JP6140983B2 - 透過型ターゲット、ｘ線発生ターゲット、ｘ線発生管、ｘ線ｘ線発生装置、並びに、ｘ線ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療機器、非破壊検査装置等に適用可能な波長範囲１ｐｍ〜１０ｎｍに属するＸ線を放出する放射線発生装置に関する。特にターゲット層と、かかるターゲット層を支持するダイアモンド基材とを備える透過型ターゲットに関する。さらに、本発明は、該透過型ターゲットを備える放射線発生管に関し、さらには、該放射線発生管を備えた放射線発生装置に関し、さらには、該放射線発生装置を備えた放射線撮影装置に関する。

在宅医療体制の整備、救急医療の処置範囲拡大等の社会的な情勢の変化により、可搬性を備えた小型軽量な医療モダリティのニーズが高まってきている。近年、このようなニーズに応えるように、医療分野における分析診断技術の発展と相まって、様々な医療モダリティが開発されてきている。放射線発生装置を備えた放射線撮影装置は、従来、その装置規模から、病院、医療検査機関等に固定設置されるものが主流であった。固定設置された医療モダリティは、作動期間とメンテナンスを含む休止期間とを定期的に設定して利用する形態が従来とられていた。

このような放射線発生装置を備えた放射線撮影装置においても、耐久性を高め、省メンテナンス化が図られることにより、装置の稼働率を向上させ、在宅医療または、災害や事故等の救急医療に適用可能な医療モダリティとすることが求められている。

放射線発生装置の耐久性を決定する主たる要因の一つとして、Ｘ線等の放射線の発生源となるターゲットの耐久性が挙げられる。ターゲットは一般に積層構造をとるが、ターゲットの層間の「密着性」を長期間確保することが、ターゲットの耐久性を向上させる上で重要であることは、公知であった。

電子線をターゲットに照射して放射線を発生させる放射線発生装置において、ターゲットにおける「放射線発生効率」は１％未満であるため、ターゲットに投入されたエネルギーのほとんどが熱に変換される。ターゲットで発生した熱のターゲット外部への「放熱」が不十分な場合は、ターゲットを構成する材料の変性や、層構成間に生じる応力に起因した膜剥がれ等の「密着性」の問題が生じる場合があった。

「放射線発生効率」を高効率化する方法として、ターゲットを、重金属を含有する薄膜形態としたターゲット層と、放射線を透過するとともにターゲット層を支持する基材とから構成された透過型ターゲットとすることは公知である。特許文献１には、従来の回転陽極型の反射型ターゲットに対して、「放射線発生効率」を１．５倍以上増大させた回転陽極型の透過型ターゲットが開示されている。

ターゲットから外部への「放熱」を促進する方法として、透過型ターゲットのターゲット層を支持する基材に、ダイアモンドを適用することが公知である。特許文献２には、タングステンからなるターゲット層を支持する基材としてダイアモンドを使用することにより、放熱性を高め、微小焦点化を実現することが開示されている。ダイアモンドは、高い耐熱性と、高い熱伝導性を備えているとともに、高い放射線透過性を備えているため、透過型ターゲットの支持基材としては、好適な材料である。本願発明の透過型ターゲットにおいても、ターゲット層を支持する基材としてダイアモンドを適用した構成を採用している。

特表２００９−５４５８４０号公報 特表２００３−５０５８４５号公報 米国特許７３５９４８７号明細書

"Ｃａｒｂｏｎ ｓｅｌｆ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｎ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｃａｒｂｉｄｅ"Ｂｕｈｓｍｅｒ，Ｃ．Ｐ．，Ｃｒａｙｔｏｎ，Ｐ．Ｈ．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．１９７１ ｖｏｌ．６ ｐａｇｅ．９８１−９８８

特許文献２には、材料非開示の密着促進層を、ターゲット層とダイアモンド基材との間に配置して、ターゲット層とダイアモンド基材との密着性を向上することが開示されている。しかしながら、特許文献２に開示のような、密着促進層を備えた透過型ターゲットを適用した放射線発生装置において、駆動履歴に依存して、放射線放出特性が変動する場合があった。本発明者等の鋭意なる検討の結果、かかる放射線発生装置の放射線出力変動は、透過型ターゲットのターゲット層の組成の変化に由来するものであることが判った。より具体的には、ターゲット層を支持するダイアモンド基材由来の炭素が、ターゲット層中に拡散することで、ターゲット層の組成変化をもたらすことが、放射射線出力変動の原因となっていることを、本発明者等は見出した。

次に、本発明者等は、ターゲット層の組成変化を、炭素の輸送問題として拡散方程式を用いて解析した、その解析結果について説明する。

まず、計算モデルについて説明する。計算モデルは、ダイアモンド基材５１上に純金属のタングステンからなるターゲット層５２が形成された積層ターゲット９０とした。この概略断面図を、図８（ｂ）に示す。また、図８（ｃ）は、図８（ｂ）のダイアモンド基材５１とターゲット層５２との界面５７からターゲット層５２の上面５８までの範囲５４を切り出した部分拡大図であって、ダイアモンド基材５１由来の炭素の到達位置５６と、炭素の拡散距離Ｌｄ（ｔ）とを示している。計算に当たって、駆動条件は、１００秒経過毎に０．１秒間の曝射する１／１０００の平均デューティ比のパルス駆動とし、入射電子の電流密度を制御することにより、典型的なターゲットの平均動作温度として、８００℃、１０００℃と設定した。

この結果得られた、透過型ターゲット９０のターゲット層５２中の炭素の拡散距離Ｌｄの駆動時間依存性を、図８（ａ）に示す。図８（ａ）のグラフの縦軸は、ターゲット層５２中に拡散した炭素の拡散距離Ｌｄを、ターゲット層５２とダイアモンド基材５１との界面を基準として示したものである。また、図８（ａ）のグラフの横軸は、駆動時間（ｈｏｕｒ）と、累積の駆動回数（ｃｏｕｎｔ）をそれぞれ、第一の横軸、第二の横軸として示したものである。

図８（ａ）の２本のプロットは、下から順に、８００℃（破線）、１０００℃（点線）の温度条件に対応している。いずれのプロットも、駆動時間ｔに対して０．５乗で増大しており、駆動時間の経過とともに、界面５７からターゲット層５２の上面５８に向かって炭素が拡散していくことが読み取れる。

