專利名稱：X射線管陽(yáng)極及其制造方法與靜止陽(yáng)極x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有靜止陽(yáng)極的X射線管(以下稱為靜止陽(yáng)極X射線管)，尤其涉及用于靜止陽(yáng)極X射線管內(nèi)的陽(yáng)極及其制造方法，并涉及靜止陽(yáng)極X射線管。
靜止陽(yáng)極X射線管與旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管相比，沒(méi)有陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)裝置，因此體積小而熱容量相對(duì)較大。通常，X射線管用于諸如X射線照相診斷之類的醫(yī)學(xué)目的。但在外科手術(shù)中，由于其體積小和重量輕而便于運(yùn)送，所以使用的是靜止陽(yáng)極X射線管。
為了產(chǎn)生X射線，需要向靶輸送電能，但是只有1％的電能轉(zhuǎn)換成X射線能量。剩余的99％轉(zhuǎn)換為無(wú)用的熱量而使靶溫顯著上升。通常，靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極包括一導(dǎo)熱性能良好的圓柱狀銅質(zhì)陽(yáng)極基座和嵌入陽(yáng)極基座一端傾斜面平內(nèi)的圓盤狀陽(yáng)極靶。
以前曾用兩種方法制造這類陽(yáng)極。它們是“模鑄法”和“釬焊法”。

圖1表示用模鑄法制造的陽(yáng)極的截面。圖2表示用釬焊法制造的陽(yáng)極的截面。
在鑄模法中，由鉬(Mo)或鎢(W)構(gòu)成的陽(yáng)極靶2放入陽(yáng)極基座形成坩堝的頂部。隨后，把熔融的銅澆入坩堝內(nèi)形成陽(yáng)極基座1。用這種方法，將靶2與基座1結(jié)合在一起成為一個(gè)整體。
在釬焊法中，預(yù)先制備好在其斜面上開(kāi)有凹口3以容納陽(yáng)極靶2的陽(yáng)極基座1。隨后，在凹口3的上表面敷上一層合適的焊劑4，并將靶2嵌入凹口3中。接著加熱陽(yáng)極使靶2通過(guò)焊劑4與基座1連接起來(lái)。
上述這些常規(guī)方法具有如下的缺點(diǎn)。
在模鑄法中，構(gòu)成陽(yáng)極基座1的銅在爐子等設(shè)備內(nèi)高頻加熱至熔點(diǎn)以上。該過(guò)程耗能巨大而導(dǎo)致成本較高。而且，該方法需要使用形成陽(yáng)極基座1的坩堝等設(shè)備，而這些設(shè)備的使用壽命較短，所以也增加了制造陽(yáng)極基座的成本。此外，該方法最大的缺點(diǎn)是基座1與靶2之間的結(jié)合不牢固而且不穩(wěn)定，因而熱傳導(dǎo)不好。這歸因于由銅構(gòu)成的基座1與由高熔點(diǎn)金屬(例如鎢)構(gòu)成的靶2相互間較差的金屬-金屬適應(yīng)性。也就是銅和鎢從根本上講浸潤(rùn)性較低，因而組合在一起時(shí)無(wú)法形成合金層。在以這種條件制備的X射線管中，較微的過(guò)載就會(huì)引起靶表面的開(kāi)裂或熔化，在極端情況下會(huì)引起靶的剝離。
在釬焊法中，釬焊時(shí)靶2與基座1之間會(huì)形成氣泡。這些氣泡是在重復(fù)負(fù)荷的熱應(yīng)力下引起靶剝離或者在熱傳導(dǎo)降低時(shí)引起靶表面開(kāi)裂或熔化的主要原因。而且，從根據(jù)上講焊劑的熔點(diǎn)決定了陽(yáng)極的最高使用溫度，因而決定了臨界使用溫度低于靶2與基座1直接結(jié)合在一起的溫度。此外，靶2與基座1之間縫隙內(nèi)混入的雜質(zhì)或這些縫隙內(nèi)的電場(chǎng)集中使耐壓較小。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供克服上述缺點(diǎn)的X射線管陽(yáng)極及其制造方法與靜止陽(yáng)極X射線管。
作為本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)在靜止陽(yáng)極X射線管中采用下面這種陽(yáng)極達(dá)到了上述目標(biāo)，該陽(yáng)極包含帶有形成于其端面內(nèi)并且其四周內(nèi)壁向上傾斜的凹口的陽(yáng)極基座；以及利用化學(xué)氣相淀積(CVD)把陽(yáng)極靶材料直接嵌入凹口而形成的陽(yáng)極靶。
