JP2012212562A - Target for x ray generation, x ray generation device including the target for the x ray generation, and manufacturing method of the target for the x ray generation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＸ線発生装置の陽極部に設置されるターゲットに関するものである。 The present invention relates to a target installed in an anode part of an X-ray generator.
昨今、工場設備等の老朽化に伴い、工場配管の減肉による配管の劣化や腐食が問題になっており、工場配管を据付け状態のままで検査する非破壊検査の需要が高まっている。非破壊検査の方法としては、可搬型Ｘ線検査装置によって配管部の透過像を撮像し、撮像データから減肉の程度を検査することが一般的に行われている。このようなＸ線検査装置のＸ線源には、Ｘ線発生装置が用いられている。 In recent years, along with the aging of factory equipment and the like, deterioration and corrosion of pipes due to thinning of factory pipes has become a problem, and the demand for nondestructive inspection for inspecting factory pipes in an installed state is increasing. As a non-destructive inspection method, generally, a transmission image of a pipe part is captured by a portable X-ray inspection apparatus, and the degree of thinning is inspected from the captured data. An X-ray generator is used as the X-ray source of such an X-ray inspection apparatus.
Ｘ線発生装置は、通常、陽極部にタングステン等の高融点金属からなるターゲットが設置された構成を有しており、電子銃から照射された電子ビーム（すなわち、電子線等の粒子線）を陽極部のターゲットに当てることによってＸ線を発生させる。陽極部のターゲットには電子ビームが局所的に照射され、その９９％以上が熱エネルギーとなるため、陽極部のターゲットを熱伝導の良い材料と接触させて熱を逃がすことが重要となる。 An X-ray generator usually has a configuration in which a target made of a refractory metal such as tungsten is installed on an anode portion, and an electron beam (that is, a particle beam such as an electron beam) irradiated from an electron gun is emitted. X-rays are generated by hitting the anode target. Since the target of the anode part is locally irradiated with an electron beam and 99% or more of the target becomes thermal energy, it is important to release the heat by bringing the target of the anode part into contact with a material having good heat conduction.
例えば、特許文献１に記載されたＸ線管ターゲットでは、薄膜状のターゲット層と金属材料からなる基台との間に熱伝導性の高い材料からなる薄膜状の熱拡散層を形成しており、ターゲット層で発生した熱を熱拡散層を介して基台に伝達するようにしている。 For example, in the X-ray tube target described in Patent Document 1, a thin thermal diffusion layer made of a material having high thermal conductivity is formed between a thin target layer and a base made of a metal material. The heat generated in the target layer is transmitted to the base via the thermal diffusion layer.
しかし、上記のような薄膜状のターゲット層を用いたＸ線管ターゲットは、加速電圧が１００ｋｅＶ以下程度の比較的小さなエネルギーを発生するための仕様であるため、厚肉の配管などを検査するために１MeVに近い大きなエネルギーのＸ線を発生させる場合には、薄膜状のターゲット層では電子ビームが透過してしまい、十分なＸ線発生量を得られないという問題がある。 However, since the X-ray tube target using the thin film target layer as described above is a specification for generating relatively small energy with an acceleration voltage of about 100 keV or less, in order to inspect thick pipes and the like. In the case of generating X-rays with a large energy close to 1 MeV, the electron beam is transmitted through the thin target layer, and a sufficient amount of X-ray generation cannot be obtained.
また、電子ビームが透過しないようにターゲット層を厚くした場合、ターゲット層の内部で発生する熱はターゲット層内部に滞留しやすく、薄膜状の熱拡散層だけではターゲット層からの放熱を良好に行うことが困難になる。それによって、ターゲット層の寿命が短くなるおそれがある。 In addition, when the target layer is made thick so that the electron beam is not transmitted, the heat generated inside the target layer tends to stay inside the target layer, and only the thin-film heat diffusion layer can radiate heat from the target layer satisfactorily. It becomes difficult. Thereby, the life of the target layer may be shortened.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高強度のＸ線が得られ、かつ、放熱性が向上したＸ線発生用ターゲットおよびそれを備えたＸ線発生装置を提供する。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides an X-ray generation target which can obtain high-intensity X-rays and which has improved heat dissipation, and an X-ray generation apparatus including the same. To do.
上記課題を解決するためのものとして、本発明のＸ線発生用ターゲットは、粒子線が照射されることによってＸ線を発生するＸ線発生用ターゲットであって、前記粒子線の照射によってＸ線を発生する第１材料を含むＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部で生じた熱を放熱させる放熱部とを備えており、前記Ｘ線発生部は、少なくとも底面および側面を有しており、前記Ｘ線発生部の少なくとも底面および／または側面は、前記放熱部に接触していることを特徴とする（請求項１）。 In order to solve the above problems, the X-ray generation target of the present invention is an X-ray generation target that generates X-rays when irradiated with a particle beam, and the X-ray generation is performed by irradiation with the particle beam. An X-ray generator including a first material that generates heat, and a heat dissipating unit that dissipates heat generated by the X-ray generator, and the X-ray generator has at least a bottom surface and a side surface. In addition, at least a bottom surface and / or a side surface of the X-ray generation unit is in contact with the heat dissipation unit (Claim 1).
