JPH11213880A - Manufacture of x-ray tube target, and target manufacturing unit thereof - Google Patents
Manufacture of x-ray tube target, and target manufacturing unit thereofInfo
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- JPH11213880A JPH11213880A JP1621298A JP1621298A JPH11213880A JP H11213880 A JPH11213880 A JP H11213880A JP 1621298 A JP1621298 A JP 1621298A JP 1621298 A JP1621298 A JP 1621298A JP H11213880 A JPH11213880 A JP H11213880A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電子銃から発射
された電子の衝突に応じてX線を発生するX線管ターゲ
ットの製造技術に係り、特にターゲット部材としてタン
グステン材料を用いたX線管ターゲットの製造方法と、
同製造方法の中間工程で製作されるターゲット製作ユニ
ットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing an X-ray tube target that generates X-rays in response to collision of electrons emitted from an electron gun, and more particularly to an X-ray tube using a tungsten material as a target member. Target manufacturing method,
The present invention relates to a target manufacturing unit manufactured in an intermediate step of the manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知のとおり、X線回折装置をはじめと
する各種X線利用装置のX線源に用いられるX線管は、
電子銃に対向してX線管ターゲット(対陰極)を配置
し、電子銃から発射された電子をX線管ターゲットの表
面に衝突させることにより、該X線管ターゲットの表面
からX線を発生させる構造となっている。2. Description of the Related Art As is well known, an X-ray tube used for an X-ray source of various X-ray utilizing apparatuses such as an X-ray diffractometer is known.
An X-ray tube target (anti-cathode) is arranged opposite to the electron gun, and electrons emitted from the electron gun collide with the surface of the X-ray tube target to generate X-rays from the surface of the X-ray tube target. It has a structure to make it.
【0003】電子の衝突に応じてX線を発生する材料と
しては、例えば、モリブデン,クロム,タングステン,
金,銀等の金属材料があげられる。これらの金属材料で
X線管ターゲットの全体を形成した場合、製品コストが
高価格となるばかりか、材料によっては熱伝導率が低
く、電子が衝突した際に発生する熱を効率的に冷却する
ことができず、また耐腐食性が低く冷却水を長時間にわ
たり接触させておくことができない等の問題がある。As materials for generating X-rays in response to electron collision, for example, molybdenum, chromium, tungsten,
Metal materials such as gold and silver can be used. When the entire X-ray tube target is formed of such a metal material, not only is the product cost high, but also the thermal conductivity is low depending on the material, and the heat generated when electrons collide is efficiently cooled. There is a problem that cooling water cannot be kept in contact with cooling water for a long time due to low corrosion resistance.
【0004】そこで、従来のX線管ターゲットは、図4
に示すように、電子の衝突に応じてX線を放射する金属
材料によってターゲット材20を形成し、このターゲッ
ト材20を熱伝導率の良好な金属材料で形成した基台2
1の表面に形成した構造となっており、基台21の裏面
側に配管22,23を介して冷却水を循環させることに
より、電子の衝突時に発生する熱を冷却するようにして
いた。Accordingly, a conventional X-ray tube target is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a target material 20 is formed of a metal material that emits X-rays in response to the collision of electrons, and the target material 20 is formed of a metal material having a good thermal conductivity.
1, and cooling water is circulated on the back side of the base 21 via pipes 22 and 23 to cool the heat generated at the time of electron collision.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この種の従来のX線管
ターゲットは、基台21の所要部分にターゲット材20
をろう付け、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッ
タリング、めっき等で接合または形成する手段が採られ
ていたが、いずれもターゲット材20が基台21から剥
離しやすい等の課題を有していた。A conventional X-ray tube target of this kind includes a target material 20 on a required portion of a base 21.
In this method, bonding or forming is performed by brazing, vacuum deposition, ion plating, sputtering, plating, or the like. However, any of these methods has a problem that the target material 20 is easily peeled from the base 21.
【0006】特に、タングステン材料を用いたターゲッ
ト材20においては、イオンプレーティングにより、基
台21上に20μm程度の厚さに形成するのが限界であ
り、この程度の厚さでは放電による破損が頻発し、また
使用により表面粗れが生じても再研磨することができな
いため、耐久性が乏しいという欠点があった。In particular, in the case of the target material 20 using a tungsten material, it is limited that the target material 20 is formed on the base 21 to a thickness of about 20 μm by ion plating. Since re-polishing cannot be performed even if the surface frequently occurs and the surface becomes rough due to use, there is a disadvantage that durability is poor.
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、充分な厚みのあるタングステン材料からなる
ターゲット部材を、基台の周面に接合してなる剥離しに
くく高い耐久性を備えたX線管ターゲットを製造するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high durability which is hard to peel off by joining a target member made of a tungsten material having a sufficient thickness to a peripheral surface of a base. It is intended to manufacture an X-ray tube target.
