JPH0673265B2 - X-ray target manufacturing method - Google Patents

X-ray target manufacturing method

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Publication number
JPH0673265B2
JPH0673265B2 JP2114889A JP2114889A JPH0673265B2 JP H0673265 B2 JPH0673265 B2 JP H0673265B2 JP 2114889 A JP2114889 A JP 2114889A JP 2114889 A JP2114889 A JP 2114889A JP H0673265 B2 JPH0673265 B2 JP H0673265B2
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JP
Japan
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target
target member
temperature
stress
annealing
Prior art date
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JP2114889A
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Japanese (ja)
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Inventor
正美 大森
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、回転陽極式X線管のX線ターゲットを製造
する方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing an X-ray target for a rotary anode X-ray tube.

【従来の技術】[Prior art]

回転陽極式X線管のX線ターゲットは、通常、ターゲッ
トディスクの中心穴に支持軸のフランジ取付部から突出
するねじ突きステムを「スキマバメ」し、このステムに
ナットをねじ締めすることによってターゲットディスク
を上記のフランジ取付部にクランプし、これによりター
ゲットディスクを支持軸に固着して製造される。 こうして組み立てられたX線ターゲットは動釣合い調整
を行なった後、ガラスエンベロープに封着される。
The X-ray target of a rotary anode type X-ray tube is normally designed by "skimming" a threaded stem protruding from the flange mounting part of the support shaft into the center hole of the target disk and tightening a nut on this stem to tighten the target disk. Is clamped to the above-mentioned flange mounting portion, and thereby the target disk is fixed to the support shaft to be manufactured. The X-ray target thus assembled is subjected to dynamic balance adjustment and then sealed in a glass envelope.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、このような組み立てのX線ターゲットで
は不都合が生じることがある。すなわち、X線ターゲッ
トは、回転陽極式X線管の実際の使用時には10秒間に12
00℃に加熱されることがあり、また2秒以内に10,000rp
mまで回転させられる。これらの熱応力と機械応力とに
よりディスクが偏心して動釣合いがくずれ、振動・騒音
が増大し、軸受け寿命が短縮し、まれには振動が管球破
壊を引き起こすほどに大きくなることがある。 また、上記のように高温になったターゲットディスクの
放熱は輻射と伝導の両者で行なわれることになるが、熱
伝導についてはディスクから支持軸を経てロータへと伝
わる経路となる。ところがターゲットディスクと支持軸
との間は面接触のため熱抵抗が大きいばかりでなく、そ
の値が上記で述べた熱応力と機械応力とにより変動して
さらに大きくなることがある。このようなときにはター
ゲット全体の温度や焦点軌道温度が設計値を超え、その
結果、性能が加速度的に劣化することになる。 そこで、たとえば特願昭62-168317号公報に記されてい
るように、ターゲットディスクと支持軸との固着方法を
工夫することが考えられている。しかし、この公報に示
された方法も、ろう付け材を用いる点で有効性が窺われ
るものの、基本的にはディスクの中心穴の径をそこに嵌
入される支持軸の先端の径よりも大きくしておき、支持
軸の先端を中心穴に入れた後ナットで締め付けるという
ものであるから、ナットで締め付ける以前に両者の中心
軸を合わせなければならず、この芯出し作業が困難であ
り、どれほど実用的に有効かは疑わしい。 この発明は、X線ターゲット部材が偏心したりあるいは
ターゲット部材と支持部材との間の熱抵抗が変動しない
ようにするとともに、簡単な作業で容易に実用的に用い
ることができる、X線ターゲットの製造方法を提供する
ことを目的とする。
However, an inconvenience may occur in the X-ray target having such an assembly. That is, the X-ray target is 12 times in 10 seconds when the rotary anode X-ray tube is actually used.
May be heated to 00 ° C, and 10,000 rp within 2 seconds
Can be rotated up to m. Due to these thermal stress and mechanical stress, the disk may be eccentric, the dynamic balance may be lost, vibration and noise may be increased, and the bearing life may be shortened. In rare cases, the vibration may be large enough to cause tube breakage. Further, the heat radiation of the target disk having a high temperature as described above is performed by both radiation and conduction, but the heat conduction is conducted from the disk through the support shaft to the rotor. However, not only the thermal resistance is large due to the surface contact between the target disk and the support shaft, but also the value thereof may vary due to the thermal stress and the mechanical stress described above and become larger. In such a case, the temperature of the entire target and the temperature of the focus trajectory exceed the designed values, and as a result, the performance deteriorates at an accelerated rate. Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 62-168317, it is considered to devise a method of fixing the target disk and the support shaft. However, the method disclosed in this publication is also effective in that it uses a brazing material, but basically, the diameter of the center hole of the disk is made larger than the diameter of the tip of the supporting shaft fitted therein. Since the tip of the support shaft is put into the center hole and then tightened with a nut, the center shafts of both must be aligned before tightening with the nut, and this centering work is difficult. It is doubtful whether it is practically effective. The present invention prevents the X-ray target member from being eccentric or the thermal resistance between the target member and the supporting member does not fluctuate, and can be easily used practically by a simple operation. It is intended to provide a manufacturing method.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、この発明によるX線ターゲッ
トの製造方法は、耐熱金属よりなるターゲット部材の中
心穴に、耐熱金属よりなる支持部材の先端を「シマリバ
メ」により嵌合させる第1の工程と、こうして嵌合して
組み立てたものを、上記両部材のアニール条件のうち低
い方のアニール条件よりも温度を低くしまたは時間を短
くした条件で加熱する第2の工程と、その後、上記嵌合
して組み立てたものを、上記両部材のアニール条件のう
ち低い方のアニール条件よりも温度を高くしまたは時間
を長くした条件で加熱する第3の工程とからなることが
特徴となっている。
In order to achieve the above object, the method of manufacturing an X-ray target according to the present invention comprises a first step of fitting the tip of a supporting member made of a refractory metal into a central hole of a target member made of a refractory metal by a "shrink fit". The second step of heating the thus assembled and assembled parts under a condition in which the temperature is lower or the time is shorter than the lower annealing condition of the both members, and then the above-mentioned fitting is performed. It is characterized by a third step of heating the assembly thus assembled under the condition that the temperature is higher or the time is longer than the lower one of the annealing conditions of the both members.