この構成によれば、Ｘ線発生部の少なくとも底面および／または側面が放熱部に接触しているので、Ｘ線発生部で発生される熱は、その底面および／または側面と放熱部の接触部分を介して放熱部へ伝達し、接触していない部分がある場合にはその部分から周囲の空気などへ放熱される。そのため、Ｘ線発生部がその底面および側面の両方から放熱することが可能であるので、Ｘ線発生部からの放熱性が向上し、Ｘ線発生部の内部に熱が滞留するおそれがなく、大きなエネルギーのＸ線を発生させてもＸ線発生部の寿命を延ばすことが可能になる。 According to this configuration, since at least the bottom surface and / or the side surface of the X-ray generation unit is in contact with the heat radiating unit, the heat generated in the X-ray generation unit is the contact portion between the bottom surface and / or the side surface and the heat radiating unit. If there is a part that is not in contact, the heat is radiated from that part to the surrounding air. Therefore, since the X-ray generation part can radiate heat from both the bottom surface and the side surface, the heat dissipation from the X-ray generation part is improved, and there is no risk of heat staying inside the X-ray generation part. Even if X-rays with large energy are generated, the life of the X-ray generation part can be extended.
前記Ｘ線発生部は、前記第１材料よりも熱伝導性が高い第２材料をさらに含むのが好ましい（請求項２）。 Preferably, the X-ray generator further includes a second material having higher thermal conductivity than the first material (Claim 2).
この構成によれば、Ｘ線発生部がＸ線を発生する第１材料よりも熱伝導性が高い第２材料を含んでいるので、Ｘ線発生時に第１材料で発生した熱を第２材料を介して放熱部へ円滑に伝達することが可能になり、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to this configuration, since the X-ray generation unit includes the second material having higher thermal conductivity than the first material that generates X-rays, the heat generated in the first material when X-rays are generated is generated by the second material. Thus, the heat can be smoothly transmitted to the heat radiating portion, and the heat radiation property of the X-ray generating portion can be further improved.
前記第１材料および前記第２材料は、粒状または粉状であり、前記Ｘ線発生部は、粒状または粉状の当該第１材料と第２材料との混合物からなるのが好ましい（請求項３）。 Preferably, the first material and the second material are granular or powdery, and the X-ray generation unit is made of a mixture of the granular or powdery first material and the second material. ).
この構成によれば、Ｘ線発生部が粒状または粉状の第１材料と第２材料との混合物からなるので、第１材料と第２材料とは粒子ごとで接触することが可能になり、Ｘ線発生部の内部における第１材料と第２材料との接触面積がさらに増大し、Ｘ線発生部の放熱性をより一層向上することが可能である。 According to this configuration, since the X-ray generation part is composed of a mixture of the granular or powdery first material and the second material, the first material and the second material can be contacted for each particle, The contact area between the first material and the second material inside the X-ray generator can be further increased, and the heat dissipation of the X-ray generator can be further improved.
前記第２材料は、炭素材料、および／または前記第１材料よりも融点が低い低融点金属からなるのが好ましい（請求項４）。 The second material is preferably made of a carbon material and / or a low melting point metal having a melting point lower than that of the first material.
この構成によれば、Ｘ線発生部に含まれる第２材料が、熱伝導性にすぐれた炭素材料および／またはＸ線発生時に第１材料の熱で溶融しやすい低融点金属からなるので、Ｘ線発生部に含まれる第１材料は炭素材料または低融点金属を介して熱伝導を良好に行うことが可能になり、Ｘ線発生部の放熱性を向上することが可能である。とくに、Ｘ線発生部が低溶融金属を含有する場合、第１材料で発生した熱などで溶融した低融点金属を介して第１材料と放熱部とを密着させることによって、第１材料と放熱部との密着性が向上するので、Ｘ線発生部の放熱性を向上することが可能である。 According to this configuration, the second material contained in the X-ray generation part is made of a carbon material having excellent thermal conductivity and / or a low melting point metal that is easily melted by the heat of the first material when X-rays are generated. The first material contained in the line generation part can conduct heat well through the carbon material or the low melting point metal, and can improve the heat dissipation of the X-ray generation part. In particular, when the X-ray generation part contains a low melting metal, the first material and the heat dissipation part are brought into close contact with each other through the low melting point metal melted by heat generated in the first material. Since the adhesiveness with the part is improved, the heat dissipation of the X-ray generation part can be improved.
前記炭素材料は、ダイヤモンドまたはグラファイトからなるのが好ましい（請求項５）。 The carbon material is preferably made of diamond or graphite.
この構成によれば、ダイヤモンドまたはグラファイトは金属材料よりも熱伝導性に優れているので、これらの材料をＸ線発生部内部に含有することにより、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to this configuration, since diamond or graphite is superior in thermal conductivity to a metal material, the heat dissipation of the X-ray generation part can be further improved by containing these materials in the X-ray generation part. Is possible.
前記第２材料は、前記第１材料よりも融点が低い低融点金属からなり、前記Ｘ線発生部は、前記第１材料からなる本体部分と、当該本体部分の外周面の少なくとも一部に配置され、前記低融点金属からなる接着部分とからなり、前記第１材料は、前記低融点金属を介して前記放熱部に密着しているのが好ましい（請求項６）。 The second material is made of a low melting point metal having a melting point lower than that of the first material, and the X-ray generation part is disposed on at least a part of a main body part made of the first material and an outer peripheral surface of the main body part. Preferably, the first material is in close contact with the heat radiating portion via the low melting point metal (Claim 6).