【0008】本出願人は、先にインサート材による液相
拡散を利用して基台21の表面にターゲット部材20を
接合するX線管ターゲットの製造方法を提案している
(特開平9−161673号公報参照)。本発明は、こ
の先に提案した製造方法を改良し、特にターゲット部材
としてタングステン材料を用いたX線管ターゲットを、
歩留りよく製造できるようにしたものである。The present applicant has previously proposed a method of manufacturing an X-ray tube target in which a target member 20 is joined to the surface of a base 21 by utilizing liquid phase diffusion by an insert material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-161673). Reference). The present invention is an improvement of the previously proposed manufacturing method, in particular, an X-ray tube target using a tungsten material as a target member.
It can be manufactured with good yield.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明のX線管ターゲットの製造方法は、次の工程
を含むことを特徴としている。 タングステン材料を用いて円環状のターゲット部材
を形成するターゲット部材形成工程 熱伝導の良好な金属材料を用いて、ターゲット部材
を外嵌する円筒状の周壁を有する基台を形成する基台形
成工程 熱伝導良好な金属材料を用いて、ターゲット部材の
周囲を被覆する円筒状の周壁を有するカバー部材を形成
するカバー部材形成工程 ターゲット部材の少なくとも内周面と基台との間
に、該ターゲット部材および基台よりも低い融点をもつ
インサート材を介在させるとともに、真空雰囲気下にお
いて、ターゲット部材を基台に外嵌し、かつターゲット
部材の周囲にカバー部材を装着して、これら基台とカバ
ー部材とによりターゲット部材を密封して、基台、ター
ゲット部材、インサート材およびカバー部材を組み合わ
せたターゲット製作ユニットを形成するユニット形成工
程 ターゲット製作ユニットを、周囲から均等に加圧し
ながら所定温度に加熱し、インサート材を溶融させる加
熱工程 ターゲット製作ユニットを周囲から均等に加圧しな
がら、インサート材を等温凝固させる等温凝固工程 等温凝固工程の後、さらにターゲット製作ユニット
を周囲から均等に加圧しながら熱処理して、基台、ター
ゲット部材、およびインサート材を相互に拡散させる拡
散熱処理工程In order to achieve the above object, a method of manufacturing an X-ray tube target according to the present invention is characterized by including the following steps. A target member forming step of forming an annular target member using a tungsten material A base forming step of forming a base having a cylindrical peripheral wall for externally fitting the target member by using a metal material having good heat conductivity. Using a metal material having good conductivity, a cover member forming step of forming a cover member having a cylindrical peripheral wall that covers the periphery of the target member. At least an inner peripheral surface of the target member and the base, the target member, While interposing an insert material having a melting point lower than that of the base, under a vacuum atmosphere, the target member is externally fitted to the base, and a cover member is attached around the target member. The target member is sealed by using the base, target member, insert material and cover member. A heating step of heating the target manufacturing unit to a predetermined temperature while uniformly pressing the target from the surroundings and melting the insert material; isothermally solidifying the insert material while uniformly pressing the target manufacturing unit from the surroundings. Isothermal solidification process After the isothermal solidification process, a diffusion heat treatment process in which the base, the target member, and the insert material are mutually diffused by heat treatment while uniformly pressing the target manufacturing unit from the surroundings.
【0010】この発明によれば、上記加熱工程において
インサート材との共晶により低い共融温度で基台が溶融
して効率的にいわゆる液相拡散が進行し、ターゲット部
材と基台とが加圧下で接合する。According to the present invention, in the heating step, the base melts at a low eutectic temperature due to the eutectic with the insert material, so that the so-called liquid phase diffusion proceeds efficiently, and the target member and the base are added. Join under pressure.
【0011】続いて、インサート材を等温凝固させるこ
とにより、その後、接合温度に再加熱しても接合部分が
溶融することがなくなる。したがって、電子の衝突によ
り高温状態となっても、ターゲット部材が基台から離脱
するおそれがない。ここで、「等温凝固」とは、一定の
温度に保持する間に拡散により金属材料の組成が変化
し、その融点が上昇することによって凝固する現象をい
う。Subsequently, by isothermally solidifying the insert material, the joined portion does not melt even if the insert material is reheated to the joining temperature thereafter. Therefore, even if the temperature becomes high due to the collision of electrons, there is no possibility that the target member is detached from the base. Here, “isothermal solidification” refers to a phenomenon in which the composition of a metal material changes due to diffusion while the temperature is maintained at a constant temperature, and the melting point increases to solidify the metal material.
【0012】さらに、拡散熱処理工程では、接合部分の
材質が均質化するので、基台とターゲット部材との間の
密着力が大きく、一層確実な接合状態を形成することが
できる。Furthermore, in the diffusion heat treatment step, since the material of the joining portion is homogenized, the adhesion between the base and the target member is large, and a more reliable joining state can be formed.
【0013】さて、ターゲット部材を構成するタングス
テン材料は、非常に脆い。したがって、上記加熱工程、
等温凝固工程、および拡散熱処理工程において、ターゲ
ット部材の外周面および内周面に不均一な圧力が作用す
ると、割れが生じ歩留り低下の原因となる。[0013] The tungsten material forming the target member is very brittle. Therefore, the heating step,
In the isothermal solidification step and the diffusion heat treatment step, if non-uniform pressure acts on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the target member, cracks occur and cause a reduction in yield.
