JPS597182B2 - Ｘ線管用回転陽極 - Google Patents
Ｘ線管用回転陽極Info
- Publication number
- JPS597182B2 JPS597182B2 JP13675680A JP13675680A JPS597182B2 JP S597182 B2 JPS597182 B2 JP S597182B2 JP 13675680 A JP13675680 A JP 13675680A JP 13675680 A JP13675680 A JP 13675680A JP S597182 B2 JPS597182 B2 JP S597182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rhenium
- thickness
- plate
- rotating anode
- foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
- H01J35/108—Substrates for and bonding of emissive target, e.g. composite structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
- H01J2235/083—Bonding or fixing with the support or substrate
- H01J2235/084—Target-substrate interlayers or structures, e.g. to control or prevent diffusion or improve adhesion
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、Ｘ線管用回転陽極、更に詳しくは黒鉛基体か
らターゲット板へ炭素の拡散を防止するに有効なレニウ
ム層を備えたＸ線管用回転陽極に関する。
らターゲット板へ炭素の拡散を防止するに有効なレニウ
ム層を備えたＸ線管用回転陽極に関する。
熱容量が大きく、大きなＸ線出力の得られるＸ線管用回
転陽極は、医療分野において広く用いられている。
転陽極は、医療分野において広く用いられている。
従来、回転陽極は照射される電子ビームの熱衝撃に耐え
、かつＸ線発生効率のよい密度および融点が高く原子番
号の大きい金属、例えばタングステンあるいはタングス
テン合金などによって構成されてきた。
、かつＸ線発生効率のよい密度および融点が高く原子番
号の大きい金属、例えばタングステンあるいはタングス
テン合金などによって構成されてきた。
あるいは、他に、タングステン板の背面に熱吸収体とし
て比較的厚いモリブデンの板を一体的に接合した複合板
も仰られている。
て比較的厚いモリブデンの板を一体的に接合した複合板
も仰られている。
しかしながら、近時Ｘ線技術の萬歩に伴い、連続負荷あ
るいは瞬間的な高負荷入力に耐え得るようなさらに熱容
量の大きい回転陽極が強く求められている。
るいは瞬間的な高負荷入力に耐え得るようなさらに熱容
量の大きい回転陽極が強く求められている。
最近、この要求に応じて、比重が小さく熱放射能力にす
ぐれる黒鉛材を基体と賦 この上にターゲット板として
タングステン板あるいはタングステンとモリブデンの複
合板を一体的に接合した構造の回転陽極が開発されてい
る。
ぐれる黒鉛材を基体と賦 この上にターゲット板として
タングステン板あるいはタングステンとモリブデンの複
合板を一体的に接合した構造の回転陽極が開発されてい
る。
しかしながら、この回転陽極においては、照射される電
子ビームによって上記ターゲット板が、その表面で約２
５００〜２６００℃に発熱し、しだがって該ターゲット
板と黒鉛基体の接合部も高温となり、該接合部の温度が