【作用】[Action]

第1の工程において、ターゲット部材の中心穴に支持部
材の先端を「シマリバメ」により嵌合させると、その嵌
合界面に大きな面圧力が発生する。 つぎの第2の工程ではこれら両部材のうちの低い方のア
ニール条件よりも温度を低くしまたは時間を短くした条
件で、こうして組み立てたものの加熱が行なわれる。こ
のとき、上記の面圧力により、嵌合界面では拡散接合が
生じる。また、このときアニール効果も生じることは生
じるが、上記のようにアニール条件よりも低い条件で加
熱が行われるので、そのアニール効果は若干のものに過
ぎない。 さらに第3の工程ではこれら両部材のうちの低い方のア
ニール条件よりも温度を高くしまたは時間を長くした条
件で加熱が行なわれる。このように第3の工程ではアニ
ール条件よりも高い条件で加熱が行われれるので、この
工程で十分なアニール効果が生じて、上記の第2の工程
後も残っていた残留応力が除去される。
In the first step, when the tip end of the support member is fitted into the center hole of the target member by "shrink fit", a large surface pressure is generated at the fitting interface. In the next second step, the thus-assembled product is heated under the condition that the temperature is lower or the time is shorter than the lower annealing condition of these two members. At this time, due to the above surface pressure, diffusion bonding occurs at the fitting interface. At this time, an annealing effect may occur, but since the heating is performed under a condition lower than the annealing condition as described above, the annealing effect is only slight. Further, in the third step, the heating is performed under the condition that the temperature is higher or the time is longer than the lower annealing condition of these both members. As described above, since heating is performed in the third step under a condition higher than the annealing condition, a sufficient annealing effect is generated in this step, and residual stress remaining after the second step is removed. .

【実施例】【Example】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第1図Aにおいて、X線ターゲット部材1
は、耐熱合金のTZM(チタン−ジルコニウム−モリブデ
ン)合金で円板(たとえば外径100mm、厚さ8.8mm)状に
形成されたベース部材11に焦点軌道部材12をクラッドし
たものからなる。すなわち、この焦点軌道部材12はたと
えば厚さ1mmの5%レニウム入りのタングステン合金か
らなり、ベース部材11の外周寄りに設けられた約12°の
傾斜部にクラッドされている。このターゲット部材1の
中心には後述の支持部材2が嵌合されるハメアイ穴13
(たとえば直径▲12+0.018 0▼mm)が設けられている。 支持部材2はTZM合金の非再結晶品からなり、ローター
部3から突出して形成されており、ハメアイ軸21、座部
22、支柱部23よりなる。ハメアイ軸21の直径は上記のハ
メアイ穴13の径よりも太くされており(たとえば直径▲
120.071 0.060▼mm)、その側面には深さ0.02〜0.03mmの
クロスローレット加工が施されている。このハメアイ軸
21の基部にはターゲット部材1の位置決め用の座部22が
設けられている。支柱部23はターゲット部材1からロー
ター部3への熱伝導を制限しつつ軸強度を保持するため
のサイズ(たとえば外径11.5mm、内径9mm、長さ19mm)
とされる。 このようなX線ターゲット部材1と支持部材2とを、図
示しない真空チャンバ内において、第1図Aのように、
ターゲット組み立て体完成品と同じ向きに、両者の軸芯
が一致するようにして、離れて配置する。そしてターゲ
ット部材1と対向して約5mm程度離れて加熱用のリング
状電子銃4を配置する。また、ターゲット部材1と支持
部材2との間には防熱板5をセットする。この防熱板5
は、たとえばモリブデン材により円板状に形成され、そ
の中央に支持部材2の座部22が通過できるほどの開口を
有し、さらにターゲット組み立て体完成後にこれを除去
できるように中央開口部より外周まで支柱部23の径より
も大きな巾の開口が設けられている。また、図では省略
しているが、ターゲット部材1の温度を測定し、それを
調整するため、2色温度計がターゲット部材1に焦点が
合うように配置され、この2色温度計からの測定出力に
よってリング状電子銃4の出力が制御されるようになっ
ている。 チャンバ内の真空度が所定の値に達したとき、リング状
電子銃4から電子ビームを発生させ、これをターゲット
部材1に衝突させてターゲット部材1を加熱する。たと
えば電子ビーム出力が直流10KV−400mAの場合、100秒ほ
どでターゲット部材1の温度は1350℃に達するので、こ
の温度を90秒保持する(第2図の第1工程)。 するとターゲット部材1のハメアイ穴13の径は0.1mm膨
張する。他方、支持部材2の温度は防熱板5の効果によ
り80℃以下に保たれ、ハメアイ軸21の径は膨張していな
い。そこで、油圧シリンダー(図示しない)などによっ
て支持部材2をターゲット部材1側に向かって速やかに
移動させ、ターゲット部材1のハメアイ穴13に支持部材
2のハメアイ軸21を挿入する。支持部材2の座部22がタ
ーゲット部材1に当たったときこの支持部材2お移動は
停止される。この状態は第1図Bに示される通りであ
る。 こうして支持部材2のハメアイ軸21がターゲット部材1
のハメアイ穴13に挿入されると、熱伝導によりこのハメ
アイ軸21は6秒ほどで6ターゲット部材1の温度とほぼ
同じになる。その温度は支持部材2の吸熱により1250℃
