JPH01112646A - Ｘ線管ターゲット用の熱放射性被膜 - 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】 発明の背景 本発明はＸ！ｌ管陽極の熱放射率を向上させるための被
膜に関するものであって、更に詳しく言えば、Ｘ線管に
おいて使用される陽極ターゲットに対して上記のごとき
被膜を適用する技術に関する。

Ｘ線管は真空中において強い電界の作用下で電子ビーム
を加速し、そして高速で金属製ターゲットに衝突させる
。かかる電子がターゲットとの衝突によって減速される
と、ターゲットからはＸ線ビームが放出される。その場
合、Ｘ線の発生に役立つのは電子エネルギーの約１％に
過ぎないのであって、残りは熱として放散される。かか
る熱の放散を助けるため、ターゲット上には熱放射性の
被膜が設置されるのが通例である。

上記のごとき目的に使用される熱放射性被膜の一例は、
本発明の場合と同じ譲受人に譲渡された米国特許第４１
３２９１６号明細書中に開示されている。かかる被膜は
熱放射率の高い材料であるＴｉＯ２を２０（重゛量）％
までの割合で含んでおり、そして残部は融点を許容レベ
ルにまで上昇させるための酸化物および動作温度範囲内
において該酸化物を安定化するための少量の安定化材料
から成っている。このような被膜の形成に際しては、酸
化カルシウム、酸化ジルコニウムおよび二酸化チタンの
混合物を焼結することによってセラミック塊状体が生成
される。かかるセラミック塊状体を粉砕してからふるい
分けすることにより、適当な粒度範囲（たとえば、約１
０〜３７μの粒度範囲）を有する粉末が得られる。かか
る粉末が通常のプラズマ溶射技術によってターゲット上
に付着させられる。最後に、粉末被膜の付着したターゲ
ットを十分に高い温度に加熱することにより、粉末が融
着されると共にターゲットのガス抜きが行われる。上記
のごとき従来の熱放射性被膜粉末は、平滑な密着性被膜
を形成するために約１６４０℃の焼付は温度を必要とす
る。最新のＸ線管ターゲットにおいてはモリブデン合金
またはタングステン合金が使用されるのが通例であるが
、それらの合金は約１６００℃を越える温度において炭
素不純物を遊離することがある。かかる不純物は界面に
おいて熱放射性被膜と反応して二酸化炭素ガスを生成し
、それによって被膜の付着力を低下させることがある。

かかる通常の高融点金属製Ｘ線管ターゲットの被覆面は
また、熱放射性被膜の付着を容易にするため、Ａｌ２Ｏ
，グリッドを用いた砂吹きによる前処理を受けるのが普
通である。このような砂吹き操作に由来する残留不純物
が付着した被膜を汚染してそれの融点を低下させること
もあるのであって、これが望ましくないことは言うまで
もない。

やはり本発明の場合と同じ譲受人に譲渡された一層新し
い米国特許第４６００６５９号明細書中には、上記のご
ときＸ線管ターゲットの熱放射率を向上させるための関
連したセラミック被膜が開示されている。かかるセラミ
ック被膜は、約４０〜７０（重量）％のＴｉＯ２と、Ｃ
ａＯおよびＹ２Ｏ。

から成る群より選ばれた残部の安定化酸化物とを含有す
る溶融材料から成っている。この場合にもまた、以前の
熱放射性被膜に関して認められていた問題点は解決され
なかった。すなわち、同様な不純物により、かかる被膜
の融点はやはり１１１００℃以下に低下することがある
のである。上記のごとき熱放射性被膜の好適な実施の態
様に従えば、安定化酸化物は９２（重量）％のＺｒＯ２
および８（重量）％のＣａＯから成ることが記載されて
いる。

このようなＴｉＯ２−ＣａＯ−ＺｒＯ２三元系の被膜は
ｏ、ｓｏｏを越える熱放射率を有すると共に室温下で優
れた密着性を示すが、１４００℃以上に達することのあ
る最新のＸ線管ターゲットの動作温度においては融解ま
たは剥離を生じる。本発明は、上記のごとき問題点の全
てに関し、これら従来の放射性被膜に対して改良をもた
らすものである。

