WO2019049208A1 - Ｘ線発生装置用ターゲット、このｘ線発生装置用ターゲットを備えたｘ線発生装置、および、ｘ線発生装置用ターゲットの製造方法 - Google Patents

Ｘ線発生装置用ターゲット、このｘ線発生装置用ターゲットを備えたｘ線発生装置、および、ｘ線発生装置用ターゲットの製造方法 Download PDF

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裕樹 前田
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株式会社島津製作所
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    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/14—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray generator target for use in an X-ray generator such as an X-ray tube, an X-ray generator equipped with the X-ray generator target, and a method of manufacturing the X-ray generator target. About.
  • FIG. 16 is a bottom view of the conventional target 2 for an X-ray generator
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the conventional target 2 for X-ray generator has a configuration in which the base material 14 on which the target material 13 is formed by sputtering or the like is brazed to the frame 11 by the brazing material 12 .
  • tungsten (W) or molybdenum (Mo) is used as the target material 13 in order to prevent the target material 13 from being dissolved at the time of X-ray generation.
  • Mo molybdenum
  • the brazing material 12 metals such as nickel (Ni), gold (Au), silver (Ag) or their alloys are used, but these brazing materials 12 have high affinity with the target material 13. Thus, there arises a problem that the brazing material 12 leaks onto the target material 13 at the time of brazing.
  • FIG. 18 is a bottom view of an X-ray generator target 2 according to another conventional embodiment
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the target 2 for the X-ray generator limits the film formation range of the target material 13 to the base material 14.
  • the number of contact portions 13 is reduced to make the brazing material 12 less likely to flow.
  • a non-conductive member may be used as the base 14 instead of a conductive member such as aluminum (Al) or beryllium (Be).
  • Al aluminum
  • Be beryllium
  • this diamond is a nonconductive member. In such a case, as shown in FIG. 19, it is necessary to contact the brazing material 12 and the target material 13 in part to achieve electrical conduction.
  • the target is such that there is no contact portion between the target material 13 and the brazing material 12.
  • a configuration is disclosed in which brazing is performed after the material 13 is formed, and the target material 13 and the brazing material 12 are electrically connected by the newly formed conductive member after brazing.
  • patent document 3 the point which prevents peeling of a target material is disclosed by patent document 3 by providing a base film between a target material and the base material which consists of diamonds.
  • the target 2 for X-ray generator shown in FIGS. 16 to 19 described above has a configuration in which the base material 14 is brazed to the frame 11 after the target material 13 is formed on the base material 14. Therefore, the target material 13 and the base 14 become high temperature at the time of brazing, and the adhesion surface between the target material 13 and the base 14 is deformed, so that the target material 13 is easily peeled off from the base 14. It will occur. For this reason, as described in Patent Document 3 described above, it is also conceivable to adopt a configuration in which a base film is provided between the target material and the base material 14 made of diamond, but even with this, the target material 13 and the base material are It is difficult to reliably prevent the peeling off with the material 14.
  • FIG. 20 is a bottom view of the target 3 for an X-ray generator thus improved
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and a target for an X-ray generator capable of preventing peeling of a target material, an X-ray generator equipped with the target for the X-ray generator, and It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing this target for an X-ray generator.
  • the invention according to claim 1 is characterized in that the frame, the base brazed to the frame by the brazing material, and the central region of the surface of the base and the braze after brazing the frame and the base And a target material deposited over the surface area of a part of the frame.
  • the target material is a central region of the surface of the substrate, a surface region of the brazing material leaked to the surface of the substrate, and the frame The film is formed over a portion of the surface area of the
  • an intermediate layer is formed between the substrate and the target material.
  • the base material is made of a nonconductive material having a thermal conductivity higher than that of the target material.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the substrate is a diamond.
  • the invention according to claim 6 is an X-ray generator provided with the target for an X-ray generator according to claim 1.
  • the invention according to claim 7 is a method of manufacturing a target for an X-ray generator comprising a frame, a substrate brazed to the frame, and a target material brazed to the surface of the substrate. And a brazing step of brazing the frame and the base using a brazing material, and a mask member in which a central region of the surface of the base and a partial surface area of the frame are opened. A masking step of masking the frame after brazing and the substrate, a deposition step of depositing a target material from the mask member side with respect to the frame and substrate after masking, and And removing the mask member from the surface of the frame and the substrate.
