JPH02288136A

JPH02288136A - Ｘ線管用ターゲット及びその製造方法並びにｘ線管

Info

Publication number: JPH02288136A
Application number: JP11069189A
Authority: JP
Inventors: Noboru Baba; 昇馬場; Yusaku Nakagawa; 雄策中川; Yuji Miura; 裕二三浦; Hiromi Kagohara; 楮原　広美; Kazuhiro Hirose; 広瀬　一弘; Takaharu Yokota; 横田　能治
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-28
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JP2766931B2

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、ｍｙ用の回転陽極ターゲットに係り。

特に黒鉛基体とＸ線源材料を組合せたＸ線管用ターゲッ
ト及びその製造方法並びにＸ線管に関する。

〔従来の技術〕

Ｘ線管用の回転陽極ターゲットは、従来から金属モリブ
デン基板とタングステン又はタングステン・レニウム合
金を一体成形したものが用いられて来た。さらに、Ｘａ
管の入力の増加に伴ない、前記金属ターゲットの裏面を
黒化処理したものや金属に比べて軽量の黒鉛（タングス
テンの１／１０、モリブデンの１１５）を前記金属ター
ゲットの裏面に接着して熱輻射率の向上を図ったターゲ
ットが検討されて来た。しかし、これらはいずれも比重
の大きい金属が基体の主要部分を構成するため、ターゲ
ットの大熱容量化（ターゲットに入力される電子線のエ
ネルギのほとんどが熱に変換されるため、入力の増加で
発熱量が大きくなる）の要求に対して、ターゲット径や
肉厚を大きくするため重量が重くなり、回転軸受等に苛
酷な負荷が加わる問題があった。

これに対し、火熱容量でも軽いターゲットの一例が特公
昭４７−８２６３号公報に記載されている。それは石墨
を基体とし、電子線が照射される部分のみにタングステ
ン・レニウム合金被覆を施した構造及び前記合金被覆層
と石墨基体との間にレニウムを介在させた構造のターゲ
ットで５石墨の大きな熱容量がタングステン・レニウム
合金液ｒｉＩ層を熱的な過大負荷から守ると記載されて
いる。

また、レニウム及びタングステン・レニウム合金の被覆
技術を詳細に検討し、過大な熱負荷でも被覆層の剥離が
なく、かつ被覆層表面の電子線照射による荒れが小さい
（実働時間に対してＸ線量低下が小さい）ターゲットを
提案された（特開昭６３−２２８５５３号公報）。これ
は黒鉛の多孔質面に中間層のレニウムを浸透させ、かつ
表面結晶を細かくすることが一つの特徴である。

一方、黒鉛基体の表面に結晶層組織を有する熱分解グラ
ファイト層を設け、この熱分解グラファイト層上に更に
高融点金属層（ＸＡｉ発生層）を設けた特開昭５６−１
８３５５号公報や実公昭５５−２５１７０号公報がある
。熱分解被覆層は孔のない半滑な表面を得るのに有用で
あり、いかなる粒子も基体から分離せず、孔がないこと
によって。

ガスが基体から発生するのを防止する。

〔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を組
合せたＸ　ｇ　ＣＴ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔ　ｏｍｏ
ｇｒａｐｈｙ　）装置には、診断時間の短縮と画像の鮮
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。ところが入
力の増加に伴ないターゲットには大熱容量化が必要であ
る。ここで回転軸受負荷の軽減や熱容量を考え合せると
黒鉛基体を用いるターゲットが軽量、火熱容量ターゲッ
トとして有用である。しかし、黒鉛は多孔質であるが故
にガス放出が多く、かつＸ、Ｓ管に組立てる工程でのハ
ンドリングによる摩擦、高入力負荷による二次電子線衝
撃さらには高速回転による黒鉛粒子の飛散等によるＸ線
管の耐電圧特性等の改良を進める必要がある。この点に
おいて、前記特開昭５６−１８３５５号公報及び実公昭
５５−２５１７０号公報の様に黒鉛基板にあらかじめ平
滑な熱分解グラファイト層を設けて目詰めをした後、そ
の上に高融点のＸ線源材料をコーティングする方法が提
案されている。これらの方法では熱分解グラファイトが
気相から基板表面に被着した時、この被着暦は結晶層構
造を呈し、表面に平行の層状構造となる。グラファイト
の熱伝導性はその結晶層を横切る方向におけるよりも、
結晶層の方向における方がかなり高いことから、熱分解
グラファイト層を厚く（通常は数ｍ）して、層内の結晶
を横断する共通の接触面を高融点金属層と熱分解グラフ
ァイト層とに設けて。

