(57)【要約】【課題】ランタノイドを材料として実用上問題のないターゲットを製造できるようにする。【解決手段】ランタノイドのホウ化物、例えばＬａＢ６と、このランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅との混合材料を型に入れて押し固める工程（Ｐ２，Ｐ３）と、押し固められた混合材料を等方加圧状態下で加熱する工程（Ｐ５）と、等方加圧状態下で加熱された混合材料をターゲット形状に加工する工程（Ｐ６）とを有するＸ線発生装置のターゲットの製造方法である。型を円筒形状に設定すれば、ロータターゲットを製造できる。ＬａＢ６と銅との混合材料を用いるので、ＬａＢ６単体を用いる場合に比べて、ターゲットの表面層の剥離や損傷を長期間にわたって防止でできる。【選択図】        図１
2004164880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランタノイドのホウ化物と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い粉末材料との混合材料を型に入れて押し固める工程と、
押し固められた前記混合材料を等方加圧状態下で加熱する工程と、
等方加圧状態下で加熱された前記混合材料をターゲット形状に加工する工程とを有することを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料は銅であることを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記型は円筒形状であることを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記型は円柱形状の基台の外周面上に形成され、該基台は銅又は銅を主成分とする材料によって形成されることを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の少なくともいずれか１つにおいて、前記混合材料に占める前記ランタノイドのホウ化物の量は４０体積％〜８０体積％であり、前記混合材料に占める前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い粉末材料の量は６０体積％〜２０体積％であることを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５の少なくともいずれか１つにおいて、前記ランタノイドのホウ化物は、ＬａＢ６（６ホウ化ランタン）又はＣｅＢ６（６ホウ化セリウム）であることを特徴とするＸ線発生装置のターゲットの製造方法。
【請求項７】
電子が衝突する面にランタノイドのホウ化物及び該ランタノイドのホウ化物よるも熱伝導率の高い材料を含み、
前記ランタノイドのホウ化物は連鎖状に連なる複数の粒子として含まれ、
前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い前記材料は、前記複数のランタノイドのホウ化物の間隙を埋める状態で含まれる
ことを特徴とするＸ線発生装置のターゲット。
【請求項８】
請求項１から請求項６の少なくともいずれか１つに記載のＸ線発生装置のターゲットの製造方法によって製造されることを特徴とするＸ線発生装置のターゲット。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載したＸ線発生装置のターゲットと、該ターゲットに対向して配置されるフィラメントとを有することを特徴とするＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置に用いられるターゲット、そのターゲットの製造方法及びそのターゲットを用いて構成されるＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線発生装置は、一般に、陰極すなわちフィラメントと対陰極すなわちターゲットとを互いに対向して配置することによって形成される。このＸ線発生装置では、フィラメントに通電して該フィラメントから熱電子を放出させ、その熱電子をターゲットに高速で衝突させることによって該ターゲットからＸ線を発生させる。
【０００３】
フィラメントは、例えばタングステン（Ｗ）によってコイル状に形成される。また、ターゲットの表面は、得ようとする特性Ｘ線の波長に対応する所定のターゲット材料によって形成される。ターゲット材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、タングステン等が知られている。ターゲットとして銅を用いたときに得られる特性Ｘ線のエネルギーは約８．０ｋｅＶであり、Ｍｏを用いたときは約１７．５ｋｅＶであり、Ａｇを用いたときは約２２．２ｋｅＶであり、タングステンを用いたときは約５９．０ｋｅＶである。
