JPH0793099B2 - 回転陽極ｘ線管ターゲットの製造方法 - Google Patents
回転陽極ｘ線管ターゲットの製造方法Info
- Publication number
- JPH0793099B2 JPH0793099B2 JP2200608A JP20060890A JPH0793099B2 JP H0793099 B2 JPH0793099 B2 JP H0793099B2 JP 2200608 A JP2200608 A JP 2200608A JP 20060890 A JP20060890 A JP 20060890A JP H0793099 B2 JPH0793099 B2 JP H0793099B2
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- Japan
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- ray tube
- tungsten
- aluminum nitride
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,X線管用回転陽極ターゲット，特に回転可能
な放熱部材とその放熱部材に固着されて，陰極に対向す
るＸ線発生体と備えた大容量化に好適な回転陽極ターゲ
ットの製造方法に関するものである。
な放熱部材とその放熱部材に固着されて，陰極に対向す
るＸ線発生体と備えた大容量化に好適な回転陽極ターゲ
ットの製造方法に関するものである。
従来，回転陽極Ｘ線管のターゲットとしては,X線放射性
材料であるタングステン合金と，放熱部材となるモリブ
デン又は，グラファイトとを重ね合わせたものが使用さ
れてきたが，近年，窒化アルミニウムセラミックスを放
熱部材に用いた提案が特開昭61-143929号でされてお
り，また，放熱部材をタングステンで覆うことは，特開
昭58-169853号でグラファイトを放熱部材として用いた
ものが提案されている。
材料であるタングステン合金と，放熱部材となるモリブ
デン又は，グラファイトとを重ね合わせたものが使用さ
れてきたが，近年，窒化アルミニウムセラミックスを放
熱部材に用いた提案が特開昭61-143929号でされてお
り，また，放熱部材をタングステンで覆うことは，特開
昭58-169853号でグラファイトを放熱部材として用いた
ものが提案されている。
タングステン，タングステン−モリブデンのターゲット
は，比重が大きいため，大型化して熱容量の増大を図る
とロータの軸受に作用する荷重が大きくなり機能させる
事が困難である。また，タングステン−グラファイトの
ターゲットは，グラファイトの比重が小さいため大型化
して熱容量を増大させることはできるが，使用時の炭化
物等の反応層による接合界面強度の劣化が問題となる。
仮に，炭化物の発生を抑制するバリア層を設けたとして
も，基本的にグラファイト自体の機械的強度は低く，高
速回転に適用するのは困難である。
は，比重が大きいため，大型化して熱容量の増大を図る
とロータの軸受に作用する荷重が大きくなり機能させる
事が困難である。また，タングステン−グラファイトの
ターゲットは，グラファイトの比重が小さいため大型化
して熱容量を増大させることはできるが，使用時の炭化
物等の反応層による接合界面強度の劣化が問題となる。
仮に，炭化物の発生を抑制するバリア層を設けたとして
も，基本的にグラファイト自体の機械的強度は低く，高
速回転に適用するのは困難である。
この放熱部材の材料による安全性を確認するために，第
５図に示すφ100mmのターゲット形状のタングステン，
モリブデン，グラファイト，窒化アルミニウム材料を高
速回転（21.000RPM）した時の応力（遠心力）を有限要
素法で計算し，（１）式に示す安全率で比較した結果を
表１に示す。
５図に示すφ100mmのターゲット形状のタングステン，
モリブデン，グラファイト，窒化アルミニウム材料を高
速回転（21.000RPM）した時の応力（遠心力）を有限要
素法で計算し，（１）式に示す安全率で比較した結果を
表１に示す。
安全率＝材料の引張り最大強度／計算による最大応力…
（１） 表より，窒化アルミニウムはタングステンの約12倍，モ
リブデンの約２倍，グラファイトの約４倍許容強度があ
ることがわかる。
（１） 表より，窒化アルミニウムはタングステンの約12倍，モ
リブデンの約２倍，グラファイトの約４倍許容強度があ
ることがわかる。
これらの結果からも，窒化アルミニウムセラミックス
は，低比重，大きな比熱，高熱伝導率，しかも高融点物
質であるという特性を有していることにより，放熱部材
としては理想のものと考えられる。しかしながら，窒化
アルミニウムがセラミックスであるが故に，その機械的
強度の信頼性は不安定である。また，セラミックスと金
属の接合は，それ自体極めて難しく，まだこれといった
最適な方法は確立できていない。特に新材料である窒化
アルミニウムセラミックスについてはなおさらである。