按照本發(fā)明，利用化學(xué)氣相淀積把陽(yáng)極靶材料直接嵌入形成于陽(yáng)極基座端面內(nèi)的凹口而做成陽(yáng)極靶。這樣做成的靶與陽(yáng)極基座附著得很牢。因此改善了陽(yáng)極基座與靶之間的熱傳導(dǎo)，并且在較高的熱負(fù)荷下靶仍然非常耐用。
在如圖1和圖2所示采用普通“模鑄法”或“釬焊法”制備的X射線管陽(yáng)極中，陽(yáng)極基座1的端面上一定要開(kāi)有嵌入陽(yáng)極靶2的凹口(這是必不可少的)。但是，對(duì)于按照本發(fā)明的方法(即化學(xué)氣相淀積)形成的陽(yáng)極靶，并非一定要在陽(yáng)極基座端面內(nèi)形成一個(gè)凹口。其原因在于可以通過(guò)在陽(yáng)極基座整個(gè)平整的端面上淀積陽(yáng)極靶材料而形成陽(yáng)極靶。但是，，按照本發(fā)明，出于以下原因，要在陽(yáng)極基座端面內(nèi)形成凹口并利用化學(xué)氣相淀積在凹口內(nèi)形成陽(yáng)極靶。
第一個(gè)原因是陽(yáng)極靶能做得相對(duì)厚一些。也就是說(shuō)，用于靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極靶需要做得比用于旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管的厚些。例如，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶的厚度在200—300μm，而靜止陽(yáng)極靶的厚度約為0.5—3mm。遭受陰極發(fā)射熱離子轟擊的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶的位置(焦點(diǎn))能夠隨著靶的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。對(duì)于靜止陽(yáng)極靶，焦點(diǎn)不會(huì)移動(dòng)，因而要求靶自身的熱容量較大?；谶@個(gè)原因，需要增加靜止陽(yáng)極靶的厚度。如果利用化學(xué)氣相淀積將陽(yáng)極靶材料淀積到陽(yáng)極基座平坦端面上而形成厚靶，則耗時(shí)較多并使生產(chǎn)率大大下降。為了保證較高的生產(chǎn)效率，按照本發(fā)明，在陽(yáng)極基座端面上形成一凹口以使陽(yáng)極靶材料有效地淀積。也就是說(shuō)，使得化學(xué)氣相淀積期間輸送的靶材料反應(yīng)氣體留在陽(yáng)極基座端面上形成的凹口內(nèi)。因此，在凹口內(nèi)陽(yáng)極靶材料的淀積速率比在其他平坦區(qū)域的淀積速率快些，從而在凹口內(nèi)有效地形成陽(yáng)極靶。
第二個(gè)原因是方便了將陽(yáng)極靶材料淀積到陽(yáng)極基座端面上后的加工過(guò)程。當(dāng)利用化學(xué)氣相淀積在陽(yáng)極基座端面的凹口內(nèi)形成陽(yáng)極靶的時(shí)候，在除凹口以外的端面區(qū)域也淀積了一薄層陽(yáng)極靶材料。X射線管的使用或制造期間的高溫可能會(huì)使這層薄靶部分脫落，從而導(dǎo)致X射線管發(fā)生故障。因此必需在陽(yáng)極靶材料淀積到陽(yáng)極基座端面上后擦去這層薄靶部分。按照本發(fā)明，利用拋光機(jī)等對(duì)陽(yáng)極基座端面進(jìn)行拋光以便于去除凹口以外的端面其它區(qū)域內(nèi)淀積的陽(yáng)極靶材料。與此同時(shí)，完全在凹口內(nèi)形成的陽(yáng)極靶并未被擦去很多。
第三個(gè)原因是提高了陽(yáng)極靶與陽(yáng)極基座間的熱傳導(dǎo)。這里，陽(yáng)極靶形成于陽(yáng)極基座凹口內(nèi)，與陽(yáng)極靶形成于陽(yáng)極基座平坦端面的情形相比，這樣做保證了陽(yáng)極靶與陽(yáng)極基座之間具有較大的接觸面積從而增加了熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明，基于以下理由，基座端面上凹口的內(nèi)側(cè)壁呈向上的擴(kuò)張的形狀。