電子線衝突によって発生する熱をすみやかに伝導する。

また黒鉛粒子の飛散防止として働く。しかし、一方で熱
分解グラファイトの熱膨張係数は基板に平行な結晶層の
方向で２　Ｘ　１０−’／’Ｃ（垂直方向で２５　Ｘ　
１０−”／’Ｃ）と小さく、かつ気相からの合成である
ため、緻密な膜で、理論密度（２，２ｇ／ｃｎ？）に近
い。ターゲット用の黒鉛基板としては通常は等方性のも
のが用いられ、熱膨張係数は４〜６　ｘ　１０−’／’
Ｃ，密度は１．７〜１．９ｇ／ｃｉが一般的である。従
って、大口径黒鉛基板（１００〜１５０ｎｅ）へ熱分解
グラファイトを被覆する場合は、比較的厚くして熱膨張
係数の違いによるクラックの発生を防止することが行な
われている。さらには高温で被覆（例えば１０００℃以
上で、かつ基板との密着性を考慮して２０００℃前後で
行なう場合もある）し、その被覆のための炭化水素ガス
圧力は数Ｔ　ｏｒｒ〜数１０Ｔ　ｏｒｒの条件範囲が選
ばれる。

本発明者らは、前記特開昭６３−２２８５５３号公報に
提案した様な黒鉛の多孔質面に中間層のレニウムを浸透
させて、タングステンやタングステン合金被覆層の剥離
がないｘｉツタ−ットを提供するためには、黒鉛基板が
平滑で孔のない熱分解グラファイトでは、耐剥離性向上
の点で不利であることを発見した。また、黒鉛は多孔質
であるがゆえに存在する吸蔵ガスは、Ｘ線管に封入する
前工程で充分脱ガスされることが好ましい。ターゲット
製造工程（熱分解グラファイト被覆工程）の低真空ガス
をそのまま被覆によって封じ込めることは、熱負荷等の
ゆらぎに対しても完全密封でない限りは、Ｘ線管の１０
−’　〜１０−’　Ｔｏｒｒの高真空中にガスが除々に
放出し、結果としてＸ線管の真空度を低下させ、高入力
負荷使用が困難になる。また、熱分解グラファイトの被
覆は高温で、かつ長時間処理が必要である。

そこで、本発明は以上の点を鑑みなされたものであり、
黒鉛基板の多孔質面に中間層のレニウムを浸透させてＸ
線源材料の剥離がないターゲットで、黒鉛の吸蔵ガスを
封じ込めることなく、かつ黒鉛粒子の飛散を防止したＸ
線管用ターゲット及び製造方法並びにＸ線管を提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、黒鉛基板の所要部分に浸透性の中間層、そ
の上にＸ線源材料をコーティングした後、黒鉛露出面に
物理的手法（Ｐ　Ｖ　Ｄ　：　Ｐ　ｈｙｓｉｃａｌＶａ
ｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）によって、被覆層を設け
ることにより達成される。

すなわち、本発明は、黒鉛基体の陰極対向面にＸｍ源材
料が被設されて成るＸ線管用ターゲットにおいて、黒鉛
基体の表面に被覆層が形成され、該被覆層は気孔率が１
〜１５％の有孔層に形成されているものである。

また、本発明は、気孔率に代えて密度にして２．０〜１
．８ｇ／ａＪとなる有孔層に形成されている被覆層を設
けたものである。前記ターゲットにおいて、被覆層はＸ
、Ｓａ源材料面以外の黒鉛表面に被設され、Ｘ線源材料
は黒鉛表面に直接被設されているものがよい。

また、前記ターゲットにおいて、被覆層は黒鉛表面の多
数の孔の孔内開口周縁部に該孔を開口状態で侵入されて
いるものがよい。あるいは、被覆層は黒鉛、ＳｉＣ等の
炭化物又は炭化物形成元素を被設したもののいずれかで
あるものがよい。あるいは、被覆層はその解離温度が１
４００°Ｃ以上の物質にて形成されているものがよい。

あるいは、被覆層は気孔率が１〜１５％の黒色素材から
成ると共に、黒鉛基体と結合強度が強い炭化物を形成し
ているものがよい。

本発明に係るＸ線管用ターゲットの製造方法は、黒鉛基
体の電子線照射面にＸ線源金属材料を被設する工程と、
黒鉛基体の表面にスパッタリング。

蒸着、又は蒸着とイオン打込みとを組合せた方法を含む
物理的手法により被覆層を設ける工程と、を含むもので
ある。ここで、Ｘ線源金属材料は、化学気相めっき又は
化学気相めっきと溶射を組合せた方法等の化学的手法に
より被設されたものがよい。ここで、Ｘ線源金属材料を
基体内部へ最大浸透深さが１０μｍ以上となるよう浸透
させるのがよい。更に、Ｘ線源金属材料の層は、２００
〜３００℃の温度と常圧近辺の圧力を満足する条件下で
化学気相めっきを施すことによって前記黒鉛基体表面に
レニウム層を被設すると共にレニウムの一部を基体内部
へ最大浸透深さが１０μｍ以上となるように浸透させる
工程を含み、その後、タングステン下部層とタングステ
ン・レニウム合金の最表面層よりなる二層構造に形成さ
れるのがよい。

