JPH01195643A - 張合わせ材料及びｘ線管用回転陽極 - 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Ｊ 本発明は、高融点金属の張合わせ材料、特に、三層の張
合わせ構造を含む張合わせ材ｆ４及び高負荷用のＸ線管
用回転陽極に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、Ｘ線管用回転陽極（以下、ターゲットと呼ぶ）
は、その特性として、高負荷に耐え、且つ、高融点であ
ることが要求される。このような要求に応えるターゲッ
トとして、全形若しくは円錐台形状に成形された基材層
上に、Ｒｅ−Ｗ又はＲｅ−Ｍｏからなる薄膜層を収り付
けた２層栴遣のものがある。

第７図（ａ）は上記したターゲットの一例を示している
。図示されたように、ターゲットは中央に貫通孔を有す
る円錐台形状の基材層７１と、この基材層７１の傾斜部
分の外縁面に取り付けられた薄膜層７２とを有している
。この例では、基材層７１はＭｏによって形成され、他
方、薄膜層７２はＲｅ−Ｗによって形成されている。こ
の二用横遺体の基材層７１の下面の平坦部には、グラフ
ァイトからなる蓄熱材がろう付げにより接合されたター
ゲットも提案されている。

このようなターゲットの特性をさらに向上させて高、ｆ
ｉ荷用のターゲットとして用いるために、ターゲット自
身を大型化すると共に、厚板化する一方、ターゲットの
蓄熱容量を大きくする方法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ このようなターゲットの大型化方法は、一方で熱容量を
増大させることができるものの、ターゲット自身の質量
をも増大させることになり、このため、高速回転中の回
転ｍ横に種々の不都合を生じさせ、また定常回転数に到
達するまで時間を長くしてしまう等の問題があった。

例えば、上記した第７図（ａ）で示される二層張合わせ
構造を存するターゲットは、し−１へサイクル負荷が大
きい高負荷の条件で使用されると、薄Ｉｆｉ層７２はビ
ーム等の照射によって局部的に高温度まで加熱される。

この場合、薄膜層７２と基材層７１の熱膨張率の違いに
より、薄膜層７２は第７図（ｂ）に示すように凹面状に
変形する。この反り変形は、最も高温となる二層構造体
ターゲ・ソトの円錐面、すなわちＸ線発生部で大きく、
室温においては、最大的０．３ｉ＋ｎの大きなそり量と
なることがある。

図面を用いてこの反りについて説明する。第９図は、従
来例に係る二ｆＴ４構造の張合わせ材料の模式図である
０図示の材料９１の線膨張係数をα１、断面積Ａ＋、ヤ
ング率Ｅｌ、材料９２の線膨張係数をα２、断面積Ａ２
、ヤング率Ｅ２とおく、初め応力は生じていないものと
し、この材料９１、材＊１９２の温度をそれぞれｔ、、
ｔ、［Ｃ］だけ上ｙ？させることにより材料９１、材料
９２内に生ずる熱応力をσ１．σ２とすると、 とあられすことができる。

σ１とσ２の正負が逆であるので、反りか発生ずること
が判り、更に材料９１をＭｏ（α１は３．７〜５　、３
　ｘ　Ｉ　Ｏ−６）、材料９２Ｗ（α２は４．５〜７Ｘ
１０−’）、α２くα、であるので、凹状に反ることに
なる。

第７図（ａ）においては、円錐台形状の傾斜部分のＭＯ
又はＭＯ合金の層７１側の熱膨張率が、Ｒｅ−Ｗの張合
わせ層７２側に比べて大きいので、異種金属張合わせ材
料に生ずる熱応力が原因で、第７図（ｂ）で示されるＲ
ｅ　−Ｗ層の面が凹状になるという永久歪すなわち反り
が生ずることになる。そしてこのそり量は、３０市の長
さに対して最大０．３市程度であるがターゲラ１−を大
径化するに従い顕著となる。つまり、高負荷用ターゲッ
トとして使用するには、なるべく大型化して蓄熱容量を
大きくしなければならないが、この大型化はそりを生じ
させることになる。

この様な反りは、発生したＸ線の焦点位置がずれたり、
回転バランスが悪くなるという問題が生ずる。また材料
をグラファイトによって形成し、ろう接ターゲットとし
た場合にはＭｏよりなる基材層とグラファイトの蓄熱材
のろう行部分に剥離が生じ、熱伝導性が悪くなったり、
破断するという不都合を生じた。