如果凹口的內(nèi)側(cè)壁垂直于底面延伸或者向上縮小從而伸出于底面之上，那么在利用化學(xué)氣相淀積法在凹口內(nèi)淀積陽(yáng)極靶材料時(shí)沒(méi)有足夠的反應(yīng)氣體流入底面角頂。因此，角頂處沒(méi)有淀積上陽(yáng)極靶材料，而是留下了空隙(縫隙)。這種存在于陽(yáng)極靶與陽(yáng)極基座之間的縫隙不利于熱傳導(dǎo)，并且會(huì)在使用X射線管或電場(chǎng)集中時(shí)引起陽(yáng)極靶的開(kāi)裂，從而降低了耐壓。而且，在化學(xué)氣相淀積期間，陽(yáng)極靶材料開(kāi)始沿垂直于凹口底面與內(nèi)側(cè)壁的方向積聚起來(lái)。隨著積聚過(guò)程的進(jìn)行，陽(yáng)極靶材料垂直向上延展。因此，在凹口底面的角頂處形成銳角，在介于沿垂直內(nèi)側(cè)壁方向生長(zhǎng)的陽(yáng)極靶材料部分與底面之間的角頂附近發(fā)生干擾。這種干擾會(huì)引起凹口底面角頂附近陽(yáng)極靶結(jié)晶過(guò)程的紊亂。這種結(jié)晶過(guò)程的紊亂造成陽(yáng)極靶的開(kāi)裂和剝離。
因此，按照本發(fā)明，凹口的內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀以使陽(yáng)極靶沉積在凹口內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)防止陽(yáng)極靶與陽(yáng)極基座之間留有空隙，從而使形成的陽(yáng)極靶具有極好的晶體結(jié)構(gòu)。
比較好的做法是，呈向上擴(kuò)張形狀的內(nèi)側(cè)壁的傾角至少為30°但小于90°。如果傾角為30°—70°則更好。如果傾角等于或大于90°，那么如上所述，在淀積靶材料時(shí)，凹口的底面角頂處形成銳角或接近于銳角從而在角頂處產(chǎn)生空隙。如果內(nèi)側(cè)壁的傾角小于30°，則凹口邊緣附近陽(yáng)極靶太薄。當(dāng)施加強(qiáng)的熱負(fù)荷或受X射線管制造過(guò)程中焊接玻璃密封可伐時(shí)(加熱到800—850°)因陽(yáng)極基座(例如銅)與構(gòu)成陽(yáng)極靶的高熔點(diǎn)金屬之間熱膨脹系數(shù)不同而引起的熱應(yīng)力的作用時(shí)，靶的這些薄的邊緣部分很容易開(kāi)裂或剝離。
按照本發(fā)明，比較好做法的是陽(yáng)極基座由熱傳導(dǎo)性能好的銅構(gòu)成，而陽(yáng)極靶材料則為諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鎢鉬合金、鎢錸(Re)合金或鉬錸合金之類高熔點(diǎn)金屬。
本發(fā)明的另—個(gè)方面是提供制造X射線管陽(yáng)極的過(guò)程，它包含以下步驟在其端面上形成有內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀的凹口的陽(yáng)極基座的外側(cè)壁上覆蓋一層掩蔽材料；利用化學(xué)氣相淀積直接在端面上淀積陽(yáng)極靶材料；以及通過(guò)對(duì)嵌有陽(yáng)極靶材料的端面進(jìn)行機(jī)械拋光成形以去除凹口以外端面區(qū)域的陽(yáng)極靶。
按照本發(fā)明，在陽(yáng)極基座外側(cè)壁覆蓋掩蔽材料，而利用化學(xué)氣相淀積法淀積陽(yáng)極靶材料。因此，陽(yáng)極基座外側(cè)壁上沒(méi)有附著陽(yáng)極靶材料，從而減輕了后面的機(jī)械加工工作量。在陽(yáng)極基座端面淀積陽(yáng)極靶后，對(duì)端面進(jìn)行機(jī)械拋光以去除不需要的陽(yáng)極靶材料，只留下形成于凹口內(nèi)的陽(yáng)極靶部分。
在上述方法中，比較好做法的是掩蔽材料含有與構(gòu)成陽(yáng)極基座—致的金屬材料。當(dāng)暴露陽(yáng)極靶材料化學(xué)氣相淀積的熱氣氛時(shí)，掩蔽材料很容易與陽(yáng)極基座外側(cè)壁結(jié)合在一起，其間很少或不留下空隙。這有效地避免了陽(yáng)極靶材料附著在陽(yáng)極基座的外側(cè)壁上。例如，如果基座材料為銅，則掩蔽材料用銅箔就比較好。
