JPS581504B2 - Ｘ センカン ノ モリブデンゴウキンタ−ゲツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は乳房Ｘ線撮像法に関するものである。

更に詳しく言えば、本発明は乳房Ｘ線撮影用のＸ線管お
よびその陽極に関する。

女性の乳房を人体の他の部分と比較した場合、Ｘ線が透
過する組織の量は一般に著しく少ない。

乳房には骨が存在しないため、骨組織に対して要求され
るほどの高エネルギービームを用いて乳房を透過撮影す
ることは不要であるばかりか、望ましくないとさえ言え
る。

それ故、診断用乳房Ｘ線撮影法の分野では、通常の診断
用Ｘ線技術の場合よりも低い管電圧を使出することが一
般に望ましい。

低いエネルギーを使用すれば脂肪と軟組織との間のコン
トラストが大きくなるわけであって、かかるコントラス
トこそ最良の乳房Ｘ線写真にとって必要とされるもので
ある。

大抵の医学診断用Ｘ線技術においては、大線量の「硬い
」Ｘ線（すなわち「軟らかい」Ｘ線よりも透過力の大き
いＸ線）が使用される。

このような用途にとっては、主として大きい原子番号お
よび高い融点を有することから見て、タングステンが理
想的な陽極ターゲットである。

しかるに、かかる「硬い」Ｘ線を発生させかつタングス
テン固有のＫαおよびＫβ線を励起するためには最低７
０ｋＶの管電圧が要求される。

また、特殊な医学診断技術としての乳房Ｘ線撮影法は特
別の露光技術、露光時間およびＸ線フィルムの優れた画
質や細部描写を必要とする。

しかるに硬いＸ線を使用すると、コントラストが著しく
低下するため、露光されたフイルムの診断学的価値は激
減する。

ところで、大抵の金属や物質に関する連続および固有Ｘ
線スペクトルは公知である。

ターゲット物質の固有Ｘ線は、ある最小管電圧に到達し
て初めて励起される。

固有Ｘ線スペクトルを発生させるために必要な管電圧は
、金属の原子番号に応じて規則正しく変化する。

それによれば、タングステン固有のＫα線に比べ、モリ
ブデン固有のＫα線は最低２０ｋＶの管電圧下で励起さ
れるのである。

このように、モリブデンを使用すれば、タングステンで
は得られない強い固有Ｘ線が低い管電圧下において得ら
れることになる。

従って、乳房Ｘ線撮影法に関しては、タングステンの代
りにモリブデンを使用した方が明らかに有利であること
が容易に理解されよう。

乳房Ｘ線撮影技術に従えば、曝射１回当りのミリアンペ
ア秒（ｍＡｓ）値を比較的大きくすることが一般に必要
とされる。

乳房の大きさに応じ、使用されるｍＡｓ値は約数百から
１千以上にまでわたり得る。

このようにｍＡｓ値が大きいことを考慮した場合、患者
に対する曝射時間をできるだけ短かく保つためには、Ｘ
線管を最大電流下で動作させることが一般に最も望まし
いわけである。

乳房Ｘ線撮影法において使用されるｍＡｓ値が太きいた
め、モリブデンターゲットの電子衝撃面には激しい機械
的応力が加わる。

かかる機械的応？はターゲットの焦点領域の表面破壊を
もたらす。

このようにしてターゲット表面の歪みが生じると、Ｘ線
出力の強度は顕著に低下する。

なぜなら、ターゲット表面が粗雑な場合と平滑力場合と
を比べれば、Ｘ線光子がターゲットから脱出する確率は
前者の方が顕著に小さいからである。

タングステンターゲットに比べ、モリブデンターゲット
はかかる焦点領域の表面破壊を一層受け易い。

Ｘ線管のターゲットなどに関する表面破壊の問題を解決
するため、冶金技術者達は各種の手段を試みてきた。

たとえば、ホランドおよびヒュツシエン（ Ｈｏｌｌａ
ｎｄ ＆Ｈｕｅｓｃｈｅｎ ）の米国特許第３６５０８
４６号明細書中には、耐火性金属の結晶粒組織を再構成
するための方法が記載されている。

