JPS6188422A - 合金製ｘ線管タ−ゲツト上の熱発散性被膜とその設置方法 - 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】 発明の背景 本発明はＸ線管の陽（参に関づるものであって、更に詳
しく言えば、Ｘ線管の陽極ターゲットの熱発散度を向上
させるために設置きれた被膜に関りる。

Ｘ線の発生に際しては極めて多ｈ）の熱エネルギーが生
じるため、かかる熱をＸ線管ターゲットからできるだけ
速やかに放散させるための努力がなされてきた。一般的
な方法は、ターゲラ１〜の後面上に特定材料から成る被
膜を設置してその表面の熱発散度を高めることにより、
ターゲット本体から熱を速やかに放散させるというしの
であった。

かかる方法は、米国特許第４１３２９１６号明細書中に
記載されている。それによれば、設置される被膜は、熱
発散度の高い材料であるＴ　＋　０２を２０（重量）％
までの割合て含んでｄ３す、そして残部は融点をｉ＋Ｔ
　’８レベルにまで上昇させるためのｒｉ９化物ｄ３よ
び動作温度範囲内にａ３いて酸化１カを安定化するため
の受電の安定化材料から成っている。

ＴｉＯ２の割合が２０（重量）％以下に維持されること
の士たる理由は、この材料がそれよりも高率で存在する
と、溶融工程に際して被膜を加熱した１易合にモリブデ
ン製ターゲットの表面から溶融液か流れ去ってしまうと
いうことにあった。

Ｌ記の被１１９は、−Ｅリブデン製ターゲットに対して
使用した場合には良い結果をもたらした。しかるに、か
かる被膜をモリブデン合金（たとえば、１ｔ−ｉｔ仮の
Ｉ−Ｚ　ｆｖｌや〜１ｌ−１０４）から成るターゲット
上に設置した場合には、密着性Ｊ３よび表面溶融時ｅ＋
に関して問題のあることが判明した。すなわら、合金材
料に対゛りるかかる被膜の密着性はモリブデン月利の場
合のように良くはないのである。同様に、表面溶融特性
が不良である結果、もっばら非常に粗くて粒状の面しか
得られない。このような表面は、粒子の剥落が起こり易
いため、高電圧安定性のｆｉｉＴから兄て不適当である
。

従って本発明の目的の１つは、Ｘ線管ターゲット上に設
置ずべき改良された熱発散度の高い被膜を提供すること
にある。

また、モリブデン合金材料から成るＸ線筏ターゲットに
対する密着性の良い熱発散性被膜を１！！供することも
本発明の目的の１つである。

更にまた、モリブデン合金製のターゲットにおいて、溶
融により平滑で光沢のある状態になった表面を有する熱
発散性被膜を提供することも本発明の目的の１つである
。

更にまた、経済的に製造しかつ効果的に使用づることの
できる、熱発散性被膜を貝ｉ！したしリブデン合金製Ｘ
線管ターゲットを提供づることし本発明の目的の１つで
ある。

上記の目的およびその他の特徴や利点は、添（・」の図
面を参照しながら以下の説明を読めば一層容易に理解さ
れよう。

発明の概要 本発明の一側面に従って簡単に述べれば、Ｘ線管ターゲ
ットの表面上に設置される被ＩＩ９は、・１０〜７０（
ＩＴｉ吊）％のＴｉ　０２および３０〜６０（車ω）％
の安定化醇化物から成ることを特徴とづる。実施の一態
様に従えば、かかる安定化醇化物１ｊ９２（重０３　）
％の７ｒ○２および８（重量）９６のＣａＯから成る。

本弁明の別の側面に従って簡単に述べれば、上記のごど
き混合１力がターゲットの表面上にプラス゛マ洛（Ｊｊ
され、次いでかかるターゲットがｈＶ法により真空中に
おいて高ン晶下で溶融される。その結末、ターグツＦ・
本体に密着した平滑で光沢のある表面が１＋′７られ、
それによりターゲットの熱発散度特性の向上が達成され
る。

以下に説明される図面中には、好適な実施の態（贅が図
示されている。とは言え、本発明の精神および範囲から
逸脱Ｖることなしにその仙各種の変更態様１５代替＋１
４造が可能であることは言うまでもない。