炭素の拡散距離Ｌｄの試算にあたっては、拡散係数のアレニウス則Ｄ（Ｔ）＝Ｄ０×ｅｘｐ（‐Ｑｘ／ＲＴ）と、拡散距離の定常解Ｌｄ（ｔ）＝２×（Ｄ（Ｔ）×ｔ）^０．５とに対して、非特許文献１に記載の拡散定数Ｄ０（ｍ^２／ｓｅｃ）、拡散係数の活性化エネルギーＱｘ（ｋＪ／ｍｏｌ）を代入して求めた。但し、Ｔは、熱力学的温度（Ｋ）、ｔは駆動時間（ｓｅｃ）、Ｒは気体定数（ｋＪ／Ｋ／ｍｏｌ）である。

非特許文献１には、炭化タングステン中の炭素の拡散現象の実測データに基づいて得られた、拡散定数Ｄ０（ｍ^２／ｓｅｃ）および、拡散係数の活性化エネルギーＱｘ（ｋＪ／ｍｏｌ）について、それぞれ具体的に開示されている。Ｄ（Ｔ）、Ｌｄ（ｔ）各々の代数的記述により、８００℃以上１０００℃以下の動作温度における、炭素の拡散距離Ｌｄは、図８（ａ）の２本のプロットの間に位置することは明らかである。

次に、積層ターゲットが備えるターゲット層の層厚について説明する。反射型ターゲットのターゲット層の層厚は、１μｍ以上１ｍｍ以下の範囲を選択することが一般的である。反射型ターゲットのターゲット層の層厚の下限は、管電圧とターゲット層の層密度とから規定される電子侵入深さＤｐを考慮して決定される。また、反射型ターゲットのターゲット層の層厚の上限は、層厚方向および層面方向の熱伝達を考慮して決定される。

一方、透過型ターゲットの層厚は、１μｍ以上１５μｍ以下の範囲を選択することが可能である。一般的には、１μｍ以上９μｍ以下の範囲透過型ターゲットの層厚の下限は、反射型ターゲットと同じ理由により決定される。一方、透過型ターゲットの層厚の上限は、熱伝達性に加えて、ターゲット層の放射線減衰率を考慮して決定され、反射型ターゲットのターゲット層の層厚より低層厚の範囲に制限される。

図８（ａ）のグラフからは、８００℃〜１０００℃の動作温度で、累計１０４回の曝射駆動させた場合には、炭素の拡散距離Ｌｄは、７．９μｍ〜１０．８μｍとなることが読み取れる。

反射型ターゲットにおいては、例えば、１００μｍ厚のターゲット層５２を備えることにより、図８（ｄ）に示すように、電子入射面５８側より８９．２μｍ〜９２．１μｍ厚の範囲には炭素が到達しない距離Ｌｒを、ターゲット層５２の放射線放出面側（＝電子入射面５８側）に確保することが可能となる。この８９．２μｍ〜９２．１μｍの距離Ｌｒは、タングステンに対する１００ｋｅＶの入射電子の電子侵入深さＤｐである６μｍ〜７μｍ厚に対して充分大である。放射線発生に寄与するターゲット層５２内の「放射線放出深さ」は、「電子侵入深さＤｐ」よりさらに制限された距離であることは明らかであるので、反射型ターゲットにおいては、炭素の拡散の影響を受けない「放射線放出深さ」を、ターゲット層５２内に確保することが可能となる。

一方、透過型ターゲットにおいては、透過型ターゲットが、８μｍの厚のターゲット層５２を備えたとしても、図８（ｅ）に示すように、電子入射面５８側からの「電子侵入深さＤｐ」の範囲には、炭素が到達してしまう。より具体的には、ターゲット層５２が１４μｍ厚より低層厚である場合には、電子入射面５８側からの「電子侵入深さＤｐ」の範囲には、炭素が到達してしまう。このことは、放射線発生装置の駆動により、ターゲット層５２の組成が変化することを意味する。

さらに、透過型ターゲットにおいて、ターゲット層５２の支持基材５１側から放出される放射線を利用する形態であるので、利用可能な放射線の前方への（すなわち、ターゲット層５２支持面とは反対側面方向への）透過確率が大の領域は、電子侵入深さＤｐの深部側に対応する。この点においても、透過型ターゲットは、反射型ターゲットより、その放射線出力動作において炭素拡散の影響を受けやすい形態と言える。

以上、述べた通り、支持基材であるダイアモンド由来の炭素拡散と、ターゲット層自体の放射線減衰率とが、ターゲット層の層厚の決定において相反するという「透過型ターゲット固有」の課題があった。

なお、炭素の供給源がダイアモンド基材である積層構造を計算モデルとして説明したが、ダイアモンド基材とターゲット層との間に、金属の炭化物がサンドイッチされた状態でも、同様の課題が生じる。

そこで、本発明は、ダイアモンド基材を透過基材として備えた透過型ターゲットにおいて、「放射線発生効率」、「放熱性」が良好であるメリットを維持した上で、さらに、ターゲット層の駆動履歴に伴う組成変動を抑制した信頼性の高い透過型ターゲットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、放射線出力の駆動時間履歴に伴う変動を抑制した信頼性の高い放射線発生装置、及び、放射線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の透過型ターゲットは、電子の照射によりＸ線を発生する金属炭化物を含有するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに炭素を含有する支持基材と、を備え、前記ターゲット層は、六方晶の炭化二モリブデン、立方晶の炭化一タンタル、六方晶の炭化一タングステンのうちの少なくともいずれかを含有することを特徴とする。
また、本発明のＸ線発生ターゲットは、電子の照射によりＸ線を発生する金属炭化物を含有するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに炭素を含有する支持基材と、を備え、前記ターゲット層の周縁が前記支持基材の周縁より離間し、前記ターゲット層の周縁から基材の周縁までを橋渡しする電極を備え、前記電極は、前記ターゲット層が含有する金属とは異なる金属の炭化物から構成されることを特徴とする。

