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    公开号:WO1988007260A1
    申请号:PCT/JP1988/000289
    申请日:1988-03-18
    公开日:1988-09-22
    发明作者:Noboru Baba；Yusaku Nakagawa；Masatake Fukushima；Masateru Suwa；Ichiro Inamura
    申请人:Hitachi, Ltd.；Hitachi Medical Corporation；
    IPC主号:H01J35-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] X線管用タ ーゲッ 卜及びその製造法並びに X線管
    [0004] 〔技術分野〕
    [0005] 本発明は、 エックス （以下、 X と記載する） 線管に用 ,い られる X線タ ーゲッ ト、 該タ ーゲッ トの製造法、 該タ ーゲッ ト を備えた回転陽極及びかかる回転陽極を内蔵 し た X線管球並びに X線管に関する。
    [0006] 本発明の X線管は、 医療機器の： X線シーテ一 （以下、
    [0007] C T と記載する。 Comp u t ed Tomogra p h y ( B§ ) 装置に使 用する の に好適である。
    [0008] 〔背景技術〕
    [0009] X線管に用い られる ： 線タ ーゲッ トの一例が、 特公昭 4 7— 8 263号公報に記载されている。 該特許公報には、 石 墨を基体と し、 電子線が照射される部分の近傍のみにタ ン グステ ン · レ ニ ウ ム合金を被覆 した構造の X線タ ーゲ ッ 卜が示されている。 また、 石墨基体と タ ン グステ ン ' レニウム合金被覆層と の間に レニ ウムの中間層を介在さ せた構造の X線タ ーゲッ 卜が示されてい る 。 これ らの構 造の X線タ ーゲッ トは、 石墨の大きな熱容量がタ ンダス テ ン · レ ニ ウ ム合金被覆層を熱的な過大負荷から守る と 記載されている。
    [0010] 特開昭 60— 20264 3号公報には、 X線タ ーゲッ ト を備え た： X線管球の構造について示されている。 特開昭 61— 183861号公報には、 X線管球を内蔵した X線管の構造の —例が示されている。
    [0011] 医癀-機器の X線 C T装置に要求される性質と しては、 診断時間の短縮及ぴ処理画像の鮮明化などがある。 ' これらの要求に応じるためには、 X線管の入力を増加 して X線放射量を多くすることが必要になる。
    [0012] X線ターゲッ トは、 陰極からの電子線を受けて X線を 発生するわけであるが、 X線を発生する際に電子線のほ とんどは熱に変換され、 X線タ一ゲッ トは高温に加熱さ れる。 X線ターゲッ トの加熱温度は、 入力を増加するに したがい上昇していく 。
    [0013] 本発明者らの検討結果によれば、 特公昭 47 - 8263号公 報に記載の発明のよう に、 X線ターゲッ トの基体を黒鉛 で構成し、 電子線が衝突する部分に X線発生金属材料を 被覆したものは、 X線発生金属被覆層から黒鉛基体への 熱伝導性が悪く 、 入力が増加すると X線発生金属被覆層 が黒鉛基体から剥れ易く なる。
    [0014] このよう に従来の X線ターゲッ トは、 黒鉛が有する大 きな熱容量を有効に活用できていない。
    [0015] 〔発明の開示〕
    [0016] 本発明の目的は、 特公昭 47— 8263号公報に記載の X線 ターゲッ トにく らベて X線発生金属被覆層が剥れにく く 管入力 を増加し得る X線タ ーゲッ 卜 を提供する にある。 本発明の他の 目的は、 X線発生金属被覆層と黒鉛基体 との接着性が良好であ り且つ X線発生金属被覆層に生じ た熱を黒鉛基体へ速やかに伝.達する こ と ができる X線タ ーゲッ 卜の製造法を提《供する にある。
    [0017] . 本発明の更に他の 目的は、 かかる X線タ ーゲッ ト を具 備 した X線管球及び X線管を提供する にある 。
    [0018] 本発明は、 黒鉛基体と該基体の電子線が衝突する部分 の近傍を覆う X線発生金属被覆層 と を具備する X線タ ー ゲッ ト において、 黒鉛基体と X線発生金属被覆層 との界 面に、 黒鉛と非反応性であ り且つ黒鉛及び X線発生金属 被覆層と ほぼ同等の熱膨張係数を有する金属中間層を設 け、 該中間層を黒鉛基体の内部に浸透させた こ と にある , 中間層は 1 0 m以上の深さ に亘つて浸透 している部分 を有する （以下、 これを最大浸透深さ と い う） こ と が望 ま しい。
    [0019] 本発明の X線タ ーゲッ トは、 黒鉛基体の表面に常圧又 は常圧近辺の圧力下で化学気相めつき を施して金属中間 層を被覆し、 その後、 X線発生金属を化学気相めつき、 スパッ タ リ ン グ或は溶射な どの手段によ リ被覆する こ と によって製造する こ と ができ る。
    [0020] 常圧又は常圧近辺の圧力下で化学気相めつき を施すこ と によって、 金属中間層を黒鉛基体の内部に浸透させる ことが可能となる。
    [0021] 本発明の X線ターゲッ トは、 既に述べた従来の X線タ ーゲッ 卜にく らベて X線発生金属被覆層が剥離しにく い が、 この効果は金属中間層が黒鉛基体の内部にまで浸透 していることに基づいている。
    [0022] 金属中間層を黑鉛基体内部へ浸透させたことにょ リ、 両者の接触面積が著しぐ増加し、 X線発生金属被覆層に 発生した熱が黒鉛基体へ速やかに伝達されるよう になる しかも黒鉛基体内部へ浸透した金属中間層は、 楔と し ての働きを有し、 X線発生金属被覆層を黒鉛基体から剥 れに く くする。