程度となる。そこで、ハメアイ軸21が熱膨張し、その直
径が大きくなるので、ハメアイ穴13との嵌合界面には大
きな面圧力が発生する(第4図d参照)。 ついで第2図に示すようにこの1250℃を150秒ほど保持
して第2工程を行なう。この第2工程の間、ターゲット
部材1のハメアイ穴13と支持部材2のハメアイ軸21との
接触界面19(第1図C参照)では、上記の面圧により拡
散接合が生じる。また第1図Cに示すようにハメアイ軸
21にローレット加工による凹部24が設けてあり、この例
の場合支持軸2の方がターゲット部材1よりも高温強度
が大であるので、ターゲット部材1の側が塑性変形して
この凹部24に10〜20μmほど噛み込みが生じる。上記の
第1工程で生じた面圧力はこの塑性変形と1250℃におけ
る若干のアニール効果のため減少する。 この第2工程までで生じた両部材の拡散接合は両部材が
完全一体化するほど完全なものではなく、接合部の強度
は母材のそれを下回る。そのため、この実施例ではハメ
アイ軸21にローレット加工を施し、その凹部24へターゲ
ット部材1側から噛み込みが生じるようにして接触界面
のせん断方向の強度を向上させるようにしている。 ここで、この第2工程において加熱条件を1250℃−150
秒に設定した理由は次の通りである。一般に拡散接合は
高温・高面圧力ほど生じやすい。他方、TZM合金の応力
除去条件の温度と時間の関係は第3図のようになってお
り、高温になればなるほど時間は逆指数関数的に短くて
よい。工業的に一般に使用されているアニーリング条件
は1100℃−6時間、1200℃−20分である。さらに高温域
では1250℃−5分、1300℃−70秒なども使用される。
「シマリバメ」においては面圧は自己発生にのみ依存し
ており、アニールにより応力が完全解除されてしまえば
面圧は消滅し、拡散接合の進行は停止してしまう。そこ
で、この実施例では1250℃−5分のアニール条件の50%
の時間としたわけである。すなわち、この第2の工程で
はターゲット部材1と支持部材2との拡散接合を生じさ
せるのであるから、加熱により多少のアニールが生じた
としてもそのアニール効果はなるべく少ないものとなる
ようにして主に拡散接合が有効に生じるような条件を選
ぶべきであり、この観点から上記のようにアニール条件
よりは低い加熱条件が選ばれる。また1200℃−10分の条
件でもよいが、ローター部3の温度が次の工程での加熱
を含めると高くなり過ぎるため好ましくないと思われ
る。 このように第1工程で生じた面圧は塑性変形と上記の第
2工程での多少のアニールとによって減少するが、ター
ゲット部材1には円周方向の大きな引張応力が残ってい
る。そのため、そのままではX線管としての負荷時に発
生する熱応力に伴う円周方向の引張応力が重畳して外周
からハメアイ穴13に至る応力割れを生じることがある。
そこで、この残留応力を除去するため、第3工程におい
てアニール条件以上の加熱を行なっている。その条件は
この実施例では1300℃−70秒以上とした。この第3工程
はターゲット組み立て体としての脱ガス工程をも兼ねる
ことになり工業的に有利である。しかし、ローター部3
の温度等の制約条件からその時間は制約される。 こうしてターゲット部材1と支持部材2とが固着された
ターゲット組み立て体は冷却後に真空チャンバより取り
出される。 このときのターゲット部材1の円周方向応力は第4図b
のようにすべて圧縮応力を示している。これはターゲッ
ト部材1がTZM合金のベース部材11と5%レニウム入り
タングステン合金の焦点軌道部材12とをクラッドしたも
のであって、これらの材質の膨張係数の差に原因した応
力であると思われる。なぜなら、ターゲット部材1単体
で脱ガス加熱したものの円周方向応力は第4図aのよう
になり、外周部において近似的な分布を示しているから
である。なお、第4図のa,b,c,dはそれぞれ、ターゲッ
ト部材1単体、支持部材2に塑性・拡散結合したターゲ
ット部材1、この塑性・拡散結合したターゲット部材1
をX線管に組み込んで排気完了したときのターゲット部
材1、ターゲット部材1を単一材料として焼嵌応力計算
したときの結果についての、室温時のターゲット部材1
の円周方向応力分布を表わすものである。 こうして支持部材2に固着されたターゲット部材1のハ
メアイ強度の試験のため、ターゲット部材1を支えて支
持部材2の先端を押して抜いてみたところ、必要な荷重
は約5tonであり、ターゲット部材1のハメアイ穴13の周
辺がむしりとれた。このようなターゲット組み立て体を
組み込んだ回転陽極式X線管では、従来のように熱応力
や機械応力によってターゲット部材1が偏心したり、タ
ーゲット部材1のハメアイ穴13と支持部材2のハメアイ
軸21との間の熱抵抗が変動することなく、従来の欠点は
解消されている。また、製造工程においても芯出し作業
などの困難な作業がなく、容易である。 以上、本発明を一般的な回転陽極式X線管に適用した1
つの実施例について説明してきたが、回転陽極式X線管
は種々の用途に応じそれぞれ設計・製造されるものであ
って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でこれらに適応さ
せるよう上記の実施例を変形することができる。ところ
で、ターゲット部材1のハメアイ穴13と支持部材2のハ
メアイ軸21との界面における応力の観点からみると前記
の通り熱応力と機械応力とに分類でき、熱応力は一般に
ターゲット部材1のベース部材11の平均温度上昇に比例
し、つまりX線管入力をターゲットの熱容量で除した値
に比例するものであり、機械応力は一般に起動トルクに
比例し、慣性モーメント(ターゲット重量×ターゲット
直径の2乗)を起動時間で除したものに比例することに
なる。そこで、ハメアイ界面応力の小さな機種の場合は
ハメアイ軸21における凹部24の形成を省略してもよい
し、また嵌合についても焼嵌より「シマリバメ」代の小
さい圧入によってもよい。他方、ハメアイ界面応力が相
当大きい機種の場合には、さらに拡散接合強度を増すた
めにターゲット部材1のハメアイ穴13と支持部材2のハ
メアイ軸21のいずれか一方または両方に拡散し易い元素
を含む金属膜を予め形成しておき、上記の第2工程にお
いて両母材に拡散させることが望ましい。この金属膜は
合金でもよく、融点が両母材より低く且つモリブデンへ
容易に拡散することとこのときモリブデンと脆弱な合金
を生成するような元素を含まないこととが条件となる。
具体的に好ましい元素はPd,Pt,Co,Zr,Tiなどである。 さらに特殊な用途の場合、ターゲット部材1のベース部
材11の温度が高温を長時間持続することがある。このよ
うな場合、ターゲット部材1の熱はハメアイ界面から支
持部材2の支柱部23、ローター部3及びベアリング軸を
経由してベアリングに伝わり、ベアリングの制限温度
(ベアリングの材質や潤滑油の材質により異なる)を超
える。これに対処するには、この発明の固着方法では上
記のようにターゲット部材1と支持部材2とのハメアイ
界面の熱抵抗が小さいので、両部材の見かけ上の接触面