比較好的做法是，在加工陽(yáng)極基座相對(duì)的根部之前先在端面上形成凹口，根部加工時(shí)以形成于凹口內(nèi)的陽(yáng)極靶表面作為尺寸參照。按照本方法，當(dāng)陽(yáng)極基座端面上形成陽(yáng)極靶后，以陽(yáng)極靶表面作為參照加工根部。這樣，可以高度精確地定出靶表面到根部的長(zhǎng)度。如果在淀積陽(yáng)極靶材料之前加工陽(yáng)極基座的根部，則陽(yáng)極靶的厚度差異就會(huì)影響靶表面到根部的長(zhǎng)度。該尺寸精度影響著安裝有陽(yáng)極的X射線管焦點(diǎn)位置的精度。因此，按照本發(fā)明以高精度定出靶面到陽(yáng)極基座根部尺寸的方法在實(shí)際應(yīng)用中效果比較好。
本發(fā)明又一方面是提供的靜止陽(yáng)極X射線管，它包含發(fā)射熱離子的陰極；受熱離子轟擊時(shí)產(chǎn)生X射線的靜止陽(yáng)極；以及包含陽(yáng)極和陽(yáng)極的真空泡。
其中，陽(yáng)極包括在其端面上形成有內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀的凹口的陽(yáng)極基座和采用化學(xué)氣相淀積直接將陽(yáng)極靶材料嵌在凹口內(nèi)而形成的陽(yáng)極靶。
為了闡述本發(fā)明，在附圖中示出了幾種目前較佳的實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不局限于所示的這些精確安排和方法。
圖1為采用已有的模鑄方法制造的X射線管陽(yáng)極的局部剖面圖；圖2為采用已有的釬焊方法制造的X射線管陽(yáng)極的局部剖面圖；圖3為表示按照本發(fā)明的靜止陽(yáng)極X射線管外形的剖面圖；圖4為按照本發(fā)明的X射線管陽(yáng)極的剖面圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)不同實(shí)施例中X射線管陽(yáng)極的局部剖面圖；圖6A—6F為按照本發(fā)明的陽(yáng)極制造方法示意圖；圖7為本發(fā)明所采用的化學(xué)氣相淀積(CVD)方法的示意圖；以及圖8為表示本發(fā)明提供的陽(yáng)極靶與陽(yáng)極基座之間界面特性的示意圖。
以下將借助附圖詳述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
由圖3可見(jiàn)，靜止陽(yáng)極X射線管包括發(fā)射熱離子的陰極10、與陰極10相對(duì)并在熱離子轟擊下產(chǎn)生X射線的靜止陽(yáng)極20和容納陰極10與陽(yáng)極20的真空玻璃泡30。陰極10帶有—根或多根通電時(shí)發(fā)射熱離子的燈絲11。
作為構(gòu)成本發(fā)明主題的陽(yáng)極20包括接近圓柱狀的陽(yáng)極基座21和利用化學(xué)氣相淀積(CVD)直接淀積在相對(duì)于陰極10的基座21的傾斜端面上的陽(yáng)極靶22。陽(yáng)極20在密封狀態(tài)下通過(guò)金屬元件31(例如可伐元件)與真空泡30內(nèi)遠(yuǎn)離形成有靶22的傾斜端面的根部釬焊而安裝。冷卻裝置32附著于陽(yáng)極20的根部。陰極10帶有與其相連的電纜33以向一根燈絲或多根燈絲11供電。
下面借助圖4詳述陽(yáng)極20。
陽(yáng)極基座21由諸如銅之類高導(dǎo)熱性的金屬構(gòu)成。在陽(yáng)極基座21傾斜端面上開(kāi)一俯視時(shí)為圓狀的凹口23。靶22由CVD直接嵌在凹口23內(nèi)。凹口23的深度為4mm左右，基本上等于靶22的厚度。凹口帶有呈向上擴(kuò)張形狀的內(nèi)側(cè)壁23a。擴(kuò)張形狀的壁23a的傾角θ大于等于30°而小于90°，比較好的是在30°-70°的范圍內(nèi)。如前面所述，如果傾角θ等于或大于90°，則在利用CVD形成靶22時(shí)輸送的反應(yīng)氣體無(wú)法暢通地流至凹口23底面的角頂處。這樣就在角頂處形成空隙，或者使凹口23底面的角頂附近淀積的靶22部分在結(jié)晶過(guò)程中引起紊亂。如果傾角θ小于30°，則靶22的周邊部分太薄。當(dāng)因使用X射線管而施加強(qiáng)熱負(fù)荷或因制造X射線管而在釬焊步驟中加熱時(shí)，靶22的這種薄的周邊部分很容易開(kāi)裂。