この構成によれば、Ｘ線発生部は、Ｘ線を発生する第１材料からなる本体部分の外周面に低融点金属からなる接着部分が配置されており、低融点金属は第１材料で発生した熱などによって容易に溶融させることが可能である。これにより、第１材料は低融点金属を介して隙間無く放熱部に密着することが可能になり、Ｘ線発生部から放熱部への熱伝導が向上し、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to this configuration, the X-ray generation unit has the bonding portion made of the low melting point metal disposed on the outer peripheral surface of the main body portion made of the first material that generates X-rays, and the low melting point metal is generated by the first material. It can be easily melted by heated heat. As a result, the first material can be in close contact with the heat radiating part through the low melting point metal without any gap, and the heat conduction from the X-ray generating part to the heat radiating part is improved, and the heat radiation of the X-ray generating part is further improved. It is possible to improve.
前記低融点金属は、アルミニウム、銅または銀からなるのが好ましい（請求項７）。 The low melting point metal is preferably made of aluminum, copper or silver.
この構成によれば、アルミニウム、銅または銀は溶融温度が低く、かつ、溶融状態での密着性に優れているので、これらの材料をＸ線発生部に含有することにより、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to this configuration, since aluminum, copper, or silver has a low melting temperature and excellent adhesion in the molten state, by containing these materials in the X-ray generating portion, It is possible to further improve the heat dissipation.
前記放熱部は、凹部を有しており、前記Ｘ線発生部は、前記凹部の内部に配置されており、前記Ｘ線発生部の底面および側面は、前記放熱部に接触しているのが好ましい（請求項８）。 The heat dissipation part has a recess, the X-ray generation part is disposed inside the recess, and the bottom surface and side surfaces of the X-ray generation part are in contact with the heat dissipation part. Preferred (claim 8).
この構成によれば、Ｘ線発生部は、放熱部に形成された凹部の内部に配置され、かつ、Ｘ線発生部の底面および側面が放熱部に接触しているので、Ｘ線発生部と放熱部との接触面積が広くなるので、Ｘ線発生部から放熱部への熱伝導がさらに向上し、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to this configuration, the X-ray generation unit is disposed inside the recess formed in the heat dissipation unit, and the bottom and side surfaces of the X-ray generation unit are in contact with the heat dissipation unit. Since the contact area with the heat radiating portion is widened, the heat conduction from the X-ray generating portion to the heat radiating portion can be further improved, and the heat radiation performance of the X-ray generating portion can be further improved.
前記Ｘ線発生部における前記第１材料が存在する部分の厚さは、１５０〜５００μｍであるのが好ましい（請求項９）。 The thickness of the portion where the first material is present in the X-ray generation part is preferably 150 to 500 μm.
この構成によれば、Ｘ線発生部における第１材料が存在する部分の厚さが１５０〜５００μｍであれば、厚肉の配管などを検査するために１MeVに近い大きなエネルギーのＸ線を発生させる場合に、電子ビーム等の粒子線がＸ線発生部を透過するおそれが低く、十分大きなエネルギーのＸ線を発生させることが可能である。 According to this configuration, if the thickness of the portion where the first material is present in the X-ray generation unit is 150 to 500 μm, X-rays having a large energy close to 1 MeV are generated in order to inspect thick pipes and the like. In such a case, there is a low possibility that a particle beam such as an electron beam will pass through the X-ray generation unit, and it is possible to generate X-rays having sufficiently large energy.
本発明のＸ線発生装置は、上記のＸ線発生用ターゲットを備えている（請求項１０）。そのため、Ｘ線発生部からの放熱性が向上し、Ｘ線発生部の内部に熱が滞留するおそれがなく、大きなエネルギーのＸ線を発生させてもＸ線発生部の寿命を延ばすことが可能になる。 The X-ray generator of the present invention includes the above-described X-ray generation target (claim 10). Therefore, the heat dissipation from the X-ray generator is improved, there is no risk of heat staying inside the X-ray generator, and the life of the X-ray generator can be extended even when large energy X-rays are generated. become.
本発明のＸ線発生用ターゲットの製造方法は、粒子線の照射によってX線を発生する第１材料と、当該第１材料よりも融点が低い低融点金属とを含むＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部で生じた熱を放熱させる放熱部とを備えているＸ線発生用ターゲットの製造方法であって、前記第１材料と前記放熱部との間に前記低融点金属を介在するように、前記Ｘ線発生部を前記放熱部に設置するＸ線発生部設置工程と、粒子線を前記Ｘ線発生部に照射し、前記第１材料で発生した熱によって前記低融点金属を溶融させることによって、前記第１材料を前記低融点金属を介して前記放熱部に密着させる溶融密着工程とを含むことを特徴とする（請求項１１）。 The method for producing an X-ray generation target of the present invention includes an X-ray generation unit including a first material that generates X-rays by irradiation of particle beams, and a low-melting-point metal having a melting point lower than that of the first material, A method for manufacturing an X-ray generation target comprising a heat radiating part for radiating heat generated in an X-ray generating part, wherein the low melting point metal is interposed between the first material and the heat radiating part. In addition, the X-ray generation unit is installed in the heat radiation unit, and the X-ray generation unit is irradiated with a particle beam, and the low melting point metal is melted by the heat generated in the first material. In this way, the method includes a melt adhesion step of bringing the first material into close contact with the heat radiating portion via the low melting point metal (claim 11).