  • the invention according to claim 8 is the method for manufacturing a target for an X-ray generator according to claim 6, wherein after the masking step and before the film forming step, the substrate after masking is formed.
  • the method further includes an intermediate layer forming step of forming an intermediate layer from the mask member side.
  • the target material is provided which is deposited over the central region of the surface of the substrate and the surface region of a part of the frame after brazing of the frame and the substrate.
  • the target material and the frame electrically connected by the action of the target material deposited over the central region of the surface of the substrate and the surface region of a part of the frame. It is possible to reduce the possibility of peeling of the target material while maintaining good continuity.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention. It is a perspective view of mask member 20 used at a manufacturing process of target 1 for X-ray generation devices concerning the present invention. It is a bottom view of target 1 for X-ray generation devices concerning a 2nd embodiment of this invention. It is AA sectional drawing of FIG. It is a bottom view of target 1 for X-ray generation devices concerning a 3rd embodiment of this invention. It is AA sectional drawing of FIG.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. It is a bottom view of target 2 for X ray generating devices concerning other conventional embodiments.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is a bottom view of the improved target 3 for X-ray generator.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an X-ray generator to which a target 1 for an X-ray generator according to the present invention is applied.
  • This X-ray generator is a transmission type microfocus X-ray tube that performs X-ray nondestructive inspection and X-ray analysis using X-rays, and the lower cathode portion 41, the middle anode portion 42, and the upper stage It has a vacuum chamber composed of a target unit 43 and the like. The inside of the vacuum chamber is depressurized by a vacuum pump (not shown).
  • a negative high voltage is applied to the electrode of the Wehnelt 33 supported by the high voltage receptacle in the cathode portion 41 and the filament 34.
  • the exterior of the anode portion 42, the target portion 43 and the vacuum chamber is made of metal and is maintained at the ground potential.
  • thermionic electrons are emitted from the filament 34.
  • the thermal electrons are accelerated toward the anode 35 to form an electron beam.
  • the anode portion 42 is provided with a pipe 36 and an anode 35 supported at the lower end of the pipe 36.
  • the electron beam passes through the hollow portion of the pipe 36 and is converged to an electron beam of a minute diameter by the electron lens 37 of the target unit 43 and then collides with the target 1 for the X-ray generator according to the present invention.
  • the target 1 for X-ray generator according to the present invention is fixed to the upper part of the target portion 43 by the target holder 38.
  • X-rays When the electron beam collides with the target 1 for X-ray generator, X-rays are generated from the target 1 for X-ray generator. The X-rays pass through the sample 6 and enter the X-ray detector 7. The X-ray detector 7 detects an X-ray image by X-rays transmitted through the sample 6, and based on this X-ray image, X-ray nondestructive inspection and X-ray analysis are performed.
  • FIG. 2 is a bottom view of the target 1 for X-ray generator according to the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • the target 1 for the X-ray generator is a surface 11 of the frame 11, a base 14 brazed to the frame 11 by the brazing material 12, and a surface of the base 14 after brazing the frame 11 to the base 14. And a target material 13 deposited over a central area of the frame 11 and a surface area of a part of the frame 11.
  • the frame 11 is made of a conductive metal material. Further, as the target material 13, tungsten which is difficult to dissolve at the time of X-ray generation is used. Further, as the brazing material 12, a metal such as nickel, gold, silver or the like or an alloy thereof is used. And for the purpose of improving heat dissipation and preventing the temperature rise of the target material 13, a diamond having a high thermal conductivity is used as the base material 14. Since this diamond is a non-conductive member, the target material 13 extends to the surface of the frame 11 as shown in FIGS. 2 and 3 for the purpose of achieving electrical conduction between the target material 13 and the frame 11. The extending portion 18 is formed. That is, the target material 13 is deposited over the central region of the surface of the base 14 and the partial surface region of the frame 11.
  • FIG. 10 is a perspective view of the mask member 20 used at the manufacturing process of the target 1 for X-ray generator concerning this invention.
