X射線產(chǎn)生靶、放射線產(chǎn)生管、放射線產(chǎn)生設(shè)備和放射線照相系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及X射線產(chǎn)生靶、放射線產(chǎn)生管、放射線產(chǎn)生設(shè)備和放射線照相系統(tǒng)。提供了放射線發(fā)射靶、放射線產(chǎn)生裝置以及放射線照相系統(tǒng)，其中靶層和金剛石基板之間的粘合性被提高，并且展現(xiàn)穩(wěn)定的放射線發(fā)射性能。X射線產(chǎn)生靶包括靶層、包含sp2鍵的含碳區(qū)域、以及支撐該靶層的金剛石基板。含碳區(qū)域被定位在該靶層和金剛石基板之間。
【專利說明】X射線產(chǎn)生靶、放射線產(chǎn)生管、放射線產(chǎn)生設(shè)備和放射線照相 系統(tǒng)
[00011 本申請是申請?zhí)枮?01410088659.7、申請日為2014年3月12日、發(fā)明名稱為"透射 型靶、放射線產(chǎn)生管、放射線產(chǎn)生設(shè)備和放射線照相系統(tǒng)"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及例如在用于診斷應(yīng)用的醫(yī)療設(shè)備以及用于非破壞性X射線成像的工業(yè) 設(shè)備中使用的放射線產(chǎn)生設(shè)備。
[0003] 本發(fā)明尤其涉及包括靶層和支撐該靶層的金剛石基板的透射X射線靶、包含該透 射X射線靶的放射線產(chǎn)生管、包含該放射線產(chǎn)生管的放射線產(chǎn)生設(shè)備、以及包含該放射線產(chǎn) 生設(shè)備的放射線照相系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 醫(yī)療診斷中使用的產(chǎn)生X射線的放射線產(chǎn)生設(shè)備希望地具有提高的耐久性并且需 要較少的維護(hù)以便提高產(chǎn)生器的操作率，并且用作可在家庭醫(yī)療護(hù)理以及災(zāi)難和事故的情 況下的急救中使用的醫(yī)學(xué)模態(tài)。
[0005] 確定放射線產(chǎn)生設(shè)備的耐久性的重要因素之一是用作用于產(chǎn)生放射線的源的靶 的熱阻。
[0006] 在被配置用于通過用電子束照射靶來產(chǎn)生放射線的放射線產(chǎn)生設(shè)備中，靶處的放 射線產(chǎn)生效率小于1%，并且被施加給靶的能量幾乎全部被轉(zhuǎn)換成熱。如果在靶處產(chǎn)生的熱 未充分釋放，則靶的粘合性可能由于熱應(yīng)力而減小，并且靶的熱阻變得有限。
[0007] -種已知的提高靶的放射線產(chǎn)生效率的方式是使用透射型靶，該透射型靶包括靶 層和基板，該靶層為含有重金屬的薄膜的形式，該基板透射放射線并且支撐該靶層。PCT日 文翻譯專利公開No.2009-545840公開了一種旋轉(zhuǎn)陽極型透射型靶，其提供了為已知的旋轉(zhuǎn) 陽極型反射靶的放射線產(chǎn)生效率的至少1.5倍的放射線產(chǎn)生效率。
[0008] -種已知的加速從靶向外部釋放熱的方式是使用金剛石作為支撐多層靶的靶層 的基板。PCT日文翻譯專利公開No. 2003-505845公開了使用金剛石作為支撐由鎢構(gòu)成的靶 層的基板，由此提高熱釋放特性并且實(shí)現(xiàn)微聚焦。一方面，金剛石不僅具有高熱阻和高導(dǎo)熱 性，而且具有高放射線透射特性，因此適于用作支撐透射型靶的基板的材料。
[0009] 另一方面，金剛石具有對于熔融金屬的低潤濕性，并且金剛石和固態(tài)金屬之間發(fā) 生線性膨脹系數(shù)不匹配。因此，金剛石具有低的與靶金屬的親合性。確保靶層和金剛石基板 之間的粘合性已經(jīng)成為在提高透射型靶的可靠性時(shí)需要解決的問題。
[0010] PCT日文翻譯專利公開No. 2003-505845公開了一種透射型靶，其中其材料沒有被 公開的中間層被提供作為粘合促進(jìn)層，并且被置于金剛石基板和靶層之間。
[0011]日本專利特開No. 2002-298772公開了在配備有透射型靶的放射線產(chǎn)生管中由于 線性膨脹系數(shù)不匹配而在靶層和金剛石基板之間出現(xiàn)熱應(yīng)力，并且由于熱應(yīng)力而在靶層中 出現(xiàn)分離和裂紋。日本專利特開No. 2002-298772公開了如下結(jié)構(gòu)，其中靶層朝向金剛石基 板翹曲，從而在放射線產(chǎn)生管工作期間，靶層被壓向金剛石基板，由此抑制靶層的分離。
[0012] 甚至其中靶層和金剛石基板之間的粘合性提高并且在PCT日文翻譯專利公開 No . 2003-505845和日本專利特開No. 2002-298772公開的透射型靶有時(shí)在靶層中也出現(xiàn)微 裂紋，導(dǎo)致放射線輸出波動。
[0013] 圖IOA和IOB分別是已經(jīng)導(dǎo)致放射線輸出波動的透射型靶單元71的平面圖和截面 圖。圖IOA和IOB是通過顯微鏡觀察而獲得的，并且被提供作為參考示例。在累計(jì)總共103次 曝光之后，圖IOA和IOB中所示的透射型靶單元71被從附圖中未示出的放射線產(chǎn)生設(shè)備去 除。圖IOB是沿圖IOA的平面圖中的線XB-XB取得的透射型靶單元71的截面圖。
[0014] 在參考示例的透射型靶單元71中，在對應(yīng)于附圖中未示出的電子束的照射斑點(diǎn)的 區(qū)域內(nèi)，微裂紋68具有隨機(jī)延伸的分支，并且形成損壞區(qū)域67。
[0015] 損壞區(qū)域67內(nèi)的微裂紋68的更詳細(xì)的觀察表明（reveal)如圖IOB所示，微裂紋68 從靶層62的上表面?zhèn)鞑サ较卤砻?。如圖IOA所示，在平行于靶層42的平面中，觀察到具有閉 合環(huán)的微裂紋68以及被微裂紋68的閉合環(huán)分割的島區(qū)域65和65'。島區(qū)域65和65'是沒有建 立與陽極部件49的電連接的區(qū)域。
[0016] 在透射型靶單元71被組裝到附圖中未示出的放射線產(chǎn)生設(shè)備中之前，在靶層62中 沒有觀察到微裂紋68。在透射型靶單元71被組裝到放射線產(chǎn)生設(shè)備中之后的初始階段中， 沒有觀察到放射線輸出波動。因此，可推測(presumably)革El層62中觀察到的微裂紋68的產(chǎn) 生以及放射線輸出的波動是由放射線產(chǎn)生設(shè)備的驅(qū)動導(dǎo)致的。
[0017] 在此說明書中，"微裂紋"指的是當(dāng)通過顯微鏡觀察時(shí)破壞靶層的連續(xù)性的裂紋。 在使用光學(xué)顯微鏡的情況下，這樣的裂紋被觀察為在該處觀察到更高的光散射的局部區(qū) 域，或者在使用諸如掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描透射電子顯微鏡(STEM)或掃描透射顯微鏡 (STM)的掃描電子顯微鏡的情況下，這樣的裂紋被觀察為指示微觀的和離散的空隙的存在 的對比度差異。
[0018] 在圖IOA和IOB所示的觀察結(jié)果中，在靶層62和金剛石基板61之間沒有提供中間 層。但是，在靶層62和金剛石基板61之間還形成鈦中間層的樣本中，有時(shí)觀察到相似微裂紋 68和包括島區(qū)域65的損壞區(qū)域67。
[0019] 如上所述，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)放射線產(chǎn)生設(shè)備被驅(qū)動時(shí)，在靶層中出現(xiàn) 微裂紋，保持靶層處的陽極電位的靶性能劣化，在靶層62中流動的管電流（陽極電流)變得 不穩(wěn)定，并且從靶層62輸出的放射線隨著放射線產(chǎn)生設(shè)備的驅(qū)動歷程累積而波動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明提供了高度可靠的透射型靶，其具有包括金剛石基板的透射型靶的優(yōu)點(diǎn)， 并且在靶層中具有較少的由放射線產(chǎn)生管的操作導(dǎo)致的微裂紋。
[0021] 本發(fā)明還提供了高度可靠的透射型靶，對于該透射型靶，靶層處的陽極電位被穩(wěn) 定化并且放射線輸出波動被抑制。本發(fā)明還提供了輸出波動被抑制的高度可靠的放射線產(chǎn) 生管、放射線產(chǎn)生設(shè)備以及放射線照相系統(tǒng)。
[0022] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種透射型靶，其包括被配置用于在被電子照射時(shí)產(chǎn)生 X射線并且含有靶金屬的靶層、包含sp2鍵的含碳區(qū)域、以及被配置用于支撐靶層的金剛石 基板。含碳區(qū)域被定位在靶層和金剛石基板之間。
[0023] 本發(fā)明的另一方面提供了一種透射型靶的制造方法，該方法包括用于在金剛石基 板的一個(gè)表面上形成靶層的靶層形成步驟、以及用于形成含有sp2鍵的含碳區(qū)域的sp2鍵形 成步驟，該含碳區(qū)域與靶層的金剛石基板側(cè)接觸。
[0024] 參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0025] 圖IA是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透射型靶的基本結(jié)構(gòu)示例的示意性截面圖，并且圖IB是 處于操作狀態(tài)的透射型靶的示意性截面圖。
[0026] 圖2A和2B是示例1中的部分樣本(section specimen)55的示意性截面圖，并且示 出分析區(qū)域145和146之間的位置關(guān)系；圖2C示出STEM-EELS分布圖（profile);并且圖2D是 用于獲得經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度的校準(zhǔn)線數(shù)據(jù)。
[0027]圖3A是示出配備有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透射型靶的放射線產(chǎn)生管的示意圖；圖3B是 示出放射線產(chǎn)生設(shè)備的示意圖；并且圖3C是示出放射線照相系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖4A至4E示出透射型靶的其它結(jié)構(gòu)示例。