本発明の目的は上記欠点に鑑みてなされており、蓄熱容
量が大きくなっても、すなわち、大型化に際しても円錐
台形状の傾斜部分に反り変形が発生しない三Ｒ４横ｍを
有する張合わせ材料を提供することである。

更に、本発明の池の目的は、高負荷においてら、円錐台
形状の傾斜部分に反り変形を発生させないために基材層
と蓄熱材の接合部の！１離や破断が防止でき、安定した
性能を有するＸ線管用回転陽極を提供することである。

し課題を解決するための手段］ 本発明によれば、一表面と、この一表面と対向する裏面
とを備え、実質的に断面形状において円錐台形状を持ち
、第１の材７゛１によって形成された基材層と、この基
材層の一表面上、前記円錐台形状の傾斜部分に取付りら
れ、第１の材料とは熱膨張率において異なる第２の材料
によって形成された第１の薄膜層と、基材層の裏面の傾
斜部分に取付けられ、第２の材料と実質的に熱膨張率に
おいて等しい第３の材料によって形成された第２の薄膜
層とを有し、この第１及び第２の薄膜層は前記断面にお
いて実質的に等しい断面を有していることを特徴とする
張合わせ材料が得られる。

さらに、本発明によれば、一表面と、この一表面と対向
する裏面とを備え、実質的に断面形状において円錐台形
状を持ち、第１の材料によって形成された基材層と、こ
の基材層の一表面上、前記円錐台形状の傾斜部分に取付
けられ、第１の材料とは熱Ｗｊ３脹率において異なる第
２の材料によって形成された第１の薄膜層と、基材層の
裏面の傾斜部分に取イ・１けられ、第２の材料と実質的
に熱膨張率において等しい第３の材料によって形成され
た第２の薄膜層とを有し、この第１及び第２の薄膜層は
前記断面において実質的に等しい断面を有している張合
わせ材料の基材底面に蓄熱材層を有することを特徴とす
るＸ線管用回転陽極が得られる。

ここで、本発明の張合わせ材料の反り発生防止Ｒ横につ
いて説明する。

第８図は、本発明に係る張合わせ材料の張合わせ４１１
Ｉ造を示す模式図である。材料８１の線膨張係数α３、
断面積Ａ３、ヤング率Ｅｓとし、材料８２の線膨張係数
α１．１断面積Ａａ、不断面積Ａ４′、ヤング率Ｅ４と
おくと、図示の材料８１．４’４　ｆ−’＋　８２は初
めは応力は生じていないものとし、この状態から材料８
１、材料８２の温度をそれぞれｔｓ　、ｔ４　［℃］だ
け上昇させたために材料８１、材料８２の上部、下部に
生ずる熱応力をそれぞれσ１．σ４．σ４′とおくと、
σ、を圧縮とすれば、（２）式より、　（２）′、（２
１“式が直ちに求まる。

（２）　”　、（２）′より図示の材料８２の上部と下
部の断面積が等しい場合には、応力σ２．σ、′の大き
さが同じであるからそりは発生しない。

材料８２の上部と下部の断面積を等しくすれば、上下発
生ずるσ２．σ４′は同じ大きさで引っ張り、釣り合う
ので張合わせ材料のそりは発生しない。

このように張合わせＭ３’ａを有する張合わせ材料及び
Ｘ線管用回転陽極の傾斜部分の反りの発生は、傾斜部分
の上下面に発生する熱応力を均等に保つことによって防
止できる。この反り防止の目的で、従来において基材の
一表面上の傾斜部分に薄膜層を有する張合わせＯ１造体
の裏面の傾斜部分にも薄膜層を張合わせた三重構造とし
ている。

さらに、裏面に張合わせる薄膜層は一表面の張合わせ材
料の底面には、熱容量の大きな蓄熱材が設けられるので
同一形状は不可能である。このため表面の薄膜層と裏面
の薄膜層により基材層が実質的に同一の膨張率を保持で
きるようにＷ又はＷ合金のＸ線発生部と同一の断面積を
存するよう構成することにより、表裏の薄膜層の断面形
状が異っても反りｌ！Ｊｊ止が行われる。

また、本発明においては、張合わぜｍ遺体の基、１′４
と、蓄熱材との接合は従来用いられているｌ）　ｄらし
くはＲｕ−Ｐｄ等のろう材が高温抗折力や融点等にすぐ
れており使用できるが、接合方法の種類には限定されな
い。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