呈擴(kuò)張形狀的內(nèi)側(cè)壁23a不一定如圖4所示為直線狀傾斜表面，而可以加工為如圖5所示的圓弧狀傾斜表面。
采用高熔點(diǎn)金屬作為利用CVD形成的陽(yáng)極靶22的材料。比較好的材料是鎢、鉬、鎢鉬合金、鎢錸合金或鉬錸合金。
遠(yuǎn)離形成有靶22的傾斜端面的基座21根部上設(shè)有將冷卻裝置32連接到陽(yáng)極基座21上的螺紋孔24(見(jiàn)圖3)。
接下來(lái)將描述具有上述結(jié)構(gòu)的靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極20的制造方法。
把如圖6A所示的用作陽(yáng)極基座21的圓柱狀銅坯21a加工為圖6B所示的成形坯料21b。成形坯料21b具有陽(yáng)極基座21的傾斜端面和凹口23，但基座21的末端還未加工。在本例中，凹口23內(nèi)側(cè)壁23a的傾角設(shè)定為45°。
隨后，如圖6C所示，在成形坯料21b的外側(cè)壁上覆蓋銅箔25作為掩蔽材料。掩蔽用的銅箔25的成形方法根據(jù)生產(chǎn)量大小有所不同。對(duì)于小批量的情況，銅箔25可以方便地采用切割工具成形。對(duì)于大批量的情況，可以采用模壓方法成形。銅箔25用銅線捆綁住。當(dāng)然可以多次使用夾具將銅箔25夾住并固定在周邊位置。但是，會(huì)有部分靶材料和銅箔附著在夾具上因而限制了其使用壽命。比較好的辦法是用諸如銅線之類便宜而可任意處理的材料來(lái)固定銅箔。
比較好的做法是如同在本實(shí)施例中那樣，掩蔽材料是與陽(yáng)極基座21相同的金屬。但是，也可以用不銹鋼箔片或氟樹(shù)脂薄片代替。銅箔片25的厚度最好是在30—100μm范圍內(nèi)。如果銅箔片25的厚度小于30μm，就會(huì)在利用CVD淀積靶材料后很難將銅箔片25從陽(yáng)極基座21上分離下來(lái)。如果銅箔片25厚度超過(guò)100μm，則很難不留空隙地將其纏繞到陽(yáng)極基座21上。
當(dāng)成形坯料21b的外側(cè)壁覆蓋了銅箔片25后，如圖7所示，把成形坯料21b放入CVD裝置的反應(yīng)管41內(nèi)。反應(yīng)管41安裝有支撐成形坯料21b的加熱器42和延伸進(jìn)來(lái)的反應(yīng)氣體供給管道43a和43b。這里陽(yáng)極靶由鎢構(gòu)成，所以氟化鎢(WF6)氣體和氫氣(H2)混合物經(jīng)過(guò)供給管道43a和43b輸入。因此，通過(guò)在熱氣氛下鎢的氟化物被氫氣還原將鎢(W)淀積在每個(gè)成形坯料21b的傾斜端面上。淀積條件例如溫度為300—800°，氟化鎢供給速率為300cc/分，氫氣供給速率為300—1000cc/分，以及總壓力為0.5—760乇。
由于凹口23形成于成形坯料21b的傾斜端面上，所以凹口23內(nèi)的鎢層(陽(yáng)極靶)比傾斜端面其它區(qū)域的淀積得更快(即更厚)。這是因?yàn)楣┙o反應(yīng)管41內(nèi)的反應(yīng)氣體(WF6和H2)在凹口內(nèi)逗留的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。而且，由于凹口23的內(nèi)側(cè)壁是傾斜的(呈45°)，所以同樣也使鎢層可靠地沉積在凹口23的內(nèi)側(cè)壁上。CVD過(guò)程中產(chǎn)生的熱量使得覆蓋在陽(yáng)極基座21外側(cè)面的銅箔緊包住陽(yáng)極基座21，消除了它們之間的空隙。因此，陽(yáng)極基座21的外側(cè)面上沒(méi)有形成鎢層。圖6D表示鎢層(陽(yáng)極靶22)是如何淀積到成形坯料21b的傾斜端面上的。
當(dāng)形成鎢層后，成形坯料21b在CVD裝置的反應(yīng)管41內(nèi)冷卻到可以將其從反應(yīng)管41中移出的溫度。在與成形坯料21b的外側(cè)壁緊密接觸的銅箔片25上也形成了一定量的鎢層。由于鎢層與成形坯料(銅)21b之間熱膨脹系數(shù)的不同，沿某一方向作用的力使得在形成鎢層后的冷卻過(guò)程中銅箔片25與成形坯料21b分離開(kāi)來(lái)。因此，冷卻后很容易把銅箔片25分離。但是，如果銅箔片25太薄，則箔片25牢牢地貼附在成形坯料21b上而較難剝離。