また、本発明に係るＸ線管は、前記のいずれかのＸａ管
用ターゲットと、このＸ線管用ターゲットを軸支する回
転軸と、前記Ｘａ管用ターゲットに対向して設置された
電子線を発射する陰極と。

前記ＸＩＡ管用ターゲット、回転軸、及び陰極を内部に
密閉する密閉容器とを備えたものである。

〔作用〕

黒鉛露出面にＰＶＤ法によって被覆層を設けるため、黒
鉛の凹凸面は、＊密に被覆されず、表面上は無数の孔が
存在する形態となる。これは前記特開昭５６−１８３５
５号公報で示されるように、例えば熱分解グラファイト
が気相からの析出（ＣＶ　Ｄ　：　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）であるため、黒鉛孔
内部まで浸透してつきまわりがよく。

緻密に被着するＣＶＤと対称的である。これにより、黒
鉛粒子の飛散防止と脱ガスを容易にする（ガスを封じ込
めない）作用を兼ねたＸ線管用黒鉛ターゲットとするこ
とができる。さらに、中間層のレニウム等を、直接黒鉛
多孔質面にコーティングするため、Ｘ線源材料の耐剥離
性は保持される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面等を用いて具体的に説明す
る。

（実施例１）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Ｘ線管用ターゲットは黒鉛基
体１、対陰極面となる傾斜面にＸ＃Ｉ源材料２、黒鉛粒
子の飛散を防止するための被ｒＩｉ層３で構成され、回
転軸５に座金（ワッシャ）６を介してナツト７で固定さ
れてＸ線管に封入される。そのＸ線管の拡大断面図を第
５図に示す。Ｘ線管用ターゲット１８は回転陽極１７に
軸支され、陰極２２から発射される電子線２３を受けて
Ｘ線を放射する。上記各端成要素は密閉容器１１内に封
入されている。ここで被覆Ｍ３は、前記した耐剥離性の
大きいＸ線源材料２をＣＶＤ法でコーティングした後、
Ｘ線源材料２の部分をマスキングして。

黒鉛露出面のみにＰＶＤの代表的手法であるスパッタリ
ング法で黒鉛の被覆Ｎ３を設けた時の一例である。スパ
ッタリング装置は１図示しないが、マグネトロンカソー
ド型でＸ線管用黒鉛ターゲット基体が下、被覆層３を設
けるためのスパッタリング黒鉛焼結体ターゲットが上の
スパッタ・ダウン方式を用いた。スパッタリング条件は
アルゴンガス圧力Ｉ　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ、時間９
０分、入力５００ワツトで行なわれた。得られた膜厚は
２〜３μｍである。黒鉛露出面の被覆層３は黒鉛粒子の
飛散を防止するためには基板との接着力が強固でなけれ
ばならない。この点をスパッタのアルゴンガス圧力との
関係で検討した結果、ｌＸｌ０−１〜Ｉ　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒ　（安定したグロー放電が得られる圧力）の範
囲ではｌＸｌ０−２〜５Ｘ１０−３Ｔ　ｏｒｒが最適で
あり、短時間での被覆を考慮するとＩ　Ｘ　１０−”　
Ｔｏｒｒが好ましいことを確認した。

次に被覆後の表面を走査型電子顕微でＲ察した結果、黒
鉛基板自身の本来有する１０〜１５％の気孔率は被覆層
３を設けることによって数％に減っているが、空隙の存
在する粗表面形態で、黒鉛基体からの脱ガスは容易に行
なわれるものである。

気孔率にして１〜１５％の被ｆｆ層３にすれば、脱ガス
を確実に図れる。これは、見方を変えると、密度にして
も表現することができ、２．０〜１．８ｇ／ａ＋？の範
囲の密度にすれば、前記気孔率に相当する被覆層となる
。第４図は黒鉛基体１の孔中に侵入している被Ｎ層３を
示す要部拡大断面図である。

（実施例２）第２図及び第３図には本発明の別の実施例が示されてい
る。ここでは被覆層３がＳｉＣの場合である。スパッタ
リング用ターゲットを焼結体のＳｉＣとして、実施例１
と同様のスパッタリング条件で被覆層３が設けられた。