なお、本発明被膜の形成方法は上記２件の特許明細書中
に開示されたものとほぼ同じであるので、その点に関し
てはそれらの特許明細書を参照されたい。

やはり前述の米国特許第４１３２９１６号明細書中に記
載されている通り、動作中の回転陽極Ｘ線管から発生す
る熱エネルギーは、主としてターゲットから周囲の液冷
ケーシングへの放射によって放散される。典型的な回転
陽極Ｘ線管の基本構造は、密封されかつ排気されたガラ
ス管球と、それの内部に配置されてＸ線を発生させるた
めの陰極アセンブリおよび陽極アセンブリとから成って
いる。上記の陰極アセンブリは電子を放出するフィラメ
ントおよびそれによって放出された電子ビームを陽極ア
センブリ上に集束するための手段を含んでいる一方、上
記の陽極アセンブリは該電子ビームの衝撃を受けてＸ線
を発生するための高融点金属製ターゲットを含んでいる
。上記のガラス管球内にはまた、陰極アセンブリと高融
点金属製ターゲットとの間に相対的な回転をもたらすた
めの追加の構造手段も配置されている。この場合、やは
り上記の特許明細書中に記載されている通り、Ｘ線管の
動作に際して陰極アセンブリが静止状態に保たれる一方
、陽極アセンブリはそれに対して回転するのが通例であ
る。ところで、かかる高真空のガラス管球を通しての対
流によって冷却を行うことは不可能であるから、ガラス
管球からの放射によってＸ線管ケーシング内を循環する
油中に多量の熱を除去しなければならない。上記のごと
き種類の代表的なＸ線管は、現在、ゼネラル・エレクト
リック・カンパニー（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃＣｏｍｐａｎｙ）からＣＴ９０００、ＣＴ９８００、
ＤＲ１１９０Ｂ／ＢＲおよびＤ１１９１Ｂ／ＢＲの製品
名称で販売されている。上記の製品名称中に含まれるＣ
Ｔの記号は、その回転陽極Ｘ線管が各種の計算機断層撮
影用途において有用であることを表わしている。このよ
うに、本発明の改良された熱放射性被膜はかかる種類の
放射線撮影装置における使用にとって特に好適であるこ
とが判明している。

本発明に従って改良し得る公知の放射線撮影装置は、Ｘ
線源（通例は回転陽極Ｘ線管）、Ｘ線を光学像に変換す
るためのセラミックシンチレータ、およびそれに結合さ
れて該光学像を電子的表示に変換するための光検出手段
を含むようなものである。かかる放射線撮影装置はまた
、光学像のディジタル記録手段、および光学像の品質を
高めるためのディジタル処理手段を含むこともある。前
記のごとき種類の計算機断層撮影装置は、有用なセラミ
ックシンチレータ材料と共に、本発明の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第４２４２２２１および４４２１６７１号
明細書中に開示されている。かかる装置の動作について
述べれば、回転陽極Ｘ線管から発生したＸ線はコリメー
タによって集束され、それによって得られた薄い扇形Ｘ
線ビームが運動するＸ線検出器に向けて投射される。扇
形Ｘ線ビームの経路中には、検査すべき物体（たとえば
被験者）が配置される。その結果、被験者を通過する際
にＸ線ビームは減衰するが、その減衰量は被験者の密度
に依存する。運動するＸ線検出器は、通例、内部に複数
のチャネルが規定された検出器列から成っている。それ
らのチャネルは、減衰された扇形Ｘ線ビームを受容し、
そして各チャネル内に受容されたＸ線の強度に応じた電
気信号を発生するように形成されている。被験者の回り
にＸ線源およびＸ線検出器を回転させなから被験者に対
する複数の角位置において各チャネルからの電気信号が
読取られる。こうして得られた読みが数字化されて計算
機に伝送されると、計算機は複数の利用可能なアルゴリ
ズムの１９に従って計算を行い、それにより扇形Ｘ線ビ
ームが通過した構断面の画像を構成する。こうして得ら
れた画像はブラウン管上に表示することができる。ある
いはまた、かかる画像を写真フィルムなどのごとき永久
的な媒体上に定着させることもできる。このような種類
の放射線撮影装置において、本発明の改良された熱放射
性被膜は動作の改善を達成するための手段として使用す
ることができるのである。

本発明の主たる目的は、高い熱放射率を有すると共に、
Ｘ線管動作時においてターゲットに対する密着性の向上
を示すようなＸ線管＠極ターゲット用の改良された熱放
射性被膜を提供することにある。

また、金属酸化物の混合物として各種の高融点金属製タ
ーゲット上に付着させ得ることによって材料取扱いの簡
略化および加工費用の低廉化を可能にするようなＸ線管
陽極ターゲット用のセラミック被膜を提供することも本
発明の重要な目的の１９である。

更にまた、高融点金属製陽極ターゲット上における熱放
射性被膜の加工に際して通例見られる不純物汚染の問題
を生じないような改良された熱放射性被膜を提供するこ
とも本発明の重要な目的の１９である。

更にまた、熱放射率および密着性の向上を示す被膜でＸ
線管陽極ターゲットを被覆するための方法を提供するこ
とも本発明の重要な目的の１９である。

更にまた、本発明のセラミック被膜に由来する性能の向
上を示すようなＸ線管および放射線撮影装置を提供する
ことも本発明の目的の１９である。

本発明の上記目的およびその他の特徴や利点は、添付の
図面を参照しなから以下の説明を読むことによって一層
容易に理解されよう。

発明の要約 本発明は、高い熱放射率を有すると共に、Ｘ線管の動作
に際して持続的な密着を可能にするような改善された流
動学的特性を示す新規な溶融セラミック材料でＸ線管陽
極ターゲットを被覆することに関するものである。更に
詳しく述べれば、かかる改良されたセラミック材料は約
１５８０℃の最低融点および約１７５０℃以下の溶融温
度を示すような所定の比率で混合されたＴｉＯ２、Ｚｒ
Ｏ２およびＡｌ２Ｏ３から成る特定の共融組成物であっ
て、それにより上記のごとき改善された性能特性を有す
る最終被膜をＸ線管ターゲット上に形成することができ
るのである。上記のごとき改善を達成するためには、適
正な比率のＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびＡｌ２Ｏ，から成
る物理的混合物をターゲット上に付着させ、次いで被覆
済みのターゲットを真空中において焼付けることにより
、陽極の蓄熱容量および冷却速度を増大させる熱放射率
の大きい緻密な溶融被膜を形成すればよい。