本発明の透過型ターゲットは、高温となる動作履歴を受けた場合においても、ダイアモンド基材由来の炭素のターゲット層への拡散を抑制し、ターゲット層の組成変動が抑制される。この結果、ターゲット層から放射される放射線の出力または線質の変動を抑制することが可能となる。さらに、本発明の透過型ターゲットを備えた放射線発生管、該放射線発生管を備えた放射線発生装置、ならびに放射線撮影装置とすることにより、それぞれの、耐久性に係る信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の透過型ターゲットの基本的な構成例（ａ）と、動作状態（ｂ）を示す概略断面図 本発明の透過型ターゲットを備えた放射線発生管の構成例を示す概略断面図 本発明の放射線発生管を備えた放射線発生装置、放射線撮影装置の構成図 本発明の透過型ターゲットの製造方法の例（ａ）〜（ｃ） 本発明の透過型ターゲットの層構成の変形例を備えた実施形態を示す説明図 実施例１に記載の透過型ターゲットのターゲット層が示すＸ線回折チャート（上側プロット）と、参考例の金属層が示すＸ線回折チャート（下側プロット） 実施例１および２に記載の放射線発生装置の放射線出力の安定性評価系の説明図 （ａ）炭素のタングステン内の拡散距離の駆動時間依存性、（ｂ）（ａ）の計算モデル、（ｃ）（ｂ）の部分拡大図、（ｄ）反射型ターゲットの炭素拡散距離の影響を示す説明図、（ｅ）透過型ターゲットと炭素拡散距離の影響を示す説明図

以下図面を参照して、本発明のターゲット構造体、及びそれを備える放射線発生装置並びに放射線撮影装置について好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、下記実施形態に記載されている構成の材質、寸法、形状、相対配置等は、特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

まず、図２を用いて、本発明の透過型ターゲットを適用可能な、放射線発生管の基本的な構成例について説明する。

本実施形態において、放射線発生管１は、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１とを備える透過型ターゲット９と、ターゲット層４２と離間するとともに対向するように電子放出部２を有した電子放出源３と、その内部空間１３が減圧された外囲器６とを備えている。少なくとも電子放出部２と、ターゲット層４２とは、内部空間１３に収納されるか、または、内部空間１３を臨むように外囲器６の内面に配置されるとともに、互いに対向して配置される。

電子放出源３は、外囲器６の外部に配置される不図示の駆動回路と電気的に接続される。電子放出源３は、かかる駆動回路との電気的な接続のための電流導入端子４を備える形態とすることが可能である。

また、電子放出源３は、不図示の導電性の材料からなる陰極部材と接続される。電子放出源３と陰極部材とから構成された構造をまとめたものが、本実施形態における放射線発生管１の陰極となる。陰極は、陰極電位に電位規定される。また、陰極部材は、外囲器６の内部に配置されても良いし、外囲器６の部分を構成する構造部材としても良い。

電子放出源３は、不図示の駆動回路により電気的に、その電子放出量を制御可能であれば良く、どのような形態の電子放出素子を電子放出部２として備えることも可能である。電子放出部２としては、Ｓｐｉｎｄｔ型、ＳＣＥ型、ＭＩＭ型、ＣＮＴ型等の冷陰極型電子放出素子を適用することも、フィラメント型、含侵型の熱陰極型電子放出素子を適用することも可能である。また、電子放出源３は、不図示の集束グリッドを備えることが可能である。

透過型ターゲット９は、外囲器６の外部に配置される不図示の陽極電位規定手段に電気的に接続される。本実施形態においては、透過型ターゲット９と陽極部材とから構成された構造をまとめたものが、放射線発生管１の陽極となる。

また、陽極部材は、陰極部材と同様にして、外囲器６の内部に配置されても良いし、外囲器６の部分を構成する構造部材としても良い。

外囲器６は、その内部空間１３を真空減圧された真空容器として、放射線発生管１を構成する。外囲器６は、真空容器の外部と内部との差圧に耐えて構造を維持するための耐大気圧強度と、所定の真空度を維持するための気密性が備わった部材から構成されることが好ましい。

内部空間１３の真空度は、電子放出源３の種類に応じて適宜選択することが可能であるが、１×１０^−４Ｐａ〜１×１０^−８Ｐａの範囲が、電子放出源３の高寿命化の観点から好ましい。電子放出源３の種類、または、必要とする真空度に応じて、外囲器６の内部または、内部空間に連通する空間に、不図示のゲッタを配置する形態とすることが可能である。

また、外囲器６は、電子放出部２とターゲット層４２との間隔を規定する目的から、電子放出源３および、透過型ターゲット９が、それぞれ外囲器６に接続される実施形態とすることも可能である。本実施形態においては、外囲器６は、電子放出部２とターゲット層４２との間に印加される高電圧を絶縁するための電気的絶縁性を備えた管状部材を備えることが望ましい。かかる管状部材は、セラミック、ガラス等の無機酸化物、無機窒化物または、無機硼化物等の絶縁性材料で構成することが可能である。

なお、陰極部材および陽極部材は、電位規定機能のために導電性材料から構成され、金属材料が適用可能である。また、陰極部材および陽極部材は、放射線発生管１の動作温度に鑑みた耐熱性の観点または、前述の絶縁性の管状部材との線膨張係数整合の観点から、金属材料を選択することが好ましく、例えば、コバール（ＫＯＶＡＲ、ＣＲＳ ＨＯＬＤＩＮＧＳ，ＩＮＣ．米国商標、Ｎｉ‐Ｃｏ−Ｆｅ系合金）、モネル（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＨＵＮＴＩＮＧＴＯＮ ＡＬＬＯＹＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮの共有米国商標、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｆｅ系合金）、ステンレス等の金属材料を用いることが可能である。

さらに、放射線発生管１は、図２に示すように、透過型ターゲット９から発生される放射線の放出方向を制限する遮蔽体７を備える形態とする、すなわち、放射線の発生源近傍に遮蔽体７を集約して配置した形態とすることにより、軽量な放射線発生装置を提供することが可能となる。遮蔽体７は、透過型ターゲット９に対して電子放出源３側に配置された後方遮蔽体４０と、透過型ターゲット９に対して電子放出源３側とは反対外に位置する前方遮蔽体４６とから構成することが可能である。

次に、本発明の透過型ターゲットを備えた放射線発生装置について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、放射線発生装置２０は、放射線発生管１と電気的に接続された駆動回路１５と、放射線発生管１を備えている。本実施形態においては、駆動回路１５は、放射線発生管１の陽極と陰極とを電位規定する陽極電位規定手段と陰極電位規定手段と、電子放出源３から放出され電子線５の放出電子量を制御する電子銃駆動回路と、を備えている。さらに、放射線発生装置２０は、放射線発生管１と、駆動回路１５とを、その内部空間４３に収納する収納容器１６を備えた形態とすることが可能である。

収納容器１６は、その内部空間４３に、シリコーンオイル、パーフルオロオイル等の不図示の絶縁性液体１４を充填した形態とすることが可能であり、このような形態とすることにより、放射線発生装置２０の放熱性および、耐圧性を向上することが可能となる。

