KR100406336B1

KR100406336B1 - X선관용양극의제조방법

Info

Publication number: KR100406336B1
Application number: KR1019950036279A
Authority: KR
Inventors: 구로다신이치; 히라이시마사히로; 야마니시게이이치
Original assignee: 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2004-03-12
Also published as: CN1121638A; DE69504274D1; SG44330A1; CN1069438C; EP0709873A1; KR960015636A; JPH08129980A; EP0709873B1; DE69504274T2; US5768338A; US5693363A

Abstract

본 발명은, X선관용 양극 및 그 제조방법 및 고정양극형 X선관에 관한 것이며, 동(銅)등으로 형성된 열양극기체의 단면에 위(上)가 넓어지는 경사 내주면을 가지는 凹부를 형성하고, 이 凹부내에 텅스텐 등의 양극타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 직접 고착한다.

Description

X선관용 양극의 제조방법

본 발명은 고정된 양극을 구비한 X선관(이하, 고정양극형 X선관이라고 한다)에 관한 것으로, 특히 이 고정양극형 X선관에 이용되는 X선관용 양극 및 그 제조방법 및 고정양극형 X선관에 관한 것이다.

고정양극형 X선관은, 이른바 회전양극형 X선관에서 볼 수 있는 양극회전기구를 구비하고 있지 않으므로, 소형임에도 불구하고 비교적 큰 열용량을 얻을 수 있다. 일반적으로 X선관은, 예를들면 X선 진단으로써 의료용으로 이용되고 있지만, 외과용의 수술 등의 경우에는 반송에 편리한 소형, 경량의 고정양극형 X선관이 이용된다.

그런데, X선을 얻을 때 타게트에 공급되는 전기에너지는 1%가 X선 에너지로 변환되는데 지나지 않고 남은 99%는 불소망의 열로 변하고 이것이 타겟트에 현격한 온도상승을 가져오고 있다. 일반적으로 고정양극형 X선관에서의 양극은 열전도성이 양호한 동제의 주상 양극 기체(基)와 이 양극기체의 일단 경사면에 매설된 원판상양극 타게트로 이루어져 있다.

이와 같은 양극을 제조하는 방법으로써는 종래부터 2개의 방법이 실용화 되어 있다. 즉 『캐스팅 법』과 『용접법』이다. 제1도는 캐스팅법으로 얻은 양극의 단면구조를, 제2도는 용접법으로 얻은 양극의 단면구조를 각각 나타내고 있다.

우선 『캐스팅 법』은 몰리브덴(MO) 또는 텅스텐(W)으로 이루어지는 양극타게트(2)를 양극 기체 성형용의 도가니의 저부에 배치한 후, 도가니내에 용융한 동을 흘려보내 양극기체(1)를 성형하는 것에 의해 양극 타게트(2)와 양극기체(1)를 일체화 시키는 것이다.

또한 『용접법』은 미리 작성된 양극기체(1)의 경사면에 양극타게트(2)가 들어가는 凹부(3)를 형성하고, 이 凹부(3)의 저면에 적당한 용재(4)를 개재시켜 양극 타게트(2)를 매설하고, 그후 가열처리함으로써 용재(4)를 통하여 양극타게트(2)를 양극기체(1)에 접합하는 것이다.

그러나 이들중 어떤 방법도 다음의 결점을 가지고 있다.

우선, 『캐스팅법』에서는 양극기체(1)가 되는 동재를 고주파 가열법 혹은 버너법 등에 의해 융점이상으로 온도상승시키므로, 고에너지를 필요로 하여 비용상승의 원인이 되고 있다. 또한, 양극기체(1)를 성형하기 위한 도가니 등이 필요하고, 게다가 이들의 내구성이 나쁘며 양극기체 제작의 경비상승의 요인이 되고 있다. 게다가 최대의 문제점은 이 수법에 의하면, 양극기체(1)와 양극타게트(2)와의 밀착성이 낮고 불안정함에 기인하여 열전도성이 저하하는 것이다. 이것은 동으로 구성되어 있는 양극기체(1)와 고융점금속(예를들면 텅스텐등)으로 구성되어 있는양극 타게트(2) 금속끼리의 친밀성의 문제, 즉 동-팅스텐은 원래 습윤성이 나쁘고 서로 합금층을 만들지 않는 금속의 조합이기 때문이다. 그러므로, 이와 같은 상황에서 작성된 X선관에서는 조금 과대한 부하가 걸리면 타게트 표면의 균열이나 용융, 극단적인 경우에는 타게트가 벗겨진다는 문제점도 나타난다.