[0029]圖5A-1到5E-3示出用于制造透射型靶的方法的實(shí)施例的示例。
[0030]圖6A-1到6D-4示出用于制造透射型靶的方法的實(shí)施例的示例。
[0031]圖7是用于評估從各示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備輸出的放射線的穩(wěn)定性的系統(tǒng)的示意 圖。
[0032]圖8A至8C是在初始階段(8A)、中間階段(8B)和稍后階段(8C)的靶層中的晶界能量 分布和晶粒直徑的概念性呈現(xiàn)。
[0033]圖9A和9B是示出電子透入深度和靶層厚度之間的關(guān)系的示意性截面圖（圖9A:透 射型靶，圖9B:反射靶），并且圖9C和9D是示出微裂紋的深度與靶層厚度之間的關(guān)系的示意 性截面圖（圖9C:透射型靶，圖9D:反射靶）。
[0034] 圖IOA和IOB分別是在靶層中出現(xiàn)微裂紋的透射型靶的平面圖和截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。這些實(shí)施例中描述的構(gòu)成部件的 尺寸、材料、形狀、相對位置和其它屬性不限制本發(fā)明的范圍。
[0036]圖3A是配備有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透射型靶的放射線產(chǎn)生管的示例的截 面圖，并且圖3B是放射線產(chǎn)生設(shè)備的示例的截面圖。
[0037]放射線產(chǎn)生管
[0038] 圖3A示出透射型放射線產(chǎn)生管102的實(shí)施例，其包括電子發(fā)射源3和面對電子發(fā)射 源3的透射型靶9(在此說明書中下文透射型靶被簡稱為"祀"），并且在電子發(fā)射源3和透射 型靶9之間具有空間。
[0039] 在此實(shí)施例中，從電子發(fā)射源3的電子發(fā)射部2發(fā)射的電子束5沖擊革E9的革E層42， 作為結(jié)果產(chǎn)生放射線束11。
[0040] 電子束5中的電子被電子發(fā)射源3和靶層42之間的加速電場加速直至產(chǎn)生放射線 所需的入射能量。通過驅(qū)動電路103以及與驅(qū)動電路103電連接的陰極和陽極，在放射線產(chǎn) 生管102的內(nèi)部空間13中產(chǎn)生加速電場，該驅(qū)動電路103輸出管電壓Va。換句話說，從驅(qū)動電 路103輸出的管電壓Va被施加在革E層42和電子發(fā)射部2之間。
[0041 ]在此實(shí)施例中，如圖3A中所示，靶9由靶層42和支撐靶層42的金剛石基板41構(gòu)成。 靶單元51至少包括靶9和陽極部件49,并且用作放射線產(chǎn)生管102的陽極。
[0042] 稍后描述靶9和靶單元51的細(xì)節(jié)。
[0043] 在放射線產(chǎn)生管102的內(nèi)部空間13中創(chuàng)建真空氣氛，以便確保電子束5的平均自由 行程。放射線產(chǎn)生管102中的真空度優(yōu)選地為大于或等于HT 8Pa且小于或等于l(T4Pa，并且 從電子發(fā)射源3的壽命的角度看，更優(yōu)選地為大于或等于HT 8Pa且小于或等于l(T6Pa。
[0044] 可通過經(jīng)由附圖中未示出的排氣管使用附圖中未示出的真空栗、然后密封該排氣 管來將放射線產(chǎn)生管102的內(nèi)部抽空。附圖中未示出的吸氣劑可被安裝在放射線產(chǎn)生管102 內(nèi)部以維持真空度。
[0045] 放射線產(chǎn)生管102包括絕緣管110,該絕緣管110用作將處于陰極電位的電子發(fā)射 源3和處于陽極電位的靶層42之間電絕緣的物體。絕緣管110由諸如玻璃材料或陶瓷材料的 絕緣材料構(gòu)成。在此實(shí)施例中，絕緣管110限定了電子發(fā)射源3和靶層42之間的距離。
[0046] 放射線產(chǎn)生管102可由氣密的外殼構(gòu)成并且具有大氣壓力抵抗強(qiáng)度以便維持真空 度。在此實(shí)施例中，外殼由絕緣管110、配備電子發(fā)射源3的陰極、以及配備靶單元51的陽極 構(gòu)成。電子發(fā)射部2和革巴層42設(shè)置在外殼的內(nèi)部空間13中或者在外殼的內(nèi)部壁上。
[0047]在此實(shí)施例中，金剛石基板41用作用于允許在靶層42處產(chǎn)生的放射線離開放射線 產(chǎn)生管102的透射窗口，并且還用作外殼的一部分。
[0048]電子發(fā)射管3被定位為面對靶9的靶層42。諸如鎢絲或浸漬型陰極的熱陰極或諸如 碳納米管的冷陰極可被用作電子發(fā)射源3。電子發(fā)射源3可配備有柵格電極（grid electrode)或者靜電透鏡電極(附圖中未示出），以便控制電子束5的束直徑以及電子流密 度、0N/0FF定時(shí)等等。
[0049] 放射線產(chǎn)生設(shè)備
[0050] 圖3B示出從放射線透射窗口 121發(fā)射放射線束11的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的實(shí)施例。 在此實(shí)施例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101中，用作放射線源的放射線產(chǎn)生管102和被配置用于驅(qū)動 放射線產(chǎn)生管102的驅(qū)動電路103被容納在容器120中，該容器120具有放射線透射窗口 121。 [00511 從圖3B中所示的驅(qū)動電路103在靶層42和電子發(fā)射部2之間施加管電壓Va?？筛鶕?jù) 靶層42的厚度以及靶的金屬類型來選擇合適的管電壓Va，以便形成產(chǎn)生希望的線類型的放 射線產(chǎn)生設(shè)備101。
[0052]容納放射線產(chǎn)生管102和驅(qū)動電路103的容器120希望地具有作為殼體的足夠強(qiáng)度 以及良好的熱釋放特性。例如，容器120可由諸如黃銅、鐵或不銹鋼的金屬材料構(gòu)成。
[0053]在此實(shí)施例中，絕緣液109填充容器120內(nèi)部的并且圍繞放射線產(chǎn)生管102和驅(qū)動 電路103的額外空間43。絕緣液109具有電氣絕緣特性，維持容器120內(nèi)部電氣絕緣，并且用 作用于放射線產(chǎn)生管102的冷卻介質(zhì)。諸如礦物油、硅油或者全氟基油的電氣絕緣油可被用 作絕緣液109。
[0054]放射線照相系統(tǒng)
[0055]接下來，參照圖3C描述配備根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的靶的放射線照相系統(tǒng)60的示 例。
[0056]系統(tǒng)控制單元202被配置用于整體地控制放射線產(chǎn)生設(shè)備101和放射線檢測器 206。在系統(tǒng)控制單元202的控制下，驅(qū)動電路103向放射線產(chǎn)生管102輸出各種控制信號。盡 管在此實(shí)施例中，驅(qū)動電路103與放射線產(chǎn)生管102-起被容納在放射線產(chǎn)生設(shè)備101的容 器120中，但是作為替代，驅(qū)動電路103可被設(shè)置在容器120之外。響應(yīng)于從驅(qū)動電路103輸出 的控制信號，從放射線產(chǎn)生設(shè)備101發(fā)射的放射線束11的發(fā)射狀態(tài)被控制。
[0057]從放射線產(chǎn)生設(shè)備101發(fā)射的放射線束11具有被配備有可動孔口的準(zhǔn)直器單元 (未示出）調(diào)節(jié)的照射范圍，被發(fā)射到放射線產(chǎn)生設(shè)備101之外，通過被檢體204,并且被放射 線檢測器206檢測。放射線檢測器206將所檢測到的放射線轉(zhuǎn)換成圖像信號，并且將該圖像 信號輸出至信號處理器205。
[0058]信號處理器205在系統(tǒng)控制單元202的控制下處理圖像信號，并且將處理后的圖像 信號輸出至系統(tǒng)控制單元202。
[0059]基于處理后的圖像信號，系統(tǒng)控制單元202將用于在顯示裝置203中顯示圖像的顯 示信號輸出至顯示裝置203。
[0060]顯示裝置203顯示基于該顯示信號的圖像，從而示出被檢體204的捕獲圖像。
[0061]本說明書中討論的放射線的代表性示例是X射線。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的放射線 產(chǎn)生設(shè)備101以及放射線照相系統(tǒng)可被用作X射線產(chǎn)生單元和X射線成像系統(tǒng)。X射線成像系 統(tǒng)可用于工業(yè)產(chǎn)品的非破壞性檢查以及人和動物的醫(yī)療診斷。
[0062] 靶
[0063] 接下來，參照圖IA和IB描述本發(fā)明的靶的基本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作狀態(tài)。
[0064]根據(jù)圖IA中所示的實(shí)施例，靶9至少包括含有靶金屬的靶層42以及支撐靶層42的 金剛石基板41。金剛石基板41具有由sp3鍵構(gòu)成的區(qū)域46。靶層42具有連接到具有sp2鍵的 含碳區(qū)域45的金剛石基板41側(cè)部分。在此說明書中，圖IA中所示的靶9是本發(fā)明的第一實(shí)施 例。
[0065]圖IB示出圖IA中所示的靶9的操作狀態(tài)。靶42的表面之一被電子束5照射，因此放 射線被放射狀地發(fā)射。靶9是透射型靶，對于該靶，通過準(zhǔn)直器等（附圖中未示出）從靶層42 發(fā)射的放射線的成分中選擇一些成分，這些成分在基板厚度方向上通過金剛石基板41，并 且被輸出作為放射線束11。
[0066]天然金剛石或者通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、高溫高壓合成工藝等制備的合成金剛 石可被用作金剛石基板41。從控制靶的操作特性的角度看，具有均勻物理特性值(諸如熱 阻、熱導(dǎo)率等）的合成金剛石是有利的。特別地，從熱阻的角度看，通過高溫高壓合成工藝制 備的合成金剛石是有利的。