    [0023] 本発明者らの実験によれば、 金属中間層を黒鉛基体の 内部へ浸透させないときには、 X線発生金属被覆層を剥 離させずに X線管へ流し得る限界の管電圧及ぴ管鼋流は およそ 1 2 0 K V , 3 5 0 m Aであった。
    [0024] これに対し、 金属中間層を黒鉛基体内部へ浸透させた ものでは、 管電圧 1 2 0 K V， 管電流 6 0 0 m Aを負荷 することが可能であった。
    [0025] 本発明はまた、 電子線の照射を受けて X線を放射する X線ターゲッ ト と該ターゲッ 卜の回転機構とを具備し、 該回転機構が前記ターゲッ トの回転軸と該回転軸に固定 された円筒状のモータ · ロータ 、 前記回転軸の周囲に位 置して該回転軸を支える固定軸及び該固定軸と前記回転 軸との間に位置する軸受と を有する X線管用回転陽極に おいて、 前記 X線タ ーゲッ トが黒鉛基体の電子線照射面 にタ ングステン ' レニウム合金と タ ングステンの一方よ り なる X線発生金属被覆層を有 し、 該被覆層と前記基体 と の界面に レニ ウム中^層を有 し、 且つ該レニ ウムの前 記黒鉛基体内部への最大浸透深さ が 1 0 m以上よ り な る こ と を特徴とする。
    [0026] 更に本発明は、 真空管内に電子線を照射する陰極 と 回 転陽極を具備 し、 該回転陽極が電子線の照射を受けて X 線を放射する X線タ 一ゲッ 卜 と該タ 一ゲッ 卜の回転機構 を有し、 該回転機構が前記 X線タ ーゲッ トの回転軸と該 回転軸の周囲に位置して該回転軸を支える固定軸及ぴ両 軸間に位置する軸受を有する X線管球において、 前記ス 線タ ーゲッ 卜 が黒鉛基体の電子線照射面に タ ングステン • レニ ウム合金と タ ン グステンの一方よ り なる X線発生 金属被覆層を有 し、 該被覆層 と前記基体と の界面に レニ ゥム中間層を有し、 且つ該レニ ウムの前記黒鉛基体内部 への最大浸透深さ が 1 0 m以上よ り なる こ と を特徴と する。
    [0027] 更にまた本発明は、 X線放射窓を有する密閉容器内に X線管球と該 X線管球の周囲の空間 を満たす冷却媒体と を有 し、 前記 X線管球が、 真空管内に電子線を照射する 陰極と 回転陽極を具備し、 該回転陽極が電子線の照射を 受けて X線を放射する X線ターゲッ 卜と該タ一ゲッ トの 回転機構を有し、 該回転機構が前記： X線ターゲッ トの回 転軸と該回転軸の周西に位置して該回転軸をまえる固定 軸及 両軸間に位置する軸受を有する X線管において、 前記 X線ターゲッ トが黒鉛基体の電子線照射面にタ ング ステン · レニウ 合金とタ ンダス ンの一方よ りなる X 線発生 属被覆層を有し、 該被覆層と前記基体との界面 に レニウム中間層を有し、 該レニウムの前記黒鉛基体内 部への最大浸透深さが 1 O m以上よ りなる こと を特徴 とする。
    [0028] なお、 X線ターゲッ トの電子線照射面を、 タ ンダステ ン · レニウム合金からなる最表面層とタ ングステンよ り なる下部層との二層構造にしてもよい。
    [0029] 〔図面の簡単な説明〕
    [0030] 第 1 図及び第 2 図は本発明の一実施例による X線ター ゲッ トの概略断面図であり、 第 1 図は一部拡大断面図を 示し第 2図は全体の断面図を示している。 第 3 図は本発 明の他の実施例による X線ターゲッ トの一部拡大断面図 である。 第 4図は本発明の他の実施例による X線ターゲ ッ トの全体の断面図である。 第 5図は本発明の X線管の 一実施例を示す概略断面図、 第 6図は本発明の回転陽極 の一実施例を示す概略断面図である 第 7 図は各種 X線 ターゲッ 卜を組み込んだ X線管の使用時のスキャン数と X線滅量の関係を示す特性図である。
    [0031] 〔発明を実施するための最良の形態〕
    [0032] ( i ) X線タ ーゲッ 卜の構成
    [0033] 本発明の X線タ ーゲッ トは、 基体が黒鉛からなる。 黒 鉛基体は、 金属に く らべて熱容量が大きい上に熱伝導性 ,もよい。 しかも軽量である。 この軽量である と いう利点 は、 特開昭 60— 202643号公報に Ϊ5載の如き構造の X線管 球に本発明の X線タ ーゲッ ト を組み込むだけで使用でき しかも管入力 を増加させる こ と ができ る と い う効果もも たらす。
    [0034] 黑鉛基体は、 必ずしも黒鉛のみからなる必要はない。 黒鉛と金属粉と を混合 して焼結したものでも よ い。 たと えば黒鉛と タ ングステン粉末と の焼結体よ り なる基体は , 熱伝導性がよ いう えに強度的にも強く 、 本発明に係る X 線タ ーゲッ トの基体と して十分に使用可能である。 黒鉛 と金属粉と の焼結体とする と きの金属粉の量は、 黒鉛自 身が持っている熱容量を大き く 損な う こ と のないよ う に 配慮して決めるべきである。 黒鉛の量は、 体積比で 5 0 % を超える よ う にする こ と が望ま しい。
    [0035] 基体はまた、 黒鉛の薄板と他の部材よ り なる薄板と を 重ね合せて積層構造と しても よ い。 こ の場合の他の部材 と しては、 金属又はセラ ミ ッ ク な どを使用でき る 黒鉛 の薄板と熱伝導性炭化けい素焼結体の薄板と を積層 して 基体を構成する ことによ り、 基体の強度を高めることが できる。
