JPH0668960B2 - X-ray tube - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、Ｘ線管に係わり、とくに主として純モリブ
デンの有する線質のＸ線を放射するターゲットを備える
Ｘ線管に関する。The present invention relates to an X-ray tube, and more particularly to an X-ray tube including a target that emits X-rays of quality having mainly pure molybdenum. .

（従来の技術） 低エネルギーＸ線によって***のＸ線撮影を行なうマン
モグラフィーにおいては、波長が0.4〜0.8オングストロ
ーム程度の長波長成分を多く含んだＸ線を放射するモリ
ブデン（Ｍｏ）をターゲット金属材料としたＸ線管が使
用されるのが一般的である。このため、従来は純Ｍｏタ
ーゲットが使用されている。またこの場合、陽極加速電
圧は、およそ25〜40kVである。当然のことながら、幾何
学的ぼけの少ないＸ線写真を得るためには、焦点は可能
な限り小さいことが必要である。一方、十分なＸ線量を
得るため、管電流は比較的大きく、一般的には大焦点で
100mA程度とし、Ｘ線曝射時間も例えば１〜４秒という
比較的長い時間で撮影するのが普通である。このため、
陽極ターゲットの焦点軌道面は非常に高温となり、繰返
しの動作によりターゲット面が損傷を受けやすい。すな
わち、ターゲット焦点面は、純Ｍｏの再結晶化温度であ
る1700〜1800℃を超える場合が少なくない。その結果、
焦点面の金属結晶の粗大化、熱疲労の進行、Ｘ線放射量
の低下、Ｘ線線質の硬度化が進行することになる。(Prior Art) In mammography in which X-ray imaging of a breast is performed using low-energy X-rays, molybdenum (Mo) that emits X-rays containing many long-wavelength components with a wavelength of about 0.4 to 0.8 angstrom is used as a target metal material. X-ray tubes are generally used. Therefore, a pure Mo target has been used conventionally. Further, in this case, the anode acceleration voltage is approximately 25 to 40 kV. Of course, the focus should be as small as possible in order to obtain a radiographic image with low geometric blur. On the other hand, in order to obtain sufficient X-ray dose, the tube current is relatively large,
It is usual to take about 100 mA, and the X-ray exposure time is also relatively long, for example, 1 to 4 seconds. For this reason,
The focal track surface of the anode target becomes extremely hot, and the target surface is easily damaged by repeated operations. That is, the target focal plane often exceeds 1700 to 1800 ° C., which is the recrystallization temperature of pure Mo. as a result,
The coarsening of the metal crystal on the focal plane, the progress of thermal fatigue, the decrease of the X-ray radiation amount, and the hardness of the X-ray quality will progress.

（発明が解決しようとする問題点） 従来使用されている純Ｍｏをターゲット材とするＸ線管
によると、相当の長時間繰返し動作に対応する強制試験
後のターゲット面の状態が、第４図および第５図に示す
ようになる。第４図は、純Ｍｏ製の回転陽極ターゲット
面を５倍に拡大して示す顕微鏡写真、第５図はその焦点
軌道面の一部を30倍に拡大して示す顕微鏡写真である。
これらから、長時間の繰返し動作により、純Ｍｏ製ター
ゲットの焦点面は、結晶が粗大化し、激しい起伏が生じ
ていることが確認される。なおこれは、陽極加速電圧が
40kV、管電流が150mA、75秒間隔で４秒間づつの曝射を4
00回繰返した場合である。また、陽極加速電圧が40kV、
管電流が260mAで、50秒間隔で１秒間づつの曝射を、500
0回繰返し動作させた後の放射Ｘ線量は、初期のおよそ4
6％に低下していることが確認された。(Problems to be Solved by the Invention) According to an X-ray tube having a target material of pure Mo which has been conventionally used, the state of the target surface after the forced test corresponding to a considerably long time repetitive operation is shown in FIG. And as shown in FIG. FIG. 4 is a photomicrograph showing a pure Mo rotary anode target surface magnified 5 times, and FIG. 5 is a photomicrograph showing a part of the focal orbital surface thereof magnified 30 times.
From these, it is confirmed that crystals are coarsened on the focal plane of the pure Mo target due to the repeated operation for a long time and severe undulation occurs. This is because the anode acceleration voltage is
40kV, 150mA tube current, 4 seconds exposure for 4 seconds at 75 second intervals
This is the case when it is repeated 00 times. Also, the anode acceleration voltage is 40kV,
The tube current is 260mA, and the exposure for 1 second at 50 second intervals is 500 times.
The radiant X-ray dose after operating 0 times repeatedly is about 4
It was confirmed that it had dropped to 6%.