【０００４】
また、最近、原子番号５７〜７１の元素である、ランタノイドをターゲット材料として用いることが提案されており、この場合には、２５〜５０ｋｅＶのエネルギーの特性Ｘ線を得ることができる。このエネルギー量のＸ線は、医療用や生物（例えば、化石）用のＸ線透過装置やＸ線干渉計に用いたときに、明瞭な画像を形成できるものと期待されている。
【０００５】
ところで、従来、ターゲットの製造方法として、拡散接合を利用した方法が知られている。この製造方法では、所望のターゲット材料で形成した金属板を熱伝導の良好な基台の表面に密着し、それらを機械的に押圧して圧力を加え、その加圧状態下でそれらをそれらの軟化温度以下に加熱し、そしてその加圧及び加熱状態で長時間保持することにより、基台とターゲット材料とを相互に拡散させてそれらを接合する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、従来、溶射処理及び熱間等方加圧処理を用いたターゲットの製造方法が提案されている。この製造方法を用いれば、基台とターゲット材料とを強固に接合できるという効果を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１６１６７３号公報（第２〜３頁、図１〜５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡散接合を利用した従来のターゲットの製造方法は、ランタノイドをターゲット材料とするターゲットを実用可能な状態に製造することが難しかった。例えば、製造されたターゲットの表面にクラックが生じて使用不可能な状態になることがあった。また、溶射処理及び熱間等方加圧処理を用いた製造方法を用いた場合でも、やはり、表面にクラックが発生する等の理由により、実用可能なターゲットを製造することが難しかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ランタノイドを材料として実用上問題のないターゲットを製造できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係るＸ線発生装置のターゲットの製造方法は、ランタノイドのホウ化物と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料との混合材料を型に入れて押し固める工程と、押し固められた前記混合材料を等方加圧状態下で加熱する工程と、等方加圧状態下で加熱された前記混合材料をターゲット形状に加工する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、ランタノイドとは、ランタン系列の元素の総称であり、原子番号が５７〜７１の１５種類の元素、すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ０、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのことである。これらのランタノイドの特性Ｘ線（特に、Ｋα線）のエネルギーは、３３．４〜５４．１ｋｅＶである。従って、ランタノイドを含むＸ線発生材料から発生したＸ線は、上記のエネルギー範囲の特性Ｘ線を含み、例えば、医療用や生体用のＸ線発生装置のターゲットとして利用できる。
【００１２】
また、ランタノイドのホウ化物としては、例えば、ＬａＢ４、ＬａＢ６、ＣｅＢ４、ＣｅＢ６、ＰｒＢ４、ＰｒＢ６、ＮｄＢ４、ＮｄＢ６、ＮｄＢ６６、ＳｍＢ２、ＳｍＢ４、ＳｍＢ６、ＳｍＢ６６、ＥｕＢ６、ＧｄＢ２、ＧｄＢ４、ＧｄＢ６、ＧｄＢ１２、ＧｄＢ６６、ＴｂＢ２、ＴｂＢ４、ＴｂＢ６、ＴｂＢ１２、ＴｂＢ６６、ＤｙＢ２、ＤｙＢ４、ＤｙＢ６、ＤｙＢ１２、ＤｙＢ６６、ＨｏＢ２、ＨｏＢ４、ＨｏＢ６、ＨｏＢ１２、ＨｏＢ６６、ＥｒＢ２、ＥｒＢ４、ＥｒＢ１２、ＥｒＢ６６、ＴｍＢ２、ＴｍＢ４、ＴｍＢ１２、ＴｍＢ６６、ＹｂＢ２、ＹｂＢ４、ＹｂＢ６、ＹｂＢ１２、ＹｂＢ６６、ＬｕＢ２、ＬｕＢ４、ＬｕＢ１２、ＬｕＢ６６等がある。
【００１３】
なお、入手のし易さ及び取り扱いの容易性を考えれば、ＬａＢ６（６ホウ化ランタン）及びＣｅＢ６（６ホウ化セリウム）を用いることが有利である。
【００１４】
次に、混合材料を型に入れて押し固めるという前記工程を実現できる方法としては、型に入っている混合材料をその型に対応した形状の押圧部材によって適宜の圧力で適宜の時間、押し付けるという方法を採用できる。この場合、仮に型が円筒形状であれば、押圧部材は円筒形状に対応したリング状とすることができる。このようにして混合材料を押し固める際には、混合材料に振動を与えることなく作業を行い、さらに、逆さにしても落下しない程度に強く押し固めることが望ましい。