本発明に従って熱放射率および密着性の向上をもたらす
溶融金属酸化物セラミック群は、Ｔｉ０２−Ｚｒ０２−
ＡＩ２０３状態図中の特定区域によって規定される。詳
しく述べれば、本発明の金属酸化物セラミックは、添付
図面の第１図に示されかつ二元および三元セラミック相
を含む金属酸化物系の状態図中における境界線ＡＢＣＤ
ＥＦによって規定された区域内に位置する各種の共融組
成物から成っている。かかる定義から明らかな通り、有
用なセラミック組成物を正しく選択するための基準とし
ては、上記の区域内に含まれるセラミック相が約１５８
０℃の最低融点および約１７５０℃以下の溶融温度を示
すことが挙げられる。やはり第１図の状態図から明らか
な通り、上記の区域内に含まれるセラミック相はＴｉＯ
３−Ａｌ２Ｏ．二元共融組成物と密接に関係している。

上記のごとき基準を満たすようなＴｉ０２−ＺｒＯ□−
Ａ１□Ｏ５三元系の有用なセラミック相は、上記のごと
くに定義された組成区域内に見出される。それ故、第１
図の状態図中の上記境界線によって規定されるようなセ
ラミック相の一般的な組成範囲は、約１０〜約８０（重
量）％のＴｉＯ２，約１０〜約６０（重量）％のＺｒＯ
２、および約５〜約３０（重量）％のＡ　Ｉ　２０３で
ある。かかる組成範囲内に含まれる好適な金属酸化物セ
ラミックは、約４０〜約７０（重Ｊｉ）％のＴｉＯ２、
約２０〜約４０（重Ｊｉ）％のＺｒＯ２、および約１０
〜約２０（重量）％のＡｌ２Ｏ３から成っている。中で
も、特に好適な金属酸化物セラミックは約５０（重量）
％のＴｉＯ２、約４０（重量）％のＺｒＯ２、および約
１０（重量）％のＡ１□Ｏ１から成っている。かかる特
に好適な金属酸化物セラミックは２つ以上の相を含んで
いる結果、それから形成された被膜は広い融点範囲を有
している。そのため、かかるセラミックを高融点金属製
ターゲット上に付着させてからそれに融着させる場合、
加工が容易であると共に流れ難いという利点が得られる
。その上、熱放射性被膜の設置に先立って高融点金属製
ターゲットに通常の砂吹きを施した場合でも、本発明の
被膜は残留Ａｌ２Ｏ３による融点の低下をほとんど示さ
ないという利点も有している。

本発明の好適な実施の態様によれば、上記に定義された
ようなセラミック被膜は前述の米国特許第４１３２９１
６号明細書中に開示された一般的な手順に従ってＸ線管
ターゲット上の目的の場所に形成される。更に詳しく述
べれば、焦点軌道の外側に位置するターゲットの表面領
域上に、適当な比率のＴｉＯ２、ＺｒＯ□およびＡｌ２
Ｏ３から成る粉末混合物が層状に付着させられる。次い
で、付着した金属酸化物の混合物を溶融するのに十分な
温度および時間条件を使用しなから真空炉内においてタ
ーゲットの焼付けを行えば、Ｘ線管の動作に際して一層
良好な剥落抵抗性を示す熱放射率の高い緻密で平滑な密
着性被膜が形成される。上記のごとくにして改良を施す
のに適したターゲット材料は、モリブデン、モリブデン
合金、タングステンおよびタングステン合金をはじめと
する高融点金属である。かかる高融点金属製ターゲット
上に付着させるべき金属酸化物の物理的混合物は、常法
に従い、不活性雰囲気（通例はアルゴン）中においてプ
ラズマガンを用いて吹付けることができる。こうして付
着させた（未溶融の）被膜を真空中において完全に溶融
するための焼付は温度としては、試験した金属酸化物材
料について述べれば、約１６００〜約１６８０℃の範囲
内の温度を使用すれば適当である。その際にはまた、約
１０−５〜約１０−６Ｔｏｒｒの範囲内の真空度を使用
すればよい。次に、約５０（重量）％のＴｉＯ２、約４
０（重量）％のＺｒＯ２、および約１０（重量）％のＡ
ｌ２Ｏ３から成る最終被膜についての適当な形成方法を
一層詳しく述べておこう。先ず、ＴＺＭまたはＭ７１０
４合金のごとき商業的に入手可能なモリブデン合金から
成るターゲット上に、上記とほぼ同じ重量比率の金属酸
化物から成る粉末混合物がプラズマ溶射によって付着さ
せられる。次に、被覆済みのターゲットを１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下の真空中において１６２０〜１６８０℃の温度
で焼付ければよい。