【0014】本出願人が先に提案したX線管ターゲット
の製造方法(特開平9−161673号公報参照)で
は、ターゲット部材の外周を枠材で囲んでいたが、この
方法ではターゲット部材に作用する圧力の均一性を保ち
にくく、特にターゲット部材をタングステン材料で形成
した場合、同部材の割れが生じやすかった。In the method of manufacturing an X-ray tube target previously proposed by the present applicant (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-161673), the outer periphery of the target member is surrounded by a frame material. In particular, when the target member is formed of a tungsten material, the member tends to crack.
【0015】そこで、本発明では、ターゲット部材を基
台に外嵌し、かつターゲット部材の周囲にカバー部材を
装着して、これら基台とカバー部材とによりターゲット
部材を密封した構成のターゲット製作ユニットをあらか
じめ形成するようにしている。このターゲット製作ユニ
ットを、上記加熱工程、等温凝固工程、および拡散熱処
理工程にかけることにより、ターゲット部材の内周面に
は基台を介して均一な圧力が作用し、また同部材の外周
面にはカバー部材を介して均一な圧力が作用しするの
で、ターゲット部材の割れを抑制することができる。Therefore, in the present invention, a target manufacturing unit having a structure in which a target member is fitted on a base and a cover member is mounted around the target member, and the target member is sealed by the base and the cover member. Is formed in advance. By subjecting this target production unit to the above heating step, isothermal solidification step, and diffusion heat treatment step, a uniform pressure acts on the inner peripheral surface of the target member via the base, and the outer peripheral surface of the member also Since a uniform pressure acts through the cover member, cracking of the target member can be suppressed.
【0016】さらに、カバー部材を基台と同一の材料で
形成するとともに、基台およびカバー部材の各周壁をほ
ぼ同一厚さの円筒形状に形成すれば、ターゲット部材の
内周面に作用する圧力と外周面に作用する圧力とをほぼ
均一にすることができ、一層ターゲット部材の割れを抑
制することができる。Further, if the cover member is formed of the same material as the base and the peripheral walls of the base and the cover member are formed in a cylindrical shape having substantially the same thickness, the pressure acting on the inner peripheral surface of the target member can be improved. And the pressure acting on the outer peripheral surface can be made substantially uniform, so that cracking of the target member can be further suppressed.
【0017】また、堅くて脆いタングステン材料を円環
状に形成することは従来の技術では困難であったが、本
発明者らは、タングステン材料を加熱しながら絞り加工
することにより、継目のない円環状のターゲット部材の
形成を実現した。It has been difficult with conventional techniques to form a hard and brittle tungsten material in an annular shape. However, the present inventors have developed a seamless circle by drawing while heating the tungsten material. The formation of an annular target member was realized.
【0018】さらに、ユニット形成工程において、真空
雰囲気下で基台とカバー部材とによりターゲット部材を
密封することにより、これら基台とカバー部材とで囲ま
れた密封室内を真空状態として、加熱工程における液層
拡散等を適正に進行させることが可能となる。ここで、
真空雰囲気下における基台とカバー部材との間の密封
は、電子ビーム溶接によって実現することができる。な
お、インサート材は、加熱工程において前記基台を形成
する金属材料と共晶する材料で形成することが好まし
い。Further, in the unit forming step, the target member is sealed with the base and the cover member in a vacuum atmosphere, so that a sealed chamber surrounded by the base and the cover member is evacuated to a vacuum state. It becomes possible to appropriately advance liquid layer diffusion and the like. here,
Sealing between the base and the cover member under a vacuum atmosphere can be realized by electron beam welding. Preferably, the insert material is formed of a material that is eutectic with the metal material forming the base in the heating step.
【0019】上述したX線管ターゲットの製造方法の中
間工程で形成されるターゲット製作ユニットは、熱伝導
の良好な金属材料を用いて形成した円筒形状の周壁を有
する基台と、タングステン材料を用いて円環状に形成し
基台の周壁に外嵌したターゲット部材と、熱伝導良好な
金属材料を用いて形成しターゲット部材の周囲を被覆す
る円筒形状の周壁を有するカバー部材とを含んでいる。
そして、ターゲット部材の少なくとも内周面と基台との
間に、該ターゲット部材および基台よりも低い融点をも
つインサート材を介在させるとともに、ターゲット部材
を、基台およびカバー部材により密封して形成される。The target manufacturing unit formed in the intermediate step of the above-described method for manufacturing an X-ray tube target includes a base having a cylindrical peripheral wall formed of a metal material having good heat conductivity, and a base material formed of a tungsten material. And a cover member having a cylindrical peripheral wall which is formed of a metal material having good heat conductivity and covers the periphery of the target member.
Then, an insert material having a melting point lower than that of the target member and the base is interposed between at least the inner peripheral surface of the target member and the base, and the target member is formed by sealing with the base and the cover member. Is done.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明の
実施形態に係る製造方法によって製作されるX線管ター
ゲットの縦断面図である。このX線管ターゲット1は、
ローターターゲットと称する回転式のターゲット(対陰
極)であり、有底円筒状をした基台2の円周表面に環状
のターゲット部材3を接合した構造となっている。基台
2は、熱伝導の良好な金属材料、例えば無酸素銅やクロ
ム銅などの銅合金で形成してあり、図示しない回転駆動
装置に装着されて高速回転する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an X-ray tube target manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. This X-ray tube target 1
This is a rotary target (anti-cathode) called a rotor target, and has a structure in which an annular target member 3 is joined to the circumferential surface of a base 2 having a bottomed cylindrical shape. The base 2 is formed of a metal material having good heat conductivity, for example, a copper alloy such as oxygen-free copper or chromium copper, and is mounted on a rotation driving device (not shown) and rotates at high speed.