この発明の目的は、長時間の繰返し動作でも焦点面の結
晶粗大化を抑制し、Ｘ線放射量の低下を押え得るＭｏタ
ーゲットを有するＸ線管を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an X-ray tube having a Mo target that can suppress crystal coarsening of the focal plane even when it is repeatedly operated for a long time and can suppress a decrease in X-ray radiation amount.

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、主として純モリブデンの有する線質のＸ線
を放射するターゲットを、モリブデン主体でそれに微量
のチタニウムと微量の炭素を含有させた合金で構成し、
更に好ましくはチタニウムの含有量を０．３乃至４重量
％の範囲、それに脱酸剤としての炭素の含有量を５０乃
至４００ppmの範囲としたＸ線管である。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) In the present invention, a target that mainly emits X-rays of quality having pure molybdenum is mainly composed of molybdenum, and a trace amount of titanium and a trace amount of carbon are contained therein. Made of alloy,
More preferably, it is an X-ray tube having a titanium content in the range of 0.3 to 4% by weight and a carbon content as a deoxidizing agent in the range of 50 to 400 ppm.

（作用） このターゲットを有するＸ線管によれば、長時間、高負
荷で繰返し動作しても、焦点面の結晶の粗大化が大幅に
抑制され、それにより放射Ｘ線量の低下を大きく抑えら
れる。こうして長寿命特性をもつＸ線管を得ることがで
きる。(Operation) According to the X-ray tube having this target, even if it is repeatedly operated for a long time at a high load, coarsening of the crystal on the focal plane is significantly suppressed, and thereby a decrease in the radiation X-ray dose can be greatly suppressed. . Thus, an X-ray tube having long life characteristics can be obtained.

（実施例） 以下図面を参照してその実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example will be described with reference to the drawings.

第１図はこの発明をマンモグラフィー用回転陽極型Ｘ線
管に適用したものの概略構成図である。同図において、
符号11は金属製真空容器、12はその一部に気密接合され
たベリリウム製薄板からなるＸ線放射窓、13はガラス製
のロータ部容器、14は陰極構体、15は後述する単一金属
からなる回転陽極ターゲット、16はその支持軸をあらわ
している。陰極構体14から放出された電子ビームによ
り、ターゲット15の焦点軌道面から矢印Ｘの方向にＸ線
ビームが取り出される。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present invention applied to a rotary anode type X-ray tube for mammography. In the figure,
Reference numeral 11 is a metal vacuum container, 12 is an X-ray emission window made of a beryllium thin plate hermetically bonded to a part thereof, 13 is a glass rotor part container, 14 is a cathode assembly, and 15 is a single metal described later. The rotating anode target, 16 is its supporting shaft. An X-ray beam is extracted from the focal track surface of the target 15 in the direction of arrow X by the electron beam emitted from the cathode structure 14.

そこで、回転陽極ターゲット15は、Ｍｏを主体とし、そ
れに微量のチタニウム（Ｔｉ）、それに脱酸剤としてさ
らに微量の炭素（Ｃ）が含有された合金により構成され
ている。また、種々検討した結果好ましくは、Ｔｉの含
有量を0.3乃至４重量％の範囲、Ｃの含有量を50〜400pp
m（ターゲットへの残存量）の範囲とする。さらにより
好ましくは、Ｔｉの含有量は、0.6乃至2.0重量％の範
囲、Ｃの含有量は50〜250ppmの範囲とする。なお、Ｃは
脱酸剤として機能するものであり、このＣはターゲット
のＭｏ、Ｔｉ原素の間に分散されて残存し、また真空焼
結により一部はＴｉＣの形で残存して、ターゲット金属
の結晶粗大化を抑制する作用に寄与する。Therefore, the rotary anode target 15 is composed of an alloy containing Mo as a main component, a trace amount of titanium (Ti), and a trace amount of carbon (C) as a deoxidizing agent. As a result of various studies, it is preferable that the Ti content is in the range of 0.3 to 4 wt% and the C content is 50 to 400 pp.
The range is m (remaining amount on the target). Even more preferably, the Ti content is in the range of 0.6 to 2.0 wt% and the C content is in the range of 50 to 250 ppm. In addition, C functions as a deoxidizing agent, and this C is dispersed and remains between the Mo and Ti elements of the target, and a part of it remains in the form of TiC by vacuum sintering. It contributes to the effect of suppressing the crystal coarsening of the metal.

Ｔｉの含有量が上記よりも少ないと、Ｍｏ合金としての
高温強度が低下してしまう。また結晶粗大化が進行しや
すく、電子ビームによる損傷が十分抑制され得ない。一
方逆に、Ｔｉが上記範囲よりも多過ぎると、Ｔｉの未固
溶粒が多くなり、結晶相互の結合強度が低下してしま
う。またＸ線線質が変化してしまう。If the content of Ti is less than the above, the high temperature strength of the Mo alloy will decrease. In addition, crystal coarsening easily progresses, and damage due to the electron beam cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, when Ti is more than the above range, the number of undissolved Ti particles increases, and the bond strength between crystals decreases. In addition, the X-ray quality changes.