積を適当に設定する必要があるが、接合強度確保の点で
限界があるため、支柱部23の熱抵抗を大きくすることが
望ましい。そこで、熱伝導の公式、 Q=(λ/σ)(θ1−θ2)A Q;伝導熱量[W] λ;熱伝導率[W/(m・℃)] (θ1−θ2);温度差[℃] σ;長さ[m] A;断面積[m2] のうち、幾何学的寸法で決まる(A/σ)すなわち支柱部
23の断面積を支柱部23の長さで除した値を小さくする。
実験データでは(A/σ)が4×10-3m以下となるような
支柱部23の寸法関係が好ましい。下限は支柱部23におけ
る機械的強度により決まる。上記の実施例の場合(A/
σ)は2.12×10-3mである。 また特殊な用途であるが短時間に大きな負荷が加わり、
ターゲット部材1のベース部材11の平均温度上昇率が極
端に大きくなる場合がある。この場合、負荷による発熱
はターゲット部材1の外周寄りの焦点軌道部材12で生じ
るため中央部のハメアイ部までの熱伝導の遅れが存在す
ることと、上記の固着方法ではターゲット部材1と支持
部材2との間のハメアイ部の熱抵抗が低いこととによ
り、両者間の温度差が小さくなる。しかし、支柱部23の
熱抵抗が過小であると、両者の温度差による熱膨張差に
基づきハメアイ部に引張応力が生じこれを無視できなく
なる。このような場合、ハメアイ部の接触面積を増して
ハメアイ部の熱抵抗を減少させ、且つ支柱部23の熱抵抗
を増大させることによってハメアイ部の温度差を小さく
する必要がある。実験的にはハメアイ部の見かけ上の接
触面積A′を上記の(A/σ)で除した(A′・σ/A)の
値が2×10-4m以上となるような寸法関係が望ましい。
なお上記の実施例の場合、(A′・σ/A)の値は1.88×
10-3mである。 さらに上記の実施例ではハメアイ穴13は丸穴、ハメアイ
軸21は円柱としているが、これに限定されず円、角、錐
など「シマリバメ」可能な形状すべての組合せを採用で
きる。 また、上記ではハメアイ軸21にクロスローレット加工に
よる凹部24を設けているが、このような凹凸無しでもよ
く、また設ける場合は接合界面のせん断方向への滑りに
抵抗する噛み込みが形成されるような形状であればよ
い。 上記の実施例では第1工程の嵌合を焼嵌とし、各工程の
温度はそれぞれ異なるものとしたが、これは第2、第3
の工程でアニール条件以下、以上とするためである。と
ころで応力除去のためのアニール条件は第3図に示すよ
うにアニール温度と時間との種々の組合せが可能であ
る。そのため「シマリバメ」代の選択により嵌合のため
の第1工程と、塑性変形・拡散接合のための第2工程と
を同一温度にすることも可能である。さらにアニールの
ための第3工程の温度を第2工程の温度と同じに設定す
ることもできる。たとえば1200℃で20分以上保持すれば
第2、第3工程は完了する。 また、上記では第1、第2、第3工程を継続して加熱す
ることにより行なったが、製造工程の都合から途中で冷
却し、再加熱することもできる。とくに第2、第3工程
をエンベロープに封着した後の排気工程における高周波
加熱や電子衝撃加熱と兼ねて行なってもよい。ただター
ゲット組み立て体の脱ガスを兼ねることができるという
理由からは上記実施例の方が好ましい。 先に第1工程のみでは「シマリバメ」応力が残存してタ
ーゲット部材1が割れるおそれがあることを述べたが、
きわめてまれではあるが次のような場合にも同様のこと
が生じるおそれがある。一般にターゲットの強度はター
ゲットの材質、構造に大きく依存する以外に製造時のば
らつきにより差があるものであり、このような原因から
ターゲットの強度が異常に低い場合であって、たとえば
X線装置の故障によって瞬時大負荷が加わったりまたは
X線管内の異常なアーク状の放電によりターゲットの局
所が急速に加熱された場合等、異常な一時的熱応力が加
わった場合、第4図cに示すようなダーゲット部材1に
内在する応力にこれが付加され、ターゲット部材1にそ
の外周からハメアイ穴13に至る一条の割れが生じる。こ
のような極度の応力には拡散接合強度も耐え得ず、また
割れによるハメアイ穴13の径の拡大率は経験的に0.5〜
1%ほどとなり、塑性変形量を超え、噛み込み効果を無
効ならしむる。その結果、ターゲット部材1は支持部材
2から脱落し、場合によってはエンベロープを破壊する
に至る。そのため、このような万一のトラブルに備え、
つぎの第5図、第6図、第7図に示すような構造をとる
ことも有効である。第5図では、ターゲット部材1のハ
メアイ穴13の先端部を面取りして傾斜面14を形成したも
ので、第1〜第3工程の終了後に支持部材2のハメアイ
軸21の先端の外周寄りにカシメ25を行い、傾斜面14まで
ハメアイ軸21の先端の径を広げている。なお、傾斜面14
の最大径はハメアイ穴13の径の110%程度、角度は30°
程度とする。第6図ではハメアイ軸21の先端外周面に雄
ネジを設けてナット15を螺合させており、第7図ではハ
メアイ軸21の先端内周面に雌ネジを設けてボルト16を螺
合させ、これらによりターゲット部材1の軸方向の移動
を妨げるようにしている。これらでは耐熱材料のナット
15またはボルト16が必要なため高価となるのでカシメの
方が優れている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1A, the X-ray target member 1
Is a disc-shaped base member 11 (for example, outer diameter 100 mm, thickness 8.8 mm) made of a heat-resistant TZM (titanium-zirconium-molybdenum) alloy with a focal track member 12 clad. That is, the focal track member 12 is made of, for example, a tungsten alloy containing 5% rhenium and having a thickness of 1 mm, and is clad at an inclined portion of about 12 ° provided near the outer periphery of the base member 11. At the center of the target member 1, a support member 2 to be described later is fitted, and an eye hole 13 is formed.
(For example, diameter ▲ 12 +0.018 0 ▼ mm) is provided. The support member 2 is made of a non-recrystallized product of TZM alloy and is formed so as to project from the rotor portion 3.