  • frame 11 and the base material 14 are brazed using the brazing material 12 first, as shown in FIG.
  • the mask member 20 in which the central region of the surface of the substrate 14 and the surface region of a part of the frame 11 are open masks the frame 11 and the substrate 14 after brazing.
  • the mask member 20 has a step area 23 formed so as to surround the central opening 21 and a notch 22 formed continuously with the opening 21.
  • the central region of the surface of the base material 14 and the surface region of a part of the frame 11 are opened by the stepped region 23 and the notch 22 on the outer periphery of the opening 21. It is possible to mask other areas.
  • an intermediate layer is formed on the masked base material 14 from the mask member 20 side.
  • This intermediate layer is made of, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), tungsten (W), molybdenum (Mo) or the like as described in Patent Document 3, and It is a layer which improves the adhesion between a certain diamond and tungsten which is the target material 13.
  • middle layer is formed into a film as needed, and this intermediate
  • the target material 13 is formed into a film from the mask member 20 side with respect to the base material 14 after masking. Thereby, as shown in FIG. 7, the target material 13 is formed on the lower surface of the base material 14.
  • This film formation is performed, for example, by sputtering. This film formation may be performed by CVD.
  • the mask member 20 is removed from the surface of the substrate 14.
  • the step area 23 formed to surround the central opening 21 and the notch 22 formed continuously with the opening 21 are formed.
  • 8 shows a cross section corresponding to the BB cross section in FIG. 2 and a cross section corresponding to the AA cross section in FIG. 2 in FIG.
  • the portion 18 forms a film over the central region of the surface of the substrate 14 and the surface region of a part of the frame 11.
  • the target material 13 is used as the nonconductive member as the base material 14 by the action of the extending portion 18 of the target material 13 as well.
  • the frame 11 can be electrically conducted.
  • the electrical conduction between the target material 13 and the frame 11 is made by the action of the extending portion 18 of the target material 13.
  • the target material 13 is formed on the entire area of the substrate 14 after brazing the substrate 14 to the frame 11 as illustrated in FIGS. 20 and 21, as described above, In a part of the film formation region of the target material 13 in the vicinity of the joint between the material 14 and the frame 11, a phenomenon occurs in which peeling or cracking occurs in the target material 13. As a result, the target material 13 completely peels off from the substrate 14.
  • the target material 13 and the frame 11 are electrically conducted by the action of the extended portion 18 of the target material 13
  • the possibility of the occurrence of cracks in the extended portion 18 is as shown in FIGS.
  • the target material 13 is formed on the entire boundary region between the frame 11 and the base 14 as shown in FIG.
  • the width of the extended portion 18 is preferably about 0.1 millimeter to 1.0 millimeter. By setting the width of the extended portion 18 to 1.0 mm or less, it is possible to reduce the possibility of cracking. When the width of the extending portion 18 is 0.1 mm or less, it is difficult to form the extending portion 18 by masking.
  • FIG. 11 is a bottom view of an X-ray generator target 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the brazing material 12 has a configuration in which it leaks in the direction of the central portion of the base 14 from the joint area between the frame 11 and the base 14. Because the brazing material 12 has high affinity to the target material 13, the brazing material 12 may leak onto the target material 13 at the time of brazing. For this reason, in the target 1 for X-ray generator according to this embodiment, the extending portion 19 of the target material 13 is the brazing material 12 that leaks to the central region of the surface of the base 14 and the surface of the base 14 It has a configuration in which a film is formed over the surface area and a part of the surface area of the frame 11.
  • the target material 13 and the frame 11 are electrically conducted. It is possible to Then, by reducing the width of the extended portion 19, as in the case of the first embodiment, the possibility of the occurrence of a crack in the target material 13 can be significantly reduced.
  • FIG. 13 is a bottom view of an X-ray generator target 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the third embodiment instead of masking the entire surface of the frame 11 with the mask member 20, only a partial region of the frame 11 is masked.
  • the cracks described above occur in the film formation region of the target material 13 in the vicinity of the joint between the base 14 and the frame 11, so that the vicinity of the joint between the base 14 and the frame 11 may be masked.
