JPS62180939A - Ｘ線管用回転陽極タ−ゲツト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＸ線管用回転陽極ターゲット及びその製造方法
に係り、特に峠叶、大口径で１漸速回転に耐える太容遭
Ｘ線管用回転陽極ターゲットの構造及びその製造方法に
関する。

〔従来技術〕

Ｘ線管は陰雨に対向した熱電子衝掌を受ける１陽ｖ；ｉ
がある。医療用Ｘ線管の陽翫は回伝溝造であり、ターゲ
ット、回転及び固定軸、軸受、ロータ等で溝或されてい
る。ターゲットは回転軸の上部に取付けられて傘形円板
状をなす。この傘形傾斜部表布′に″陰（至）から放出
さｔ″１．２　電子線が照射して、Ｘ線を発生するもの
である。Ｘ線発生材料はタングステンあるいはタングス
テン合金が使用される。

原子番号が大きくＸ線の変換効率が高い、さらに融点が
高く耐熱性が優ねる等の％注がある。

：遅早、医療機器の、急激な進歩に伴ないＸ線ＣＴ（Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｄ　’ｐｏｍｏｇｒａｐｈｙ　）　　装置
は患者の診断効率の向上１画像の鮮明比を図るためＣＴ
用Ｘ線管の高出力化が要求されている。このためにはタ
ーゲット基板を大口径にして熱８量を大きくすること１
高速回転にして冷却効率を向上させること等が考えられ
る。

従来のターゲットは■電子照射面（Ｘ線発生面）がタン
グステンあるいはタングステン合金で、その他の部分は
タングステンよシ比重が小さく且つ比熱の大きいモリブ
デンの全金属製のもの、■合金、＠製ターゲットの熱幅
射率を向上きせるため４子照射面と反対側の面に金属酸
化物（例えばＴｉ０２１　ＡＺ２０３＋　Ｚ　ｒｏ　２
１　ＣａＱ　）　ノＡ　金粉末’ｔｉｓｉ法等で焼付け
て黒化処理しｔもの、さらに■全金属製ターゲットの裏
面に黒鉛を高融点金属ろうで接着し友ものが開発されて
き之。しかし比重の大きいタングステア　（１９，３ｇ
７ｃｍ３）及びモリブデン（１０，２ｇ／ｃｍ３）が主
体であるため、ターゲット径を大きくして回転数を上げ
ることはそれを支持する回転軸、軸受等の負荷が大きく
なる一方、診断機映時のターゲットのクイックスタート
・ストップに限界が生ずる。最近はこの問題を解決する
ため回転軸や軸受の強化が行われる一方で、軽量且つ耐
熱性に優れ、余情にくらべて比熱の大きい黒鉛基板にＸ
線発生材料のタングステンやタングステン合金をＣＶＤ
　Ｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　］）ｅｐｏｓｉ
−ｔｉｏｎＪ　　法でつけたターゲットが研究されてい
る。

黒ｍ　ｕ　比］ｉ　ｄＥ　１．８　ｇ　／ｃｍ２前後と
モリブデンの約５分の１であり大口径ターゲット基板と
して好都合である。しかしながら、このターゲットは強
度が低く１回転数を上げて大容量高輝度化を図るには問
題がある。

そこで黒鉛にくらべ比重はやや大きいが強度の高いセラ
ミックスをターゲット基板に用いると高速同転に耐える
ことが分った。しかしセラミックス自体を傘形円板に加
工することは高価である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は軽量、大口径で且つ高速回転に耐えうる
犬′ｇ量のＸ線管用回転陽極ターゲットを提供すること
にある。

〔□問題点全解決するための手段〕

Ｘ線′ｇの熱陰極から放出された遊子線は回転陽極ター
ゲットの表面でそのエネルギのほとんどが熱にｆｍさｔ
］−る。従ってターゲット基板に要求ざｔ］るけ質は１
耐熱性、面熱伝導性で且つ軽量、高強度である。これら
を満足する材料としてセラミックスがある。特に）ｌｅ
ＣＪ入り５ＩＣｉｌ−１：黒鉛にくらべて５〜１０倍の
曲げ強度があり、熱伝導率も金属アルミニウムと同等で
黒鉛の約２倍である。しかし、このセラミックスをター
ゲット基板として用いる場合には問題がある。セラミッ
クスは難加工性であり、一般的な傘形円板を得るには高
価である。そこで安価で且つセラミックスの高回転強度
特性を生かしｔターゲットをすでに出願した。これは軽
量で且つ高速回転に耐えうる大容量のＸ線管用回転陽極
ターゲットに関するもので、黒鉛とセラミックスとを交
互に積層した円板状複合体をターゲット基板に用いるこ
とを特徴としたものである。このターゲットは黒鉛基板
のみにくらべ３倍以上の回転傾度を示す。しかし、熱容
量を大きくするため基板の肉厚を大きくすると実用負荷
の高温下で回転軸の締付は方向に熱膨張差によるゆるみ
が生ずる。