다음에 『용접법』에서는 용접시에 발생한 기포가 양극타게트(2)와 양극기체(1)와의 사이에 개재되는 것이 주된 원인이 되어, 반복 부하에 의한 열응력 때문에 타게트가 벗겨지거나 혹은 열전도성의 저하에 의한 타게트 표면의 균열이나 용융이 발생한다. 또한, 본질적으로 용재의 융점에서 최고 사용온도가 한정되므로 양극타게트(2)와 양극기체(1)를 직접 접합하는 것에 비해 사용한계 온도를 낮게 하지 않으면 안된다. 또한, 양극 타게트(2)와 양극기체(1) 사이에 발생한 간격에 불순물이 혼입하거나 혹은 그 간격에 전계가 집중하여 내전압 저하의 원인으로도 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결한 X선관용 양극 및 그 제조방법 및 고정양극형 X선관을 제공수단으로 하는 것이다.

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 구성을 채용한다.

즉, 본 발명은 고정양극형 X선관에 이용되는 X선관용 양극으로써, 상기 X선관용 양극은 이하의 요소를 포함한다 :

위(上)가 넓어지는 경사내주면을 가지는 凹부가, 그 단면에 형성된 양극기체와, 상기 凹부 내에 양극 타게트 재료를 화학적 기상퇴적법(chemical vapor deposition : CVD법)에 의해 직접 고착하여 형성된 양극 타게트,

본 발명에 의하면, 양극 기체의 단면에 형성된 凹부내에 양극타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 직접 고착시켜 양극 타게트를 형성하고 있으므로, 양극기체와 양극 타게트의 밀착력이 높아진다. 그 결과, 양극타게트에서 양극 기체로의 열전도성이 높아져 가혹한 열부하에 대해 내구성이 높은 양극 타게트를 얻을 수 있다.

종래예에서 설명한 『캐스팅법』이나 『용접법』으로 얻어지는 X선관용 양극의 경우, 제1도, 제2도에 나타낸 바와 같이, 양극기체(1)의 단면에 양극타게트(2)를 매설하기 위한 凹부가 필요하다(혹은 필연적으로 형성된다). 그러나, 본 발명에 관련한 수법, 즉, 화학적 기상퇴적법으로 양극 타게트를 형성하는 경우는, 반드시 양극기체의 단면에 凹부를 형성할 필요는 없다. 왜냐하면 양극기체의 단면을 평탄면으로 형성하고, 이 단면전체에 양극타게트 재료를 퇴적하여 양극 타게트를 형성하여도 좋기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 이 발명에 있어서, 양극기체의 단면에 凹부를 형성하고, 그 凹부내에 화학적 기상퇴적법에 의해 타게트를 형성한 이유는 다음과 같다.

제1의 이유는, 비교적 두께가 두꺼운 양극 타게트를 효율좋게 퇴적생성하기 위함이다. 즉, 고정 양극형 X선관용의 양극타게트는 회전 양극형 X선관용의 회전양극 타게트와 비교하여 두껍게 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 회전 양극 타게트의 두께가 200~300㎛정도인데 대해 고정양극 타게트의 두께가 0.5~3mm 정도이다. 이것은 회전양극 타게트의 경우, 음극에서 인출된 열전자가 조사되는 위치(초점)가 타게트의 회전에 따라 변위하는데 대해 고정양극 타게트의 경우 초점이 변위하지 않으므로, 고정양극 타게트 자체의 열용량을 크게 해둘 필요가 있는 등의 이유이다. 이와 같은 이유로 두께가 두꺼운 고정양극 타게트를 작성하려고 하면, 양극 기체의 평탄한 단면에 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 퇴적하면, 장시간을 요하여 제조효율이 현저하게 나빠진다. 그래서 제조효율을 높이기 위하여, 본 발명에서는 양극 기체의 단면에 凹부를 형성하고, 이 凹부내에 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 효과적으로 퇴적시키도록 하였다. 즉, 양극 기체의 단면에 凹부를 형성하면 화학적 기상퇴적 처리시에, 공급된 양극 타게트 재료의 반응가스가 凹부내에 체류하기 쉬워져, 그 만큼 凹부내에서의 양극타게트 재료의 퇴적 속도가 凹부 이외의 평탄면과 비교하여 빠르게 되어 凹부내에 효율좋게 양극 타게트를 생성할 수 있다.