また、収納容器１６は、透過型ターゲット９と対向する側に透過窓１７を設けることにより、放射線発生装置２０外部への効率的な放射線の放出が可能となる。

陽極電位規定手段は、陰極に対して数十ｋＶ〜２００ｋＶ程度の正の加速電圧Ｖａを出力する電圧源を適用可能である。

陽極電位規定手段の陽極側出力電位は、被験者と陽極部材との接触の有無や距離等に応じて選択することが可能であり、具体的には、接地電位（陽極接地）、＋１／２×Ｖａ（中点接地）、または、＋Ｖａ（陰極接地）等とすることが可能である。

次に、本発明の放射線発生装置を備えた放射線撮影装置について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、本発明の放射線撮影装置６０は、放射線発生装置２０から放出され、被検体２５を透過した放射線を検出する放射線検出器４７と、を備えている。放射線撮装置６０は、放射線発生装置２０が備える駆動回路１５を制御するとともに、放射線検出器４７からの放射線画像を受信する制御ユニット５０を、さらに備えた実施形態とすることも可能である。

制御ユニット５０は、さらに、放射線検出器４７を制御する機能、操作者に対して放射線撮影画像を表示する機能、操作者の操作入力を受ける機能、緊急停止指令に基づき放射線発生装置を停止する機能等の、少なくともいずれかを備えた形態とする事も可能である。

次に、本発明の特徴である透過型ターゲットの構造について、図１（ａ）、（ｂ）の各図を用いて説明する。

透過型ターゲット９は、ターゲット金属を含有するターゲット層４２と、ターゲット層４２を支持するダイアモンド基材４１とを備える。

ターゲット層４２は、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）の群から少なく１種選択されたターゲット金属の金属炭化物を、その層厚方向に分布して、含有していることを特徴としている。第１の特徴は、ターゲット層４２において、「炭化物として」ターゲット層４２中に炭素が含有されていること」、第２の特徴は、金属炭化物に含まれる炭素が、「ターゲット層４２の層厚方向に一様に」含有されていることである。

第１の特徴である「ターゲット層４２が炭化物として炭素を含有する」ことの技術的意義について、以下に詳述する。

ダイアモンドは、強固なｓｐ３結合および高い秩序を有する構造に由来した特異な特性を備えている。ダイアモンドが有する特異な特性のうち、高い耐熱性（融点１６００℃以上）、高い熱伝導性（６００〜２０００Ｗ／ｍ／Ｋ）、高い放射線透過性（軽元素、原子番号６）は、透過型ターゲットの支持基材として、特に優れた特長である。一方で、ダイアモンドは、溶融金属との濡れ性が低く、また、固体金属との線膨張係数に不整合があることから判るように、ターゲット金属との親和性が低い。ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との密着性を確保することが、透過型ターゲット９の信頼性を向上するための課題であった。ターゲット層４２が含有する炭素が、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との界面において、橋渡しの役割を担うことが期待される。

しかしながら、ダイアモンド以外の炭素同素体や炭化水素としての炭素化合物は、熱的に不安定であるため、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との密着性の役割を、透過型ターゲット９の動作温度において、持続的かつ安定して果たすことが難しい。

本発明のターゲット層４２に含有されるモリブデン、タンタル、タングステンは、炭化物の標準生成自由エネルギーが負を呈する金属であり、それらの金属炭化物は熱的に安定である。炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化タングステンは、それぞれ、高い融点（Ｍｏ_２Ｃ：２６９２℃、ＴａＣ：３８８０℃、ＷＣ：２８７０℃）を有している。炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化タングステンの少なくともいずれかからターゲット層４２を構成することは、高い耐熱性を備えた透過型ターゲット９の実現に寄与する。

さらに、ターゲット層４２が金属炭化物として炭素を含有することは、前述の金属炭化物は、結晶構造をとるので、格子密度由来の所定の空間密度で炭素原子が分布していることを意味する。かかるターゲット層４２中に、所定の空間密度で炭素が含有されることにより、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との界面は、炭素―炭素の原子間結合に由来した強固な積層界面を形成することが可能となる。

次に、第２の特徴である「ターゲット層４２の層厚方向に炭素が金属炭化物として一様に含有」されることの技術的意義について、以下に詳述する。

第２の特徴を備えることにより、放射線発生管１の動作時に、透過型ターゲット９が高温環境下におかれた場合においても、「ダイアモンド基材４１からターゲット層４２への炭素拡散」と、「ターゲット層４２中の炭素拡散」とを抑制する作用を有し、ターゲット層４２の組成変動を抑制する効果を発現する。

すなわち、第２の特徴により、透過型ターゲット９の放射線出力動作に先だって、予め、ターゲット層４２の層厚方向に炭素が金属炭化物として一様に含有させることにより、ダイアモンド基材４１とターゲット層４２との「層間における炭素の濃度勾配を抑制」する作用が発現され、「ダイアモンド基材４１からターゲット層４２への炭素拡散」を抑制する効果をもたらす。

また、第２の特徴により、透過型ターゲット９が放射線出力動作に先だって、予め、ターゲット層４２の層厚方向に炭素を金属炭化物として含有させておくことにより、ターゲット層４２の「層内の炭素の濃度勾配を抑制」する作用が発現され、「ターゲット層４２中の炭素拡散」を抑制する効果をもたらす。

以上のように、第１と第２の特徴を備えたターゲット層４２とすることにより、ターゲット層４２の組成を安定化させる効果をもたらす。透過型ターゲット４２を備えた放射線発生管１、放射線発生装置２０の出力動作を長期間に渡って安定化することが可能となる。この技術的意義は、ターゲット層４２の層厚を炭素の拡散長Ｌｄに比較して、十分大な層厚をとることが難しい透過型ターゲット９において、極めて重要な意味を有する。

なお、本発明の第２の特徴である、ターゲット層４２の層厚方向に一様に炭素が含有されることは、ターゲット層４２の層厚方向の任意の領域において、炭素が金属炭化物として含有されていることを意味する。

従って、ターゲット層４２の層厚方向に一様に炭素が含有されることは、必ずしも、ターゲット層の層厚方向において一定の炭素濃度を有する形態に限定されない。他の実施形態としては、ターゲット層４２の組成変動を抑制する効果を得られる範囲で、所定の炭素濃度分布を有する形態が含まれる。具体的には、ターゲット層４２の層厚方向の９０％範囲において、炭素濃度の最大と最小の原子濃度比が１桁以下を満たす形態は本発明の、他の実施形態として含まれる。