好適な実施の態様 先ず第１図を見ると、陽樺ステム（図示せず）に１５！
　（Ｊけるための穴１２を有する回転陽極Ｘ線管の陽極
ターゲットに本発明を適用して成る（１４造物が１０と
して示されている。ターゲット１１の１１ｑ而１３には
、通常の技術に従い電子でｙｊ撃してＸ線を発生させる
ための高密度耐熱月利から成る焦点軌道が固定されてい
る。

ターゲット１１の後面１４上には、本発明に固有の方法
および組成をもっで１−シ胃された被ｌｌｔ、１１６が
具備されている。かかる被膜１６（よ１玲而１・１にｄ
５ける熱発散１哀特性を向上させるのに役立つ結末、タ
ーゲット１１からの伝熱率は実質的に増大づることにな
る。

熱発散度の高い被膜１６は熱発散度の高い＋、ｉ　ｔ’
ｑであるＴｉＯ２と安定化酸化１力とから成るのであっ
て、後者の機能は被膜の融点を正規の動作条件下で使用
するのに十分なレベルにまで上腎させることにある。好
適な実施の態様に従えば、被ｂ）１６は４０〜７０（重
量）％のＴｉＯ２Ｊ−３よび３０〜６０（重量）％の安
定化Ｚｒ　０２から成る。とは言え、本発明の実施に際
してはその他の酸化物も適宜に使用し得ることを理解す
べきである３、たどえば、Ｚｒ　Ｏ２、Ｈｒ　Ｏ，ＭＣ
Ｉ　Ｏ，Ｃｅ　０２．１−ａ２０３Ｊ’ｊよひ３ｒ○か
ら成る群より選ばれた任危の昌１．ｌｉ！点酸化物がＴ
ｉ　０２と混合使用するのに適している。

上記の酸化物月利のいずれについても、それを単独で使
用してＴｉ　０２と混合した場合に２．Ｑられる被膜は
、（常温から１５００℃に至る）動作温度範囲にわたっ
ての相安定性が不十分である。すなわら、Ｑ　ＩＩの上
胃に伴って起こる相変化のため、ふくれや鱗状ｊ、ｌＩ
　ＣＪｉによって本体から被膜が剥がれることがある。

従って、ＣａＯおよびＹ２Ｏ３から成る市より蓮ばれた
安定化材料の添加によってＩ１１！２化物月利を安定化
リ−ることが必要である。

酸化１２！Ｉ材料としてＺｒＯ２が選定され、かつ安定
化材′！８１としてＣａＯが；バ定された場合、それら
の好適な８合物は８（重量）％のＣａＯおよび９２（重
量）％のＺｒ　０２から成るものであることが判明して
いる。とはちえ、ＣａＯの１１１合を４〜１４（Φ量）
％の範囲内で変化させてもＺｒＯ２にりＩＸＪる」−分
な安定化を達成することができる。

ＴｉＯ２と安定化酸化物との混合物を調”１１じ！ζ後
、ターゲット１１の後面１４土に被し１を設置ｉ、’ス
づる方法は、本発明の場合と同じ雷受入に譲浪された１
９７９年１月２日付のヒｊツシｒン（ｌｌ　ｕｃｓＣｈ
ｅｎ　）等の米国特許第４１３２９１６Ｍ明細、ｌ）中
に記載された方法と実質的に同じである。なお、この特
許明細書の記載内容は引用によって本明細囚中に併合さ
れるものとする。かかる方法は、第２図に示されるごと
く、（１）ターゲットの表面に前処理を施し、（２）タ
ーグツ１−の表面［に上記の混合物を薄い被膜として（
」首させ、次いて（３）真空中にｄ３いてこの波１ｔ！
Ｎ　ＦＪきターゲットを加熱することにより被膜を溶融
させて被膜に平ｄ“１で光沢のある表面をｆ」与する諸
工程を含／υでいる。

これらの各工程は、上記の持ツ７［明細μ）中に記載さ
れるごとく、様々なやり方で実施することができる。

モリブデン合金製ターゲットの前処理は、通１′；シの
清浄操ｆ［に従って行われる。典型的には、表面の脱脂
および超音波清浄が行われ、次いて御一同された被膜に
対する伝熱特性および密着性を向上させるためにザンド
ブラスチングによる粗面化が行われる。