  • masking of other regions can be omitted.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of an X-ray generator target 1 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the intermediate frame 100 connects between the base 14 and the frame 11.
  • the coefficient of thermal expansion is largely different between the base 14 and the frame 11, so it may be difficult to braze the base 14 and the frame 11.
  • Interposing the intermediate frame 100 having a thermal expansion coefficient intermediate between the base 14 and the frame 11 between the base 14 and the frame 11 can improve the brazing difficulty.
  • metal and ceramics are used as the material of the intermediate frame 100, but in the case of ceramics, most of them are insulators, the extension portion 18 has a length that reaches the frame 11, and the frame 11 and the target 13 Make it conductive.

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Abstract

Ｘ線発生装置用ターゲット１は、フレーム１１と、このフレーム１１に対してろう材１２によりろう付けされた基材１４と、フレーム１１と基材１４とのろう付け後に、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材１３とを備える。基材１４としては、放熱性を向上させてターゲット材１３の温度上昇を防ぐ目的で、熱伝導率の高いダイヤモンドが使用される。このダイヤモンドは、非導電性部材であることから、ターゲット材１３と基材１１との電気的導通を図る目的で、ターゲット材１３にはフレーム１１の表面まで伸びる延設部１８が形成される。

Description

Ｘ線発生装置用ターゲット、このＸ線発生装置用ターゲットを備えたＸ線発生装置、および、Ｘ線発生装置用ターゲットの製造方法
　この発明は、Ｘ線管等のＸ線発生装置に使用されるＸ線発生装置用ターゲット、このＸ線発生装置用ターゲットを備えたＸ線発生装置、および、Ｘ線発生装置用ターゲットの製造方法に関する。
　図１６は、従来のＸ線発生装置用ターゲット２の下面図であり、図１７は、そのＡ－Ａ断面図である。
　これらの図に示すように、従来のＸ線発生装置用ターゲット２は、スパッタリング等によりターゲット材１３が成膜された基材１４を、フレーム１１に対してろう材１２によりろう付けした構成を有する。このようなＸ線発生装置用ターゲット２においては、Ｘ線発生時にターゲット材１３が溶解しないようにするために、ターゲット材１３としてタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）が使用される。ここで、ろう材１２としては、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属やその合金が使用されるが、これらのろう材１２はターゲット材１３との親和性が高いことから、ろう付け時にろう材１２がターゲット材１３上まで漏出してしまうという問題が生ずる。
　図１８は、従来の他の実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット２の下面図であり、図１９は、そのＡ－Ａ断面図である。
　このＸ線発生装置用ターゲット２は、上述したろう材１２がターゲット材１３上まで漏出する現象を防止するため、基材１４に対するターゲット材１３の成膜範囲を制限し、ろう材１２とターゲット材１３の接触部を減らして、ろう材１２が流れにくくしたものである。このような構成を採用する場合において、基材１４としてアルミニウム（Ａｌ）やベリリウム（Ｂｅ）のような導電性部材ではなく非導電性部材を使用することがある。例えば、放熱性の改善を図るため、基材１４として熱伝導率の高いダイヤモンドを使用する場合、このダイヤモンドは非導電性部材となる。このような場合においては、図１９に示すように、ろう材１２とターゲット材１３とを一部で接触させ、電気的導通を図る必要がある。
　上述したろう材１２がターゲット材１３上まで漏出する現象をより確実に防止するため、特許文献１および特許文献２においては、ターゲット材１３とろう材１２との接触部が全く存在しないようにターゲット材１３を成膜した後でろう付けを行い、ろう付け後にターゲット材１３とろう材１２とを、新たに成膜した導通部材により導通させる構成が開示されている。