なお、ターゲット層４２に含有されるモリブデン、タンタル、タングステンのいずれも、遷移金属に属するので、複数の炭化数を呈する炭化物結晶構造をとり得るが、いずれの金属も、１炭化物か０．５炭化物が、安定な結晶構造である。モリブデン、タンタル、タングステンは、それぞれ、六方晶の炭化二モリブデン（たんかにもりぶでん）、立方晶の炭化一タンタル（たんかいちたんたる）、六方晶の炭化一タングステン（たんかいちたんぐすてん）が熱的に最安定な構造である。

従って、モリブデンをターゲット金属として含有する場合は、ターゲット層４２中の金属炭化物の濃度として、炭化二モリブデン濃度［Ｍｏ_２Ｃ］（ａｔｍ％）＞炭化一モリブデン濃度［ＭｏＣ］（ａｔｍ％）であることがターゲット層の構造の変化を抑制する点で好ましい。従って、最安定構造である炭化二モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）の単一層からターゲット層４２を構成すれば、より一層耐熱性の良好な透過型ターゲットを提供することが可能となる。

同様にして、タンタルをターゲット金属として含有する場合は、ターゲット層４２中の金属炭化物の濃度として、炭化一タンタル濃度［ＴａＣ］（ａｔｍ％）＞炭化二タンタル濃度［Ｔａ_２Ｃ］（ａｔｍ％）であることが好ましい。従って、最安定構造である炭化一タンタル（ＴａＣ）の単一層からターゲット層４２を構成すれば、より一層耐熱性の良好な透過型ターゲットを提供することが可能となる。

さらに、同様にして、タングステンをターゲット金属として含有する場合は、ターゲット層４２中の金属炭化物の濃度として、炭化一タングステン濃度［ＷＣ］（ａｔｍ％）＞炭化二タングステン濃度［Ｗ_２Ｃ］（ａｔｍ％）であることが好ましい。従って、最安定構造である炭化一タングステン（ＷＣ）の単一層からターゲット層４２を構成すれば、より一層耐熱性の良好な透過型ターゲットを提供することが可能となる。

なお、ターゲット層４２は、放射線発生管の管電圧Ｖａにより規定される電子侵入深さＤｐを基準として、Ｄｐの１倍から１．５倍程度の層厚とすることにより、ダイアモンド基材４１の電子損傷の抑制と、ターゲット層で発生した放射線の前方への透過性を両立することが可能となる。電子侵入深さＤｐの範囲は、透過型ターゲット９の発熱部となるので、このターゲット層４２の表面から電子侵入深さＤｐまでの深さ領域に、金属炭化物が含有されていることが、ターゲット層４２の耐熱性および組成変動抑制の観点から好ましい。

一般に、電子侵入深さＤｐは、入射エネルギーＥｐ（ｅＶ）すなわち、管電圧Ｖａ（Ｖ）と、ターゲット層の密度とにより決定される。本願発明においては、１×１０^４Ｖから１×１０^６Ｖの範囲の入射エネルギーＥｐ（＝Ｖａ）で実測と良い一致を示す下記一般式１で電子侵入深さＤｐ（ｍ）を規定する。
Ｄｐ＝６．６７×１０^−１０×Ｖａ^１．６／ρ （式１）
但し、Ｖａは、管電圧（Ｖ）であり、ρは、前記ターゲット層の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。また、ターゲット層の密度の同定は、秤量と層厚測長により決定しても良いが、ラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ法）によって決定する方法が、薄膜の密度を測定する手法として好ましい。

具体的な、ターゲット層４２の層厚としては、０．１マイクロメートルから数十マイクロメートルの層厚とすることにより、さらに、応力起因の層剥離を抑制することが可能となる点で好ましい。

また、ターゲット層４２は、ターゲット金属および他の金属をそれぞれ含有した組成とすることも可能であるが、単一のターゲット金属の炭化物からなる単一組成とすることにより、図１（ｂ）において、放出された放射線１１に含まれる特性Ｘ線のスペクトルの先鋭化を図ることができる点で好ましい。ターゲット層４２に含有される金属炭化物は、結晶構造をとるので、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の高分解能像、電子線回折（ＥＤ）等によって、純金属のモリブデン、タンタル、タングステンとは、それぞれ異なる固有の結晶構造を呈する。

次に、本発明の透過型ターゲットが備えるダイアモンド基材について、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

ダイアモンド基材４１の基材厚は、０．１ｍｍから１０ｍｍとすることにより、基材面方向の熱伝導性と放射線透過性とを両立することが可能となる。また、ダイアモンド基材４１は、単結晶ダイアモンド、多結晶ダイアモンドのいずれもでもよいが、熱伝導性の観点からは、単結晶ダイアモンドが好ましい形態である。さらに、ダイアモンド基材４１は、窒素を、２ｐｐｍから８００ｐｐｍの範囲で含有していることにより耐衝撃性が向上するので、本発明の透過型ターゲット９を適用可能な放射線発生装置の可搬性を向上可能な点で好ましい形態である。

次に、本発明の透過型ターゲット９を形成する方法について、図４の各図を用いて説明する。

透過型ターゲット９の第１の形成方法は、図４（ａ−１）、図４（ａ−２）に示すように、ダイアモンド基材４１上に、金属炭化物層を成膜し、ターゲット層４２とする方法である。かかる金属炭化物層の成膜方法としては、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、物理的蒸着、溶射等を含む任意の膜形成手法を採用することが可能である。透過型ターゲット９の第２の形成方法は、図４（ｂ−１）〜図４（ｂ−４）に示すように、ダイアモンド基材４１上に、金属層４３を成膜し積層体を形成した後、かかる積層体を、減圧雰囲気、脱酸素雰囲気、または、不活性ガス雰囲気下で、１０００℃以上２０００℃以下の温度範囲で加熱する方法である。このような金属層形成工程と炭化工程とからなる方法により、ダイアモンド基材４１由来の炭素を、金属層４３に拡散させるとともに、金属層４３に含有される金属を炭化させることが可能となる。前述の加熱温度は、１５００℃以上２０００℃以下の温度範囲とすることが炭化工程の短時間化の観点でより好ましい。

また、第１の形成方法および、第２の形成方法の変形例として、図４（ｃ−１）〜図４（ｃ−４）に示すように、熱物性温度が低い材料から構成される基板４４上に、金属炭化物層４２または金属層を形成した後に、ＣＶＤ法等によりダイアモンド層４１を形成した後に、基板４４を選択的に除去する手法としても良い。基板４４の熱物性温度は、融点または分解温度を採用し、これらが、ターゲット層４２または、ダイアモンド基材４１に対して、低いことで、本実施形態の透過型ターゲット形成手法を実現可能となる。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて、ターゲット層４２を電位規定するための電位規定手段を備えた、本発明の透過型ターゲット９の変形例を説明する。

