JPH0644925A

JPH0644925A - Ｘ線イメージ管、およびこれに使用するアルミニウム合金材とその製造方法

Info

Publication number: JPH0644925A
Application number: JP7163793A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kubo; 宏久保; Atsuya Yoshida; 篤也吉田; Hiroki Tanaka; 宏樹田中; Makoto Tsuchida; 信土田
Original assignee: Toshiba Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-02-18
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JP3668498B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低いエネルギーのＸ線でも斑（むら）のない
良好な画像を得ることのできるＸ線イメージ管を提供す
る。【構成】アルミニウム基合金からなる入力窓４を有す
る外囲器と、この外囲器内に入力窓４に対向して配置さ
れ、基板５、この基板５上に形成された入力蛍光体層６
およびこの入力蛍光体層６上に形成された光電面７から
なる入力蛍光体面とを具備し、前記アルミニウム基合金
は、３〜６重量％のＭｇおよび０．０１〜０．５重量％
のＺｒを含むことを特徴とするＸ線イメージ管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低エネルギーＸ線の撮
影に好適なＸ線イメージ管、およびこのＸ線イメージ管
に使用するアルミニウム合金材とその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線イメージ管は、Ｘ線診断装置などに
おいて被写体のＸ線透過像を得るために使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線イメージ管の入力
窓を構成する材質としては、当然のことながらＸ線をよ
く透過すること、および、Ｘ線の散乱の少ないことが要
求される。

【０００４】また、Ｘ線イメージ管は内部が真空のた
め、入力窓もそれに耐える強度が要求される。更にコス
ト的にも、Ｘ線イメージ管を構成する他の部品とのバラ
ンスが求められる。

【０００５】このような条件を満たす入力窓の材質とし
ては、これまでアルミニウムやチタニウムが用いられて
いる。

【０００６】ところでＸ線イメージ管は、現在、医療診
断や工業用（例えば非破壊検査）などの分野で広く利用
されている。Ｘ線イメージ管は動きのあるＸ線の像をリ
アルタイムで可視光の像に変換できること、被曝線量が
フイルムを使用したシステムと比較して低減できること
など優れた特徴があり、その応用範囲も広範になってい
る。

【０００７】また医療診断の分野では、近年、乳ガンの
診断にＸ線イメージ管を使用することが検討されてい
る。乳ガンの診断は軟組織の検査であるため、比較的低
いエネルギーのＸ線、例えば約２０ＫＶから４０ＫＶの
Ｘ線管電圧によって発生したＸ線が使用される。

【０００８】工業用（例えば非破壊検査）の分野でも、
紙や樹脂でできた製品の検査にやはり低いエネルギーの
Ｘ線の使用が検討されている。

【０００９】低いエネルギーのＸ線を使用するとき、Ｘ
線イメージ管を構成する入力窓のＸ線に対する透過率が
問題となる。

【００１０】Ｘ線に対する透過率は、入力窓の材質や厚
さ、そしてＸ線のエネルギーによって決定される。Ｘ線
のエネルギーが高いほど透過率は高くなり、窓の厚さが
小さいほど透過率は高い。また一般に原子番号の小さい
元素ほど透過率は高くなる。ところで、Ｘ線イメージ管
の入力窓として使用されているアルミニウムやチタニウ
ムのＸ線の透過率は、図８に示すような値である。図８
において、縦軸はＸ線透過率（単位は％）、横軸はＸ線
エネルギー（単位はＫＶ）をそれぞれ示し、点線ａがア
ルミニウム（厚さ１ｍｍ）、実線ｂがチタニウム（厚さ
２５０μｍ）の場合を示している。

【００１１】入力窓の材料としてチタニウムを使用する
場合、実用上十分なＸ線の透過率を得るためには、厚さ
は２５０μｍ程度に抑える必要がある。この程度の薄い
材料は、管内が真空であるため大気圧との差により、完
成後のＸ線イメージ管の入力窓部は凹形の外観構造を有
している。また、チタニウム製の入力窓をＸ線イメージ
管に組み込む際は、入力窓とステンレス製のリングとを
スポット溶接などで接合する。このステンレス製のリン
グは、さらにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製リングと溶接さ
れ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製リングは、外囲器の一部で
あるガラス容器と接合される。