かかる特徴によれば、Ｘ線発生部を放熱部に設置した後、粒子線をＸ線発生部に照射して第１材料で発生した熱によって低融点金属を溶融させることにより、第１材料を低融点金属を介して放熱部に密着させることが可能になる。これにより、Ｘ線発生部から放熱部への熱伝導性が向上し、Ｘ線発生部の放熱性をより向上することが可能である。 According to such a feature, after the X-ray generation unit is installed in the heat dissipation unit, the low melting point metal is melted by the heat generated in the first material by irradiating the particle beam to the X-ray generation unit, thereby It becomes possible to make it closely adhere to a heat radiating part through a low melting point metal. Thereby, the thermal conductivity from the X-ray generation part to the heat radiation part is improved, and the heat radiation property of the X-ray generation part can be further improved.
以上説明したように、本発明のＸ線発生用ターゲットおよびそれを備えたＸ線発生装置によれば、Ｘ線発生部からの放熱性が向上し、Ｘ線発生部の内部に熱が滞留するおそれがなく、大きなエネルギーのＸ線を発生させてもＸ線発生部の寿命を延ばすことが可能になる。 As described above, according to the X-ray generation target of the present invention and the X-ray generation apparatus including the target, the heat radiation from the X-ray generation unit is improved, and heat stays inside the X-ray generation unit. There is no fear, and it is possible to extend the life of the X-ray generation part even if X-rays with large energy are generated.
以下、本発明のＸ線発生用ターゲットの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of an X-ray generation target of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に示されるＸ線発生用ターゲット１は、Ｘ線発生部９と、放熱部３と、被覆部６とから構成されている。
The X-ray generation target 1 shown in FIG. 1 includes an
Ｘ線発生部９は、本体部分２と、接着部分４とから構成されている。
The
本体部分２は、電子ビーム（すなわち、電子線等の粒子線）の照射によってＸ線を発生する第１材料からなる部分であり、具体的には、タングステンなどの金属材料の厚肉の部材からなり、１５０〜５００μｍの厚さを有する。本体部分２は、例えば、タングステンの金属塊（例えばバルク材）などから切り出すことにより、１５０〜５００μｍの厚さを有する厚肉の板状の部材になるように成形される。
The
接着部分４は、第１材料よりも熱伝導性が高い第２材料からなる部分であり、具体的には、第１材料よりも融点が低い低融点金属である銅、アルミニウムまたは銀の薄膜からなる。
The
放熱部３は、Ｘ線発生部９で生じた熱を放熱させる板状または厚い膜状の部分であり、銅などの金属材料よりも熱伝導性が高いダイヤモンドからなる。放熱部３は、上面側に開放した凹部５を有している。凹部５の内部には、Ｘ線発生部９が配置されている。具体的には、Ｘ線発生部９の本体部分２の底面２ａおよび側面２ｂが凹部５の内周面に沿って接着部分４によって密着している。これにより、本体部分２で発生した熱を本体部分２の底面２ａおよび側面２ｂから接着部分４を介して放熱部３に逃がすことが可能である。
The
被覆部６は、放熱部３と同様に、熱伝導性が高いダイヤモンド製の薄膜状の部分である。被覆部６は、放熱部３およびＸ線発生部９の上面全体を覆うように、薄膜状に形成される。本体部分２の上面２ｃは、被覆部６に接触しているので、本体部分２で発生した熱は被覆部６を介して放出することが可能である。
The covering
放熱部３および被覆部６として、熱伝導性が高いダイヤモンドやグラファイトを用いるのが好ましい。その理由として、ダイヤモンドは通常の金属（金、銀、銅など）の２〜１０倍近くの熱伝導度を持ち、グラファイトはそれに次ぐ材料であり、工業的に安価且つ一般的に入手可能な材料であるなどの理由が挙げられる。なお、ダイヤモンドの他に、カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノグラフェン、カーボンナノホーン、グラフェンナノリボンなど、金属よりも熱伝導性が高い炭素材料を用いるのが好ましい。
As the
Ｘ線発生用ターゲット１は、図１に示されるように、Ｘ線発生装置１００の陽極部（アノード）１０１に設置され、電子銃などの陰極部（カソード）１０２から照射される電子ビームＥを受けたとき、Ｘ線発生部９の本体部分２からＸ線ＸＲを放射する。
As shown in FIG. 1, the X-ray generation target 1 is installed on an anode part (anode) 101 of an
本実施形態のＸ線発生用ターゲット１を製造する場合、図２〜６に示される工程により製造される。 When manufacturing the target 1 for X-ray generation of this embodiment, it manufactures by the process shown by FIGS.
