JPH01209641A

JPH01209641A - Ｘ線管用の回転アノード

Info

Publication number: JPH01209641A
Application number: JP64000235A
Authority: JP
Inventors: Michel Laurent; ローランミシェル; Pierre Noualhaguet; ピエール　ヌアラゲ; Claude Mathieu; クロード　マチユー
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1989-08-23
Also published as: EP0323365A1; FR2625605A1; US4991194A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、Ｘ線管用の回転アノード、さらに詳細には、
アノードに支持されているターゲットに無秩序に亀裂が
入ることを防止する手段に関するものである。

従来の技術Ｘ線管においては、一般にアノードを電子で叩くことに
よってＸ線が得られる。さらに詳しく説明すると、電子
による衝撃は、アノード内に設けられたターゲットの焦
点と呼ばれる小さな領域に対して主として与えられる。

この焦点がＸ線源になる。

電子を加速するのに使用される電気エネルギのわずかな
部分（約１％）がＸ線に変換される。このエネルギの残
りは熱となって散逸する。主とし放射によって運ばれる
この熱のために、アノードは、さらに詳細にはターゲッ
トは、例えばターゲットの焦点の溶融のような劣化が生
じる可能性がある。

従って、ターゲットは、一般に、Ｘ線を発生させやすく
するために大きな原子番号であるだけでなく、熱の良導
体でもある耐熱性材料で製造される。このような材料の
例として、タングステン、モリブデン、あるいはこれら
金属の合金などが挙げられる。

しかし、ターゲットの製造材料が何であれ、発生する瞬
間的なパワー（約１００　ｋ　Ｗ）によってこのような
材料の表面層に大きな応力が発生する。

焦点の温度を下げるために現在一般に採用されている方
法は、ターゲットを焦点、すなわち電子ビームの衝撃点
の下を移動させることである。ターゲットのこの運動は
、通常は円板の形状であるアノードをその対称軸線のま
わりに回転させることにより実現される。電子ビームの
衝撃によって生成した焦点の下をターゲットがこのよう
に運動すると、ターゲット上でこの対称軸線のまわりに
幅が数ｍｍの焦点リングが発生する。

熱流をこの焦点リングのまわりに分散させるにはアノー
ドを高速（数千回転７分）で回転させる必要がある。し
かし、焦点の温度は焦点リングの残りの部分の温度より
もはるかに高いままにとどまり、しかもこの焦点リング
自体は温度が円板状アノードの残りの部分の温度よりも
はるかに高い。

発明が解決しようとする課題この焦点リングの各点は、１回アノードが回転するごと
に「熱パルス」を受けることがわかる。

電子衝撃の効果によってＸ線を発生させるのに一般に使
用されている材料、すなわち、典型的にはタングステン
を用いる場合には、このようなパルスに起因するゆらぎ
は、厚さが約１００ミクロンの表面層を越えると重要で
はなくなると考えることができる。従って、回転に起因
する一連の熱パルスを受け、従って大きな機械的応力を
受けるのは主としてこの表面層である。

さらに、別の時間スケールでは、例えば０．１秒〜１秒
またはそれ以上の時間継続する可能性のある休止期間が
存在する。一方、焦点リング全体は大量の熱流を受ける
が、この熱流は円板状アノード全体を通じて徐々にしか
放散されない。

従って、本発明の発明者は、ターゲット材料が大きく膨
張する結果として焦点リングに強い圧縮力が作用してタ
ーゲット材料は弾性限界を越える可能性があり、従って
冷却に起因する引っ張り応力によってターゲット材料の
表面に亀裂が発生することがあると考えた。

亀裂は動作時間が長くなるにつれて数が増え、しかもサ
イズが大きくなるため、Ｘ線管の正確な動作にとって好
ましくない。例えば、Ｘ線放射材料、すなわちターゲッ
ト材料で被覆された基体（一般にはグラファイト）から
なるアノードの場合には、このような亀裂がグラファイ
トまで拡がってタングステン層が持ち上がり、その結果
としてＸ線管が早く破壊されることがある。また、この
ような亀裂の数が多すぎると、焦点から放射されるＸ線
の量が減少する傾向があることにも注意されたい。

本発明は、ターゲット内にクラックがランダムに、かつ
無制限に形成されるのを避けることのできる新しい構成
のＸ線管用回転アノードに関する。

課題を解決するための手段本発明によれば、電子の衝撃を受けてＸ線を発生させる
ターゲットを備えるＸ線管の回転アノードは、このター
ゲットの表面に、互いに等距離であり、アノードの対称
軸線に対して対称に配置された複数のスロットが切り込
まれていることを特徴とする。