【００１２】一方、入力窓の材料としてアルミニウムを
使用する場合、入力窓はステンレス製のリングと、一定
の温度、一定の圧力の下で溶接される。しかし、アルミ
ニウムは機械的な強度がチタニウムより弱いため、厚さ
は約１ｍｍに、また大気圧に耐えるように入力窓の外面
は凸形の構造にしている。

【００１３】図８に示すように、２０ＫｅＶ〜４０Ｋｅ
Ｖ程度の低いエネルギーのＸ線に対してはアルミニウム
の方が透過率は高い。したがって、Ｘ線のエネルギーが
低い場合は、入力窓の材料としてはチタニウムよりアル
ミニウムの方が適している。

【００１４】ところで、アルミニウム材料には、そこに
含まれる不純物の種類や量、さらにその処理条件によっ
て、いろいろな種類があり、また機械的、熱的特性も異
なっている。

【００１５】アルミハンドブックなどの文献によるとア
ルミニウムの材料は次のように分類される。なお型名
Ａ．Ａ．は、ＴｈｅＡｌｕｍｉｎｉｕｍＡｓｓｏｃ
ｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．にて制定されたものを指してい
る。

【００１６】Ａ．Ａ．１０００番系：純アルミ。純度が
９９％以上のアルミ。

【００１７】加工性、耐蝕性、溶接性に優れているが、
強度が低い。

【００１８】Ａ．Ａ．２０００番系：Ａｌ- Ｃｕ系合
金。ジュラルミン。

【００１９】強度は高いが耐蝕性に劣る。

【００２０】Ａ．Ａ．３０００番系：Ａｌ- Ｍｎ系合
金。

【００２１】１０００番系に対しＭｎを添加し強度を少
し増加させた。

【００２２】Ａ．Ａ．４０００番系：Ａｌ- Ｓｉ系合
金。

【００２３】Ｓｉの添加によって耐磨耗性、耐熱性を向
上させた。Ａ．Ａ．５０００番系：Ａｌ- Ｍｇ系合金。

【００２４】強度が高い。

【００２５】Ａ．Ａ．６０００番系：Ａｌ- Ｍｇ- Ｓｉ
系合金。

【００２６】強度、耐蝕性とも良好。

【００２７】Ａ．Ａ．７０００番系：Ａｌ- Ｚｎ- Ｍｇ
系合金。

【００２８】アルミ合金ではもっとも強度が高いが、加
工性に劣る。

【００２９】ここで、Ｘ線イメージ管の入力窓を構成す
る材質に必要な条件として、以下のものが挙げられる。

【００３０】（ａ）大気圧に耐える強度を有すること。

【００３１】（ｂ）大気圧に耐える強度は室温だけでな
く、Ｘ線イメージ管の製造工程の一つである排気工程に
おけるベーキング温度（２００℃〜４００℃）でも大気
圧に耐える強度を有すること。

【００３２】（ｃ）十分な耐蝕性を有すること。

【００３３】（ｄ）入力窓を凸形にするため加工性がよ
いこと。

【００３４】このような条件を満たすアルミニウム材料
は、Ａ．Ａ．５０００番系か６０００番系であり、これ
らの材料が実際に使用されている。

【００３５】入力窓は、前述したようにＸ線イメージ管
の製造工程の中でステンレス製のリングと接合される。

【００３６】この場合、入力窓を構成するアルミニウム
材とステンレス製のリングとを４００℃以上の温度で、
圧力をかけて接合する。この接合は、高い温度と圧力の
もとで、アルミニウム材とステンレスの分子が相互に相
手の中に拡散することによって行われる。このとき、ア
ルミニウム材の温度が高いため、アルミニウム材の内部
で変化が生じる。例えばＡ．Ａ．６０００番系のアルミ
ニウム材の場合、接合する際の高温状態から温度が下降
する過程、そして、２５０℃付近でのベーキング過程で
Ｍｇ_２Ｓｉ系の析出物が生じる。