제2의 이유는, 양극 타게트 재료를 양극 기체의 단면에 퇴적한 후 기계적 가공을 용이하게 하기 위함이다. 양극 기체의 단면에 凹부를 형성하여 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 생성하면, 凹부 이외의 단면영역에도 양극 타게트 재료가 얇게 퇴적된다. 양극 타게트에 얇은 부분이 있으면, X선관의 사용중이나 X선관 제조공정중에 높은 온도에 노출되면 그 얇은 부분이 박리하여 X선관 동작 불량의 원인으로도 된다. 그 때문에, 양극기체의 단면에 양극 타게트 재료를 퇴적한 후 양극 타게트의 얇은 부분을 기계적으로 깍아낼 필요가 있다. 본 발명에서는 양극기체의 단면을 연마기 등으로 연마하는 것에 의해, 凹부 이외의 단면영역에 퇴적한 양극타게트 재료를 쉽게 제거할 수 있다. 이때 본래의 양극 타게트는 凹부내에 형성되어 있으므로 凹부내의 양극 타게트가 필요 이상으로 깍이는 일이 없다.

제3의 이유는, 양극 타게트에서 양극 기체로의 열전도성을 높이기 위함 이다. 양극 기체의 凹부내에 양극 타게트를 퇴적 형성하면, 양극 기체의 평탄 단면에 양극 타게트를 쌓아 올려 형성한 경우와 비교하여, 양극 타게트와 양극 기체의 접촉면적이 증가하므로, 열전도성을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 양극기체의 단면에 형성되는 凹부이 내주면을 위(上)가 넓어지는 경사 내주면으로 한 이유는 다음과 같다.

凹부의 내주변이 凹부의 저면에 대해 수직 혹은 凹부 저면을 덮듯이 위가 오므라들게 경사지고 있으면, 이 凹부내에 양극 타게트 재료를 화학적 기상퇴적법으로 퇴적하였을 때 凹부 저면의 모서리부에 반응가스가 충분히 퍼지지 않게 되어 그 모서리부에 양극 타게트 재료가 퇴적되지 않고, 공간(간격)이 생기기 쉽게 된다. 양극 타게트와 양극 기체의 사이에 이와 같은 간격이 생기면 열전도성이 저하하기 때문에 X선관의 사용중에 양극타게트에 균열이 생기거나 혹은 전계가 집중하여 내전압의 저하를 일으킨다. 또한, 화학적 기상퇴적처리시, 양극 타게트 재료는 凹부내의 저면 및 내주면에 대해 수직한 방향으로 퇴적되기 시작하여 퇴적이 진행됨에 따라 연직방향을 향해 연장되어 간다. 그 때문에, 凹부 저면의 모서리부의 각도가 예각이면 모서리부 근방의 내주면과 저면에서 각각 수직방향으로 성장하고 있는 양극 타게트 재료의 퇴적층이 서로 간섭하여, 凹부 저면의 모서리부 근방에서 퇴적된 양극 타게트의 결정에 흐트러짐이 생기기 쉽게 된다. 이와 같은 결정의 흐트러짐은 양극 타게트의 균열이나 박리를 일으키는 원인이 된다.

그래서, 본 발명에서는 양극 타게트를 퇴적 형성하기 위한 凹부의 내주면을위가 넓어지는 경사내주면으로 하고 있으므로 양극 타게트와 양극 기체의 사이에 간격이 생기지 않고 결정성이 좋은 양극 타게트를 생성할 수 있다.

