JPH02172149A - 回転陽極ｘ線管用ターゲツト - Google Patents

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〕 本発明は回転陽極Ｘ線管用ターゲットに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

回転陽極Ｘ線管用ターゲットには、従来からモリブデン
（以下、ＭＯと記載する）基板上にタングステン（以下
、Ｗと記載する）あるいはＷ合金板を熱間で一体成形し
た金属製のものが多く用いられている。

これはＸ線発生効率、耐熱性さらには重量等を考慮した
ものである。しかし、Ｘ線管の入力の増加に伴い、ター
ゲットには大熱容量化が望まれる。

そのため金属ターゲットの裏面に熱輻射率の大きい黒鉛
をろう材で貼り合せる。電子照射面以外を金属酸化物等
を吹き付けて黒色化したものが検討された。しかし、こ
れ等はいずれも比重の大きい金属が基体の主要部を形成
しているため、火熱容量にすると重く１回転軸受等の負
荷が大きい。さらに、貼り合せターゲットは、Ｘ線管に
組込む前工程での脱ガス熱処理、実用負荷での熱履歴等
１．０００℃前後の温度で接合部が剥れることがある。

これに対し大熱容量でも軽いターゲットの一例が特公昭
４７−８２６３号公報、特開昭４８−４７２８９号公報
に記載されている。特公昭４７−８２６３号公報には石
墨を基体とし、電子線が照射される部分近傍のみにタン
グステン−レニウム（以下、Ｗ−Ｒｅと記載する）合金
被覆を施した構造およびＷ−Ｒｅ合金被覆と石墨基体と
の間にＲｅを介在させた構造のＸ線ターゲットが示され
ている。このような構造のターゲットは、石墨の大きな
熱容量がＷ−Ｒｅ合金被覆を熱的な過大負荷から守ると
記載されている。

また、特開昭４８−４７２８９号公報には電子衝撃面に
Ｗ等の高原子番号金属層が設けられた傘形のグラファイ
ト材の陽極円板が示されている。このような構造のター
ゲットは軽量であり、Ｘ線管内の迷走電子による焦点外
から発生するＸ線を一層少なくして鮮明なＸ線像を得る
と記載されている。

さらに、これらターゲットを実用面から検討してターゲ
ットのＸ線放射面に深さがｘｉ材料被覆膜の厚さと同等
以上で１幅がＸ線放射焦点寸法を越えない程度の斜方放
射状スリットを複数設けて、熱応力を分散させる。同時
に、基板が露出した部分から不要な波長のＸ線の放射を
防ぐため、スリットを本来のＸ線が放射される方向、す
なわち放射状の方向に対して傾斜角を有する斜方放射状
にし、スリット部分がかくれるようにしたものが特開昭
６０−１７３９号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

Ｘ線による断層撮影とコンピュータによる画像処理とを
組合わせたＸ線量　Ｔ　（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇ
ｒａｐｈｙ）装置には、診断時間の短縮および画像の鮮
明化が要求される。これにはＸ線管の入力を大きくして
線量を増し、かつ小焦点にする必要がある。ところで回
転陽極ターゲットは陰極からの電子線照射を受けてＸ線
を発生するが、電子線のエネルギーのほとんどがターゲ
ット表面で熱に変換されるため、ターゲットは高温に加
熱される。

特に電子照射面は２，０００　℃以上（ターゲット基板
は平均的に１，０００　℃前後）に達する。従ってｌ＆
ｃＴ装置の要求に対してターゲットは熱容量を大きくす
る必要がある。

本発明者等の検討によれば、特公昭４７−８２６３号公
報および特開昭４８−４７２８９号公報に記載の発明の
ように、回転陽極ターゲット基板を黒鉛で構成し、電子
線が衝突する部分にＸ線発生材料を被覆しただけでは高
入力負荷に対して信頼性に問題がある。さらに、特開昭
６０−１７３９号公報では熱応力緩和のスリットを放射
方向に対しである傾斜角を持つ斜方放射状の複雑形状に
被覆膜を除去する必要がある。さらに、基板露出部から
の不要波長のｘｉの放射も皆無とならず１画像の鮮明化
の点で問題が残る。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、容易に熱
応力を緩和し、Ｘ線放射量の低下防止を可能とした回転
陽極Ｘ線管用ターゲットを提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は被覆膜を、その被覆膜の厚さ以内の深さの溝
を設けて形成することにより、達成される。

〔作用〕 被覆膜を、その被覆膜の厚さ以内の深さの溝を設けて形
成したので、被覆膜はターゲットをＸ線管に組込む前工
程での脱ガス熱処理時、Ｘ線管に組込んでの熱処理時に
溝から基板に達するクラックが入るようになって、基板
との熱膨張差による熱応力が緩和されるようになると共
に、発生したクラックは基板表面を露出することがない
ので不要波長のＸ線の放射がなくなり、容易に熱応力を
緩和し、Ｘ線放射量の低下を防止することができる。

