JPH0524612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陽極と陰極が容器内に装備され、この
陽極は、熱伝導度の高い材料でできている陽極支
持体を具えるＸ線管に関するものである。

この種のＸ線管は米国特許第4205251号から既
知である。しかし、原子番号が可成り若い、例え
ば、20以下の元素をＸ線分析装置で検出するため
には、既知のＸ線管は理想的ではない。蓋し、軽
い元素を分析するために発生させるＸ線は長波長
のＸ線を十分な量含まないからである 比較的長い波長のＸ線を発生させるためには原
子番号が若い元素を含む陽極材料を用いることが
望ましい。しかし、このような材料は、例えば、
機械加工することが困難であるとか、、熱電導率
が悪いとか、高価であるとかいつた問題をかゝえ
ている。また、これらの材料のいくつかは分析す
べき試料内にも存在することがしばしばある。コ
ストが高く、熱伝導率が悪いことは普通これらの
材料から陽極ブロツクを作ることを魅力的でない
ものにする。

本発明の目的は既存のＸ線管の好適な熱及び構
造特性を劣化させずに可成り多量の長波長Ｘ線を
含み、分析対象によく含まれる元素の特性Ｘ線は
少量しか含まないＸ線ビームを発生できるＸ線管
を提供するにある。スカンジウムを使う重要な利
点はスカンジウムは分析すべき試料内に稀にしか
入つておらず、このため分析対象の試料内の特性
Ｘ線が陽極材料の特性Ｘ線により乱されることが
ないことである。この目的を達成するため、本発
明によれば、冒頭に述べた種類のＸ線管におい
て、スカンジウムの陽極ターゲツト板が、陽極支
持体上に、強力な熱的機械的均一接合を確立させ
る固着に依つて設けられることを特徴とする。

本発明によれば、スカンジウムのターゲツト板
を中間層と共に用いるから、機械的に丈夫で、デ
イスクとブロツクの間の結合が均一になる。ま
た、この結合は大きな温度変化及び高温に耐える
ことができる。更に、このＸ線管により発生させ
られるＸ線ビームの中には強く乱すＸ線が入つて
いることはない。

好適な実施例によれば、陽極支持体は主として
銀又は銅から成り、中間層はチタン、バナジウム
若しくはクロム又はこれらの元素の２個以上の混
合物から成り、これが薄く、適当に接着力のある
層の形態で陽極ブロツクのターゲツト側又は結合
を形成すべき陽極ターゲツト上に設けられてい
る。これらの素材を使用することにより、生成さ
れるＸ線ビーム中に撹乱的な短波長のＸ線の発生
することが回避される。

中間層としてクロムを用いることは特に魅力的
である。クロムは電気分解により厚さが、例え
ば、50〜100μｍの層として適度に接着力があり、
均一な態様で陽極ブロツク上に設けることができ
る。好適な実施例によれば、厚さが、例えば、約
50μｍのスカンジウム板を約800〜1000℃の範囲
の温度で接着することによりこのようなクロム層
の上に結合させる。

図面につき本発明を詳細に説明する。

図示したＸ線管は排気した容器１を具えるが、
この容器１の中には電子放出部３を有する陰極２
と、陽極ターゲツト５を有する陽極支持体４とが
装備されている。陽極と陰極との間に電圧をかけ
ることができ、これにより電子放出部３から放出
された電子は陽極によりしや断され、そこでＸ線
を発生する。出口窓６から取り出されたＸ線ビー
ムは（所望とあらば放射線フイルタを通した後）
モノクロメータ結晶又はＸ線分析装置内の試料を
照射することができる。

本発明によれば陽極ターゲツト５上に厚さが、
例えば、50μｍで一辺の寸法が、例えば、約25mm
であるスカンジウム板７を設ける。主としてスカ
ンジウムの特性放射線だけを含むＸ線ビームを発
生するために、スカンジウム板の厚さを電子が下
側の材料に侵透できないように又は万一Ｘ線が下
側材料内で発生してもスカンジウム板で吸収され
るように選ぶ。こうすると使用すべきＸ線ビーム
内にもしあれば波長がずれているため外乱を与え
るであろう放射線がほとんどなくなる。しかし、
陽極ブロツク又は陽極ターゲツトが、例えば、銀
又は銅でできている場合はスカンジウムを直接こ
の上にデポジツトすることができない。蓋し、こ
うすると可成りもろく、従つて機械的に弱い金属
間Ag−Sc又はCu−Sc結合が形成されるからであ
る。また、特に熱伝導率が悪いため、陽極ブロツ
ク全体をスカンジウムで作ることもできない。こ
れは温度抵抗、高温での蒸気圧、特に放射線スペ
クトルの観点から好適であるが、スカンジウムを
ターゲツト材料として使えるようにするために、
中間層８を設ける。金属学的観点からは、この中
間層８は、例えば、元素Ｖ（28）、Nb（41）、Ta
（73）、Cr（24）、Mo（42）若しくはＷ（74）の一つ
又はこれらのいずれか２個以上の組合せとするこ
とができる。しかし、この原子番号が約40以上で
ある群の元素は内部で外乱Ｘ線を発生するという
欠点をかゝえている。この外乱Ｘ線の発生を抑え
るにはＶ、Cr又はその組合せが魅力的である。
クロムには付加的な利点があつて、それは電気分
解により可成り簡単に陽極ブロツク上に薄く、適
度に均一で、接着力の良い層を設けられることで
ある。このようにしてデポジツトされたクロム層
の上に付着によりスカンジウム板を設けることが
できる。蓋し、適当な結合が得られるからであ
る。この結合プロセスは、例えば、アルゴン雰囲
気中で、約800〜1000℃の温度で行なわれる。ス
カンジウム板は、例えば、80分間100Kg／cm²の圧
力でクロム層に圧着する。適当な結合は良好なＸ
線管を得る上で非常に望ましいことである。結合
の均一性については非常に厳しい要求を課せねば
ならない。これは局所的な熱抵抗の発生や、包含
物等を避けねばならないことを意味する。蓋し、
さもないとＸ線管の寿命が相当に下がるからであ
る。適当な結合は、特に低濃度酸素雰囲気内で、
例えば、拡散法によりクロム層をスカンジウムフ
イルムと同時に陽極ターゲツト上にデポジツトす
ることにより達成することもできる。