바람직하게는 상기 위가 넓어지는 경사 내주면의 경사각도는 30도 이상이며 90도 미만으로 설정되고, 더욱 바람직하게는 30~70도로 설정된다. 경사각도가 90도 이상이면, 凹부 저면의 모서리부의 각도가 예각이 되어, 상술한 바와 같이 양극 타게트 재료의 퇴적 생성시에, 凹부 저면의 모서리부에 간격이 생기기 쉽다. 또한, 경사 내주면의 경사 각도가 30도 미만이면, 凹부내에 생성된 양극 타게트중 凹부 주위 테두리 부분의 양극 타게트의 두께가 너무 얇게 되므로 가혹한 열부하나 X선관 생산 공정의 유리 봉착용 코발재의 용접시(800~850℃의 가열)에, 양극기체(예를 들면, 동)과 양극 타게트를 구성하는 고융점 금속의 열팽창 계수차에 의해 발생하는 열응력에 의해, 상기 얇은 양극 타게트 부분(양극 타게트의 주변부)에서 균열이 생기거나 박리가 생기기 쉽다.

본 발명에 있어서, 양극기체는 바람직하게는 열전도성이 양호한 동으로 형성되고, 양극 타게트 재료는 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo)과 같은 고융점 금속, 혹은 팅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 합금, 텅스텐(W)과 레늄(Re)의 합금 몰리브덴(Mo)과 레늄(Re)의 합금이 이용된다.

게다가 본 발명은 상술한 바와 같은 X선관용 양극의 제조방법에 관계 되고, 상기 방법은 이하의 과정을 포함한다.

위가 넓어지는 경사 내주면을 가지는 凹부가 그 단면에 형성된 양극 기체의 외주면을 마스킹재로 덮는 마스킹 과정;

상기 양극기체의 단면에 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법에 의해 직접 고착시키는 퇴적과정;

양극 타게트 재료가 고착된 양극 기체의 단면을 기계적으로 연마하고, 凹부 이외의 단면 영역에 고착한 양극 타게트 재료를 제거하는 단면가공 과정.

본 발명 방법에 의하면, 양극 기체의 외주면을 마스킹재로 덮은 상태에서 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법으로 퇴적시키고 있으므로, 양극 기체의 외주면에 불필요한 양극 타게트 재료를 부착하지 않아, 나중의 기계 가공 공정의 부담이 경감된다. 양극 기체의 단면에 양극 타게트를 퇴적한 후, 그 단면을 기계적으로 연마하는 것에 의해 불필요한 양극 타게트 재료가 제거되어, 凹부 내에 양극 타게트가 형성된다.

상기의 발명방법에 있어서, 상기 양극 기체의 외주면을 덮는 마스킹재는 바람직하게는 양극기체와 같은 금속재료로 형성된다. 이것에 의해, 양극 타게트 재료의 화학적 기상 퇴적 처리중에 고온 분위기에 노출되면, 양극 기체의 외주면과 마스킹재가 접합하기 쉽게 되어, 양자의 간격이 거의 없어지므로, 양극 기체 외주면으로의 양극 타게트 재료의 부착을 유효하게 방지할 수 있다. 예를 들면 상기 양극 기체가 동으로 형성되어 있는 경우, 마스킹재로써는 동박(銅箔)이 바람직하게 이용된다.

게다가 상기의 발명방법에 있어서, 바람직하게는 상기 양극기체는 凹부가 형성된 단면과는 반대측의 취부기단(取付基端) 기계가공을 행하기 전의 것이며, 또 상기 단면가공 과정후에 상기 凹부에 형성된 양극타게트면을 치수 기준으로써 양극기체의 취부기단의 기계가공을 행하는 취부기단 가공 과정을 구비한다. 이 방법에 의하면, 양극 기체의 단면에 양극 타게트를 형성한 후, 이 양극 타게트 면을 기준으로써 양극기체의 취부기단을 기계가공하므로 양극타게트면에서 취부기단까지의 치수를 정밀하게 작성할 수 있다. 덧붙여 말하면, 양극 타게트 재료를 퇴적하기 전에 양극 기체의 취부기단의 기계가공을 하면, 퇴적형성된 양극 타게트의 두께의 변동이 양극 타게트 면에서 취부기단까지의 치수 정밀도에 악영향을 미친다. 양극 타게트 면에서 취부기단까지의 치수 정밀도는 이 양극이 조립되는 X선관 초점 위치의 정밀도에 관계하므로, 양극 타게트면에서 취부기단까지의 치수를 정밀하게 작성할 수 있는 본 발명 방법은 실용상 유용하다.