【００３７】この状態を図９（ａ）、（ｂ）を参照して
説明する。

【００３８】アルミニウムを高温に保持すると、通常、
図９（ａ）に示すようにＡｌ結晶粒が粗大化して粗粒２
１となり、高温からの冷却途中において（特にＡ．Ａ．
６０００番系では）、図９（ｂ）に示すように、結晶粒
界にＭｇ_２Ｓｉ相２２が析出する。このＭｇ_２Ｓｉ相２
２の析出物はＸ線の透過率がアルミニウムと異なる。析
出物とアルミニウムとのＸ線の透過率の相違は、Ｘ線の
エネルギーが５０ＫＶ以上の場合は、その差が小さく問
題にならない。

【００３９】しかし、両者のＸ線の透過率の差は、Ｘ線
のエネルギーが３０ＫＶ以下になると大きくなる。その
結果、均一なＸ線が入力窓に入射しても析出物のあると
ころとないところでＸ線を透過する量が異なる。

【００４０】したがって、析出物が生じたアルミニウム
材を加工して入力窓にすると、析出物の存在が原因とな
って、Ｘ線イメージ管で生成する可視光の像に析出物の
分布に応じた斑（むら）が発生する。

【００４１】また、Ａ．Ａ．５０００番系のアルミニウ
ム材においては、高温状態でアルミニウムの再結晶が起
こり、アルミニウム材の内部でアルミニウムの粗大結晶
粒が生じる。アルミニウムの粗大結晶粒はその周辺のア
ルミニウムと結晶の方位が異なる。

【００４２】したがって、Ｘ線の入射方向によってＸ線
の回折条件が相違し、Ｘ線の透過率に差が生じる。この
場合もＸ線のエネルギーが小さくなると、粗大結晶粒が
ある部分とない部分とで、６０００番系のアルミニウム
材の場合と同様にＸ線の透過率に大きな差が生じる。

【００４３】ここでアルミニウムの厚さをｔ_１とする
と、Ｘ線の透過率Ｔ_１は、Ｔ_１＝ｅｘｐ（ーμｔ_１）で表わせる。

【００４４】またアルミの厚さをｔ_２とすると、Ｘ線の
透過率Ｔ_２は、Ｔ_２＝ｅｘｐ（ーμｔ_２）となる。

【００４５】したがって両者の透過率の比は、Ｔ_１／Ｔ
_２＝ｅｘｐ［μ（ｔ_２ーｔ_１）］となる。

【００４６】ここでμは、Ｘ線のエネルギーに対応した
透過係数である。

【００４７】なおｔ_２＞ｔ_１とすると、μ（ｔ_２ー
ｔ_１）は正となり、Ｔ_１／Ｔ_２＞１となる。またμはＸ
線のエネルギーが小さいと大きくなるので、Ｔ_１／Ｔ_２
はＸ線のエネルギーが小さくなると大きくなる。即ち、
Ｘ線のエネルギーが小さいほど透過率の差が大きくな
り、このことがＸ線イメージ管で生成される可視光の像
に斑（むら）を発生するものと考えられる。

【００４８】近年は画像処理装置が広く使用され、その
際、わずかなＸ線の透過率の差も強調されたものにな
る。

【００４９】そのため、上述のように析出物や粗大結晶
粒に起因すると考えられる生成画像の斑（むら）は、今
後、より大きな障害となる可能性が高い。

【００５０】本発明の目的は、低いエネルギーのＸ線を
用いても、斑（むら）のない良好な画像を得ることがで
きるＸ線イメージ管、およびこれに使用するアルミニウ
ム合金材とその製造方法を提供することにある。

【００５１】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線イメージ管
は、アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器
と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、
およびこの基板上に形成された入力蛍光体層、この入力
蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを
具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭ
ｇ、および０．０１〜０．５重量％のＺｒを含んでい
る。

【００５２】また、前記アルミニウム基合金は、４〜５
重量％のＭｇおよび０．０５〜０．２重量％のＺｒを含
んでいる。

【００５３】また、前記アルミニウム基合金は、０．１
〜１重量％のＭｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣ
ｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０
５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少な
くとも１種を更に含んでいる。

【００５４】また、前記アルミニウム基合金は、平均直
径０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を５個／μｍ
^３以上含んでいる。

【００５５】また、本発明のＸ線イメージ管は、アルミ
ニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外
囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、およびこの
基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上
に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前
記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭｇ、およ
び、０．０１〜０．５重量％のＺｒ、０．１〜０．４重
量％のＦｅ、０．０５〜０．２重量％のＳｉ、０．１〜
１重量％のＭｎを含んでいる。