前述の通り、本発明に従って被覆されたＸ線管ターゲッ
トを使用すれば、後記に一層詳しく説明されるような通
常のＸ線管および放射線撮影装置を改良することができ
る。たとえば、本発明の被膜を使用することにより、現
在広く使用されている回転陽極Ｘ線管の性能を改善する
ことができる。

かかる回転陽極Ｘ線管は、密封されかつ排気されたガラ
ス管球と、それの内部に配置されてＸ線を発生させるた
めの陰極アセンブリおよび陽極アセンブリとから成って
いる。上記の陰極アセンブリは電子を放出するフィラメ
ントおよびそれによって放出された電子ビームを陽極ア
センブリ上に集束するための手段を含んでいる一方、上
記の陽極アセンブリは該電子ビームの衝撃を受けてＸ線
を発生するための高融点金属製ターゲットを含んでいる
。上記のガラス管球内にはまた、陰極アセンブリと高融
点金属製ターゲットとの間に相対的な回転をもたらすた
めの追加の構造手段も配置されている。かかるＸ線管の
高融点金属製ターゲット上に上記のごとくにして本発明
の被膜を設置すれば、ターゲットからの熱放射率の向上
が得られると共に、従来の熱放射性被膜を用いた場合よ
りも長い動作持続時間が得られる。同様に、本発明に従
って被覆されたＸ線管ターゲットを使用すれば、最新の
各種放射線撮影装置（ＣＴスキャナ）の性能を改善する
こともできる。このような種類の典型的な放射線撮影装
置は、Ｘ線源、Ｘ線を光学像に変換するためのシンチレ
ータ、およびそれに結合されて該光学像を電子的表示に
変換するための光検出手段を含んでいる。かかる放射線
撮影装置はまた、光学像のディジタル記録手段を含むの
が通例であり、更には最終的に表示される画像の品質を
公知のごとくにして高めるためのディジタル処理手段を
含むこともある。かかる放射線撮影装置において通例使
用されるＸ線源は上記のものと同じ構造を持った回転陽
極Ｘ線管であり、従って本発明に基づく改良を施すこと
ができるわけである。

好適な実施の態様の説明 先ず第１図を見ると、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２およびＡ１□
○、から生成されるセラミック組成物に関する三元状態
図が示されている。この状態図中には、上記の酸化物に
関する融点およびこの金属酸化物系中に得られる融解等
温線が示されている。この状態図中にはまた、ＺｒＴｉ
Ｏ４とＡ　１２Ｔ　ｉｏ　５との間およびＺｒＯ２とＡ
　１２Ｔ　ｉｏ５との間に生成される公知の二元組成物
も示されている。本発明に従って有用であることが判明
した溶融金属酸化物セラミック組成物は、いずれもかか
る状態図中の境界線ＡＢＣＤＥＦによって規定された区
域内に位置している。また、好適なセラミック組成物は
上記区域内の点Ｇ、Ｈおよびｌによって表わされている
０本発明のセラミック組成物に関して特記すべきことは
、かかる状態図中においてＺｒＴｉＯ４とＡ　１２Ｔ　
ｉｏ　５との間に生成される二元組成物を表わす直線Ｊ
Ｋの一部が境界線ＡＢＣＤＥＦの区域内に位置している
とは言え、かかる区域内の点Ｇ、Ｈおよび■で表わされ
る好適なセラミック組成物はいずれも三元組成物である
ことである。本発明に従って有用であることが判明した
セラミック組成物を規定する境界線ＡＢＣＤＥＦは、高
融点金属製Ｘ線管ターゲット上の目的の場所に溶融セラ
ミックを生成し得ると共に、最新のＸ線管において使用
される動作温度の下でそれを密着性被膜として保持し得
るという流動学的な制約条件の考察に基づいて導き出さ
れたものである。境界線ＡＢＣＤＥＦのうち、直線ＡＰ
、ＦＥ、ＥＤおよびＤＣは１７００℃の等温線にほぼ沿
っているのに対し、直線ＡＩ３は１７００℃の等温線の
内側において１０（重量）％の最小ＺｒＯ□含量を規定
しており、また直線ＢＣは１７００℃の等混線の内側に
おいて３０（重量）％の最大Ａｌ２Ｏ３含量を規定して
いる。第１図の状態図中の境界線ＡＢＣＤＥによって規
定された区域はまた、公知の組成関係から明らかなごと
く、本発明の溶融セラミック材料の一般組成が約１０〜
約８０（重量）％のＴｉＯ２、約１０〜約６０（重量）
％のＺｒＯ２、および約５〜約３０（重量）％のＡ　ｌ
　２０３から成ることをも表わしている。同様に、点Ｇ
で表わされる好適なセラミック組成物は４０（重量）％
のＴｉＯ２，４０（重量）％のＺｒＯ２、および２０（
重量）％のＡｌ２Ｏ５から成るものであり、また点Ｈで
表わされる好適なセラミック組成物は７０（重量）％の
ＴｉＯ２，２０（重量）％のＺｒＯ２、および１０（重
量）％のＡ　＋、０　。

