透射型靶、具有该透射型靶的放射线发生管、具有该放射线发生管的放射线发生器和具有该放射线发生器的放射线成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有金刚石基材作为透射基材的透射型靶。该透射型靶能够抑制组成随透射型靶的驱动经历而变动并且能够长期抑制放射线的输出变动。该透射型靶包括：靶层，该靶层含有由选自钼、钽和钨中的至少一种金属和碳构成的金属碳化物；和支持该靶层的金刚石基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及放射线发生器，其发出具有1pm-10nm的范围内的波长的X射线并且能够应用于医疗仪器、非破坏性检查系统和其他装置。特别地，本专利技术涉及包括靶层和支持该靶层的金刚石基材的透射型靶。本专利技术还涉及具有该透射型靶的放射线发生管、具有该放射线发生管的放射线发生器和具有该放射线发生器的放射线成像装置。
技术介绍
由于社会形势的变化，例如居家护理体系的提供和急救护理的范围的扩大，已使对小型轻量的便携式医疗设备的需求增长。最近，为了响应这样的需求，随着医疗领域中分析诊断技术的发展，已开发了各种医疗设备。具有放射线发生器的放射线成像装置的尺寸大，因此主要安装在医院、医疗检查机构和其他设施中。通过定期地设定运转时期和包括维护时间的休止时期已利用安装的医疗设备。对于这样的具有放射线发生器的放射线成像装置，也要求通过提高耐久性和减少维护要求而增加装置的运转率，从而改进为可应用于居家护理或用于灾难和事故的急救护理的医疗设备。决定放射线发生器的耐久性的一个主要因素是用作产生放射线例如X射线的源的靶的耐久性。靶通常具有层叠结构，已知长时间保持靶的层间“粘合性”对于提高靶的耐久性重要。通过用电子束照射靶而产生放射线的放射线发生器中，靶的“放射线产生效率”小于1％，并且注入靶的能量的大部分转化为热。如果靶中产生的热向靶的外部的“散热”不充分，可能发生构成靶的材料的变性和“粘合性”的问题，例如起因于层叠结构中产生的应力的膜的剥离。已知通过使用由含有重金属的薄膜状靶层和使放射线透射并且支持该靶层的基材构成的透射型靶，能够使“放射线产生效率”增加。PCT日文翻译专利公开No.2009-545840公开了旋转阳极型的透射型靶，其具有增加到已知的旋转阳极型的反射型靶的1.5倍的“放射线产生效率”。已知使用金刚石作为支持透射型靶的靶层的基材能够促进从靶到靶的外部的“散热”。PCT日文翻译专利公开No.2003-505845公开了使用金刚石作为支持钨靶层的基材提高散热性并且实现微焦点。金刚石具有高的耐热性和高的导热性，而且具有高的放射线透射性。因此，金刚石是适合作为透射型靶的支持基材的材料。本专利技术的透射型靶也采用将金刚石用作支持靶层的基材的构成。
技术实现思路
技术问题PCT日文翻译专利公开No.2003-505845公开了在靶层与金刚石基材之间配置在该文献中没有具体公开的任何材料的粘合性增强层使靶层与金刚石基材之间的粘合性提高。但是，在应用了包括粘合性增强层的透射型靶的放射线发生器中，如PCT日文翻译专利公开No.2003-505845中公开那样，在一些情况下放射线发射特性取决于驱动经历而变化。本专利技术人已认真地研究并且已揭示放射线发生器的放射线输出的变动来源于透射型靶的靶层的组成的变化。更具体地，本发明人已发现来源于支持靶层的金刚石基材的碳扩展到靶层中以引起靶层的组成的变化，导致放射线输出的变动。随后，本专利技术人已用作为碳的输送问题的扩散方程式分析了靶层的组成的变化。现在对分析结果进行说明。首先，对计算模型进行说明。作为计算模型，使用由金刚石基材51和在基材51上形成的纯金属钨的靶层52组成的层叠靶90。图8B示意地表示层叠靶90的断面。图8C是图8B中的范围54，即从金刚石基材51与靶层52之间的界面57到靶层52的上表面58的部分的放大图，表示来源于金刚石基材51的碳已到达的位置56和碳的扩散长度Ld(t)。计算中，通过控制入射电子的电流密度，在作为靶的典型的平均运转温度的800℃和1000℃的温度下，以每100秒0.1秒曝射组成的1/1000的平均负荷比进行靶的脉冲驱动。图8A表示结果，即，透射型靶90的靶层52中碳的扩散长度Ld对驱动时间的依赖性。图8A中所示的坐标图中，纵轴表示从靶层52与金刚石基材51之间的界面扩散到靶层52中的碳的扩散长度Ld。第一横轴表示驱动时间(小时)，第二横轴表示驱动频率(计数)。图8A中的两条绘制线对应于800℃(虚线)和1000℃(点线)的温度条件。