【００１５】
また、上記のような押し固め方法に代えて、いわゆるＣＩＰ法（Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ法：冷間静水圧加圧法）を用いることができる。このＣＩＰ法は、一軸加圧成形の場合に生じる成形体密度や組織の不均一性を改善するために、静水圧によって加圧を行う方法である。このＣＩＰ法には、一般に、湿式法と、乾式法とがある。湿式法では、例えば、ゴム製の容器によって対象物を密封し、そのゴム製容器を高圧容器内の液体中に入れることにより、上記対象物に等方的な圧力を加えて成形する。また、乾式法では、高圧容器の内部に組み込まれた加圧ゴム型の内部に対象物を充填し、そのゴム型を通して対象物を加圧して成形する。
【００１６】
次に、混合材料を等方加圧状態下で加熱する工程を実現できる方法としては、いわゆるＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間等方加圧）方法を用いることができる。このＨＩＰ方法というのは、対象物を高圧ガスの雰囲気下に置いた状態で加熱する方法である。より具体的には、例えば、高圧容器の中に対象物を収納すると共にその周りにヒータを設置し、その高圧容器の中にガスを注入して内部の圧力を所定圧力まで上昇させた上で、ヒータによって対象物を加熱するという方法が考えられる。なお、ＨＩＰ法以外で同様の熱間等方加圧を実現できる方法があれば、そのような別の方法を採用できることはもちろんである。
【００１７】
次に、混合材料をターゲット形状に加工する工程を実現できる方法としては、例えば切削加工機を用いた切削、より具体的には、旋削加工機を用いた旋削等が考えられる。
【００１８】
上記の構成のターゲットの製造方法によれば、図６に示すように、ランタノイドのホウ化物４３が連鎖状に含まれ、さらに熱伝導率の高い材料４４が斑点状に含まれる表面層が形成される。この表面層によれば、ランタノイドのホウ化物４３の熱を熱伝導率の高い材料４４が吸収するので、この表面層は熱的に非常に安定している。
【００１９】
表面層がランタノイドのホウ化物だけであると、その表面層の熱伝導率は低くなるので、基台１２との間に大きな熱膨張差が発生するおそれがあり、そのような熱膨張差が発生すると、表面層にクラックが発生するおそれがある。これに対し、ランタノイドのホウ化物に該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料を混ぜるようにすれば、基台上に形成される表面層の熱伝導率を高くすることができ、それ故、表面層にクラックその他の損傷が発生することを防止できる。
【００２０】
このことから、上記の表面層をＸ線発生装置のターゲットのターゲット材料層として活用すれば、そのターゲット材料層と基台との間に生じる温度差に起因して発生すると考えられる問題、例えば、ターゲット材料層が基台から剥れることや、ターゲット材料層にクラックが発生すること等を未然に防止できる。こうして、ランタノイドを材料として実用上何等の問題のないターゲットを製造できる。
【００２１】
また、本発明によれば、型の形状を自由に設定することにより、各種の形状のターゲットを製造することができる。例えば、型を円筒形状に設定すれば、ロータターゲットを容易に製造できる。また、型を、正方形板や長方形板のような方形板の形状や、あるいは円板形状に設定すれば、固定方式のターゲットを製造できる。
【００２２】
（２）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料は銅（Ｃｕ）とすることが望ましい。こうすれば、ランタノイドのホウ化物に発生した熱をこの銅によって効率良く吸収でき、さらには、ランタノイドのホウ化物の熱を効率良く基台へ伝達できる。
【００２３】
（３）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記ランタノイドのホウ化物及び前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料は、共に、粉末であることが望ましい。こうすれば、これらの材料を互いに均一に分布させることが容易となる。
【００２４】
（４）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記の型は円筒形状とすることができる。こうすれば、ランタノイドのホウ化物を含む表面層を円筒形状に形成できるので、ロータターゲット、すなわち回転対陰極を作製するのに都合が良い。