    [0036] 黒鉛基体の電子線が衝突する部分の近傍を覆う X線発 生金属 ¾覆層の材料は、 電子線の照射を受けても溶解し ないよう に高い融点を有するものから選ばれる。 X線発 生金属被覆層は、 殆どの場合におよそ 2 5 0 0 °C前後に まで加熱される。 したがって、 2 5 0 0 °C以上の高融点 を有し且つ X線を発生する金属から選ぶことが望ま しい タ ングステン或いはタ ングステン ' レニウ 合金は、 X 線発生金属被覆層の材料と してきわめて好適である。 レ ニゥム単独でも使用できな く もないが、 タ ングステン或 いはタ ングステン ' レニウム合金に く らべると劣るう え 非常に高価である。
    [0037] 黒鉛とタ ングステンとは、 容易に反応し炭化物を生成 して しまう e したがって、 黒鉛基体上にタ ングステン或 いはタ ンダステン ' レニウム合金を直接被覆したのでは 両者の界面に脆い炭化物が生成し、 容易に剥離してしま う。
    [0038] このことから、 黒鉛と反応レないか或いはほとんど反 応しない金属を、 雨者の中間に介在させる ことが必要と なる。 この金属も又、 電子線照射によって溶解しないよ う に高融点、 具体的は 2 5 0 0 °C以上の融点を有するも のから選ぶこ と が望ま しい。 この金属中間層の材料と しては、 レニウムが最良であ る。 レニウムは、 熱膨張率においても黒鉛の熱膨張率に 近似してお り、 したがって、 黑鉛と レニウムの界面には 熱応力が集中 しに く い。
    [0039] 金属中間層は、 黒 ^基体の表面の空孔に浸入 し内部ま - ,で浸透している こ と が必要である。 このよ う に黒鉛基体 の内部にまで金属中間層を浸透させる こ と によって、 既 に述べたよ う に X線発生金属被覆層を剥離し に く く でき X線管に負荷する入力 を増加 して診断時間の短縮及び処 理画像の鮮明化をはかる こ と ができ る。
    [0040] 第 ] 図及び第 2 図は、 本発明の X線タ ーゲッ トの一実 施例を示す断面図である。 第 1 図は、 電子線が当たる部 分の近傍の拡大図であ り 、 第 2 図は X線タ ーゲッ ト全体 の概略図である。
    [0041] 黒鉛基体 1 の表面の一部を X線発生金属被覆層 2 が覆 い、 両者の中間に金属中間層 3 が介在し且つ黒鉛基体 1 の内部に浸透 している。
    [0042] 金属中間層 3 は、 その最大浸透深さすなわち黒鉛基体 表面と金属中間層の浸透部先端との間の距離の う ちで最 大のものが 1 Ο μ πι以上を有するよ う にする こ と が望ま しい。
    [0043] 金属中間層の最大浸透深さ が小さ いほど X線発生金属 被覆層が剥離しやす く な リ 、 X線管の負荷入力 を増加 し て診断時間の短縮或いは処理画像の鮮明化を図 り にく く なる。
    [0044] X線 C T装置において、 血管等の細部診断を可能とす るには、 1 5 0 0〜 2 0 0 0 キロ ヒー 卜ュニッ 卜 （KH ) ない しはそれ以上の熱容量を保有する X線ターゲッ トが 必要になる。 金属中間層の最大浸透深さが 1 0 A m以上 である本発明の X線ターゲッ トは、 この要求を十分に満 足する。
    [0045] X線発生金属被覆層 2の厚さは、 電子線が入り込む深 さよ りも大にすべきである。 電子線が入り込む深さはお よそ 1 0〜 1 5 mであるので、 X線発生金属被覆層の 深さは 2 0 μ mよ りも大にするのがよい。 X線発生金属 被覆層を必要以上に厚くするこ とは、 X線ターゲッ トの 重量増加を招き、 高速で回転させたときに軸受を摩耗さ せて回転のぶれ等をきたす原因となる。 このことから X 線発生金属被覆層の厚さは最大でも 5 0 0 μ m程度に止 めることが望ま し く 、 5 0〜 2 0 0 /: m程度の厚さにす ることが特に望ま しい。
    [0046] 金属中間層の総厚さのうち、 黒鉛基体の表面を覆って いる部分の厚さは、 3 μ πι以上、 通常は 5〜 ： L O mも あれば十分である。 金属中間層は、 黒鉛基体上に脆い炭 化物層を生成させないためのバリヤと して作用しており この作用は黒鉛基体表面を覆う金属中間層の厚さが 3 mもあれば十分に達せられる。 金属中間層の厚さ が薄 い場合には、 層の内部を黒鉛が拡散 して X線発生金属被 覆層と反応し、 その反応生成物である炭化物を金属中間 層と X線発生金属被覆層との界面に生成するこ と がある しかし、 この場合の良化物の存在は、 X線発生金属被覆 ,層と金属中間層と の接着性を損な う には至らない。 した がって、 かかる炭化物層が生成する こ と は、 一向にかま わない。
    [0047] X線発生金属被覆層から黒鉛基体への熱伝導性を よ リ 良 く するために、 X線発生金属被覆層を柱状晶組織とす. る こ と が望ま しい。 このよ う な柱状晶組織は、 化学気相 めっきの手法を用いて被覆する こ と によって容易に得ら れる。
    [0048] しかしながら、 このよ う に柱状晶組織と した場合には、 電子線の衝突によって微細な割れが発生 しやす く 、 この 割れが進展して X線減量につながるおそれがある。 この こ と から、 X線発生金属被覆層を二層に し、 電子線が当 たる最表面層を微細組織と し、 その下部を柱状晶組織と する こ と が望ま しい。 最表面層の微細組織は、 その下部 の柱状晶よ り も微細とする。
    [0049] 微細組織の最表面層は、 化学気相めつきの設定条件を 制御する こ と によって得る こ と ができ る し、 スパッタ リ ング或いは溶射の手法を用いる こ と によつても得る こ と ができる。
