JPS60249233A - Ｘ線管用回転陽極タ−ゲツト - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はＸ線管用回転陽極ターゲットに係シ、軽量・大
口径の大容量Ｘ線管用回転陽極ターゲットおよびその構
造に関する。

〔発明の背景〕

Ｘ線管用回転陽極ターゲット（以下、単にターゲットと
称す）は回転軸の上部に取りつけられて円盤状をなし、
この表面に電子線を照射することでＸ線を発生させるも
のである。このようなターゲットとして、従来モリブデ
ンやタングステンを焼結鋳造等により製造したものが一
般的である。

しかし近年の医療機器の急減な進歩の中で、高出力化の
だめの大容量ターゲットが要求されている。

大容量ターゲットを得るためにはターゲット基板の熱放
散をよくする。大口径化して単位面積当りの蓄積される
熱量を小さくする。さらには回転数を上げるととて熱放
出を向上（ヒートシンクを大きくする）させることが必
要である。このため電子照射面（Ｘ線源発生部）のみを
タングステンあるいはタングステン合金とし、その他の
部分にはこれらの金属よシ比重が小さく、かつ比熱の大
きいモリブデンを用いた金属ターゲット、熱放散をよく
するために電子照射面とは反対の面に金属酸化物（Ｔｉ
ｅ、、Ａｔ、０３．ＺｒＯ，、ＣａＯ等）の単体あるい
は混合粉末を溶射法等によシ吹付けて悪化処理したもの
、さらには金属ターゲットの裏面に黒鉛を高融点金属ろ
うを用いて接着したターゲット等がある。しかしこれら
は比重の大きい金属が主体であり、ターゲットを大口径
にして高速回転させることはＸ線管の回転軸等信の部品
の強度的制約から限界がある。そこで最近では軽量で、
かつ耐熱性に優れる黒鉛基板の上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法によ
ってＸ線発生源材料のタングステンやタングステン合金
を積層したターゲットが研究されている。これは基板が
軽量の黒鉛であり、大容量のターゲットとして好都合で
ある。しかし回転数をあげるには黒鉛自体の材料破壊強
度面で限界があることがわかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、大口径、かつ高速回転に耐える大容量
のＸ線管用回転陽極ターゲットを提供することにある。

〔発明の概要〕

ターゲット基板に要求される性質は高強度、高耐熱性及
び高熱伝導性である。黒鉛基板は耐熱性及び熱伝導性の
点では優れているが強度の面で目的の高速回転ターゲッ
トを得ることが難かしいととは前記の通りである。この
欠点を改善する基板材料としてセラミックスがある。特
に、ＢｅＯす （酸化ベリラム）を含有した５ｉＣ（炭化珪素）八 は黒鉛にくらべ５〜１０倍の曲げ強度があり、熱伝導率
も金属アルミニウムと同等で黒鉛の２倍程度の性質を有
する。しかし、このセラミックスを基板材料として用い
る場合には１つの問題点が残る。それはセラミックスが
難加工性であり、一般的な傘形ターゲットを得るには高
価なものになる。

そこで安価で、かつセラミックスの特性を生かすことの
できるターゲット構造を発明した。第１図にそれを示す
。これは、セラミックスの製造法が黒鉛の型にセラミッ
クス粉末を入れホットプレスによって焼成し、その後黒
鉛の型材を大気中で昇華させるか研摩によって取り除く
点に着目して生まれた。ターゲット基板は傘形傾斜部が
黒鉛でおるため加工が容易であシ、回転数を上げるため
に必要な強度はセラミックスが受け持つため、目的に合
致したターゲットが得られると考えた。そこで第１図に
示すターゲットを試作し、回転試験をした結果、従来の
黒鉛基板の３倍以上の高速回転に耐えることを確認した
。しかしＸ線発生源材料をＣＶＤした面の仕上げ加工の
際、セラミックス基板にクラックが入りやすく、ターゲ
ットの破損につながることが明らかに々つた。破損原因
を調査する過程でクラックはターゲット中心孔のセラミ
ックス側エッヂ部が起点となっていることと同時に、ミ
クロ的観察でクラックの伝播は黒鉛の界面で止まってい
ることを発見した。すなわち黒鉛が緩衝材として働くも
のである。このことを積極的に応用したセラミックスと
黒鉛との複合ターゲット基板にすれば軽量・大口径で、
かつ高速回転に耐える大容量のターゲットが製作可能で
ある。