それによねｈｆ，延性一脆性転移温度が低下し従つて大
きＶｏＡｓ値の使用に起因するよう４械的応力下におけ
る表面破壊の傾向が減少するのである。

乳房Ｘ線撮影法に関してモリブデンターゲットの使用が
もたらす利益を考えた場合、モリブデンターゲットの有
効寿命を延長するための追加技術が開発されれば当業技
術は犬き々進歩を成し遂げることになる。

従って本発明の主たる目的は、実質的にモリブデンから
成りかつ高エネルギー電子の衝撃による機械的応力への
抵抗性の点で優れた特性を有するＸ線管用ターゲットを
提供するととにある。

更に詳しく言えば、かかるターゲットはモリブデンとタ
ングステンとの合金から成る。

低電圧技術に従って使用された場合、かかる合金はモリ
ブデンの連続および固有Ｘ線スペクトルを発生する。

しかるに純粋なモリブデンと比較すると、意外にも、か
かる合金は低温延性、熱疲労抵抗性および高温強度の点
で改善された特性を有するのである。

また、モリブデンとタングステンとの合金から成るＸ線
管用陽極を提供することも本発明の目的の１つである。

かかる合金は、常温および高温下において純粋なモリブ
デンよりも優れた強度を有する固溶体である。

その結晶粒度は純粋なモリブデンに比べて小さく、また
固溶体中の原子は短範囲規則格子ではなくてクラスター
を形成している。

乳房Ｘ線撮影法において要求される曝射が比較的長いこ
とから見れば、固溶体の強化とりわけ高温下における固
溶体の強化は重要である。

かかる強化の結果、陽極は高エネルギー電子の衝撃を受
けた際の高度の熱疲労に対して一層大きな抵抗性を示す
ことになる。

結晶粒度の低下は延性一脆性転移温度の低下をもたらす
。

その結果、電子ビームが低温の陽極ターゲットを最初に
衝撃する際の常温またはそれ以上の温度においては、大
きな延性が得られることになる。

なお、延性一脆性転移温度の説明については、１９７２
年３月２１日付けの米国特許第３６５０８４６号明細書
を参照されたい。

結局、延性一脆性転移温度が低下すれば、陽極とりわけ
グーゲットの表面破壊は顕著に減少することになる。

脆性破壊がＸ線出力の強度の非常な低下をもたらすこと
を考えると、それの抑制は極めて望ましいわけである。

原子のクラスター珍成は短範囲規則格子の形成よりも望
ましい。

なぜなら、その場合の合金は溶質強化および転位移動度
の改善によって高温下における強度の増大を示す一方、
溶質のクラスター形成が母体から間隙元素を除去するた
め低温下における延性の増大をも示すからである。

なお延性の増大は、延性一脆性転移温度を急激に上昇さ
せることの知られている結晶粒内の間隙元素（とりわけ
炭素および酸素）が減少したことに直接起因するもので
ある。

更にまた、露出したターゲット領域を有する金属製回転
陽極体およびかかるターゲット領域を衝撃してＸ線を発
生させるための電子ビームを供給する電子ビーム手段を
含有するものにおいて、かかる陽極体が上記の合金から
成る点で改良された乳房Ｘ線撮影用のＸ線管を提供する
ことも本発明の目的の１つである。

更にまた、上記の改良を安価かつ経済的に実現すること
も本発明の目的の１つである。

さて本発明に従えば、上記およびその他の目
的は約９５〜約６５％のモリブデンと約５〜約３５％の
タングステンとの合金から成るＸ線管用陽極を提供する
ことによって達成される。

本発明の特に好適な実施態様によれば、本発明に従って
使用される合金は約７０％のモリブデンと約３０％のタ
ングステンとから本質的に成る。

かかる合金は当業界において公知の標準的な方法に従っ
て調製すればよいわけで、その方法が本発明の一部を構
成することはない。

とは言え、陽極全体がモリブデンータングステン合金か
ら作られている必要はない。

たとえば回転陽極の場合、少なくともターゲット領域な
いし焦点領域は上記の合金から本質的に成ることが必要
だが、基部はその他適宜の物質（たとえ＆兼タングステ
ンやモリブデンなど）から成り得る。