【0021】ターゲット部材3は、タングステン材料で
形成してある。このターゲット部材3は、内周面が基台
2に接触しているので熱伝導性が良好となり、ターゲッ
ト部材3の冷却効率が高い。The target member 3 is formed of a tungsten material. Since the inner peripheral surface of the target member 3 is in contact with the base 2, the thermal conductivity is good, and the cooling efficiency of the target member 3 is high.
【0022】すなわち、図示しない電子銃から発射した
電子をターゲット部材3に衝突させることにより、ター
ゲット部材3の表面からX線が発生するが、その際、タ
ーゲット部材3は電子の衝突に伴い高熱を発生する。こ
の熱を冷却するため、稼働中は配管5a,5bを介して
基台2の裏面側に冷却水を循環させており、基台2を介
してターゲット部材3と冷却水との間で熱交換を行って
いる。したがって、この熱交換を媒介する基台2に、タ
ーゲット部材3を接触させることにより、冷却効率を向
上させることができる。That is, X-rays are generated from the surface of the target member 3 by colliding electrons emitted from an electron gun (not shown) with the target member 3. At this time, the target member 3 generates high heat due to the collision of the electrons. Occur. In order to cool this heat, cooling water is circulated to the back side of the base 2 through the pipes 5a and 5b during operation, and heat exchange between the target member 3 and the cooling water through the base 2 It is carried out. Therefore, by bringing the target member 3 into contact with the base 2 that mediates the heat exchange, the cooling efficiency can be improved.
【0023】ターゲット部材3の両側縁は、基台2の段
部2aと後述するカバー部材4の段部4aとで挟まれ抜
けが防止されている。Both side edges of the target member 3 are sandwiched between a step 2a of the base 2 and a step 4a of the cover member 4 described later to prevent the target member 3 from slipping off.
【0024】次に、上述したX線管ターゲットの製造方
法について、図2および図3を主に参照して詳細に説明
する。まず、タングステン材料を用いて円環状のターゲ
ット部材3を形成する(ターゲット部材形成工程)。こ
の工程では、タングステン材料を加熱しながら絞り加工
することにより継目のない円環状のターゲット部材3を
得ることができる。ここで、タングステン材料が厚すぎ
ると、絞り加工において剥離が生じ、一方、薄すぎると
割れが生じるため、同材料の厚さ調節が、この工程にお
ける重要な条件となる。本発明者らの実験によるとここ
で、ターゲット部材を、厚さ0.05mm〜1.0mm
に形成することにより、所望のX線管ターゲットを製作
することができた。なお、この工程で用意するタングス
テン材料は、図1に示したX線管ターゲット1(最終製
品)のターゲット部材3より厚くしなければならないこ
とは勿論である。Next, a method of manufacturing the above-mentioned X-ray tube target will be described in detail mainly with reference to FIGS. First, an annular target member 3 is formed using a tungsten material (target member forming step). In this step, a seamless annular target member 3 can be obtained by drawing while heating the tungsten material. Here, if the tungsten material is too thick, peeling occurs in the drawing process, while if it is too thin, cracks occur. Therefore, adjusting the thickness of the material is an important condition in this step. According to the experiments performed by the present inventors, the target member is set to have a thickness of 0.05 mm to 1.0 mm.
Thus, a desired X-ray tube target could be manufactured. It is needless to say that the tungsten material prepared in this step must be thicker than the target member 3 of the X-ray tube target 1 (final product) shown in FIG.
【0025】また、上述したような熱伝導の良好な金属
材料を用いて基台2を形成するとともに、この基台2と
同一の金属材料によりカバー部材4を形成する(基台形
成工程、カバー部材形成工程)。基台2は、有底円筒状
に形成し、外周に段部2aを形成する。カバー部材4
は、円筒状に形成し、内周に段部4aを形成する。Further, the base 2 is formed using the above-mentioned metal material having good heat conductivity, and the cover member 4 is formed from the same metal material as the base 2. Member forming step). The base 2 is formed in a cylindrical shape with a bottom, and a step 2a is formed on the outer periphery. Cover member 4
Is formed in a cylindrical shape, and a step portion 4a is formed on the inner periphery.
【0026】基台2において、後述するようにターゲッ
ト部材3が外嵌される周壁2b(円筒状に形成)の厚さ
と、カバー部材4において、後述するようにターゲット
部材3の外周を被覆する周壁4bの厚さとは、ほぼ同じ
厚さに設定してある。また、基台2の段部2aとカバー
部材4の段部4aとは、ターゲット部材3の厚さとほぼ
等しい高さに設定してある。The thickness of the peripheral wall 2b (formed in a cylindrical shape) on the base 2 on which the target member 3 is fitted as described later, and the peripheral wall covering the outer periphery of the target member 3 on the cover member 4 as described later. The thickness of 4b is set to substantially the same thickness. In addition, the step 2 a of the base 2 and the step 4 a of the cover member 4 are set to a height substantially equal to the thickness of the target member 3.