【００２５】
（５）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記型は円柱形状の基台の外周面上に形成され、該基台はその外周表面上にターゲット材料層を形成した後に円筒形状に加工することができる。こうすれば、ランタノイドのホウ化物を含む表面層を円筒形状の基台の外周表面上に積層した構造体を作製できる。この構造体は、ロータターゲットとして好適に活用できる。
【００２６】
（６）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記基台は銅又は銅を主成分とする材料によって形成されることが望ましい。銅は、加工が容易であり、熱伝導率が高く、さらに、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料との混合材料に対して安定して接合できるので、本発明における基台の材料として好適である。
【００２７】
（７）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法においては、ランタノイドのホウ化物と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料との混合材料を型に入れて押し固める前記工程の前に、ランタノイドのホウ化物と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料とを均等に分布させるために混練する工程を有することが望ましい。ここにおける混練は、ランタノイドのホウ化物と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料とを均等に分布させるための作業である。この際、両材料の粒径は揃っていた方が望ましいが、必ずしも、揃っていなくても良い。
【００２８】
（８）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記の混練する工程は、ランタノイドのホウ化物の粒径と該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料の粒径とを、略同じにする作業を含むことが望ましい。こうすれば、上述した両材料を均等に分布させる作業と相俟って、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料との混合材料を非常に安定した状態にすることができる。
【００２９】
なお、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料とを、均等に分布させる作業及び両材料の粒径を略同じにする作業の両方の作業を同時に実現できる方法として、ボールミルを用いた混練作業を採用できる。ここで、ボールミルとは、鉱物を粉砕する粉砕機の１種類であり、容器とその中に入れられたボールとによって鉱物を粉砕及び混練する機械である。この場合、容器は、通常、円筒状又は円錐状に形成され、ボールは、通常、球状又は円柱状に形成される。
【００３０】
このボールミルを簡単に構成しようとすれば、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等といった合成樹脂製の容器にタングステンカーバイト系のボールを入れ、さらにこの容器内にランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料とを入れた状態で、容器とボールとを乾燥状態で相対的に２４時間程度回り移動させることによって実現できる。なお、ランタノイドのホウ化物及びそれよりも熱伝導率の高い材料の粒径は２〜１０μｍ程度が好適であった。
【００３１】
（９）  上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記混合材料に占める前記ランタノイドのホウ化物の量は４０体積％〜８０体積％、望ましくは６０体積％とする。また、同時に、前記混合材料に占める前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料の量は６０体積％〜２０体積％、望ましくは４０体積％とする。
【００３２】
なお、ランタノイドの特性Ｘ線を得るという本発明の目的からすれば、ランタノイドのホウ化物の含有量は多い程、好ましい。しかしながら、ランタノイドのホウ化物の含有量を多くすればする程、ランタノイドのホウ化物を含むターゲットの表面層とそれが接合される基台との間の接合が剥れ易くなったり、その表面層にクラック等といった損傷が発生し易くなる。従って、ランタノイドのホウ化物の含有量は、それらの不都合が発生しない程度に抑えられことが望ましく、６０体積％が最適であり、また、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料の含有量は４０体積％が最適であった。
