JPH02226637A - Ｘ線管ターゲットの製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、Ｘ線管ターゲットの製造方法に係り、特に
、ターゲット基体である例えば、グラファイト基体上に
Ｘ線を発生させるための金属層を形成する方法に関する
。

Ｂ、従来技術 Ｘ線管は熱電子を放出する陰極と、この陰極に対向した
状態で配置され、陰極から放出された熱電子の衝撃を受
は止めてＸ線を発生するターゲットを前面に設けた陽極
とを備えている。

Ｘ線管の陰極から放出された熱電子がターゲットに衝突
する時、Ｘ線に変換されるのは僅かでほとんどは熱とな
って消費され、ターゲットは非常に高温になる。このた
め、ターゲットの基体としては、蓄熱容量が大きく、高
密度で且つ軽量なグラファイトが使用される。このグラ
ファイト基体に、Ｘ線発生物質であるタングステン層ま
たは、この合金、例えば、タングステン・レニウム合金
層をグラファイト基体上に接合する。しかし、タングス
テンとグラファイトとの接合性が悪く、タングステンの
熱伝導性も悪いため、陰極から放出された熱電子がタン
グステン層に衝突した時に生じた熱によってタングステ
ンとグラファイトとの間に剥離現象が生じる可能性があ
る。この熱による衝撃を緩和し、ターゲットの強度を向
上させる目的で、タングステンとグラファイトとの間に
中間層として、モリブデン層または、モリブデンの合金
層を介在させるのが、−船釣なターゲットの構造である
。

このモリブデン層とタングステン層等からなる金属層と
グラファイト基体との接合方法として、従来は以下に述
べる方法が採られていた。

■ろう骨接合方法 この方法は、グラファイト基体と金属層との間に、白金
合金などからなるろう材を介在させて、このろう材を溶
融させることによりグラファイト基体と金属層とを接合
する方法である。

■メツキ技法 この方法は、化学蒸着メツキ（ＣＶＤ）などのように、
蒸着メツキ技法により、グラファイト基体上に金属膜層
を形成する方法である。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来方法には次のような問題点
がある。

■ろう骨接合方法 ろう材を溶融するために相当の高温度（例えば、１６０
０″Ｃ程度）で処理する必要があるため、このときに中
間層を構成しているモリブデンと、グラファイトとの化
学反応を生じて、炭化物を生成する。

この炭化物は、非常に脆弱で、機械的強度が低いため、
激しい熱サイクルを受けた時に金属とグラファイトとの
熱膨張率の違いから生じるストレスによって簡単に破壊
され、金属層とグラファイト基体との間に剥離現象が生
じやすくなる。

■メツキ技法 蒸着メツキにより、形成される金属層の厚みはコストの
関係から、数ｌθ〜数１００　ミクロンの非常に薄い層
となる。

このため、金属層とグラファ・イト基体との接合は、激
しい熱サイクルを受けると剥離現象を生じやすくなる。

この発明は、このような事情に濡みてなされたものであ
って、金属層とターゲット基体との接合力が強く寿命の
長いターゲットを比較的低コストに製造することのでき
るＸ線管ターゲットの製造方法を提供することを目的と
している。

０１課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような方法
を採用している。

即ち、この発明は、ターゲット基体上にｘｙａを発生さ
せる金属層を形成するＸ線管ターゲットの製造方法にお
いて、前記金属層を構成する金属粉体を前記基体上に沈
澱により積層する工程と、金属粉体層が積層された基体
を気密性の袋内に真空密封する工程と、前記真空密封さ
れた基体を熱間等方圧縮処理する工程とを含むことを特
徴としている。

８０作用 この発明によれば、ターゲラ）１体を液体中、または気
体中に没入させ、Ｘ線発生物質である金属層を構成する
金属粉体を基体上に沈澱させることによって金属粉体層
を積層する。金属粉体層が積層された基体を、気密性の
袋内に入れ、真空密封する。前記袋内に真空密封された
基体を、ヒータを設けた圧力容器内に置き、熱間等方圧
縮処理を施す、これによって、金属粉体どうしが拡散し
あって緻密な金属層が形成され、また、この金属層と基
体とが機械的に絡み合うとともに、拡散現象により一体
的に強固に接合される。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は、この発明の一実施例に係り、第
１図は基体上面に金属粉体層を積層する工程の説明図、
第２図は金属粉体層が形成された後の基体を気密性の袋
内に真空密封する工程の説明図、第３図は真空密封され
た基体を熱間等方圧縮処理する工程の説明図である。

まず、粉末冶金法により、ターゲット基体である例えば
、グラファイト基体２の上面に、モリブデン層または、
チタン・ジルコン・モリブデン（ＴＺＭ）等の合金層と
、タングステン層または、レニウム・タングステン（Ｒ
ｅＷ）等の合金層とからなる金属層を形成する。

