透射型靶和設(shè)有透射型靶的x射線發(fā)生管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及一種X射線發(fā)生管，該X射線發(fā)生管可應(yīng)用于用于醫(yī)療診斷W及工業(yè) 裝置領(lǐng)域中的無損X射線照相的成像裝置。本公開具體地設(shè)及一種應(yīng)用于X射線發(fā)生管的 透射型祀。
【背景技術(shù)】
[0002] 在X射線發(fā)生裝置中，需要增強(qiáng)耐久性和改進(jìn)維護(hù)減少。
[0003] 作為確定X射線發(fā)生裝置的耐久性的主要原因之一，與X射線源相應(yīng)的祀的耐熱 性是一個例子。
[0004] 在被配置為用電子束照射祀、從而產(chǎn)生X射線福射的X射線發(fā)生裝置中，祀的"X 射線發(fā)生效率"低于1%。因此，施加于祀的大部分能量轉(zhuǎn)換為熱量。當(dāng)在祀中產(chǎn)生的熱量 的"驅(qū)散"不足時(shí)，祀本身的烙融、蒸發(fā)和熱應(yīng)力使得祀失去粘合性，從而使得祀的耐熱性受 限。
[0005] 作為用于改進(jìn)祀的"X射線發(fā)生效率"的技術(shù)，利用由含有重金屬的薄膜形式的祀 層和被配置為透射X射線并且支撐祀層的基底材料組成的透射型祀是公知的。日本專利申 請公布No.JP2009-545840 (也被公布為WO2009060671)公開了一種旋轉(zhuǎn)陽極透射型祀， 在該祀中，相對于相關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)陽極反射祀，"X射線發(fā)生效率"提高到1. 5倍或更高。
[0006] 作為加速從祀到外部的"散熱"的方法，應(yīng)用金剛石作為被配置為支撐層壓祀的祀 層的基底材料是公知的。美國專利No. 6850598公開了通過利用單晶金剛石或多晶金剛石 作為被配置為支撐由鶴形成的祀層的基板來增強(qiáng)散熱性并且實(shí)現(xiàn)精細(xì)的焦點(diǎn)。金剛石具有 高耐熱性和高導(dǎo)熱性，并且具有高X射線透射性，因此，是作為用于支撐透射型祀的基底材 料的優(yōu)選材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 與單晶金剛石相比，多晶金剛石作為將應(yīng)用于透射型X射線祀的透射基板在導(dǎo)熱 性、耐熱性和X射線透射性上具有等同的物理性質(zhì)。此外，多晶金剛石包括可WW低價(jià)格穩(wěn) 定地供應(yīng)大小為毫米數(shù)量級的透射型基板的優(yōu)點(diǎn)。
[000引然而，作為本發(fā)明的發(fā)明人的檢查結(jié)果，如美國專利No. 6850598中所描述的透射 型祀那樣，在具有由多晶金剛石形成的透射基板的透射型祀中，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生放電或陽極電 流降低的缺點(diǎn)或者產(chǎn)生X射線輸出變化的缺點(diǎn)。
[0009] 本公開描述了設(shè)有由多晶金剛石形成的透射基板的透射型祀，在該祀中，放電的 產(chǎn)生、陽極電流的降低和X射線輸出變化得W緩解。另外，本公開描述了在其中放電的產(chǎn) 生、陽極電流的降低和X射線輸出變化高可靠性得W緩解的X射線發(fā)生管、X射線發(fā)生裝置 和X射線成像系統(tǒng)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，透射型祀包括；祀層；W及透射基板，其被配置為支撐祀 層。透射基板包括彼此面對的第一表面和第二表面，并且由多晶金剛石形成。第一表面包 括具有第一平均晶粒直徑的多晶金剛石，第一平均晶粒直徑小于其第二表面中所包括的多 晶金剛石的第二平均晶粒直徑，并且祀層由第一表面或第二表面支撐。
[0011] 從W下參照附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0012] 圖1A是例示該里所公開的第一實(shí)施例的透射型祀的配置圖。
[0013] 圖1B是例示透射型祀在其操作狀態(tài)下的配置圖。
[0014] 圖2A是例示該里所公開的第一實(shí)施例的透射型祀被應(yīng)用到的陽極的配置圖。
[0015] 圖2B是例示其修改形式的透射型祀被應(yīng)用到的陽極的配置圖。
[0016] 圖3A是例示該里所公開的第二實(shí)施例的透射型祀的配置圖。
[0017] 圖3B是例示透射型祀在其操作狀態(tài)下的配置圖。
[0018] 圖4A是例示該里所公開的第二實(shí)施例的透射型祀被應(yīng)用到的陽極的配置圖。
[0019] 圖4B是例示其修改形式的透射型祀被應(yīng)用到的陽極的配置圖。
[0020] 圖5A是例示設(shè)有實(shí)施例的透射型祀的X射線發(fā)生管的示意性配置圖。
[0021] 圖5B是例示設(shè)有實(shí)施例的透射型祀的X射線發(fā)生裝置的示意性配置圖。
[0022] 圖5C是例示設(shè)有實(shí)施例的透射型祀的X射線成像系統(tǒng)的示意性配置圖。
[002引圖6A例示第一實(shí)施例的透射型祀的透射基板的表面24的圖像，該圖像是通過電 子背散射衍射法觀察到的。