実施例１ 第１図は本発明の実施例に係る張合わせ構造体を示す断
面図である。図に示すように、基材１は円板とこの円板
の周辺部から延在する傾斜部分１２１とを有し、全体と
して−様な厚さの円錐台形状を備えている。ここでは、
図の上方向に向けられた凸状の基材１の表面５を外面３
と呼び、下方向に向けられた凹状の他面４を内面と呼ぶ
、そして基材１の中心に貫通孔２が設けられている。

基材１の材料はＭｏ又はＭｏ合金で形成されている。基
材１の平坦面に対し約１０°傾斜した外面３の傾斜部分
５上には、５％のＲｅを含むＲｅ−Ｗ合金からなる薄膜
層７が張合わされている。

また、基材１の内面４の傾斜部分６にもＷ又はＷ合金か
らなる薄膜層８が張合わされており、これら基材１、薄
膜層７及び８によって、三層構造の構造体を形成してい
る。薄膜層７と薄膜層８は図示された中心を通る横断面
において実質上、同一の面積を有している。このことは
、薄膜層７及び８は実質的に同じ厚さを有すると共に、
平面的に見た場合にも、同一の形状即ち、合同の関係を
有していることを意味している。

実施例２ 第２図は、本発明の実施例に係るＸ線管用回転電極のｆ
４体的構成を示す断面図である。この図において、Ｘ線
管用回転電極の基材１０は、第１図と路間−の円錐台形
状を有しているが、第１図の基材１に比較して、内面に
おける＃？’！　３１部分が短くなっており、結果とし
て、内面の平坦部分が広くなっている。基材１０の中央
部には、貫通孔１１が設けられており、且つ、基材１０
の内面中央の平坦面部分には、ろう材を介して蓄熱材１
２が接合されている。この蓄熱材１２は高純度、高密度
のグラファイトによって形成されている。基材１０はＭ
ｏ又はＭｏ合金よりなる基＋４１０の一つの傾斜面１３
上に５％Ｒｅ−Ｗ合金よりなる薄１１ｉ層１４が張合わ
されて形成されている。また、基材に取り付けられた蓄
熱材１２を囲む基材１０の傾斜部分１５上には、Ｗまた
はＷ合金からなる薄膜層１６が張合わされている９図に
示すように、外面上の薄膜層１４は内面上の薄ＩＢ！層
に比べて厚さにおいて薄いか、接合面積において広い、
結果として、薄膜層１４と薄膜層１６は図示された横断
面において、実質上方いに等しい面積となるように薄膜
層１４及び１６の厚さ及び接合面積（幅）か選択されて
いる。このように、薄膜層１６の厚さを７’７’　くす
るのは、蓄熱材１２の外径に合わせて基材１０の内面を
広く露出させる必要があり、薄膜層１６はその大きさに
当然ながら制約を受けるためである。このように、薄膜
層１４と１６の断面積を等しくすることにより、傾斜部
分１０ａ表面の薄膜層１４のＶＪｊ服率は、同温度のＭ
ｏ膨膨張より小さい。従って、Ｍｏからなる基材１０の
膨張に際して、基材１０両面の外縁部１０ａを等しい膨
張率の物質で押える形となり、またこの熱応力は両面と
も均等であるので基材層１０の傾斜部分１０ａに反りを
生じさせない。

上な薄膜層の等面積構造は、張合わぜ材Ｖ］底面にろう
付されるグラファイトの熱容量をできるだけ大きくしよ
うとした結果である。

本発明の実施例に係る張合わせ材料の反り量の測定につ
いて説明する。第３図は、本発明に係る張合わせ材ネ１
の試験片の一例を示している。この図の試験片は、−辺
か１５ｎ＋ｎ＋、長さが３０１１１ｔＩの角柱状のＭｏ
基材１８を備え、この基材１８の上面にノ１さＡ　ｍ＋
ｎの５％Ｒｅ−Ｗよりなる薄膜層１９、Ｍｏ基材１８の
底面に厚さＡＩＩＩ＋＋の純Ｗよりなる薄ｊ模層２０が
設けられている。第４図は、比較例に係る張合わせ材料
の試験片を示している。この図の試験片は、−辺が１５
關、長さが３０關の角柱状の基材４０を有し、この基材
４０の上面には、１ブさＢｗの５％Ｒｅ−Ｗ合金からな
る薄１［ＷＮＪｌｔｔが張合わされている。

