JPS5919621B2 - Ｘ線管用回転陽極及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素の基体を具え、この基体の表面に結晶層
構造を有する熱分解グラファイト層を設け、この熱分解
グラファイト層上に更に高融点金属層を設け、この金属
層内においてＸ線管の作動中Ｘ線を発生する回転陽極及
びその製造方法に関するものである。

この種の回転陽極はドイツ連邦共和国公開特許第２１４
６９１８号から既知である。

その熱分解被覆は孔のない平滑な表面を得るのに有用で
あり、いかなる粒子も基体から分離できない。

孔がないことによって、ガスが後から発生するのを防止
し、永久的な高真空を比較的容易に得ることができる。

この既知の回転陽極の基体の熱分解被覆は既知の方法に
よって被着される。

基体を５００℃〜１２００℃の温度まで加熱し同時に気
体炭素配合物を基体に沿って導き、このため炭素が基体
上に被着する。

熱分解グラファイトが気相から表面に被着したとき、こ
の被着層は結晶層構造を呈しこの結晶層構造の表面は一
般的に表面に平行で互に平行に延在するということはド
イツ連邦共和国公開特許第１７７１９８０号から既知で
ある。

グラファイトの熱伝導性はその結晶層を横切る方向にお
けるよりも結晶層の方向における方がかなり高い。

このことは、ドイツ連邦共和国公開特許第２１４６９１
８号から既知の熱分解グラファイト層は高融点金属層か
ら基体への熱を伝導するには適切でないことを意味し、
これは熱分解グラファイトの結晶層が基体の周囲の形状
に従って配置されるからである。

本発明の目的はＸ線管内での作動中比較的低温度で高融
点金属の層を維持しそして更に比較的簡単に製造できる
回転陽極を提供するにある。

この目的のため本発明回転陽極は熱分解グラファイト層
内の結晶層を横断する共通の接触面を高融点金属層と熱
分解グラファイト層とに設けたことを特徴とする。

高融点金属の層は多数の結晶面に接触するので、この層
内に発生した熱を適当に取り除くことができる。

この種の回転陽極を簡単に製造できるようにするため、
本発明における更に別の実施例では高融点金属層の被着
の前に研削面を形成するよう熱分解グラファイトの層を
研削するので研削面が熱分解グラファイトの層を横断す
る。

この結果、後に被着される高融点金属層は多数の結晶面
と接触しこの層内に発生した熱を適当に取り除くことが
できる。

基体を例えば導電性グラファイト、発泡炭素、強化炭素
繊維又はガラス炭素から形成する。

特に熱の除去をよくするために、高融点金属の完全な層
を熱分解グラファイト層の研削面に設けるのが良く、こ
のため金属層内の温度差をできるだけ避けることができ
る。

普通の粗い粒子の熱分解グラファイトは、結晶層に平行
な方向に３．４Ｊ／ＣＩｒＬ・Ｋ・Ｓの熱伝導係数を有
する。

非常に平滑な（つや出しされた）面を有する基材に使用
するようなこまかい粒子の熱分解グラファイトは、上記
の方向に約４．２Ｊ／（ｍ−Ｋ・Ｓの熱伝導係数を有し
、高温と高い応力とで結晶化した熱分解グラファイト（
約３５００°にで１０〜１０００ ｂａｒの間の圧力で
熱的に押圧された）は約５．９Ｊ、４・Ｋ・Ｓの係数を
有する。

適切に配向した熱分解グラファイトの顕著な徴候と性質
とはＡ−Ｗ・モオーレによって １炭素の化学と物理学
」、第１１巻、６９〜１８７ページ（Ｐ−Ｌ・ウオー″
カージュニアとＰ−Ａ・サロワーとによる出版）に記述
されている。

モリブデン又はタングステンのようなＸ線管用回転陽極
のための常用材料と比較して「普通」の熱分解グラファ
イトの熱伝導係数はこれら材料の約２倍高く、一方適切
に配向した熱分解グラファイトの熱伝導係数は約２〜３
倍高く、結晶化した熱分解グラファイトの熱伝導係数は
約４倍から５倍高い。