【００５６】また、本発明のＸ線イメージ管に使用され
るアルミニウム合金材は、３〜６重量％のＭｇおよび
０．０１〜０．５重量％のＺｒを含み、残部は不純物か
らなり、不純物のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、
Ｓｉ≦０．２重量％で、Ｘ線透過量が実質的に均一であ
る。

【００５７】また、前記アルミニウム合金材は、０．１
〜１重量％のＭｎ、および、０．０１〜０．５重量％の
Ｃｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．
０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた少なくとも１
種を含んでいる。

【００５８】また、前記アルミニウム合金材は、平均直
径が０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を、５個／
μｍ^３以上含んでいる。

【００５９】また、前記アルミニウム合金材の製造方法
は、３〜６重量％のＭｇおよび０．０１〜０．５重量％
のＺｒを含み、あるいは、更に０．１〜１重量％のＭ
ｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜
０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉ
からなる群から選ばれた金属元素の少なくとも１種を含
み、残部はＡｌと不純物とからなり、不純物のＦｅとＳ
ｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．２重量％である
アルミニウム合金鋳塊を、４００〜５３０℃で１〜２０
時間の均質化処理を施し、常法で熱間圧延を行い、その
後、冷間圧延を行いまたは行わずに、再結晶をさせるた
めの熱処理をし、加工度１０％以上の最終冷間圧延を行
うことを特徴としている。

【００６０】

【作用】本発明のＸ線イメージ管では、入力窓の材質と
して、３〜６重量％、好ましくは４〜５重量％のＭｇ、
および０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜
０．２重量％のＺｒを含むアルミニウム基合金を使用す
る。

【００６１】Ｍｇは、本発明に使用されるアルミニウム
基合金の最も基本的な添加元素で、強度の増加に寄与す
る役割を果たす。Ｍｇの添加量が３重量％未満では、２
５０℃における材料強度が１２０ＭＰａ以下となり、入
力窓の厚みを０．８ｍｍ以下とするために必要な強度が
得られない。Ｍｇの添加量が６重量％を越えると、熱間
圧延時にアルミニウム基合金が割れやすくなり、工業化
が困難である。

【００６２】Ｚｒは、アルミニウム基合金の均質化処理
時に、Ａｌ_３Ｚｒ相として均一かつ微細に析出し、拡散
接合時の高温保持中に結晶粒が粗大化することを抑制す
る役割を果たす。Ｚｒの添加量が０．０１重量％未満で
は、このような役割を果たすことができない。Ｚｒの添
加量が０．５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｚｒ相の粗大化
合物を形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した場
合に、得られる可視光線に濃淡むらが生じる。この濃淡
むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。

【００６３】本発明に使用されるアルミニウム基合金
は、添加成分として、更にＭｎ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｔｉの１
種または２種以上を含有してもよい。

【００６４】Ｍｎは、Ｍｇと同様に強度の増加に寄与す
る。また、Ｚｒと同様に、拡散接合時の高温状態で結晶
粒が粗大化することを抑制する効果も有する。ＭｎをＺ
ｒと併用することにより、Ｚｒだけの場合よりも、一
層、結晶粒の粗大化を抑制できる。Ｍｎの添加量は、
０．１〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．６重量
％である。０．１重量％未満では、その効果を発揮する
ことができず、１．０重量％を越えると、熱間圧延時に
アルミニウム基合金が割れやすくなり、工業化が困難で
ある。また、１．０重量％を越えると、造塊時に不純物
であるＦｅと結合して、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の粗大化合
物が形成されやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した際
に、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡む
らは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。

【００６５】Ｃｒは、Ｚｒと同様、アルミニウム基合金
の均質化処理時に、Ａｌ_７Ｃｒ相として均一かつ微細に
析出し、拡散接合時の高温状態で結晶粒の粗大化を抑制
する効果を有する。ただし、Ａｌ_７Ｃｒ相はＡｌ_３Ｚｒ
相よりも粗大化しやすい。Ｃｒの添加量は、０．０１〜
０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％であ
る。０．０１重量％未満では、その効果を発揮すること
ができず、０．５重量％を越えると、Ａｌ_７Ｃｒ相の粗
大化合物を形成しやすくなる。したがって、Ｘ線イメー
ジ管に使用すると、得られる可視光像に濃淡むらが生
じ、この濃淡むらを、被写体の欠陥と見誤る恐れがあ
る。