なお、Ｘ線管用陽極の製造方法は当業界において公知で
あって、そのために特別の技巧は必要でない。

本発明の別の実施態様によれば、露出したターゲット領
域を有する金属製回転陽極体およびかかるターゲット領
域を衝撃して乳房Ｘ線撮影に適したＸ線を発生させるた
めの電子ビームを供給する電子ビーム手段（たとえば陰
極）を含有する乳房Ｘ線撮影用のＸ線管も提供される。

本発明に従えば、かかる陽極体または少なくともそのタ
ーゲット領域は約９５〜約６５％のモリブデンと約５〜
約３５％のタングステンとの合金から成る。

特に好適な実施態様によれば、かかる合金は約７０％の
モリブデンと約３０％のタングステンとから本質的にな
る。

次に、本発明の実施例が以下に示される。

実施例 １ 乳房Ｘ線撮影用のＸ線を得るため、先ず、純粋なモリブ
デンのターゲットが電子ビームによって継続的に衝撃さ
れた。

その際の管電圧は４０ｋｖｐ１管電流は３００ｍＡ，そ
して曝射時間は２．５秒であった。

毎分２回の曝射が行なわれ、それによって毎分６０００
０熱量単位の入力が与えられた。

なお毎分の熱量単位（Ｈ）とけ、寿命試験に際して陽極
一陰極間に印加されたピーク管電圧（ｋＶｐ）、管電流
（ｍＡ）、曝射時間（ｓ）および毎分の曝射回数（ｎ）
の積として定義された値である。

従って、次の関係式が成り立つ。

Ｈ＝（ｋＶｐ）（ｍＡ）（ｓＸｎ） 次いで、７０％のモリブデンと３０％のタングステンと
から本質的に成るモリプデンータングステン合金のター
ゲットが同じ条件下で衝撃された。

こうして得られたＸ線出力データは第１図に示されてい
る。

それによれば、初期の毎分レントゲン値に対する百分率
として表わされたＸ線管の出力が寿命試験中における曝
射回数に対して記点表示されている。

なお、いずれの場合のデータも０．５ｍｍアルミニウム
等価フィルターを用いて求められた。

なぜなら、いかなる乳房Ｘ線撮影法においてもかかるフ
ィルターの使用されるのが普通だからである。

実施例 ２ 乳房Ｘ線撮影用のＸ線を得るため、先ず、純粋なモリブ
デンのターゲットが電子ビームによって継続的に衝撃さ
れた。

その際の管電圧は４ ０ ｋ ＶＰ％管電流は３００ｍ
Ａ，そして曝射時間は２．５秒であった。

毎分１回の曝射が行なわれ、それによって毎分３０００
０熱量単位の入力が与えられた。

次いで、７０％のモリブデンと３０％のタングステンと
から本質的に成るモリブデンータングステン合金のター
ゲットが同じ条件下で衝撃された。

こうして得られたＸ線出力データは、実施例１の場合と
同様にして、第２図に示されている。

やはり実施例１の場合と同様、０．５ｍｍアルミニウム
等価フィルターが使用された。

第１および２図に示されるごとく、純粋モリブデンター
ゲットの出力は急速に低下した。

毎分６００００熱量単位のエネルギー人力の下では（第
１図）、純粋モリブデンターゲット（曲線Ｂ）の出力が
３５００回の曝射後に初期Ｘ線出力レベルの４５％まで
低下したのに対し、モリプデンータングステン合金ター
ゲット（曲線Ａ）の出力が４５％まで低下したのは９５
００回の曝射後であった。

４５％のＸ線出力レベルに到達すると、モリブデンータ
ングステン合金ターゲットのひび割れの伝播すなわち表
面破壊は停市し、それ以後は２００００回の曝射に至る
まで有効レベルのＸ線が発生され続けた。