게다가, 본 발명은 상기와 같은 양극을 구비한 고정양극형 X선관이며, 상기 X선관은 이하의 요소를 포함한다.

열전자를 방출하는 음극과,

상기 열전자가 조사되는 것에 의해 X선을 발생하는 고정양극과,

상기 음극 및 양극을 봉입한 진공용기와,

상기 양극은, 위가 넓어지는 경사내주면을 가지는 凹부가, 그 단면에 형성된 양극 기체와, 상기 凹부내에 화학적 기상 퇴적법으로 직접 고착된 양극 타게트로 구성된다.

발명을 설명하기 위하여 현재 가장 적합하다고 생각되는 몇개의 형태가 도시되어 있지만, 발명이 도시한 대로의 구성 및 방책에 제한되는 것이 아님을 이해해야 된다.

이하, 본 발명의 적합한 실시예를 도면을 토대로 하여 상세히 설명한다.

제3도를 참조한다. 이 고정양극형 X선관은 열전자를 방출하는 음극(10)과, 이 음극(10)에 대향 비치되어, 상기 열전자가 조사되는 것에 의해 X선관을 발생하는 고정양극(20)과, 음극(10) 및 고정양극(20)등을 수납하는 유리제 진공용기(30)를 구비한다. 음극(10)에는 통전되는 것에 의해 열전자를 방출하는 단일 또는 복수개의 필라멘트(11)가 비치되어 있다.

본 발명의 주요부인 양극(20)은, 거의 원주상의 양극기체(21)의 음극(10)측 경사단면에 양극타게트(22)를 화학적 기상퇴적법(chemical vapor deposition : CVD법)으로 직접 고착하여 형성되어 있다. 이 양극(20)은 양극타게트(22)가 형성된 경사단면과는 반대측의 취부기단측에서, 납땜접속된 금속부재(예를 들면 코발재)(31)를 통하여 진공용기(30)로 봉착되어 있다. 또한, 양극(20)의 취부기단에는 냉각기(32)가 설치되어 있다. 또한, 음극(10)측에는 필라멘트(11)로의 통전등을 행하는 케이블(33)이 접속되어 있다.

제4도를 참조하여 양극(20)의 상세한 구성을 설명한다.

양극(20)의 양극기체(21)는, 예를들면 동과 같은 열전도성이 양호한 금속 재료로 형성되어 있다. 양극기체(21)의 경사단면에는 평면시야에서 원형의 凹부(23)가 형성되어 있고, 이 凹부(23)내 양극타게트(22)가 CVD법으로 직접 고착되어 있다. 凹부(23)의 깊이는 양극 타게트(22)의 두께와 거의 같으며, 4mm 정도이다. 凹부(23)의 내주면(23a)은 위가 넓어지게 경사지고 있다. 이 경사 내주면(23a)의 경사각도(θ)는 30도 이상 90도 미만이며, 바람직하게는 30도~70도의 범위로 형성된다. 상술한 바와 같이, 경사각도(θ)가 90도 이상이면 양극 타게트(22)를 CVD법으로 퇴적생성할때, 凹부(23)의 저면모서리부에 반응가스가 돌기 어렵게 되어, 그 부분에 간격이 생기거나 혹은 凹부(23)의 저면 모서리부 근방에서 퇴적 생성되는 양극 타게트(22)의 결정성에 흐트러짐 생기기 쉽다. 경사각도(θ)가 30도 미만이면 양극 타게트(22)의 주변부의 두께가 너무 얇아져, X선관 사용시에 가혹한 열부하가 인가되었을 때나 X선관의 생산공정의 용접시 열에 의해, 양극 타게트(22)의 주변부에 균열 등이 발생하기 쉽다.

한편, 凹부(23)의 경사내주면(23a)은 제4도와 같은 직선적인 경사면일 필요는 없으며, 예를들면 제5도에 나타내는 바와 같은 단면 원호상의 경사면이라도 된다.