    [0050] 鈍金属は、 合金にく らべて一般に熱伝導性がよい。 反 対に合金にすると一般に鈍金属にく らベて再結晶温度が 上昇し 電子線を入射したときによ り高い温度に酎える ことができるようになる。 このことから、 最表面層は合 金で形成し、 その ""下部の柱状晶は鈍金属で形成する こと が望ま い。 タ ングステン ' レニウム合金よ りなる最表 面層とその下部の純タ ングステン柱状晶とからなる二屠 構造の X線発生金属被覆層にするこ とは、 高熱容量且つ 高熱伝導性の X線ターゲッ トを実現するためにきわめて 望ま しい。 この場合のタ ングステン ' レニウム合金の成 分組成は、 レニ ウムが 1 〜 1 0重量％、 残り タ ンダステ ンとする ことが望ま しい。
    [0051] 第 3 図は、 二層構造の X線発生金属被覆層を有する本 発明の X線ターゲッ 卜の一部靳面菌を示している。 X線 発生金属被覆暦 2は、 最表面層 4 と下部柱状晶層 5 と か らなる。 1 a は黒鉛基体 1 の空孔を示している。 このよ う に二層構造と したときの X線発生金属被覆層の合計厚 さは 2 0〜 5 0 0 # mが望まし く、 このうち最表面層の 厚さは 5 0〜 2 0 0 m、 下部柱状晶層の厚さは 5 0〜 3 0 0 A m程度が望ましい。
    [0052] 第 4図は、 黒鉛基体 1 を三枚の板を積層した構造と し そのうちの一枚にセラ ミ ックス焼結板を使用 した例を示 している。 第 4 図において、 符号 6 が黒鉛板であ り 、 二 枚の黒鉛板の間にセラ ミ ック ス焼結板 7 をサン ドイ ッチ している。 セラ ミ ックス焼結板と しては、 熱伝導性のよ いもの、 例えばべ リ リ アを含む炭化けい素焼結体などを 使用する こ と が望ま しい。 このよ う にセラ ミ ック ス焼結 .板をサン ドイ ッチ した構造とする こ と によ り黒鉛基体の 機械的強度を高める こ と ができ る。
    [0053] ( i ) X線タ ーゲッ トの製造法
    [0054] X線タ ーゲッ トの黒鉛基体は、 焼結によって作る こ と ができ る。 焼結によって作られた黒鉛基体は、 そのま ま で多 く の空孔を有してお り、 本発明の： X線タ ーゲッ ト に おける黒鉛基体の要件すなわち多孔賓黒鉛基体である と いう要件を具備する。
    [0055] 黒鉛基体の表面近傍の空孔を更に多 く したい場合には , 大気中で加熱したのち熱湯中に浸漬 して表面を粗ら して も よ い し、 或いは薬品中に浸漬して人工的に空孔を作つ てもよい。 他に適当な空孔形成手段があるな らばそれで もよ く 、 上記方法に限定されるものではない。
    [0056] 金属中間層は、 黒鉛基体の表面近傍の空孔内に浸透さ せなければな らないので、 常圧又は常圧近辺の圧力下で 化学気相めつき して形成する こ と が必要となる。
    [0057] 化学気相めつき （ C V D又はケ ミ カル ' ベーパ一 ' デ ポジショ ン と も云う） の圧力 を 1 0 " 2 Torrと して金属中 間層を形成させた実験では、 金属中間層を黒鉛基体の内 部まで浸透させる ことができなかった。 これよ り化学気 相めつきを行う場合の圧力は、 常圧近辺と し、 1 0 _ 2 Torr以下にしないことが望ましい 好適な雰囲気圧力は 常圧である。 減圧下での処理は、 金属中間層の黒鉛基体 内部への浸透を P且害するので、 できるだけ避けるべきで ある。 一
    [0058] 金属中間層を化学気相めつきによって形成する場合に は、 黒鉛墓体を加熱しておく ことが望ま しく 、 この加熱 温度によって最大浸透深さが著しく影響を受ける。 黒鉛 基体の好適な加熱温度は 2 0 0〜 3 0 0 °Cである。 加熱 温度が低いと熱分解が進みにく く、 黒鉛基体の内部にま で十分に金属中間層を浸透させることができない。 加熱 温度が高すぎると、 黒鉛基体の表面上でのみ熱分解が進 行し、 黒鉛基体の表面上に金属中間層が析出 して内部に 浸透しない。 ..
    [0059] X線発生金属被覆層は、 化学気相めつき、 スパッタ リ ング或いは溶射などによって形成することが望ま しい。 柱状晶組織とする場合には、 化学気相めつきを行う こ と が望ましい。 微細な組織を得る場合には、 スパッ-タ リ ン グ或いは溶射を行うのが望ま しい
    [0060] X線発生金属被覆層を二層構造と し、 微細な組織の最 表面層とその下部の柱状晶層を単一の工程で形成する場 合には、 化学気相めつき を採用 し、 最表面層形成時に被 覆層形成用ガスの組成， 圧力， 温度， 還元性ガスなどを コ ン ト ロールする こ と が望ま しい。
    [0061] ( iii ) X線管球及び X線管 構成
    [0062] 第 5 図は、 本発明 —実施例によ る X線管の概略断面 ,図を示してお り 、 第 6 図は回転陽極の概 B¾断面図を示 し ている。
    [0063] X線管 1 0 は、 密閉容器 1 1 内に X線管球 1 0 0 を 内 蔵している。 この容器内の X線管球 1 0 0 の周囲には冷 却媒体 1 5 が充塡されている。
    [0064] 密閉容器 1 1 は、 X線放射窓 1 2 を有する。 X線放射 窓 1 2 は、 例えばガラス板の外側面或いは内側面に X線 が放射される部分を残して鉛ス リ ツ ト を張ったものが望 ま しい。 X線放射窓 1 2 を除く 密閉容器内側にも X線 し やへい用材料例えば鉛板を張る こ と が望ま しい。
    [0065] X線管は、 特開昭 61— 1 83861号公報にも 載されてい る よ う に X線放射と と も に多量の熱を発生する。 この発 生 した熱を強制冷却するために密閉容器内に冷却媒体 1 5 を充填 し且つ循環させる。 冷却媒体と しては、 液体 のもの例えば油を入れる こ と が多い。