異なった種類の熱分解グラファイトの熱伝導係数を考慮
に入れて、熱分解グラファイト層の厚さを全ての実用上
の場合に応じて算定できる。

普通の熱分解グラファイトでは、この厚さは実用上約５
朋に達し、適切に配向した熱分解グラファイトでは、厚
さは約３．５ ｍ１１であり、再結晶化した熱分解グラ
ファイトでは、厚さは約２．６關である。

熱分解グラファイトで被覆した後、回転陽極に２５００
〜３５００℃の温度で熱処理を施すことによって再結晶
熱分解グラファイト層を形成するのがよい。

熱処理は真空中で行うのがよい。しかし代案として、例
えばアルゴンのような不活性ガス中で行い得ることもち
ろんである。

不活性ガス中の熱処理の間は、１０〜５００ ｂａｒの
圧力を使用するのがよい。

本発明回転陽極の別の実施例においては、基体は溝部あ
るいは隆起部を具え、研削による熱分解グラファイト層
の部分の除去によりこの溝部あるいは隆起部の内部ある
いは上部に熱伝導遮熱層を形成し、又はこの溝部あるい
は隆起部の内部あるいは上部に放射熱用に面を形成する
。

これらの面の延在は研削によって選択でき、この研削の
過程で結晶面が横断される。

光度計での測定によって証明されるようにこれら研削面
の放射係数は熱分解グラファイトの生長面の放射係数よ
り高い。

熱伝導遮熱層と放熱面とを配備した結果として駆動軸と
Ｘ線管の軸受とは熱的過負荷に対しで防御される。

熱分解グラファイト層と高融点金属層との間の接触面が
熱分解グラファイト内の結晶層に関してできるだけ大き
な角度を包囲するため、本発明による基体の更に好適な
実施例は記述した種類以外の他の種類の隆起部、例えば
そこから熱分解グラファイト層を表面から部分的に除去
するような環状隆起部を具え、このため熱分解グラファ
イトの層は横断され、高融点金属の層が研削面上に被着
する。

９０°までの角度をこうして接触面と層との間に得る。

隆起部は相互に連結された薄い異方性グラファイト基あ
るいはガラス質の炭素の箔で形成するのがよい。

本発明回転陽極は次のような利点を有する。

熱分解グラファイトの結晶層の研削の結果として、焦点
通路の温度を比較的低い値に維持できる。

焦点通路の金属と基体との間の接触面を研削によって簡
単に正確に形成できる。

熱分解グラファイトで基体を直接被覆することによって
、これら２個の要素をハンダ付けすることによって生ず
る一般的に貧弱な熱伝導結合を回避できる。

熱遮熱層と放熱面とは層を研削することによって実現で
きる。

この結果、熱平衡を与えられた限度内で制御できる。

Ｘ線管のいっそう鋭敏な部分をこうして熱的過負荷に対
して十分に防御できる。

熱分解グラファイトの包囲層は回転陽極の機械的性質（
強度）を十分な程度に改善する。

このことはいっそう大きな寸法（例えば、１５０朋以上
の直径）を可能にする。

例えば気相からの反応被着による焦点通路を設けたこと
により、ハンダ付けとこのための熱遮熱層を再度回避で
きる。

図面につき本発明を説明する。

本発明に依る回転陽極の製造方法を第１図について述べ
る。

この図の右側部分はまだ被覆されていない基体１を示す
。

この種基体は駆動軸のための孔２を具え、例えば導電性
グラファイトで形成する。

基体の面３は完成した回転陽極内の高融点金属層４によ
って、例えば焦点通路によって、被覆されており、この
面の傾き角αは入射電子ビーム５の方向に対する陽極角
ψより数度大きい。