第５図は、ヒートサイクル試験方法を示す。

ｌ記した実施例に係るＡ　＝　１　ｍ＋及びＡ−２ｍ＋
の試験片と比較例に係るＢ　＝　１　＋ｎ＋ｎ及び［３
＝　２　ｎ＋ｍ試験片にヒートサイクル試験を施した９
ヒートサイクル試験方法は次のように行わ７′［た。第
、５図のような、タングステン板の通電抵抗加熱体２１
の上に載置して、電源を０Ｎ−ＯＦＦさせて試験を次の
様な試験条件にて行った。

加熱温度は１１００°Ｃ〜２１００°Ｃの範囲内、Ｒ温
時間は１分間程度、降温時間は３０秒程度、サイクル回
数は３０回であった。

上記し−トサイクル処理の後、試験片を室温にて触針式
形状測定機を使用してそり量を測定した。

第６図は、第３図及び第４図の試験片のヒートサイクル
試験片の長さ方向のそりを示す側面図であるにの図にお
いて、試験片のそりはｊ　（μｌ）で示される。−辺１
〕、長さＬはそれぞれ１５＋ｎ＋ｎ。

３０ｔｎｍ″′Ｃ″ある。

表１は実施例に係る試験片及び比較例に係る試験片の測
定結果を示す。

以下余白 表　　　　１ この表から明らかな様に、比較例に係る二層の張合わせ
Ｍ４造試片はそり量が大きく、また薄膜層の厚さＢが大
きくなるとそりが小さくなる傾向がある。つまり薄膜層
は厚さのバラツキがあると、反り量に１　ｇを与えるこ
とが解る。これに対して、実施例に係る三層の張合せ４
１１１１造の試片は、殆ど反りが発生しない。さらに厚
さにバラツキがあってもそり量に与える影響が少ないこ
とが判明した。

Ｉ発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、蓄熱容量が大きく
なってもすなわち大型化に際しても、高温において、傾
斜部分の反り変形の少ない張合わせ材料を得ることがで
きるととらに、この張合わせ召料の三層構造により、傾
斜部分の反り変形のないため、Ｘ線の焦点の位］σずれ
を生じない、回転バランスの良い安定した高負荷用Ｘ線
管用回転陽・極を提供することができる。

さらに、本発明によれば、傾斜部分の反り変形が少ない
ので、Ｘ線管用回転陽極の基材と蓄熱材のろう材等によ
る接合部の剥離や破断を防止できる。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る張合わせ材料の三層構
造を示す図、第２図は、本発明の実施例に係るＸ線管用
回転用陽極を示す断面図、第３図は、本発明の実施例に
係るし−トサイクル試験片を示す斜視図、第４図は、比
較例に係るし−トサイクル試験片を示す図、第５図は、
本発明の実施例に係るし−トサイクル試験方法を示す図
、第６図はヒートサイクル試験片の反りの説明図、第７
図（ａ）は、従来例に係る張合わせ材料の二層構造を示
す図、第７図（ｂ）は、第７図（ａ）の張合わせ材料の
反り変形の説明に供する図、第８図は、本発明に係る張
合わせ材料の反り変形の説明に供する図、第９図は従来
の張合わせ材料の反り変形の説明に供する図である。 図中１及び１０は基材層、２及び１１は貫通孔、５及び
１３は表面傾斜部分、６及び１５は裏面傾斜部分、７及
び１４は薄ＷＡ層、８及び１６は薄膜層、１２は蓄熱材
である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一表面と、この一表面と対向する裏面とを備え、実
   質的に断面形状において円錐台形状を持ち、第１の材料
   によつて形成された基材層と、該基材層の一表面上、前
   記円錐台形状の傾斜部分に取付けられ、前記第１の材料
   とは熱膨脹率において異なる第２の材料によって形成さ
   れた第１の薄膜層と、前記基材層の裏面の傾斜部分に取
   付けられ、前記第２の材料と実質的に熱膨脹率において
   等しい第３の材料によって形成された第２の薄膜層とを
   有し、前記第１及び第２の薄膜層は前記断面において実
   質的に等しい断面積を有していることを特徴とする張合
   わせ材料。 ２、第２の薄膜層は重量で５％のＲｅを含むＲｅ−Ｗ合
   金からなることを特徴とする第１の請求項記載の張合わ
   せ材料。 ３、第２の薄膜層と第３の薄膜層は断面同形状であるこ
   とを特徴とする第１又は第２の請求項記載の張合わせ材
   料。 ４、第１の請求項又は第２の請求項記載の張合わせ材料
   の基材底面に蓄熱材層を有することを特徴とするＸ線管
   用回転陽極。