    [0066] X線管球 1 0 0 は、 真空管 1 1 0 内に回転陽極 1 2 0 と陰極 1 3 0 を有する。 真空管 1 1 0 は通常はガラ ス管 よ り なる。 回転陽極 1 2 0 は、 X線タ ーゲッ ト 1 2 1 と この X線ターゲッ トの回転機構と を具備する。 X線ター ゲッ トの回転機構はモ一タ · ロータ を備えており、 X線 管球の外側の前記ロータ と対向する位置にモータ ' ステ ータ 1 2 5 を有する。 X線ターゲッ 卜の回転機搆につい ては、 特開昭 61— 183861号にも本発明ときわめて類似の 構造がかな リ詳し-く記載されている。
    [0067] 陰極 1 3 0は、 電子線放出のためのフィ ラメン トを備 えておリ、 放出された電子線 1 3 1 は X線 ーゲッ ト 1 2 1 に入射し密閉容器 1 1 の X線放射窓 1 2 から放射 される。 符号 1 2 9 は陽極端子を示し、 符号 1 3 9 は陰 葰端子を示している。 又、 符号 1 4 1， 1 4 2は、 X線 管球 1 0 0 が密閉容器 1 1 に衝突して破損したりするの を防止するク ッショ ンを示している。 符号 1 1 1 は、 真 空管内を真空吸引し、 最終的に管端を封じた部分すなわ ち真空封止部を示している。
    [0068] 第 5図では密閉容器 1 1 の上端にゴムの蓋 1 3 がかぶ せてある。 これは、 何らかの原因によ り X線管が破壊し たときにも、 冷却媒体が管外部へ洩れて出ないよう にす るためである。 ゴム蓋 1 3は、 ゴムのもつ伸縮作用によ つて冷却媒体の流出を阻止する
    [0069] 回転陽極 1 2 0は、 第 6図に示すよう に X線ターゲッ ト 1 2 1 とその回転機構とを具備する。 回転機構は、 回 転軸 1 2 2 と円筒状のロータ 1 2 3 と を有する。 ロータ 1 2 3 の材料と しては、 銅が好適である。 回転軸 1 2 2 の周囲は . 固定軸 1 2 4で包囲されており 、 回転軸と 固 定翱の間に軸受 1 2 6具体的には玉軸受が設け られてい る。 符号 1 2 7は軸受 1 2 6 のス トッパである。 又、 符 号 1 2 8は、 ロータ U 3 と 固定軸 1 2 4 と の間のスぺ.—サである。 固定軸 1 2 4 は、 固定部材 1 5 0 に固定さ れている。
    [0070] X線管球及び回転陽極の構造に関 しては、 特開昭 60— 202643号公報にも本発明 と類似の構造が示されている。
    [0071] X線 C T装置によ る診断時間の短縮及び処理画像の鮮 明化を図るためには、 X線タ ーゲッ ト を大型化 して熱容 量を高める こ と が必要になる。 しかし、 X線タ ーゲッ ト が大型化し重量が増大する と、 軸受にかかる負荷が増加 し、 回転軸と の摺動部から摩耗粉が発生 して回転軸が偏 心する よ う になる。 又、 摩耗粉の発生によ り酎電圧が低 下 し、 使用不能に陷いる こ と がある。
    [0072] この こ と から、 大型の X線タ ーゲッ ト を用いる場合に は、 それに適する回転陽極の開発或いは回転機構の改良 が必要になる。 しかし、 本発明の X線タ ーゲッ トは、 黒 鉛を基体と しておリ 、 重量の重いタ ングステン， レニ ヴ ム等の X線発生材料は . タ ーゲッ トの表面のご く 一部に し か用いていないので、 第 6 図に示す構造の回転陽極に 組み入れて用いる こ と ができ、 且つ高熱容量化を達成す る ことができる。 本発明の X線ターゲッ トは、 4 0 0 m A以上の管電流、 4 8 K W以上の入力の負荷に酎える ことができる。
    [0073] 本癸明の X線ターゲッ トは、 従来のきわめて一般的な 構造の回転陽搔に組み入れて使用でき、 且つ高熱容量化 が図れるという点で、 きわめて画期的である - 実施例 1
    [0074] 基体と して黒鉛、 中間層にレニウム、 X線発生金属材 料の下地をタ ングステン、 最表面をタ ングステン · レニ ゥム合金と したターゲッ トを試作した。 第 3 図はタ一ゲ ッ ト表面付近の靳面搆造である。 黒鉛基体 1 は多数の空 孔 1 a を有する。 金属中間層 3は黒鉛基体 1 の表面部分 の空孔 1 a に浸透して層扰をなし、 その上に二層構造よ りなる X線発生金属被覆層 2 を有する。 このターゲッ ト の作製はまず、 黒鉛基体 1 a を機械加工し、 その際に生 じた切削粉の空孔 1 aへの 目づま リ等を除去するため純 水で超音波洗浄を行い、 1 5 0 0 °Cの真空中で空焼きの 熱処理を施した その後、 化学気相めつき法で金属中間 層 3 の レニウム層、 X線発生金属被覆層 2 と して柱状結 晶タ ングステン層 5および微細結晶タ ングステン .' レニ ゥム合金層 4 を単一工程で連続的に設けた。
    [0075] タ ングステン * レニウム合金の成分は、 レニウム 5重 量％、 残り タ ングステンである。 この合金層の厚さは 1 0 0 ^ m , タ ングステン層の厚さは 2 0 0 mである レニウム層のう ち黒鉛基体表面に介在する厚さ はおよそ であ り、 黒鉛基体内部への最大浸透深さは約 1 0 0 μ mであつす：。 化学気相めつきは常圧で弗化レニ
    [0076] 、