[0067]金剛石基板41的厚度為0.1 mm到10mm，從而基板厚度方向上的導(dǎo)熱性和放射線透 射特性兩者可被實(shí)現(xiàn)。金剛石基板41可由單晶金剛石或者多晶金剛石構(gòu)成。從導(dǎo)熱性的角 度看，單晶金剛石是優(yōu)選的。金剛石基板41可含有2ppm到800ppm的氮，這是因?yàn)榭箾_擊性被 提高，因此可應(yīng)用靶9的放射線產(chǎn)生設(shè)備的便攜性可被提高。
[0068]靶層42含有具有大原子數(shù)、高熔點(diǎn)以及高比重的金屬元素作為靶金屬。從與金剛 石基板41的親合性的角度看，靶金屬可是從由其碳化物展現(xiàn)負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能量的鉭、 鉬和鎢構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)金屬。靶金屬可以是單金屬或者合金，或者諸如金屬的 碳化物、氮化物或氧氮化物的金屬化合物。
[0069]革E層42的厚度在大于或等于ΙμL?且小于或等于20μηι的范圍內(nèi)。革E層42的厚度的范 圍的下限和上限是從確保放射線輸出強(qiáng)度以及減小界面應(yīng)力的角度被確定的。靶層42的厚 度可在大于或等于1 · 5μπι且小于或等于12μπι的范圍內(nèi)。
[0070] 現(xiàn)在將描述含碳區(qū)域45的厚度。在靶層42的厚度方向上的含碳區(qū)域45的厚度可為 靶層42的厚度的0.005倍到0.1倍。含碳區(qū)域45的厚度的下限基于碳的應(yīng)力釋放效應(yīng)被確 定，并且更優(yōu)選地大于或等于50nm。含碳區(qū)域45的厚度的上限從靶9的熱阻的角度被確定， 并且更優(yōu)選地為小于或等于500nm〇
[0071] 在此實(shí)施例中，含碳區(qū)域45是金剛石基板41的靠近金剛石基板41的表面的區(qū)域。 在此區(qū)域中，發(fā)生熱結(jié)構(gòu)改變，從而sp3鍵被轉(zhuǎn)性成sp2鍵。換句話說，在此實(shí)施例中，含碳區(qū) 域45是金剛石基板41的一部分。
[0072]在此說明書中，含碳區(qū)域45指的是如下區(qū)域，在該區(qū)域中，碳原子通過源于σ鍵和π 鍵的sp2雜化軌道相互鍵合，并且存在碳-碳雙鍵。因此，在π電子共輒系以及芳香族碳化合 物中找到的所謂的一個(gè)半鍵指示50 %的鍵是雙鍵的狀態(tài)。
[0073]單獨(dú)由sP3鍵構(gòu)成的金剛石由于其共價(jià)鍵立方結(jié)構(gòu)而具有高彈性模量、高硬度以 及高熱導(dǎo)率。作為對比，作為金剛石的同素異形體的石墨具有分層六邊形結(jié)構(gòu)，并且各層中 的碳-碳鍵形成sp2雜化軌道。在石墨的各層內(nèi)，碳原子共價(jià)鍵合，并且碳原子之間的鍵合強(qiáng) 度相對高。但是，層通過Van Der Waals力相互鍵合，因此相鄰層的碳原子之間的鍵合強(qiáng)度 相對弱。
[0074]由于這樣的結(jié)構(gòu)差異，金剛石的楊氏模量和石墨的楊氏模量分別是I OOOGPa和 lOGPa，并且彼此相差兩個(gè)量級。因此，通過控制金剛石基板41中的要被轉(zhuǎn)性成sp2鍵的sp3 鍵的百分比，對于數(shù)個(gè)GPa到數(shù)百個(gè)GPa的控制寬度，可減小金剛石基板41的一部分的楊氏 模量。
[0075]在控制金剛石基板41的要被轉(zhuǎn)性成sp2鍵的sp3鍵的百分比的情況下，線性膨脹系 數(shù)也可從金剛石的大約IX HT6TT1到石墨的大約6X HT6TT1增加數(shù)倍。結(jié)果，與由sp3鍵構(gòu) 成的區(qū)域46相比，含碳區(qū)域45展現(xiàn)接近靶金屬的線性膨脹系數(shù)(例如，鎢的4.5X I(T6TT1)13 [0076]因此，此實(shí)施例中的含碳區(qū)域45可被看作抵抗熱應(yīng)力的應(yīng)力釋放區(qū)域，并且還被 看作減小線性膨脹系數(shù)的不匹配的匹配區(qū)域。
[0077]接下來，參照圖9A至9D詳細(xì)描述本發(fā)明所針對的問題與靶層的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。 "維持靶層處的陽極電位的靶的性能的劣化"與靶的層結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)。
[0078]圖9A和9B分別是透射型靶69的典型截面層結(jié)構(gòu)的示意圖以及反射靶89的典型截 面層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖9C和9D分別示出透射型靶69中的微裂紋68的分布以及反射靶89中的 微裂紋68的分布。
[0079] 如圖9B中所示，在包括靶層82和基板81的反射靶89中，在電子透入深度dp處產(chǎn)生 的放射線沒有被從靶層82的相對側(cè)輸出，而是從電子束5入射到其上的表面在后向方向83 上輸出。因此，反射靶89的靶層82的厚度t可被設(shè)定為相對于電子透入深度dp而言足夠大的 值，而沒有考慮層厚度方向上的放射線透射率。
[0080]更具體而言，依賴于管電壓的電子透入深度dp典型地在數(shù)微米到小于20微米的范 圍內(nèi)。由于熱容量設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求等，靶層82的厚度t典型地在數(shù)毫米到小于20毫米 的范圍內(nèi)。靶層82的生熱部的厚度通常與電子束5相對于靶層82的電子透入深度dp-致。因 此，反射靶89的生熱部的厚度相對于靶層82的厚度t足夠小。
[0081]因此，在反射靶89中產(chǎn)生的熱應(yīng)力在靶層82的表面層附近聚集。微裂紋68將在厚 度方向上完全穿透靶層82的可能性低。此外，由于反射靶89的設(shè)計(jì)靈活性，諸如銅的具有導(dǎo) 電性的支撐部件可被設(shè)置在靶層82的后表面上。因此，在反射靶89中幾乎不發(fā)生維持靶層 82處的陽極電勢的靶性能的劣化。
[0082]作為對比，如圖9A所示，在透射型靶69的靶層62中的電子透入深度dp處產(chǎn)生的放 射線通過靶層62和金剛石基板61，并且在前向方向84上輸出。因此，在考慮了靶層62中的衰 減的情況下，透射型祀69的祀層62的厚度t被設(shè)定為基本等于電子透入深度dp的厚度(大于 或等于0.5 X dp并且小于或等于1.5 X dp)。
[0083]因此，在透射型靶69中產(chǎn)生的熱應(yīng)力在靶層82的整個(gè)厚度t上分布。因此，如圖9C 所示，可能出現(xiàn)在厚度方向上完全穿透靶層82的層的微裂紋68。在這樣的情況中，不同于反 射靶89的情況，維持靶層62處的陽極電位的靶性能由于微裂紋68而劣化，這是因?yàn)殡y以從 靶層62的背面供給陽極電位。
[0084]如上所述，由于微裂紋68的出現(xiàn)而導(dǎo)致的"維持靶層處的陽極電位的靶性能的劣 化"的現(xiàn)象是與透射型靶的結(jié)構(gòu)深度相關(guān)的問題。
[0085]接下來，討論發(fā)明人對于微裂紋68在靶層62內(nèi)部傳播并且導(dǎo)致形成島域（island region)65和65'的機(jī)制的看法。
[0086]作為靶層62中的微裂紋68的產(chǎn)生的原因的第一因素是熱應(yīng)力。熱應(yīng)力由靶層62和 金剛石基板61之間的線性膨脹系數(shù)的不匹配（八€1 = €[62-€[61，5至9\10+(^1)以及透射型 靶的操作期間的溫度升高(650 °C到1400 °C)限定。
[0087]熱應(yīng)力在平行于靶層62的層表面的方向上具有矢量，并且用作作為導(dǎo)致靶層分離 并且在靶層中產(chǎn)生裂紋的原因的驅(qū)動力。這在日本專利特開No. 2002-298772中被定性地公 開。
[0088]作為在靶層62中產(chǎn)生微裂紋68的原因的第二因素是金剛石基板61具有高彈性模 量。
[0089] 金剛石由于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)而具有尤其高的彈性模量（在室溫（25°C)下為 1050GPa)。被選作靶金屬的高熔點(diǎn)金屬元素的彈性模量不如金剛石那樣高。因此，靶中的熱 應(yīng)力趨向于聚集在靶層62中。
[0090] 在室溫（25°C)以GPa為單位，可用作靶金屬的金屬元素的代表性示例的彈性模量 (楊氏模量)對于鎢是403,對于鉬是327,并且對于鉭是181。
[0091] 作為在靶層62中產(chǎn)生微裂紋68的原因的第三因素是靶層62具有多晶結(jié)構(gòu)。
[0092]諸如濺射、氣相沉積或者化學(xué)氣相沉積(CVD)的氣相沉積過程(干式成膜過程)通 常被采用以形成靶層62。通過氣相沉積過程形成的靶層62常常采取其中柱狀晶粒在層厚度 方向上延伸的柱狀結(jié)構(gòu)。柱狀結(jié)構(gòu)中含有的晶界與熱應(yīng)力起作用的方向相交。因此，柱狀結(jié) 構(gòu)中含有的晶粒是限制靶層62的剪切破壞模式的機(jī)械應(yīng)力的因素。
[0093]作為靶層62中產(chǎn)生微裂紋68的原因的第四因素是構(gòu)成靶層62的晶粒在經(jīng)受溫度 升高時(shí)變得更加粗糙。
[0094]圖8A是緊接在沉積完成之后的構(gòu)成靶層的多晶結(jié)構(gòu)的晶界能量分布的概念性呈 現(xiàn)。豎軸指示每單位晶界面積的晶界能量，并且橫軸指示靶層的多晶結(jié)構(gòu)中的晶粒Gl至G9 的位置。
[0095]此晶界能量分布中發(fā)現(xiàn)的十個(gè)峰值的位置對應(yīng)于晶界，并且能量分布的峰峰距離 Λχ指示晶粒Gl至G9中的每一個(gè)的晶粒直徑。在此初始階段，在晶粒直徑和晶界能量方面沒 有觀察到顯著的變化，并且在靶層中不存在微裂紋。
[0096]圖8Β是經(jīng)受了伴隨放射線產(chǎn)生操作的熱歷程的靶層的晶界能量分布的概念性呈 現(xiàn)。該分布對應(yīng)于晶粒Gl至G4以及G6至G9。圖8Β示出在此中間階段存在正在生長的晶粒以 及正在收縮的晶粒兩者。在初始階段在靶層中存在的晶粒G5合并入正在生長的晶粒G4中， 并且消失。與初始階段相比，由其晶粒直徑正在增大的生長晶粒限定的晶界處的晶界能量 高。在此階段，在靶層中沒有發(fā)現(xiàn)微裂紋。