そこで本発明は黒鉛とセラミックスを層状にして仕上げ
加工の際及び製品においてチャックされるターゲット基
板の上下面は必ず黒鉛であシ、チャックによる締め付は
応力、加工の際の変形応力を黒鉛で吸収する構造のター
ゲットにするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を実施例によし説明する。

実施例１ セラミックスと黒鉛の複合体の製作はＳｉＣとＢｅＯの
粉末及び焼結助剤を混合して造粒し、圧粉成形後黒鉛型
材に充てんしてホットプレスした。

黒鉛は引張強度２５０　ｋｇｆ／ｃｍ２．比重１．７７
゜熱膨張係数４．６　Ｘ　１０−’／℃で、当社（日立
化成）ＰＤ−１ｉ相当品を用いた。黒鉛とセラミックス
との複合体をターゲット基板として用いる場合、その界
面の密着力が問題であり、少なくとも強度の小さい黒鉛
内部で破断することがのぞましい。

そこでホットプレスして得た複合体から１５ｍｍ０Ｘｌ
　２ｍｍ１　（Ｊｌ’、Ｃ２ｍｍｔ、黒鉛ＩＱｍｍｔ）
の引張試験片を採取し、複合体の両端面に引張治具を熱
硬化性エポキシ樹脂で接着後引張試験を行なった。また
、実際のターゲットでは電子線照射エネルギーのほとん
どが熱に変換されるため、ターゲット基板は熱サイクル
を受けることから、本複合体で２００Ｒ１０００℃の工
程−を３回繰返す熱処理を行ガつたものについても引張
試験した。その結果が第２図である。焼付材及び熱処理
材とも２００　ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ”程度の引張強度を
示し、破断部はいずれも黒鉛内部であった。従ってキラ
ミツクスと黒鉛の複合体接合部は熱サイクルにも十充耐
えうる基板でおる。

実施例２ セラミックスの焼成に用いる黒鉛型材とセラミックスは
ホットプレスで強固に接着する。これを利用して第３図
に示す断面構造のターゲットを製作した。傘形傾斜の仕
上げ加工等でチャックされるターゲットの上下は黒鉛１
とし、セラミックス３をサンドイッチしたもので、精度
よくあけられた回転軸取付用穴４と電子線の照射を受け
る傾斜部のＸ線発生源材料２からなる。本ターゲットは
同形で黒鉛基板のみで製作したものと比較すると２倍以
上の回転破壊強度を有することがわかった。

実施例３ セラミックスと黒鉛の積層複合体にクラックが発生した
場合、黒鉛がクラックの伝播を阻止する。

そこで実施例２で述べた積層をさらに多層にすれば、万
一セラミックスにクラックが発生した場合でも最少限に
くい止められ、安全性の面からも優れている。そこで第
４図の断面構造でセラミックス３を２枚サンドインチ構
造にした多重積層ターゲットを試作した。その結果実施
例２と同等の効果が得られた。さらにセラミックス３の
肉厚が薄いため、セラミックスの焼成が均一にできる。

特にＢａＯ入りＳｉＣではその高熱伝導性は薄板のもの
が径方向に対してバラツキなく得られるため、大容量の
ターゲットに適する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば軽量・大口径の黒鉛及び黒
鉛とセラミックスの２層基板で困難であった高速回転に
適するターゲットが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の黒鉛とセラミックスの複合基板ターゲッ
トの断面図、第２図は黒鉛とセラミックスの複合体の引
張強度を示すグラフ、第３図及び第４図は本発明の一実
施例の黒鉛とセラミックスの複合基板を用いたターゲッ
トの断面図である。 １・・・黒鉛、２・・・Ｘ線発生源材料、３・・・セラ
ミックス、４・・・回転軸取付用穴。 代理人　弁理士　高橋明夫 ｉ　ノ　目 ／ 第２　目 茅５　口 ！ 芽４　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、黒鉛とセラミックスとからなる円板状複合体で、前
   記円板の厚さ方向に黒鉛とセラミックスが層状構造をな
   し、前記円板複合体の上下面が黒鉛の基板であることを
   特徴とするＸ線管用回転陽極ターゲット。