まず、図２に示されるように、ＣＶＤ成膜により形成したダイヤモンドからなる放熱部３の表面にエッチング処理やレーザ加工などを施すことにより、Ｘ線発生部９が収納可能な深さを有する凹部５を形成する。なお、本実施形態では、放熱部３をＣＶＤ成膜により形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法で形成してもよい。また、放熱部３をグラファイトで形成する場合には、ＰＶＤ，ＣＶＤ成膜の他、グラファイトの固まりから削り出す方法を採用することも可能である。グラファイトは、より高い熱伝導性を備える高配向性のものが好ましい。
First, as shown in FIG. 2, a recess having a depth that can be accommodated by the
ついで、図３〜４に示される手順でＸ線発生部９を放熱部３に設置する。具体的には、まず、図３に示されるように、放熱部３の凹部５の内周面に沿って銅の薄膜をスパッタリングなどによって成膜することにより、Ｘ線発生部９の接着部分４を形成する。その後、図４に示されるように、放熱部３の凹部５の内部に、本体部分２となるタングステンの金属材を挿入することにより、Ｘ線発生部９の設置が完了する。
Subsequently, the
なお、接着部分４を本体部分２の外周面に成膜してあらかじめＸ線発生部９を製造してから、Ｘ線発生部９を凹部５の内部に挿入してもよい。
Alternatively, the
ついで、図５に示されるように、放熱部３およびＸ線発生部９の上面全体を覆うように、ＣＶＤ法などによってダイヤモンド製の薄膜を成膜することにより、被覆部６を形成する。なお、被覆部６は、成膜時に凹部５の内部に入り込で形成されるので、その凹部５に入り込んだ部分６ａがＸ線発生部９の本体部分２の上端面に密着する。
Next, as shown in FIG. 5, a covering
その後、図６に示されるように、電子ビームＥをＸ線発生部９の本体部分２に照射することにより、本体部分２が加熱され、そのときに発生する熱Ｈによって、銅薄膜からなる接着部分４が溶融する。その後、電子ビームＥの照射を止めて、接着部分４が固化すれば、本体部分２が接着部分４を介して放熱部３に隙間無く密着し、Ｘ線発生用ターゲット１の製造が完了する。
After that, as shown in FIG. 6, the
電子ビームＥについては、Ｘ線発生装置１００の電子銃などの陰極部１０１を用いてビーム量を調整して照射するようにしても良いし、別途加熱用の電子銃を設けても良い。これにより、接着部分４が溶融し、冷却時にはタングステンからなる本体部分２と放熱部３との隙間を埋めることが可能になる。
The electron beam E may be irradiated by adjusting the beam amount using the
なお、銅、アルミニウムまたは銀などの接着部分４がタングステン製の本体部分２の周囲に存在しても、本体部分２から発生するＸ線の特性を変化させるものではない。なぜならば、接着部分４は、本体部分２と放熱部３の隙間を埋める程度の量があればよく、本体部分２を構成するタングステンの量に比べてごく微量であるからであり、また、タングステンから発生する本来欲しい強度のＸ線に対して、タングステンと比較して軽い金属である銅、アルミニウムまたは銀からは強度の低いＸ線がわずかに発生するのみだからである。
Note that the presence of the
上記のようなＸ線発生用ターゲット１の構造では、Ｘ線発生部９の本体部分２を小さくすることによって、電子ビームの収束性能に依らず、Ｘ線光源のサイズを自由に変更することが可能である。
In the structure of the X-ray generation target 1 as described above, the size of the X-ray light source can be freely changed by reducing the
（本実施形態の特徴）
（１）
以上のように構成された図１に示されるＸ線発生用ターゲット１では、Ｘ線発生部９が、電子ビームＥの照射によってＸ線を発生するタングステンなどの第１材料を含む厚肉形状の本体部分２を有している。このＸ線発生部９の本体部分２の底面２ａ、側面２ｂおよび上面２ｃは、熱伝導性が高いダイヤモンドからなる放熱部３および被覆層６によって全面にわたって接触しており、これらの面全体から放熱部３および被覆層６へ放熱することが可能である。そのため、Ｘ線発生部９からの放熱性が向上し、Ｘ線発生部９の内部に熱が滞留するおそれがなく、大きなエネルギーのＸ線を発生させてもＸ線発生部９の寿命を延ばすことが可能になる。
(Features of this embodiment)
(1)
In the X-ray generation target 1 shown in FIG. 1 configured as described above, the
（２）
また、上記実施形態のＸ線発生用ターゲット１では、Ｘ線発生部９がＸ線を発生するタングステンなどの第１材料よりも熱伝導性が高い銅、アルミニウムまたは銀などの第２材料からなる接着部分４を有している。そのため、Ｘ線発生時にタングステンなどの第１材料で発生した熱を銅などの第２材料を介して放熱部３へ円滑に伝達することが可能になり、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上することが可能である。
(2)
In the X-ray generation target 1 of the above embodiment, the
（３）
さらに、上記実施形態のＸ線発生用ターゲット１では、Ｘ線発生部９は、Ｘ線を発生するタングステンなどの第１材料からなる本体部分２の外周面に銅などの低融点金属からなる接着部分４が配置されており、低融点金属はタングステンで発生した熱などによって容易に溶融させることが可能である。これにより、タングステンなどからなる本体部分２は低融点金属からなる接着部分４を介して隙間無く放熱部３に密着することが可能になり、Ｘ線発生部９から放熱部３への熱伝導が向上し、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上することが可能である。
(3)
Furthermore, in the X-ray generation target 1 of the above embodiment, the
なお、低溶融金属のうち、とくにアルミニウム、銅または銀は、溶融温度が低く、かつ、溶融状態での密着性に優れているので、これらの材料をＸ線発生部９に含有することにより、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上する点で好ましい。
Of the low melting metals, especially aluminum, copper or silver has a low melting temperature and excellent adhesion in the molten state. By containing these materials in the
（４）
さらに、上記実施形態のＸ線発生用ターゲット１では、Ｘ線発生部９は、放熱部３に形成された凹部５の内部に配置され、かつ、Ｘ線発生部９の底面２ａおよび底面２ａが放熱部３に接触しているので、Ｘ線発生部９と放熱部３との接触面積が広くなるので、Ｘ線発生部９から放熱部３への熱伝導がさらに向上し、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上することが可能である。