CVD법으로 퇴적 생성되는 양극 타게트(22)의 재료로써는 고융점 금속재료가 이용되며, 바람직하게는 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo), 혹은 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 합금, 텅스텐(W)과 레늄(Re)의 합금, 몰리브덴(Mo)과 레늄(Re)의 합금이 이용된다.

양극 타게트(22)가 형성되는 경사단면과 반대측의 양극기체(21)의 취부기단에는 양극기체(21)를 냉각기(32)(제3도 참조)에 설치접속하기 위한 나사구멍(24)이 형성되어 있다.

다음에 상술한 구성을 구비한 고정양극형 X선관용의 양극(20) 제조방법에 대해 설명한다.

제6A도에 나타낸 양극기체(21)용의 원주상의 동소재(21a)에 기계 가공을 행하고, 제6B도와 같은 가공소재(21b)를 작성한다. 이 가공소재(21b)의 단계에서는, 양극기체(21)의 경사 단면과 凹부(23)가 형성되지만, 양극기체(21)의 취부기단측의 가공은 행해지지 않는다. 덧붙여 말하면, 여기에서는 凹부(23)의 경사내주면(23a)의 경사각도(θ)를 45도로 설정한다.

그리고, 제6C도에 나타내는 바와 같이 가공소재(21b)의 외주면을 마스킹재로써의 동박(25)으로 덮는다. 마스킹용 동박(25)의 가공법은 그 생산량에 의해 달라지지만, 소량의 경우는 칼(刃物)로 용이하게 가공할 수 있고, 다량의 경우는 형상을 이용한 프레스 성형으로 가공하면 된다. 동박(25)은, 그 위를 동선으로 묶어 동박(25)이 벗겨지거나 이동하지 않도록 한다. 물론, 반복사용가능한 지그로 동박(25)을 주위에서 압입하여 고정하도록 해도 되지만, 지그에 양극 타게트 재료나 동박의 일부가 부착하여 수명에 한계가 있으므로 동선과 같은 저렴하고 소모용 재료로 고정하는 것이 유리하다.

또한, 마스킹재로써는 본 실시예와 같이, 양극기체(21)와 같은 금속재료를 이용하는 것이 바람직하지만, 스테인레스 강박이나 불화수지시트를 이용해도 된다. 동박(25)의 두께는, 30~100㎛가 바람직하다. 동박(25)의 두께가 30㎛ 미만이면 CVD법으로 양극타게트 재료를 퇴적한 후, 동박(25)을 양극 기체(21)에서 떼는 것이 곤란해진다. 동박(25)의 두께가 100㎛를 넘으면 양극기체(21)의 외주면에 동박(25)을 간격없이 감는 것이 곤란해 진다.

가공소재(21b)의 외주면을 동박(25)으로 덮은 후, 제7도에 나타내는 바와 같이, CVD장치(40)의 반응관(41)내에 가공소재(21b)를 세트한다. 반응관(41)내에는가공소재(21b)가 올려놓여지는 히터(42)가 있고, 또한 반응가스 공급관(43a, 43b)이 도입되고 있다. 양극 타게트 재료가 팅스텐인 경우, 반응가스 공급관(43a, 43b)에서 불화텅스텐(WF₆) 가스와 수소(H₂) 가스의 혼합가스가 각각 공급된다. 즉, 고온분위기 내에서 WF₆을 H₂로 환원하는 것에 의해 가공소재(21b)의 경사단면상에 텅스텐(W)을 퇴적 생성시킨다. 생성조건은, 예를 들면 300~800℃에서, WF₆=100∼300CC/분, H₂=300~1000CC/분이고, 전체압력은 0.5~760torr 이다.