ここで前記実施例１と異なる点は膜厚が３〜５μｍと厚
くできること、被覆Ｍ３のＳｉＣの組成がＳ　ｉ　Ｃ−
ｘ（Ｘ　＜　１　）でＣ成分が欠乏した被膜となること
及び電気抵抗の大きい（ＳｉＣは半導体に分類される）
被膜になることが挙げられる。Ｘ線ターゲットは陽極部
品であるため、従って、前記実施例１にさらに工夫がな
され、回転軸５と導通をよくする目的で、第２図では回
転軸取付穴４を中心に回転軸５と接する黒鉛基体１の下
座面８、第３図では黒鉛基体１のワッシャ６と接する上
座面９へのＳｉＣの被覆をさけてＸａ管用黒鉛ターゲッ
トが作られたものである。

一般に、Ｘ線ターゲットをＸ線管に組込む場合は、あら
かじめターゲットの脱ガスを目的にした真空熱処理が行
なわれることは周知の事実であるが、前記のＳｉＣよ、
被覆層３は、この工程（真空熱処理）において、黒鉛基
板との接着性（基板からのＣ成分の拡散による）がより
改善されるものである。このことは、粒子の飛散防止効
果を確認する摩擦粘着粒子剥離試験（黒鉛表面を摩擦後
、粘着テープにより粒子の剥離状態を１！察）によって
明らかにされた。ここで、被覆層３は黒鉛及びＳｉＣに
止まることなく、黒鉛基体１と反応する炭化物形成元素
並びに炭化物で形成されることが望まれるが、黒鉛ター
ゲットの脱ガス真空処理温度（最高１４００℃以下が望
ましい）及びＸ線管での動作温度（ターゲット基体の平
均温度１１００℃以下）を考えると、それ以下の温度で
融解するものはさけるべきである。さらに、被覆手法は
スパッタに止めることなく、蒸着、イオンミキシング、
プラズマ応用被覆技術等でも達成できる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば黒鉛の吸蔵ガスを封じ込め
ることなく、かつ黒鉛粒子の飛散を防止するための被覆
層を設けたことにより、Ｘ線管の組立て工程や高入力負
荷での黒鉛のダスト発生を防止でき、信頼性の高いＸ線
管が得られる。Ｘ線管の動作入力は被ｒｆ１．層を設け
た黒鉛ターゲットで、１５０ＫＶが安定して負荷でき、
およそ３割程度の性能向上が見込まれる。

また９本発明に係る製造方法によれば、上記ターゲット
を容易に作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸ線管用黒鉛ターゲットと回転軸の関
係を示す一実施例であり、第２図及び第３図は本発明の
他の実施例を示すターゲットの断面図、第４図は第１図
の要部拡大断面図であり、第５図はＸＳＳ管の断面図を
示す。１・・・黒鉛基体、２・・・Ｘ線源材料、３・・・被覆
層、４・・・回転軸取付穴、５・・・回転軸、６・・・
座金（ワッシャ）、７・・・ナツト、８・・・下座面、
９・・・上座面。

Claims

【特許請求の範囲】１、黒鉛基体の陰極対向面にＸ線源材料が被設されて成
るＸ線管用ターゲットにおいて、黒鉛基体の表面に被覆
層が形成され、該被覆層は気孔率が１〜１５％の有孔層
に形成されていることを特徴とするＸ線管用ターゲット
。２、黒鉛基体の電子線照射面にＸ線源金属材料を被設す
る工程と、黒鉛基体の表面にスパッタリング、蒸着、又
は蒸着とイオン打込みとを組合せた方法を含む物理的手
法により被覆層を設ける工程と、を含むことを特徴とす
るＸ線管用ターゲットの製造方法。３、請求項２において、Ｘ線源金属材料の層は、２００
〜３００℃の温度と常圧近辺の圧力を満足する条件下で
化学気相めっきを施すことによって前記黒鉛基体表面に
レニウム層を被設すると共にレニウムの一部を基体内部
へ最大浸透深さが１０μｍ以上となるように浸透させる
工程を含み、その後、タングステン下部層とタングステ
ン・レニウム合金の最表面層よりなる二層構造に形成さ
れるＸ線管用ターゲットの製造方法。４、請求項１のＸ線管用ターゲットと、このＸ線管用タ
ーゲットを軸支する回転軸と、前記Ｘ線管用ターゲット
に対向して設置された電子線を発射する陰極と、前記Ｘ
線管用ターゲット、回転軸、及び陰極を内部に密閉する
密閉容器とを備えたＸ線管。