    [0077] ゥム及び弗化タ ングステンを水素で還元する方法で行つ -,たが、 弗化レニ ウム及び弗化タ ングステン と も析出条件 が温度， 圧力等によって異なる。 そ こで、 金属中間層 3 の レニ ウムが黒鉛基体 1 の表面空孔 1 a に十分浸透する よ う に約 3 0 0 °Cに基体温度を調整してめっき を施した —方、 タ ングステンは、 温度が高く なるほど柱状結晶の 粒径及び表面の凹凸が大き く なる。 また、 タ ングステン • レニ ウム合金は温度によって結晶粒径形態が変化する , そこで、 金属中間層 3 の上に基体温度約 5 5 0 °Cでタ ン グステンの柱状結晶層を設け、 基体温度約 4 5 0 °Cでタ ングステン · レニ ウ ム合金の微細結晶層を設けた。 この よ う に して得られたタ ーゲッ トは軽量で熱輻射率， 熱容 量が大き く 、 過酷な使用条件下においても、 黑鉛基体 1 と金属中間層 3 と が強固な結合を有するため、 剥離及び 熱伝導性の低下等の問題がない。
    [0078] 第 7 図は、 この： X線タ ーゲッ ト 7 0及び従来のタ 一ゲ ッ ト を第 5 図に示す構造の X線管に組み込んで、 管電圧 1 2 0 K V , 管電流 4 0 0 m Aで： 線を発生させた と き の X線滅量と スキャン数と の関係を示す特性図であ る。 従来のターゲッ トと しては、 黒鉛基体にレニウム層を 介してダングステン ' レニウム合金層を設け且つレニゥ ム層の浸透がない構造と した黒鉛ベースターゲッ ト 7 1 及ぴモ l ブデン基体の電子線照射面にタ ングステン · レ ニゥム合金層を焼結によつて形成した金属タ一ゲッ ト7 2 を用いた。
    [0079] 第 7図において、 電圧 1 2 0 K V , 電流 4 0 0 m Aの 使用条件でのターゲッ 卜の X線量変化を見る と、 レニゥ ム層の浸透がない黒鉛べ一スタ一ゲッ ト 7 1及び、 金属 ターゲッ ト 7 2 に比べ本発明のターゲッ ト 7 0は X線の 减量が少ない。 また本発明のタ一ゲッ 卜は電圧 1 2 0 K V , 電流 6 0 0 m Aの負荷と いう大入力を照射しても 何等変化は認められなかった。
    [0080] 実施例 2
    [0081] 実 IS例 1 にぉぃて、 最表面層のタ ングステン · レニゥ ム合金に代えて、 微細結晶の純タ ングステンに しても同 様の効果が得られた。
    [0082] 実施例 3
    [0083] ターゲッ 卜は既に述べたごと く熱応力によって、 金属 中間層及び X線発生金属被覆層の剥離が発生してはなら- ない。 そこで、 金属中間層の成膜法と黒鉛基体との密着 性について検討した。 一つはスパッタ法でぁ リ、 もう一- つは化学気相めつき法である。 まず、 スパッタ法は純度 9 9 . 9 % 以上のスパッタ用 レニ ウムタ ーゲッ ト を上、 黒鉛基体を下に配置したスパッ タ · ダウン方式で レニゥ ムを成膜した。 スパッタ ガスはアルゴンであ り、 圧力 0 . 0 1 Torr で レニウムを 1. 0 # m程度黒鉛基体上にス パッタ成膜した。 その J吉果、 黒鉛基体特有の空孔への レ 二 ゥムの浸透は見 られなかった c さ ら に、 汚れや空孔の 少ない高密度黒鉛基体にスパッタ成膜 したものは、 1 000 〜 1 5 0 0 °Cの真空熱処理によって、 ふく れ現象が しば しば見られた。 従って、 中間層をスパッ タ法で設ける場 合は、 特に基板の前処理方法等に注意する必要がある。
    [0084] 次に、 化学気相めつき において例えば弗化 レ ニ ウ ム を 常圧の水素還元方式で レ ニ ウ ム を析出する場合、 温度に よって黒鉛基体空孔への レ ニ ウ ムの浸透状態や析出速度 さ ら には、 その膜質が異なる 。 例えば温度を 2 0 0 〜 3 0 0 °C程度にする と、 黒鉛基体の表面部空孔に十分浸 透 した レ ニ ウ ム膜が得られる が 4 0 0 °Cでは黒鉛基体上 へ レ ニ ウ ムは厚く 析出する が、 空孔への浸透が不十分で ある。 さ ら に温度が高く な り 5 0 0 °Cになる と 、 粉末状 の レニ ウムが析出 し、 中間層と して不適当な状態になる。 従って、 中間層 と黒鉛基体と の密着性は、 2 0 0〜300 °Cの温度下での化学気相めつき法によ るものがす ぐれる 。 実施例 4
    [0085] 熱容量を黒鉛で、 回転速度を金属， セラ ミ ッ ク等で担 当する形の複合基体を用いることが考えられる e そこで 第 4図に示すターゲッ トを試作した。 複合基体は高熱伝 導セラ ミ ック と して知られているべリ リア （ B e O ) 入 り炭化けい素 （ S i C ) 焼結板 7 と黒鉛板 6の積層体で あり、 S i Cをホッ トプレスで焼結する際、 上， 下にス ぺーサと して用 る黒鉛と S i Cが強固に接着したもの を、 ターゲッ ト形状に加工した。 その後、 鈍水で洗浄し 1 5 0 0 °Cの真空加熱を行い、 金属中間層 3 の レニウム 及び X線発生金属被覆層 1 を化学気相めつき法で設けた なお、 この時の X線発生金属被覆層 1 はタ ン グステン ' レニウム合金の微細単一結晶層に した。 このタ ーゲッ ト においても実施例 1 と同様な効果が得られると共に、 さ らに、 回転破壊強度を 2倍以上にできた。
    [0086] 〔産業上の利用可能性〕
    [0087] 以上述べたよう に本発明の X線管用ターゲッ トは、 X 線発生金属被覆層が剥れにく く しかも X線発生金属被覆 層から黒鉛基体への熱伝導性がよい。 したがって高熱容 量： X線ターゲッ 卜 と して好適である。
    权利要求:
    Claims
    請求の範囲
    1 . 黒鉛基体上の電子線が照射される面に X線発生金属 被 S層を有する X線管用タ ーゲッ ト において、 前記黒 鉛基体と前記被覆層との界面に黒鉛と非反応性の金属 中間層を有 し且つ該冲間層が前記黒鉛基体の内部へ浸
    , 透深さ 1 0 /i m以上に亘つて浸透している部分を有す る こ と を特徴とする X線管用 タ ーゲッ 卜。