１−！０２と安定化酸化物とのＧ　Ｑ物は、プラズマ溶
ＱＪ、真空スパッタリングまたは電子ビーム蒸ン１のご
とき任意適宜の方法によって付着させることができる。

（・１６手段としてプラズマ溶射法が選定された場合、
その操作手順は上記の特許明Ｉ　ｉｆｆ中に記１成され
たものと全く同じである。

４（５で明方法にお【ブる最後の工程は、被膜設置後の
ターゲットを真空中で加熱して酸素を追出すことであっ
て、こうして生じた酸系欠損状態が熱発散度特性の向上
をもたらすのである。この工程は、上記の特許明細書中
に記載された操作手順に従い、１０−　’　Ｔｏｒｒの
圏境中において１６４０〜１６り　０　”にの範囲内の
Ｉｆ適な温度下で実施される。なＪ５、かかる溶融工程
にとって適当であると判明した１ｉｔＡ度範囲は１６２
０〜１７００’Ｃである。また、かかる溶融工程は被膜
上に平滑で光沢のある表面を１７６のに必要な１１間に
わたって行われる。このような目的にとって適当なＩＩ
′Ｊ間は４５分であることが判明している。

実　　施　　例 Ｆ記第１表中、には、２０〜９０（巾１１０％の範囲内
のＴｉ　０２および残部の安定化ＺｒＯ２Ｆすなわら、
８（重量）％のＣａＯおよび９２く重量）％のＺｒＯ２
］から成る組成を４１する各種の試（１で被覆されたＴ
ＺＭ製のターグツ１〜を用いて（［１られた実験結果が
示されている。

上記第１表中の試料１および２がらゎがる通り、２０（
重量）％のＴｆ　０２を含有した被膜および３０（重囲
）％のＴｉＯ２を含有した被膜はいずれも表面溶融特性
および密着↑４が不良であることが判明した。表面溶融
特性が不良であることは、後記において説明される写真
中に明確に見られるような粗くて粒状の表面によって証
明される。密着性が不良であることは、被膜の表面にス
コッチ（３ｃｏｔｃｈ　）テープを貼ってから引剥がづ
といういわゆるテ、−ブ試験によって証明された。試料
１および２の場合には、被膜はターゲット本体に：密着
しないでテープと共に剥離する傾向を示した。

試料３〜６の各々においては、平滑で光沢のある表面を
有する点から見て表面溶融＋ｉｊ　ｆｉｔは良好であっ
た。これらの試料の各々にＪ−３いてはまた、テープ試
販によって証明されるごとく、密着性も良好であった。

試料７および８もまた、良好な密盾゛性を示した。

しかるに、８０（重量）％のＴｉＯ２を含有した試料７
においては、明瞭な結晶組織の生成にょって示されるご
とく、ＴｉＯ２の析出した形跡が見られた。このような
現象は試料８において一層顕茗であって、かかる結晶Ｉ
］ｆＩか生成された区域内にはＩｉ　Ｂ’Ａがほとんど
残されていなかった。これらの現象は、後記にａ３いて
説明される写真を参照すれば一層明確に認められよう。

次に−Ｆ記第１表の最後の（閑を見ると、記載の組成範
囲にわたって様々な化学相が生じることがわかる。この
データは、各々の試料に対しＸ線回折技術を適用して１
！′７られたものである。試料１において（；１、相用
様はもっばら立方晶系ＺｒＯ２のみから成っている。３
０（重量）％のＴｉＯ２を含有ザる試料２には、立方晶
系Ｚｒ　０２組織を含むと共に、立方晶系（２Ｃａ　０
　・５Ｔｉ　０２　）として同定された新しい相の生成
をも示している。試料３は主としてこの力ｉしい相ずな
わら立方晶系（２Ｃａ　０　・５−ｒｉ　０２　）から
成っているが、痕跡ｒ）の立方晶系ＺｒＯ２組織をも含
んでいる。試ｆ’ｌ　／ｌ、５および６は、いずれも立
方晶系（２Ｃａ０・５ＴｉＯ２）組織のみから成ってい
る。試料７は、立方晶系（２Ｃａ　０・５Ｔｉ　０２）
組織ばかりでなくＴｆ　０２結晶をも含んでいる。最後
に、試料８は主としてＴｉ　０２結晶から成っている。

上記のデータかられかる通り、表面溶融特性および密着
性が良好であると判明した試料３〜６においては、被膜
の相組織は主としであるいは全体的に新しい相〔すなわ
ち、立方晶系（２Ｃａ０・５Ｔｉ　０２　）］から成っ
ていたように思われる。