ターゲット層４２は、電子放出部２との間で、数十ｋＶ〜２００ｋＶ程度の高電圧を印加され、安定的に電位規定されることが耐電圧の観点から好ましい。図５（ａ）は、ダイアモンド基材４１の一方の面の周縁６１までの全域にターゲット層４２が形成された実施形態である。本実施形態においては、不図示の陽極部材と、ターゲット層４２の周縁６２とが、不図示のろう材やメタライズ層を介して電気的に接続される。

図５（ｂ）は、ダイアモンド基材４１の一方の面の周縁６１から所定の距離離間した外周６２で囲まれた範囲に、ターゲット層４２が形成された実施形態である。本実施形態においては、ターゲット層４２は、ろう材や、メタライズ層に加えて、環状に形成した電極４５を介して、不図示の陽極部材に電気的に接続される。

電極４５は、ターゲット層４２の下層として、ダイアモンド基材４１の全面に形成されても良いし、図５（ｃ）のように、ターゲット層４２の外周６２の一部において、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１の周縁６１とを橋渡しするように形成されも良い。

また、電極４５は、ターゲット層４２を電位規定するに足る導電性を有していれば、純金属だけでなく、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物から構成されていても良い。電極４５を、ターゲット層４２が含有するターゲット金属とは異なる金属元素の炭化物から構成される金属炭化物層とすることにより、ターゲット層４２から電極４５に炭素が拡散することを抑制し、ターゲット層４２の組成変動をより一層抑制することが可能となる。

また、本願発明の透過型ターゲットは、ターゲット層とダイアモンド基材との間に、ターゲット層とは組成の異なる他の金属炭化物層を中間層として備えた形態としても良い。

次に、本願発明の透過型ターゲットを備える放射線発生装置を、以下に示す手順で作成し、かかる放射線発生装置を動作させ、出力安定性を評価した。

（実施例１）
本実施例で作成した透過型ターゲット９の概略図を図５（ａ）に示す。また、本実施例で作成した透過型ターゲット９の作成手順を図４（ｂ−１）〜図４（ｂ−４）に示す。また、本実施例の透過型ターゲット９のターゲット層４２と、透過型ターゲット９の形成過程の金属層４３との、それぞれのＸ線回折法の測定結果を図６に示す。さらに、本実施例で作成した透過型ターゲット９を備えた放射線発生管１を図２に示し、放射線発生管１を備えた放射線発生装置２０を図３に示す。

まず、図４（ｂ−１）に示すように、直径６ｍｍで厚さ１ｍｍの、単結晶ダイアモンドからなるダイアモンド基材４１を準備し、次に、ダイアモンド基材４１を、ＵＶオゾンアッシャ装置にて、その表面の残留有機物を洗浄処理した。尚、用意した単結晶ダイアモンド基材は、窒素をダイアモンド中に５０ｐｐｍ含有していた。

次に、図４（ｂ−２）に示すように、ダイアモンド基材４１の一方の洗浄面に対して、キャリアガスとしてアルゴンガスを用い、スパッタターゲットとしてタングステンの焼結体を用いて、タングステンからなる金属層４３を５μｍの層厚となるように、スパッタ成膜した。

この工程で得られたタングステンからなる金属層４３に対して、Ｘ線回折法で層構造を評価したところ、回折角２θ＝４０．２度付近に純金属タングステン由来の（１１０）面を呈する回折ピークが認められた。このＸ線回折プロファイルを図６の下方に示す。

次に、図４（ｂ−３）に示すように、イメージ炉内に、タングステン層４３とダイアモンド基材４１との積層体を搬送し真空減圧雰囲気にした。次に、イメージ炉を１６００℃の温度まで加熱し、タングステン層４３を炭化する処理を行い、ターゲット４２を備えた透過型ターゲット９を作成した。

この工程で得られたターゲット層４２に対して、Ｘ線回折分析で層構造を評価したところ、炭化一タングステン（ＷＣ）由来の複数の回折ピークが認められた。具体的には、回折角２θ＝３５．６度付近、および、４８．３度付近に認められたメインピークとサブピークは、炭化一タングステン（ＷＣ）由来の（１００）面と、（１０１）面とを示していた。このＸ線回折プロファイルを図６の上方に示す。

なお、Ｘ線回折分析に使用したＸ線は、銅（Ｃｕ）のＫα線（８．０５ｋｅＶ）であり、Ｋβ線は、ニッケル（Ｎｉ）フィルタで除去しておいた。

図６に示すように、熱処理前のダイアモンド基材４１上の金属層４３は、純金属タングステンと同定され、熱処理後のダイアモンド基材上のターゲット層４２は、炭化一タングステン（たんかいちたんぐすてん、ＷＣ）と同定された。なお、図６の回折ピーク強度を示す縦軸は、任意単位である。

次に、得られた透過型ターゲット９の断面を、機械研磨とＦＩＢ加工処理により、ターゲット層４２およびダイアモンド基材４１の界面を含むようにした断面検体Ｓ１を準備した。準備した検体Ｓ１をＸ線電子分光法（ＸＰＳ）により、組成と結合の分布状態をマッピングしたところ、ターゲット層４２の層厚に対応してタングステンが一様に存在していることが観察され、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１とに対応して炭素が一様に存在していることが観察された。また、前記検体Ｓ１と同様にして、ＦＩＢ加工処理する事により、透過型電子線顕微鏡（ＴＥＭ）観察用の検体Ｓ２を準備した。検体Ｓ２に対して、透過型電子線顕微鏡の高分解能像観察と、電子線回折分析（ＥＤ）と電子線分光分析（ＥＤＸ）を組合せて、結晶性分布と結晶方位分布と組成分布をマッピングし、評価した。この結果、ターゲット層４２に対応して、六方晶の炭化一タングステンに起因する結晶構造が、電子線回折と高分解能像とで確認された。

次に、得られた透過型ターゲット９を、不図示の電子銃を備えた不図示の真空チャンバーに配置し、電子放出源３から放出された集束電子ビーム５をターゲット層４２に照射したところ、タングステンのＫα線に由来する特性Ｘ線の放出が確認された。このとき、電子銃と透過型ターゲット９との間には１００ｋＶの電圧が印加されていた。