It is composed of 22 and pillars 23. The diameter of the blind eye shaft 21 is made larger than the diameter of the aforementioned blind eye hole 13 (for example, diameter ▲
12 0.071 0.060 ▼ mm), and the side surface is cross-knurled with a depth of 0.02 to 0.03 mm. This hameai axis
The base portion 21 is provided with a seat portion 22 for positioning the target member 1. The column part 23 is a size for limiting the heat conduction from the target member 1 to the rotor part 3 and maintaining axial strength (for example, outer diameter 11.5 mm, inner diameter 9 mm, length 19 mm).
It is said that The X-ray target member 1 and the supporting member 2 are placed in a vacuum chamber (not shown) as shown in FIG. 1A.
The target assembly is placed in the same direction as the finished product, with their axes aligned. Then, the ring-shaped electron gun 4 for heating is arranged facing the target member 1 at a distance of about 5 mm. A heat insulating plate 5 is set between the target member 1 and the support member 2. This heat shield 5
Is formed of, for example, a molybdenum material into a disc shape, and has an opening at the center thereof through which the seat portion 22 of the support member 2 can pass. Further, the outer periphery of the central opening portion can be removed so that it can be removed after the target assembly is completed. An opening having a width larger than the diameter of the pillar portion 23 is provided. Although not shown in the figure, in order to measure the temperature of the target member 1 and adjust it, a two-color thermometer is arranged so that the target member 1 is in focus. The output of the ring-shaped electron gun 4 is controlled by the output. When the degree of vacuum in the chamber reaches a predetermined value, an electron beam is generated from the ring-shaped electron gun 4 and collided with the target member 1 to heat the target member 1. For example, when the electron beam output is DC 10 KV-400 mA, the temperature of the target member 1 reaches 1350 ° C. in about 100 seconds, so this temperature is held for 90 seconds (first step in FIG. 2). Then, the diameter of the blind hole 13 of the target member 1 expands by 0.1 mm. On the other hand, the temperature of the supporting member 2 is kept at 80 ° C. or lower due to the effect of the heat insulating plate 5, and the diameter of the blind eye shaft 21 is not expanded. Therefore, the support member 2 is rapidly moved toward the target member 1 side by a hydraulic cylinder (not shown) or the like, and the fit shaft 21 of the support member 2 is inserted into the fit hole 13 of the target member 1. When the seat portion 22 of the support member 2 hits the target member 1, the movement of the support member 2 is stopped. This state is as shown in FIG. 1B. In this way, the hameai axis 21 of the support member 2 becomes the target member 1
When it is inserted into the eyelet hole 13, the heat exchanger makes the eyelet axis 21 almost equal to the temperature of the 6 target member 1 in about 6 seconds. The temperature is 1250 ° C due to the heat absorption of the supporting member 2.
