Ｘ射線管以及陽極靶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種Ｘ射線管。該Ｘ射線管包括電子射出源、陽極靶、真空密封外殼。電子射出源射出電子。陽極靶包括：靶層，該靶層利用來自所述電子射出源的電子來射出Ｘ射線；及基體，該基體對所述靶層進行支承，且由碳化物強化型鉬合金構(gòu)成。真空密封外殼中收納有所述電子射出源及所述陽極靶。陽極靶包括擴散障壁層及熱輻射膜。擴散障壁層在所述基體的表面的一部分上利用粉末冶金法與所述基體形成為一體，且由碳元素含量低于所述基體的高熔點金屬構(gòu)成。熱輻射膜形成在所述擴散障壁層的表面的至少一部分上，且由金屬氧化物構(gòu)成。由此，在使用了形成有由金屬氧化物構(gòu)成的熱輻射膜的陽極靶的Ｘ射線管中，能減少使用時的氣體發(fā)生，提高壽命。
【專利說明】X射線管以及陽極靶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施方式涉及X射線管以及陽極靶。

【背景技術(shù)】
[0002]輸出X射線的X射線管具有陽極靶。陽極靶利用電子束的撞擊來產(chǎn)生X射線。
[0003]具有X射線管的X射線裝置可用于醫(yī)療用的診斷裝置或工業(yè)用的非破壞檢測裝置、材料分析裝置等多種用途。
[0004]旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管中，對于從陰極射出的電子利用固定陰極與旋轉(zhuǎn)陽極靶之間的電位梯度進行加速并集中，較為典型的是具有20至150keV的動能，并與旋轉(zhuǎn)陽極靶的靶面相撞擊，從而在靶面上形成作為X射線發(fā)生源的焦點。
[0005]若具有較高動能的電子束與陽極靶相撞擊，則電子束會因靶材而急速地減速，因而從焦點射出X射線。靶面由鎢或鎢合金那樣的高熔點金屬構(gòu)成。靶面形成在由鑰或鑰合金那樣的高熔點金屬構(gòu)成的基體(靶本體)上。特別在需要使用高強度的電子束的CT、血管造影等的情況下，由于使用中基體的溫度、熱應(yīng)力會升高，因此基體中使用TZM(鑰鋯鈦合金)那樣的碳化物強化型的鑰合金。轉(zhuǎn)換為X射線的比例為與陽極靶相撞擊的電子動能中的大約1%左右，剩余的動能轉(zhuǎn)換為熱能。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平3-95840號公報
[0009]專利文獻2:日本特開平3-34244號公報
[0010]專利文獻3:日本特開平5-205675號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了使陽極靶上所產(chǎn)生的熱易于散發(fā)，而在陽極靶表面的一部分上形成有熱輻射膜。一般而言，熱輻射膜是通過對氧化鈦、鋁等金屬氧化物的混合物使用例如等離子噴射法而形成的。
[0012]但是，對于在TZM那樣的碳元素含量較高的鑰合金的表面上形成有由上述氧化鈦、鋁等金屬氧化物構(gòu)成的熱輻射膜的陽極靶而言，使用中CO氣體、CO2氣體的產(chǎn)生量較大，且上述氣體會逐漸釋放到真空空間中，并最終成為引起X射線管放電的原因。其結(jié)果是，會導(dǎo)致X射線管的壽命縮短的問題。
[0013]如上述專利文獻3所記載的那樣，預(yù)測CO氣體的產(chǎn)生原理在于，由于TZM中的碳、金屬碳化物與構(gòu)成熱輻射膜的金屬氧化物之間的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生CO氣體。上述專利文獻3中還揭示了以下結(jié)構(gòu):即，為了防止上述反應(yīng)，利用等離子噴射法在TZM基體與熱輻射膜之間形成反應(yīng)阻擋層(reactive barrier layer),該反應(yīng)阻擋層與TZM基體中的碳進行反應(yīng)而形成碳化物。另外，上述專利文獻3還揭示了一些結(jié)構(gòu):即，為了進一步提高可靠性，在反應(yīng)阻擋層與熱輻射層之間形成比反應(yīng)阻擋層要薄的保護皮膜。
[0014]然后，上述專利文獻3所示的結(jié)構(gòu)是基于在使用中使反應(yīng)阻擋自身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理而提出的，但可能會在相對于碳的阻擋效果的壽命、與反應(yīng)阻擋層的基體的緊貼力的壽命等方面存在問題。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種能降低使用時的氣體發(fā)生、并提高壽命的使用了陽極靶的X射線管，在該陽極靶中，在TZM那樣的碳元素含量較高的鑰合金的表面、形成有由金屬氧化物形成的熱輻射膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是表示適用于實施方式的X射線管的一個例子。
[0017]圖2是表示適用于實施方式的X射線管的陽極的一個例子。
[0018]圖3是表示適用于實施方式的X射線管的陽極的一個例子。
[0019]圖4是表示適用于實施方式的X射線管的陽極的一個例子。

【具體實施方式】