(4)
Furthermore, in the target 1 for X-ray generation of the said embodiment, the
（５）
また、本実施形態では、Ｘ線発生部９におけるタングステンなどの第１材料が存在する本体部分２の厚さが１５０〜５００μｍであるので、厚肉の配管などを検査するために１MeVに近い大きなエネルギーのＸ線を発生させる場合に、電子ビーム等の電子ビームＥがＸ線発生部９を透過するおそれが低く、十分大きなエネルギーのＸ線を発生させることが可能である。
(5)
Moreover, in this embodiment, since the thickness of the
なお、本体部分２の厚さが１５０μｍ未満であれば、Ｘ線発生部９を透過するおそれが高くなり、また、５００μｍを超えると発生するＸ線のエネルギーの大きさが変わらなくなるので、上記のように本体部分２の厚さが１５０〜５００μｍであるのが好ましい。
If the thickness of the
（６）
さらに、本実施形態のＸ線発生用ターゲット１を、Ｘ線発生装置１００に備えた場合、Ｘ線発生部９からの放熱性が向上し、Ｘ線発生部９の内部に熱が滞留するおそれがなく、大きなエネルギーのＸ線を発生させてもＸ線発生部９の寿命を延ばすことが可能になる。そのため、部品交換の手間や回数を低減することが可能になる。
(6)
Furthermore, when the X-ray generation target 1 of the present embodiment is provided in the
（７）
また、本実施形態のＸ線発生用ターゲット１の製造方法では、タングステンなどの第１材料からなる本体部分２と放熱部３との間に銅などの低融点金属からなる接着部分４が介在するようにＸ線発生部９を放熱部３に設置し、その後、電子ビームＥをＸ線発生部９に照射して第１材料で発生した熱によって低融点金属を溶融させることにより、第１材料を低融点金属を介して放熱部３に密着させることが可能になる。これにより、Ｘ線発生部９から放熱部３への熱伝導性が向上し、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上することが可能である。
(7)
Further, in the method of manufacturing the X-ray generation target 1 of the present embodiment, the
また、このような製造方法では、Ｘ線発生部９を放熱部３に設置した後に、Ｘ線発生装置１００の既存の電子銃などの陰極部１０２を用いて低溶融金属を溶融させることが可能であるので、特別な製造装置が不要である。しかも、タングステンなどの第１材料からなる本体部分２の大きさを変えることによって、Ｘ線発生装置１００の電子ビームの収束性能に依らないＸ線発生用ターゲットを製造することが可能である。
Further, in such a manufacturing method, it is possible to melt the low melting metal using the
（他の実施形態）
（Ａ）
上記実施形態では、放熱部３が非貫通型の凹部５にＸ線発生部９が設置された例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の他の実施形態として図７に示されるＸ線発生用ターゲット１１のように、放熱部３に形成された貫通孔７の内部にＸ線発生部９を設置し、放熱部３の上下両面をダイヤモンドの薄膜からなる被覆層６、８によって被覆してもよい。この場合、タングステンなどの本体部分２の上面２ｃおよび底面２ａにダイヤモンドからなる被覆層６、８が直接成膜されているので接触性が向上し、それとともにＸ線発生部９の放熱性が向上している。なお、本体部分２の側面２ｂは、図１に示される構造と同様に、銅、アルミニウムまたは銀などの低溶融金属からなる接着部分４を介してダイヤモンドからなる放熱部３に密着しており、放熱部３を介して本体部分２で発生した熱を逃すことが可能である。
(Other embodiments)
(A)
In the said embodiment, although the example in which the
しかも、図７に示される構造でも、電子ビームＥを受けて本体部分２から発生する熱によって本体部分２の両側の接着部分４を溶融させて、本体部分２と放熱部３とを密着させることが可能である。
Moreover, even in the structure shown in FIG. 7, the
（Ｂ）
また、本発明のさらに他の実施形態として図８に示されるＸ線発生用ターゲット２１のように、ダイヤモンドからなる放熱部２２の上面に、Ｘ線発生部９が設置された構造でもよい。この構造では、Ｘ線発生部９のタングステンなどからなる本体部分２の底面２ａは、銅などの低溶融金属からなる接着部分４を介して放熱部２２の上面に密着している。この場合も、Ｘ線発生部９の本体部分２の底面２ａから接着部分４を介して放熱部２２に放熱することが可能である。また、本体部分２の側面２ｂおよび上面２ｃは、周囲の空気に直接接触しているので、これら側面２ｂおよび上面２ｃからの放熱も可能である。
(B)
Further, as another embodiment of the present invention, a structure in which the
また、図８に示される構造でも、電子ビームＥを受けて本体部分２から発生する熱によって本体部分２の底面２ａの接着部分４を溶融させて、本体部分２と放熱部３とを密着させることが可能である。なお、通常のろう付けや接着などの技術によって本体部分２と放熱部３とを密着させることも可能である。
Further, even in the structure shown in FIG. 8, the heat generated from the
（Ｃ）
さらに、本発明のさらに他の実施形態として図９に示されるＸ線発生用ターゲット３１では、Ｘ線を発生する第１材料と熱伝導性が高い第２材料とがそれぞれ粒状または粉末状であり、これらの粒を混合したものをＸ線発生部３２として用いている。
(C)
Furthermore, in the
具体的には、Ｘ線発生部３２は、電子ビームＥを受けてＸ線を発生するタングステンなどの第１材料の粒３３と、第１材料よりも熱伝導性が高い第２材料（例えば、ダイヤモンドまたはグラファイトなどの炭素材料）からなる粒３４とからなり、粒３３、３４は、ダイヤモンドからなる放熱部３に形成された凹部５の内部に充填されている。さらに、放熱部３および粒３３、３４の上には、ダイヤモンドの薄膜からなる被覆層６が成膜されている。これにより、Ｘ線を発生する第１材料の粒３３は、熱伝導性が高いダイヤモンドなどの第２材料からなる粒３４を介して放熱部３に接触することが可能になり、第１材料と放熱部３とが密に接触することが可能になり、Ｘ線発生部３２の放熱性をさらに向上することが可能になる。
Specifically, the
なお、粉末状の第１材料と第２材料を放熱部３の凹部５にそのまま充填することも可能であるが、これらの粉末を混合した後に加圧成型してペレット状に固めた後に放熱部３の凹部５に埋め込み、ロウ付けなどで放熱部３に密着させてもよい。
It is also possible to fill the