【００３３】
（１０）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記混合材料を等方加圧状態下で加熱する前記工程、すなわち熱間等方加圧工程では、前記等方加圧状態は略１２００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、加熱温度は１０００℃であることが望ましい。これにより、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料との間に冶金的結合を生じさせることができる。また、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料を固相拡散によって強固な固体として基台に接合させることもできる。また、ランタノイドのホウ化物同士にも軽度ではあるが固相拡散を生じさせることができ、ターゲットの表面層の表面状態を極めて良好に形成できる。
【００３４】
（１１）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記混合材料には拡散助剤、例えばＴｉ（チタン）又はＣｒ（クロム）、が含まれることが望ましい。こうすれば、熱間等方加圧処理を受けた後の、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料との結びつきがさらに良くなると思われる。なお、このような拡散助剤の混合材料に占める割合は、０．１体積％程度であることが望ましい。
【００３５】
（１２）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法において、前記ターゲット形状は一端が閉じた円筒形状であり、その円筒面上に前記混合材料が残るように加工が行われることが望ましい。これにより、通常のＸ線発生装置で用いられるロータターゲットの形状が得られる。
【００３６】
（１３）上記構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法においては、前記混合材料をターゲット形状に加工する工程の後に、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い前記材料を溶かすことのできる溶剤、例えば希硝酸、で加工後の表面を処理する工程を有することが望ましい。
【００３７】
一般に、ランタノイドのホウ化物の単体は極めて硬く、ダイヤモンドの刃物をもってしてもその加工は困難である。これに対し、ランタノイドのホウ化物とそれよりも熱伝導率の高い材料との焼結体は、ランタノイドのホウ化物同士の接合が軽度なことと、結合面積が小さいこととのため、通常の金属加工刃物によって容易に加工できる。
【００３８】
しかしながら、上記の焼結体の表面を刃物やサンドペーパを用いて仕上げることは難しい。これは、表面仕上げの際に、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅、が延びて、ランタノイドのホウ化物がその延びた材料によって覆われてしまう現象、すなわちランタノイドのホウ化物がそれよりも熱伝導率の高い材料の延性膜によって覆われてしまう現象が生じるからであると考えられる。
【００３９】
このことに鑑み、最終的に切削等の加工に基づく仕上げ加工を行うことに代えて、希硝酸等といった薬品を用いてランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅を溶かすことによって表面を仕上げることが望ましい。
【００４０】
（１４）次に、本発明に係るＸ線発生装置のターゲットは、電子が衝突する面にランタノイドのホウ化物及び該ランタノイドのホウ化物よるも熱伝導率の高い材料を含み、前記ランタノイドのホウ化物は連鎖状に連なる複数の粒子として含まれ、さらに、前記ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い前記材料は、前記複数のランタノイドのホウ化物の間隙を埋める状態で含まれることを特徴とする。
【００４１】