こうして準備した基体上に、図で示すように気相からの
被着による既知の方法によって結晶層構成体を有する熱
分解グラファイト層６を設ける。

面３上のこの層を次のようにして研削する。

陽極円板を回転研削盤にクランプする。

直径約２５０〜３００μｍのｓｉｃの砥粒を有するシリ
コン炭化物の砥石車によって、上述の陽極角ψを維持し
て、この材料を除去する。

代案として、研削面３を形成するためにフライス削りに
よって材料の除去を実現できることもちろんである。

一般的にはこの材料を研削によって除去するのがよく、
これは材料のいっそう大きな片が欠は落ちる危険がいっ
そう少ないからである。

正確な寸法を維持するため、熱分解グラファイトで被覆
した後と金属層の被着の前とに回転陽極を多くの場合再
度研削する。

熱分解グラファイトを具えた処理した基体を支持面の研
削によって設け、この面が熱分解グラファイトの結晶層
６を横断し、この層上に高融点金属層４を被着する。

例えばＷＦ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦなる反応からのタン
グステン、あるいは火炎スパッタリング又はプラズマス
パッタリングのようなスパッタリングの如き気相からの
金属被着によって金属層４を設けることができる。

研削によって基体１に溝部７を配設し後の行程において
この溝から層６の部分を除去すると熱伝導遮熱層８にな
り、付加的な放熱面９と１０とを層６の研削によって形
成できることを第２図は示す。

第３図と第４図との基体１は隆起部１１と１２とを具え
この隆起部の上に放熱面１３と１４とが存在する。

基体１は更に環状隆起部１５．１５’を具える。

第３図においてＡ−Ａ’破線にて示す面に沿って研削す
ることによって熱分解グラファイト層６を隆起部１５か
ら除去する。

この研削面を高融点金属層４で被覆する。

第４図はＡ−Ａ’線に沿って研削する前の層状隆起部１
５／を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明回転陽極の横断面図、第２図は溝部を設
けた本発明回転陽極の断面図、第３〜４図は隆起部を具
えた本発明回転陽極の断面図である。 １・・・・・・基体、２・・・・・・孔、３・・・・・
・面、４・・・・・・高融点金属層、５・・・・・・電
子ビーム、６・・・・・・熱分解グラファイト層、７・
・・・・・溝部、８・・・・・・遮熱層、９，１０・・
・・・・放熱面、１１，１２・・・・・・隆起部、１３
，１４・・・・・・放熱面、１５，１５’・・・・・・
隆起部、α・・・−・・基体の面の傾き角、ψ・・・・
・・陽極角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素の基体を具え、前記基体の表面に結晶層構造を
   有する熱分解グラファイト層を設け、前記熱分解グラフ
   ァイト層上に更に高融点金属層を設け、前記金属層内に
   おいてＸ線管の作動中Ｘ線を発生するＸ線管用回転陽極
   において、前記熱分解グラファイト層内の前記結晶層を
   横断する共通の接触面を前記高融点金属層４と前記熱分
   解グラファイト層６とに設けたことを特徴とするＸ線管
   用回転陽極。 ２ 前記基体１が溝部７と隆起部１１．１２とを具え、
   研削によって前記熱分解グラファイト層６をそれ自体か
   ら部分的に除去して前記熱分解グラファイト層の前記結
   晶層を横断することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の回転陽極。 ３ 前記基体１が環状隆起部１５を具え、研削によって
   前記熱分解グラファイト層を前記環状隆起部から部分的
   に除去して前記熱分解グラファイト層の前記結晶層を横
   断し、前記高融点金属層４をこの研削面に設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の回
   転陽極。 ４ 前記環状隆起部１５／が圧縮グラファイトの相互に
   連結した箔から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の回転陽極。 ５ 炭素の基体の表面に熱分解グラファイト層を被着し
   、この熱分解グラファイト層上に更に高融点金属層を設
   けたＸ線管用回転陽極を製造するにあたり、前記高融点
   金属層の被着の前に、前記熱分解グラファイト層の結晶
   層を横断する研削面を形成するよう前記熱分解層を研削
   することを特徴とするＸ線管用回転陽極の製造方法。 ６ 前記熱分解グラファイト層の研削面上に前記高融点
   金属の完成層を設けることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の方法。 ７ 前記熱分解グラファイトで被覆した後、前記回転陽
   極に２５００〜３５００℃の温度での熱処理を施すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項又は６項に記載の方
   法。