[0097]圖8C是對應(yīng)于作為與相鄰晶粒合并的結(jié)果已經(jīng)變得更粗糙的晶粒G2、G4和G8的晶 界能量分布的概念性呈現(xiàn)。圖8C示出與中間階段相比，晶粒的選擇性粗糙化以及晶界能量 的增大在此稍后階段中更加顯著。晶界能量的增大可推測是由晶粒吸收在已被合并和消失 的精細(xì)晶粒的晶界處的轉(zhuǎn)位、微缺陷等的能量而導(dǎo)致的。
[0098] 可推測，隨著晶界能量增加并且超過上限Eth，微裂紋出現(xiàn)并且晶界能量被釋放，連 續(xù)膜結(jié)構(gòu)可被維持直到該上限。
[0099] 如上所述，盡管上述研究結(jié)果中觀察到的放射線輸出波動的機(jī)理的細(xì)節(jié)還不清 楚，但是在上述研究結(jié)果中觀察到的放射線輸出波動的機(jī)理具有彼此相關(guān)的第一至第四因 素的全部。據(jù)推測，由于此機(jī)理，如圖IOA和IOB中的透射型靶單元71所示，出現(xiàn)在靶層62的 面內(nèi)方向上以及厚度方向上延伸的微裂紋。
[0100] 可推測此實(shí)施例的含碳區(qū)域所展現(xiàn)的應(yīng)力釋放效應(yīng)抑制已經(jīng)受熱歷程的靶層中 的微裂紋的產(chǎn)生，這是因?yàn)槿鐖D8C所示含碳區(qū)域明顯地增大了晶界能量的上限E th。
[0101] 含碳區(qū)域不僅具有應(yīng)力釋放效應(yīng)，而且還由于含有特定濃度的sP2鍵而具有可歸 因于π電子共輒系的導(dǎo)電性。因此，含碳區(qū)域還具有確保與靶層的電連接的效應(yīng)。應(yīng)指出，從 可歸因于η電子共輒系的導(dǎo)電性的角度看，20%或更多的碳-碳鍵優(yōu)選地是sp2鍵，并且更優(yōu) 選地，40 %或更多的碳-碳鍵是sp2鍵。
[0102] 由于含碳區(qū)域45具有導(dǎo)電性，因此在如圖IOA和IOB所示在靶層62中出現(xiàn)微裂紋68 的情況下，島域65和陽極部件49之間的電連接可在層表面方向上得到保證。
[0103] 由于靶層42的金剛石基板41側(cè)具有與含有sp2鍵的含碳區(qū)域45連接的部分，因此 可提供其中靶層42被穩(wěn)定地維持在陽極電勢的靶9。換句話說，由于含碳區(qū)域45被定位在靶 層42和金剛石基板41的區(qū)域46之間，可提供其中靶層42被穩(wěn)定地維持在陽極電勢的靶9。
[0104] 構(gòu)成含碳區(qū)域45的材料可以是在環(huán)狀主鏈、線狀主鏈或者三維網(wǎng)狀主鏈中具有 sp2鍵的碳化合物，或具有sp2鍵的金剛石同素異形體。
[0105] 用作金剛石的同素異形體的典型材料是石墨、石墨烯和僅由sp2鍵構(gòu)成的玻璃碳。 這些材料可被用于形成含碳區(qū)域45。但是，用于含碳區(qū)域45的材料不需要僅由sp2鍵形成。
[0106] 用于含碳區(qū)域45的材料的示例包括具有懸空鍵的非晶碳、主要由六元環(huán)構(gòu)成的碳 納米管、以及由五元環(huán)和六元環(huán)構(gòu)成的富勒烯。構(gòu)成含碳區(qū)域45的材料的其它示例包括其 中纖維狀石墨烯片堆疊的石墨納米纖維以及具有含有sp3鍵和sp2鍵的三維碳-碳原子網(wǎng)的 類金剛石碳。
[0107] 用作含碳區(qū)域45的材料的碳化合物可以是具有被引入金剛石的同素異形體內(nèi)的 功能基的碳?xì)浠衔?、具有與特定金屬離子的配價(jià)鍵的聚合絡(luò)合物、或者具有在主鏈上發(fā) 展的JT電子共輒系的導(dǎo)電聚合物，只要sp2鍵在主鏈中即可。
[0108]接下來，參照圖5A-1至5A-3描述用于制造圖IA中所示的靶9的第一實(shí)施例的基本 制造方法。
[0109 ]第一實(shí)施例的制造方法包括以下步驟。
[0110]首先，如圖5A-1中所示，制備金剛石基板41。金剛石基板41是多面體。接下來，如圖 5A-2所示，金剛石基板41在脫氧氣氛中被熱處理以將金剛石基板41的一部分轉(zhuǎn)性成石墨 等。換句話說，在此實(shí)施例的加熱步驟中，金剛石基板41中含有的sp3鍵中的一些通過被施 加熱而在結(jié)構(gòu)上發(fā)生改變并且被轉(zhuǎn)性成sp2鍵。 接下來，如圖5A-3所示，在具有含碳區(qū)域45的金剛石基板41上形成含有靶金屬的 靶層42,以便形成靶9。
[0112] 此實(shí)施例中采用的脫氧氣氛具有用于抑制由金剛石基板41的燃燒導(dǎo)致的金剛石 基板41的體積減小和損失的技術(shù)重要性。加熱步驟中的脫氧氣氛是通過用惰性氣體(諸如 氮?dú)饣蛳∮袣怏w)填充處理室的內(nèi)部或者通過抽空來從處理室清除氧氣來創(chuàng)建的。加熱步 驟可在真空氣氛或者惰性氣體氣氛中執(zhí)行。
[0113] 從金剛石基板的強(qiáng)度的保留和處理時(shí)間的角度看，此實(shí)施例中的加熱步驟可在大 于或等于650°C且小于或等于2000°C的范圍內(nèi)的溫度執(zhí)行。加熱步驟可在使得金剛石基板 41與具有高熱導(dǎo)率的金屬臺架接觸的情況下或者利用由具有低熱導(dǎo)率的多孔陶瓷構(gòu)成的 夾具熱絕緣和支撐金剛石基板41的情況下被執(zhí)行。
[0114] 含碳區(qū)域45可分布在整個(gè)金剛石基板41上，但是優(yōu)選地至少以高濃度存在于其上 將形成靶層42的表面。
[0115]發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行調(diào)查研究，并且發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)金剛石基板41在脫氧氣氛中被均勻加 熱時(shí)，含碳區(qū)域45仍優(yōu)先地如圖5A-2所示在金剛石基板41的表面處形成。這是可推測的，因 為在金剛石基板41的表面處的缺陷的數(shù)量比在基板的內(nèi)側(cè)的缺陷的數(shù)量大，因此與內(nèi)側(cè)相 比，在表面?zhèn)炔糠种械膕p3鍵優(yōu)先地被轉(zhuǎn)性成sp2鍵。
[0116] 現(xiàn)在將參照圖5B-1至5B-3以及圖5C-1和5C-2來描述第一實(shí)施例的制造方法的修 改示例。
[0117] 圖5B-1至5B-3中所示的制造方法與圖5A-1至5A-3中所示的制造方法的不同之處 在于在金剛石基板41上形成含有靶金屬的含金屬層72的含金屬層形成步驟（圖5B-2)在加 熱步驟（圖5A-3)之前執(zhí)行。與圖5A-1至5A-3中所示的制造方法相比，此制造方法具有兩個(gè) 優(yōu)點(diǎn)。
[0118] 第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是含金屬層72的在紅外波長區(qū)域中的吸收系數(shù)比金剛石基板41高而 熱導(dǎo)率比金剛石基板低。因此，在熱處理期間含金屬層72被選擇性地加熱。如圖5B-3所示， 與金剛石基板41的內(nèi)部和其它表面相比，含碳區(qū)域45優(yōu)先地在金剛石基板41的靶層42側(cè)表 面形成。作為結(jié)果，形成含碳區(qū)域45所需的熱量可被減小，有助于節(jié)能。
[0119]第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是隨著包含在金剛石基板41中的碳原子在圖5B-3所示的加熱步驟期 間擴(kuò)散，構(gòu)成含金屬層72的金屬材料被供給碳。金剛石基板41中含有的碳原子擴(kuò)散到含金 屬層72內(nèi)，這是因?yàn)閺慕饎偸?1朝向含金屬層72存在碳濃度梯度。碳原子持續(xù)擴(kuò)散到 含金屬層72中，直至達(dá)到熱平衡狀態(tài)中的濃度梯度。
[0120]在碳擴(kuò)散的元素過程期間，構(gòu)成金剛石基板41的并且存在于與含金屬層72接觸的 表面的sp3鍵被解鍵合，并且碳原子被提供給含金屬層72。由于金剛石基板41向含金屬層72 供給碳原子，因此通過碳原子的消耗而產(chǎn)生的懸空鍵形成sp2鍵。
[0121] 圖5C-1和5C-2中所示的制造方法與圖5A-1至5A-3中所示的制造方法的不同之處 在于在執(zhí)行在金剛石基板41上形成含金屬的靶層42的步驟的同時(shí)對金剛石基板41進(jìn)行加 熱步驟。還在此實(shí)施例中，可優(yōu)先地在金剛石基板41的靶層42側(cè)形成含碳區(qū)域45。此制造過 程具有上文所述的優(yōu)于圖5A-1至5A-3中所示的制造方法的第一和第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)，并且還具有 需要較少步驟的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0122] 現(xiàn)在將參照圖4B和4C描述第一實(shí)施例的靶的修改示例。
[0123] 圖4B中所示的修改示例與第一實(shí)施例的不同之處在于含碳區(qū)域45離散地形成在 靶層42和由sp3鍵構(gòu)成的區(qū)域46之間。含碳區(qū)域45可以是連續(xù)層或者不連續(xù)層，或者甚至可 分散在金剛石基板41中而不形成特定層，只要sp2鍵被包含在基板的靶層42側(cè)部分中即可。
[0124] 例如，在如圖5B-2和5B-3中所示的步驟中，圖4B中所示的靶9可通過用紅外激光束 照射含金屬層72來形成。
[0125] 在圖4C中所示的修改示例中，含碳區(qū)域被形成為靶層42和金剛石基板41之間的含 碳層47。還在此修改示例中，含碳層47可以是連續(xù)層或不連續(xù)層，只要sp2鍵被包含在靶層 42側(cè)即可。在此說明書中，圖4C中所示的修改示例被稱為第二實(shí)施例的靶。
[0126] 圖6A-1至6A-3示出了圖4C中所示的根據(jù)第二實(shí)施例的靶9的制造方法的示例。
[0127] 首先，如圖6A-1所示，制備多面體金剛石基板41。然后如圖6A-2中所示，在金剛石 基板41的一個(gè)表面上形成含有sp2鍵的含碳層47(諸如石墨或玻璃碳）。然后，如圖6A-3所 示，在含碳層47上形成靶層42。因此，可制造具有作為中間層的含碳層47的第二實(shí)施例的靶 9〇
[0128] 接下來，參照圖6B-1至6B-4描述根據(jù)第二實(shí)施例的靶9的制造方法的第一修改示 例。
