JPH0294344A - Ｘ線管用回転陽極ターゲットおよびその製造方法 - 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】 Ａ６発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明はＸ線管用回転陽極ターゲット、特に、回転可能
な放熱板と、その放熱板に結着されて、陰極ヘッドに対
向するＸ線発生体とを備えた回転陽極ターゲットおよび
その製造方法に関する。

（２）従来の技術 従来、前記放熱板の構成材料としては、放熱性および熱
容量を考慮して、例えば、グラファイトが用いられ、一
方、Ｘ線発生体の構成材料としては、一般にタングステ
ンまたはその合金が用いられている。また回転陽極ター
ゲットの製造に当たうては、Ｘ線発生体を放熱板に焼嵌
めするといった手法が採用されている（特公昭４６−３
５４２９号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記構成材料を用い、また前記製造法を
採用すると、回転陽極ターゲットの最高動作温度（約１
３００°Ｃ）にて、タングステン等とグラファイトとの
反応により放熱板とＸ線発生体との界面に脆弱な炭化物
層が生成され、またグラファイトとタングステン等との
線膨張係数の差が比較的大きいことも原因となって、回
転陽極ターゲットの高速回転（１〜２万回／分）に伴い
放熱板とＸ線発生体とが分離するおそれがある。

本発明は前記に鑑み、放熱板の構成材料を特定して、そ
の放熱板とＸ線発生体との接合強度を向上させることが
できるようにした前記回転陽極ターゲットおよびその製
造方法を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）　　課題を解決するための手段 本発明は、回転可能な放熱板と、該放熱板に結着されて
、陰極ヘッドに対向するＸ線発生体とを備えたＸ線管用
回転陽極ターゲットにおいて、前記放熱板を窒化アルミ
ニウムより構成したことを特徴とする。

また本発明は、回転可能な放熱板と、該放熱板に結着さ
れて、陰極ヘッドに対向する金属製Ｘ線発生体とを備え
たＸ線管用回転陽極ターゲットにおいて、前記放熱板を
窒化アルミニウムより構成し、前記Ｘ線発生体を前記放
熱板に焼嵌めしたことを特徴とする。

さらに本発明は、回転可能な放熱板と、該放熱板に結着
されて、陰極ヘッドに対向する金属製Ｘ線発生体とを備
えたＸ線管用回転陽極ターゲットを製造するに当り、前
記放熱板を窒化アルミニウムより構成して、該放熱板と
前記Ｘ線発生体とを、回転陽極ターゲットの最高動作温
度よりも高融点を持つ金属接合材を介して重合し、次い
で、還元性ガス雰囲気中または真空中において加熱加圧
下にて、前記金属接合材と前記放熱板との界面にそれら
の化学反応に伴う反応相を形成し、また前記金属接合材
の一部を前記Ｘ線発生体に溶込ませて、前記放熱板とＸ
線発生体とを前記金属接合材を介して接合することを特
徴とする。

（２）作　用 前記回転陽極ターゲットにおいて、放熱板を構成する窒
化アルミニウムは、高融点を有し、また回転陽極ターゲ
ットの最高動作温度において、Ｘ線発生体を構成するタ
ングステン等への拡散が僅少であり、その上タングステ
ン等の線膨張係数と近僚した線膨張係数を有する。

これにより放熱板とＸ線発生体との接合強度が向上する
。また焼嵌め法の適用により回転陽極ターゲットの製造
性が良好となる。

また窒化アルミニウムは、高温下においても高い熱伝導
性を示し、その上比較的大きな比熱、したがって比較的
大きな熱容量を有するので、加速電子の衝突によりＸ線
発生体に生じた高熱が放熱板を介して効率良く放散され
、これにより回転陽極ターゲットの冷却性能が向上する
。

前記製造方法によれば、放熱板とＸ線発生体とが化学的
接合力により強固に接合される。また回転陽極ターゲッ
トの最高動作温度において金属接合材が溶融することは
な（、したがって金属接合材がバリヤ層として機能する
ので、放熱板を構成する窒化アルミニうムのＸ線発生体
への拡散を前記金属接合材によって阻止し得る回転陽極
ターゲットが提供される。

（３）実施例 第１図はＸ線管１を示し、そのガラス製真空管体２内に
陽極組織３と陰極組織４とが対向して配設される。陽極
組織３は、図示しないステータにより回転されるロータ
５と、ロータ５に突設された回転軸６と、回転軸６の端
部に固着された円盤状回転陽極ターゲット７とを有する
。また陰極組織４は、真空管体ｌと一体化されてリード
線８の端末を囲繞する陰極支持筒９と、陰極支持筒９の
端部に固着された支持アーム１０と、支持アーム１０の
端部に取付けられて回転陽極クーゲット７の一面外周部
に対向する陰極ヘッド１１とを有する。