また、この結合は、例えば、０℃と600℃の間
の温度変化に耐えられねばならず、且つ、例え
ば、800℃という高い融点を持たねばならない。
蓋し、Cu−Agはんだによりスカンジウムで被覆
した陽極ターゲツトを別の陽極ブロツクにはんだ
付けするような別の工作が陽極側で行なわれる可
能性があるからである。陽極構造物としては約
600℃の温度で蒸気圧が約10^-6トール以下の材料
を使うのが望ましい。蓋し、さもないとＸ線管の
寿命が下がるからである。

本発明に係るＸ線管は代りに回転陽極を具える
こともできる。これは、例えば、イグザフススペ
クトロメータ（exafs spectrometer）等の放射
線密度が高く、放出表面が可成り小さいことが必
要なＸ線分析装置で使用される。この場合はスカ
ンジウム円板は、例えば、電子ビームが陽極上に
描く焦点経路に対応する円環で置換えられる。放
射線密度を高くするためには、代りに米国特許第
8914633号に記載されているようなＸ線管を用い
ることもできる。そのずんぐりした陽極のターゲ
ツト側にはスカンジウム円板が設けられている。

透過形Ｘ線管、即ちＸ線が陽極の電子ビームに
対するターゲツトとは反対側から放射されるＸ線
管では、スカンジウム被覆を中間層のような陽極
ターゲツト支持体及び出口窓として働らくBe板
の内側に設けることができる。この場合スカンジ
ウムの中で発生したＸ線は厚さが、例えば、150
〜500μｍであるBe窓を介してＸ線管から外に出
る。

既に述べたようにスカンジウム層の厚さはかな
り純粋のスカンジウム放射線が発生するのに十分
なものとし、中間層は特性放射線がスカンジウム
層で高度に吸収されるような元素から選ぶと好適
である。しかし、代りに、例えば、高電圧を印加
することにより中間層内で発生したＸ線を積極的
に利用するのが望ましいこともある。この点での
解決は本願人が本願と同時に出した欧州特許願に
記載されている。この種類の二重層陽極管、特に
陽極ターゲツト材料の一つとしてスカンジウムを
含むものは上述したＸ線管と正確に同じ方法で作
ることができる。但し、スカンジウム層は所望の
放射線スペクトルに従つて相当に薄くなる。適当
な厚さは1μｍから数十μｍである。

本発明に係るＸ線管は特に試料内に原子番号が
若い元素が存在することを示すＸ線分析装置で使
用するのに適している。スカンジウム円板を使用
すると、実効放射線量はクロムをターゲツト材料
として用いた時の２倍以上になる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明に係るＸ線管の略図である。 １……容器、２……陰極、３……電子放出部、
４……陽極支持体、５……陽極ターゲツト、６…
…出口窓、７……スカンジウム板、８……中間
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極と陽極とが容器内に装備され、 この陽極は、熱伝導度の高い素材でできている
   陽極支持体を具えるＸ線管において、 スカンジウムの陽極ターゲツト板が、陽極支持
   体上に、強力な熱的機械的均一接合を確立させる
   固着に依つて設けられることを特徴とするＸ線
   管。 ２ チタン（Ti、原子番号22）、バナジウム
   （Ｖ、原子番号23）、クロム（Cr、原子番号24）
   のグループの元素の内の１つ、若しくはこのグル
   ープの２つ又はそれ以上の元素の組合せから成る
   中間層が、固着を確立させていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のＸ線管。 ３ スカンジウムのターゲツト板を支持する陽極
   ターゲツトが、銅又は銀という元素、若しくはこ
   れらの組合せから成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載のＸ線管。 ４ 電気分解により陽極ターゲツト板支持体上に
   デポジツトされたクロムの中間層が用いられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   のＸ線管。 ５ 中間層とスカンジウムのターゲツト板とが、
   共に陽極ターゲツト板上に固着に依つて設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項又
   は第３項に記載のＸ線管。 ６ クロムの層はその厚さが約50−100μｍであ
   り、またスカンジウムの円板はその厚さが約50μ
   ｍであることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   又は第５項に記載のＸ線管。 ７ スカンジウムのターゲツト板は、Ｘ線管に対
   して出口窓の役割を果たすベリリウムの窓の上に
   設けられるように修正したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のＸ線管。 ８ スカンジウムの層の厚さと、中間層の素材と
   は、異なる加速電圧に伴う異なるＸ線スペクトル
   を生成するのに適合していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第６項のうちのいずれ
   か１項に記載のＸ線管。