それに対し、純粋モリブデンターゲットの出力は低下し
続け、そして２００００回の曝射後には初期Ｘ線出力レ
ベルの２０％しか存在しなかった。

毎分３００００熱量単位のエネルギー人力の下では（第
２図）、当初、純粋モリブデンターゲット（曲線Ｂ）の
出力は毎分６００００熱量単位の場合ほど急速な低下は
示さなかった。

とは言え、出力は３６００回の曝射後に初期Ｘ線出力レ
ベルの６０チまで低下し、それ以後も急速に低下し続け
た。

それに対し、モリブデンータングステン合金ターゲット
（曲線Ａ）の出力が６０％まで低下したのは１２２００
回の曝射後であって、それ以後も有効レベルのＸ線が発
生され続けた。

純粋モリブデンターゲットを綿密に検査したところ、電
子ビームの熱応力によって連続的に生成された激しくか
つ深い表面破壊が焦点領域に存在することが直ちに明ら
かとなった。

その場合のＸ線出力の低下は、表面破壊によって生じた
割れ目の中で発生されたＸ線がその割れ目の内部で吸収
され、そのため患者およびフイルムに到達しないことに
なる。

更に意外なことには、モリブデンとタングスデンとの合
金化は高温強度を増大させると同時に低温延性を向上さ
せ、そのため乳房Ｘ線撮影法における有用性が一層高め
られることも明らかとなった。

このことは第１および２図を比較すれば判る。

毎分３００００熱量単位のエネルギー入力を受けた純粋
モリブデンターゲットの出力は、毎分６００００熱量単
位のエネルギー入力を受けた同じターゲットの出力より
も一定の速度で低下した。

前者の出力の方が一定の速度で低下したことは、明らか
に、曝射間の冷却時間が長いため一層大きな応力を受け
たことに起因する。

事実、毎分３００００熱量単位のエネルギー入力を受け
たモリブデンータングステン合金ターゲットの出力も毎
分６００００熱量単位のエネルギー入力を受けた同じタ
ーゲットの出力より当初は急速に低下した。

しかし、やがて前者の出力は後者の出力よりも高いレベ
ルに維持されたのであった。

以上の記載および添付の図面は本発明の好適な実施態様
に関するものである。

当業者には自明の通り、本発明の利益を達成するために
は各種の変形や変更を加え得るのであるから、添付の図
面や明細書中の記載によって本発明が限定されることは
ない。

前記特許請求の範囲がこれら全ての変形や変更を包含す
ることは言うまでもあるまい。

次に、本発明の実施態様を列挙すれば下記の通りである
。

■，前記合金が約７０％のモリブデンと約３０％のタン
グステンとから成る、前記特許請求の範囲第１項記載の
Ｘ線管用陽極。

２．回転陽極を構成する、前記特許請求の範囲第１項記
載のＸ線管用陽極。

３．前記回転陽極が約９５〜約６５％のモリブデンと約
５〜約３５％のタングステンとの合金から本質的に成る
、前記第２項記載のＸ線管用陽極。

４．前記合金が約７０％のモリブデンと約３０％のタン
グステンとから本質的に成る、前記第３項記載のＸ線管
用陽極。

５．前記合金が約７０％のモリブデンと約３０％のタン
グステンとから成る、前記特許請求の範囲第２項記載の
改良。

６、 前記陽極体が約９５〜約６５％のモリブデンと
約５〜約３５％のタングステンとの合金から本質的に成
る、前記特許請求の範囲第２項記載の改良。

７，前記合金が約７０％のモリブデンと約３０％のタン
グステンとから本質的に成る、前記第６項記載の改良。

【図面の簡単な説明】

第１図は相対単位で表わされたＸ線管の出力を曝射回数
に対して記点表示したグラフ、そして第２図も相対単位
で表わされたＸ線管の出力を曝射回数に対して記点表示
したグラフである。 図中、Ａはモリブデンータングステン合金のターゲット
に関する曲線、そしてＢは純粋なモリブデンのターゲッ
トに関する曲線を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくともターゲットが約９５〜約６５％のモリブ
   デンと約５〜約３５％のタングステンとの合金から成る
   ことを特徴とするＸ線管用陽極。