１３００℃以上になると、該黒鉛基体の炭素が上部のタ
ーゲット板へ拡散し、該接合部に例えばタングステンカ
ーバイドのようなカーバイド層が形成される。
子ビームによって上記ターゲット板が、その表面で約２
５００〜２６００℃に発熱し、しだがって該ターゲット
板と黒鉛基体の接合部も高温となり、該接合部の温度が
１３００℃以上になると、該黒鉛基体の炭素が上部のタ
ーゲット板へ拡散し、該接合部に例えばタングステンカ
ーバイドのようなカーバイド層が形成される。
該カーバイド層は機械的に脆く、回転陽極の高速回転時
の振動等の外的な力によって破損することがある。
の振動等の外的な力によって破損することがある。
その結果、ターゲット板と黒鉛基体の接合部の部分的な
剥離あるいはそれに基づく熱伝導の不均一化と部分的な
異常発熱などの不都合な事態をしばしば招く。
剥離あるいはそれに基づく熱伝導の不均一化と部分的な
異常発熱などの不都合な事態をしばしば招く。
このため、従来、該黒鉛基体とターゲット板の間に、炭
素とはカーバイドを形成せずかつ炭素のターゲット板へ
の拡散を防止するレニウム層を、例えばレニウム金属の
粉末と水あるいは有機バインダとから成るスラリーを黒
鉛基体の表面に塗布したりあるいは黒鉛基体の表面にレ
ニウムをＣＶＤ法で沈着せしめたりして形成することが
行なわれている。
素とはカーバイドを形成せずかつ炭素のターゲット板へ
の拡散を防止するレニウム層を、例えばレニウム金属の
粉末と水あるいは有機バインダとから成るスラリーを黒
鉛基体の表面に塗布したりあるいは黒鉛基体の表面にレ
ニウムをＣＶＤ法で沈着せしめたりして形成することが
行なわれている。
上記のような方法で形成されたレニウム層はそれなりの
効果を奏するものの組織構造的には緻密組織ではないの
で黒鉛基体からターゲット板への炭素の拡散を充分に防
止し得ない場合かある。
効果を奏するものの組織構造的には緻密組織ではないの
で黒鉛基体からターゲット板への炭素の拡散を充分に防
止し得ない場合かある。
本発明者らは、このような難点を解消するために鋭意研
究を重ねた結果、レニウム層として加工されて緻密なレ
ニウム箔、特に加工率８５％以上のレニウム箔を用いる
と炭素の拡散が充分に防止し得るという知見を得、本発
明を完成するに到った。
究を重ねた結果、レニウム層として加工されて緻密なレ
ニウム箔、特に加工率８５％以上のレニウム箔を用いる
と炭素の拡散が充分に防止し得るという知見を得、本発
明を完成するに到った。
本発明は、ターゲット板にカーバイド層を形成すること
の少ない改良されたＸ線管用回転陽極を提供することを
目的とする。
の少ない改良されたＸ線管用回転陽極を提供することを
目的とする。
すなわち、本発明の回転陽極は、黒鉛基体とターゲット
板の間にレニウム層を介在させた一体的構造のＸ線管用
回転陽極において、該レニウム層が粉末焼結体を加工し
たもの特に加工率８５％以上のレニウム箔であることを
特徴とするものである。
板の間にレニウム層を介在させた一体的構造のＸ線管用
回転陽極において、該レニウム層が粉末焼結体を加工し
たもの特に加工率８５％以上のレニウム箔であることを
特徴とするものである。
本発明回転陽極には、加工率８５係以上の緻密な組織構
造のレニウム箔が用いられる。
造のレニウム箔が用いられる。
ここでいう加工率とは、後述するレニウム焼結体を熱間
加工（鍛造及び圧延）しレニウムの金属箔を形成する際
に、焼結体の厚みをｔ１ レニウム箔の厚みをｔ′とす
ると、ｔ−ｔ’ ／ｔＸ１ ００で算出される値をいう
。
加工（鍛造及び圧延）しレニウムの金属箔を形成する際
に、焼結体の厚みをｔ１ レニウム箔の厚みをｔ′とす
ると、ｔ−ｔ’ ／ｔＸ１ ００で算出される値をいう
。
この加工率は、レニウムの結晶粒の扁平な組織構造化の
度合および組織構造の緻密化の度合を表示するものであ
る。