ターゲットの表面層がランタノイドのホウ化物だけであると、その表面層の熱伝導率は低くなるので、当該表面層を支持する基台との間に大きな熱膨張差が発生するおそれがあり、そのような熱膨張差が発生すると、表面層にクラックが発生するおそれがある。これに対し、ランタノイドのホウ化物に該ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料を混ぜるようにすれば、基台上に形成される表面層の熱伝導率を高くすることができ、それ故、表面層にクラックその他の損傷が発生することを防止できる。
【００４２】
このことから、上記の表面層をＸ線発生装置のターゲットのターゲット材料層として活用すれば、そのターゲット材料層と基台との間に生じる温度差に起因して発生すると考えられる問題、例えば、ターゲット材料層が基台から剥れることや、ターゲット材料層にクラックが発生すること等を未然に防止できる。こうして、ランタノイドを材料として実用上何等の問題のないターゲットを製造できる。
【００４３】
また、電子が衝突する表面層において、ランタノイドのホウ化物を連鎖状に連なる複数の粒子として含ませ、さらに、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い前記材料を複数のランタノイドのホウ化物の間隙を埋める状態で含ませるようにすれば、ランタノイドのホウ化物の熱を熱伝導率の高い材料が効率的に吸収するので、この表面層は熱的に非常に安定している。
【００４４】
（１５）次に、本発明に係る他のＸ線発生装置のターゲットは、以上に記載した構成のＸ線発生装置のターゲットの製造方法によって製造されることを特徴とする。このターゲットによれば、ランタノイドのＸ線を安定して発生することができる。
【００４５】
（１６）次に、本発明に係るＸ線発生装置は、以上のようにして構成されたターゲットと、そのターゲットに対向して配置されるフィラメントとを有することを特徴とする。このＸ線発生装置によれば、ランタノイドのＸ線を安定して発生することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＸ線発生装置のターゲットの製造方法を、ロータターゲットを製造する場合を例に挙げて説明する。
【００４７】
（Ｘ線発生装置のターゲットの説明）
本発明に係るターゲットの製造方法の説明を始めるのに先立ち、まず、ターゲットを用いたＸ線発生装置について簡単に説明する。図７は、ロータターゲットを用いたＸ線発生装置の一例を示している。このＸ線発生装置は、中空の外筒１によって支持された円筒形状のターゲット２と、外筒１の内部を貫通する中空の内筒３と、内筒３の先端に設けられた仕切り部材４とを有している。仕切り部材４は、ターゲット２の内部空間を区分けして冷却水通路を形成している。
【００４８】
ターゲット２は、円筒形状で金属製の基台の外周表面にターゲット材料を薄膜状に積層することによって形成される。基台は熱伝導の良好な金属、例えば銅によって形成される。また、ターゲット材料としてはランタノイドのホウ化物、例えばＬａＢ６を含む材料が用いられる。このターゲット２の製造方法の詳細は後述する。
【００４９】
ターゲット２の外周側面に対向して、例えばタングステンによってコイル状に形成された陰極、すなわちフィラメント６が配設される。このフィラメント６の両端子には電流供給回路７が接続され、フィラメント６とターゲット２との間には管電圧印加回路８が接続されている。
【００５０】
電流供給回路７によりフィラメント６に通電がなされ、その通電によりフィラメント６が発熱すると、そのフィラメント６から熱電子が放出される。フィラメント６とターゲット２との間には管電圧印加回路８によって高電圧、すなわち管電圧が印加され、フィラメント６から放出された上記の熱電子はその管電圧によって加速されてターゲット２の外周表面の所定領域に衝突する。この衝突領域がＸ線焦点であり、このＸ線焦点からターゲット材料に対応した波長のＸ線が発生する。このＸ線は、波長に対応した固有のエネルギーを有している。
【００５１】
Ｘ線が放射されるとき、内筒３は回転することなく固定状態にあり、一方、外筒１は図示しない駆動源、例えば電動モータによって駆動されて内筒３のまわりで高速回転する。外筒１の回転の際、ターゲット２はそれと一体に軸線Ｌを中心として高速回転する。外筒１と内筒３との間には隙間が形成され、その隙間に冷却液、例えば冷却水が供給される。供給された冷却水はターゲット２の内部へ導かれ、仕切り部材４によって区分けされた通路を巡った後に内筒３の内部を通って外部へ排出される。
【００５２】
フィラメント６から放出された熱電子が有する運動エネルギーはその熱電子がターゲット２に衝突するときに多量の熱エネルギーに変換されるが、ターゲット２の高速回転及びターゲット２の内部を流れる冷却水の働きにより、ターゲット２は効果的に冷却され、これにより、ターゲット２が異常高温に発熱することが防止される。