から成るものである。点■で表わされる本発明の特に好
適な組成物は、５０（重量）％のＴｉＯ２，４０（重量
）％のＺｒＯ２、および１０（重量１）％のＡｌ２Ｏ、
から成るも°のである。やはり上記の説明かられかる通
り、本発明において有用なセラミック材料は約１５８０
〜１５９０℃の低い初期融点を示すという理由により、
それらはいずれも上記のごとき三元系中における共融組
成物と見なすことができる。

次に、上記のごとき本発明の特に好適な溶融金属酸化物
セラミックから成る被膜を目的の場所に形成するた゛め
の典型的な方法を説明しよう。すなわち、通常の高融点
金属製Ｘ線管ターゲットの特定の表面領域上に、約５０
（重量）％のＴｉＯ２、約４０（重量）％のＺｒＯ２、
および約１０（重量）％のＡｌ２Ｏ，から成る微粉状の
物理的混合物がプラズマ溶射によって付着させられる。

その際には、Ａｌ２Ｏ，グリッドを用いた砂吹きによっ
てターゲット表面に前処理を施せば最終被膜の密着性を
向上させることができ、また上記のプラズマ溶射はアル
ゴンガスまたはアルゴン−ヘリウム混合ガスのごとき不
活性雰囲気中において実施されるのが通例である。こう
して得られた未溶融の被膜が、通常の真空炉内において
初期融点より高い溶融温度に加熱される。通例、かかる
溶融操作は約１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下の真空度および１６
２０〜１６８０℃の温度において実施される。特定のモ
リブデン合金製χ線管ターゲット上に形成された最終被
膜に関し、ベックマン（Ｂｅｃｋ＋ａａｎ）分光光度計
を用いて熱放射率の測定を行ったところ、２μの波長に
おいて０．８５０の平均室温値が得られた。この値は、
従来の溶融金属酸化物セラミック被膜に比べて少なくと
も５％の改善を示している。更にまた、Ｘ線管の動作に
際して通例見られる高温熱環境中において本発明の被覆
ターゲットは優れた耐久性を示すことも判明した。すな
わち、従来の被膜に関しては剥落や融解がしばしば認め
られたのに対し、本発明の被膜は高融点金属製ターゲッ
トに対して持続的な密着を示したのである。

次に第２図を見ると、本発明に従って被覆されたＸ線管
ターゲットを組込むことによって改良し得るような種類
の典型的な回転陽極Ｘ線管が示されている。詳しく述べ
れば、かかるＸ線管は一端に陰極支持体２を封止したガ
ラス管球１を含んでいる。陰極アセンブリ３は、電子を
放出するフィラメント４および陰極支持体２に取付けら
れた集束カップ５から成っている。また、フィラメント
に加熱電流を供給するための１対の導線６、および陰極
を大地電位またはターゲットに対して負の電位に維持す
るための別の導線７が設けられている。陰極フィラメン
ト４からの電子ビームの衝撃を受けてＸ線を発生する陽
極またはターゲットは、参照番号８によって示されてい
る。かかるターゲット８は、通例、モリブデン、タング
ステンまた　。

はそれらの合金のごとき高融点金属で作られている。第
２図中には、ターゲットの回転時に電子ビームの衝撃を
受けてＸ線を発生する表面層９の断面が示されている。

所望のＸ線を一層効果的に発生させるため、表面層９は
タングステン−レニウム合金から成るのが普通である。

図示された実施の態様においては、ターゲットの後面１
０は凹面を成しているが、それは凹面、平坦面または凸
面のいずれであってもよい。なお、かかる後面１０は本
発明の熱放射性被膜を設置し得る表面の１９である。本
発明の被膜はまた、焦点軌道の外側に位置するターゲッ
トの表面領域（たとえば、夕一ゲットの外周面１２）に
も設置することができる。

第２図の場合、ターゲット８はロータ１４から突に気密
封止されたフェルール１６に対して固定されている。第
２図においては、誘導電動機としてロータ１４を駆動す
るためのステータコイルは省略されている。陽極アセン
ブリ中のターゲット８には、コネクタ１７に接続された
給電線路（図示せず）によって高電圧が供給される。公
知の通り、回転陽極Ｘ線管はケーシング（図示せず）の
内部に封入されているのが通例である。かかるケーシン
グは互いに離隔した壁体を有していて、それらの間を循
環する油が回転するターゲット８から放射される熱を運
び去るために役立つ。前述の通り、ターゲット８はＸ線
管の動作に際して１４００℃以上にも達するが、かかる
熱の大部分はガラス管球１内の真空を通しての放射によ
ってケーシング内の油中に放散させなければならない、
なお、かかる油は熱交換器（図示せず）を通して冷却す
ることができる。ロータ１４を支持する軸受が加熱する
のを防止するため、ロータ１４を二酸化チタンのごとき
粗面材料で被覆して熱放射率を増大させるのが普通であ
る。ターゲット８の蓄熱容量□が十分に大きくなかった
り、あるいはそれの冷却速度が小さかったりすると、動
作サイクルを短縮しなければならない、これは、ターゲ
ットが安全な動作温度に達するまでＸ線管を休止させな
ければならないことを意味している。その結果、Ｘ線診
断操作に要する時間がしばしば延長されることになる。