本発明は、添付の図面を参照した以下の説明によりさら
によく理解できよう。なお、本発明がこの図面に示した
実施例に限定されることはない。

実施例図面は、Ｘ線管（図示せず）用の回転アノード１の図で
ある。この実施例では、アノード１が、対称軸線３を持
つほぼ円錐台形の形状の円板で形成されている。すなわ
ち、１つの面４は、傾斜部分６で囲まれた平坦な中央部
分５で形成されており、傾斜部分６は円板状アノード１
の円形の周縁部７に接続している。

本実施例では、中央部分５が、対称軸線３に沿って設け
られた穴８を備えている。この穴８は、回転アノード１
を支持するのに用いる支持シャフト（図示せず）を通す
ためのものである。

一部切り欠き図として示されている本実施例では、回転
アノードｌは、一般にグラファイトからなる基体１５ま
たは基板を備えるタイプであり、この基体１５上には一
般にレニウムからなる中間接合層１６が堆積されている
。一般にはタングステンからなるターゲット材料層１７
は、この中間接合層１６の上に堆積される。

ターゲット材料層１７は、公知の方法に従って１層また
は複数の層が堆積されることによって形成されている。

そのための方法としては、例えば、電着法、化学的気相
蒸着法（ＣＶＤ）、またはプラズマ蒸着法などがある。

本実施例では、ターゲット材料層１７、すなわちターゲ
ットは、厚さＥｌが１００ミクロン〜７００ミクロンで
ある。

本発明の精神に従えば、ターゲラ）１７の厚さＥｌは別
の値でもよく、クーゲラＨ７は、例えばターゲット材料
そのものからなる基体１５を用いて直接に剛体構造にす
るか、あるいは基体１５に固定できることがわかる。タ
ーゲット材料層１７はターゲットを形成し、電子ビーム
（図示せず）で叩かれることによってＸ線を発生させる
。

実際には、ターゲット１７は焦点１８を構成する小さな
領域が電子の衝撃を受けるため、回転アノード１が対称
軸線３のまわりを回転すると焦点リング１９（点線で図
示）が生成される。本実施例では、ターゲット材料層１
７が傾斜部分６全体の上に堆積されるが、この層１７を
より狭い領域に堆積させて焦点リング１９にほぼ対応す
るリング状のターゲットを構成することも可能である。

本発明の一特徴によれば、電子衝撃の効果によってター
ゲット１７に無秩序に亀裂が入るのを防止するため、タ
ーゲット１７の表面２１には複数のスロットＦ１、Ｆ２
、Ｆ３．、、Ｆｎが互イニ等距離かつ対称軸線３に対し
て対称に切り込まれている。

ターゲット１７がアノード１の面４上に形成されている
図示の実施例では、スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの長さしは径方
向に沿っており、円錐の母線に対応している。

しかし、スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの有効性は、衝撃される領
域、すなわち焦点リング１９に対して特に現れる。スロ
ワ）Ｆｌ〜Ｆｎの長さしを制限して、はぼ焦点リング１
９の幅ｌに対応する値にすることができる。

スロットＦｌ−Ｆｎは深さＰをターゲット１７の厚さＥ
ｌよりも薄くして、十分な量のターゲット材料がスロワ
）Ｆｌ〜Ｆｎの底部２３と基板または基体１５の間に存
在しているようにする。

実際には、スロットＦ１〜Ｆｎの深さＰは、従来の技術
で述べたように熱のゆらぎが重要性をもつ表面層の厚さ
約１００ミクロンよりも厚くする。

実際上は、深さＰをターゲット材料層１７の厚さＥｌの
１／３〜２／３の値にすれば十分である。

すなわち、厚さＥｌが３００ミクロンだと、深さＰは１
・００ミクロン〜２００ミクロンにすることができる。

本実施例ではスロワ）Ｆｌ〜Ｆｎが径方向を向いている
ため、熱交換が妨げられることなく機械的応力が緩和さ
れる。

スロットＦ１〜Ｆｎの間隔は、ターゲット１７のＸ線放
射効率がわずかに減少すること（効率は、スロワ）Ｆｌ
〜Ｆｎの間隔が狭すぎると低下する）と、スロットＦ１
〜Ｆｎの効率を最適にすることの間で妥協点を見出すこ
とにより決まる。