上記構成において、回転陽極ターゲット７を高速回転さ
せ、そのターゲット７に、陰極へンド１１から出射され
る加速電子を衝突させて衝？を与えると、回転陽極ター
ゲット７がＸ線ｐを発生し、そのＸ線βは真空管体２周
壁の透過窓１２を経て外部に出射される。

第２図に明示するように回転陽極ターゲ７１・７は放熱
板１３とＸ線発生体１４とを備えている。

放熱板１３は、ロータ５側に位置する環状部１３ａと、
その環状部１３ａと一体で陰極組織４側に位置する中空
の円錐台形部１３ｂとを有する。

Ｘ線発生体１４は、中空の円錐台形に形成されて、放熱
板１３の円錐台形部１３ｂ外面に接合される。

Ｘ線発生体１４の陰極ヘッド１１との対向部に、加速電
子を受けるターゲットリング１５が固着され、それに伴
い放熱板１３の環状部１３ａは厚肉に形成されて熱容量
の増大が図られている。

回転軸６と回転陽極ターゲット７との固着は、回転軸６
の先端部を放熱板１３中心の孔部１６に遊挿して小径ね
じ部６ａをＸ線発生体１４の孔部１７に貫通させ、その
小径ねじ部６ａにワッシャ１８を介してナツト１９を螺
着することによって行われる。

前記放熱板１３は窒化アルミニウムより構成されている
。この窒化アルミニウムは、融点１５００〜１８００″
Ｃ１熱伝導率１８０ｋｃａｆｆ／ｍ−ｈ・’ｃ、比熱０
．１６ｃａｆｆｉ／ｇ・’Ｃ，線膨張係数４、５　Ｘ　
１０−’／”Ｃといった物性を有する。

Ｘ線発生体１４はタングステンまたはタングステン合金
より構成され、またターゲットリング１５は、例えばレ
ニウムを３〜１０重量％含有するタングステン合金より
構成される。

第３図に明示するように放熱板１３とＸ線発生体１４と
は、回転陽極ターゲット７の最高動作温度である約１３
００°Ｃよりも高融点を持つ金属接合材２０を介して接
合されている。

この種金属接合材２０としては、白金、白金合金、タン
クル、タングステン、チタン、モリブデン、ジルコニウ
ム、ハウニウム、ニオブ、バナジウム、クロム、クロム
合金等から選択される少なくとも一種が該当する。

前記回転陽極ターゲット７は、順次−５以下に述ベる各
工程を経て製造される。

ａ、窒化アルミニウム製放熱板１３の円錐台形部１３ｂ
外面に、ターゲットリング１５を固着されたタングステ
ン製Ｘ線発生体１４を、金属接合材２０としての白金箔
を介して重合し、それら放熱板１３およびＸ線発生体１
４を図示しない治具により加圧する。

ｂ０重合された放熱板１３およびＸ線発生体１４を加熱
炉内に設置し、その炉内を水素ガスにより還元性ガス雰
囲気に保持する。

Ｃ０加熱炉内を昇温し、その炉内温度を所定温度に一旦
保持して放熱板１３およびＸ線発生体１４に対する金属
接合材２０のなじみ性を良好にする。

次いで、加熱炉内をさらにに昇温し、その炉内温度を所
定温度に保持することによって放熱板１３等を均一に予
熱する。その後、炉内温度を約１８００°Ｃに昇温し、
その温度を保持することによって放熱板１３とＸ線発生
体１４とを金属接合材２０を介して接合し、回転陽極タ
ーゲット７を得る。

ｄ、加熱炉内の昇温を停止し、次いで炉内を冷却して回
転陽極ターゲット７が十分に冷却された後、そのターゲ
ット７を炉外に取出す。

前記加熱加圧下における接合工程にて、Ｘ線発生体１４
および金属接合材２０表面の酸化物が水素ガスにより還
元されてその表面が浄化され、次いで金属接合材２０と
放熱板１３との界面にそれらの化学反応に伴う反応相が
形成され、また金属接合材２０の一部がＸ線発生体１４
に溶込む。

これにより放熱板１３とＸ線発生体１４とが化学的接合
力により強固に接合される。この場合、窒化アルミニウ
ムの線膨張係数は、前記のように４、５　Ｘ　１０−’
／”Ｃであって、タングステンの線膨張係数４．４５　
Ｘ　１０−６／”Ｃに返信しているので、放熱板１３の
構成材料として窒化アルミニウムを用いることは、放熱
板１３とＸ線発生体１４との接合強度を向上させる上に
極めて有効である。

また回転陽極ターゲット７の最高動作温度において金属
接合材２０が溶融することはなく、したがって金属接合
材２０がバリヤ層として機能するので、タングステンへ
の窒化アルミニウムの拡散を前記金属接合材２０により
阻止して接合部の脆弱化を回避することができる。

さらに窒化アルミニウムは高温下においても高い熱伝導
性を示し、その上比較的大きな比熱（０゜１６　ｃ　ａ
　Ｅ　／　ｇ・’Ｃ）、したがって比較的大きな熱容量
を有するので、加速電子の衝突によりＸ線発生体１４に
生じた高熱が放熱板１３を介して効率良く放散され、こ
れにより回転陽極ターゲット７の冷却性能を向上させる
ことができる。