それ故、ターゲット表面の熱放射率をできるだけ高める
ことは重要である。ＴｉＯ２は、上記のごときロータ１
４に対して従来使用されてきた代表的な被覆材料である
。それは約０．８５の熱放射率を有していて、ターゲッ
ト８が十分な放熱を行いさえすれば５００℃以下の安全
な温度下で動作するロータ１４のごとき部品に対しては
有用なものである。しかしなから、純粋なＴｉＯ２はタ
ーゲット動作温度においては劣化するため、高出力Ｘ線
管のターゲットを被覆するためには適さない。

すなわち、純粋なＴｉＯ２を真空中において溶融温度に
まで加熱すると必ず分解が起こるのである。

かかるＸ線管の動作に際しては、上記のごとき陰極アセ
ンブリおよび陽極アセンブリがガラス管球内において協
働してＸ線を発生する。詳しく述べれば、電子を発生す
るフィラメント４と集束カップ５との協力により、フィ
ラメントから放出された電子ビームが陽極アセンブリ中
の高融点金属製ターゲット上に集束される。かかる電子
ビームの衝撃を受けてターゲットの表面領域からＸ線が
発生される一方、それと同時に発生された熱を放射によ
って放散させることが必要となる。本発明の溶融金属酸
化物セラミック被膜ＩＺは、かかる熱の放散を容易にす
るために役立つのである。

次に第３図を見ると、第２図に関連して上記に説明され
た回転陽８ｉ！Ｘ線管を使用し得るような、Ｘ線の発生
、透過および検出を行うための典型的なＣＴスキャナの
く部分的にブロック化された）略図が示されている。か
かるスキャナは透過Ｘ線を発生するためのＸ線源１６′
を含んでいて、このＸ線源１６′は本発明に基づくＸ線
管ターゲット被膜を具備している。Ｘ線源１６°によっ
て発生されたＸ線をコリメータ１７°で集束して得られ
た薄い扇形Ｘ線ビーム１８は、開口１９を通しなからＸ
線検出器２０に向けて投射される。扇形Ｘ線ビーム１８
の経路中には、検査すべき物体（たとえば被験者２１）
が配置されている。被験者２１を通過する際にＸ線ビー
ムは減衰するが、その減衰量は被験者２１の密度に依存
する。Ｘ線検出器２０は、内部に複数のチャネル２３を
規定した検出器列外被２２を有している。かがるチャネ
ル２３は、減衰された扇形Ｘ線ビーム１８を受容し、そ
して各チャネル内に受容されたＸ線の強度に応じた電気
信号を発生するように形成されている。こうして得られ
た電気信号は、Ｘ線ビームが通過した身体の部分による
Ｘ線ビームの減衰度を表わす尺度となるわけである。上
記のごときＸ線検出器においては、チャネル２３は複数
の規準セルを含むのが通例である。各々のセルは、本発
明の場合と同じ譲受人に譲渡された米国特許第４５２５
６２８号明細書中に記載されたような公知の物理的構造
を有している。実際の動作に際しては、被験者２１の回
りにＸ線源１６′およびＸ線検出器２０を回転させなか
ら、被験者２１に対する複数の角位置において各チャネ
ル２３からの電気信号が読取られる。こうして得られた
読みが数字化されて計算機２４に伝送されると、計算機
２４は複数の利用可能なアルゴリズムの１９に従って計
算を行い、それにより扇形Ｘ線ビーム１８が通過した横
断面の画像を構成する。こうして得られた画像はブラウ
ン管２５上に表示される。あるいはまた、かかる画像を
写真フィルムなどのごとき永久的な媒体上に定着させる
こともできる。