そのため，実際に回転陽極Ｘ線管ターゲットの放熱部材
として窒化アルミニウムセラミックスを機能させるに
は，通常のろう付けや単なる物理蒸着法（PVD）の様な
接合方法では信頼性を高めるほど十分に着き回らず適用
不可能である。
は，低比重，大きな比熱，高熱伝導率，しかも高融点物
質であるという特性を有していることにより，放熱部材
としては理想のものと考えられる。しかしながら，窒化
アルミニウムがセラミックスであるが故に，その機械的
強度の信頼性は不安定である。また，セラミックスと金
属の接合は，それ自体極めて難しく，まだこれといった
最適な方法は確立できていない。特に新材料である窒化
アルミニウムセラミックスについてはなおさらである。
そのため，実際に回転陽極Ｘ線管ターゲットの放熱部材
として窒化アルミニウムセラミックスを機能させるに
は，通常のろう付けや単なる物理蒸着法（PVD）の様な
接合方法では信頼性を高めるほど十分に着き回らず適用
不可能である。
本発明は前記に鑑み，放熱部材の構成材料を窒化アルミ
ニウム等のセラミックスとした事で生じる機械的強度の
信頼性低下を改善し，セラミックスであるターゲットの
機械的強度の信頼性を増大し，かつ熱放散性を高めるこ
とができる回転陽極Ｘ線管ターゲットの製造方法を提供
することを目的とする。
ニウム等のセラミックスとした事で生じる機械的強度の
信頼性低下を改善し，セラミックスであるターゲットの
機械的強度の信頼性を増大し，かつ熱放散性を高めるこ
とができる回転陽極Ｘ線管ターゲットの製造方法を提供
することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明の回転陽極Ｘ線管タ
ーゲットの製造方法は，放熱部材を構成するセラミック
ス全表面を,CVDを用いてＸ線放射性材料の金属またはそ
の化合物からなる導電性膜で覆うことを特徴とする。
ーゲットの製造方法は，放熱部材を構成するセラミック
ス全表面を,CVDを用いてＸ線放射性材料の金属またはそ
の化合物からなる導電性膜で覆うことを特徴とする。
機械的強度の信頼性が不安定な窒化アルミニウム等のセ
ラミックス全表面をCVDを用いてＸ線放射性材料の金属
またはその化合物からなる導電性膜で覆うことによっ
て，窒化アルミニウム等のセラミックス表面全表面の微
細なクラックを金属またはその化合物で埋めてしまうこ
とができる。以上の結果より，高速回転における機械的
強度を高めることができるとともに，高電圧を印加した
際，安定な電界を形成することが可能となる。
ラミックス全表面をCVDを用いてＸ線放射性材料の金属
またはその化合物からなる導電性膜で覆うことによっ
て，窒化アルミニウム等のセラミックス表面全表面の微
細なクラックを金属またはその化合物で埋めてしまうこ
とができる。以上の結果より，高速回転における機械的
強度を高めることができるとともに，高電圧を印加した
際，安定な電界を形成することが可能となる。
第１図は本発明の製造方法に使用する製造装置であり,1
は窒化アルミニウムターゲット部材,2は反応管,3は電気
炉,4はターゲット挿入棒である。反応管２に対しては，
WF6ボンベ5,H2ボンベ6,ならびにArボンベ７をそれぞれ
マスフローメータ5a,6a,7aおよびバルブ類を介して並列
に接続している。Arは冷却用であり,8はWF6を加熱する
ヒータである。また，この反応管２内を減圧するためN2
トラップ９を介して図外の油回転真空ポンプを接続し，
その排気系の上流をダイフロイル10を介して吸収塔に連
通させている。また，第２図は，本発明の製造方法によ
り製造されたターゲットの一例を示し，ターゲット11は
窒化アルミニウムセラミックス１およびタングステン12
で構成されている。
は窒化アルミニウムターゲット部材,2は反応管,3は電気
炉,4はターゲット挿入棒である。反応管２に対しては，
WF6ボンベ5,H2ボンベ6,ならびにArボンベ７をそれぞれ
マスフローメータ5a,6a,7aおよびバルブ類を介して並列
に接続している。Arは冷却用であり,8はWF6を加熱する
ヒータである。また，この反応管２内を減圧するためN2
トラップ９を介して図外の油回転真空ポンプを接続し，
その排気系の上流をダイフロイル10を介して吸収塔に連
通させている。また，第２図は，本発明の製造方法によ
り製造されたターゲットの一例を示し，ターゲット11は
窒化アルミニウムセラミックス１およびタングステン12
で構成されている。
次にタングステン導電性膜の生成手順について略述す
る。反応管２内を油回転真空ポンプにより減圧してH2ガ
スを流しながらタングステン導電性膜の生成温度例えば
500℃に設定するとともに，反応管２内へWF6を流通させ
る。この時のガスは，例えばWF6＝20cc/min,H2＝1000cc
/min,（WF6：H2＝1:50），全圧は0.5Torr〜760Torrとす
る。
る。反応管２内を油回転真空ポンプにより減圧してH2ガ