當(dāng)從成形坯料21b的外側(cè)壁上分離下銅箔片25后，如圖6E所示對(duì)成形坯料21b的傾斜端面進(jìn)行機(jī)械拋光以去除淀積在傾斜端面上凹口23以外區(qū)域的鎢層。鎢層的這些部分較薄，如果讓它們殘留在這些區(qū)域內(nèi)，則由于X射線管制造過(guò)程中較高釬焊溫度或使用過(guò)程中強(qiáng)熱負(fù)荷的影響，它們?nèi)菀组_(kāi)裂或脫落。
在處理完成形坯料21b的傾斜端面后，以凹口23處的陽(yáng)極靶表面為尺寸基準(zhǔn)加工成形坯料21b(陽(yáng)極基座21)的根部(如圖6F所示)從而完成了陽(yáng)極20的整個(gè)加工過(guò)程。通過(guò)在如上所述的最后一個(gè)步驟中加工陽(yáng)極基座21的根部，可以吸收和調(diào)整陽(yáng)極靶22厚度的任何變化。這改善了從靶22表面到根部的長(zhǎng)度L(圖4)的精度，即X射線管的焦點(diǎn)位置的精度。如果在利用CVD形成陽(yáng)極靶22之前加工陽(yáng)極基座21的根部，就需要對(duì)厚度小于預(yù)設(shè)定值靶22再一次淀積靶材料以保證從靶面到根部的長(zhǎng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。
圖8表示對(duì)由上述方法獲得的鎢(陽(yáng)極靶22)與銅(陽(yáng)極基板21)之間分界平面拍攝的掃描電子顯微鏡(SEM)照片以及界面的元素分析(電子顯微鏡照相(EPMA)分析)結(jié)果。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明的方法提供了鎢與銅之間極佳的接合，界面之間沒(méi)有空隙。而且，在分界平面處也沒(méi)有影響熱傳導(dǎo)性能和長(zhǎng)期使用可靠性的雜質(zhì)元素。
為了確認(rèn)本發(fā)明的有效性，進(jìn)行了一次測(cè)試，其中，將由上面CVD方法和已知的模鑄法制備的陽(yáng)極分別封裝入X射線管。
作為測(cè)試條件，假設(shè)X射線透射術(shù)中輸入時(shí)間較長(zhǎng)(在X射線下暴露1分鐘)，并對(duì)陽(yáng)極靶22焦點(diǎn)位置處的鎢開(kāi)始熔化時(shí)的最大負(fù)荷輸入進(jìn)行比較。由測(cè)試獲得的結(jié)果如下最大負(fù)荷輸入(1)由CVD獲得的X射線管A70KV-6.2mA(434W)由CVD獲得的X射線管B71KV-6.0mA(426W)由CVD獲得的X射線管C70KV-5.8mA(406W)(2)由模鑄法獲得的X射線管 72KV-5.0mA(360W)由上述結(jié)果可見(jiàn)，按照本發(fā)明的X射線管A、B和C的平均最大負(fù)荷輸入為422W。超過(guò)了已有的X-射線管最大負(fù)荷輸入的17％。另外也比較了短時(shí)間最大功率(X射線成像術(shù)的條件)，但兩種X射線管之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差異。
如上所述，按照本發(fā)明的靜止陽(yáng)極X射線管增加了X射線熒光檢查的輸入以相應(yīng)改善照相圖像質(zhì)量。這種靜止陽(yáng)極X射線管還可用于同樣需要高輸出的例如660W和20秒的大劑量X射線熒光檢查和簡(jiǎn)單的數(shù)字減法血管造影(DSA)。
本發(fā)明可以在不偏離其精神或本質(zhì)特征的前提下以其它特殊形式實(shí)施，因此應(yīng)由所附權(quán)項(xiàng)而非前面的說(shuō)明來(lái)限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極，其特征在于包括其端面上開(kāi)有內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀的凹口的陽(yáng)極基座；以及通過(guò)化學(xué)氣相淀積將陽(yáng)極靶材料直接嵌在所述凹口內(nèi)而形成的陽(yáng)極靶。