【0027】次に、基台2の周壁2bにターゲット部材
3を外嵌するとともに、これら基台2とターゲット部材
3の外周にカバー部材4を外嵌して、ターゲット部材3
を基台2とカバー部材4とで被覆する(図2参照)。Next, the target member 3 is externally fitted to the peripheral wall 2b of the base 2, and the cover member 4 is externally fitted to the outer periphery of the base 2 and the target member 3, so that the target member 3
Is covered with the base 2 and the cover member 4 (see FIG. 2).
【0028】このとき、少なくとも基台2とターゲット
部材3との間に、インサート材を介在させる。インサー
ト材としては、基台2およびターゲット部材3よりも低
い融点をもつ各種金属材料を用いることができるが、好
ましくは基台2およびターゲット部材3と類似した組成
の金属材料に融点降下元素を加えたものや、基台2およ
びターゲット部材3と共晶して液相を生じる金属材料を
用いる。この種のインサート材として、例えば、金,
銀,チタン合金,錫などを適用することができる。At this time, an insert material is interposed at least between the base 2 and the target member 3. As the insert material, various metal materials having a lower melting point than the base 2 and the target member 3 can be used. Preferably, a melting point lowering element is added to a metal material having a composition similar to that of the base 2 and the target member 3. Or a metal material that forms a liquid phase by eutectic with the base 2 and the target member 3. Examples of this type of insert material include gold,
Silver, a titanium alloy, tin, or the like can be applied.
【0029】インサート材は、ペースト状のものを基台
2とターゲット部材3との間に塗布したり、また薄板状
のものを基台2とターゲット部材3との間に挟み込むよ
うにして介在させる他、あらかじめ基台2またはターゲ
ット部材3の接合面にめっきあるいは蒸着しておいても
よい。The insert material is applied between the base 2 and the target member 3 in the form of a paste, or is inserted between the base 2 and the target member 3 in the form of a thin plate. Alternatively, the bonding surface of the base 2 or the target member 3 may be plated or vapor-deposited in advance.
【0030】本発明者らの実験によれば、インサート材
として銀を用い、ターゲット部材3の表面全体にめっき
することにより、基台2、ターゲット部材3、およびカ
バー部材4の相互間を強固に接合することができた。According to the experiments by the present inventors, silver was used as an insert material, and the entire surface of the target member 3 was plated so that the space between the base 2, the target member 3, and the cover member 4 was firmly fixed to each other. We could join.
【0031】続いて、上記基台2、ターゲット部材3、
カバー部材4を組み合わせたものを別に設けた真空吸引
室内に配置して真空吸引する。これにより真空雰囲気を
形成し、基台2とカバー部材4とで囲まれた部分(ター
ゲット部材3が嵌め込まれた部分)を充分に真空引きす
る。この部分にガスが残存すると、後述するHIP(熱
間均等加圧装置)による処理を適正に行うことができな
い。その後、該真空雰囲気下で、基台2とカバー部材4
との接触部分(図2のa、b部分)を電子ビーム溶接
し、ターゲット部材3を基台2とカバー部材4とで密封
する。以上の工程(ユニット形成工程)で、ターゲット
製作ユニット6が形成される。Subsequently, the base 2, the target member 3,
The combination of the cover members 4 is placed in a separately provided vacuum suction chamber and vacuum suction is performed. As a result, a vacuum atmosphere is formed, and a portion surrounded by the base 2 and the cover member 4 (a portion where the target member 3 is fitted) is sufficiently evacuated. If the gas remains in this portion, it is not possible to properly perform a process by a HIP (Hot Uniform Hot Pressing Device) described later. Then, under the vacuum atmosphere, the base 2 and the cover member 4
2 (a and b in FIG. 2) are subjected to electron beam welding, and the target member 3 is sealed with the base 2 and the cover member 4. Through the above steps (unit forming step), the target manufacturing unit 6 is formed.
【0032】次に、このターゲット製作ユニット6を、
加圧装置の加圧室内に挿入配置する。加圧装置として
は、内部に加熱手段を有するホットプレス装置を用い
る。一般にHIP(熱間均等加圧装置)と称されているホ
ットプレス装置を利用すれば、ターゲット製作ユニット
6の周囲から液相拡散に必要な圧力を作用させることが
できるとともに、以下の各工程をその加圧室12内で連
続的に処理できるため、迅速に作業を進めることが可能
となる。Next, this target manufacturing unit 6 is
It is inserted and arranged in the pressurizing chamber of the pressurizing device. As the pressurizing device, a hot press having a heating means inside is used. If a hot press device generally called a HIP (Hot Uniform Hot Pressing Device) is used, the pressure required for liquid phase diffusion can be applied from around the target manufacturing unit 6 and the following steps can be performed. Since the processing can be performed continuously in the pressurizing chamber 12, it is possible to proceed with the operation quickly.
