[发明专利]透射型靶、放射线产生管、放射线产生设备和放射线照相系统

说明书

技术领域

本发明涉及例如在用于诊断应用的医疗设备以及用于非破坏性X射线成像的工业设备中使用的放射线产生设备。 

本发明尤其涉及包括靶层和支撑该靶层的金刚石基板的透射X射线靶、包含该透射X射线靶的放射线产生管、包含该放射线产生管的放射线产生设备、以及包含该放射线产生设备的放射线照相系统。 

背景技术

医疗诊断中使用的产生X射线的放射线产生设备希望地具有提高的耐久性并且需要较少的维护以便提高产生器的操作率，并且用作可在家庭医疗护理以及灾难和事故的情况下的急救中使用的医学模态。 

确定放射线产生设备的耐久性的重要因素之一是用作用于产生放射线的源的靶的热阻。 

在被配置用于通过用电子束照射靶来产生放射线的放射线产生设备中，靶处的放射线产生效率小于1%，并且被施加给靶的能量几乎全部被转换成热。如果在靶处产生的热未充分释放，则靶的粘合性可能由于热应力而减小，并且靶的热阻变得有限。 

一种已知的提高靶的放射线产生效率的方式是使用透射型靶，该透射型靶包括靶层和基板，该靶层为含有重金属的薄膜的形式，该基板透射放射线并且支撑该靶层。PCT日文翻译专利公开No.2009-545840公开了一种旋转阳极型透射型靶，其提供了为已知的旋转阳极型反射靶的放射线产生效率的至少1.5倍的放射线产生效率。 

一种已知的加速从靶向外部释放热的方式是使用金刚石作为支撑多层靶的靶层的基板。PCT日文翻译专利公开No.2003-505845公开 了使用金刚石作为支撑由钨构成的靶层的基板，由此提高热释放特性并且实现微聚焦。一方面，金刚石不仅具有高热阻和高导热性，而且具有高放射线透射特性，因此适于用作支撑透射型靶的基板的材料。 

另一方面，金刚石具有对于熔融金属的低润湿性，并且金刚石和固态金属之间发生线性膨胀系数不匹配。因此，金刚石具有低的与靶金属的亲合性。确保靶层和金刚石基板之间的粘合性已经成为在提高透射型靶的可靠性时需要解决的问题。 

PCT日文翻译专利公开No.2003-505845公开了一种透射型靶，其中其材料没有被公开的中间层被提供作为粘合促进层，并且被置于金刚石基板和靶层之间。 

日本专利特开No.2002-298772公开了在配备有透射型靶的放射线产生管中由于线性膨胀系数不匹配而在靶层和金刚石基板之间出现热应力，并且由于热应力而在靶层中出现分离和裂纹。日本专利特开No.2002-298772公开了如下结构，其中靶层朝向金刚石基板翘曲，从而在放射线产生管工作期间，靶层被压向金刚石基板，由此抑制靶层的分离。 

甚至其中靶层和金刚石基板之间的粘合性提高并且在PCT日文翻译专利公开No.2003-505845和日本专利特开No.2002-298772公开的透射型靶有时在靶层中也出现微裂纹，导致放射线输出波动。 

图10A和10B分别是已经导致放射线输出波动的透射型靶单元71的平面图和截面图。图10A和10B是通过显微镜观察而获得的，并且被提供作为参考示例。在累计总共103次曝光之后，图10A和10B中所示的透射型靶单元71被从附图中未示出的放射线产生设备去除。图10B是沿图10A的平面图中的线XB-XB取得的透射型靶单元71的截面图。 

在参考示例的透射型靶单元71中，在对应于附图中未示出的电子束的照射斑点的区域内，微裂纹68具有随机延伸的分支，并且形成损坏区域67。 

损坏区域67内的微裂纹68的更详细的观察表明（reveal）如图 10B所示，微裂纹68从靶层62的上表面传播到下表面。如图10A所示，在平行于靶层42的平面中，观察到具有闭合环的微裂纹68以及被微裂纹68的闭合环分割的岛区域65和65’。岛区域65和65’是没有建立与阳极部件49的电连接的区域。 

在透射型靶单元71被组装到附图中未示出的放射线产生设备中之前，在靶层62中没有观察到微裂纹68。在透射型靶单元71被组装到放射线产生设备中之后的初始阶段中，没有观察到放射线输出波动。因此，可推测（presumably）靶层62中观察到的微裂纹68的产生以及放射线输出的波动是由放射线产生设备的驱动导致的。