【００６６】Ｓｃは、Ｚｒ、Ｃｒと同様、アルミニウム
基合金の均質化処理時に、Ａｌ_３Ｓｃ相として均一かつ
微細に析出し、拡散接合時の高温状態で結晶粒の粗大化
を抑制する。Ｓｃの添加量は、０．０１〜０．５重量
％、好ましくは０．０５〜０．２重量％である。０．０
１重量％未満では、その効果を発揮することができず、
０．５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｓｃ相の粗大化合物を
形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した場合、得
られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡むらは、
被写体の欠陥と見誤る恐れがある。また、Ｓｃは高価な
ため、０．５重量％を越えると製造コストが高くなる。

【００６７】Ｔｉは、鋳塊組織における結晶粒を微細に
する効果がある。また、熱間圧延時に結晶粒径を均一に
する効果もある。Ｔｉの添加量は、０．０１〜０．０５
重量％、好ましくは０．０１〜０．０３重量％である。
０．０１重量％未満では、その効果を発揮することがで
きず、０．０５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｔｉ相の粗大
化合物を形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した
場合、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡
むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。

【００６８】本発明に使用されるアルミニウム基合金
は、０．１〜０．４重量％のＦｅ、０．０５〜０．２重
量％のＳｉを含有してもよい。これらＦｅ、Ｓｉは、通
常、アルミニウム地金中に含まれる不純物である。Ｆｅ
が０．４重量％を越えると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の粗大
化合物が形成されやすくなり、好ましくない。Ｆｅの量
は少ない方がよいが、そのためにはＡｌ地金の純度を上
げなければならず、製造コストが上昇する。したがって
０．１重量％が下限である。

【００６９】Ｓｉが０．２重量％を越えると、Ｍｇ_２Ｓ
ｉ相が不均一に析出しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使
用したとき、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。Ｆ
ｅの場合と同様、Ｓｉの量は少ない方がよいが、そのた
めにはＡｌ地金の純度を上げなければならず、製造コス
トが上昇する。したがって０．１重量％が下限である。

【００７０】本発明のＸ線イメージ管の入力窓を構成す
るアルミニウム基合金は、通常、均質化処理が施され
る。均質化処理は、遷移元素系金属間化合物（Ａｌ_３Ｚ
ｒ、Ａｌ_７Ｃｒ、Ａｌ_３Ｓｃ）の分散状態を制御するた
めに行われる。

【００７１】均質化処理の温度は、４００〜５３０℃が
好ましい。４００℃未満では、上記金属間化合物の析出
速度が遅くなり、目標とする分散状態に達するまでに長
時間を要し、工業的に不利である。５３０℃を越える
と、上記金属間化合物が粗大化しやすくなり、Ａｌ結晶
粒の粗大化を抑制する効果が低下し、また、Ｍｇ濃度が
高い場合は、均質化処理の際に共晶融解が発生し、熱間
圧延時に割れやすくなり、好ましくない。

【００７２】均質化処理の温度が４００〜５３０℃の範
囲である場合は、保持時間は１〜２０時間が好ましい。
保持時間が１時間未満では、遷移元素系金属間化合物の
分散状態を所望の状態にすることができず、拡散接合時
に、Ａｌ結晶粒の粗大化の抑制が困難となる。保持時間
が２０時間を越えると、工業的に不利であるだけでな
く、上記金属間化合物の粗大化を招き、好ましくない。

【００７３】遷移元素系金属間化合物の分散状態は、均
質化処理の条件によって制御される。拡散接合時（５３
０℃以下で１時間以内の熱処理）に、Ａｌ結晶粒の粗大
化を抑制するには、０．０１〜０．０５μｍのサイズの
化合物が１μｍ^３当たり５個以上あればよい。５個未満
の場合には、拡散接合時にＡｌの結晶粒径が１００μｍ
以上となってしまい、Ｘ線イメージ管に使用した場合
に、得られる可視光像に濃淡むらが生じやすい。

【００７４】本発明に使用されるアルミニウム基合金の
結晶粒径は、１００μｍを越えると、可視光像に濃淡む
らが生じやすくなり、好ましくない。結晶粒径が３０μ
ｍ以下であれば、このような問題は全く生じない。