　なお、特許文献３には、ターゲット材とダイヤモンドから成る基材との間に下地膜を設けることにより、ターゲット材の剥離を防止する点が開示されている。
特開２０１６－０９５９１７号公報 特開２０１６－１４３６０２号公報 特開２０１３－２０６６０１号公報
　上述した図１６から図１９に示すＸ線発生装置用ターゲット２は、いずれも、ターゲット材１３を基材１４に対して成膜した後に、この基材１４をフレーム１１に対してろう付けする構成であることから、ろう付け時にターゲット材１３および基材１４が高温となり、ターゲット材１３と基材１４との接着面が変形することにより、ターゲット材１３が基材１４から剥離しやすいという問題が生ずる。このため、上述した特許文献３に記載されたように、ターゲット材とダイヤモンドから成る基材１４との間に下地膜を設ける構成を採用することも考えられるが、これでも、ターゲット材１３と基材１４との剥離を確実に防止することは困難である。
　このような問題を解決するため、基材１４をフレーム１１に対してろう付けした後に、この基材１４に対してターゲット材１３を成膜することが考えられる。図２０は、このようにして改良されたＸ線発生装置用ターゲット３の下面図であり、図２１は、そのＡ－Ａ断面図である。
　このような構成を採用した場合においては、基材１４に成膜された後のターゲット材１３が高温となることを防止することができる。このため、ターゲット材１３と基材１４との接着面が変形することはなく、ターゲット材１３が基材１４から剥離するという現象を防止することが可能となる。
　しかしながら、このような構成を採用した場合においては、基材１４とフレーム１１との接合部付近のターゲット材１３の成膜領域において、基材１４とフレーム１１との熱膨張率の差異に起因してターゲット材１３に応力が付与される。このため、Ｘ線照射を繰り返しているうちにターゲット材１３に剥離や亀裂が生じるという現象が発生する。ターゲット材１３の一部の領域において剥離や亀裂が生じた時には、その領域を起点として剥離や亀裂がターゲット材１３の広い領域に伝播し、結果的に、上述した特許文献１および特許文献２の場合と同様、ターゲット材１３が基材１４から完全に剥離してしまうことになる。
　この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ターゲット材の剥離を防止することが可能なＸ線発生装置用ターゲット、このＸ線発生装置用ターゲットを備えたＸ線発生装置、および、このＸ線発生装置用ターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明は、フレームと、前記フレームに対してろう材によりろう付けされた基材と、前記フレームと前記基材とのろう付け後に、前記基材の表面の中央領域と前記フレームの一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材と、を備えたことを特徴とする。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ターゲット材は、前記基材の表面の中央領域と、前記基材の表面に漏出したろう材の表面領域と、前記フレームの一部の表面領域と、にわたって成膜される。
　請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基材と前記ターゲット材との間に、中間層が成膜される。
　請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基材はターゲット材よりも熱伝導率が高い非導電性材料から構成される。
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記基材はダイヤモンドである。
　請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置用ターゲットを備えたＸ線発生装置である。
　請求項７に記載の発明は、フレームと、前記フレームにろう付けされた基材と、前記基材の表面にろう付けされたターゲット材と、を備えたＸ線発生装置用ターゲットの製造方法であって、前記フレームと前記基材とを、ろう材を利用してろう付けするろう付け工程と、前記基材の表面の中央領域と前記フレームの一部の表面領域とが開放されたマスク部材により、ろう付け後の前記フレームと前記基材とをマスキングするマスキング工程と、マスキング後の前記フレームと前記基材に対して、前記マスク部材側からターゲット材を成膜する成膜工程と、前記マスク部材を、前記フレームと前記基材の表面から除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。
　請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のＸ線発生装置用ターゲットの製造方法において、前記マスキング工程の後で前記成膜工程の前に、マスキング後の前記基材に対して、前記マスク部材側から中間層を成膜する中間層成膜工程を更に含む。