【００５３】
（ターゲットの製造方法の実施形態）
以下、本発明に係るターゲットの製造方法の一実施形態として、上記ターゲット２の製造方法について説明する。図１は、そのターゲットの製造方法の一実施形態を示している。なお、図１の製造方法は本発明の一例であり、本発明はその実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
まず、工程Ｐ１において、ランタノイドのホウ化物、例えばＬａＢ６（６ホウ化ランタン）の粉末と、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅の粉末とを混練する。具体的には、６０体積％のＬａＢ６と４０体積％の銅とをボールミルの容器の中に投入し、ボールによって材料を混練することにより、ＬａＢ６粉末と銅粉末との粒径をほぼ同じ寸法、例えば２〜１０μｍに揃えると共に、両者を均一に分布させる。
【００５５】
次に、図２において、例えばステンレス製で円筒形状の側壁部材１６の内部の一端に、例えばステンレス製で円板形状の底部材１４を嵌め込み、両者の接合部Ａを溶接によって接合することにより、容器１７を形成した。そして、この容器１７の中に、円柱形状の大径部１１と同じく円柱形状の小径部１２とから成る基台部材１３を、大径部１１が底部材１４の上に載るように挿入した。これにより、基台部材１３の小径部１２と容器１７の側壁部材１６との間に円筒形状の型１８が形成された。
【００５６】
なお、小径部１２の直径Ｄ１は約９９ｍｍに形成し、大径部１１との寸法差Ｔ０は約５ｍｍに形成した。また、小径部１２の高さＨ１は約５０ｍｍに形成し、大径部１１の高さＨ２は約１０ｍｍに形成した。
【００５７】
次に、図１の工程Ｐ２において、工程Ｐ１で作製した混合材料Ｍ０を図２の型１８の中に入れ、さらに工程Ｐ３において、混合材料Ｍを型１８の内部で押し固めた。具体的には、円筒形状の型１８に対応したリング形状の押圧部材（図示せず）によって混合材料Ｍを図２の上方から押し付けて固めた。この際には、混合材料Ｍに振動を与えることなく、さらに、容器１７を逆さまにしても混合材料Ｍが落下しない程度に押し付けた。なお、いわゆるＳＩＰ法、すなわち均等静水圧法を用いて混合材料Ｍを型１８内に押し固めることもできる。
【００５８】
次に、容器１７の側壁部材１６の開放端に、例えばステンレス製で円板形状の蓋部材１９を嵌め込み、さらに両者の接合部Ｂを溶接によって接合した。蓋部材１９の略中央には排気通路２１が設けられている。
【００５９】
次に、工程Ｐ４において、図２の容器１７を約３５０℃で加熱しながら排気通路２１を通して約４０時間にわたって排気を行って、容器１７の内部の脱気を行った。排気処理の終了後、排気通路２１の適所を密封処理して空気の流れを止めた。
【００６０】
次に、工程Ｐ５において、熱間等方加圧処理を行った。具体的には、例えば図３に示すＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間等方加圧）装置３３によって、ＬａＢ６と銅とから成る混合材料Ｍ０の焼結を行った。ＨＩＰ装置３３の内部空間は、上蓋３４と下蓋３６と円筒側壁３７によって取り囲まれている。円筒側壁３７は冷却水Ｗによって冷却されている。
【００６１】
下蓋３６の上には処理台３８が設けられ、その上に図２の基台部材１３及び混合材料Ｍ０を収容した容器１７が載せられる。容器１７が位置する空間領域の周囲にはヒータ３９が配置され、そのヒータ３９の外周には断熱層４１が配置される。上蓋３４にはガス出入口４２が設けられ、このガス出入口４２から不活性ガスＧ、例えばアルゴンガスを供給して、ＨＩＰ装置３３の内部を約１２００ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧した。上蓋３４と下蓋３６は上下からプレス・フレーム（図示せず）で支持されていて、このような高圧に耐えるようになっている。さらに、ヒータ３９によって容器１７を約１０００℃まで加熱した。
【００６２】
以上のような１２００ｋｇｆ／ｃｍ２で約１０００℃の熱間等方加圧条件を約１時間保持した。これにより、図４に示すように、ＬａＢ６と銅の焼結体Ｍ１が基台部材１３の小径部１２の外周表面上に完全に密着したブロックを得た。ここで得られたＬａＢ６と銅の焼結体Ｍ１を微視的に見ると図６の通りであり、ＬａＢ６の粒子４３は連鎖状となり、銅４４はＬａｂ６の間隙を埋める形となった。これにより、ＬａＢ６４３の熱を銅４４が吸収するという、良い構造が得られた。図中、矢印Ｃは熱の伝わり方を模式的に示している。また、符号Ｅは、ターゲットの表面、すなわち電子線ｅの衝突面を示している。
【００６３】
