剂发挥作用是困难的。
[0082] 本发明的靶层42中含有的钼、钽和钨是显示负的碳化物的标准生成自由能的金 属，并且其金属碳化物是热稳定的。碳化钼、碳化钽和碳化钨具有高的熔点（Mo 2C :2692°C、 TaC :3880°C，和WC :2870°C )。使用碳化钼、碳化钽和碳化钨的至少一种作为构成靶层42的 材料有助于实现具有高耐热性的透射型靶9。
[0083] 而且，在作为金属碳化物含有碳的靶层42中，金属碳化物具有结晶结构。这意味 着以基于格子密度的预定的空间密度使碳原子分布。以预定的空间密度含有碳的靶层42 能够在靶层42与金刚石基材41之间的界面处形成由碳-碳原子间键产生的强的层叠体界 面。
[0084] 接下来，现在对第二特征，即，"靶层42在厚度方向上作为金属碳化物均匀地含有 碳"的技术意义进行详细说明。
[0085] 由于第二特征，即使在放射线发生管1的运转过程中将透射型靶9暴露于高温环 境，也防止"碳从金刚石基材41向靶层42的扩散"和"靶层42中的碳的扩散"以抑制靶层 42的组成变动。
[0086] 即，由于第二特征，在透射型靶9的放射线输出运转前，靶层42在厚度方向上作为 金属碳化物均匀地含有碳。这显示使金刚石基材41与靶层42"之间的碳的浓度梯度减小" 的功能并且产生抑制"碳从金刚石基材41向靶层42的扩散"的效果。
[0087] 而且，由于第二特征，在透射型靶9的放射线输出运转前，靶层42在厚度方向上作 为金属碳化物均匀地含有碳。这显示使靶层42 "中的碳的浓度梯度减小"的功能并且产生 抑制"靶层42中的碳的扩散"的效果。
[0088] 如上所述，具有第一特征和第二特征的靶层42中，使靶层42的组成稳定。具有透 射型靶42的放射线发生管1能够长期地使放射线发生器20的输出运转稳定。在与碳的扩 散长度Ld相比难以具有足够厚的靶层42的透射型靶9中该技术意义非常重要。
[0089] 应指出的是，本发明的第二特征，即，靶层42在厚度方向上均匀地含有碳，意味着 在靶层42的厚度方向上在任意区域中作为金属碳化物含有碳。
[0090] 因此，在厚度方向上均匀地含有碳的靶层42未必限于在靶层的厚度方向上具有 恒定的碳浓度的形式。在另一实施方案中，碳浓度在范围内具有预定的分布，该范围显示抑 制靶层42的组成变动的效果。具体地，本发明中包括下述实施方案，其中在靶层42的厚度 方向上的90%的区域中最大碳浓度与最小碳浓度的原子浓度比小于10。
[0091] 此外，靶层42中含有的钼、钽和钨都为过渡金属，因此能够各自形成具有多个碳 原子的碳化物结晶结构，但是，这些金属的碳化物的稳定的结晶结构是各自具有1或0. 5个 碳原子每个金属原子的那些。在钼、钽和钨中，六方晶体碳化二钼、立方晶体碳化一钽和六 方晶体碳化一钨是最热稳定的结构。
[0092] 因此，靶层42含有钼作为靶金属的情况下，靶层42中的金属碳化物的原子浓度满 足关系：碳化二钼（Mo 2C)浓度〉碳化一钼（MoC)浓度时，能够抑制靶层42的结构变化。因 此，通过使用作为最稳定结构的碳化二钼（Mo 2C)的单层作为靶层42,进一步提高透射型靶 的耐热性。
[0093] 同样地，革El层42含有钽作为革El金属的情况下，革El层42中的金属碳化物的原子浓度 应满足关系：碳化一钽（TaC)浓度〉碳化二钽（Ta 2C)浓度。因此，通过使用作为最稳定结 构的碳化一钽（TaC)的单层作为靶层42,进一步提高透射型靶的耐热性。
[0094] 同样地，革El层42含有鹤作为革El金属的情况下，革El层42中的金属碳化物的原子浓度 应满足关系：碳化一钨（WC) >碳化二钨（W2C)。因此，通过使用作为最稳定结构的碳化一钨 (WC)的单层作为靶层42,进一步提高透射型靶的耐热性。
[0095] 本发明人已进行了具有稳定的六方晶体碳化二钼、立方晶体碳化一钽或六方晶体 碳化一钨的靶层的透射型靶的运转试验并且已揭示六方碳化一钨最稳定。其原因并不清 楚，但认为与其他两种碳化物相比，六方晶体碳化一钨具有较高的导热性和较低的线膨胀 系数，由此在运转过程中显示比其他两种高的稳定性。
[0096] 靶层42的厚度为由放射线发生管的管电压Va定义的电子穿透深度Dp的约1-1. 5 倍时，靶层42能够抑制金刚石基材41的电子损伤，同时使靶层42中产生的放射线透射到 前方。电子穿透深度Dp的范围是透射型靶9的发热部。因此，从高耐热性和防止靶层42 的组成的变动的观点出发，金属碳化物应包含在从靶层42的表面到电子穿透深度Dp的区 域中。
[0097] 通常，电子穿透深度Dp由入射能量Ep (eV)，即，管电压Va(V)和靶层的密度确定。 本发明中，电子穿透深度Dp (m)由下式1确定：