[0129] 第一修改示例的制造方法與圖6A-1至6A-3所示的制造方法的不同之處在于可含 有sp2鍵或者不含有sp2鍵的含碳膜77被形成并且用作起始材料，并且執(zhí)行熱處理以增大 sp2鍵的濃度以便形成含碳層47。
[0130]特別地，首先，如圖6B-1所示，制備多面體金剛石基板41。然后，在圖6B-2所示的步 驟中，在金剛石基板41上形成含碳膜77。在圖6B-3所示的步驟中，至少含碳膜77經(jīng)受熱處 理。然后在圖6B-4所示的步驟中，在含碳層47上形成靶層42。作為結(jié)果，獲得包括作為中間 層的含碳層47的第二實(shí)施例的靶9。
[0131] 現(xiàn)在將參照圖6C-1至6C-4描述第二實(shí)施例的靶9的制造方法的第二修改示例。
[0132] 第二修改示例的制造方法與圖6B-1至6B-4所示的制造方法的不同之處在于在圖 6C-3中所示的在含碳膜77上形成靶層42的步驟之后，執(zhí)行如圖6C-4中所示將含碳膜77轉(zhuǎn)變 成含碳層47的步驟。
[0133] 現(xiàn)在將參照圖6D-1至6D-4描述第二實(shí)施例的靶9的制造方法的第三修改示例。
[0134] 第三修改示例的制造方法與圖6C-1至6C-4所示的制造方法的不同之處在于如圖 6D-3中所不地形成含有革El金屬的含金屬層72,然后如圖6D-4所不同時(shí)執(zhí)行通過熱處理將含 碳膜77轉(zhuǎn)性成含碳層47的步驟以及將含金屬層72轉(zhuǎn)性成靶層42的步驟。
[0135] 與第一至第三修改示例相比，圖6A-1至6A-3中所示的第二實(shí)施例的用于制造靶9 的基本方法的優(yōu)點(diǎn)在于該方法包含較少的步驟。與基本方法和第一修改示例相比，第二和 第三修改示例的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)上文所述的第二和第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)樵谛纬砂袑?2或含 金屬層72之后，通過熱處理形成含有sp2鍵的含碳層47。
[0136] 與第一實(shí)施例的靶相比，第二實(shí)施例的靶在制造方面的不利之處在于形成獨(dú)立的 中間層的步驟是需要的。但是，與第一實(shí)施例的靶相比，第二實(shí)施例的靶在制造方面的有利 之處在于不需要執(zhí)行轉(zhuǎn)性金剛石基板41所需的在脫氧氣氛中的高溫處理。可通過考慮與其 它制造步驟的相容性來適當(dāng)?shù)卮_定選擇第一實(shí)施例還是第二實(shí)施例。
[0137] 如圖5A-1至5A-3以及圖6A-1至6D-4中所示，在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例兩者中， 靶制造方法包括在金剛石基板41的一個(gè)表面上形成靶層42的靶層形成步驟。靶制造方法還 包括sp2鍵形成步驟，其形成具有sp2鍵并且與靶層42的金剛石基板41側(cè)接觸的含碳區(qū)域 45 〇
[0138] 如圖5A-1至5E-3中所示，第一實(shí)施例的靶制造方法的靶層形成步驟包括在金剛石 基板41的一個(gè)表面上形成含有靶金屬的金屬層(靶層42或含金屬層72)的步驟。圖54-3、58_ 2、5C-2、5D-2以及5E-3中所示的步驟均對應(yīng)于該形成金屬層（靶層42或含金屬層72)的步 驟。
[0139] 此外，如圖5A-1至5E-3中所示，第一實(shí)施例的靶制造方法的sp2鍵形成步驟包括加 熱金剛石基板并且將金剛石基板的表面中含有的sp3鍵中的至少一些轉(zhuǎn)性成sp2鍵的加熱 步驟。圖5A-2、5B-3、5C-2、5D-3以及5E-2中所示的步驟均對應(yīng)于該加熱步驟。
[0140] 如圖6A-1至6A-3中所示，第二實(shí)施例的靶制造方法的sp2鍵形成步驟包括在金剛 石基板41的一個(gè)表面上形成含有sp2鍵的含碳層47。形成含有sp2鍵的含碳層47的步驟對應(yīng) 于圖6A-2中所示的步驟。
[0141] 如圖6B-1至6D-4中所示，第二實(shí)施例的靶制造方法的sp2鍵形成步驟包括在金剛 石基板41的一個(gè)表面上形成具有sp3鍵的含碳膜77的步驟以及至少加熱含碳膜77以便將含 碳膜77轉(zhuǎn)性成具有sp2鍵的含碳層47的步驟。
[0142] 圖6B-U6C-2以及6D-2中所示的步驟均對應(yīng)于形成具有sp3鍵的含碳膜77的步驟。 圖6B-3、6C-4和6D-4中所示的步驟均對應(yīng)于將含碳膜77形成為具有sp2鍵的含碳層47的步 驟。
[0143] 接下來，參照圖4D和4E描述將靶9用于作為陽極安裝到圖3A中所示的放射線產(chǎn)生 設(shè)備101中的靶單元51的實(shí)施例。
[0144] 圖4D示出在圓柱形陽極部件49的中空部中配備有圖4A中所示的靶9的透射型靶單 元51(下文被簡稱為革巴單元51)。革巴單元51的中空部的內(nèi)周邊部經(jīng)由釬焊(brazing)48連接 到靶9的外周邊部。釬焊48可以是諸如含有錫、銀等的合金的具有低熔點(diǎn)的合金。在此實(shí)施 例中，在靶9的外周邊部中，金剛石基板41的周邊與靶層42的周邊重疊。
[0145] 在靶單元51中，釬焊48用作保持靶9并且負(fù)責(zé)建立陽極部件49和靶層42之間的電 連接的結(jié)合材料。
[0146] 圖4E是沿圖4D中的線IVE-IVE取得的圖4D的平面圖中所示的靶單元51的截面圖。 根據(jù)此實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，sp2鍵展現(xiàn)導(dǎo)電性，并且靶9和陽極部件49之間的電連接的可靠性被 提尚。
[0147] 陽極部件49由具有大比重的材料構(gòu)成。因此，陽極部件49可限定所需要的方向上 的放射線輸出角度(放射線角度），并且可如圖3A所示阻擋放射線在不希望的方向上離開。
[0148]從進(jìn)一步減小尺寸的角度看，基于從靶層42產(chǎn)生的放射線的特征X射線能量，具有 特定吸收邊緣能量的金屬元素可被適當(dāng)?shù)剡x作用于形成陽極部件49的材料。
[0149]用于形成陽極部件49的這樣的金屬元素的具體示例包括銅、銀、鉬、鉭、鎢、KOVAR (美國注冊商標(biāo)，CRS Holdings Inc.生產(chǎn)的Ni-Co-Fe合金）、M0NEL(Ni-Cu-Fe合金，Special Metals Corporation以及Huntington Alloys Corporation共有的美國注冊商標(biāo)）以及不 銹鋼。與靶層42中含有的靶金屬相同的金屬元素也可被包含在陽極部件49中。
[0150] 本說明書中公開的發(fā)明的范圍還涵蓋由兩層或更多層形成的多層靶層42以及其 中含碳區(qū)域具有spl鍵(碳-碳三鍵）的實(shí)施例，只要獲得通過具有sp2鍵的含碳區(qū)域帶來的 效果即可。
[0151] 示例
[0152] 配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的靶的放射線產(chǎn)生設(shè)備通過下文所述的過程被制備， 并且被操作以評估輸出穩(wěn)定性。
[0153] 示例 1
[0154] 圖IA是在示例1中制備的靶9的示意圖。制備示例1的靶9的過程在圖5B-1至圖5B-4 中示出。此示例的靶9的部分樣本55在圖2A中示出，并且部分樣本55中的分析區(qū)域145和146 在圖2B中示出。圖2C示出電子能量損失能譜儀的結(jié)果的分布圖。圖2D示出用于識別經(jīng)規(guī)格 化的sp2鍵濃度C sp2的校準(zhǔn)曲線圖。
[0155] 圖3A示出被加載此示例的靶9的放射線產(chǎn)生管102的示意性結(jié)構(gòu)。圖3B示出被加載 放射線產(chǎn)生管102的放射線產(chǎn)生設(shè)備101。用于評估此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線 輸出的穩(wěn)定性的評估系統(tǒng)在圖7中示出。
[0156] 首先，如圖5B-1中所示，制備具有6mm的直徑和Imm的厚度并且由單晶金剛石制成 的金剛石基板41。利用UV臭氧灰化設(shè)備清潔金剛石基板41以去除金剛石基板41的表面上的 殘留有機(jī)物質(zhì)。
[0157] 接下來，如圖5B-2中所示，通過使用氬氣作為載氣并且使用燒結(jié)鎢靶作為濺射靶， 具有5μπι的厚度并且由鎢構(gòu)成的含金屬層72被濺射沉積在金剛石基板41的清潔表面之一 上。
[0158] 然后，通過使用由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷保持夾具(未示出），將含金屬層72和金剛石 基板41的疊層放置在聚焦?fàn)t（image furnace)(未示出）中。然后，在聚焦?fàn)t內(nèi)部創(chuàng)建真空氣 氛。利用紅外射線將疊層照射10小時(shí)，從而疊層的溫度為1300°C以便執(zhí)行加熱步驟。結(jié)果， 獲得示例1的靶9。
[0159] 靶9的靶層42的厚度變?yōu)?μπι。
[0160] 此示例的靶9的視覺觀察表明棕色到黑色陰影區(qū)域主要分布在金剛石基板41的表 面附近，如圖5Β-3中所示。
[0161] 接下來，如圖2Α中所示，通過機(jī)械拋光和聚焦離子束(FIB)加工處理從靶9切除部 分樣本55。取得部分樣本55以包括從靶層42的下緣朝靶層42側(cè)延伸300nm的區(qū)域以及從靶 層42的下緣朝金剛石基板側(cè)延伸500nm的區(qū)域。
[0162] 通過掃描透射電子顯微鏡（STEM)觀察部分樣本55中的靶層42和金剛石基板之間 的邊界附近的區(qū)域。從圖像對比度，發(fā)現(xiàn)由具有小于靶層42的比重的元素構(gòu)成的區(qū)域在靶 層42附近但是在金剛石基板41內(nèi)。此區(qū)域被認(rèn)為是含碳區(qū)域45。
[0163] 所認(rèn)為的含碳區(qū)域45在被附屬于STEM的電子束衍射計(jì)(STEM-ED)測量時(shí)展現(xiàn)暈樣 式，并且在高分辨率觀察模式中沒有觀察到晶格條紋，由此表明含碳區(qū)域45是非晶相的。附 屬于STEM的EDX分析發(fā)現(xiàn)含碳區(qū)域45是主要由碳構(gòu)成的區(qū)域。
[0164] 為了識別作為本發(fā)明的特征的含碳區(qū)域，通過使用附屬于STEM的電子損失能量光 譜儀來進(jìn)行STEM-EELS評估。