図６において、銅４４は固相拡散により強固な固体として基台１２に接合した。また、ＬａＢ６４３にも軽度ではあるが固相拡散が見られ、表面状態は極めて良好であった。なお、ＬａＢ６と銅とによって形成される原材料である混合材料Ｍ０の内部には、予め、拡散助剤として約０．１体積％のＴｉ又はＣｒを添加しておくことができる。こうすれば、熱間等方加圧処理の後、ＬａＢ６と銅との結びつきをさらに良くすることができる。
【００６４】
以上により、熱間等方加圧処理が終了すると、図１の工程Ｐ６において、図５に示すように旋削加工を行う。具体的には、内径がＤ３、外径がＤ４、高さがＨ３で、一端Ｋ１が閉鎖され、他端Ｋ２が開放端である円筒カップ状のターゲット形状部分４６を残して他の部分を旋削によって除去する。ＬａＢ６と銅の焼結体Ｍ１によって形成されるターゲット形状部分４６の表面層の厚さＴ１は０．１〜０．３ｍｍに形成される。なお、ターゲット形状部分４６の内径Ｄ３は例えば９６ｍｍ、外径Ｄ４は例えば１００ｍｍ、高さＨ３は例えば４５ｍｍに設定する。
【００６５】
以上のようにして作製されたターゲット形状部分４６は、次に、必要に応じて、図１の工程Ｐ７において薬品、例えば希硝酸に晒される。これにより、ターゲット形状部分４６の表面にある銅が溶かされて表面がきれいに仕上げられる。こうして、ＬａＢ６が６０体積％で銅が４０体積％の表面状態が得られた。
【００６６】
以上のようにして製造されたターゲット形状部分４６を用いて図７に示すロータターゲット２を作製した。このロータターゲット２を８０００回転させて機械的強度を検査したところ、何等の問題も発生しなかった。また、通常用いられる管電圧及び管電流の条件で負荷試験を行ったところ、ターゲット２の表面層、すなわちターゲット材料層は基台から剥れることがなく、さらにクラック等といった損傷も発生しなかった。
【００６７】
以上のように、本実施形態に係るターゲットの製造方法によれば、ＬａＢ６を含む材料によってロータターゲットを作製することができた。しかも、得られたターゲットのターゲット材料層は極めて安定状態で基台に接合されており、また、長時間の稼動の後でも、剥れやクラック等の発生が見られなかった。
【００６８】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００６９】
例えば、上記実施形態では、回転するターゲット、すなわちロータターゲットを製造する場合を例示したが、本発明は固定方式のターゲットを製造する場合にも適用できる。
【００７０】
また、上記実施形態では、熱間等方加圧処理を図３に示すＨＩＰ装置３３を用いて行ったが、希望する熱間等方加圧処理が得られるものであれば、ＨＩＰ装置３３以外の構造のＨＩＰ装置を用いることもできるし、あるいは、ＨＩＰ装置以外の装置を用いることもできる。
【００７１】
また、ランタノイドのホウ化物としては、ＬａＢ６以外の物質を適用できる。また、上記実施形態では、ランタノイドのホウ化物よりも熱伝導率の高い材料として銅を用いたが、銅以外の金属材料を用いることもできる。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ランタノイドを材料として実用上問題のないターゲットを製造できるようになった。このターゲット及びそれを用いたＸ線発生装置によれば、ランタノイドのＸ線を安定して発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置のターゲットの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図２】図１の製造方法の一工程を示す図である。
【図３】図１の製造方法の他の一工程を示す図である。
【図４】図１の製造方法のさらに他の一工程を示す図である。
【図５】図１の製造方法のさらに他の一工程を示す図である。
【図６】本発明の製造方法によって製造されたターゲットの断面状態を微視的に示す図である。
【図７】ロータターゲットを用いたＸ線発生装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２：ターゲット、６：フィラメント、１１：大径部、１２：小径部、１３：基台部材、１４：底部材、１６：側壁部材、１７：容器、１８：型、１９：蓋部材、２１：排気通路、３３：ＨＩＰ装置、３４：上蓋、３６：下蓋、３７：円筒側壁、４３：ＬａＢ６粒子、４４：銅、４６：ターゲット形状部分、Ｍ０：混合材料、Ｍ１：焼結体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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