図９に示されるＸ線発生用ターゲット３１では、Ｘ線発生部３２が粒状または粉状の第１材料と第２材料との混合物からなるので、第１材料と第２材料とは粒子ごとで接触することが可能になり、Ｘ線発生部３２の内部における第１材料と第２材料との接触面積がさらに増大し、Ｘ線発生部３２の放熱性をより一層向上することが可能である。
In the
また、Ｘ線発生部３１に含まれる第２材料が、熱伝導性にすぐれた炭素材料からなるので、Ｘ線発生部３１に含まれる第１材料は炭素材料を介して熱伝導を良好に行うことが可能になり、Ｘ線発生部３１の放熱性を向上することが可能である。
In addition, since the second material included in the
また、炭素材料として、とくに、ダイヤモンドまたはグラファイトを用いた場合、これらの材料は金属材料よりも熱伝導性に優れているので、これらの材料をＸ線発生部９内部に含有することにより、Ｘ線発生部９の放熱性をより向上することが可能である。
In addition, particularly when diamond or graphite is used as the carbon material, these materials are superior in thermal conductivity to metal materials. Therefore, by containing these materials in the
（Ｄ）
さらに、本発明のさらに他の実施形態として図１０〜１１に示されるＸ線発生用ターゲット４１では、上記の図９に示される粒３３、３４の他に、銅などの低溶融金属からなる接着部分３６を含有することによりＸ線発生部４２を構成している。
(D)
Furthermore, in the X-ray generating target 41 shown in FIGS. 10 to 11 as still another embodiment of the present invention, in addition to the
具体的には、図１１に示されるＸ線発生部４２は、電子ビームＥを受けてＸ線を発生するタングステンなどの第１材料の粒３３と、ダイヤモンドなどからなる粒３４と、銅などの低溶融金属からなる接着部分３６とによって構成されている。ダイヤモンドおよび低溶融金属は、第１材料よりも熱伝導性が高い材料であり、本発明の第２材料の概念に含まれるものである。粒３３と粒３４との間、および粒３３、３４と放熱部３との間は、接着部分３６によって密着している。Ｘ線発生部４２は、ダイヤモンドからなる放熱部３の凹部５の内部に配置され、ダイヤモンドからなる被覆層６が放熱部３およびＸ線発生部４２の上を被覆している。なお、タングステンの粒３３およびダイヤモンドの粒３４は、粉末状でもよい。
Specifically, the
銅などの低溶融金属からなる接着部分３６を形成する場合、図１０に示されるように、タングステンの粒３３およびダイヤモンドの粒３４とともに、銅などの低溶融金属の粒３５を混合した状態で放熱部３の凹部５に充填し、被覆層６によって凹部５の上を閉じた後に、電子ビームＥを照射すれば、タングステンの粒３３から発生した熱によって低溶融金属の粒３５が溶融して粒３３、３４の間に流れ込むことにより、粒３３、３４および放熱部３を互いに密着することが可能な接着部分３６を形成することが可能である。
When forming the
これにより、Ｘ線を発生するタングステンの粒３３は、熱伝導性が高いダイヤモンドの粒３４および低溶融金属の接着部分３６を介して放熱部３により密着させることが可能になり、Ｘ線発生部３２の放熱性をより一層向上させることが可能になる。
As a result, the
なお、低溶融金属の接着部分３６は、上記以外の方法でも加熱溶融させることが可能である。
The low-melting
また、図１１に示されるＸ線発生用ターゲット４１では、Ｘ線発生部４２に含まれる第２材料が、熱伝導性にすぐれた炭素材料からなる粒３４およびＸ線発生時に第１材料の熱で溶融しやすい低融点金属からなる接着部分３６からなるので、Ｘ線発生部４２に含まれる第１材料の粒３３は炭素材料の粒３４および低融点金属の接着部分３６を介して熱伝導を良好に行うことが可能になり、Ｘ線発生部４２の放熱性を向上することが可能である。
Further, in the X-ray generation target 41 shown in FIG. 11, the second material contained in the
とくに、Ｘ線発生部４２が低溶融金属の接着部分３６を含有しているので、低融点金属の接着部分３６がＸ線発生時に第１材料の粒３３から発生する熱で溶融して第１材料の粒３３と放熱部３とを密着させることが可能になる。これにより、第１材料の粒３３と放熱部３との密着性が向上するので、Ｘ線発生部４２の放熱性を向上することが可能である。
In particular, since the
なお、粒３４は、上記のようにダイヤモンドの粒だけでなく、種々の炭素材料を採用することが可能であり、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノグラフェン、カーボンナノホーン、グラフェンナノリボンなどの粉末を使用するか、もしくは一部代替することも可能である。
The
１、１１、２１、３１、４１ Ｘ線発生用ターゲット
２ 本体部分
９、３２、４２ Ｘ線発生部
３、２２ 放熱部
４ 接着部分
５ 凹部
６、８ 被覆層
７ 貫通孔
３３ 第１材料の粒
３４ 第２材料の粒
３５ 低溶融金属の粒
３６ 接着部分
１００ Ｘ線発生装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記粒子線の照射によってＸ線を発生する第１材料を含むＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部で生じた熱を放熱させる放熱部とを備えており、
前記Ｘ線発生部は、少なくとも底面および側面を有しており、
前記Ｘ線発生部の少なくとも底面および／または側面は、前記放熱部に接触している、
ことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。 An X-ray generation target that generates X-rays when irradiated with a particle beam,
An X-ray generator including a first material that generates X-rays upon irradiation with the particle beam;
A heat dissipating part that dissipates heat generated by the X-ray generation part,
The X-ray generation unit has at least a bottom surface and a side surface,
At least a bottom surface and / or a side surface of the X-ray generation unit is in contact with the heat dissipation unit;
An X-ray generation target characterized by the above.