　請求項１から請求項８に記載の発明によれば、フレームと基材とのろう付け後に基材の表面の中央領域とフレームの一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材を備えることから、ろう付け時の熱によるターゲット材の剥離を防止できるとともに、基材とフレームとの接合部付近のターゲット材の成膜領域のいずれかに生じた亀裂等が伝播することによるターゲット材の剥離の可能性を低減することができる。これにより、ターゲット材の剥離の可能性を低減することが可能となる。
　請求項４および請求項５に記載の発明によれば、基材の表面の中央領域とフレームの一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材の作用により、ターゲット材とフレームとの電気的な導通を維持しながら、ターゲット材の剥離の可能性を低減することが可能となる。
この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１を適用したＸ線発生装置の縦断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。 この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程で使用されるマスク部材２０の斜視図である。 この発明の第２実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。 図１１のＡ－Ａ断面図である。 この発明の第３実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。 図１３のＡ－Ａ断面図である。 この発明の第４実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の断面図である。 従来のＸ線発生装置用ターゲット２の下面図である。 図１６のＡ－Ａ断面図である。 従来の他の実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット２の下面図である。 図１８のＡ－Ａ断面図である。 改良されたＸ線発生装置用ターゲット３の下面図である。 図２０のＡ－Ａ断面図である。
　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１を適用するＸ線発生装置の構成について説明する。図１は、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１を適用したＸ線発生装置の縦断面概要図である。
　このＸ線発生装置は、Ｘ線を用いて、Ｘ線非破壊検査やＸ線分析を行なう透過型マイクロフォーカスＸ線管であり、下段のカソード部４１と、中段のアノード部４２と、上段のターゲット部４３とから構成される真空チャンバを備える。この真空チャンバの内部は、図示を省略した真空ポンプにより減圧されている。
　カソード部４１における高電圧レセプタクルに支持されたウエネルト３３の電極とフィラメント３４に対しては、負の高電圧が印加される。一方、アノード部４２、ターゲット部４３および真空チャンバの外装は金属からなり接地電位に保たれている。フィラメント３４に電圧が印加されて電流が流れることによりフィラメント３４が加熱されると、フィラメント３４から熱電子が放出される。この熱電子は、アノード３５に向かって加速され、電子ビームを形成する。アノード部４２には、パイプ３６と、このパイプ３６の下端部に支持されたアノード３５とが配設されている。電子ビームはパイプ３６の中空部を通り、ターゲット部４３の電子レンズ３７によって、微小な径の電子ビームに収束された後、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１に衝突する。なお、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１は、ターゲットホルダー３８により、ターゲット部４３の上部に固定されている。
　電子ビームがＸ線発生装置用ターゲット１に衝突することにより、Ｘ線発生装置用ターゲット１からＸ線が発生する。このＸ線は、試料６を透過した後、Ｘ線検出器７に入射する。Ｘ線検出器７においては、試料６を透過したＸ線によるＸ線画像を検出し、このＸ線画像に基づいて、Ｘ線非破壊検査やＸ線分析が実行される。
　次に、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の構成について説明する。図２は、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ－Ｂ断面図である。
　このＸ線発生装置用ターゲット１は、フレーム１１と、このフレーム１１に対してろう材１２によりろう付けされた基材１４と、フレーム１１と基材１４とのろう付け後に、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材１３と、を備える。
　フレーム１１は、導電性の金属材料より構成される。また、ターゲット材１３としては、Ｘ線発生時に溶解しにくいタングステンが使用される。また、ろう材１２としては、ニッケル、金、銀等の金属やその合金が使用される。そして、基材１４としては、放熱性を向上させてターゲット材１３の温度上昇を防ぐ目的で、熱伝導率の高いダイヤモンドが使用される。このダイヤモンドは、非導電性部材であることから、ターゲット材１３とフレーム１１との電気的導通を図る目的で、図２および図３に示すように、ターゲット材１３にはフレーム１１の表面まで伸びる延設部１８が形成される。すなわち、このターゲット材１３は、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とにわたって成膜されていることになる。