他方、被膜が全体的あるいは部分的に立方晶系７ｒ○２
またはＴｉＯｚ結晶組織から成る場合には、被膜表面は
不適当なもの（すなわち、粒状の表面または結晶質の表
面〉であった。

次に第３図を見ると、６０（重量）％のＴｉＯ２％およ
び４０（！ｌｆｆ１ｔ）％の安定化Ｚｒ　０２から成る
試料５の組織の電子顕微鏡写真（ｘ２００＞が示されて
いる。この図かられかる通り、ひび割れの非常に少ない
平滑で丸みのある表面は適正な溶融処理を受けたことを
示しており、また被膜の組織は全体にわたってかなり均
一である。

表面溶融特性が不良である例を第４Ａ図に示すが、ここ
に示された被ＩＩＷ（Ｘ５００）は２０（重量ｊ）％の
ＴｉＯ２および８０（重積）％安定化酸化物から成るも
のである。この場合、突端は粗くて凹凸かあり、かつ組
織は非常に不均一であって５被膜が適正な溶融処理を受
けていないことを示している。このような被膜は、モリ
ブデン合金製ターゲット本体の表面から非常に剥離し易
いことが理解されよう。それに対し、第４Ｂ図は５０（
壬（１１）％のＴ！　０２および５０（重量）％の安定
化酸化物から成る被膜（試料４）を示している。第４Ａ
図と同じ倍率（Ｘ５００）のこの図中には、ひび割れの
非常に少ない極めて平滑で一様な表面が示されている。

本体は良く被覆されており、また剥ＮＩシ易い粗い突端
はたとえあっても僅かである。

組成範囲の高’「ｉｏｚ含ｍ側［すなわち、８０および
９０（爪爵）％のＴｉ　０２　］においては、′；ｊ５
５　Ａ　Ｊ３よび８図に示されるごとく、被膜の表面戸 上に黒色のＴｉＯ２結晶が生成される。第５Ａ図におい
−Ｃ）ユ、１’！０２結晶と白色で示される所望の被膜
組織とがほぼ等量だけ存在するように思われる。しかる
に、第５Ｂ図においては、結晶組織が大部分を占めるた
め、所望の被膜表面が存在する余地はほとんど残されて
いない。高電圧安定性に欠ける点および熱発散度が低下
する点から見て、このような組織は望ましいもの°では
ない。

密着性の説明に当っては、先ず最初に、２０（重量）％
のＴ！　０２および８０（重量）％の安定化酸化物で被
覆されたモリブデン製ターゲット・の光学顕微鏡写真を
参照するのが最も良かろう。

第６Ａ図はかかる構造物の横断面の顕微鏡写真であって
、ターゲット本体は実質的に白色で示されており、また
固定用のエポキシ樹脂は黒色で示されている。被膜は灰
色の薄い中間層として示されている。第６Ａ図かられか
る通り、かかる被膜は本体の表面に密着したほぼ連続的
なリボンを形成している。このような状態は密着性が良
好であることを示すものである。

同じ被膜をＴＺＭ製のターゲット上に設買した場合の密
着性は、第６Ｂ図に見られるごとく良好とは言い難い。

この場合の被膜は、相互にかつターゲット本体から分離
した不連続な断片を成しているように見える。第６Ｃ図
には、試別４の被膜［ずなわら、５０（重量）％のＴ！
Ｏｚおよび５０（小量）％の安定化酸化物から成る被膜
］で被覆されたＴ　Ｚ　Ｍ製のターゲットが示されてい
る。