    2 . 請求の範囲第 1項において、 前記 X線発生用金属被 覆層が、 2 5 0 0 °C以上の融点を有する金属よ り なる こ と を特徴とする X線管用タ ーゲッ ト 。
    3 . 請求の範囲第 1 項において、 前記金属中間層が、
    2 δ 0 0 °C以上の融点を有する金属よ り なる こ と を特 徴とする X線管用タ ーゲッ 卜。
    4 . 黒鉛基板上の電子線が照射される面にタ ン グステン 被覆層を有する X線管用タ ーゲッ ト において、 前記黒 鉛基体と前記タ ン グステ ン被覆層 と の界面に レ ニ ウム よ り なる中間層を有し、 且つ前記黒鉛基体内部へ レニ ゥムが 1 0 m以上の深さ に苴つて浸透 している部分 を有する こ と を特徴とする X線管用タ ーゲッ ト。
    5 . 黒鉛基体上の電子線が照射される面にタ ン グステ ン • レ ニ ウ ム合金被覆層を有する X線管用 タ ーゲッ トに おいて、 前記黒鉛基体と前記被覆層 と の界面に レ ニゥ ムよ り なる中間層を有 し、 且つ前記黒鉛基体内部ヘ レ 二ゥムが浸透深さ 1 0 μ ιη ^上に苴つて浸透している 部分を有する こ と を特徴とする X線管用ターゲッ ト。 . 黒鉛基板上の電子線が照射される面に X線発生金属 被覆層を有する X線管用タ一ゲッ 卜において、 前記 X 線発生金属被覆層が二層構造よ リなリ且つそのう ちの 下部層が柱状晶組織を有し、 前記下部層と前記黒鉛基 体と JD界面に黒鉛と非反応性の金属中間層を有し、 且 つ前記黒鉛基体内部へ該金属中間層が浸透している こ とを特徴とする X線管用ターゲッ ト。
    . 黒鉛基体上の電子線が照射される面に ; X線発生金属 被覆層を有する X線管用ターゲッ トにおいて、 前記 : X 線発生金属被覆層が二層構造よ リなリ且つそのうちの 最表面層は微細組織を有し下部層は柱状晶組織を有し 前記下部層と前記黒鉛基体との界面に黒鉛と非反応性 の金属中間層を有し、 且つ前記黒鉛基体内部へ該金属 中間層が浸透している こ とを特徵とする X線管用ター ゲッ ト。
    . 黒鉛基体上の電子線が照射される面に X線発生金属 被覆層を有する X線管用ターゲッ トにおいて、 前記 X 線発生金属被覆層がタ ングステン · レニウム合金よ り なる最表面層とタ ングステンよ りなる下部層との二層 構造よ りな り、 該タ ングステン下部層と前記黒鉛基体 との界面に レニウムよ りなる中間層を有し、 且つ前記 黒鉛基体内部へ該レニ ウムが浸透 して いる こ と を特徴 とする X線管用タ ーゲッ ト。
    . 請求の範囲第 8項において、 前記タ ングステン · レ ニ ゥム合金よ り なる最表面層が微細組織を有する こ と を特徴とする X線管月 jタ ーゲッ 卜。
    . 請求の範囲第 8項において、 前記タ ングステン下部 層が柱状晶組織を有する こ と を特徵とする X線管用タ —ゲッ 卜
    . 黒鉛焼結体よ り なる基体上の電子線照射面に X線発 生金属を被覆する工程を含む X線管用 タ ーゲシ 卜の製 造法において、 前記工程の前に前記黒鉛基体表面に黑 鉛と非反応性の金属中間層を常圧近辺の圧力下で化学 気相めつき を施す こ と によって形成する と共に中間層 の一部を前記黒鉛基体内部へ浸透させ、 且つ浸透深さ が 以上の部分を有する よ う に した こ と を特徴 とする X線管用タ 一ゲッ 卜の製造法。
    . 黒鉛焼結体よ り なる基体上の電子線照射面にタ ンダ ステン . レニウム合金又はタ ングステンよ り なる X線 発生金属を被覆する工程を含む X線管用タ ーゲッ 卜の 製造法において、 前記工程の前に前記基体表面に常圧 近辺の圧力下での化学気相めつき によって レニ ウ ム層 を被覆する と共に レニ ウムの一部を基体内部へ浸透さ せ、 且つ浸透深さ が 1 0 m以上の部分を有する よ う にしたことを特徴とする X線管用ターゲッ 卜の製造法. 黒鉛焼結体よ りなる基体上の電子線照射面にタ ング ステン ' レニウム合金又はタ ングステンよ りなる X線 発生 属を被覆する工程を含む X線管用ターゲッ トの 製造法において、 前記工程の前に、 2 0 0〜3 0 0。C の温度と常圧近辺の圧力を満足ずる条件下で化学気相 めっきを施すこ と によって前記黒鉛基体表面にレニゥ ム層を被覆する と共にレニウムの一部を基体内部へ浸 透させ、 且つ浸透深さが 1 0 A m以上の部分を有する よう に したことを特徴とする X線管用ターゲッ トの製 造法。
    . 黒鉛基体上の電子線照射面に X線発生金属を被覆す る工程を含む X線管用ターゲッ トの製造法において、 前記工程の前に、 2 0 0 ~ 3 0 0 °Cの温度と常圧近辺 の圧力を満足する条件下で化学気相めつきを施すこ と によって前記黒鉛基体表面に レニウム層を被覆する と 共にレニウムの一部を基俸内部へ浸透深さが 1 0 μ m 以上に苴つて浸透する部分を有るよう に浸透させるェ 程を含み、 その後、 タ ングステン下部層とタ ンダステ ン ' レニウム合金の最表面層よ りなる二層構造の X線 発生金属被覆層を瓶次形成する こ と を特徵とする X線 管用タ一ゲッ トの製造法。
    . 請求の範囲第 1 4項において、 前記タ ングステン下 部層を化学気相めつき によって柱状晶組織に形成する こ と を特徵とする X線管用 タ ーゲッ 卜の製造法。