2.一種如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述呈向上擴(kuò)張形狀內(nèi)側(cè)壁的傾角至少為30°但小于90°。
3.一種如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極基座由銅構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求3所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極靶材料為鎢(W)。
5.一種如權(quán)利要求3所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極靶材料為鉬(Mo)。
6.一種如權(quán)利要求3所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極靶材料為鎢(W)鉬(Mo)合金。
7.一種如權(quán)利要求3所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極靶材料為鎢(W)錸(Re)合金。
8.一種如權(quán)利要求3所述的陽(yáng)極，其特征在于，所述陽(yáng)極靶材料為鉬(Mo)錸(Re)合金。
9.一種用于靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極的制造方法，其特征在于包含以下步驟在其端面上形成有內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀的凹口的陽(yáng)極基座的外側(cè)壁上覆蓋一層掩蔽材料；利用化學(xué)氣相淀積直接在所述端面上沉積陽(yáng)極靶材料；以及通過(guò)對(duì)嵌有陽(yáng)極靶材料的所述端面進(jìn)行機(jī)械拋光而成形以去除所述凹口以外所述端面區(qū)域的陽(yáng)極靶。
10.一種如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述掩蔽材料包括與用于構(gòu)成所述陽(yáng)極基座相同的金屬材料。
11.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述陽(yáng)極基座和所述掩蔽材料都由銅構(gòu)成。
12.一種如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在加工所述陽(yáng)極基座相對(duì)的根部之前先在所述端面上形成所述凹口，在加工所述根部時(shí)以形成于所述凹口內(nèi)的陽(yáng)極靶面作尺寸參照。
13.一種靜止陽(yáng)極X射線管，包含發(fā)射熱離子的陰極；當(dāng)受到所述熱離子轟擊時(shí)產(chǎn)生X射線的靜止陽(yáng)極；以及容納所述陰極和所述陽(yáng)極的真空泡；其特征在于，所述陽(yáng)極包括在其端面上形成有內(nèi)側(cè)壁呈向上擴(kuò)張形狀的凹口的陽(yáng)極基座和利用化學(xué)氣相淀積將陽(yáng)極靶材料直接嵌在所述凹口內(nèi)而形成的陽(yáng)極靶。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于靜止陽(yáng)極X射線管的陽(yáng)極及其制造方法，并涉及靜止陽(yáng)極X射線管。由銅等構(gòu)成的陽(yáng)極基座包括形成于端面并且?guī)в谐氏蛏蠑U(kuò)張形狀內(nèi)側(cè)壁的凹口。利用化學(xué)氣相淀積在凹口內(nèi)直徑嵌有諸如鎢之類的陽(yáng)極靶材料。
文檔編號(hào)H01J35/08GK1121638SQ9510959
公開(kāi)日1996年5月1日 申請(qǐng)日期1995年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月28日
發(fā)明者黑田晉一, 平石雅弘, 山西圭一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所