여기에서, 가공소재(21b)의 경사단면에 凹부(23)가 형성되어 있으므로, 다른 경사 단면 영역과 비교하여 凹부(23)내에 텅스텐막(양극 타게트)이 빠르게(바꾸어 말하면, 두껍게) 퇴적 생성된다. 이것은 반응관(41)내에 공급된 반응가스(WF₆, H₂)가 凹부(23)에 비교적 오랫 동안 체류하기 때문이라고 생각 된다. 또한, 凹부(23)의 내주면은 경사(여기에서는 45 ˚)지고 있으므로, 凹부(23)의 내주면 부분에도 텅스텐막이 양호하게 퇴적생성된다. 게다가, 양극기체(21)의 외주면은 동박(25)으로 덮혀져 있으므로, CVD 처리시 열에 의해 양극 기체(21)와 동박(25)이 접합 밀착해서 양자의 간격이 메워져, 양극 기체(21)의 외주면에 텅스텐 막이 퇴적하지 않는다. 가공소재(21b)의 경사단면에 텅스텐막(양극 타게트 22)이 퇴적된 모양을 제6D도에 나타낸다.

텅스텐막을 생성한 후, CVD장치(40)의 반응관(41)내에서 가공소재(21b)를 인출 가능한 온도까지 자연냉각 한다. 가공소재(21b)의 외주면에 동박(25)은 밀착하고 있지만, 동박(25)의 표면에도 텅스텐막이 어느정도 퇴적 생성되고 있으므로, 텅스텐막과 가공소재(동)(21b)의 열팽창계수차에 의해, 막생성후의 냉각 과정에서 동박(25)과 가공소재(21b)의 사이에 동박(25)을 벗기는 방향으로 힘이 작용한다. 그 때문에, 냉각후에 동작(25)을 쉽게 벗길 수가 있다. 단지 동박(25)의 두께가 너무 얇으면 동박(25)과 가공소재(21b)와의 밀착력이 강해져, 동박(25)이 벗겨지기 어렵게 된다.

가공소재(21b)의 외주면에서 동박(25)을 벗긴 후, 제6E도에 나타내는 바와 같이 가공소재(21b)의 경사면을 기계적으로 연마하여, 凹부(23) 이외의 경사단면 영역에 퇴적한 텅스텐 막을 제거한다. 凹부(23)이외의 영역에 퇴적한 텅스텐막은 얇으므로, 이것을 그대로 놓아두면, X선관 제조공정에서의 용접시 고열이나 X선관 사용시 가혹한 열부하에 의해, 텅스텐 막이 얇은 부분에 균열이나 박리가 생기기 쉽기 때문이다.

가공소재(21b)의 경사단면을 가공한 후, 凹부(23)내의 양극 타게트(22)의 표면을 치수상의 기준으로 하여, 가공소재(21b)(양극 기체 21)의 취부기단측을 기계 가공하는 것에 의해, 양극(20) 전체를 완성시킨다(제6F도 참조). 이와같이 최종 공정에서 양극 기체(21)의 취부 기단측을 기계 가공하면, 양극 타게트(22)의 두께에 변동이 있어도 취부기단의 기계가공으로 그 변동을 흡수 · 조정할 수 있으므로 양극 타게트(22)의 표면에서 취부기단까지의 치수(L)(제4도 참조)의 정밀도, 즉 X선관의 초점위치의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 덧블여 말하면 양극 타게트(22)의 CVD전에 양극 기체(21)의 기단측도 기계 가공해 두면, 양극 타게트 (22)의 두께가설정치 보다 얇게 되었을 경우에, 재차 양극 타게트 재료를 퇴적하여 양극 타게트 표면에서 취부기단까지의 치수를 규격내에 둘 필요가 생기므로 공정이 번잡해 진다.

제8도에 상기의 방법으로 얻어진 텅스텐(양극 타게트 22)-동(양극기체 21)의 접합계면의 전자현미경(SEM) 사진과 원소분석(EPMA선 분석)의 결과를 나타낸다. 이와 같이 본 수단에서는 텅스텐과 동과의 접합계면에 간격없이 양자가 지극히 양호하게 접합되어 있음을 알 수 있다. 또한, 접합계면에는 열전도성을 저하시키거나, 장기 신뢰성을 저하시키는 다른 불순물 원소는 인지되지 않는다.

본 발명의 유효성을 확인하기 위하여 상기의 CVD법으로 얻어진 양극과 종래의 캐스팅법으로 작성된 양극을 각각 실제로 X선관에 봉입하여 시험을 했다.