【0033】図3は上記HIP10の構成を模式的に示
した図である。加圧室12内には、加熱手段としてのヒ
ータ13が設置してあり、コンピュータ制御によって加
圧室12内を所望の一定温度に保持することができる。
加圧室12内の不純ガスは、排気管14を介して吸引除
去することができ、一方、N2ガス等の不活性ガスをガ
ス供給管15を介して加圧室12内に充填することがで
きるようになっている。FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the HIP 10. As shown in FIG. A heater 13 as a heating means is installed in the pressurizing chamber 12, and the inside of the pressurizing chamber 12 can be maintained at a desired constant temperature by computer control.
Impurity gas in the pressurized chamber 12 can be removed by suction through an exhaust pipe 14, while filling the pressurized chamber 12 with an inert gas such as N 2 gas through a gas supply pipe 15. Is available.
【0034】ターゲット製作ユニット5を加圧室12内
の載置台11上に配置した状態で、まず、インサート材
を溶融させる加熱工程を実施する。この工程では、ター
ゲット制作ユニット6を周囲から均等に加圧するととも
に、所定の温度に加熱する。このときの温度は、基台2
およびターゲット部材3の融点より低いが、インサート
材が溶融して液相を形成する適宜の温度に設定する。圧
力は、加熱による基台2等の膨張および基台2,ターゲ
ット部材3の材質等を考慮して、基台2等に変形および
破損が生じない適宜の圧力に設定する。すなわち、圧力
が小さ過ぎると加熱による基台2の膨張により薄肉のタ
ーゲット部材3に割れを生じるおそれがある。一方、圧
力が大き過ぎると該圧力によって基台2等に変形が生じ
るおそれがある。With the target manufacturing unit 5 placed on the mounting table 11 in the pressurizing chamber 12, first, a heating step of melting the insert material is performed. In this step, the target production unit 6 is evenly pressurized from the surroundings and heated to a predetermined temperature. The temperature at this time is
And a temperature lower than the melting point of the target member 3, but set to an appropriate temperature at which the insert material melts to form a liquid phase. The pressure is set to an appropriate pressure that does not cause deformation or breakage of the base 2 or the like in consideration of expansion of the base 2 or the like due to heating and materials of the base 2 and the target member 3. That is, if the pressure is too low, the thin target member 3 may be cracked due to expansion of the base 2 due to heating. On the other hand, if the pressure is too large, the base 2 and the like may be deformed by the pressure.
【0035】この加熱工程は、インサート材を液相に変
化させるまでに要する適宜の時間だけ継続し、インサー
ト材が共晶して液相を形成したら引き続き次工程である
等温凝固工程に移行する。等温凝固工程では、加圧室1
2内の温度および圧力を加熱工程におけるそれとほぼ同
一または類似する値に設定したまま、適宜の時間保持す
る。この等温凝固工程によって、インサート材、基台
2、およびターゲット部材3との間の液相拡散を進行さ
せる。この等温凝固工程での液相拡散により、基台2と
ターゲット部材3の接合部における組成が変化するとと
もに、インサート材の融点が上昇して凝固する。その結
果、基台2とターゲット部材3とが強固に接合され、し
かも接合温度まで再加熱しても接合部が溶融しない状態
を形成することができる。This heating step is continued for an appropriate time required until the insert material is changed to a liquid phase, and after the insert material is eutectic to form a liquid phase, the process proceeds to the next step of isothermal solidification. In the isothermal solidification process, the pressurizing chamber 1
The temperature and pressure in 2 are kept for an appropriate time while being set to values substantially the same as or similar to those in the heating step. By this isothermal solidification process, liquid phase diffusion between the insert material, the base 2 and the target member 3 is advanced. Due to the liquid phase diffusion in the isothermal solidification step, the composition at the joint between the base 2 and the target member 3 changes, and the melting point of the insert material rises to solidify. As a result, it is possible to form a state in which the base 2 and the target member 3 are firmly joined, and the joined portion is not melted even when reheated to the joining temperature.
【0036】等温凝固工程において、固相、液相の界面
が移動している間もインサート材、基台2、およびター
ゲット部材3を構成する元素は相互に拡散しているが、
これら各構成要素の成分が均質化する時間に比べ、等温
凝固は比較的短時間で終了する。そこで、加圧室12内
での加熱および加圧状態を保持したままの状態を継続
し、基台2とターゲット部材3の接合部における組成の
均質化を図る(拡散熱処理工程)。In the isothermal solidification step, while the interface between the solid phase and the liquid phase is moving, the elements constituting the insert material, the base 2 and the target member 3 are mutually diffused.
Isothermal coagulation is completed in a relatively short time compared to the time when the components of these components are homogenized. Therefore, the state where the heated and pressurized state in the pressurizing chamber 12 is maintained is continued to homogenize the composition at the joint between the base 2 and the target member 3 (diffusion heat treatment step).
【0037】この拡散熱処理工程によって、インサート
材が等温凝固した後、インサート材、基台2、およびタ
ーゲット部材3の間で拡散が進行し、基台2とターゲッ
ト部材3とが一層強固に接合される。この拡散熱処理工
程は、等温凝固工程に比べ充分に長い時間をかけて実施
する。After the insert material is isothermally solidified by this diffusion heat treatment step, diffusion proceeds between the insert material, the base 2 and the target member 3, and the base 2 and the target member 3 are more firmly joined. You. This diffusion heat treatment step is performed over a sufficiently long time as compared with the isothermal solidification step.