放熱板１３とＸ線発生体１４との接合に当り、それら１
３．１４の間に金属接合材２０を介在させる手段として
は、前記箔を用いることの外に下記のような手段を採用
することができる。

即ち、窒化アルミニウムの微粉末と金属接合材２０の粉
末とよりなる混合粉末を放熱板１３とＸ線発生体１４と
の間に介在させる、金属接合材２０をイオンブレーティ
ング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、溶射法等を適用
して放熱板１３に付着させ、その表面に、例えばＴｉＮ
、ＣｒＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ等の化学結合膜を形成する、
金属接合材２０の粉末と有機バインダとよりペースト状
物を得、そのペースト状物を放熱板１３に塗布する等で
ある。

Ｘ線発生体１４に対するターゲットリング１５の固着に
当っては、一般にろう接が適用される。

その他Ｘ線発生体１４へのターゲットリング１５の蒸着
形成、粉末冶金法による両者１４．１５の一体焼結等の
手法を用いることもできる。

前記加熱炉の雰囲気は真空下に保持してもよい。

第４〜第６図は焼嵌め法を適用した本発明の他の実施例
を示す。

第４図は円形の放熱板１３に、ターゲットリングを持た
ないＸ線発生体１４の円形凹部２１を嵌着した例、第５
図は円形の放熱板１３に、ターゲットリング１５を持つ
Ｘ線発生体１４の円形凹部２１を嵌着した例、第６図は
円形で、且つ段付外周部２２を持つ放熱板１３に、ター
ゲットリング１５を持つＸ線発生体１４の段付内周部２
３を持つ円形凹部２１を嵌着した例である。図中、２４
は、放熱板１３およびＸ線発生体１４に一連に形成され
た、回転軸６の小径ねじ部６ａ挿通用孔部である。

各放熱板１３は窒化アルミニウムより構成され、また各
Ｘ線発生体１４はタングステンより構成される。したが
って、窒化アルミニウムとクンゲステンとが面接触する
ことになるが、回転陽極クーゲント７の最高動作温度に
てタングステンに対する窒化アルミニウムの拡散は僅少
であり、また前記のように窒化アルミニウムとタングス
テンおの両線膨張係数の近似に伴い、放熱板１３とＸ線
発生体１４との接合強度は良好である。

Ｃ８発明の効果 第（１）項記載の発明によれば、放熱板とＸ線発生体と
の接合強度が高く、また冷却性能の良好な回転陽極ター
ゲットを提供することができる。

第（２）項記載の発明によれば、前記効果に加え、製造
の容易な回転陽極ターゲットを提供することができる。

第（３）項記載の発明によれば、特に、放熱板とＸ線発
生体との接合強度を向上させた回転陽極ターゲットを能
率良く、且つ確実に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図はＸ線
管の縦断正面図、第２図は回転陽極ターゲットの要部破
断正面図、第３図は放熱板とＸ線発生体との接合部の拡
大断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す縦断正面
図、第５．第６図は本発明のさらに他の実施例を示す縦
断正面図である。 １・・・Ｘ線管、７・・・回転陽極ターゲット、１３・
・・放熱板、１４・・・Ｘ線発生体、２０・・・金属接
合材第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転可能な放熱板と、該放熱板に結着されて、陰
   極ヘッドに対向するＸ線発生体とを備えたＸ線管用回転
   陽極ターゲットにおいて、前記放熱板を窒化アルミニウ
   ムより構成したことを特徴とするＸ線管用回転陽極ター
   ゲット。
2. （２）回転可能な放熱板と、該放熱板に結着されて、陰
   極ヘッドに対向する金属製Ｘ線発生体とを備えたＸ線管
   用回転陽極ターゲットにおいて、前記放熱板を窒化アル
   ミニウムより構成し、前記Ｘ線発生体を前記放熱板に焼
   嵌めしたことを特徴とするＸ線管用回転陽極ターゲット
   。
3. （３）回転可能な放熱板と、該放熱板に結着されて、陰
   極ヘッドに対向する金属製Ｘ線発生体とを備えたＸ線管
   用回転陽極ターゲットを製造するに当り、前記放熱板を
   窒化アルミニウムより構成して、該放熱板と前記Ｘ線発
   生体とを、回転陽極ターゲットの最高動作温度よりも高
   融点を持つ金属接合材を介して重合し、次いで、還元性
   ガス雰囲気中または真空中において加熱加圧下にて、前
   記金属接合材と前記放熱板との界面にそれらの化学反応
   に伴う反応相を形成し、また前記金属接合材の一部を前
   記Ｘ線発生体に溶込ませて、前記放熱板とＸ線発生体と
   を前記金属接合材を介して接合することを特徴とするＸ
   線管用回転陽極ターゲットの製造方法。