[0020]在實施方式中，X射線管包括電子射出源、陽極靶、真空密封外殼。電子射出源射出電子。陽極靶包括:靶層，該靶層利用來自所述電子射出源的電子來射出X射線；以及基體，該基體對所述靶層進行支承，且由碳化物強化型鑰合金構(gòu)成。真空密封外殼中收納有所述電子射出源及所述陽極靶。陽極靶包括擴散障壁層、及熱輻射膜。擴散障壁層在所述基體的表面的一部分上利用粉末冶金法而與所述基體形成為一體，且由碳元素含量低于所述基體的高熔點金屬構(gòu)成。熱輻射膜形成在所述擴散障壁層的表面的至少一部分上，且由金屬氧化物構(gòu)成。
[0021]接下來，參照附圖來說明實施方式。
[0022]圖1是表示適用于實施方式的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管的一個例子。
[0023]旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管I包括玻璃制的真空密封外殼11、以及在真空密封外殼11內(nèi)位于偏心位置的陰極12。另外，在真空密封外殼11內(nèi)還與陰極12相對地配置有傘狀的圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(陽極靶)130。
[0024]圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的基體13是由高熔點金屬、例如為鑰、鎢、鑰合金、鎢合金、或TZM(鑰鋯鈦/碳化物強化型鑰合金)所構(gòu)成。圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130通過軸15固定到轉(zhuǎn)子16。另外，因來自陰極12的電子束的撞擊而產(chǎn)生X射線的靶層14呈環(huán)狀地設(shè)置在圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的規(guī)定位置。
[0025]靶層14例如由鎢、或錸一鎢合金等鎢合金所構(gòu)成。
[0026]轉(zhuǎn)子16在配置于真空密封外殼11的外部的定子17的作用下進行旋轉(zhuǎn)。因而，因轉(zhuǎn)子16的旋轉(zhuǎn)，圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130進行旋轉(zhuǎn)。對于轉(zhuǎn)子16，在其內(nèi)部嵌入有固定軸(未圖示)，在轉(zhuǎn)子16與固定軸之間設(shè)置有軸承。
[0027]在圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的背面即轉(zhuǎn)子16—側(cè)，設(shè)置有擴散障壁層18及熱輻射膜19，上述擴散障壁層18是由碳元素含量低于TZM(抑制了碳元素含量)的高熔點金屬構(gòu)成的障壁層，且與圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的基體13 —起利用粉末冶金法來形成為一體，或者與基體13及靶層14 一起利用粉末冶金法來形成為一體，上述熱輻射層19以覆蓋擴散障壁層18的表面的至少一部分(轉(zhuǎn)子16—側(cè)的大致整個區(qū)域)的方式來形成，例如由氧化鈦、鋁等金屬氧化物所構(gòu)成。具體而言，若將碳元素含有量換算為質(zhì)量，則擴散障壁層18是碳元素含有量在0.005%以下(碳元素含量為0.005質(zhì)量％以下)的純鑰。
[0028]在上述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管I中，若成為動作狀態(tài)，則從陰極12中射出電子束，并與靶層14相撞擊。靶層14射出X射線。此外，因電子束的撞擊會導(dǎo)致圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(陽極靶)130的溫度上升。此時，因構(gòu)成圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的基體13的TZM(或鑰、鎢、鑰合金或鎢合金)中的碳、金屬碳化物與熱輻射膜19中的金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生CO氣體、CO2氣體，但是對于上述情況，上述擴散障壁層18會對其進行抑制。
[0029]如圖2所示，將擴散障壁層18形成為從擴散障壁層18表面到基體13為止的最短距離(擴散障壁層18的厚度)為Imm以上。此外，隨著擴散障壁層18的厚度的增大，擴散障壁層18對基體13所含有的碳元素向熱輻射膜19進行擴散的阻擋效果自然也會增大，但是本發(fā)明的
【發(fā)明者】確認了只要厚度為1_以上就能獲得足夠的效果(將CO氣體、CO2氣體的發(fā)生量降低到1/10以下的效果)。另外，由于利用粉末冶金法來將擴散障壁層18與基體13成形為一體，因而無論擴散障壁層18的厚度有多厚都不存在剝離的可能性，因此，只需考慮到要將擴散障壁層18配置到真空密封外殼11內(nèi)這一條件，除此之外擴散障壁層18的(直接)厚度沒有上限(宏觀而言，允許超過Icm)。