上記の説明から明らかな通り、放射による熱の放散を必
要とする各種物体の熱放射率を向上させるため広範囲に
わたって有用な溶融金属酸化物セラミック被膜が見出さ
れた。やはり上記の説明から明らかなごとく、かかるセ
ラミック被膜は各種のＸ線管および放射線撮影装置の性
能特性を改善するために特に有用である。なお、上記の
説明に基づけば、本発明の精神および範囲から逸脱する
ことなしに上記のごとき特定の実施の態様に様々な変更
を加えることができる。たとえば、Ｘ線管ターゲット上
における被膜の加工を容易にするため、本発明のセラミ
ック被膜にその他の金属酸化物を少量だけ添加すること
も可能である。また、上記に記載されたＸ線管およびＣ
Ｔスキャナとは異なる物理的構造を持ったＸ線管および
ＣＴスキャナにおいても本発明のセラミック被膜を使用
することが可能である。更にまた、本発明のセラミック
被膜は他の方法によってＸ線管ターゲット上に付着させ
ることも可能である。すなわち、原料の金属酸化物を適
当な結合剤またはその他の揮発性液状ビヒクル中に分散
させ、そしてターゲット表面上に吹付けまたは塗布によ
って付着させることができる。あるいは、不活性気体中
において金属酸化物の真空スパッタリングを行うか、ま
たは一定の酸素分圧下で酸化物生成金属の真空スパッタ
リングを行うことによって上記のごときセラミック被膜
を形成することもできる。それ故、本発明の範囲は前記
特許請求の範囲のみによって限定されるものと理解すべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック被膜の組成を示す状態図で
あり、第２図は本発明のセラミック被膜を適用し得る典
型的な回転陽極Ｘ線管の部分断面側面図であり、そして
第３図は本発明のセラミック被膜を適用し得るような、
Ｘ線の発生、透過および検出を行うための典型的なＣＴ
スキャナの（部分的にブロック化された）略図である。 図中、１はガラス管球、３は陰極アセンブリ、４はフィ
ラメント、５は集束カップ、６および７は導線、８はタ
ーゲット、９は表面層、１０は後面、１２は外周面、１
３は軸、１４はロータ、１４本。 ５はジャーナル軸受支持貢、１６°はＸ線源、１７°は
コリメータ、１８は扇形Ｘ線ビーム、１９は開口、２０
はＸ線検出器、２１は被験者、２３はチャネル、２４は
計算機、そして２５はブラウン管を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子により衝撃されてＸ線を発生するための表面領
   域を有する高融点金属製ターゲット、および前記表面領
   域とは異なる部位に設置されて前記高融点金属製ターゲ
   ットの熱放射率を向上させるための被膜から形成される
   Ｘ線管陽極において、ＴｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２およびＡ
   ｌ＿２Ｏ＿３から成り、約１５８０℃の最低融点を有し
   、かつ約１７５０℃以下の温度で溶融して得られる溶融
   金属酸化物セラミックから前記被膜が成ることを特徴と
   するＸ線管陽極。 ２、前記高融点金属製ターゲットがモリブデン合金から
   成る請求項１記載の陽極。 ３、前記高融点金属製ターゲットがタングステン合金か
   ら成る請求項１記載の陽極。 ４、前記高融点金属製ターゲットが、熱伝導率の大きい
   耐火性基体上に高融点金属層を物理的に支持して成る複
   合構造物である請求項１記載の陽極。 ５、前記金属酸化物セラミックで被覆される前記高融点
   金属製ターゲットの表面領域が被覆に先立って粗面化さ
   れる請求項１記載の陽極。 ６、前記金属酸化物セラミックが第１図中の境界線ＡＢ
   ＣＤＥＦの範囲内の組成を有する請求項１記載の陽極。 ７、前記金属酸化物セラミックが約４０〜約７０（重量
   ）％のＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒＯ
   ＿２、および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿
   ３から成る請求項６記載の陽極。 ８、前記金属酸化物セラミックが約５０（重量）％のＴ
   ｉＯ＿２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約１
   ０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項７記載の
   陽極。 ９、電子により衝撃されてＸ線を発生するための表面領
   域を有する高融点金属製ターゲット、および前記表面領
   域とは異なる部位に設置されて前記高融点金属製ターゲ
   ットの熱放射率を向上させるための被膜から構成される
   Ｘ線管陽極において、約１５８０℃の最低融点を有する
   金属酸化物セラミックを生成するような重量比率のＴｉ
   Ｏ＿２、ＺｒＯ＿２およびＡｌ＿２Ｏ＿３から成る金属
   酸化物の物理的混合物を目的の場所において１０＾−＾
   ５Ｔｏｒｒ以下の圧力および約１７５０℃以下の温度の
   下で溶融することによって前記被膜が得られることを特
   徴とするＸ線管陽極。 １０、前記金属酸化物セラミックが約４０〜約７０（重
   量）％のＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒ
   Ｏ＿２、および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ
   ＿３から成る請求項９記載の陽極。 １１、前記金属酸化物セラミックが約５０（重量）％の
   ＴｉＯ＿２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約
   １０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項１０記
   載の陽極。 １２、約１５８０℃の最低融点を有する金属酸化物セラ
   ミックを生成するような重量比率のＴｉＯ＿２、ＺｒＯ
   ＿２およびＡｌ＿２Ｏ＿３から成る金属酸化物の物理的
   混合物を約１７５０℃以下の温度で十分な時間にわたり
   加熱して得られる溶融生成物から成ることを特徴とする
   、物体の熱放射率を向上させるための被膜。 １３、前記金属酸化物セラミックが約４０〜約７０（重
   量）％のＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒ
   Ｏ＿２、および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ
   ＿３から成る請求項１２記載の被膜。 １４、前記金属酸化物セラミックが約５０（重量）％の
   ＴｉＯ＿２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約