[0165] 圖2C示出通過STEM-EELS分析獲得的EELS分布圖。橫軸指示電子損失能量并且豎 軸指示EELS信號的強(qiáng)度I。電子損失能量為285eV時(shí)的信號強(qiáng)度I 285對應(yīng)于π鍵的濃度。電子 損失能量為292eV時(shí)的信號強(qiáng)度I292對應(yīng)于σ鍵的濃度。
[0166] 在EELS分析中，作為碳-碳雙鍵的sp2鍵作為可歸因于σ鍵和π鍵的285eV時(shí)的EELS 信號以及292eV時(shí)的EELS信號（I285和I292 )被檢測。作為碳-碳單鍵的sp3鍵作為可歸因于〇鍵 的292eV時(shí)的EELS信號（I292)被檢測。
[0167] 從圖2C所示的分布圖可定性地理解，在分析區(qū)域145中，由π鍵和σ鍵構(gòu)成的SP2鍵 的濃度明顯高，并且在分析區(qū)域146中，由σ鍵構(gòu)成的sp3鍵的濃度明顯高。
[0168] 在分析區(qū)域146中在285eV時(shí)觀察到EELS信號。但是，此EELS信號被推測可歸因于 不可避免的已經(jīng)從分析氣氛被物理地吸收的碳?xì)浠衔锘蛘哂呻娮邮丈鋵?dǎo)致的聚合碳。 換句話說，認(rèn)為在285eV時(shí)時(shí)檢測到的EELS信號可能指示疊加了與樣本無關(guān)的背景信號的 樣本的真實(shí)碳鍵。
[0169] 為了確認(rèn)背景信號的影響，通過EELS將未經(jīng)受熱處理的合成金剛石作為基準(zhǔn)樣本 進(jìn)行分析。在285eV時(shí)檢測到具有與在分析區(qū)域146中檢測到的強(qiáng)度大致相同的強(qiáng)度的EELS 信號。確認(rèn)測量系統(tǒng)固有的背景信號（噪聲分量）在從分析位置146和金剛石參考樣本在 285eV時(shí)檢測到的EELS信號中占主導(dǎo)。
[0170] 通常，檢測靈敏度對于電子損失能量的每一特征能量而不同。特別地，依賴于測量 系統(tǒng)固有的條件以及測量條件3鍵濃度/I285信號強(qiáng)度（=Ji鍵檢測靈敏度)不匹配σ鍵濃度/ I292信號強(qiáng)度（=σ鍵檢測靈敏度）。圖2C中所示的EELS分布圖是原始數(shù)據(jù)并且至少受此影 響。
[0171] 為了消除與sP2鍵濃度的識別有關(guān)的這些誤差的影響，本申請的發(fā)明人如下地執(zhí) 行校正以便消除背景信號的影響以及檢測靈敏度對特征能量的依賴性，以便識別sp2鍵濃 度的值。
[0172] 更具體而言，不經(jīng)受熱處理的單晶合成金剛石以及不經(jīng)受熱處理的單晶石墨（高 序熱解石墨或H0PG)被用作參考樣本，并且通過使用這兩個(gè)參考樣本繪制圖2D中所示的校 準(zhǔn)線以消除背景信號導(dǎo)致的誤差。
[0173] 通過使用EELS信號強(qiáng)度比1285/1292消除可歸因于檢測靈敏度對于特征能量的依賴 性的誤差，EELS信號強(qiáng)度比1 285/1292是通過將在285eV時(shí)檢測到的EELS信號強(qiáng)度I285除以在 292eV時(shí)檢測到的EELS信號強(qiáng)度I 292而獲得的比率。
[0174] 然后，通過消除上述兩種誤差而獲得的經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度Csp：di過使用以下示 出的式子(1)被限定。
[0175] [數(shù)學(xué)式1]
[懸]
式⑴
[0177] 結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在分析區(qū)域145和分析區(qū)域146中的經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度分別為 98.6%和 0.8%。
[0178] 如上文討論的，基于此示例的靶9的金剛石基板41的EELS分析以及其他組成結(jié)構(gòu) 分析的結(jié)果，分析區(qū)域145被識別為由主要包含sp2鍵的非晶碳構(gòu)成，并且分析區(qū)域146被識 別為由主要由sp3鍵構(gòu)成的金剛石構(gòu)成。
[0179]分析區(qū)域145和146被設(shè)定為它們分別放置在所認(rèn)為的含碳區(qū)域45和區(qū)域46中，從 該區(qū)域46在圖2B中所示的高分辨率觀察模式中觀察到由金剛石的結(jié)晶性導(dǎo)致的晶格條紋。 在靶層42的厚度方向上執(zhí)行的STEM-EELS線分析表明所認(rèn)為的含碳區(qū)域45以具有80nm到 250nm的厚度的方式被分布。以20nm的間隔執(zhí)行STEM-EELS線分析，并且在所認(rèn)為的含碳區(qū) 域45和其它結(jié)構(gòu)之間的邊界附近的區(qū)域中，檢測間隔被適當(dāng)?shù)販p小至數(shù)納米。
[0180] 接下來，通過以下過程制造配備有在示例1中制備的靶9的放射線產(chǎn)生管102。首 先，如圖4D和4E所示，將靶9釬焊到由銅構(gòu)成的陽極部件49上以形成用作陽極的靶單元51。 然后，將包含浸漬式電子槍的電子發(fā)射源3釬焊到由Kovar構(gòu)成的陰極部件(未示出）上以便 制備陰極，該電子槍配備有由硼化鑭(LaB 6)構(gòu)成的電子發(fā)射部2。
[0181] 然后，陰極和陽極分別釬焊到由氧化鋁構(gòu)成的絕緣管110的兩個(gè)開口上（圖3A)，以 便形成外殼。利用抽空裝置(未示出）將外殼的內(nèi)部空間13抽空，直至達(dá)到IX HT6Pa的真空 度。結(jié)果，制造如圖3A中所示的放射線產(chǎn)生管102。
[0182] 驅(qū)動電路103電連接到放射線產(chǎn)生管102的陰極和陽極。放射線產(chǎn)生管102和驅(qū)動 電路103被容納在容器102的額外空間43中。作為結(jié)果，獲得圖3B中所示的放射線產(chǎn)生設(shè)備 IOl0
[0183] 制備圖7中所示的評估系統(tǒng)70以評估放射線產(chǎn)生設(shè)備101的驅(qū)動穩(wěn)定性。在評估系 統(tǒng)70中，將放射量計(jì)26放置在放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線透射窗口 121前面，并且設(shè)置在 距放射線透射窗口 121 Im的位置處。放射量計(jì)26經(jīng)由測量控制單元207連接到驅(qū)動電路 103,并且能夠測量來自放射線產(chǎn)生設(shè)備101的輸出放射線的強(qiáng)度。
[0184] 用于評估驅(qū)動穩(wěn)定性的驅(qū)動條件如下。放射線產(chǎn)生管102的管電壓為+100kV，照射 靶層42的電子束的電流密度為4mA/mm 2,并且執(zhí)行重復(fù)2秒的電子照射時(shí)段和198秒的非照 射時(shí)段的脈沖驅(qū)動。從在電子照射時(shí)段中間的1秒期間檢測到的強(qiáng)度確定輸出強(qiáng)度的平均 值，并且所獲得的平均值被認(rèn)為是所檢測的放射線輸出強(qiáng)度。
[0185] 在保留率方面執(zhí)行放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性評估，該保留率是通過使用初始放射 線輸出強(qiáng)度將在從開始放射線輸出起經(jīng)過了 100個(gè)小時(shí)之后的放射線輸出強(qiáng)度進(jìn)行規(guī)格化 而確定的。
[0186] 在評估放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性時(shí)，從靶層42流到地電極16的管電流被測量并且 通過使用負(fù)反饋電路(未示出）執(zhí)行恒流控制，使得照射靶層42的電子電流密度的波動在 1 %內(nèi)。在放射線產(chǎn)生設(shè)備101的驅(qū)動穩(wěn)定性的評估期間，放電計(jì)數(shù)器76監(jiān)測到放射線產(chǎn)生 設(shè)備101被穩(wěn)定地驅(qū)動而沒有導(dǎo)致放電。
[0187] 此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出的保留率為0.98。這確認(rèn)配備有此示 例的靶9的放射線產(chǎn)生設(shè)備101即使在長時(shí)間的驅(qū)動歷程之后在放射線輸出中也沒有顯示 明顯的波動，并且獲得穩(wěn)定的放射線輸出強(qiáng)度。經(jīng)受了評估放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性的測 驗(yàn)的此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101被拆解以取出靶單元51。在靶單元51的靶層42中沒有觀 察到微裂紋。
[0188] 示例2
[0189] 在示例2中，除了執(zhí)行圖5A-1至5A-3中所示的步驟以制備靶9之外，如示例1中那樣 制造放射線產(chǎn)生設(shè)備101。放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出的穩(wěn)定性被評估。
[0190] 首先，如示例1中那樣，如圖5A-1中所示地沖洗金剛石基板41的表面。然后，如圖 5A-2中所示，通過使用由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷保持夾具(未示出），將金剛石基板41放置在聚 焦?fàn)t(未示出）中。然后，在聚焦?fàn)t內(nèi)部創(chuàng)建真空氣氛。利用紅外射線將金剛石基板41照射10 小時(shí)，從而金剛石基板41的溫度為1500°C以便執(zhí)行加熱步驟。
[0191] 然后，如圖5A-3中所示，在經(jīng)受了熱處理的金剛石基板41的表面之一上濺射沉積 由鎢制成的并且厚度為7μπι的靶層42。結(jié)果，獲得示例2的靶9。
[0192] 此示例的視覺觀察顯示棕色到黑色陰影區(qū)域主要分布在金剛石基板41的表面附 近，如圖5Α-3中所示。