【００７５】

【実施例】以下、図１を参照して、本発明のＸ線イメー
ジ管を使用するＸ線診断装置について説明する。

【００７６】図１において、Ｘ線管１から放射されるＸ
線２は被写体３を透過する。被写体３を透過したＸ線２
は、Ｘ線イメージ管を構成する外囲器の入力窓４を通し
て入力基板５に入射する。なおＸ線イメージ管の入力窓
４は金属製であり、また、入力基板５の上には、Ｘ線を
光に変換する入力蛍光体層６と、光を電子に変換する光
電面７とが構成されている。

【００７７】光電面７から放射された電子は、電極８に
より形成される電子レンズによって加速、集束され、出
力蛍光体層９に達する。そして、出力蛍光体層９におい
て可視光に変換される。この可視光をフイルムやＴＶカ
メラなどで撮影し、Ｘ線診断が行われる。

【００７８】図２は、Ｘ線イメージ管の入力窓の部分を
抜き出して示したもので、参照符号１０はＸ線イメージ
管の入力窓を示し、ステンレス製のリング１１に接合さ
れている。

【００７９】ここで入力窓１０の材料として、Ａ．Ａ．
５０００番のグループのＡｌ- Ｍｇ系合金中に重量比で
０．１５重量％のＣｒ、および０．１５％のＺｒを添加
したアルミニウム基合金を用いている。このアルミニウ
ム基合金からなるアルミニウム材は、予め２０％程度引
き伸ばした平板なものが用いられ、図のように凸形に加
工される。

【００８０】アルミニウム材が、０．１５重量％のＣ
ｒ、および０．１５重量％のＺｒを含むため、これら含
有物による析出物が材料の中に分散する。これら含有物
による析出物は、アルミニウム材の入力窓がステンレス
製のリングと接合されるときに、４００〜５００℃の高
温状態にさらされるが、そのとき、アルミニウム材の内
部に発生するアルミニウム結晶の粗大粒化を抑えるよう
に作用する。したがって、このアルミニウム材を入力窓
に使用しても、アルミニウムの粗大結晶粒の成長が抑え
られ、Ｘ線の透過率に不均一さが生じない。

【００８１】この状態を図９（ｂ）を参照して説明す
る。Ａｌ−Ｍｇ系合金にＺｒ等を添加すると、高温状態
でも、Ａｌ_３Ｚｒの微細析出物２３によってＡｌ結晶粒
２１の粗大化が抑制される。このため、斑（むら）が生
じにくくなる。

【００８２】この理由を図３を参照して説明する。

【００８３】図３は、縦軸（左）をＡｌ結晶粒の粗大
化、縦軸（右）を金属間化合物の粗大化とした場合の相
関を示すグラフである。

【００８４】このグラフから明らかなように、Ａｌ結晶
粒の粗大化しやすさ（実線）は、Ｚｒ添加量（重量％）
が０．０１％未満で大きくなり、溶接時などＡｌ結晶粒
が粗大化しやすくなる。

【００８５】一方、アルミニウム材中のＺｒ添加量（重
量％）が０．５％を越えると、Ａｌ_３Ｚｒ相などの金属
間化合物の粗大化が大きくなり好ましくない。

【００８６】また、アルミ材をＸ線イメージ管の入力窓
として加工する工程で、大気圧に耐える構造となるよう
に、アルミニウム材を凸形にプレス加工、あるいは絞り
加工している。この加工の際に、アルミニウム材は約２
０％引き伸ばされる。ところで、アルミニウム材はその
引き伸ばされる度合いによって、高温状態での粗大結晶
粒の発生のしやすさが相違する。

【００８７】アルミニウム材を引き伸ばすと、その材料
中に内部歪みが蓄積する。この内部歪みが蓄積する密度
は、引き伸ばされる度合いが大きいほど高くなる。

【００８８】歪み量が十分小さいときは、アルミニウム
の内部における粗大結晶粒の発生にそれほど影響はな
い。しかし歪み量が高くなると、良く知られているよう
に粗大結晶粒の発生が促進される。粗大結晶粒の発生
は、引き伸ばされる度合いが２０〜３０％で最大とな
り、それ以上になると低下する。