   １０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項１３記
   載の被膜。 １５、不活性雰囲気中におけるプラズマ溶射により前記
   物理的混合物を前記物体の表面上に付着させて未溶融被
   膜を得、次いで１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の真空中にお
   いて前記未溶融被膜を約１７５０℃以下の温度で溶融す
   ることによつて形成される請求項１２記載の被膜。 １６、被覆される前記物体が高融点金属製Ｘ線管陽極タ
   ーゲットである請求項１５記載の被膜。 １７、前記高融点金属製Ｘ線管陽極ターゲットの被覆す
   べき表面が被覆に先立って粗面化される請求項１６記載
   の被膜。 １８、高融点金属製Ｘ線管陽極ターゲット上に熱放射率
   の高い被膜を形成する方法において、（ａ）約１５８０
   ℃の最低融点を有する溶融金属酸化物セラミックを生成
   するような重量比率のＴｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２およびＡ
   ｌ＿２Ｏ＿３から成る物理的混合物を前記陽極ターゲッ
   トの特定の表面領域上に付着させ、次いで（ｂ）前記物
   理的混合物を溶融するのに十分な時間にわたり、１０＾
   −＾５Ｔｏｒｒ以下の圧力および約１７５０℃以下の温
   度の下で前記陽極ターゲットを加熱する両工程から成る
   ことを特徴とする方法。 １９、前記物理的混合物が約４０〜約７０（重量）％の
   ＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、
   および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から
   成る請求項１８記載の方法。 ２０、前記物理的混合物が約５０（重量）％のＴｉＯ＿
   ２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約１０（重
   量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項１９記載の方法
   。 ２１、前記高融点金属製Ｘ線管陽極ターゲットの被覆す
   べき表面が被覆に先立って粗面化される請求項１８記載
   の方法。 ２２、前記高融点金属製Ｘ線管陽極ターゲットの被覆す
   べき表面の粗面化が砂吹きによって達成される請求項２
   １記載の方法。 ２３、前記物理的混合物がプラズマガンを用いた吹付け
   によって前記高融点金属製Ｘ線管陽極ターゲットの被覆
   すべき表面上に付着させられる請求項１８記載の方法。 ２４、密封されかつ排気されたガラス管球の内部にＸ線
   を発生させるための陰極アセンブリおよび陽極アセンブ
   リが配置されていて、前記陰極アセンブリは電子を放出
   するフィラメントおよび前記フィラメントによって放出
   された電子ビームを前記陽極アセンブリ上に集束するた
   めの手段を含み、前記陽極アセンブリは前記電子ビーム
   の衝撃を受けてＸ線を発生するための高融点金属製ター
   ゲットを含み、かつ前記ガラス管球の内部には前記陰極
   アセンブリと前記高融点金属製ターゲットとの間に相対
   的な回転をもたらすような追加の構造手段が配置されて
   いるような回転陽極Ｘ線管において、前記高融点金属製
   ターゲットの熱放射率を向上させるため、ＴｉＯ＿２、
   ＺｒＯ＿２およびＡｌ＿２Ｏ＿３から成り、約１５８０
   ℃の最低融点を有し、かつ約１７５０℃以下の温度で溶
   融して得られる溶融金属酸化物セラミックから成る被膜
   が前記電子ビームの衝撃を受ける表面領域とは異なる部
   位において前記高融点金属製ターゲット上に設置されて
   いることを特徴とする回転陽極Ｘ線管。 ２５、前記Ｘ線管の動作時において、前記陰極アセンブ
   リが静止状態に保たれる一方、前記陽極アセンブリはそ
   れに対して回転する請求項２４記載の回転陽極Ｘ線管。 ２６、前記金属酸化物セラミックが約４０〜約７０（重
   量）％のＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒ
   Ｏ＿２、および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ
   ＿３から成る請求項２４記載の回転陽極Ｘ線管。 ２７、前記金属酸化物セラミックが約５０（重量）％の
   ＴｉＯ＿２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約
   １０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項２４記
   載の回転陽極Ｘ線管。 ２８、約１５８０℃の最低融点を有する金属酸化物セラ
   ミックを生成するような重量比率のＴｉＯ＿２、ＺｒＯ
   ＿２およびＡｌ＿２Ｏ＿３から成る金属酸化物の物理的
   混合物を目的の場所において１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下
   の圧力および約１７５０℃以下の温度の下で溶融するこ
   とによって前記被膜が得られる請求項２６記載の回転陽
   極Ｘ線管。 ２９、回転陽極Ｘ線管、Ｘ線を光学像に変換するための
   シンチレータ、および前記シンチレータに結合されて前
   記光学像を電子的表示に変換するための光検出手段を含
   む放射線撮影装置において、電子の衝撃を受けてＸ線を
   発生するための表面領域を有する高融点金属製ターゲッ
   トおよび前記表面領域とは異なる部位に設置されて前記
   高融点金属製ターゲットの熱放射率を向上させる被膜か
   ら前記Ｘ線管の陽極が構成されると共に、ＴｉＯ＿２、
   ＺｒＯ＿２およびＡｌ＿２Ｏ＿３から成り、約１５８０
   ℃の最低融点を有し、かつ約１７５０℃以下の温度で溶
   融して得られる溶融金属酸化物セラミックから前記被膜
   が成ることを特徴とする放射線撮影装置。 ３０、前記金属酸化物セラミックが約４０〜約７０（重
   量）％のＴｉＯ＿２、約２０〜約４０（重量）％のＺｒ
   Ｏ＿２、および約１０〜約２０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ
   ＿３から成る請求項２９記載の放射線撮影装置。 ３１、前記金属酸化物セラミックが約５０（重量）％の
   ＴｉＯ＿２、約４０（重量）％のＺｒＯ＿２、および約
   １０（重量）％のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る請求項３０記
   載の放射線撮影装置。 ３２、前記光学像のディジタル記録手段を追加包含する
   請求項２９記載の放射線撮影装置。 ３３、前記光学像の品質を高めるためのディジタル処理
   手段を追加包含する請求項２９記載の放射線撮影装置。