すなわち従来のように斜方放射状の複雑形状に被覆膜を
除去しなくても、所定深さの溝を設けてやれば上述の熱
処理時に溝から基板に達するクラックが発生する。この
熱処理時に溝の先端に発生する応力集中により発生した
クラックの幅は、溝加工により形成した溝の幅より十分
小さいので。

基板表面が露出することがない。従って容易に熱応力を
緩和し、Ｘ線放射量の低下を防止できるのである。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示さ
れているように回転陽極Ｘ線管用ターゲットは非金属材
料からなる円板状の基板１の中心に回転軸取付は穴２層
外周部にＸ線発生材のＲｅ、Ｗ、Ｗ合金の少なくともＲ
ｅ、Ｗの被覆膜３を設けて構成されている。このように
構成された回転陽極Ｘ線管用ターゲットで本実施例でＩ
ま被覆膜３を、その被覆膜３の厚さ以内の深さの溝。

例えば径方向の溝４を設けて形成した。このようにする
ことにより被覆膜３はターゲットをＸ線管に組込む前工
程での脱ガス熱処理時、Ｘ線管に組込んでの熱処理時に
径方向の溝４から基板１に達するクラックが入るように
なって、基板１との熱膨張差による熱応力が緩和される
ようになると共に、発生したクラックは基板表面を露出
することがないので不要波長のＸ線の放射がなくなり、
容易に熱応力を緩和し、Ｘ線放射量の低下防止を可能と
した回転陽極Ｘ線管用ターゲットを得ることができる。

すなわちかさ密度１．７８ｇ／ｃｄ、曲げ強度４．７　
ｋｇ／ｃｄ、熱膨張率５．Ｉ　　ＸＩＯ″″６／℃、開
気孔率１０〜１５％等の特性を有する等方性黒鉛から基
板径１３０ｍ、厚さ３０ｕｍ、中心に直径１０■の回転
軸取付は穴２、外周面にＸ線を取出す１０°の傾斜面を
持つターゲットの基板１を加工した。この黒鉛の基板１
にＸ線発生材料を被覆するための前処理として純水によ
る超音波洗浄で切削粉等を除去した。さらに真空中で脱
ガス熱処理を１６００℃で１時間行い、黒鉛の基板１の
清浄化を図った。この黒鉛の基板１上に、第２図、第３
図および第４図に示されているようにＸ線発生材料の被
覆膜３を設けた。この被覆膜３の形成方法は金属ハロゲ
ン化物のＲｅＦａ、ＷＦｏさらにその混合ガスを還元用
水素ガスで反応容器内に導入し、加熱基板表面に金属を
析出させるＣＶＤ法である。

このＣＶＤ法では基板１上の被覆膜３によってその析出
形態が異なるため、ＣＶＤ条件を設定する必要がある。

本実施例では第１層のＲｅ５（第２図〜第４図参照）は
基板１の空孔に十分浸透して析出させるため、３００℃
の温度で厚さ１０μｍ。

第２層目のＷ６　（第２図〜第４図参照）および第３層
目のＷ−Ｒｅ７（第４図参照）は４５０〜５５０℃の温
度範囲で夫々２００μｍ前後の厚さに被覆した。この第
１層目のＲｅ５は黒鉛との反応により生成する炭化物を
作り難い金属であり、第°３層目のＷ−Ｒａ７は第２層
目のＷ６に比べ耐熱衝撃性大で、結晶粒粗大化によるＸ
線放射量の低下の少ない合金である。

このようにして得られたターゲットに径方向の溝４を設
けたが、この溝４をどのようにして形成したかを次に述
べる。Ｒｅ５．Ｗ６の２層の被覆膜３を施したものに溝
形成した断面が第２図および第３図である。第２図は厚
さ０．２　ｍの砥石により溝加工を、第２層目のＷ６の
中間までの深さにして溝４ａを形成し、この溝４ａで溝
４（第１図（ロ）参照）を構成した。第３図はレーザに
よりＷ６が昇華除去されて形成されたＶ字形の溝４ｂで
ある。この溝４ｂで同様溝４（第１図（ロ）参照）を構
成した。レーザ光の出力および絞りにより溝４ｂの幅と
深さとを調整することが可能で、平均幅５０ｕｍ、深さ
５０〜３００μｍの溝４ｂを形成した。

第４図はＲｅ５．Ｗ６．Ｗ−Ｒｅ７の３層構造の被覆膜
３のターゲットに、レーザによりＶ字形の溝４ｃを形成
した断面図である。第３層目のＷ−Ｒａ７は上述のよう
に耐熱ＷＩ撃性に優れる反面、クラックが入り難いため
熱応力を緩和し難い欠点を有している。従って第３層の
Ｗ−Ｒｅ７の膜厚以上の深さの溝４ｃを形成し、その欠
点を補うようにしたものである。この溝４ｃで同様溝４
（第１図（ロ）参照）を構成した。