[0024] 圖6B例示表面24的晶粒直徑分布。
[0025] 圖6C例示第一實(shí)施例的透射型祀的透射基板的表面25的圖像，該圖像是通過電 子背散射衍射法觀察到的。
[0026] 圖抓例示表面25的晶粒直徑分布。
[0027] 圖7是例示被配置為評估X射線發(fā)生裝置的輸出穩(wěn)定性的評估系統(tǒng)70的配置圖。 [002引圖8A是例示第一參考例子的祀89的裂縫發(fā)展模式的說明圖。
[0029] 圖8B是例示第一實(shí)施例的祀9的裂縫發(fā)展模式的說明圖。
[0030] 圖9A是例示在第一參考（比較）例子的陽極91中發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)電失敗部分（裂縫）61 和62的說明圖。
[0031] 圖9B是例示顆粒物質(zhì)92的說明圖。
[0032] 圖9C是例示顆粒物質(zhì)95的說明圖。
[0033] 圖9D是例示圖9A中所示的比較例子的操作狀態(tài)的說明圖。
[0034] 圖10A例示第二實(shí)施例的透射型祀的透射基板的表面24的通過電子背散射衍射 法觀察到的圖像。
[0035] 圖10B例示表面24的晶粒直徑分布。
[0036] 圖10C例示表面25的通過電子背散射衍射法觀察到的圖像。
[0037] 圖10D例示表面25的晶粒直徑分布。
[003引圖11A是例示第二參考例子的祀89的熱形變模式和熱應(yīng)力變形0的說明圖。
[0039] 圖11B是例示第二實(shí)施例的祀9的熱形變模式和熱應(yīng)力變形0的說明圖。
[0040] 圖12是例示在第二參考例子的陽極141中發(fā)現(xiàn)的裂縫63的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 將參照附圖來詳細(xì)地描述本公開的實(shí)施例。實(shí)施例中所描述的組件的尺寸、材料、 形狀和相對布置并非意圖限制本公開的范圍。
[0042] 首先，將描述本公開的透射型祀可W被應(yīng)用到的X射線發(fā)生管和X射線發(fā)生裝置。 圖5A和5B分別是例示設(shè)有本公開的透射型祀9的X射線發(fā)生管102和X射線發(fā)生裝置 101的相應(yīng)實(shí)施例的配置圖。
[00創(chuàng) X射線發(fā)生管
[0044] 圖5A例示具有電子發(fā)射源3和透射型祀9的透射型X射線發(fā)生管102的實(shí)施例。 W下，在本說明書中，透射型祀9被稱為祀9。
[0045] 在第一實(shí)施例中，祀層22被從設(shè)置在電子發(fā)射源3上的電子發(fā)射部分2發(fā)射的電 子束5照射，由此產(chǎn)生X射線福射。因此，祀層22在透射基板（金剛石基板）21上布置在 電子發(fā)射源側(cè)，電子發(fā)射部分2被布置為與祀層22相對。
[0046] 在該實(shí)施例中，祀層22中所產(chǎn)生的X射線如圖5A中所示那樣在需要的情況下通 過祀9前面的具有開口的準(zhǔn)直儀而在發(fā)射角上受限，并且形成為X射線束11。在該實(shí)施例 中，被配置為在其管子的內(nèi)部保持祀9的管狀陽極構(gòu)件42用作準(zhǔn)直儀。
[0047] 電子束5中所包括的電子通過加速電場而被加速到在祀層22中產(chǎn)生X射線福射 所需的入射能量，所述加速電場形成在插入在陰極51與陽極52之間的X射線發(fā)生管102 的內(nèi)部空間13中。
[0048] 在該實(shí)施例中，陽極52至少包括祀9和陽極構(gòu)件42,并且用作確定X射線發(fā)生管 102的陽極電勢的電極。
[0049] 陽極構(gòu)件42由導(dǎo)電材料形成，并且電連接到祀層22。如圖5A中所示，該實(shí)施例的 陽極構(gòu)件42連接到透射基板21的周邊W保持祀9。陽極構(gòu)件42含有諸如鶴和粗的重金 屬，并且通過如圖5A中所示那樣具有包括在祀9的前側(cè)的延伸部分（在其中保留了開口） 的形式而用作準(zhǔn)直儀。稍后將描述祀9的詳細(xì)實(shí)施例。
[0化0] 為了保證電子束5的平均自由行程的目的，X射線發(fā)生管102的內(nèi)部空間13被抽 真空。就電子發(fā)射源3的壽命而言，X射線發(fā)生管102的內(nèi)部的真空度優(yōu)選地在1E-8化與lE-4Pa(包括）之間，更優(yōu)選地，在1E-8化與1E-6化（包括）之間。在該實(shí)施例中，電子發(fā) 射部分2和祀層22分別布置在內(nèi)部空間13中或者外殼狂射線發(fā)生管102)的內(nèi)表面上。 [0化1] 可W通過下述方式來對X射線發(fā)生管102的內(nèi)部空間13抽真空：通過使用排氣管 和真空累（未示出）從內(nèi)部空間13疏散空氣，然后密封排氣管。在X射線發(fā)生管102的內(nèi) 部空間13中，為了維持真空度的目的，可W布置吸氣劑（未示出）。
[0052]為了在具有負(fù)電勢的電子發(fā)射源3與具有陽極電勢的祀層22之間實(shí)現(xiàn)電絕緣的 目的，X射線發(fā)生管102包括在其本體部分中的絕緣管110。絕緣管110由諸如玻璃材料或 陶瓷材料的絕緣材料形成。在該實(shí)施例中，