一般に、合金層の方が機械的強度が高く、寿命が長いた
め、各金属層としては合金が用いられる。

第１図（ａ）に示すように、沈澱用液体Ａを入れた容器
ｌ内にグラファイト基体２を没入する。容器１の上部は
、径が約５〜１００μｍの金属粉体３を混入した液体を
流し込むため開放されており、底部には、沈澱用液体Ａ
を容器ｌ外に排出するための排出口４が設けられている
。金属層が形成されるまでは、図示しない弁によって排
出口４は閉じられている。

沈澱用液体Ａは、金属粉体３をグラファイト基体２の上
面に均一な厚さで沈澱・積層させるために、金属粉体３
を徐々に沈降させる粘性を備え、かつ、積層された金属
粉体３どうしを結び付ける接着性を備えた液体、例えば
ニトロセルロース等を有機溶剤に溶かしたものや、ポリ
ビニルアルコール、ゼラチン、澱粉等を水に溶かしたも
のが好ましい。

この沈澱用液体Ａと同種の液体に金属粉体３を混入した
ものを、沈澱用液体Ａの液面上に一様に流し込むと、金
属粉体３が沈澱用液体Ａ中を沈下し、グラフディト基体
２上に沈澱・積層される。

最初に、中間層であるモリブデン合金層を形成するため
、この金属粉体３を混入した液体を流し込み、次にＸ線
発生用の金属層であるタングステン合金層を形成するた
め、この金属粉体３を混入した液体を流し込む。

第１図中）に示したように、グラファイト基体２上にモ
リブデン合金層およびタングステン合金層からなる金属
粉体層５が形成されると、排出口４から沈澱用液体Ａを
静かに排出する。排出後、グラファイト基体２を乾燥さ
せ、これを真空中あるいはアルゴンガスのような不活性
ガスに数％のＨ２を含むガス中において、約４００°Ｃ
−１０’００゜Ｃの温度で熱処理する。数％のＨ，を含
むアルゴンガスを使用するのは、ガス中に混入した酸素
によりグラファイト基体２や金属粉体層５が酸化するの
を防止するためである。このような熱処理により、金属
粉体層５に残存する有機物を除去するとともに、金属粉
体層５を仮焼結する。

なお、上記では、グラファイト基体２上に最初にモリブ
デン合金層を形成しているが、モリブデンは、高温下で
グラファイト（炭素）と接してに長時間おかれると炭化
物を生成する可能性があるため、グラファイト基体２と
モリブデン合金層との間に、中間層として炭化物を生成
しない金属（例えば、レニウム）層を設ける方が、より
好ましい。この中間層は、上述のように粉体冶金法によ
り形成してもよいし、メツキ等の手段により、予めグラ
ファイト基体２上に形成してもよい。

上述のように仮焼結されたグラファイト基体２を冷却し
た後、熱間等方圧縮（ＨＩ　Ｐ　：　ｈｏｔ　１ｓｏ−
ｓｔａｔｉｃ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理を行い、金属粉
体層５を緻密な金属層にするとともにグラファイト１体
２と金属層との接合を行う過程に入る。

第２図に示すように、粉末冶金法によって金属粉体１１
５が形成されたグラファイト基体２を、気密な材料で形
成されたシース（袋）６内に入れる。

シース６を形成する材料としては、ＨＩＰ処理の際の高
圧に耐える強度をもち、延性で不活性な特性を有し、曲
げ加工や溶接が容易なものが適している例えば、軟鋼、
ステンレス鋼、ニッケル合金等が好ましく、通常は、ス
テンレス鋼が使われる。

グラファイト基体２の形状に合わせて、加工されたシー
ス６内にグラファイト基体２を入れて、シース６内を真
空処理した後、密封する。

これを、第３図に示すＨＩＰ装置内に載置してＨＩＰ処
理を行う。

ＨＩＰ処理の圧力媒体として使用されるアルゴンガス等
の気体は、圧縮率が大きく、従って高圧状態のときに蓄
積される弾性エネルギーが掻めて大きいため、容器は、
高圧円筒８とその両端を塞ぐ、上蓋９と下１１０とで構
成されている。上蓋９には、容器内の空気を排気するた
めの真空用ホース１４と、アルゴンガス等の不活性気体
を容器内に導入するためのガスホース１５が取りつけら
れている。下蓋１０の上面には、グラファイト基体２を
シース６によって真空密封した被処理物７を載置するた
めの載置台１１が備えられている。

高圧円筒８、および上蓋９の内側には、容器内の高温か
ら容器を保護するための断熱材１３が設けられており、
断熱材１３の内周側面には、ヒーター１２が取りつけら
れている。