このようにして溝加工を被覆膜３の径方向に施したもの
が第１図（ロ）である。円盤に発生する熱応力は周方向
に最大の応力を発生するので、溝４を径方向に形成する
ことにより効果的な応力低減が可能となる。

このように本実施例によれば熱応力を緩和し。

Ｘ線放射量の低下が防止できるが、その効果を検討した
結果を次に述べる。上述の第１図に示されているターゲ
ットを回転陽極に固定し、陰極と共に真空ガラス容器に
入れ、真空加熱により基板の脱ガスを１，０００　℃で
１０時間行った。溝を形成した本実施例のターゲットは
溝のないターゲットに比べ脱ガス特性がすぐれていた。

これは被覆膜中に含有するＣＶＤガスが溝の側面から効
率よく脱ガスでき、かつ黒鉛の基板の被覆膜の界面に吸
着されたＣＶＤガスが、溝から発生した基板表面へのク
ラックを通して脱ガスすることができるからである。こ
のように溝なしの場合の真空処理は到達真空度が２　Ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒであったのに対し。

本実施例の場合の到達真空度は５　Ｘ　１０−６Ｔｏｒ
ｒと飛躍的に向上した。真空加熱後、真空ガラス容器を
封じてｘＨ管に組立てた。この本実施例によるターゲッ
トは軽量で熱容量が大きく、かつ溝が形成されているの
で熱応力の緩和が容易であり、−般にＸ線の負荷が１２
０ｋＶ、　４００ｍＡであるのに対し、１２０ｋＶ、６
００ｍＡの高負荷条件下でも被覆膜の剥離が見られず、
また、基板の露出部がないので不要な波長のＸ線の放射
がない。

このように本実施例によれば基板表面を露出することな
く溝加工したので、基板が露出していることによる不要
なＸ線の発生がなく、かつ応力を緩和する構造なので、
高負荷照射が可能で強力なＸ線が不要波長なしに得られ
るため、鮮明なＣＴ両画像得られる。

また溝加工はレーザ加工により自由自在に溝を２次平面
のあらゆる方向へ形成することができるので、被覆膜の
構造、基板のサイズに適した溝加工が容易に実施できる
。

第５図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例は被覆膜３に径方向の溝４と周方向の溝４Ａと
を設けた。このように被覆膜３に径方向の溝４と周方向
の溝４Ａとを設けたので、基板１と被覆膜３との接着面
積が上述の場合よりも小さくなって、上述の場合よりも
応力低減の効果を向上することができる。

なお溝４Ａについてもその構成は上述の場合と同様であ
る。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は容易に熱応力を緩和し、Ｘ線放射
量の低下が防止されるようになって、容易に熱応力を緩
和し、Ｘ線放射量の低下防止を可能とした回転陽極Ｘ線
管用ターゲットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）は本発明の回転陽極Ｘ線管用ター
ゲットの一実施例を示すもので（イ）は縦断側面図、（
ロ）は平面図、第２図から第４図は第１図（ロ）のＡ−
Ａ線に沿う断面図、第５図は本発明の回転陽極Ｘ線管用
タゲットの他の実施例の平面図である。 １・・・基板、２・・・回転軸取付は穴、３・・・被覆
膜、４゜４　Ａ　、　４　ａ　、　４　ｂ　、　４　ｃ
　−溝、　５−　Ｒｅ　、　６−　Ｗ　。 ７・・・Ｗ　　Ｒｅ　ａ 率 図 （、−Ｗ 第４凹 木５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非金属材料からなる円板状の基板の中心に回転軸取
   付け穴、外周部にＸ線発生材のレニウム、タングステン
   及びタングステン合金から選ばれた少なくとも１つから
   なる被覆膜を設けてなる回転陽極Ｘ線管用ターゲットに
   おいて、前記被覆膜は、その被覆膜の厚さ以内の深さの
   溝が設けられていることを特徴とする回転陽極Ｘ線管用
   ターゲット。 ２、前記溝が、Ｖ字形に形成されたものである特許請求
   の範囲第１項記載の回転陽極Ｘ線管用ターゲット。 ３、前記被覆膜が、前記レニウム、タングステン、タン
   グステン合金の少なくともレニウム、タングステンを層
   状に組合して形成されたものである特許請求の範囲第１
   項記載の回転陽極Ｘ線管用ターゲット。 ４、前記溝が、前記被覆膜の表層膜がタングステン合金
   で形成された場合、前記表層膜の厚さと同等以上の深さ
   に形成されたものである特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか１項に記載の回転陽極Ｘ線管用ターゲッ
   ト。 ５、前記溝が、前記被覆膜の径方向、周方向の少なくと
   も径方向に形成されたものである特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれか１項に記載の回転陽極Ｘ線管用
   ターゲット。