[0098] Dp = 6. 67xl(T10x Va1.6/ P (式 1)，
[0099] 其值在入射能量Ep ( = Va)的IxlO4至1x10 6V的范围内与实际值良好地一致。式 1中，Va表示管电压（V)，和P表示靶层的密度（kg/m3)。靶层的密度可通过称量和厚度的 测定确定或者可通过适合测定薄膜的密度的Rutherford后方散射光谱法（RBS)确定。
[0100] 具体地，具有0. 1微米至几十微米的厚度的靶层42能够抑制起因于应力的层离。
[0101] 而且，尽管靶层42能够具有含有靶金属和其他金属的组成，但具有由单一的靶金 属的碳化物组成的单一组成的靶层42能够使图IB中所示的发射的放射线11中含有的特 性X射线的光谱锐化。靶层42中含有的金属碳化物具有不同于其纯金属形式，即，钼、钽或 钨的特征结晶结构，其能够通过例如X射线衍射（XRD)、用透射电子显微镜（TEM)的高分辨 率图像或者电子衍射（ED)观察。
[0102] 接下来，参照图IA和IB对本发明的透射型靶的金刚石基材进行说明。
[0103] 通过将金刚石基材41的厚度控制为0. l-10mm，金刚石基材41能够确保基材的表 面方向上的导热性和放射线透射性。金刚石基材41可以是单晶金刚石或多晶金刚石，并且 单晶金刚石能够提供较高的导热性。而且，通过在2-800ppm的范围内含有氮，金刚石基材 41能够提高其抗冲击性，这能够改善可应用本发明的透射型靶9的放射线发生器的柔性。 但是，为了确实地支持靶层，具有比单晶金刚石大的表面粗糙度的多晶金刚石能够确保靶 层的对于金刚石基材的销定力。
[0104] 本实施方案中，已使用了金刚石基材41。除了金刚石基材41以外，可应用于本发 明的支持靶层42的基材能够选自含碳基材例如玻璃碳或含有sp3键的类金刚石碳。
[0105] 接下来，参照图4A-1至4C-4对形成本发明的透射型靶9的方法进行说明。
[0106] 在形成透射型靶9的第一方法中，如图4A-1和4A-2中所示，在金刚石基材41上 形成金属碳化物层作为靶层42。能够采用任意的成膜方法例如化学气相沉积（CVD)、物理 气相沉积或热喷涂形成金属碳化物层。在形成透射型靶9的第二方法中，如图4B-1至4B-4 中所示，通过在金刚石基材41上形成金属层43而形成层叠体，并且在减压气氛、脱氧气氛 或惰性气体气氛下在l〇〇〇°C -2000°C的温度范围内将该层叠体加热。在包括金属层形成和 碳化的方法中，使来源于金刚石基材41的碳分散于金属层43中，能够将金属层43中含有 的金属碳化。通过在1500°C至2000°C的温度范围内进行加热，能够使碳化的时间缩短。
[0107] 此外，如图4C-1至4C-4中所示，通过在由具有低热物性温度的材料构成的基材44 上形成金属碳化物层42或金属层，然后采用CVD或其他方法形成金刚石层41，并且选择性 地将基材44除去，采用作为第一方法和第二方法的变形的方法能够形成透射型靶9。作为 基材44的热物性温度，采用熔点或分解温度。基材44的这些温度低于靶层42或金刚石基 材41时，能够进行根据本实施方案的形成透射型靶的方法。
[0108] 接下来，参照图5A-5C对具有用于调节靶层42的电位的电位调节器的本发明的透 射型靶9的变形例进行说明。
[0109] 从耐电压的观点出发，在靶层42与电子发射单元2之间施加约几十至两百千伏的 高电压以稳定地调节靶层42的电位。图5A表示实施方案，其中以用到达基材41的外周边 缘61的靶层42覆盖金刚石基材41的一个表面的全部区域的方式，在金刚石基材41上形 成靶层42。本实施方案中，经由钎焊材料或金属化层（未示出）将靶层42的外周62与阳 极部件（未示出）电连接。
[0110] 图5B表示实施方案，其中以预定的距离将靶层42的外周62与金刚石基材41的 外周边缘61分离的方式在金刚石基材41的一个表面的部分区域中在金刚石基材41上形 成靶层42。本实施方案中，除了钎焊材料或金属化层以外，经由环形电极45将靶层42与阳 极部件（未示出）电连接。
[0111] 电极45可作为靶层42的底层形成在金刚石基材41的整个表面上或者可形成以 在靶层42的外周62的部分区域在靶层42与金刚石基材41的外周边缘61之间桥接，如图 5C中所示。
[0112] 电极45可由纯金属构成或者可以是具有足以调节靶层42的电位的导电性的金属 氮化物、金属氧化物或金属碳化物。电极45为由与靶层42中含有的靶金属不同的金属元 素的碳化物构成的金属碳化物层时，抑制碳从靶层42向电极45的扩散，并且能够进一步抑 制靶层42的组成的变动。
[0113] 而且，本发明的透射型靶在靶层与金刚石基材之间可具有其组成不同于靶层的组 成的金属碳化物层作为中间层。