【0038】上述のように加熱工程、等温凝固工程、拡
散熱処理工程を実施していく過程で、ほぼ同一の金属材
料からなる基台2とカバー部材4との間も固相拡散が進
行し、これら基台2とカバー部材との間も強固な接合状
態が形成される。この状態では、ターゲット部材3は、
基台2およびカバー部材4の内部に埋もれている。そこ
で、主にカバー部材4の外周面を研削し、ターゲット部
材3を表面に露出させる。最後に、基台2を適宜の形
状、寸法に加工し、最終製品であるX線管ターゲット1
を形成する(図1参照)。In the course of performing the heating step, the isothermal solidification step, and the diffusion heat treatment step as described above, solid phase diffusion also proceeds between the base 2 and the cover member 4 made of substantially the same metal material, A strong joining state is also formed between the base 2 and the cover member. In this state, the target member 3
It is buried inside the base 2 and the cover member 4. Therefore, the outer peripheral surface of the cover member 4 is mainly ground to expose the target member 3 to the surface. Finally, the base 2 is processed into an appropriate shape and dimensions, and the X-ray tube target 1
Is formed (see FIG. 1).
【0039】本発明者らの実験によれば、以上の製造方
法により、厚さ0.2mm程度のターゲット部材を有す
るX線管ターゲットを製作することができた。また、タ
ーゲット部材の厚さが、0.7mmを越えると熱伝導率
が悪くなり、一方、0.05mm以下では亀裂が発生し
やすくなった。According to the experiments performed by the present inventors, an X-ray tube target having a target member having a thickness of about 0.2 mm could be manufactured by the above manufacturing method. Further, when the thickness of the target member exceeds 0.7 mm, the thermal conductivity deteriorates, while when the thickness is 0.05 mm or less, cracks easily occur.
【0040】なお、この発明は上述した実施形態に限定
されるものではない。例えば、上記の実施形態は、いわ
ゆるロータターゲットを対象にしてその製造方法を詳述
したが、この発明はロータターゲット以外のX線管ター
ゲット、例えば、固定ターゲットと称するX線管ターゲ
ット(対陰極)の製造にも適用できることは勿論であ
る。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the method of manufacturing the so-called rotor target has been described in detail. However, the present invention relates to an X-ray tube target other than the rotor target, for example, an X-ray tube target (fixed cathode) called a fixed target. Of course, it can also be applied to the manufacture of
【0041】また、上記の実施形態において、基台2と
カバー部材4との間にも、これら基台2およびカバー部
材4よりも低い融点をもつインサート材を介在させるこ
とがきる。このようにすれば、基台2、インサート材、
およびカバー部材4の間でも液相拡散が進み、基台2と
カバー部材4とをより強固に接合することができる。さ
らに、インサート材はターゲット部材3の内周面のみな
らず、同部材3の側面と基台2の段部2cおよび環状部
材4の側面との間にも介在させることができる。このよ
うにすれば、液相拡散接合による接合面積が広がり、よ
り強固な接合状態をすることが形成できる。In the above embodiment, an insert having a lower melting point than the base 2 and the cover member 4 can be interposed between the base 2 and the cover member 4. By doing so, the base 2, the insert material,
Also, the liquid phase diffusion proceeds between the cover member 4 and the base 2 and the cover member 4 can be more firmly joined. Furthermore, the insert material can be interposed not only on the inner peripheral surface of the target member 3 but also between the side surface of the target member 3 and the side surfaces of the step 2 c of the base 2 and the annular member 4. By doing so, the bonding area by liquid phase diffusion bonding is increased, and a stronger bonding state can be formed.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
基台とターゲット部材とをそれぞれ融点に大きな温度差
のある金属材料で形成する場合にも、インサート材の作
用によりそれら部材間を確実に接合して耐久性の向上を
図ることができるともに、特にターゲット部材としてタ
ングステン材料を用いたX線管ターゲットを、歩留りよ
く製造できるAs described above, according to the present invention,
Even when the base and the target member are each formed of a metal material having a large temperature difference in melting point, it is possible to improve the durability by reliably joining the members by the action of the insert material, and in particular, An X-ray tube target using a tungsten material as a target member can be manufactured with high yield.
【図1】この発明の実施形態に係る製造方法によって製
作されるX線管ターゲットの縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an X-ray tube target manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施形態に係るターゲット製作ユニ
ットを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a target manufacturing unit according to the embodiment of the present invention.
【図3】図2に示したターゲット製作ユニットを加圧装
置の加圧室内に配置した状態を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a state where the target manufacturing unit shown in FIG. 2 is arranged in a pressurizing chamber of a pressurizing device.
【図4】従来一般のX線管ターゲットを説明するための
断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a conventional general X-ray tube target.