시험조건으로써는 X선 투시를 행하는 경우를 상정하여 장시간 입력(X선 노출시간 1분)으로 하고, 양극 타게트(22)의 초점위치의 텅스텐이 용융하기 시작할때의 최대부하 입력을 비교하였다. 그 결과는 다음과 같다.

상기의 결과로 밝혀졌듯이, 본 발명에 관계되는 X선관 A, B, C의 최대부하입력의 평균은 422W이며, 종래의 X선관과 비교하여 약 17%의 최대부하 입력의 향상을 확인 할 수 있었다. 한편, 참고로써 단시간 최대정격(X선 촬영시의 조건)에 대해서도 비교하였지만, 양자의 차는 판단할 수 없었다.

이상과 같이, 본 발명에 관계되는 고정양극형 X선관에 의하면, X선 투시시의 허용입력을 크게할 수 있어, 그 만큼 X선 화질을 향상시킬 수 있다. 또한 660W, 노출시간 20초라는 대선량투시나, 동일하게 고출력이 필요한 간이 DSA(Digital Subtraction Angiography)와 같은 수단에도 사용가능한 고정양극형의 X선관을 실현할 수 있다.

본 발명은 그 사상 또는 본질에서 이탈하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으며, 따라서 발명의 범위를 나타내는 것으로써, 이상의 설명이 아닌 부가된 청구항을 참조해야 한다.

제 1 도는 종래의 캐스팅법에 의한 X선관 양극을 나타낸 부분단면도,

제 2 도는 종래의 용접법에 의한 X선관 양극을 나타낸 부분단면도,

제 3 도는 본 발명에 관계되는 고정양극형 X선관의 일실시예의 개략구성을 나타내는 단면도,

제 4 도는 본 발명에 관계되는 X선관 양극의 일실시예의 구성을 나타내는 단면도,

제 5 도는 다른 실시예에 관계되는 X선관 양극의 구성을 나타내는 부분단면도,

제 6 도는 본 발명에 관계되는 X선관 양극 제조방법의 일실시예의 설명도,

제 7 도는 본 발명에서 이용되는 CVD법의 설명도,

제 8 도는 본 발명에서 얻어진 양극타게트와 양극 기체와의 접합계면의 특성을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 양극 기체, 2 ... 양극타게트,

3 ... 凹부, 4 ... 용재,

10 ... 음극, 11 ... 필라멘트,

20 ... 고정양극, 21 ... 양극기체,

22 ... 양극타게트, 30 ... 진공용기,

32 ... 냉각기, 33 ... 케이블,

40 ... CVD 장치, 41 ... 반응관,

42 ... 히터.

Claims

고정 양극형 X선관에 이용되는 X선관용 양극의 제조방법에 있어서,

소정의 각도를 가지고, 위가 넓어지는 경사 내주면을 가지는 凹부를 양극기체의 단면에 형성하는 凹부 형성 과정과,

상기 凹부가 그 단면에 형성된 상기 양극기체의 외주면을 마스킹재로 덮는 마스킹 과정과,

상기 양극기체의 凹부에 반응가스를 체류시켜, 상기 양극기체의 단면에 양극 타게트 재료를 화학적 기상 퇴적법(CVD)에 의해 직접 고착시키는 퇴적 과정과,

양극 타게트 재료가 고착된 양극기체의 단면을 기계적으로 연마하여, 凹부 이외의 단면 영역에 고착한 양극 타게트 재료를 제거하는 단면가공 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 X선관용 양극의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 양극 기체의 외주면을 덮는 마스킹재는 양극기체와 같은 금속재료로 형성되어 있음을 특징으로 하는 X선관용 양극의 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 양극기체 및 마스킹재는 동(銅)으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 X선관용 양극의 제조방법.
제 1 항에 있어서;

상기 양극기체는 凹부가 형성된 단면과는 반대측의 취부기단(取付基端)의 기계가공을 행하기 전의 것이며, 또 상기 단면가공 과정 후에 상기 凹부에 형성된 양극 타게트면을 치수 기준으로 하여 양극 기체의 취부기단의 기계 가공을 행하는 취부기단 가공과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 X선관용 양극의 제조방법.