[0030]此外，在如圖3所示擴散障壁層18延伸至圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的外周面(與旋轉(zhuǎn)中心為同心圓的外周部旋轉(zhuǎn)面)的情況，或者如圖4所示擴散障壁層18比基體的厚度要大的情況，在此情況下，還能將熱輻射膜19形成在圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的外周面上。在這種情況下，在形成于圓盤狀旋轉(zhuǎn)體130的外周面上的熱輻射膜19的一部分中，從擴散障壁層18與熱輻射膜19的界面到基體13為止的最短距離小于1_，或者存在熱輻射膜19從擴散障壁層18的表面伸出而直接形成在基體13的表面上的區(qū)域，即使如此，只要上述區(qū)域的總表面積為熱輻射膜19整體的表面積的20%以下，就能獲得本發(fā)明的效果。即，能減少因基體13中的碳、金屬碳化物與熱輻射膜19的金屬氧化物之間的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的CO氣體、CO2氣體。
[0031]由此，在使用了在碳元素含量較高的鑰合金(基體)的表面形成有由金屬氧化物構(gòu)成的熱輻射膜的陽極靶的X射線管中，能減少使用時CO氣體、CO2氣體的產(chǎn)生，并提高X射線管的壽命。
[0032]以上說明了本發(fā)明的多個實施方式，但是上述實施方式僅為示例，并不用于限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能以各種方式進行實施，在不脫離發(fā)明要點的范圍內(nèi)能進行各種省略、置換、改變。這些實施方式及其變形均包含在發(fā)明的范圍和要旨中，并且包含在專利權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。例如，在實施方式中說明了旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，但是本發(fā)明也能應(yīng)用到固定陽極型X射線管中。另外，本發(fā)明的
【發(fā)明者】并未確認用于獲得本發(fā)明的效果的擴散障壁層18的厚度的下限值能降低到小于1_的哪個值。但是，只要花費時間就能求出該下限值，當然也可以認為只要將擴散障壁層18的厚度設(shè)為所求出的下限值以上，就能獲得本發(fā)明的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線管，其特征在于，包括: 電子射出源，該電子射出源射出電子； 陽極靶，該陽極靶包括:靶層，該靶層利用來自所述電子射出源的電子來射出X射線；以及基體，該基體對所述靶層進行支承，且由碳化物強化型鑰合金構(gòu)成； 真空密封外殼，該真空密封外殼中收納有所述電子射出源及所述陽極靶； 擴散障壁層，該擴散障壁層在所述基體的表面的一部分上利用粉末冶金法而與所述基體形成為一體，且由碳元素含量低于所述基體的高熔點金屬構(gòu)成，以及 熱輻射膜，該熱輻射膜形成在所述擴散障壁層的表面的至少一部分上，且由金屬氧化物構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所示的X射線管，其特征在于， 所示擴散障壁層抑制所述基體所含有的碳元素成分到達所述熱輻射膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的X射線管，其特征在于， 所述擴散障壁層利用粉末冶金法來與所述基體及所述靶層形成為一體。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的X射線管，其特征在于， 從所述擴散障壁層表面到所述基體為止的最短距離為Imm以上。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的X射線管，其特征在于， 所述擴散障壁層是在將所述擴散障壁層中的碳元素含量換算成質(zhì)量時為0.005%以下的純鑰。
6.一種陽極靶，該陽極靶包括:靶層，該靶層利用來自電子射出源的電子來射出X射線；以及基體，該基體對所述靶層進行支承，且由碳化物強化型鑰合金構(gòu)成，其特征在于，包括: 擴散障壁層，該擴散障壁層在所述基體的表面的一部分上利用粉末冶金法而與所述基體形成為一體，且由碳元素含量低于所述基體的高熔點金屬構(gòu)成，以及 熱輻射膜，該熱輻射膜由金屬氧化膜構(gòu)成，形成在所述擴散障壁層的表面的至少一部分上。
7.如權(quán)利要求6所述的陽極靶，其特征在于， 所述擴散障壁層利用粉末冶金法而與所述基體及所述靶層形成為一體。
8.如權(quán)利要求6或7所述的陽極靶，其特征在于， 從所述擴散障壁層表面到所述基體為止的最短距離為Imm以上。
9.如權(quán)利要求6至8的任一項所述的陽極靶，其特征在于， 所述擴散障壁層是在將所述擴散障壁層中的碳元素含量換算成質(zhì)量時為0.005%以下的純鑰。
【文檔編號】H01J35/08GK104134602SQ201410181024
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】阿武秀郎, 米澤哲也 申請人:株式會社東芝, 東芝電子管器件株式會社