本発明は中心に回転軸を軸止めする取付穴、上面の外周
に傘形傾斜部を有し、電気伝導材と高強度材とを交互に
積層した円板伏流合体で構成するＸ線管用回転陽極ター
ゲット径ターゲツ□トゲット矢面は中心部が凹形になっ
ていることが特徴である。このターゲットを回転軸に畑
土めすると。

従来のターゲットにくらべて軸止力の厚さが薄く、電子
線を照射してターゲットが高渦になつ友場合においても
その熱膨張による軸方向の伸び惜が少なくなる。従って
ターゲットの軸止めに関する設計仕様が容易になると同
時にターゲットに起因する異常振動の発生や回転バラン
スのズレが軽減される。ま友、４ＩＩ長が短かぐなるた
め回転系の負荷等が減少する。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

＠敢且つ大口径で高速回転に耐えるＸ線管用回転陽極タ
ーゲットでセラミックスと黒鉛との複合基鈑？用いｔタ
ーゲット及びその製造力法全第１〆１に示す。

セラミックスと黒鉛との複合体の製作は、まず平均粒径
２μｍの炭化珪素ｆｓｉｃｌと０゜２μｍの酸化ベリラ
ム＋　Ｂｅｄ）の粉末をキシレノ、／リコーン等の焼結
助剤と混合して造粒して圧粉成形後、黒鉛の型材に充填
して真仝中でホットプレスした。

ホットプレス条件は圧力３００ｋｇ−ｆ外−１滉（２１
００Ｃ，時間１ｂｒである。黒鉛の型材は引張強さ２５
０　ｋｇ−ｆ　／ｃｍ２．比’１１．７７、熱膨張係数
４、６　Ｘ　１０＝／ｌ：　の材′實の黒＠全用いた。

ホットプレスで得らｉ′Ｉ次複合体円板が第１図の（ａ
）であり。

１＆び：ｌ）Ｅ黒鉛、２ｚ）ＥＨ１１人、りＳｉＣであ
る。黒鉛１及び３とＳｉＣ２とはホットプレスでろう材
なしに強固に接着する。接１強度は引張試験より黒鉛の
引張強度と一致していた。、１′波断訓所は黒鉛内部で
あり、セラミックあるいはセラミックスと、黒鉛との界
面で破断することはなかつ念。

次にホットプレスによって専らｉ′した榎合体円板全第
１図（ｂ）の基板に加工した。中心に軸止めする軸取付
穴４％上部黒鉛１には傘形傾斜部５．２部黒鉛３には軸
取付穴４全中１１．ｉに凹形の穴６が主な加工ＩＳ所で
ある。

きらに、この基板は１５００Ｃで真空脱ガス処理を行っ
た後、上部黒鉛ｌの傘形傾斜部５の表面にレニウムさら
にはＸ線発生材料のレニウムータ／ゲステン合金′ｆｒ
：ＣＶＤ法でめっきした。

以上述べ九工程で製作し几Ｘ線管用回転陽極ターゲット
は同形の金属ターゲットにくらべ重量は３分の１以下、
熱容量は４〜５倍であり、＠量大容量のターゲットであ
る。さら洗上部黒鉛３に凹形の穴６があるため回転軸と
の嵌合う肉厚が薄く。

従来のものにくらべて熱膨張による軸方向への伸び暖が
小さくなつ之。従って回転軸に取付けられたターゲット
に起因する異常振動の発生や回転バランスのズレが軽減
さねる。