It will be about. Then, since the hameai shaft 21 thermally expands and its diameter increases, a large surface pressure is generated at the fitting interface with the hameai hole 13 (see FIG. 4d). Then, as shown in FIG. 2, the second step is carried out by holding this 1250 ° C. for about 150 seconds. During the second step, diffusion bonding occurs due to the above-mentioned surface pressure at the contact interface 19 (see FIG. 1C) between the eyelet hole 13 of the target member 1 and the eyelet shaft 21 of the support member 2. Also, as shown in Fig. 1C,
21 is provided with a concave portion 24 by knurling, and in this example, since the support shaft 2 has higher strength at high temperature than the target member 1, the target member 1 side is plastically deformed and the concave portion 24 has a depth of 10 to 10 mm. Engagement of about 20 μm occurs. The surface pressure generated in the first step is reduced due to this plastic deformation and a slight annealing effect at 1250 ° C. The diffusion bonding of both members that has occurred up to the second step is not so perfect that both members are completely integrated, and the strength of the bonding portion is lower than that of the base material. Therefore, in this embodiment, the hameai shaft 21 is knurled so that the recess 24 is bitten from the target member 1 side to improve the strength of the contact interface in the shearing direction. Here, in this second step, the heating condition is set to 1250 ° C-150.
The reason for setting to seconds is as follows. Generally, diffusion bonding is more likely to occur at higher temperatures and higher surface pressures. On the other hand, the relationship between the temperature and the time of the stress relief condition of the TZM alloy is as shown in FIG. 3, and the time may be inverse exponentially shorter as the temperature becomes higher. The annealing conditions generally used in industry are 1100 ° C.-6 hours and 1200 ° C.-20 minutes. Furthermore, at high temperatures, 1250 ° C-5 minutes, 1300 ° C-70 seconds, etc. are also used.
The surface pressure of “similar fit” depends only on self-generation, and when the stress is completely released by annealing, the surface pressure disappears and diffusion bonding stops. Therefore, in this embodiment, 50% of the annealing condition of 1250 ° C. for 5 minutes is used.
That was the time. That is, since the target member 1 and the supporting member 2 are diffusion-bonded in the second step, even if some annealing is caused by heating, the annealing effect is mainly reduced as much as possible. The conditions under which diffusion bonding is effectively generated should be selected. From this viewpoint, heating conditions lower than the annealing conditions are selected. The condition may be 1200 ° C. for 10 minutes, but it seems that the temperature of the rotor part 3 becomes too high when the heating in the next step is included, which is not preferable. As described above, the surface pressure generated in the first step is reduced by the plastic deformation and the slight annealing in the second step, but a large circumferential tensile stress remains in the target member 1. Therefore, as it is, tensile stress in the circumferential direction due to thermal stress generated when the X-ray tube is loaded may be superimposed to cause stress cracking from the outer periphery to the blind hole 13.
Therefore, in order to remove the residual stress, heating in the third step is performed under the annealing condition or higher. The conditions were 1300 ° C. and 70 seconds or more in this example. This third step also serves as a degassing step as a target assembly, which is industrially advantageous. However, the rotor part 3
The time is restricted due to the restriction conditions such as the temperature. In this way, the target assembly in which the target member 1 and the support member 2 are fixed to each other is taken out from the vacuum chamber after cooling. The circumferential stress of the target member 1 at this time is shown in FIG.
, All indicate compressive stress. This is because the target member 1 is a TZM alloy base member 11 and a 5% rhenium-containing tungsten alloy focal track member 12 clad, and it is considered that the stress is caused by the difference in expansion coefficient between these materials. . This is because the stress in the circumferential direction of the target member 1 that has been degassed and heated is as shown in FIG. 4a, and shows an approximate distribution in the outer peripheral portion. In FIG. 4, a, b, c, and d are the target member 1 alone, the target member 1 plastically and diffusion-bonded to the support member 2, and the target member 1 plastically and diffusion-bonded, respectively.
Target member 1 at room temperature for the target member 1 at the time of exhaust completion by incorporating into a X-ray tube, and the result when the shrinkage fitting stress is calculated using the target member 1 as a single material
2 represents the stress distribution in the circumferential direction of. In order to test the eye-eye strength of the target member 1 fixed to the supporting member 2 in this manner, when the target member 1 was supported and the tip of the supporting member 2 was pushed out and pulled out, the required load was about 5 tons. The area around the hole 13 was peeled off. In a rotary anode X-ray tube incorporating such a target assembly, the target member 1 is eccentric due to thermal stress or mechanical stress as in the prior art, or the eyelet hole 13 of the target member 1 and the eyelet shaft 21 of the support member 2 are used. The conventional drawbacks are eliminated without the thermal resistance between and fluctuating. Further, in the manufacturing process, there is no difficult work such as centering work, which is easy. As described above, the present invention is applied to a general rotary anode type X-ray tube.