度合および組織構造の緻密化の度合を表示するものであ
る。
該加工率が大きくなると、レニウム箔の組織構造が緻密
化するとともに、各結晶粒界が複雑にいり組みあうため
、例えばその厚み方向への炭素の拡散に対しては良好な
防壁の働きを示すようになるものと考えられる。
化するとともに、各結晶粒界が複雑にいり組みあうため
、例えばその厚み方向への炭素の拡散に対しては良好な
防壁の働きを示すようになるものと考えられる。
本発明においてレニウム箔の加工率が８５チ未満の場合
には、炭素の拡散を充分に防止することが難しい。
には、炭素の拡散を充分に防止することが難しい。
また、加工率の上限は特にないが、実際に製造できるレ
ニウム箔の厚さは５μｍ程度に留まる。
ニウム箔の厚さは５μｍ程度に留まる。
なお、レニウム箔の厚さを調整するには電解研摩等を用
いることもできる。
いることもできる。
レニウム箔の加工率が炭化物生成状態に影響を及ぼす理
由は定かではないが、組織の緻密度合および結晶粒の状
態が効いてくるものと考えられる。
由は定かではないが、組織の緻密度合および結晶粒の状
態が効いてくるものと考えられる。
用いるレニウム箔の厚みは、該レニウム箔の加工率との
関係で選定すればよいが、５〜４００μｍのものが好ま
しい。
関係で選定すればよいが、５〜４００μｍのものが好ま
しい。
レニウム箔の厚みが５μｍ未満のものは製造が困難であ
る上にカーバイド層生成阻止の効果が小さく、また４０
０μｍを超えるとターゲット表面から黒鉛基体への速や
かな熱伝導を妨げる。
る上にカーバイド層生成阻止の効果が小さく、また４０
０μｍを超えるとターゲット表面から黒鉛基体への速や
かな熱伝導を妨げる。
レニウム層の存在効果及び製造容易さとの関係から考え
るとその厚みは１０〜２００μｍにあることがより好ま
しい。
るとその厚みは１０〜２００μｍにあることがより好ま
しい。
このようなレニウム箔は例えば次のようにして作製され
る。
る。
まず、粒径１〜３μｍのレニウムの粉末を、室温下で所
定の金型内に充填して約１． ５ ｔｏｎ ／ ｃｗｉ
で圧縮予備成形した後、得られた圧粉体を例えば水を圧
力媒体とするアイソスタチツクプレスで約２ｔｏｎ／ｃ
ｉで等方圧縮成形して成形体を形成する。
定の金型内に充填して約１． ５ ｔｏｎ ／ ｃｗｉ
で圧縮予備成形した後、得られた圧粉体を例えば水を圧
力媒体とするアイソスタチツクプレスで約２ｔｏｎ／ｃ
ｉで等方圧縮成形して成形体を形成する。
ついで、この成形体を例えば１０−５〜１ｏ−６Ｔｏｒ
ｒの真空炉中で２３００〜２４００℃の温度で焼き固め
て焼結体を得る。
ｒの真空炉中で２３００〜２４００℃の温度で焼き固め
て焼結体を得る。
更に、この焼結体を１６００〜１８００℃の温度下で熱
間鍛造しレニウム箔を形成する。
間鍛造しレニウム箔を形成する。
通常、この段階では約２ｍｍのレニウム箔か得られる。
ついで、このレニウム箔を１６００〜１８００℃の温度
下で約１ｗｎの厚みにまで熱間圧延した後、最後に冷間
圧延し用いる厚みのレニウム箔を得る。
下で約１ｗｎの厚みにまで熱間圧延した後、最後に冷間
圧延し用いる厚みのレニウム箔を得る。
このとき、加工率８５％以上のレニウム箔においては、
最終の段階での比重は２０以上のものが得られる。
最終の段階での比重は２０以上のものが得られる。
本発明の回転陽極において、ターゲット板は、タングス
テン板あるいはタングステン板の背面に所定厚みのモリ
ブデン板を例えば熱圧プレスして成る複合板のいずれか
であるが、黒鉛基体との接合面におけるカーバイド層の
形成を防止する意味からすれば熱吸収体であるモリブデ
ン板との複合板であることが好ましい。
テン板あるいはタングステン板の背面に所定厚みのモリ
ブデン板を例えば熱圧プレスして成る複合板のいずれか
であるが、黒鉛基体との接合面におけるカーバイド層の
形成を防止する意味からすれば熱吸収体であるモリブデ