【００８９】したがって、Ｘ線イメージ管の入力窓にア
ルミニウム材を使用する場合、アルミニウム材を凸形の
面に加工すると、その際、約２０％の引き伸ばしを受
け、粗大結晶粒の発生がちょうど促進される状態にな
る。

【００９０】そこで、本実施例では、予め２０％程度引
き伸ばしてあるアルミニウム材を用い、このアルミニウ
ム材を凸形の面に加工している。したがってアルミニウ
ム材は加工前の引き伸ばし分と加工による引き伸ばし分
とで約４０％の引き伸ばしとなり、粗大結晶粒化が抑え
られる。

【００９１】ところで、図４に示すように、Ｍｇ、Ｚ
ｒ、Ｍｎ、Ｃｒをいくつか組み合わせた複数種類の組成
のアルミニウム基合金の鋳塊に対し、４８０℃で５時間
の均質化処理を施し、さらに３００〜４８０℃の温度域
で熱間圧延を行い、厚さ２ｍｍの板にした。次に、板の
厚さが０．７５ｍｍとなるまで冷間圧延を施し、さらに
３５０℃で４時間の中間熱処理を施し、次いで、最終冷
間圧延を施して厚さが０．６ｍｍの板にした。その後、
板の延性（張り出し性）を向上させるために、１５０℃
で４時間の熱処理を行い、最終の板にした。

【００９２】最終の板について、透過型電子顕微鏡によ
る観察を行い、０．０１〜０．０５μｍのサイズの遷移
元素系金属間化合物の分散状態を画像解析した。また、
最終の板について、２５０℃での引っ張り強度を調べ
た。さらに、拡散接合後の結晶粒径についても調べた。
また、この板材を入力窓に使用してＸ線イメージ管を構
成し、そのとき、Ｘ線イメージ管から得られる可視光像
の画質についても評価した。なお、これらの観察結果を
図４に示している。

【００９３】また、画質の評価には、図５に示す装置を
用いた。Ｘ線管３１から出たＸ線を、Ｘ線イメージ管３
２で可視光像に変換する。そして、可視光像を、タンデ
ム光学系３３を通してＴＶカメラ３４で撮像する。ま
た、ＴＶカメラ３４から出力される画像信号をデジタル
画像処理装置３５で処理し、ＴＶモニター３６で再生し
た。なお、デジタル画像処理には様々な種類があるが、
ここでは次の２つの処理を行った。

【００９４】（１）平均化複数の画像を連続して取り込み、画素ごとに平均化す
る。静止画像のＴＶ信号を平均化すると、信号に乗って
いるランダムノイズが打ち消し合い、ノイズの減少した
画像になる。

【００９５】（２）画像強調画像の階調部分を引き伸してＴＶモニタ上に表示し、微
小な階調の変化を視認する。

【００９６】上記の画像処理を行うことにより、ノイズ
に埋もれない微小な階調の変化が検知できる。

【００９７】上記した装置を用いて画質評価を行うと、
従来のＸ線イメージ管の場合、Ｘ線エネルギーが５０Ｋ
ｅＶと高いときは、画像処理を行っても「むら」は観察
されなかった。しかし、Ｘ線エネルギーが２０ＫｅＶと
低くなると、画像処理によってＸ線の透過率の差が強調
され「むら」が観察された。ＴＶモニタ上に現れた「む
ら」を図６に示す。また、ＴＶモニタの中央部を通る走
査線上の輝度をグラフにすると、図７のように凹凸が見
られる。図７は、縦軸が輝度、そして横軸が走査線上の
位置を示している。なお、複数種類の組成のアルミニウ
ム基合金に対する観察結果が、図４に示されているが、
本発明に係る試料、Ｎｏ．１〜４は、拡散接合後の結晶
粒径が３０μｍ以下で、可視光像も良好である。また、
２５０℃での材料強度も１２０ＭＰａ以上で、薄肉化が
可能である。