この場合の被膜は、ターゲット本体の表面に密着した（
Ｊば連続的なリボンを成す第６７＼図の被膜と（３工ど
んど同じように見える。

以十、好適な実施の態様に関連して本発明を説明したか
、本発明の着想はその他の実施の態様にも容易に通用す
ることが可能である。また、本発明の精神に文すること
なく、本発明の形態や方法に様々な変更を加えｑること
は当業者にとって自明であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施の態様に従って設置された
熱発散性被膜を具ｔ（ｆする陽極ターゲットの略図、第
２図は本発明の好適な実施の態様に基づく被膜の設置方
法を示すブロック図、そして第３．４Ａ、４１３．５Ａ
、５Ｂ、６△、６１３及び６Ｃ図は本発明を説明する目
的で６種被膜の金属組織を示Ｊ雷子顕微鏡および光学顕
微鏡′り貞である。 図中、１１はターゲット、１２は穴、１３ｉよ＋ｉｉ＋
面、１４は後面、そして１６は被膜を表わり。 持前出願人 ゼネラル・土しク１〜リック・カンバニイ代理人　（７
６３０）　　生　沼　１’ｊ７４　−図面の浄Ｓ（内容
（二変更なし） ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、２ く；７（メλ″ξ゛〉−ミ、）＾・二：（Ｂ：’、ｃ、
＜＋セＣ；＝′？・ｆ二：≧バＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陽極ターゲットの焦点軌道部分に電子の流れを向け
   てＸ線を発生させるための陰極を具備したＸ線管の陽極
   ターゲット上に設置すべき熱発散性被膜において、（ａ
   ）４０〜７０（重量）％のＴｉＯ＿２と（ｂ）残部の安
   定化酸化物との混合物を被膜溶融して成り、上記酸化物
   はＺｒＯ＿２、ＨｆＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ＿２、Ｌａ＿２
   Ｏ＿３およびＳｒＯから成る群より選ばれることを特徴
   とする熱発散性被膜。 ２、前記酸化物がＺｒＯ＿２である特許請求の範囲第１
   項記載の熱発散性被膜。 ３、前記安定化酸化物が８６〜９６（重量）％のＺｒＯ
   ＿２および４〜１４（重量）％のＣａＯから成る特許請
   求の範囲第２項記載の熱発散性被膜。 ４、熱発散度特性を向上させるためＸ線管ターゲット表
   面上に被覆した、（ａ）４０〜７０（重量）％のＴｉＯ
   ＿２と（ｂ）３０〜６０（重量）％の安定化酸化物との
   混合物からなる被膜であって、上記酸化物はＺｒＯ＿２
   、ＨｆＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ＿２、Ｌａ＿２Ｏ＿３および
   ＳｒＯから成る群より選ばれ、上記被覆混合物は溶融状
   態に加熱されて平滑で光沢のある表面を供することを特
   徴とする被膜。 ５、前記酸化物としてＺｒＯ＿２が使用される特許請求
   の範囲第４項記載の被膜。 ６、前記安定化酸化物が８６〜９６（重量）％のＺｒＯ
   ＿２および４〜１４（重量）％のＣａＯから成る特許請
   求の範囲第５項記載の被膜。 ７、陽極ターゲットの焦点軌道部分に電子の流れを向け
   てＸ線を発生させるための陰極を具備したＸ線管の陽極
   ターゲット上に設置すべき熱発散性被膜において、（ａ
   ）４０〜７０（重量）％のＴｉＯ＿２と（ｂ）３０〜６
   ０（重量）％の安定化酸化物との混合物を溶融して得ら
   れる生成物から成り、上記酸化物はＺｒＯ＿２、ＨｆＯ
   、ＭｇＯ、ＣｅＯ＿２、Ｌａ＿２Ｏ＿３およびＳｒＯか
   ら成る群より選ばれることを特徴とする熱発散性被膜。 ８、前記安定化酸化物が８６〜９６（重量）％のＺｒＯ
   ＿２および４〜１４（重量）％のＣａＯから成る特許請
   求の範囲第７項記載の熱発散性被膜。 ９、（Ａ）４０〜７０（重量）％のＴｉＯ＿２と３０〜
   ６０（重量）％の安定化酸化物との混合物から成る被膜
   を陽極ターゲットの表面上に付着させ、次いで（Ｂ）少
   なくとも１０＾−＾５Ｔｏｒｒの真空中において前記タ
   ーゲットを１６２０〜１７００℃の温度に加熱して前記
   被膜を溶融することにより前記被膜に平滑で光沢のある
   表面を付与する両工程を含むことを特徴とする、陽極タ
   ーゲット上に熱発発散被膜を設置する方法。 １０、熱発散度特性を向上させるためＸ線管ターゲット
   の表面上に被覆した、（ａ）４０〜７０（重量）％のＴ
   ｉＯ＿２と（ｂ）３０〜６０（重量）％の安定化ＺｒＯ
   ＿２との混合物からなる被膜であって、上記被覆混合物
   は溶融状態に加熱されて平滑で光沢のある表面を上記タ
   ーゲットに付与することを特徴とする被膜。 １１、前記安定化ＺｒＯ＿２が８６〜９６（重量）％の
   ＺｒＯ＿２および４〜１４（重量）％のＣａＯから成る
   特許請求の範囲第１０項記載の被膜。