スを流しながらタングステン導電性膜の生成温度例えば
500℃に設定するとともに，反応管２内へWF6を流通させ
る。この時のガスは，例えばWF6＝20cc/min,H2＝1000cc
/min,（WF6：H2＝1:50），全圧は0.5Torr〜760Torrとす
る。
これにより， WF6＋3H2→Ｗ＋6HF なる水素還元反応がおこり，ターゲット11の表面にタン
グステン導電性膜が生成する。所望の厚み生成後，W
F6，H2ガスをArガスに代替して流通させることにより室
温まで冷却し，しかる後，反応管２内をArガスで大気圧
としてターゲット１を取り出す。
グステン導電性膜が生成する。所望の厚み生成後，W
F6，H2ガスをArガスに代替して流通させることにより室
温まで冷却し，しかる後，反応管２内をArガスで大気圧
としてターゲット１を取り出す。
第３図に上記の方法で得られた，タングステン−窒化ア
ルミニウムターゲットの接合界面の状態写真を示す。こ
のように本手法では，極めて良好にタングステンが窒化
アルミニウムセラミックスの表面に着き回っているのが
わかる。これによって高強度な窒化アルミニウムセラミ
ックス製のターゲットを得ることができる。
ルミニウムターゲットの接合界面の状態写真を示す。こ
のように本手法では，極めて良好にタングステンが窒化
アルミニウムセラミックスの表面に着き回っているのが
わかる。これによって高強度な窒化アルミニウムセラミ
ックス製のターゲットを得ることができる。
以上は，均一な膜厚のタングステン膜の一例について記
述したが，第４図に示すように，必ずしもターゲット全
表面を覆っているタングステン膜厚が均一である必要は
なく,X線発生層，いわゆるトラック層の部分のみに集中
してガスを供給し，所望の厚さのタングステン層を生成
させたり，その他の部分の膜厚を研削等によって薄く
し，ターゲット全体を軽量化することも可能であり，ま
た,X線発生層にタングステン合金を生成させて耐高温特
性を向上させることも可能である。
述したが，第４図に示すように，必ずしもターゲット全
表面を覆っているタングステン膜厚が均一である必要は
なく,X線発生層，いわゆるトラック層の部分のみに集中
してガスを供給し，所望の厚さのタングステン層を生成
させたり，その他の部分の膜厚を研削等によって薄く
し，ターゲット全体を軽量化することも可能であり，ま
た,X線発生層にタングステン合金を生成させて耐高温特
性を向上させることも可能である。
また，放熱部材を覆う金属もタングステンやタングステ
ン合金に限らず,X線放射性材料の金属またはその化合物
ならば何を用いても良く，例えばモリブデン，モリブデ
ン合金等を用いることができる。
ン合金に限らず,X線放射性材料の金属またはその化合物
ならば何を用いても良く，例えばモリブデン，モリブデ
ン合金等を用いることができる。
さらに，本実施例に示した反応管内の温度や圧力，ガス
流量等は，金属にタングステンを用いた場合の一例であ
って,X線放射性材料の導電性膜が形成されれば，他の条
件でも可能である。
流量等は，金属にタングステンを用いた場合の一例であ
って,X線放射性材料の導電性膜が形成されれば，他の条
件でも可能である。
窒化アルミニウムは，比重が小さく，熱伝導率が高く，
また比熱が大きく，比強度の大きい，その物性から回転
陽極Ｘ線管ターゲットとしては理想的な条件を有してい
るが，窒化アルミニウムがセラミックスであるがため，
その構造物としての信頼性は，そのままでは十分では言
い難い。本発明の製造方法によれば，回転陽極Ｘ線管タ
ーゲットの構造物としての機械的強度に対して，その信
頼性の大幅な向上を図ることができ，かつ，同時に絶縁
体である窒化アルミニウムに導電性を付与できる。その
際，絶縁体である窒化アルミニウムセラミックス全表面
を導電性膜で覆ったことにより，安定な電界が得られ，
局所における異常な放電の発生を防止できる。すなわ
ち、窒化アルミニウムセラミックス全表面を被覆せず、
例えば底面を被覆しない場合には具体的にＸ線管に取り
付けて使用すると、このセラミックス表面からガスが放
出して管内が昇圧されてグロー放電が発生し、その為に
セラミックスがスパッタされて耐電圧が低下するという
問題が起こるが、本発明ではそのような問題が解消され
る。また、あわせて全表面をタングステンで覆うこと
で，窒化アルミニウム本体に比べ輻射による熱放散性を
高めることもできる。
また比熱が大きく，比強度の大きい，その物性から回転
陽極Ｘ線管ターゲットとしては理想的な条件を有してい
るが，窒化アルミニウムがセラミックスであるがため，
その構造物としての信頼性は，そのままでは十分では言
い難い。本発明の製造方法によれば，回転陽極Ｘ線管タ
ーゲットの構造物としての機械的強度に対して，その信
頼性の大幅な向上を図ることができ，かつ，同時に絶縁
体である窒化アルミニウムに導電性を付与できる。その
際，絶縁体である窒化アルミニウムセラミックス全表面
を導電性膜で覆ったことにより，安定な電界が得られ，