まず、ＨＩＰ処理に先立って、図示しない真空ポンプに
よって、容器内の空気を真空用ホース１４から容器外に
排気する。排気した後、真空用ホース１４から容器内に
再び空気が介入しないように、この経路は閉じられる。

次に、図示しない加熱電源制御装置によってヒーター１
２を加熱し、容器内の温度を１２５０’　Ｃ〜１５００
°Ｃまで昇温するとともに、ガスホース１５からアルゴ
ンガス等の不活性ガスを容器内に導入し、容器内の圧力
を１５００気圧〜２０００気圧まで昇圧する。あるいは
、不活性ガスを容器に圧縮導入した後に昇温しでもよい
。

グラファイト基体２を真空密封したシース６に封入した
ことにより、圧力は、シース６の表面に一様に作用する
。このため、脆い物質であるグラファイト基体２は、破
壊を起こすことなく、高圧による作用を受けることがで
きる。

上記のように、高温にすることによって、金属粉体層を
形成している金属粉体３の塑性が増加し、高圧力をかけ
ることによって、金属粉体３の表面層が破壊され、隣合
う金属粉体３どうしが拡散しあって緊密が金属層が形成
されるとともに、この金属層とグラファイト基体２の表
面とが拡散現象によって一体化し、金属層がグラフディ
ト基体２の表面に強固に接合される。

ＨＩＰ処理後、シース６に密封されたグラファイト基体
２を冷却する。冷却後、シース６を機械的にグラファイ
ト基体２０表面上から除去し、研磨加工して仕上げる。

また、この発明は、次のように変形実施することができ
る。

■前述のような液中沈澱方式による粉体沈降法に代えて
気中沈澱方式により、グラファイト基体２上に金属粉体
層５を形成することもできる。これは、液中沈澱法に使
用する金属粉体の径よりもさらに小さな粉体径をもつ金
属粉体を容器内に言い上がらせ、気体中を降下する過程
において、グラファイト基体２上に金属粉体層５をグラ
ファイト基体２の上面に形成させる方法である。

■グラファイト基体２上に金属層が形成される面に金属
ブラシ等の手段により粗面処理を施した後、液中沈澱方
式、または、気中沈澱方式により、金属粉体層を形成す
るしてもよい。粗面処理することによって金属粉体層と
グラファイト基体２面との接触面積が増加し、接合強度
を一層高めることができる。

■上記実施例では、積層された金属層を仮焼結したが、
これは次のようにしてもよい、即ち、グラファイト基体
２の上面に金属粉体３を沈澱・積層した後、グラファイ
ト基体２の表面に金属製押板を押圧して、上方から圧力
を作用させることにより、グラファイト基体２上に金属
粉体層５を仮固着し、その後にＨＩＰ処理を行ってもよ
い。

Ｃ２発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るＸ線管
ターゲットの製造方法によれば、ターゲット基体の上面
に沈澱法により金属粉体層を形成し、これを熱間等方圧
縮処理しているから、次のような効果を奏する。

■　従来のろう付接合方法と比較して、低温度で金属層
と基体との接合を行うことができるから、基体と金属層
との間に炭化物を生成することが少な（、基体と金属層
との剥離現象を極力抑えることができ、Ｘ線ターゲット
の寿命を延ばすことができる。

■　従来のろう付接合方法によれば、基体とＸ線発生用
の金属板との間に隙間ができないようにするために、基
体や金属板の表面を高精度に仕上げるよう配慮する必要
があるが、この発明によればこのような配慮を特にする
ことなく、金属層とターゲット基体とを強固、かつ緻密
に接合することができる。

■　メツキ技法に比較して、Ｘ線発生用の金属層を容易
に厚く形成することができるから、熱１！ｉ撃に強いＸ
線管ターゲットを得ることができる。

■　メツキ技法に比較して、金属材料の利用効率が高く
、生産性も高いので、比較的に安価なＸ線管ターゲット
を大量生産することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明の一実施例に係り、第
１図は基体面上に金属粉体層を積層する工程の説明図、
第２図は金属粉体層形成後の基体を気密性の袋内に真空
密封する工程の説明図、第３図は真空密封された基体を
熱間等方圧縮処理する工程の説明図である。 ２・・・基体　　　　３・・・金属粉体６・・・シース
　　　８・・・高圧円筒９・・・上！　　　　１０・・
・下蓋 １２・・・ヒーター　　１５・・・ガスホース特許出願
人　株式会社　島津製作所 （ａ） ＃ネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲット基体上にＸ線を発生させる金属層を形
   成するＸ線管ターゲットの製造方法において、前記金属
   層を構成する金属粉体を前記基体上に沈澱により積層す
   る工程と、金属粉体層が積層された基体を気密性の袋内
   に真空密封する工程と、前記真空密封された基体を熱間
   等方圧縮処理する工程とを含むことを特徴とするＸ線管
   ターゲットの製造方法。