本發(fā)明涉及一種包括使靶材成膜于表面的照射窗的x射線靶及具備該x射線靶的x射線產(chǎn)生裝置。

背景技術：

先前，x射線產(chǎn)生裝置(x射線管)有圖2(b)所示的反射型的類型及圖2(a)所示的穿透型的類型。在反射型的類型中，對靶照射電子束(electronbeam)b，朝向與電子束b不同的方向(例如正交方向)射出來自靶的x射線(圖2(a)及圖2(b)中以“xray”表示)。另一方面，在穿透型的類型中，對靶照射電子束b，通過來自靶的x射線穿透靶，而向與電子束b相同的方向射出x射線。

當在能夠非破壞性地觀察試樣的內(nèi)部的微聚焦x射線檢查裝置中使用x射線管時，需要使作為x射線源的靶與試樣盡可能地接近。在反射型的類型中，按照收容靶的真空容器與靶之間的距離程度，無法使靶與試樣接近。與此相對，在穿透型的類型中，通過將使靶材成膜的照射窗安裝于真空容器，可以使靶與試樣相互接近至大致可接觸的位置。其結(jié)果為，可以高度放大地觀察試樣。

在穿透型的類型的靶(穿透型靶)中，對于支撐靶膜的基材，需要x射線的吸收少以及導熱率好。金剛石滿足這兩方面的要求，因此作為基材優(yōu)越，從而被提出使用(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。作為滿足兩方面的要求的基材，除了金剛石以外，如專利文獻2所示還有氮化硼(bn：boronnitride)等。

照射窗形成真空容器的一部分，所以與真空容器需要以氣密狀態(tài)來安裝，但是難以將金剛石板(diamondplate)直接安裝于真空容器。因此，借由將金屬框架釬焊(brazing)于金剛石的周圍，而容易安裝于真空容器。在穿透型的類型中，金剛石板為薄膜，以使得x射線易于穿透靶。

金剛石的熱膨脹率為1×10^-6/k而非常小，所以如果金屬框架的熱膨脹率大，則會由于熱膨脹差所引起的收縮量的差而在釬焊時使薄膜的金剛石板破裂。因此，在支撐金剛石的金屬框架中，使用熱膨脹率4.8×10^-6/k的mo(鉬)或熱膨脹率4.3×10^-6/k的w(鎢)等低熱膨脹率的材料。

[現(xiàn)有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平4-144045號公報

[專利文獻2]日本專利特開平5-343193號公報

技術實現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

但是，當將mo或w用作金屬框架時，存在如下所述的問題。即，當使電子束抵碰于穿透型靶而產(chǎn)生x射線時，電子束的能量大部分被轉(zhuǎn)換成熱，所以穿透型靶的溫度上升。當使穿透型靶與試樣接觸而高度放大地觀察試樣時，在現(xiàn)有的穿透型靶的情況下有可能因為過熱而損傷試樣。

穿透型靶周邊的空間有限，難以設置使冷卻水流動的空冷風機(air-coolingfan)等特殊的冷卻機構(gòu)。主要的排熱機構(gòu)只是通過零件的導熱而散逸至x射線管框體(真空容器)，因此為了使穿透型靶的溫度為規(guī)定溫度以下，只有限制所入射的電子束的能量。限制電子束的能量，意味著限制x射線量。

當如上所述在金屬框架中使用mo或w等低熱膨脹率的材料時，可以解決所述熱膨脹差，但是由于mo的導熱率為138w/m/k，w的導熱率為172w/m/k，導熱率小，所以難以向外部散熱。因此，期望通過現(xiàn)有的構(gòu)成以外的方式來防止照射窗(穿透型靶自身)的破裂。

本發(fā)明是鑒于如上所述的情況而完成的，目的在于提供一種可防止照射窗的破裂的x射線靶及具備該x射線靶的x射線產(chǎn)生裝置。

[解決問題的手段]

本發(fā)明為了達成如上所述的目的，采用如下構(gòu)成。

即，本發(fā)明的x射線靶包括：照射窗，使靶材成膜于表面；第1框架，與所述照射窗接合，支撐所述照射窗；以及第2框架，未與所述照射窗接合，而與所述第1框架接合，由所述第1框架金屬形成；并且以所述照射窗與所述第1框架的熱膨脹率的差小于所述照射窗與所述第2框架的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明的x射線靶，將支撐照射窗的框架分成靠近照射窗的(與照射窗接合，支撐照射窗的)第1框架與(未與照射窗接合，而與第1框架接合，支撐第1框架，且由金屬形成的)第2框架，并分別使用不同的材料。通過以照射窗與第1框架的熱膨脹率的差小于照射窗與第2框架的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成，可以防止因為收縮量的差所引起的照射窗的破裂。