局所における異常な放電の発生を防止できる。すなわ
ち、窒化アルミニウムセラミックス全表面を被覆せず、
例えば底面を被覆しない場合には具体的にＸ線管に取り
付けて使用すると、このセラミックス表面からガスが放
出して管内が昇圧されてグロー放電が発生し、その為に
セラミックスがスパッタされて耐電圧が低下するという
問題が起こるが、本発明ではそのような問題が解消され
る。また、あわせて全表面をタングステンで覆うこと
で，窒化アルミニウム本体に比べ輻射による熱放散性を
高めることもできる。
これにより，従来の製造技術で造られた回転陽極Ｘ線管
ターゲットで得る事の出来なかった，高い機能を持った
回転陽極Ｘ線管ターゲットの製造が実際に可能となる。
ターゲットで得る事の出来なかった，高い機能を持った
回転陽極Ｘ線管ターゲットの製造が実際に可能となる。
第１図は本発明の製造方法に使用するCVD装置を示す
図，第２図，第４図は本発明の製造方法により製造され
た回転陽極Ｘ線管ターゲットの断面図，第３図は本発明
により製造された回転陽極Ｘ線管ターゲットの窒化アル
ミニウムと，タングステンの接合部の金属組織を表す拡
大写真，第５図は放熱部材の材料の安全性確認に使用し
たモデルのメッシュ分割図である。
図，第２図，第４図は本発明の製造方法により製造され
た回転陽極Ｘ線管ターゲットの断面図，第３図は本発明
により製造された回転陽極Ｘ線管ターゲットの窒化アル
ミニウムと，タングステンの接合部の金属組織を表す拡
大写真，第５図は放熱部材の材料の安全性確認に使用し
たモデルのメッシュ分割図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−94344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−143929（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】放熱部材を構成するセラミックス全表面
を、CVDを用いてＸ線放射性材料の金属またはそれらの
化合物からなる導電性膜で覆うことを特徴とする回転陽
極Ｘ線管ターゲットの製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200608A JPH0793099B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 回転陽極ｘ線管ターゲットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200608A JPH0793099B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 回転陽極ｘ線管ターゲットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0487243A JPH0487243A (ja) | 1992-03-19 |
| JPH0793099B2 true JPH0793099B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=16427199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2200608A Expired - Lifetime JPH0793099B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 回転陽極ｘ線管ターゲットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793099B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2574988B1 (fr) * | 1984-12-13 | 1988-04-29 | Comurhex | Anode tournante pour tube a rayons x |
| JPS63174251A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-18 | Hitachi Ltd | Ｘ線管用回転陽極タ−ゲツト |
| JPH0294344A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Shimadzu Corp | Ｘ線管用回転陽極ターゲットおよびその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP2200608A patent/JPH0793099B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0487243A (ja) | 1992-03-19 |
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