次に、本実施例で作成した透過型ターゲット９を、不図示のコバールからなる陽極部材に接続して陽極とした。次に、硼化ランラン（ＬａＢ_６）を電子放出部２として備えた含侵型電子銃からなる電子放出源３を、不図示のコバールからなる陰極部材と接続し陰極とした。さらに、アルミナからなる絶縁管の両開口のそれぞれに、銀ろうを用いて、陰極と陽極とをそれぞれ接続した。最後に、陽極と陰極と絶縁管に囲まれた容器の内部を、１×１０^−６Ｐａまで真空排気した。このようにして、図２に示す放射線発生管１を作成した。さらに、放射線管１を用いて、図３に示す放射線発生装置２０を作成し、さらにまた、放射線発生装置２０の駆動安定性を評価する図７に示す評価系を準備した。

放射線発生装置２０の駆動安定性評価における駆動条件は、電子放出部２に対して透過型ターゲット９に印加する加速電圧を＋１００ｋＶ、ターゲット層４２に照射される電子電流密度を４ｍＡ／ｍｍ^２、電子照射時間と非照射時間とを交互に、それぞれ２秒、１９８秒のセットとして繰り返すパルス駆動とした。なお、放射線出力強度の安定性評価に際し、ターゲット層４２から接地電極６６に流れる電流を計測して、不図示の負帰還回路により、ターゲット層４２に照射される電子電流密度を１％以内の変動値とするように制御した。さらに、放射線発生装置２０の駆動評価中に、放電せずに安定的に駆動していることを、放電カウンタ６７によって確認した。

放射線発生装置２０の放射線出力強度の安定性評価は、電子放出源３を上記条件でパルス駆動し、１００時間経過毎に、一旦、放射線発生装置の駆動を止めて放射線発生管１の全体が、室温と平衡温度となるまで１時間停止させて、放射線線量計２６で放射線出力強度を測定した。放射線出力強度は、放射線線量計２６より検出した信号強度の１秒間の平均値とした。安定性評価は、各経過時間後の放射線出力強度を、初期の放射線出力強度で規格化した変動率で評価した。これらの評価結果のうち、１００時間、２００時間、および、４００時間経過時の変動率を表１に示す。

本実施例の透過型ターゲット９を備えた放射線発生装置１３は、長時間の駆動履歴を経た場合においても、安定した放射線出力強度が得られることが確認された。

さらに、前述の駆動試験後の放射線発生管１を取り出し、透過型ターゲット９を観察したところ、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との剥離は観察されなかった。

なお、本実施例のターゲット層４２をＲＢＳ法にて、密度測定したところ、１５．８×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）であり、１００ｋｅＶの運動エネルギーを有する入射電子に対する侵入深さＤｐは、４．２×１０^−６（ｍ）であった。従って、１００ｋＶの管電圧で動作する放射線発生管において、少なくともターゲット層４２表面から電子侵入深さＤｐの範囲は、炭化一タングステン（たんかいちたんぐすてん）を主成分として含有する金属炭化物層となっていたことを確認した。

（実施例２）
図４（ａ−１）、図４（ａ−２）に記載の製造方法により透過型ターゲット９を作成したこと以外は、第１の実施例と同様にして、透過型ターゲット９、放射線発生管１、放射線発生装置２０を作成した。さらに、実施例１の駆動評価系を用いて、第２の実施例の駆動安定性について評価した。

本実施例においては、ダイアモンド基材４１上に、ＣＶＤ法により、炭化一タングステン（たんかいちたんぐすてん、ＷＣ）からなるターゲット層４２を６μｍの厚さで作成した。本実施例で得られた透過型ターゲット９は、図５（ａ）の概略構成とした。

形成したターゲット層４２を、実施例１と同様にして、Ｘ線回折分析で層構造を評価したところ、炭化一タングステン（ＷＣ）由来の複数の回折ピークが認められた。具体的には、回折角２θ＝３５．６度付近、および、４８．３度付近に認められたメインピークとサブピークは、炭化一タングステン（ＷＣ）由来の（１００）面と、（１０１）面とを示していた。 また、実施例１と同様にして、断面検体Ｓ３、Ｓ４を準備し、準備した検体Ｓ３をＸ線電子分光法（ＸＰＳ）により、組成と結合の分布状態をマッピングしたところ、ターゲット層４２に対応してタングステンが観察され、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１とに対応して炭素が観察された。断面検体Ｓ４に対して、実施例１と同様にして、透過型電子線顕微鏡（ＴＥＭ）の高分解能像観察と、電子線回折分析（ＥＤ）と電子線分光分析（ＥＤＸ）を組合せて、結晶性分布と結晶方位分布と組成分布を評価した。得られた結晶方位のマッピングをした。この結果、ターゲット層４２に対応して、六方晶の炭化一タングステン結晶に起因する結晶構造が、電子線回折と高分解能像とで確認された。

なお、本実施例のターゲット層をＲＢＳ法にて、密度測定したところ、１５．９×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）であり、１００ｋｅＶの運動エネルギーを有する入射電子に対する侵入深さＤｐは、４．２×１０^−６（ｍ）であった。従って、１００ｋＶの管電圧で動作する放射線発生管１において、少なくともターゲット層４２表面から電子侵入深さＤｐの範囲は、炭化一タングステン（たんかいちたんぐすてん）を主成分として含有する金属炭化物層となっていたことを確認した。

実施例１と同様にして、放射線発生装置２０の放射線出力強度の安定性評価を行った。この結果を、表２に示す。

本実施例の透過型ターゲット９を備えた放射線発生装置１３は、長時間の駆動履歴を経た場合においても、安定した放射線出力強度が得られることが確認された。

さらに、前述の駆動試験後の放射線発生管１を取り出し、透過型ターゲット９を観察したところ、ターゲット層４２とダイアモンド基材４１との剥離は観察されなかった。

９ 透過型ターゲット
４１ ダイアモンド基材
４２ ターゲット層

Claims (37)