1:X線管ターゲット 2:基台 3:ターゲット部材 4:カバー部材 6:ターゲット製作ユニット 10:HIP 12:加圧室 13:ヒータ 1: X-ray tube target 2: Base 3: Target member 4: Cover member 6: Target production unit 10: HIP 12: Pressurizing chamber 13: Heater
Claims (6)
ゲット部材を形成するターゲット部材形成工程と、 熱伝導の良好な金属材料を用いて、前記ターゲット部材
を外嵌する円筒状の周壁を有する基台を形成する基台形
成工程と、 熱伝導良好な金属材料を用いて、前記ターゲット部材の
周囲を被覆する円筒状の周壁を有するカバー部材を形成
するカバー部材形成工程と、 前記ターゲット部材の少なくとも内周面と前記基台との
間に、該ターゲット部材および基台よりも低い融点をも
つインサート材を介在させるとともに、真空雰囲気下に
おいて、前記ターゲット部材を前記基台に外嵌し、かつ
前記ターゲット部材の周囲に前記カバー部材を装着し
て、これら基台とカバー部材とにより前記ターゲット部
材を密封して、前記基台、ターゲット部材、インサート
材およびカバー部材を組み合わせたターゲット製作ユニ
ットを形成するユニット形成工程と、 前記ターゲット製作ユニットを、周囲から均等に加圧し
ながら所定温度に加熱し、前記インサート材を溶融させ
る加熱工程と、 前記ターゲット製作ユニットを周囲から均等に加圧しな
がら、前記インサート材を等温凝固させる等温凝固工程
と、 前記等温凝固工程の後、さらに前記ターゲット製作ユニ
ットを周囲から均等に加圧しながら熱処理して、前記基
台、ターゲット部材、およびインサート材を相互に拡散
させる拡散熱処理工程とを含むことを特徴とするX線管
ターゲットの製造方法。1. A target member forming step of forming an annular target member using a tungsten material, and a base having a cylindrical peripheral wall for externally fitting the target member using a metal material having good heat conductivity. A cover member forming step of forming a cover member having a cylindrical peripheral wall covering the periphery of the target member using a metal material having good heat conductivity; An insert material having a lower melting point than the target member and the base is interposed between the peripheral surface and the base, and the target member is externally fitted to the base under a vacuum atmosphere, and the target The cover member is mounted around a member, and the target member is sealed by the base and the cover member. Material, a unit forming step of forming a target manufacturing unit combining the insert material and the cover member, and a heating step of heating the target manufacturing unit to a predetermined temperature while uniformly pressing the surroundings, and melting the insert material, An isothermal solidification step of isothermally solidifying the insert material while uniformly pressing the target production unit from the surroundings, and after the isothermal solidification step, further heat-treating the target production unit while uniformly pressurizing the surroundings, A diffusion heat treatment step of mutually diffusing the base, the target member, and the insert material.
り、継目のない円環状のターゲット部材を形成すること
を特徴とする請求項1記載のX線管ターゲットの製造方
法。2. The X-ray tube target according to claim 1, wherein in the target member forming step, a seamless annular target member is formed by drawing while heating a tungsten material. Production method.
で形成するとともに、前記基台およびカバー部材の各周
壁をほぼ同一厚さの円筒形状に形成することを特徴とす
る請求項1または2記載のX線管ターゲットの製造方
法。3. The cover member is formed of the same material as that of the base, and each peripheral wall of the base and the cover member is formed in a cylindrical shape having substantially the same thickness. 3. The method for manufacturing an X-ray tube target according to 2.
により、前記ターゲット部材を密封することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線管ターゲ
ットの製造方法。4. The unit according to claim 1, wherein in the unit forming step, the target member is sealed by electron beam welding between the base and the cover member. A method for manufacturing the X-ray tube target according to the above.
た、円筒形状の周壁を有する基台と、 タングステン材料を用いて円環状に形成し、前記基台の
周壁に外嵌したターゲット部材と、 熱伝導良好な金属材料を用いて形成し、前記ターゲット
部材の周囲を被覆する円筒形状の周壁を有するカバー部
材とを含み、 前記ターゲット部材の少なくとも内周面と前記基台との
間に、該ターゲット部材および基台よりも低い融点をも
つインサート材を介在させるとともに、 前記ターゲット部材を、前記基台およびカバー部材によ
り密封して形成したことを特徴とするターゲット製作ユ
ニット。5. A base formed of a metal material having good heat conductivity and having a cylindrical peripheral wall, and a target member formed in an annular shape of a tungsten material and fitted to the peripheral wall of the base. And a cover member formed of a metal material having good heat conductivity and having a cylindrical peripheral wall covering the periphery of the target member, between at least an inner peripheral surface of the target member and the base. A target manufacturing unit, wherein an insert material having a lower melting point than the target member and the base is interposed, and the target member is sealed by the base and the cover member.
m〜1.0mmに形成したことを特徴とする請求項5記
載のターゲット制作ユニット。6. The target member has a thickness of 0.05 m.
The target production unit according to claim 5, wherein the target production unit is formed to have a length of m to 1.0 mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01621298A JP3411493B2 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | X-ray tube target manufacturing method and target manufacturing unit |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11213880A true JPH11213880A (en) | 1999-08-06 |
JP3411493B2 JP3411493B2 (en) | 2003-06-03 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006222031A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Toho Kinzoku Co Ltd | Method of manufacturing x-ray tube target |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP01621298A patent/JP3411493B2/en not_active Expired - Fee Related
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