　次に、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造方法について説明する。図５から図９は、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程を示す断面概要図である。また、図１０は、この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１の製造工程で使用されるマスク部材２０の斜視図である。
　この発明に係るＸ線発生装置用ターゲット１を製造する時には、最初に、図５に示すように、フレーム１１と基材１４とを、ろう材１２を利用してろう付けする。次に、図６に示すように、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とが開放されたマスク部材２０により、ろう付け後のフレーム１１と基材１４とをマスキングする。
　このマスク部材２０は、図１０に示すように、中央の開口部２１を取り囲むように形成された段差領域２３と、開口部２１と連続して形成された切り欠き部２２とを有する。このマスク部材２０を使用することにより、この開口部２１の外周の段差領域２３と切り欠き部２２とにより、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とが開放し、他の領域をマスキングすることが可能となる。
　次に、図６において符号１５を付した矢印で示すように、マスキング後の基材１４に対してマスク部材２０側から中間層を成膜する。この中間層は、例えば、特許文献３に記載されたように、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）等から構成され、基材１４であるダイヤモンドとターゲット材１３であるタングステンとの密着性を向上させる層である。なお、この中間層は、必要に応じ成膜されるものであり、この中間層を省略してもよい。図６を含む各図においては、中間層の図示を省略している。
　次に、マスキング後の基材１４に対してマスク部材２０側からターゲット材１３を成膜する。これにより、図７に示すように、基材１４の下面にターゲット材１３が形成される。この成膜は、例えば、スパッタリングにより実行される。この成膜を、ＣＶＤにより実行してもよい。
　しかる後、マスク部材２０を基材１４の表面から除去する。マスク部材２０には、上述したように、中央の開口部２１を取り囲むように形成された段差領域２３と、開口部２１と連続して形成された切り欠き部２２とが形成されていることから、図８において図２のＢ－Ｂ断面に相当する断面を示し、図９において図２のＡ－Ａ断面に相当する断面を示すように、ターゲット材１３は、フレーム１１の表面まで伸びる延設部１８によって、基材１４の表面の中央領域とフレーム１１の一部の表面領域とにわたって成膜されることになる。
　このようにして製造されたＸ線発生装置用ターゲット１においては、ターゲット材１３における延設部１８の作用により、基材１４として非導電性部材であるダイヤモンドを使用した場合においても、ターゲット材１３とフレーム１１とを電気的に導通させることが可能となる。
　そして、このターゲット材１３とフレーム１１との電気的導通は、ターゲット材１３における延設部１８の作用によりなされる。図２０および図２１に図示されたように、基材１４をフレーム１１に対してろう付けした後に、基材１４全域に対してターゲット材１３を成膜した場合においては、上述したように、基材１４とフレーム１１との接合部付近のターゲット材１３の成膜領域の一部において、ターゲット材１３に剥離や亀裂が生じるという現象が発生し、この亀裂を起点として剥離や亀裂がターゲット材１３の広い領域に伝播し、結果的に、ターゲット材１３が基材１４から完全に剥離してしまうことになる。しかしながら、このターゲット材１３とフレーム１１とをターゲット材１３における延設部１８の作用により電気的に導通させた場合においては、この延設部１８において亀裂が生ずる可能性は、図２０および図２１に示すようにフレーム１１と基材１４との境界領域全域にターゲット材１３成膜した場合と比較して、大幅に低減することになる。
　なお、この延設部１８の幅は、０．１ミリメートルから１．０ミリメートル程度であることが好ましい。延設部１８の幅を１．０ミリメートル以下とすることにより、亀裂発生の可能性を低減させることが可能となる。なお、延設部１８の幅が０．１ミリメートル以下となると、マスキングによりこの延設部１８を形成することが困難となる。
　次に、この発明の他の実施形態について説明する。図１１は、この発明の第２実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。また、図１２は、図１１のＡ－Ａ断面図である。
　この実施形態においては、ろう材１２が、フレーム１１と基材１４との接合領域から、さらに、基材１４の中央部分方向に漏出した構成を有する。ろう材１２はターゲット材１３との親和性が高いことから、ろう付け時にろう材１２がターゲット材１３上まで漏出してしまう場合がある。このため、この実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１においては、ターゲット材１３における延設部１９が、基材１４の表面の中央領域と、基材１４の表面に漏出したろう材１２の表面領域と、フレーム１１の一部の表面領域とにわたって成膜された構成を有する。