約５°〜１０°の角度間隔αが良い妥協値であることが
わかったが、もちろん角度間隔がこの範囲に限定される
ことはない。

設計技術の観点からは、スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの幅１２は
できるだけ狭い必要があることに注意されたい。また、
同じく設計技術の観点からは、スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの長
さしは厳密に必要な長さよりも長くすることが可能であ
る。

スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎを形成するためには、公知の様々な
方法を利用することができる。例えば、機械的カッティ
ング、レーザビームによる溶融、または放電加工といっ
た方法がある。任意の幾何学的構成の極めて細いスロワ
）Ｆｌ〜Ｆｎ（幅１２が約数百分のｌ　ｍｍ）を形成す
るためには、最後の方法が特に適している。

斜めの角度で衝突する電子（図示せず）がスロットの底
部２３に届かないようにするためには、深さＰ方向が直
線的でないスロワ）Ｆｌ〜Ｆｎを考えることさえできる
。

電子がスロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの底部２３に直接に衝撃を与
えるのを防ぐため、スロットの面はターゲットの表面２
１に垂直な平面から傾斜させることができる。スロット
の傾斜の例が第３のスロワ）Ｆ３に示されている。すな
わち、表面２１に垂直な平面を表す第２の軸線２８に対
して、第３のスロットの深さＰ３方向に平行な軸線２７
が傾斜角α、をなしている。傾斜角α１は、幅１２とス
ロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの深さＰに応じて決定される。−例を
挙げると、傾斜角α１は、スロットＦ３の深さＰが１５
０ミクロンで幅１２が約５０ミクロンだと１５″にする
ことができる。

対称軸線３に平行な方向と径方向に平行な方向に主とし
てなされる熱交換が妨げられないようにするためには、
傾斜角α１を比較的小さな値にとどめておくことに注意
されたい（なぜなら、焦点リング１９のすべての点は似
通った温度だからである）。

これとは逆に、圧縮に起因するのであれ引張に起因する
のであれ、機械的応力は主として接線方向を向いている
。このため、亀裂が入るのは一般に径方向であることが
わかる。

ターゲット１７の表面２１にスロットＦ１〜Ｆｎを形成
することは、ターゲットに亀裂が入ることによるアノー
ドの劣化の問題に対する簡単な解決法である。図示の実
施例では、スロワ）Ｆｌ〜Ｆｎの長さしは径方向に延び
ている。しかし、本発明の精神によれば、特にターゲッ
トが円板状回転アノードの周縁部に形成されている場合
には、このようなスロットの長さ方向は別の方向でもよ
い。

この場合、スロットの長さ方向は対称軸線、すなわちア
ノードの回転軸線に平行にする。マンモグラフィー用の
回転アノードの場合にはターゲットの構成をこのように
するのが一般的である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の回転アノードの概略斜視図である。（主な参照番号）１・・アノード、　　　　　３・・対称軸線、４・・面
、　　　　　　　　５・・中央部分、６・・傾斜部分、
　　　　　７・・周縁部、８・・穴、　　　　　　　１
５・・基体、１６・・中間接合層、　　　１７・・ター
ゲット、１８・・焦点、　　　　　　１９・・焦点リン
グ、２１・・表面、　　　　　　２３・・底部、Ｆ１〜
Ｆｎ・・スロット

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板に支持されており、アノードの対称軸線のま
わりに形成されている放射性材料層の形態のターゲット
を備えるＸ線管用回転アノードであって、ターゲット領
域には、互いに等距離かつ上記対称軸線に対して対称に
配置された複数の径方向のスロットが切り込まれており
、これらスロットの深さは上記ターゲットの厚さよりも
薄いことを特徴とするアノード。
（２）上記スロット（Ｆ１〜Ｆｎ）の深さ（Ｐ）が上記
ターゲットの厚さ（Ｅ１）の１／３〜２／３の間の値で
あることを特徴とする請求項１に記載のアノード。
（３）上記スロットの深さが１００ミクロン以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のアノード。
（４）上記スロットの深さ方向が一定ではないことを特
徴とする請求項１に記載のアノード。
（５）上記スロットの深さ方向が、上記ターゲット領域
に垂直な平面に対して傾斜していることを特徴とする請
求項１に記載のアノード。
（６）上記スロットが、少なくとも焦点リングの幅を越
えて径方向に延びていることを特徴とする請求項１に記
載のアノード。
（７）上記スロットが相互間に５°〜１０°の範囲の角
度間隔を有することを特徴とする請求項１に記載のアノ
ード。