[0193] 如示例1中那樣，通過機(jī)械拋光和FIB加工處理從示例2的靶9切除部分樣本55。取 得部分樣本55以包括從靶層42的下緣朝靶層42側(cè)延伸300nm的區(qū)域以及從靶層42的下緣朝 金剛石基板側(cè)延伸500nm的區(qū)域，如圖2B所示。
[0194] 通過掃描透射電子顯微鏡（STEM)觀察部分樣本55中的靶層42和金剛石基板之間 的邊界附近的區(qū)域。從圖像對比度，發(fā)現(xiàn)由具有小于靶層42的比重的元素構(gòu)成的區(qū)域在靶 層42附近但是在金剛石基板41內(nèi)。此區(qū)域被認(rèn)為是含碳區(qū)域45。在厚度方向上執(zhí)行靶層42 的STEM-EELS線分析，并且確認(rèn)所認(rèn)為的含碳區(qū)域被以具有IOOnm到210nm的厚度的方式分 布。
[0195] 接下來，為了識別作為本發(fā)明的特征的含碳區(qū)域，通過使用附屬于STEM的電子損 失能量光譜儀來進(jìn)行STEM-EELS評估。
[0196] 作為結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在對應(yīng)于含碳區(qū)域的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sP2鍵濃度為 95%，并且在對應(yīng)于金剛石基板41的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度為1 %。
[0197] 放射線產(chǎn)生管102和放射線產(chǎn)生設(shè)備101被如示例1中那樣制造，但是是通過使用 在示例2中制備的靶9制造的。如圖7所示，放射線產(chǎn)生設(shè)備101被加載到評估系統(tǒng)70中以便 測量驅(qū)動穩(wěn)定性。
[0198] 此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出保留比率為0.97。這確認(rèn)配備有此示 例的靶9的放射線產(chǎn)生設(shè)備101即使在長時(shí)間的驅(qū)動歷程之后在放射線輸出中也沒有顯示 明顯的波動，并且獲得穩(wěn)定的放射線輸出強(qiáng)度。經(jīng)受了評估放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性的測 驗(yàn)的此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101被拆解以取出靶單元51。在靶單元51的靶層42中沒有觀 察到微裂紋。
[0199] 示例3
[0200] 在示例3中，除了執(zhí)行圖OT-I至OT-3中所示的步驟以制備靶9之外，如示例1中那樣 制造放射線產(chǎn)生設(shè)備101。放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出的穩(wěn)定性被評估。
[0201] 首先，如示例1中那樣，如圖5D-1中所示地沖洗金剛石基板41的表面。然后，如圖 5D-2中所示，將由鎢制成的并且厚度為7μπι的靶層42濺射沉積在金剛石基板41的表面之一 上，以便形成疊層。
[0202]接下來，將該疊層放置在室(未示出）中，并且將該室的內(nèi)部灌注氮?dú)?。通過使用半 導(dǎo)體激光束源經(jīng)由該室的石英窗口以波長為808nm的紅外線照射疊層的在其上形成靶層42 的表面。通過使用Q開關(guān)的脈沖驅(qū)動將激光束的照射執(zhí)行1000次。結(jié)果，如圖5D-3所示獲得 靶9,在該靶9中金剛石基板41的在與靶層42的界面附近的部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣胶谏?br>[0203] 如圖2A所示，通過機(jī)械拋光和FIB加工處理從示例3的靶9切除部分樣本55。取得部 分樣本55以包括從靶層42的下緣朝靶層42側(cè)延伸300nm的區(qū)域以及從靶層42的下緣朝金剛 石基板側(cè)延伸500nm的區(qū)域。
[0204] 通過掃描透射電子顯微鏡（STEM)觀察部分樣本55中的靶層42和金剛石基板之間 的邊界附近的區(qū)域。從圖像對比度，發(fā)現(xiàn)由具有小于靶層42的比重的元素構(gòu)成的區(qū)域在靶 層42附近但是在金剛石基板41內(nèi)。此區(qū)域被認(rèn)為是含碳區(qū)域45。在厚度方向上執(zhí)行靶層42 的STEM-EELS線分析，并且確認(rèn)所認(rèn)為的含碳區(qū)域被以55nm到120nm的厚度分布。
[0205] 接下來，為了識別作為本發(fā)明的特征的含碳區(qū)域，通過使用附屬于STEM的電子損 失能量光譜儀來進(jìn)行STEM-EELS評估。
[0206] 作為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對應(yīng)于含碳區(qū)域的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sP2鍵濃度為96%，并 且在對應(yīng)于金剛石基板41的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度為1 %。
[0207] 放射線產(chǎn)生管102和放射線產(chǎn)生設(shè)備101被如示例1中那樣制造，但是是通過使用 在示例3中制備的靶9制造的。如圖7所示，放射線產(chǎn)生設(shè)備101被加載到評估系統(tǒng)70中以便 測量驅(qū)動穩(wěn)定性。
[0208] 此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出保留率為0.98。這確認(rèn)配備有此示例 的靶9的放射線產(chǎn)生設(shè)備101即使在長時(shí)間的驅(qū)動歷程之后在放射線輸出中也沒有顯示明 顯的波動，并且獲得穩(wěn)定的放射線輸出強(qiáng)度。經(jīng)受了評估放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性的測驗(yàn) 的此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101被拆解以取出靶單元51。在靶單元51的靶層42中沒有觀察 到微裂紋。
[0209] 示例4
[0210]除了執(zhí)行圖6B-1至6B-4中所示的步驟以制備示例4的靶9之外，如示例1中那樣制 造放射線產(chǎn)生設(shè)備101。放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出的穩(wěn)定性被評估。
[0211] 首先，如示例1中那樣，如圖6B-1中所示地沖洗金剛石基板41的表面。然后，如圖 6B-2中所示，通過使用CVD設(shè)備在金剛石基板41的表面之一上形成由類金剛石碳制成的并 且具有IOOnm的厚度的含碳膜77，以便形成疊層。
[0212] 接下來，通過使用由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷保持夾具(未示出）將該疊層放置在聚焦?fàn)t (未示出）中。然后，在該聚焦?fàn)t內(nèi)部創(chuàng)建真空氣氛。利用紅外射線將疊層照射10小時(shí)，從而 疊層的溫度為1400°C以便執(zhí)行加熱步驟。結(jié)果，含碳膜77被轉(zhuǎn)性成包括sp2鍵的含碳層47。 接下來，如圖6B-4中所示，在含碳層47上濺射沉積由鎢制成的并且厚度為6μπι的靶層42。結(jié) 果，獲得示例4的靶9。
[0213] 如示例1中那樣，通過機(jī)械拋光和FIB加工處理從示例4的靶9切除部分樣本55。如 圖2Β所示，取得部分樣本55以包括從靶層42的下緣朝靶層42側(cè)延伸300nm的區(qū)域以及從靶 層42的下緣朝金剛石基板側(cè)延伸500nm的區(qū)域。
[0214] 通過掃描透射電子顯微鏡（STEM)觀察部分樣本55中的靶層42和金剛石基板之間 的邊界附近的區(qū)域。結(jié)果，確認(rèn)在靶層42和金剛石基板41之間形成由具有小于靶層42的比 重的元素構(gòu)成的含碳層47。在厚度方向上執(zhí)行靶層42的STEM-EELS線分析，并且確認(rèn)該含碳 層47被以具有65nm到95nm的厚度的方式分布。
[0215] 接下來，為了識別作為本發(fā)明的特征的含碳區(qū)域，通過使用附屬于STEM的電子損 失能量光譜儀來進(jìn)行STEM-EELS評估。
[0216] 作為結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在對應(yīng)于含碳區(qū)域的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sP2鍵濃度為 97%，并且在對應(yīng)于金剛石基板的檢測區(qū)域中經(jīng)規(guī)格化的sp2鍵濃度為1 %。
[0217]放射線產(chǎn)生管102和放射線產(chǎn)生設(shè)備101被如示例1中那樣制造，但是是通過使用 在示例4中制備的靶9制造的。如圖7所示，放射線產(chǎn)生設(shè)備101被加載到評估系統(tǒng)70中以便 測量驅(qū)動穩(wěn)定性。
[0218] 此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101的放射線輸出保留率為0.96。這確認(rèn)配備有此示例 的靶9的放射線產(chǎn)生設(shè)備101即使在長時(shí)間的驅(qū)動歷程之后在放射線輸出中也沒有顯示明 顯的波動，并且獲得穩(wěn)定的放射線輸出強(qiáng)度。經(jīng)受了評估放射線輸出強(qiáng)度的穩(wěn)定性的測驗(yàn) 的此示例的放射線產(chǎn)生設(shè)備101被拆解以取出靶單元51。在靶單元51的靶層42中沒有觀察 到微裂紋。
[0219] 示例5
[0220] 在示例5中，使用示例1中制備的放射線產(chǎn)生設(shè)備101來制造如圖3C中所示的放射 線照相系統(tǒng)60。
[0221] 從示例5的放射線照相系統(tǒng)60獲得具有高S/N比的X射線圖像，這是因?yàn)檫@里使用 了其中放射線輸出的波動被抑制的放射線產(chǎn)生設(shè)備101。