每条绘制线中，扩散长度与驱动时间t的0.5次方成比例。这表示随着驱动时间经过，碳从界面57向靶层52的上表面58扩散。碳的扩散长度Ld的估算中，将“Carbon self-diffusion in tungsten carbide”，Buhsmer，C.P.和Crayton，P.H.，J.Mater.Sci.，1971，第6卷，第981-988页中记载的扩散系数D0(m2/sec)和扩散系数的活化能Qx(kJ/mol)用于扩散系数的阿伦尼乌斯定律：D(T)＝D0xexp(-Qx/RT)和扩散长度的固定解：Ld(t)＝2x(D(T)x t)0.5，其中T表示热力学温度(K)，t表示驱动时间(sec)，和R表示气体常数(kJ/K/mol)。“Carbon self-diffusion in tungs ten carbide”，Buhsmer，C.P.和Crayton，P.H.，J.Mater.Sci.，1971，第6卷，第981-988页具体地记载了已基于碳化钨中的碳的扩散现象的测定数据确定的扩散系数D0(m2/sec)和扩散系数的活化能Qx(kJ/mol)。由D(T)和Ld(t)的代数记载可知，碳的扩散长度Ld在800℃-1000℃的运转温度内位于图8A中所示的两条绘制线之间。接下来，对层叠靶的靶层的厚度进行说明。反射型靶的靶层通常在1微米-1毫米的范围内。根据由管电压和靶层的层密度定义的电子穿透深度Dp，确定反射型靶的靶层的厚度的下限。根据厚度方向和表面方向上的传热，确定反射型靶的靶层的厚度的上限。透射型靶的厚度能够在1微米-15微米的范围内。通常，透射型靶的厚度选自1微米-9微米的范围。由于与反射型靶中相同的原因，确定这样的透射型靶的厚度的下限。除了传热外，根据靶层的厚度方向上放射线的衰减率，确定透射型靶的厚度的上限，并且限制在低于反射型靶的靶层的厚度的范围内。图8A中所示的坐标图证实，在800-1000℃的运转温度下合计104次的曝射驱动导致7.9-10.8微米的碳的扩散长度Ld。反射型靶中，例如，包括具有100微米的厚度的靶层52的反射型靶中，如图8D中所示，在靶52的放射线发射表面侧(即，在电子入射表面58侧)，从电子入射表面58侧能够确保89.2-92.1微米的距离Lr作为碳没有到达的范围。与1本文档来自技高网...

【技术保护点】
透射型靶，包括：靶层，其含有由选自钼、钽和钨中的至少一种金属和碳构成的金属碳化物；和支持该靶层的含碳基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.15 JP 2012-2510831.透射型靶，包括：
靶层，其含有由选自钼、钽和钨中的至少一种金属和碳构成的金
属碳化物；和
支持该靶层的含碳基材。
2.根据权利要求1的透射型靶，其中该靶层中含有的金属碳化物
在该靶层的厚度方向上均匀地分布。
3.根据权利要求1或2的透射型靶，其中该靶层是由金属碳化物
构成的金属碳化物层。
4.根据权利要求1-3的任一项的透射型靶，其中该靶层含有碳化
二钨和碳化一钨以致该碳化二钨的原子浓度小于该碳化一钨的原子浓
度。
5.根据权利要求1-3的任一项的透射型靶，其中该靶层含有碳化
二钼和碳化一钼以致该碳化二钼的原子浓度高于碳化一钼的原子浓
度。
6.根据权利要求1-3的任一项的透射型靶，其中该靶层含有碳化
二钽和碳化一钽以致该碳化二钽的原子浓度小于碳化一钽的原子浓
度。
7.根据权利要求1-6的任一项的透射型靶，其中该靶层含有六方
晶体碳化二钼、立方晶体碳化一钽和六方晶体碳化一钨中的至少一种。
8.根据权利要求1-7的任一项的透射型靶，其中该靶层的外周边
缘与该基材的外周边缘分离；该透射型靶具有将该靶层的外周边缘与
该基材的外周边缘桥接的电极；并且该电极由不同于该靶层中含有的
金属的金属的碳化物构成。
9.根据权利要求1-8的任一项的透射型靶，其中该含碳基材为金
刚石基材。
10.根据权利要求9的透射型靶，其中该金刚石基材为多晶金刚
石。
11.根据权利要求1-10的任一项的透射型靶，其中该靶层直接地
由该含碳基材支持。
12.放射线发生管，包括：
根据权利要求1-11的任一项的透射型靶；
面对该靶层且彼此之间有距离的具有电子发射单元的电子发射
源；和
在内部空间中或其内...

【专利技术属性】
技术研发人员：塚本健夫，小仓孝夫，山田修嗣，五十岚洋一，伊藤靖浩，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP