(57)【要約】【課題】熱伝導性が高い金属材料との接合性が悪い希土類金属を用いた場合でも、両材料の熱膨張差によりクラックや剥離が発生するのを防止し、高出力のＸ線を発生させ得るＸ線発生用ターゲットの製造方法を提供する。【解決手段】ターゲットの構成材料である希土類金属のホウ化物の粉体に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、この構成材料よりも熱伝導性の高い銀でさらにめっきを施し、次にこの銀めっきが施された粉体と、上記熱伝導性が高い金属材料と同種類の金属材料である銀の粉体とを混合させて、高温下で且つ高圧でもって加圧しブロック形状に成形してターゲットを製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体と、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形したことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。
【請求項２】
無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、このめっきが施された粉体と熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形したことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。
【請求項３】
ターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、
このめっきが施された粉体とこの構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形することを特徴とするＸ線発生用ターゲットの製造方法。
【請求項４】
ターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、
次にこのめっきが施された粉体と熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形することを特徴とするＸ線発生用ターゲットの製造方法。
【請求項５】
ターゲットの構成材料である希土類金属にホウ化物を用いたことを特徴とする請求項３または４に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
【請求項６】
めっき用の金属材料として、金、銀および銅のいずれかを用いることを特徴とする請求項３または４に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
【請求項７】
希土類金属のターゲット全体に対する体積比率を４０〜９０％に、残部を熱伝導性の高い金属材料にすることを特徴とする請求項３または４に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生用ターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線発生装置は、通常、フィラメント（陰極）とターゲット（対陰極または陽極ともいう）とが互いに対向するように配置されており、フィラメントに通電することで熱電子が放出され、そしてこの熱電子がターゲットに衝突することで、ターゲットの表面からＸ線を発生させるようにしたものである。その他、上記熱電子放出の代わりに、電界電子を放出するＸ線発生装置もあるが、この場合も、熱電子放出と同様のターゲットでＸ線を発生させることができる。
【０００３】
また、ターゲットから発生するＸ線は、材料固有の特性Ｘ線と、印加電圧で決定される連続Ｘ線とからなる。
一般的に、ターゲットの構成材料としては、銅（８．０ｋｅＶ）やモリブデン（１７．４ｋｅＶ）が用いられており、さらに高いエネルギーが求められる場合は、銀（２２．１ｋｅＶ）やタングステン（５８．９ｋｅＶ）が用いられている。そして、医療分野で必要とされる３０〜４０ｋｅＶ程度の高いエネルギーのＸ線用としては、希土類金属が相当するが、希土類金属をターゲット材に使用したＸ線検査装置は、未だ一般的でないのが現状である。
【０００４】
ところで、ターゲットの表面には高速の熱電子が衝突するため、Ｘ線の出力に比例してターゲット自身が高温となる。このため、ターゲットを熱伝導性の高い金属材料から成る治具に接触させるとともに、この治具に冷却手段を設けることで、ターゲットからの放熱を行っている。
【０００５】
特に、ターゲットが熱伝導性の低い希土類金属で構成されている場合、ターゲット自体の放熱性が悪く、高出力のＸ線を発生させることが困難であった。
そこで、ターゲットを希土類金属で構成する場合、熱伝導性の高い金属材料から成る治具に拡散接合などを用いて強固に接合して、放熱し易いように考慮されていた。しかし、ターゲットと治具の双方の熱伝導性が異なるため、熱膨張差によりターゲットにクラックや剥離が発生してしまうという問題があった。
【０００６】
これを解決する方法として、希土類金属の粉体と熱伝導性の高い金属材料の粉体とを加圧成形することで、ターゲットにクラックや剥離が発生するのを防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６４８８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した方法では、熱膨張差によるターゲットのクラックや剥離を防止するのには効果があるものの、一般的に、希土類金属等の粉体と熱伝導性の高い金属材料とはその接合性が悪く、したがってターゲットにおける放熱性の向上には繋がらず、高出力のＸ線を発生させることが困難であった。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、ターゲットの構成材料として、熱伝導性が高い金属材料との接合性が悪い希土類金属を用いた場合でも、両材料の熱膨張差によりクラックや剥離が発生するのを防止し得るＸ線発生用ターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のＸ線発生用ターゲットは、無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体と、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形したものである。
【００１０】
また、本発明の他のＸ線発生用ターゲットは、無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、このめっきが施された粉体と熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形したものである。
【００１１】
また、本発明のＸ線用ターゲットの製造方法は、ターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、このめっきが施された粉体と、この構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形する方法である。
【００１２】
さらに、本発明の他のＸ線用ターゲットの製造方法は、ターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、次にこのめっきが施された粉体と熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形する方法である。
【００１３】
また、上記各製造方法において、ターゲットの構成材料として希土類金属のホウ化物を用いてもよく、さらにはめっき用の金属材料として、金、銀および銅のいずれかを用いてもよい。
【００１４】
また、上記各製造方法において、希土類金属のターゲット全体に対する体積比率を４０〜９０％に、残部を熱伝導性の高い金属材料とする方法である。
【発明の効果】
【００１５】
上記の各構成によると、ターゲットの構成材料として、高いエネルギーのＸ線を発生させることができる希土類金属を用いた場合でも、その構成材料の表面に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、このめっきが施されたターゲットの構成材料の粉体と、この構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混ぜた状態で加圧しターゲットを成形するようにしたので、または上記無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されてなる構成材料よりも高い熱伝導性を有する金属材料でさらにめっきを施し、そしてこのめっきが施されたターゲットの構成材料の粉体と、熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混ぜた状態で加圧しターゲットを成形するようにしたので、熱伝導性が低い希土類金属に対して接合性が悪い熱伝導性の高い金属との接合を良好に行うことができ、したがってターゲット自身の熱膨張差によるクラックや剥離の発生を防止し得るとともに、放熱性に優れた高出力のＸ線を発生させ得るターゲットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係るＸ線発生用ターゲットおよびその製造方法について説明する。
【００１７】
先に、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法について説明する。
まず、ターゲットの構成材料として熱伝導性の低い微粉体（粒子または粉末でもある）（例えば、粒径が１〜１０μｍの範囲のものが用いられ、好ましくは、１〜２μｍの範囲ものが用いられる）、例えばホウ化希土類金属［例えば、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）が用いられる］の粉体の表面に無電解ニッケル−ホウ素（Ｎｉ−Ｂ）めっきを施した後、さらにホウ化希土類金属よりも熱伝導性が高い金属材料、例えば厚さが１μｍ以下（好ましくは、１０ｎｍ程度）の銀（Ａｇ）めっきを施す。なお、無電解ニッケル−ホウ素めっきは、熱伝導性が低い構成材料である粉体と熱伝導性が高い金属材料の粉体との接合性を高める、すなわち銀メッキによるめっき層を保持するために行うものである。
【００１８】
次に、銀めっきが施されたターゲットの構成材料である粉体と、当該めっきと同一の金属材料（後述するが、場合によっては、同種類または異種の金属材料であってもよい）すなわち銀の粉体（構成材料よりも小さい粒径の粉体、例えば０．４〜０．５μｍ）とを、所定の割合でもって、例えば銀の粉体量がターゲット全体の体積比率で１０〜６０％（体積％）［したがって、ホウ化希土類金属の全体に対する体積比率は、その残部で、９０〜４０％（体積％）となる］の範囲となるように添加し混合した後、所定の高温下（例えば、１０００℃程度）で且つ所定の高圧力（例えば、１０〜５０ＭＰａの範囲、好ましくは２０〜３０ＭＰａ程度）でもって加圧し（ホットプレス成形で、焼結ともいう）、ターゲットの形状に適したブロック形状（所定形状の一例）に成形することにより、ターゲットが得られる。なお、上記銀めっきは、構成材料に添加される熱伝導性が高い金属材料である銀との接合性を良好にするために行われる。上記の製造方法をブロック図で示すと図１のようになる。
【００１９】
なお、上記無電解ニッケル−ホウ素めっきの耐熱温度は１４００℃であり、例えば無電解ニッケルめっきだけの場合の融点が８９０℃［りん（Ｐ）を含むため］であるのに対し、耐熱性が良く且つ熱伝導性が高い材料として用いる金、銀および銅の融点（１０００℃近傍）よりも高い。このため、ホットプレス成形温度が約１０００℃の場合でも、無電解ニッケル−ホウ素めっきによるめっき層が剥れる心配はない。すなわち、めっき層が保持され且つ熱伝導性が高い材料との接合力も保持された材料を、ホットプレス成形で製作することが可能となる。
【００２０】
上記ターゲットの構成材料に添加する金属材料の割合とＸ線の強度比との関係を、厚さ（ｔ）をパラメータとしてグラフに示すと、図２のようになる。
このグラフから、ターゲットの厚み（ｔ）およびＸ線強度を考慮することにより、熱伝導性が低いターゲットの構成材料と添加する熱伝導性が高い金属材料との適正な体積比率が得られる。なお、図２は、熱伝導性が高い材料として銀を用いた場合を示し、厚さが０．１ｍｍで六ホウ化ランタンの含有率が１００％のターゲットから得られるＸ線強度を１とすれば、厚さが０．０１ｍｍで六ホウ化ランタンの体積比率（ターゲット全体に対する割合）を７５％（体積％）程度に、すなわち残部の銀の体積比率を２５％（体積％）にすることにより、１１倍程度のＸ線強度を得ることができる。
【００２１】
その割合について詳しく説明すれば、希土類金属のターゲット全体に対する体積比率が４０〜９０％（体積％）、望ましくは５０〜８０％となるようにするとともに、残部が熱伝導性の高い金属材料となるように、すなわち熱伝導性の高い材料のターゲット全体に対する体積比率が６０〜１０％（体積％）、望ましくは、５０〜２０％の範囲となるように添加することにより、互いに相反する熱伝導性とＸ線強度（単位時間・単位面積当たりのフォトン数）との物性値を、同時に向上させ得る。
【００２２】
ここで、Ｘ線発生用ターゲットの構成について、改めて説明すると下記のようになる。
すなわち、このＸ線発生用ターゲットは、無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である熱伝導性が低い希土類金属のホウ化物の粉体に、当該ターゲットの構成材料よりも熱伝導性が高い銀でめっきを施し、この銀めっきが施された粉体と、上記熱伝導性が高い金属材料と同一の銀の粉体とを混合させて（言い換えれば、銀めっきが施された粉体間に、熱伝導性が高い金属材料と同一の銀の粉体を配置して）高温下で加圧し所定形状に成形したものである。
【００２３】
上述したように、ターゲットの構成材料として、高いエネルギーのＸ線を発生させることができる希土類金属（例えば六ホウ化ランタン）を用いた場合でも、その構成材料の表面に無電解ニッケル−ホウ素めっきを施した後、この構成材料よりも高い熱伝導性を有する金属材料（例えば銀）でめっきを施し、当該めっきに用いた同一の金属材料（例えば銀）の粉体と、上記めっきが施されたターゲットの構成材料の粉体とを混合し加圧して所定のターゲット形状としたので、熱伝導性が低い希土類金属に対して接合性が悪い熱伝導性の高い金属との接合を良好に行うことができ、したがってターゲット自身の熱膨張差によるクラックや剥離の発生を防止し得るとともに、放熱性に優れた高出力のＸ線を発生させ得るターゲットを得ることができる。
【００２４】
ところで、上記実施の形態においては、ターゲットの構成材料として、六ホウ化ランタンである場合を説明したが、例えば六ホウ化セリウム（ＣｅＢ６）、六ホウ化ガドリニウム（ＧｄＢ６）を用いることもでき、さらには希土類金属の炭化物を用いてもよい。
【００２５】
また、上記実施の形態においては、熱伝導性が高い金属材料として、銀を用いた場合について説明したが、例えば金、銅などを用いてもよい。したがって、この場合における無電解ニッケル−ホウ素めっきの後に行われるめっきの材料としては、金、銅が用いられる。
【００２６】
また、上記実施の形態においては、無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、このめっきが施された粉体と、このめっき材料と同一の金属材料の粉体とを混合させて加圧成形するようにしたが、例えば無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体と、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料の粉体とを混合させて加圧成形したものであっても、上記実施の形態のものと同様の効果が得られる。
【００２７】
さらに、上記実施の形態においては、無電解ニッケル−ホウ素めっきが施されたターゲットの構成材料である希土類金属の粉体に、当該構成材料よりも熱伝導性が高い金属材料でさらにめっきを施し、このめっきが施された粉体と、上記熱伝導性が高い金属材料すなわちめっきに用いられる金属と同一の金属材料の粉体とを混合させて加圧成形するように説明したが、上記めっきが施された粉体すなわち当該めっきに用いられる金属と、混合する熱伝導性が高い金属材料とが同種類の金属であっても、または異種の金属であってもよい。勿論、同種類の金属が好ましく、また同一の金属であるのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するブロック図である。
【図２】同製造方法によるターゲット中の構成材料（ＬａＢ６）と添加粉末（Ａｇ）とＸ線強度比との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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