請求項１に記載のＸ線発生用ターゲット。 The X-ray generator further includes a second material having higher thermal conductivity than the first material,
The target for X-ray generation of Claim 1.
前記Ｘ線発生部は、粒状または粉状の当該第１材料と第２材料との混合物からなる、
請求項２記載のＸ線発生用ターゲット。 The first material and the second material are granular or powdery,
The X-ray generation unit is made of a mixture of the granular or powdery first material and the second material.
The target for X-ray generation according to claim 2.
請求項２または３記載のＸ線発生用ターゲット。 The second material is a carbon material and / or a low melting point metal having a lower melting point than the first material.
The target for X-ray generation of Claim 2 or 3.
請求項４に記載のＸ線発生用ターゲット。 The carbon material is made of diamond or graphite.
The target for X-ray generation of Claim 4.
前記Ｘ線発生部は、前記第１材料からなる本体部分と、当該本体部分の外周面の少なくとも一部に配置され、前記低融点金属からなる接着部分とからなり、
前記第１材料は、前記低融点金属を介して前記放熱部に密着している、
請求項２に記載のＸ線発生用ターゲット。 The second material is made of a low melting point metal having a lower melting point than the first material,
The X-ray generation unit is composed of a main body portion made of the first material, and an adhesive portion made of at least a part of the outer peripheral surface of the main body portion and made of the low melting point metal,
The first material is in close contact with the heat dissipation part through the low melting point metal,
The target for X-ray generation of Claim 2.
請求項４または６に記載のＸ線発生用ターゲット。 The low melting point metal is made of aluminum, copper or silver.
The target for X-ray generation of Claim 4 or 6.
前記Ｘ線発生部は、前記凹部の内部に配置されており、
前記Ｘ線発生部の底面および側面は、前記放熱部に接触している、
請求項１から７のいずれかに記載のＸ線発生用ターゲット。 The heat dissipation part has a recess,
The X-ray generator is disposed inside the recess,
The bottom surface and the side surface of the X-ray generation unit are in contact with the heat dissipation unit,
The target for X-ray generation in any one of Claim 1 to 7.
請求項１から８のいずれかに記載のＸ線発生用ターゲット。 The thickness of the portion where the first material is present in the X-ray generator is 150 to 500 μm.
The target for X-ray generation in any one of Claim 1 to 8.
前記Ｘ線発生部で生じた熱を放熱させる放熱部とを備えているＸ線発生用ターゲットの製造方法であって、
前記第１材料と前記放熱部との間に前記低融点金属を介在するように、前記Ｘ線発生部を前記放熱部に設置するＸ線発生部設置工程と、
粒子線を前記Ｘ線発生部に照射し、前記第１材料で発生した熱によって前記低融点金属を溶融させることによって、前記第１材料を前記低融点金属を介して前記放熱部に密着させる溶融密着工程と
を含むことを特徴とする、
Ｘ線発生用ターゲットの製造方法。 An X-ray generator including a first material that generates X-rays upon irradiation with a particle beam, and a low-melting-point metal having a melting point lower than that of the first material;
A method for producing a target for X-ray generation comprising a heat radiating portion for radiating heat generated in the X-ray generating portion,
An X-ray generation part installation step of installing the X-ray generation part in the heat dissipation part so that the low melting point metal is interposed between the first material and the heat dissipation part;
Melting which irradiates the X-ray generation part with the particle beam and melts the low melting point metal by the heat generated in the first material, thereby bringing the first material into close contact with the heat dissipation part through the low melting point metal. Including an adhesion process,
A method for producing a target for X-ray generation.
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