【００９８】一方、本発明と比較する試料、例えばＮ
ｏ．５は、Ｚｒを添加しない例で、拡散接合後の結晶粒
径が粗大化し、また、良質な画像が得られない。また、
試料Ｎｏ．６は、Ｚｒの添加量が少ない例で、Ｎｏ．５
と同様の問題がある。試料Ｎｏ．７は、Ｍｇの添加量が
少ない例で、２５０℃での材料強度が小さく、Ｘ線イメ
ージ管の入力窓に使用すると、真空脱気の際に変形し
た。また、試料Ｎｏ．８は、Ｚｒの添加量が多すぎる例
で、１００μｍを越えるサイズのＡｌ_３Ｚｒ化合物が形
成され、Ｘ線イメージ管の入力窓に使用すると可視光像
に濃淡むらが発生した。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、低いエネルギーのＸ線
でも斑（むら）のない良好な画像を得ることのできるＸ
線イメージ管が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する図で、Ｘ線診断装置
を示す図である。

【図２】本発明のＸ線イメージ管の入力窓を示す図であ
る。

【図３】Ｚｒの含有率と、Ａｌ粗大結晶粒のでき易さお
よび金属間化合物の粗大粒のでき易さとの関係を示す図
である。

【図４】複数種類の組成のアルミニウム基合金に対する
観察結果を示す図である。

【図５】画質の評価に用いた装置を示す図である。

【図６】ＴＶモニタ上に現れた「むら」を示す図であ
る。

【図７】ＴＶモニタの中央部を通る走査線上の輝度を示
す図である。

【図８】アルミニウムおよびチタニウムのＸ線の透過率
を示す図である。

【図９】（ａ）はＡｌ結晶粒の粗大化を示す図で、
（ｂ）は、図（ａ）の一部を拡大して示す図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線管２…Ｘ線３…被写体４…入力窓５…入力基板６…入力蛍光体層７…光電面８…電極９…出力蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中宏樹東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内 (72)発明者土田信東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム基合金からなる入力窓を有
する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置さ
れ、基板、および、この基板上に形成された入力蛍光体
層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入
力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜
６重量％のＭｇ、および０．０１〜０．５重量％のＺｒ
を含むことを特徴とするＸ線イメージ管。
【請求項２】前記アルミニウム基合金は、４〜５重量
％のＭｇ、および０．０５〜０．２重量％のＺｒを含む
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線イメージ管。
【請求項３】前記アルミニウム基合金は、０．１〜１
重量％のＭｎ、および、０．０１〜０．５重量％のＣ
ｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０
５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少な
くとも１種を、さらに含む請求項１記載のＸ線イメージ
管。
【請求項４】前記アルミニウム基合金は、平均直径
０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を５個／μｍ^３
以上含む請求項１記載のＸ線イメージ管。
【請求項５】アルミニウム基合金からなる入力窓を有
する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置さ
れ、基板、および、この基板上に形成された入力蛍光体
層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入
力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜
６重量％のＭｇ、および、０．０１〜０．５重量％のＺ
ｒ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、０．０５〜０．２重
量％のＳｉ、０．１〜１重量％のＭｎを含むことを特徴
とするＸ線イメージ管。
【請求項６】３〜６重量％のＭｇ、および０．０１〜
０．５重量％のＺｒを含み、残部は不純物からなり、不
純物のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．
２重量％であることを特徴とするＸ線透過量が実質的に
均一であるアルミニウム合金材。
【請求項７】０．１〜１重量％のＭｎ、および、０．
０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％の
Ｓｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から
選ばれた少なくとも１種を含む請求項６記載のＸ線透過
量が実質的に均一であるアルミニウム合金材。
【請求項８】平均直径が０．０１〜０．０５μｍの金
属間化合物を、５個／μｍ^３以上含むことを特徴とする
請求項６または請求項７記載のＸ線透過量が実質的に均
一であるアルミニウム合金材。
【請求項９】３〜６重量％のＭｇ、および０．０１〜
０．５重量％のＺｒを含み、あるいは、更に０．１〜１
重量％のＭｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣｒ、
０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重
量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少なくと
も１種を含み、残部はＡｌと不純物とからなり、不純物
のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．２重
量％であるアルミニウム合金鋳塊を、４００〜５３０℃
で１〜２０時間の均質化処理を施し、常法で熱間圧延を
行い、その後冷間圧延を行いまたは行わずに、再結晶を
させるための熱処理をし、加工度１０％以上の最終冷間
圧延を行うことを特徴とするＸ線透過量が実質的に均一
であるアルミニウム合金材の製造方法。