并且，本發(fā)明的x射線產(chǎn)生裝置包括本發(fā)明的x射線靶、以及收容所述x射線靶的容器。

根據(jù)本發(fā)明的x射線產(chǎn)生裝置，通過包括可防止照射窗的破裂的x射線靶，可以不限制x射線量而產(chǎn)生x射線。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明的x射線靶，通過以照射窗與第1框架的熱膨脹率的差小于照射窗與第2框架的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成，可以防止因為收縮量的差而引起的照射窗的破裂。

附圖說明

圖1是表示包含實施例的x射線靶的x射線管的構(gòu)成的概略剖面圖。

圖2(a)及圖2(b)是表示現(xiàn)有的x射線管的構(gòu)成的概略剖面圖，圖2(b)是反射型的類型，圖2(a)是穿透型的類型。

[符號的說明]

1：x射線管

2：真空容器

3：陰極

4：x射線靶

31：細絲

41：照射窗

41a：金剛石板

41b：靶材

42：第1框架

43：第2框架

b：電子束

xray：x射線

具體實施方式

[實施例1]

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。圖1是表示包含實施例的x射線靶的x射線管的構(gòu)成的概略剖面圖。

如圖1所示，x射線管1包括真空容器2、陰極3及x射線靶4。此外，還包括引出電極等，但是在圖1中省略圖示。陰極3及x射線靶4收容于真空容器2內(nèi)。x射線管1相當于本發(fā)明中的x射線產(chǎn)生裝置，真空容器2相當于本發(fā)明中的容器。

陰極3包括細絲31(filament)，從細絲31照射電子束b。在本實施例中，作為熱離子發(fā)射型的電子槍，采用包含細絲的陰極為例進行說明，但是也可以使用包括下述發(fā)射極(emitter)的陰極來作為熱離子發(fā)射型的電子槍，所述發(fā)射極是由六硼化鑭(lab6)或六硼化鈰(ceb6)構(gòu)成的單晶或燒結(jié)體所形成的發(fā)射極(emitter)。而且，除了熱離子發(fā)射型的電子槍以外，還可以使用電場發(fā)射型的電子槍。

x射線靶4包括照射窗41、設置于照射窗41的外周的第1框架42、以及設置于第1框架42的更外周的第2框架43。第1框架42與照射窗41接合，支撐著照射窗41。第2框架43未與照射窗41直接接合，而與第1框架42接合，支撐著第1框架42。照射窗41包括金剛石板41a及靶材41b，靶材41b成膜于金剛石板41a的表面(電子束b的碰撞面)。靶材41b由w(鎢)形成。

金剛石板41a通過釬焊而支撐于第1框架42，將第2框架43接合于第1框架42的外周。在本實施例中，第1框架42由金屬形成，優(yōu)選的是由mo(鉬)或w形成。第2框架43也由金屬形成，優(yōu)選的是由cu(銅)形成。

金剛石板41a與第1框架42的接合方法優(yōu)選的是如上所述進行釬焊。但是，并不限定于釬焊，只要是第1框架支撐照射窗(在這里為金剛石板41a)的方法即可。第1框架42與第2框架43的接合方法有各種方法(例如熔焊)，但是只要與本實施例中的金剛石板41a與第1框架42的接合同樣地利用釬焊進行接合，便可以利用一個工序接合三個零件(金剛石板41a、第1框架42、第2框架43)，所以可以廉價地制作。

如上所述，金剛石的熱膨脹率為1×10^-6/k，mo的熱膨脹率為4.8×10^-6/k，w的熱膨脹率為4.3×10^-6/k。而且，cu的熱膨脹率為16.5×10^-6/k。因此，以包含金剛石板41a的照射窗41與包含mo或w的第1框架42的熱膨脹率的差小于包含金剛石板41a的照射窗41與包含cu的第2框架43的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成。將金剛石板41a直接支撐于包含低熱膨脹率的mo或w的第1框架42的結(jié)果為，可以防止因為收縮量的差而引起包含金剛石板41a的照射窗41的破裂。

再者，第1框架42與第2框架43的熱膨脹率的差大于照射窗41與第1框架42的熱膨脹率的差，但是在本實施例中第1框架42及第2框架43由金屬形成，所以即使利用熱膨脹率大的cu來形成第2框架43，第1框架42的破裂也可以通過金屬的塑性變形來防止。

而且，如上所述，mo的導熱率為138w/m/k，w的導熱率為172w/m/k。而且，cu的導熱率為402w/m/k。因此，包含cu的第2框架43的導熱率大于包含mo或w的第1框架42的導熱率。其結(jié)果為，可易經(jīng)由位于外周的第2框架43向外部散熱，從而可以降低x射線靶4的溫度。在這里，通過使第2框架43的表面積大于第1框架42的表面積，可以增大第2框架43的散熱效果。而且，如果在成為相同溫度的條件下進行比較，則本實施例中的x射線靶4不需要限制電子束b的能量，且可以使x射線量增多。