一方、Ｘ線管用回転陽、極ターゲットは高速回転体であ
り回転軸取付穴４の加工精度は１０００分のＩＮが要求
される。第１図で述べた軸取付穴４の穴開けは超音波加
工であるが加工に相当な時間がかかる。そこでセラミッ
クス焼成時に予め黒鉛製の中子を中心に挿入してホット
プレスを行った。

この方法で得た複合円板金第２図に示す。中心の黒鉛製
中子９はカロエが゛容易である之め・前取付穴の加工時
間が短縮できる。

次にセラミックスは曲げ強ｒｉ争は大きいが靭性が低い
。従ってセラミックスにクラックが発生した場合ターゲ
ットの破損に連がることが考えられる。しかしＳＩＣと
黒鉛との複合体では黒鉛がクラックの伝播を阻止する。

、第１図及び第２図で述べＳＩＣと黒鉛の、漬層をさら
に多層化すれば、万−ＳｉＣにクラックが発生し次場合
でも伝播を最少限にくい止められる。そこで第３図に示
す断面備造のターゲットを製作した。ＳＩＣを２Ｉ峠（
２１゜２２）にし黒鉛１，８．３でサンドイッチし之も
のである。Ｘ線管用回転陽極ターゲットの特性は第１図
のものと同等であった。しかし＠１図及び第２図に比ベ
セラミックス１枚当りの肉厚が薄い之め均質女ターゲッ
トが得られる。特ＫＢｅＯ人りＳＩＣ′″′Ｃはその高
熱伝導外が肉１星及び径方向て対し均一になり良好な複
合基板となる。

〔発明の効果〕

以−にのように本発明によれば、軽Ｖ＃、大口径で肚つ
高速回転に耐える犬″谷吐のＸ線１を用回転陽つターゲ
ットが得られる。セラミックスと黒鉛との複合基板は通
常のセラミックス焼成の工［１と変らず、（正米は大気
中で昇華あるいはω［削除去しでいた黒鉛全有効に利用
したものである。基板の加工面は黒鉛が多く、セラミッ
クにくらべて加工時間が短縮できる。また、ｓＩｃ　　
と黒鉛との複合基板をターデッドに用いれば黒鉛基板の
みにくらべ高強度であると共に、Ｘ線管に組込んだ時の
真空排気特性が良好である。これは黒鉛にくらベセラミ
ックスの密度が高く、ガス吸臓量が少ないためである。

さらに葡締めする細長が短くできる之め回転が楽になる
。従って固有振動数が上がり高速回転化に有利になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のＸ線管用回転陽極ターゲットを得る定
めの工程＠面図、第２図及び第３図は本発明の他の実施
例を示す断面図である。 １．３．８・・・黒鉛、２，２１．２２・・・セラミッ
クス、４・・・軸取付穴、５・・・傘形傾斜部、６・・
・凹形円筒穴、７・・・Ｘ線発生材料、９・・・中子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心に回転軸を軸止めする取付穴、上面の外周に傘
   形傾斜部を有して、電気伝導材と高強度材とを交互に積
   層した円板状複合体で構成するＸ線管用回転陽極ターゲ
   ットにおいて、該複合体の少なくとも上部が電気伝導材
   であることを特徴とするＸ線管用回転陽極ターゲット。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記傘形傾斜部は
   電気伝導材であり、前記複合体の下面は中心部が凹形に
   なつていることを特徴とするＸ線管用回転陽極ターゲッ
   ト。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記円板状複合体
   は高強度材が１層以上積層されていることを特徴とする
   Ｘ線管用回転陽極ターゲット。 ４、特許請求の範囲第１項及び第２項において、前記電
   気伝導材は黒鉛を主体とする材料であることを特徴とす
   るＸ線管用回転陽極ターゲット。 ５、特許請求の範囲第１項〜第３項において、前記高強
   度材はセラミックスであることを特徴とするＸ線管用回
   転陽極ターゲット。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項において、前記傘形
   傾斜部がＸ線発生材料であることを特徴とするＸ線管用
   回転陽極ターゲット。 ７、電気伝導材と高強度材とを交互に積層した円板状複
   合体はホットプレス法で焼成することを特徴とするＸ線
   管用回転陽極ターゲットの製造方法。 ８、特許請求の範囲第７項において、傘形傾斜部のＸ線
   発生材料はＣＶＤ、ＰＶＤ、めつき、溶射等により形成
   されることを特徴とするＸ線管用回転陽極ターゲットの
   製造方法。