Although two embodiments have been described, the rotary anode type X-ray tube is designed and manufactured according to various uses, and the embodiments described above are adapted to these without departing from the spirit of the present invention. Can be transformed. By the way, from the viewpoint of the stress at the interface between the hameai hole 13 of the target member 1 and the hameai axis 21 of the support member 2, the stress can be classified into thermal stress and mechanical stress as described above, and the thermal stress is generally the base member of the target member 1. It is proportional to the average temperature rise of 11, that is, to the value obtained by dividing the X-ray tube input by the heat capacity of the target, the mechanical stress is generally proportional to the starting torque, and the moment of inertia (target weight x target diameter squared). ) Is divided by the startup time. Therefore, in the case of a model having a small interfacial stress, the formation of the recess 24 in the interlocking shaft 21 may be omitted, and the fitting may be performed by press-fitting with a smaller "shrink fit" margin than the shrink fitting. On the other hand, in the case of a model having a considerably large interfacial stress, the element which easily diffuses is contained in one or both of the eyelet hole 13 of the target member 1 and the eyelet shaft 21 of the supporting member 2 in order to further increase the diffusion bonding strength. It is desirable that a metal film is formed in advance and diffused in both base materials in the above second step. This metal film may be an alloy as long as it has a melting point lower than that of both base materials and easily diffuses into molybdenum, and at this time, does not contain an element that forms a brittle alloy with molybdenum.
Specifically preferred elements are Pd, Pt, Co, Zr, Ti and the like. In the case of a more special application, the temperature of the base member 11 of the target member 1 may remain high for a long time. In such a case, the heat of the target member 1 is transmitted to the bearing from the interference interface through the support column 23 of the support member 2, the rotor unit 3 and the bearing shaft, and the temperature limit of the bearing (depending on the material of the bearing and the material of the lubricating oil). Different). In order to deal with this, in the fixing method of the present invention, since the thermal resistance of the interface between the target member 1 and the supporting member 2 is small as described above, it is necessary to appropriately set the apparent contact area of both members. However, since there is a limit in securing the joint strength, it is desirable to increase the thermal resistance of the column portion 23. Therefore, the heat conduction formula, Q = (λ / σ) (θ1−θ2) A Q; heat quantity [W] λ; thermal conductivity [W / (m · ° C.)] (θ1−θ2); temperature difference [ ° C] σ; Length [m] A; Cross-sectional area [m 2 ] of geometrical dimensions (A / σ)
The value obtained by dividing the cross-sectional area of 23 by the length of the column 23 is reduced.
In the experimental data, it is preferable that the dimensional relationship of the pillar portion 23 is such that (A / σ) is 4 × 10 −3 m or less. The lower limit is determined by the mechanical strength of the column portion 23. In the case of the above embodiment (A /
σ) is 2.12 × 10 -3 m. Although it is a special application, a large load is added in a short time,
The average temperature rise rate of the base member 11 of the target member 1 may become extremely large. In this case, since the heat generation due to the load occurs in the focal track member 12 near the outer periphery of the target member 1, there is a delay in heat conduction to the center eye portion, and in the fixing method described above, the target member 1 and the support member 2 Due to the low thermal resistance of the blind eye portion between and, the temperature difference between the two becomes small. However, if the thermal resistance of the column portion 23 is too small, tensile stress is generated in the blind eye portion due to the difference in thermal expansion due to the temperature difference between the two, and this cannot be ignored. In such a case, it is necessary to increase the contact area of the fit-eye portion to reduce the heat resistance of the fit-eye portion, and to increase the heat resistance of the support portion 23 to reduce the temperature difference of the fit-eye portion. Experimentally, there is a dimensional relationship such that the apparent contact area A'of the eye-eye part is divided by the above (A / σ) and the value of (A '· σ / A) becomes 2 × 10 -4 m or more. desirable.
In the above embodiment, the value of (A ′ · σ / A) is 1.88 ×
It is 10 -3 m. Further, in the above-described embodiment, the blind eye hole 13 is a round hole and the blind eye shaft 21 is a cylinder, but the present invention is not limited to this, and combinations of all shapes that can be “similarly fitted” such as circles, corners and cones can be adopted. Further, in the above, the concave 24 by cross knurling is provided on the hameai shaft 21, but such irregularities may not be provided, and if provided, a bite that resists slippage in the shear direction of the bonding interface is formed. Any shape may be used. In the above-mentioned embodiment, the fitting in the first step is a shrink fitting, and the temperature in each step is different, but this is the second and the third.
This is because the annealing condition is set to be equal to or less than the annealing condition in the step of. By the way, the annealing conditions for stress relief can be various combinations of annealing temperature and time as shown in FIG. Therefore, it is possible to make the first step for fitting and the second step for plastic deformation / diffusion joining at the same temperature by selecting the "shrinkage" margin. Further, the temperature of the third step for annealing can be set to be the same as the temperature of the second step. For example, if the temperature is kept at 1200 ° C. for 20 minutes or more, the second and third steps are completed. Further, in the above, the first, second, and third steps are performed by heating continuously, but it is also possible to cool and reheat in the middle of the process because of the manufacturing process. In particular, the second and third steps may be combined with high frequency heating and electron impact heating in the exhaust step after sealing the envelope. However, the above embodiment is preferable because it can also serve as degassing of the target assembly. Although it has been described above that only in the first step, the “shrink fit” stress may remain and the target member 1 may crack.