[0222] 這里應(yīng)指出，在示例1至3中，通過EELS識別含碳區(qū)域以及識別經(jīng)規(guī)格化的sp2濃 度。但是，識別技術(shù)并不局限于EELS，并且可采用諸如Raman光譜測定法或X射線光電子光譜 測定法的能夠分離碳-碳鍵的任何其它的分析技術(shù)。
[0223] 根據(jù)本發(fā)明，變得能夠提供高度可靠的透射型靶：即使該靶在高溫下操作，在金剛 石基板和靶層之間的界面處出現(xiàn)的應(yīng)力被釋放，并且微裂紋的產(chǎn)生被抑制。
[0224] 此外，變得即使當(dāng)執(zhí)行高溫下的操作時(shí)仍可確保向靶層提供陽極電位，因此可獲 得放射線輸出波動被抑制的高度可靠的放射線產(chǎn)生管。此外，可提供均具有高度可靠的放 射線發(fā)射管的放射線產(chǎn)生設(shè)備和放射線照相系統(tǒng)。
[0225] 雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性 實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變型以及等同的結(jié) 構(gòu)和功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種X射線產(chǎn)生靶，其特征在于，包括： 靶層，所述靶層被配置用于在電子照射時(shí)產(chǎn)生X射線，所述靶層包含靶金屬； 含碳區(qū)域，所述含碳區(qū)域包含Sp2鍵；以及 金剛石基板，所述金剛石基板被配置用于支撐所述靶層， 其中，所述含碳區(qū)域被定位在所述靶層和所述金剛石基板之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生祀，其中，所述金剛石基板的厚度在0.1mm到IOmm 內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述靶層的厚度在IMi到20μπι內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域的厚度在50nm到500nm內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域的厚度為所述靶層的厚度 的0.005倍到0.1倍。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述X射線產(chǎn)生靶是透射型的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域包含碳化合物或者金剛石 的同素異形體，所述碳化合物包含處于環(huán)狀、線狀或三維網(wǎng)狀主鏈中的sp2鍵，所述同素異 形體包含sp2鍵。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域包含從非晶碳、玻璃碳、類 金剛石碳、石墨烯、石墨、碳納米管、石墨納米纖維和富勒烯中選擇的至少一個(gè)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域形成所述金剛石基板的一 部分，并且 所述sp2鍵得自所述金剛石基板中的sp3鍵中的至少一些sp3鍵的熱結(jié)構(gòu)變化，所述sp3 鍵被定位在所述金剛石基板的祀層側(cè)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域是定位在所述靶層和包含 sp3鍵的區(qū)域之間的連續(xù)層，所述區(qū)域是所述金剛石基板的一部分。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述靶金屬是選自由鉭、鎢和鉬構(gòu)成的 組的至少一種金屬。12. -種X射線產(chǎn)生靶單元，包括： 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的X射線產(chǎn)生靶；以及 柱狀陽極部件，所述柱狀陽極部件具有內(nèi)表面以形成所述X射線產(chǎn)生靶位于該處的中 空部， 其中，所述柱狀陽極部件的內(nèi)表面經(jīng)由釬焊材料連接到所述金剛石基板的周邊。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的X射線產(chǎn)生靶單元，其中，所述柱狀陽極部件經(jīng)由釬焊材料 與所述靶層電連接。14. 一種放射線產(chǎn)生管，包括： 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的X射線產(chǎn)生靶單元； 電子發(fā)射源，所述電子發(fā)射源包括被設(shè)置為面對所述靶層的電子發(fā)射部；以及 外殼，在所述外殼的內(nèi)部空間中或者在所述外殼的內(nèi)表面上容納所述電子發(fā)射部和所 述革巴層。15. -種放射線產(chǎn)生設(shè)備，包括： 根據(jù)權(quán)利要求14所述的放射線產(chǎn)生管，以及 驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與所述靶層和所述電子發(fā)射部電連接，并且被配置用于輸出 要被施加在所述靶層和所述電子發(fā)射部之間的管電壓。16. -種放射線照相系統(tǒng)，包括： 根據(jù)權(quán)利要求15所述的放射線產(chǎn)生設(shè)備；以及 放射線檢測器，所述放射線檢測器被配置用于檢測已被從所述放射線產(chǎn)生設(shè)備釋放的 并且已通過樣本的放射線。17. -種X射線產(chǎn)生靶，其特征在于，包括： 靶層，所述靶層被配置用于在電子照射時(shí)產(chǎn)生X射線，所述靶層包含靶金屬； 金剛石基板，所述金剛石基板具有包含sp2鍵的含碳區(qū)域，并且被配置用于支撐所述靶 層， 其中，所述含碳區(qū)域被定位在所述金剛石基板中靶層側(cè)。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生祀，其中，所述金剛石基板的厚度在O. Imm到10_ 內(nèi)。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生祀，其中，所述靶層的厚度在Ιμπι到20μπι內(nèi)。20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域的厚度在50nm到500nm 內(nèi)。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域的厚度為所述靶層的厚 度的0.005倍到0.1倍。22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述X射線產(chǎn)生靶是透射型的。23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域包含碳化合物或者金剛 石的同素異形體，所述碳化合物包含處于環(huán)狀、線狀或三維網(wǎng)狀主鏈中的sp2鍵，所述同素 異形體包含sp2鍵。24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域包含從非晶碳、玻璃碳、 類金剛石碳、石墨烯、石墨、碳納米管、石墨納米纖維和富勒烯中選擇的至少一個(gè)。25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述sp2鍵得自所述金剛石基板中的 sp3鍵中的至少一些sp3鍵的熱結(jié)構(gòu)變化，所述sp3鍵被定位在所述金剛石基板的祀層側(cè)。26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述含碳區(qū)域是定位在所述靶層和包 含sp3鍵的區(qū)域之間的連續(xù)層，所述區(qū)域是所述金剛石基板的一部分。27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線產(chǎn)生靶，其中，所述靶金屬是選自由鉭、鎢和鉬構(gòu)成的 組的至少一種金屬。28. -種X射線產(chǎn)生靶單元，包括： 根據(jù)權(quán)利要求17-27中任一項(xiàng)所述的X射線產(chǎn)生靶；以及 柱狀陽極部件，所述柱狀陽極部件具有內(nèi)表面以形成所述X射線產(chǎn)生靶位于該處的中 空部， 其中，所述柱狀陽極部件的內(nèi)表面經(jīng)由釬焊材料連接到所述金剛石基板的周邊。29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的X射線產(chǎn)生靶單元，其中，所述柱狀陽極部件經(jīng)由釬焊材料 與所述靶層電連接。30. -種放射線產(chǎn)生管，包括： 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的X射線產(chǎn)生靶單元； 電子發(fā)射源，所述電子發(fā)射源包括被設(shè)置為面對所述靶層的電子發(fā)射部；以及 外殼，在所述外殼的內(nèi)部空間中或者在所述外殼的內(nèi)表面上容納所述電子發(fā)射部和所 述革巴層。31. -種放射線產(chǎn)生設(shè)備，包括： 根據(jù)權(quán)利要求30所述的放射線產(chǎn)生管，以及 驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與所述靶層和所述電子發(fā)射部電連接，并且被配置用于輸出 要被施加在所述靶層和所述電子發(fā)射部之間的管電壓。32. -種放射線照相系統(tǒng)，包括： 根據(jù)權(quán)利要求31所述的放射線產(chǎn)生設(shè)備；以及 放射線檢測器，所述放射線檢測器被配置用于檢測已被從所述放射線產(chǎn)生設(shè)備釋放的 并且已通過樣本的放射線。
【文檔編號】H01J35/08GK105914120SQ201610267120
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年3月12日
【發(fā)明人】山田修嗣, 鈴木達(dá)哉, 塚本健夫, 五十嵐洋, 五十嵐洋一, 吉武惟之, 小倉孝夫
【申請人】佳能株式會社