ン板との複合板であることが好ましい。
以下に本発明の回転陽極を実施例に基づいて説明する。
実施例
１）ターゲット板の作製
常法により作製した直径１３０ｍｍ厚み２．５ｍｍのタ
ングステン板と直径１３０調厚み１５ｒｒｒｍのモリブ
デン板を用意した。
ングステン板と直径１３０調厚み１５ｒｒｒｍのモリブ
デン板を用意した。
該モリブデン板の上に該タングステン板を載置し、水素
雰囲気中で１６００’Ｃ、２ ５ ０＠／ｃｒＡで熱圧
プレスした。
雰囲気中で１６００’Ｃ、２ ５ ０＠／ｃｒＡで熱圧
プレスした。
タングステン板とモリブデン板が一体的に接合した後、
モリブデン板の下面に平滑化加工を施こして複合ターゲ
ット板が得られた。
モリブデン板の下面に平滑化加工を施こして複合ターゲ
ット板が得られた。
２）レニウム箔の調製
前記の製法に基づき、たて１００咽幅５０ｗｍ厚み２ｍ
ｍの焼結体を４個作製した。
ｍの焼結体を４個作製した。
これらをそれぞれ１７００〜１９００℃の温度下で熱間
鍛造し、更に１７００℃で熱間圧延した後冷間圧延して
加工率７５係（厚み０． ５ ｒｒｒｍ ）、８０φ（
厚み０． ４ ｒｒａｎ ）、８５％（厚み０． ３
ｔｒｒｍ ）、９０％（厚み０． ２ ｍｍ ）、９５
係（厚み０． １ ｒｒａｎ ）及び９ ７． ５ ％
（厚み０． ０ ５８ ）の６種類のレニウム箔を調
製した。
鍛造し、更に１７００℃で熱間圧延した後冷間圧延して
加工率７５係（厚み０． ５ ｒｒｒｍ ）、８０φ（
厚み０． ４ ｒｒａｎ ）、８５％（厚み０． ３
ｔｒｒｍ ）、９０％（厚み０． ２ ｍｍ ）、９５
係（厚み０． １ ｒｒａｎ ）及び９ ７． ５ ％
（厚み０． ０ ５８ ）の６種類のレニウム箔を調
製した。
３）回転陽極の作製
上記１）、２）で得たターゲット板とレニウム箔を重ね
あわせ、１６００℃水素ｔ囲気中で、２ ５ ０ ｋｑ
／ｃｒｒｆの圧力を印加し約１時間その状態を保持した
。
あわせ、１６００℃水素ｔ囲気中で、２ ５ ０ ｋｑ
／ｃｒｒｆの圧力を印加し約１時間その状態を保持した
。
最後に、直径１ ３ ０ｒｒｒｍ厚み３０ｒｒｒｒｎの
黒鉛基体の上に上述のターゲット板／レニウム箔複合体
を重ねて、全体を１４００℃、窒素（不活性）査囲気下
でボロンナイトライド粉末を圧縮媒体として上下方向か
ら約２００＠／ｃｒＡの圧力を印加し、約１時間その状
態を保持した。
黒鉛基体の上に上述のターゲット板／レニウム箔複合体
を重ねて、全体を１４００℃、窒素（不活性）査囲気下
でボロンナイトライド粉末を圧縮媒体として上下方向か
ら約２００＠／ｃｒＡの圧力を印加し、約１時間その状
態を保持した。
その結果全体が一体的に接合されていることを確認した
。
。
なお、比較のために、黒鉛基体の上に平均粒径１〜３μ
ｍのレニウムの粉末２０Ｌ？（１０ｍｌ）に有機バイン
ダ０．２Ｓ’を加えて成るスラリーを厚み約５００μｍ
に均一に塗布し、バインダを加熱除去後その上に同様に
複合ターゲット板を接合した回転陽極を作製した。
ｍのレニウムの粉末２０Ｌ？（１０ｍｌ）に有機バイン
ダ０．２Ｓ’を加えて成るスラリーを厚み約５００μｍ
に均一に塗布し、バインダを加熱除去後その上に同様に
複合ターゲット板を接合した回転陽極を作製した。
このようにして得られた各回転陽極を、１０″Ｔｏｒｒ
の真空炉中で約１４００℃の温度下に１０時間放置した
。
の真空炉中で約１４００℃の温度下に１０時間放置した
。
冷却後、回転陽極を取り出し、それぞれを垂直方向に切
断して接合面を露出せしめた。
断して接合面を露出せしめた。
該切断面を顕微鏡観察し、モリブデン板に形成されたカ
ーバイド層の厚みを測定した。
ーバイド層の厚みを測定した。
それらの結果を加工率とカーバイド層の厚みの関係とし
て第１図に示した。
て第１図に示した。
なお比較のだめのターゲット板ではカーバイド層の厚さ