　この第２実施形態においても、ターゲット材１３における延設部１９の作用により、基材１４として非導電性部材であるダイヤモンドを使用した場合においても、ターゲット材１３とフレーム１１とを電気的に導通させることが可能となる。そして、延設部１９の幅を小さくすることにより、第１実施形態の場合と同様、ターゲット材１３における亀裂発生の可能性を大幅に低減させることが可能となる。
　次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１３は、この発明の第３実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の下面図である。また、図１４は、図１３のＡ－Ａ断面図である。
　この第３実施形態においては、マスク部材２０によりフレーム１１の表面全域をマスキングするかわりに、フレーム１１に一部の領域のみをマスキングしたものである。上述した亀裂は、基材１４とフレーム１１との接合部付近のターゲット材１３の成膜領域において発生するため、基材１４とフレーム１１との接合部付近に対してマスキングがなされればよいことから、この実施形態のように、その他の領域のマスキングを省略することも可能となる。
　次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１５は、この発明の第４実施形態に係るＸ線発生装置用ターゲット１の断面図である。
　この第４実施形態においては、基材１４とフレーム１１との間を中間フレーム１００で継いでいる。基材１４にダイヤモンドを使用した場合、基材１４とフレーム１１とで熱膨張率が大きく異なるため、基材１４とフレーム１１のろう付けが困難であることがある。基材１４とフレーム１１の中間的な熱膨張率をもつ中間フレーム１００を、基材１４とフレーム１１の間に介在させると、ろう付け難易度を改善させることができる。中間フレーム１００の材質として、例えば金属やセラミックスが使用されるが、セラミックスの場合、多くは絶縁体であるため、延設部１８はフレーム１１まで到達する長さにして、フレーム１１とターゲット１３が導通するようにする。
　１　　　Ｘ線発生装置用ターゲット
　１１　　フレーム
　１２　　ろう材
　１３　　ターゲット材
　１４　　基材
　１８　　延設部
　１９　　延設部
　２０　　マスク部材
　２１　　開口部
　２２　　切り欠き部
　２３　　段差領域
　３４　　フィラメント
　３７　　電子レンズ
　３８　　ターゲットホルダー
　４１　　カソード部
　４２　　アノード部
　４３　　ターゲット部
　１００　中間フレーム
 

Claims (8)

  1. 　フレームと、
    　前記フレームに対してろう材によりろう付けされた基材と、
    　前記フレームと前記基材とのろう付け後に、前記基材の表面の中央領域と前記フレームの一部の表面領域とにわたって成膜されたターゲット材と、
    　を備えたことを特徴とするＸ線発生装置用ターゲット。
  2. 　請求項１に記載のＸ線発生装置用ターゲットにおいて、
    　前記ターゲット材は、前記基材の表面の中央領域と、前記基材の表面に漏出したろう材の表面領域と、前記フレームの一部の表面領域と、にわたって成膜されるＸ線発生装置用ターゲット。
  3. 　請求項１に記載のＸ線発生装置用ターゲットにおいて、
    　前記基材と前記ターゲット材との間に、中間層が成膜されるＸ線発生装置用ターゲット。
  4. 　請求項１に記載のＸ線発生装置用ターゲットにおいて、
    　前記基材はターゲット材よりも熱伝導率が高い非導電性材料から構成されるＸ線発生装置用ターゲット。
  5. 　請求項４に記載のＸ線発生装置用ターゲットにおいて、
    　前記基材はダイヤモンドであるＸ線発生装置用ターゲット。
  6. 　請求項１に記載のＸ線発生装置用ターゲットを備えたＸ線発生装置。
  7. 　フレームと、前記フレームにろう付けされた基材と、前記基材の表面にろう付けされたターゲット材と、を備えたＸ線発生装置用ターゲットの製造方法であって、
    　前記フレームと前記基材とを、ろう材を利用してろう付けするろう付け工程と、
    　前記基材の表面の中央領域と前記フレームの一部の表面領域とが開放されたマスク部材により、ろう付け後の前記フレームと前記基材とをマスキングするマスキング工程と、
    　マスキング後の前記フレームと前記基材に対して、前記マスク部材側からターゲット材を成膜する成膜工程と、
    　前記マスク部材を、前記フレームと前記基材の表面から除去する除去工程と、
    　を含むことを特徴とするＸ線発生装置用ターゲットの製造方法。
  8. 　請求項７に記載のＸ線発生装置用ターゲットの製造方法において、
    　前記マスキング工程の後で前記成膜工程の前に、マスキング後の前記基材に対して、前記マスク部材側から中間層を成膜する中間層成膜工程を更に含むＸ線発生装置用ターゲットの製造方法。
     
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