次に具体例について説明する。Next, a specific example will be described.

Ｍｏに、約１重量％のＴｉ、および200ppmのＣを含有さ
せた合金を回転陽極ターゲットに仕上げた。そしてこれ
を脱ガスのため真空中で1400℃、２時間の熱処理をし、
Ｘ線管に組込んだ。An alloy of Mo containing about 1 wt% Ti and 200 ppm C was finished into a rotating anode target. Then, for degassing, heat treatment at 1400 ° C. for 2 hours in vacuum,
Built into an X-ray tube.

このＸ線管を前述の従来例で示したと同様に、陽極加速
電圧が40kV、管電流が150mA、75秒間隔で４秒間づつの
曝射を400回繰返し動作させた。この強制動作試験後の
焦点軌道面は、５倍に拡大して示す第２図、および30倍
に拡大して示す第３図の顕微鏡写真の通り、純Ｍｏのも
のに比べて、クラックが多く生じているものの結晶の粗
大化は大幅に抑制されていることが確認できた。また、
前述と同様の陽極加速電圧が40kV、管電流が260mA、50
秒間隔で１秒間づつの曝射を5000回繰返し動作させる強
制試験を実施した。その後のＸ線放射量は、初期に比べ
て約76％にとどまり、純Ｍｏの場合よりもその低下がわ
ずかな程度になった。なおＸ線の線質も純Ｍｏの有する
線質と実質的な差は認められず、その変化もほとんどな
かった。This X-ray tube was operated by repeating 400 times of exposure for 4 seconds at 75 second intervals with an anode acceleration voltage of 40 kV and a tube current of 150 mA, as in the above-mentioned conventional example. After the forced motion test, the focal orbital surface has more cracks than those of pure Mo, as shown in the micrographs of FIG. 2 which is magnified 5 times and FIG. 3 which is magnified 30 times. It was confirmed that the crystal coarsening was significantly suppressed although it occurred. Also,
The same anode acceleration voltage as above, 40kV, tube current 260mA, 50
A forced test was carried out in which the exposure was repeated 5000 times at intervals of 1 second. The amount of X-ray radiation thereafter was about 76% of the initial amount, and the decrease was slightly smaller than in the case of pure Mo. The X-ray quality was not substantially different from that of pure Mo, and there was almost no change.

こうしてこの発明のＸ線管は、とくにマンモグラフィー
用のＸ線発生源としてすぐれた長寿命特性を示す。Thus, the X-ray tube of the present invention exhibits excellent long-life characteristics as an X-ray generation source especially for mammography.

なお、ターゲットはＴｉおよびＣの他、１乃至数種のご
く微量の金属原素を含有してもよい。In addition to Ti and C, the target may contain one or several kinds of very small amounts of metal elements.

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、Ｘ線焦点面の結
晶の粗大化が抑制され、放射Ｘ線量の低下が少ない純モ
リブデンの有する線質のＸ線を放射するターゲットを備
えるＸ線管が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a target that emits X-rays of quality having pure molybdenum, in which coarsening of crystals on the X-ray focal plane is suppressed and a decrease in the radiation X-ray dose is small. An X-ray tube equipped is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図はこの発明の実施例を示す要部縦断面図、第２図
および第３図はそれぞれこの発明のものの動作試験後の
ターゲット面を顕微鏡写真で示す平面拡大図、第４図お
よび第５図はそれぞれ従来のものの動作試験後のターゲ
ット面を顕微鏡写真で示す平面拡大図である。 11……真空容器、12……Ｘ線放射窓、14……陰極構体、
15……陽極ターゲット。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are enlarged plan views showing microscopic photographs of a target surface after an operation test of the present invention, FIG. 4 and FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view showing a target surface of a conventional one after an operation test as a micrograph. 11 ... vacuum container, 12 ... X-ray radiation window, 14 ... cathode structure,
15 …… Anode target.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】電子ビームの衝突によりモリブデンの特性
Ｘ線を放射する陽極ターゲットを具備するＸ線管におい
て、 前記陽極ターゲットは、モリブデンを主体とし、それに
０．３乃至４重量％のチタニウム、および微量の炭素を
含む金属材料で構成されてなることを特徴とするＸ線
管。1. An X-ray tube comprising an anode target which emits characteristic X-rays of molybdenum upon collision of an electron beam, said anode target comprising molybdenum as a main component and 0.3 to 4 wt% of titanium, and An X-ray tube comprising a metallic material containing a trace amount of carbon. 【請求項２】炭素の含有量は５０乃至４００ppmの範囲
である特許請求の範囲第１項記載のＸ線管。2. The X-ray tube according to claim 1, wherein the carbon content is in the range of 50 to 400 ppm.