1. 電子の照射によりＸ線を発生する金属炭化物を含有するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに炭素を含有する支持基材と、を備え、
   前記ターゲット層は、六方晶の炭化二モリブデン、立方晶の炭化一タンタル、六方晶の炭化一タングステンのうちの少なくともいずれかを含有することを特徴とする透過型ターゲット。
2. 前記ターゲット層は電子の照射によりＸ線を発生するターゲット金属を含有していることを特徴とする請求項１に記載の透過型ターゲット。
3. 前記ターゲット金属は、モリブデン、タンタル、タングステンの群から少なくとも１種選択された金属であることを特徴とする請求項２に記載の透過型ターゲット。
4. 前記金属炭化物は、前記支持基材上に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
5. 前記金属炭化物は、Ｘ線が発生する領域に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
6. 前記金属炭化物は、前記ターゲット層の層厚方向に分布して含有されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
7. 前記金属炭化物は、前記ターゲット層の層厚方向において一様に含有されていることを特徴とする請求項６に記載の透過型ターゲット。
8. 前記ターゲット層は、前記金属炭化物から構成される金属炭化物層であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
9. 前記ターゲット層は、炭化二タングステン、炭化一タングステンのそれぞれを、［Ｗ_２Ｃ］モル分率％、［ＷＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｗ_２Ｃ］＜［ＷＣ］であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
10. 前記ターゲット層は、炭化二モリブデン、炭化一モリブデンのそれぞれを、［Ｍｏ_２Ｃ］モル分率％、［ＭｏＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｍｏ_２Ｃ］＞［ＭｏＣ］であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
11. 前記ターゲット層は、炭化二タンタル、炭化一タンタルのそれぞれを、［Ｔａ_２Ｃ］モル分率％、［ＴａＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｔａ_２Ｃ］＜［ＴａＣ］であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
12. 前記ターゲット層の周縁が前記支持基材の周縁より離間し、前記ターゲット層の周縁から基材の周縁までを橋渡しする電極を備え、前記電極は、前記ターゲット層が含有する金属とは異なる金属の炭化物から構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
13. 前記支持基材は、ダイアモンド基材であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
14. 前記ダイアモンド基材は、多結晶ダイアモンドを含有していることを特徴とする請求項１３に記載の透過型ターゲット。
15. 前記ターゲット層と前記ダイアモンド基材とは、前記ターゲット層と前記ダイアモンド基材との界面を介して積層されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の透過型ターゲット。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の透過型ターゲットと、
    前記ターゲット層と離間するとともに対向する電子放出部を備えた電子放出源と、
    少なくとも前記電子放出部と前記ターゲット層とを、その内部空間またはその内面に備える外囲器と、を備えていることを特徴とするＸ線発生管。
17. 請求項１６に記載のＸ線発生管と、
    前記ターゲット層と前記電子放出部とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲット層と前記電子放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、
    を備えるＸ線発生装置。
18. 前記ターゲット層の前記電子放出部と対向する面から前記ターゲット層の層厚方向において、下記一般式１で規定される電子侵入深さＤｐ（ｍ）の範囲において、前記ターゲット層は、前記金属炭化物から構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のＸ線発生装置。
    Ｄｐ＝６．６７×１０^−１０×Ｖａ^１．６／ρ （式１）但し、Ｖａ（Ｖ）は、前記管電圧であり、ρは、前記ターゲット層の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。
19. 請求項１７または１８に記載のＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放出され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
20. 電子の照射によりＸ線を発生する金属炭化物を含有するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに炭素を含有する支持基材と、を備え、
    前記ターゲット層の周縁が前記支持基材の周縁より離間し、前記ターゲット層の周縁から基材の周縁までを橋渡しする電極を備え、前記電極は、前記ターゲット層が含有する金属とは異なる金属の炭化物から構成されることを特徴とする透過型ターゲット。
21. 前記ターゲット層は電子の照射によりＸ線を発生するターゲット金属を含有していることを特徴とする請求項２０に記載の透過型ターゲット。
22. 前記ターゲット金属は、モリブデン、タンタル、タングステンの群から少なくとも１種選択された金属であることを特徴とする請求項２１に記載の透過型ターゲット。
23. 前記金属炭化物は、前記支持基材上に位置していることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
24. 前記金属炭化物は、Ｘ線が発生する領域に位置していることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
25. 前記金属炭化物は、前記ターゲット層の層厚方向に分布して含有されていることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
26. 前記金属炭化物は、前記ターゲット層の層厚方向において一様に含有されていることを特徴とする請求項２５に記載の透過型ターゲット。
27. 前記ターゲット層は、前記金属炭化物から構成される金属炭化物層であることを特徴とする請求項２０乃至２６のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
28. 前記ターゲット層は、炭化二タングステン、炭化一タングステンのそれぞれを、［Ｗ_２Ｃ］モル分率％、［ＷＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｗ_２Ｃ］＜［ＷＣ］であることを特徴とする請求項２０乃至２７のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
29. 前記ターゲット層は、炭化二モリブデン、炭化一モリブデンのそれぞれを、［Ｍｏ_２Ｃ］モル分率％、［ＭｏＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｍｏ_２Ｃ］＞［ＭｏＣ］であることを特徴とする請求項２０乃至２７のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
30. 前記ターゲット層は、炭化二タンタル、炭化一タンタルのそれぞれを、［Ｔａ_２Ｃ］モル分率％、［ＴａＣ］モル分率％、含有するとき、［Ｔａ_２Ｃ］＜［ＴａＣ］であることを特徴とする請求項２０乃至２７のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
31. 前記支持基材は、ダイアモンド基材であることを特徴とする請求項２０乃至３０のいずれか１項に記載の透過型ターゲット。
32. 前記ダイアモンド基材は、多結晶ダイアモンドを含有していることを特徴とする請求項３１に記載の透過型ターゲット。
33. 前記ターゲット層と前記ダイアモンド基材とは、前記ターゲット層と前記ダイアモンド基材との界面を介して積層されていることを特徴とする請求項３１または３２に記載の透過型ターゲット。
34. 請求項２０乃至３３のいずれか１項に記載の透過型ターゲットと、
    前記ターゲット層と離間するとともに対向する電子放出部を備えた電子放出源と、
    少なくとも前記電子放出部と前記ターゲット層とを、その内部空間またはその内面に備える外囲器と、を備えていることを特徴とするＸ線発生管。
35. 請求項３４に記載のＸ線発生管と、
    前記ターゲット層と前記電子放出部とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲット層と前記電子放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、
    を備えるＸ線発生装置。
36. 前記ターゲット層の前記電子放出部と対向する面から前記ターゲット層の層厚方向において、下記一般式１で規定される電子侵入深さＤｐ（ｍ）の範囲において、前記ターゲット層は、前記金属炭化物から構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のＸ線発生装置。
    Ｄｐ＝６．６７×１０^−１０×Ｖａ^１．６／ρ （式１）但し、Ｖａ（Ｖ）は、前記管電圧であり、ρは、前記ターゲット層の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。
37. 請求項３５または３６に記載のＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放出され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。

Images