Although very rare, the same may occur in the following cases. In general, the strength of the target largely depends on the material and structure of the target and also varies depending on variations in manufacturing. For such a reason, the strength of the target is abnormally low. If abnormal temporary thermal stress is applied, such as when an instantaneous large load is applied due to a failure or when the target is rapidly heated by an abnormal arc-shaped discharge in the X-ray tube, as shown in Fig. 4c. This is added to the internal stress of the target material 1, and a single crack is generated in the target member 1 from its outer periphery to the blind eye hole 13. Diffusion bonding strength cannot withstand such extreme stress, and the expansion rate of the hole 13 diameter due to cracking is empirically 0.5-
It becomes about 1% and exceeds the amount of plastic deformation, and the biting effect is canceled. As a result, the target member 1 falls off the support member 2, and in some cases, the envelope is broken. Therefore, in preparation for such a trouble,
It is also effective to take the structure shown in FIGS. 5, 6 and 7 below. In FIG. 5, the tip portion of the eyelet hole 13 of the target member 1 is chamfered to form the inclined surface 14. Caulking 25 is performed to widen the diameter of the tip of the saddle eye shaft 21 up to the inclined surface 14. The slope 14
The maximum diameter of is about 110% of the diameter of the eye hole 13, the angle is 30 °
The degree. In FIG. 6, a male screw is provided on the outer peripheral surface of the end of the hameai shaft 21 to engage the nut 15, and in FIG. 7, a female screw is provided on the inner peripheral surface of the end of the hameai shaft 21 to engage the bolt 16. By these, the movement of the target member 1 in the axial direction is prevented. These are heat-resistant nuts
Caulking is superior because it is expensive because it requires 15 or 16 bolts.

【発明の効果】【The invention's effect】

この発明のX線ターゲットの製造方法によれば、ターゲ
ット部材と支持部材間の熱応力や機械応力によってター
ゲット部材が偏心しないようにすることができるととも
に、両部材間の熱抵抗が熱応力や機械応力によって変動
しないようにすることができる。そのため、振動・騒音
を抑え、軸受け寿命を長くすることができ、さらに管球
の破壊などの危険性をなくすことができる。また、組み
立て工程において困難な作業が不要となり、自動化も容
易である。
According to the method of manufacturing an X-ray target of the present invention, the target member can be prevented from being eccentric due to the thermal stress or the mechanical stress between the target member and the supporting member, and the thermal resistance between the both members can be the thermal stress or the mechanical stress. It can be prevented from changing due to stress. Therefore, vibration and noise can be suppressed, the bearing life can be lengthened, and the risk of breaking the tube can be eliminated. Moreover, difficult work is unnecessary in the assembly process, and automation is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図A,B,Cはこの発明の一実施例を示すもので、第1
図Aは嵌合前の断面図、第1図Bは嵌合後の断面図、第
1図Cは第1図BのC部分の拡大断面図、第2図は各工
程における加熱温度の時間的推移を示すグラフ、第3図
はTZM合金の応力除去におけるアニール温度と時間との
関係を示すグラフ、第4図はターゲットの円周方向応力
分布を示すグラフ、第5図、第6図及び第7図は変形例
をそれぞれ示す断面図である。 1……X線ターゲット部材、11……ベース部材、12……
焦点軌道部材、13……ハメアイ穴、2……支持部材、21
……ハメアイ軸、22……座部、23……支柱部、24……凹
部、3……ローター部。
1A, 1B, 1C show an embodiment of the present invention.
FIG. A is a sectional view before fitting, FIG. 1B is a sectional view after fitting, FIG. 1C is an enlarged sectional view of a portion C of FIG. 1B, and FIG. 2 is a heating temperature time in each step. Fig. 3 is a graph showing the relationship between annealing temperature and time in stress relief of TZM alloy, Fig. 4 is a graph showing the stress distribution in the circumferential direction of the target, Figs. 5, 6 and FIG. 7 is a sectional view showing a modified example. 1 …… X-ray target member, 11 …… Base member, 12 ……
Focal point track member, 13 ... Hame eye hole, 2 ... Support member, 21
...... Hameai axis, 22 ...... seat part, 23 ...... post part, 24 ...... recessed part, 3 ...... rotor part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】耐熱金属よりなるターゲット部材の中心穴
に、耐熱金属よりなる支持部材の先端を「シマリバメ」
により嵌合させる第1の工程と、こうして嵌合して組み
立てたものを、上記両部材のアニール条件のうち低い方
のアニール条件よりも温度を低くしまたは時間を短くし
た条件で加熱する第2の工程と、その後、上記嵌合して
組み立てたものを、上記両部材のアニール条件のうち低
い方のアニール条件よりも温度を高くしまたは時間を長
くした条件で加熱する第3の工程とからなるX線ターゲ
ットの製造方法。
1. A tip of a support member made of a heat-resistant metal is "similarly fitted" into a center hole of a target member made of a heat-resistant metal.
And the second step of heating the assembled and assembled product under the condition that the temperature is lower or the time is shorter than the lower annealing condition of the two members. And the third step of heating the assembled and assembled product under the condition that the temperature is higher or the time is longer than the lower one of the annealing conditions of the both members. X-ray target manufacturing method.
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