が不均一に厚く形成されていた。
が不均一に厚く形成されていた。
更にレニウム箔の厚さを２００μｍと一定のもので、加
工率が８０％、８５係、９０％、９５％と異なるものを
用意し、これらを用いて同様の条件で回転陽極を製作し
、前記と同様に処理した後、生成したカーバイド層の厚
みを調べた。
工率が８０％、８５係、９０％、９５％と異なるものを
用意し、これらを用いて同様の条件で回転陽極を製作し
、前記と同様に処理した後、生成したカーバイド層の厚
みを調べた。
その結果を、加工率と形成されたカーバイド層の厚みの
関係として第２図に示した。
関係として第２図に示した。
第２図から明らかなようにカーバイド層の生成はレニウ
ム箔の加工率に大へく依存することか判明した。
ム箔の加工率に大へく依存することか判明した。
第１図は、レニウム箔の加工率とターゲット板に形成さ
れるカーバイド層の厚みとの関係曲線、第２図は、厚み
２００μｍのレニウム箔の加工率とターゲット板に形成
されるカーバイド層の厚みとの関係曲線を表わす。
れるカーバイド層の厚みとの関係曲線、第２図は、厚み
２００μｍのレニウム箔の加工率とターゲット板に形成
されるカーバイド層の厚みとの関係曲線を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 黒鉛基体とターゲット板の間にレニウム層を介在さ
せた一体的構造のＸ線管用回転陽極において、該レニウ
ム層が粉末焼結体をＤ０エしたレニウム箔でなることを
特徴とするＸ線管用回転陽極。 ２ 該レニウム層が加工率８５チ以上のレニウム箔であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線管
用回転陽極。 ３ 該レニウム箔の厚みが５〜４００μｍである特許請
求の範囲第１項又は第２項記載のＸ線管用回転陽極。 ４ 該ターゲット板が、タングステン板あるいはタング
ステン板にモリブデン板を一体的に接合して成る複合板
のいずれかである特許請求の範囲第１項から第３項のい
ずれかに記載のＸ線管用回転陽極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13675680A JPS597182B2 (ja) | 1980-10-02 | 1980-10-02 | Ｘ線管用回転陽極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13675680A JPS597182B2 (ja) | 1980-10-02 | 1980-10-02 | Ｘ線管用回転陽極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5763754A JPS5763754A (en) | 1982-04-17 |
| JPS597182B2 true JPS597182B2 (ja) | 1984-02-16 |
Family
ID=15182759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13675680A Expired JPS597182B2 (ja) | 1980-10-02 | 1980-10-02 | Ｘ線管用回転陽極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597182B2 (ja) |
-
1980
- 1980-10-02 JP JP13675680A patent/JPS597182B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5763754A (en) | 1982-04-17 |
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