    . 請求の範囲第 1 4 項において、 前記タ ン グステ ン ' レ ニ ウ ム最表面層を化学気相めつき ， スパッ タ リ ン グ 及び溶射のいずれかの手段によって微細組織に形成す る こ と を特徴とする X線管用 タ ーゲッ トの製造法。 . 電子線の照射を受けて X線を放射する X線タ ーゲッ 卜 と該タ ーゲッ トの回転機構と を具備 し、 該回転機構 が前記タ ーゲッ 卜の回転軸と該回転軸に固定さ れた円 筒状のモータ · ロータ 、 前記回転軸の周囲に位置 して 該回転軸を支える固定軸及び該固定軸と前記回転軸と の間に位置する軸受と を有する X線管用回転陽極にお いて、 前記 X線タ ーゲッ ト が黒鉛基体の電子線照射面 に タ ン グステ ン · レ ニ ウ ム合金と タ ン グステ ン の一方 よ り なる X線発生金属被覆層を有 し、 該被覆層 と前記 基体と の界面に レニ ウ ム中間層を有 し、 且つ該レニゥ ムが前記黒鉛基体内部へ 1 0 m以上の深さ に！:つて 浸透している部分を有る こ と を特徴とする X線管用回 転陽極。
    . 電子線の照射を受けて X線を放射する X線タ ーゲッ 卜 と該タ ーゲッ トの回転機構と を具備 し、 該回転機構 が前記タ ーゲッ 卜の回転軸と該回転軸に固定された円 筒状のモータ · ロータ 、 前記回転軸の周囲に位置して 該回転軸を支え固定軸及び該固定軸と前記回転軸との 間に位置する軸受とを有する X線管用回転陽極におい て、 前記 X線タ一ゲッ トが黒鉛基体の電子線照射面に 最表面層がタ ングステン ' レニウム合金、 その下部層 がタ ングステンよ りなる二層構造の X線発生金属被覆' 層を有し、 前記タ ングステン下部層と前記黒鉛基体と の界面にレ二ゥム層を有し且つ該レニゥムが前記黒鉛 基体内部へ 1 0 以上の深さ に亘つて浸透している 部分を有する こ とを特徴とする X線管用回転陽極。
    . 真空管内に電子線を照射する陰極と回転陽極を具備 し、 該回転陽極が電子線の照射を受けて X線を放射す る X線ターゲッ 卜と該タ一ゲッ 卜の回転機構を有し、 該回転機構が前記 X線ターゲッ 卜の回転軸と該回転軸 の周囲に位置して該回転軸を支える固定軸及び雨軸間 に位置する軸受を有する X線管球において、 前記 X線 タ一ゲッ 卜が黒鉛基体の電子線照射面にタ ングステン • レニウム合金とタ ングステンの一方よ りなる X線発 生金属被覆層を有し、 該被覆層と前記基体との界面に レニゥム中間層を有し、 且つ該レニウムが前記黒鉛基 体内部へ 1 Ο ΠΙ以上の深さに亘つて浸透している部 分を有ること を特徴とする X線管球。
    . 真空管内に電子線を照射する陰極と回転陽極を具傭 し、 該回転陽極が電子線の照射を受けて X線を放射す る X線タ 一ゲッ ト と該タ ーゲッ 卜の回転機構を有 し、 該回転機構が前記 X線タ ーゲッ 卜の回転軸と該回転軸 の周囲に位置して該回転軸を支える固定軸及び両軸間 に位置する軸受を有する X線管球において、 前記 X線 タ 一ゲッ 卜が黒鉛基 __体の電子線照射面に最表面層がタ ングステン ' レニ ウム合金、 その下部がタ ングステン の二層構造よ り なる X線発生金属被覆層を有 し、 前記 タ ングステン層と前記黒鉛基体と の界面に レニ ウム層 を有 し且つ該レニ ウムが前記黒鉛基体内部へ 1 0 m 以上の深さ に！:つて浸透 している部分を有る こ と を特 徴とする X線管球。
    . X線放射窓を有する密閉容器内に X線管球と該 X線 管球の周囲の空間を満たす冷却媒体と を有 し、 前記 λ' 線管球が、 真空管内に電子線を照射する陰極と 回転陽 極を具備 し、 該回転陽極が電子線の照射を受けて X線 を放射する X線タ ーゲッ ト と該タ ーゲッ トの回転機構 を有し、 該回転機構が前記 X線タ ーゲッ 卜の回転軸と 該回転軸の周囲に位置して該回転軸を支える固定軸及 び両軸間に位置する軸受を有する X線管において、 前 記 X線タ ーゲッ ト が黒鉛基体の電子線照射面にタ ンダ ステン . レニ ウム合金と タ ングステンの一方よ り なる
    X線発生金属被覆層を有 し、 該被覆層 と前記基体と の 界面に レニ ウム中間層を有 し、 該 レニ ウムが前記黒鉛 基体内部へ浸透しておリ、 4 0 O m A以上の管電流と 4 8 KW以上の入力の負荷に耐えるこ とを特徴とする X線管。
    22. X 放射窓を有する密閉容器内に X線管球と該 X線 管球の周囲の空間を満たす冷却媒体と を有し、 前記 X
    ^ 線管球が真空膂内に電子線を照射する陰極と回転陽極 を具備し、 該回転陽極が電子線の照射を受けて X線を 放射する X線ターゲッ 卜 と該タ一ゲッ 卜の回転機構を 有し、 該回転機構が前記： X線タ ーゲッ トの回転軸と該 回転軸の周囲に位置して該回転軸を支える固定軸及び 雨軸間に位置する軸受を有する X線管において、 前記 ' X線ターゲッ トが黒鉛基体の電子線照射面に最表面層 がタ ングステン ' レニウム合金、 その下部がタ ンダス テンの二層構造よ りなる X線発生金属被覆層を有し、 前記タ ングステン層と前記黒鉛基体との界面にレニゥ ム層を有し且つ該レニウムが前記黒鉛基体内部へ浸透 しておリ、 4 O O m A以上の管電流と 4 8 KW以上の 入力の負荷に酎える こ と を特徴とする X線管。
    23. 請求の範囲第 2 2項において、 前記タ ングステン層 が柱状晶組織を有するこ と を特徴とする X線管。
    24. 請求の範囲第 2 2項において、 前記タ ングステン ' レニウム合金層が微細組織を有する こ と を特徴とする X線管。
    25 . 黒鉛基体上に X線発生金属被覆層を有する X線管用 タ ーゲッ トにおいて、 前記被覆層がレニ ウムよ り な り 且つ該レニウムが前記黒鉛基体内部へ浸透深さ 1 0
    # m以上に亘つて浸透している部分を含むこ と を特徴 とする X線管用タ ーゲッ ト。
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