而且，第1框架42由熱膨脹率為4.8×10^-6/k的mo，或熱膨脹率為4.3×10^-6/k的w所形成，第2框架43由導熱率為402w/m/k的cu所形成。因此，第1框架42由熱膨脹率5×10^-6/k以下的金屬構(gòu)成，第2框架43由導熱率200w/m/k以上的金屬構(gòu)成。其結(jié)果為，可以防止因為收縮量的差而引起包含金剛石板41a的照射窗41的破裂，并且可以通過經(jīng)由位于外周的第2框架43向外部散熱而使x射線靶4的溫度下降。

根據(jù)如上所述而構(gòu)成的x射線靶4，將支撐照射窗41的框架分成靠近照射窗41的(與照射窗41接合，支撐照射窗41)第1框架42及所述(未與照射窗41接合，而與第1框架42接合，對第1框架42進行支撐，由金屬形成)第2框架43，分別使用不同的材料。通過以照射窗41與第1框架42的熱膨脹率的差小于照射窗41與第2框架42的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成，可以防止因為收縮量的差而引起照射窗41的破裂。再者，在本實施例中，第1框架42設置于照射窗41的外周，第2框架43設置于第1框架42的外周。

在本實施例中，照射窗41為金剛石，所以具有低的x射線的吸收性(圖1中x射線是以“xray”表示)，導熱率好。因此，可以高效率地射出x射線，并且可以通過導熱率好的金剛石而使x射線靶4的溫度下降。

而且，x射線管1包含可以防止照射窗41的破裂的x射線靶4，由此不需要限制電子束b的能量而可以使x射線量增多，從而可以不限制x射線量而產(chǎn)生x射線。

本發(fā)明并不限于所述實施方式，而可以如下所述實施變形。

(1)在所述實施例中，照射窗41為金剛石，但是只要導熱率好，便不限定于金剛石。例如，也可以使用sic(碳化硅)、如專利文獻2所示的bn(氮化硼)等作為照射窗。sic的導熱率為270w/m/k，導熱率好，所以可以利用sic來使x射線靶的溫度下降。

(2)在所述實施例中，第1框架42由金屬形成，但是不一定需要由金屬形成。例如，也可以利用sic(碳化硅)來形成第1框架。sic的熱膨脹率為4.5×10^-6/k而為低熱膨脹率，所以可以防止因為收縮量的差而引起照射窗(實施例中為金剛石板41a)的破裂。但是，也為了防止第1框架的破裂，更優(yōu)選的是如所述實施例所述，利用(熱膨脹率5×10^-6/k以下的)低熱膨脹率的金屬來形成第1框架。通過如所述實施例所述利用金屬來形成第1框架，第1框架的破裂也可以通過金屬的塑性變形來防止。

(3)在所述實施例中，第1框架42由mo或w形成，第2框架43由cu形成，但是只要是以照射窗與第1框架的熱膨脹率的差小于照射窗與第2框架的熱膨脹率的差的方式而構(gòu)成，更優(yōu)選的是第2框架的導熱率大于第1框架的導熱率，便不限定于這些材料。例如，也可以利用al(鋁)來形成第2框架。al的熱膨脹率為23×10^-6/k，所以包含金剛石板的照射窗與包含mo或w的第1框架的熱膨脹率的差小于包含金剛石板的照射窗與包含al的第2框架的熱膨脹率的差。而且，al的導熱率為200w/m/k以上，所以包含al的第2框架的導熱率大于包含mo或w的第1框架的導熱率。其結(jié)果為，可以容易經(jīng)由位于外周的第2框架向外部散熱，從而可以使x射線靶的溫度下降。

(4)在所述實施例中，當照射窗41為金剛石時，第1框架42由熱膨脹率5×10^-6/k以下的金屬構(gòu)成，第2框架43由導熱率200w/m/k以上的金屬構(gòu)成，但是熱膨脹率及導熱率并不限定于所述范圍。根據(jù)照射窗的材料，以使熱膨脹率及導熱率滿足規(guī)定的范圍的方式來分別選擇第1框架及第2框架的材料。

(5)在所述實施例中，第1框架42設置于照射窗41的外周，第2框架43設置于第1框架42的外周，但是第2框架43不一定需要設置于第1框架42的外周。只要是第1框架與照射窗接合而支撐照射窗，由金屬形成的第2框架未與照射窗接合，而與第1框架接合，并支撐第1框架的構(gòu)造，便還可以是以照射窗、第1框架、第2框架的順序?qū)盈B形成的構(gòu)造。

[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]

如上所述，本發(fā)明適合于產(chǎn)業(yè)用或醫(yī)療用的x射線靶及x射線產(chǎn)生裝置。