CN1058106C - 旋转阳极型ｘ射线管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种旋转阳极型X射线管装置，它能缩小旋转阳极型X射线管的阳极靶到旋转体端部的轴向长度，该X射线管的真空容器有大直径的金属的、和小直径的绝缘的容器部分，装置还能抑制其绝缘容器部分的内面上的带电。本发明的旋转阳极型X射线管装置，其定子(23)围绕着在阳极旋转体(15)及固定体(21)四周的绝缘容器部分(17)，线圈导线(31)在靠近阳极靶(19)的一侧有横向扩大的线圈导线扩大部(31a)。

Description

旋转阳极型Ｘ射线管装置
本发明涉及旋转阳极型X射线管装置，特别是涉及具有作为一种真空容器包围阳极靶的金属容器的旋转阳极型X射线管一将它收容在内部的X射线管收容容器及旋转驱动用的定子的构造。
众所周知，旋转阳极型X射线管是安装在充以绝缘油的X射线收容容器内而工作的。这样的旋转阳极型X射线管装置具有对应于为了使X射线管旋转体高速旋转的电磁感应电动机定子的定子。此定子由铁芯和线圈导线组合而成，靠近安置在包围与电动机转子对应的X射线管内的旋转体的真空容器之外周处。
这样的构造，例如公开在美国专利第4,225,787号或美国专利第4,247,782号的说明书中。即如图5所示，通过在形成于强磁性体薄片环叠成的环状铁心11之上的多个槽内卷绕定子线圈导线12来构成定子13。一方面，旋转阳极型X射线管14，照公知的那样，具有包围旋转体15的真空容器16的玻璃容器部分17。圆盘状的阳极靶19位于真空容器的大直径的金属容器部分18的内侧，并通过旋转轴20固定在旋转体15上，受到支持。旋转体15通过图上未表示的轴承可旋转地保持在阳极固定体21上。此外，图中符号18a表示从金属容器部分延长的电晕环，17a表示玻璃容器部分的锥状扩大部，17b表示玻璃容器部分的小直径的圆筒部。
定子13靠近配置于玻璃容器部分小直径的圆筒部17b的外周，主要发生在铁芯11内侧的旋转磁场作用于旋转体15，而使此旋转体高速旋转。
图5所示的现有结构由于其定子13的线圈导线12直线地延长于阳极靶一侧，所以铁芯11的位置就相对地远离阳极靶19了。根据X射线管装置的构造和运行条件，通常，真空容器的金属容器部分18保持在地电位，在阳极靶19例如要加有正75KV的高电压。为此，阳极靶19和真空容器的金属容器部分18之间的间隔G必需确保能够充分耐受运行中的上述高电位差。
由于这些原因，从阳极靶19的下端起到旋转体15的下端为止的轴向距离H不希望地增大了而不太合适。还有，定子13的铁芯11和图中未表示出的X射线管收容容器一起是地电位，在运行时，用中性点接地的交流驱动电压供给线圈导线12，和铁芯一起线圈导线实质上也在地电位上运行。因此，运行时，按定子的上端内侧角部和X射线管内的旋转体之间的电位分布，玻璃容器部分的锥状扩大部17a的内面电位梯度大，进入电晕环18a和旋转体15之间的空间的漂移电子e带电到达该锥状扩大部17a的内面，存在容易产生不希望的放电之缺陷。
本发明的目的是提供一种旋转阳极型的X射线管装置，它消除上述缺陷，避免从阳极靶的下端到旋转体下端的轴向距离增大，从而可以使装置小型化，同时抑制绝缘容器部分的锥状扩大部内面带电，使难以发生放电。
本发明的旋转阳极型X射线管装置A使在阳极靶一侧的定子线圈导线实质上沿着绝缘容器部分锥状扩大部扩大。
按本发明，可缩小从阳极靶的下端到旋转体下端的轴向距离从而实现小型化，而且固定子线圈导线扩大部所产生的电磁场的作用，抑制了绝缘容器部分锥状扩大部内面带电，使其难以产生放电，维持稳定的运行。
图1是表示本发明实施例主要部分的纵向剖面图。
图2是图1主要部分扩大的纵向剖面图。
图3是表示分解图1主要部分的侧视图及俯视图。
图4是说明本发明效果的模式图。
图5是表示现有结构主要部分的半剖面图。符号说明
14旋转阳极型X射线管
15旋转体
16真空容器
17绝缘容器部分；17b绝缘容器的锥状扩大部
18金属容器部分
19阳极靶
22X射线管收容容器
23定子
30铁芯
31线圈导线；31a线圈导线的扩大部
41、42径向滑动轴承
以下参照附图说明实施例。相同部分用同样的符号。在图1到图3所示的实施例有如下结构。即，旋转阳极型X射线管14被用螺钉将其阳极固定体21的端部固定在塑料制的绝缘支撑框架29上而被固定在充有绝缘油的X射线管收容容器22的内部。定子23被固定在支持角铁24和绝缘支撑框架29上而保持在X射线管收容容器22的内部。此外，此X射线管收容容器22装有铅内衬25、高压电缆的接线端子26。
旋转阳极型X射线管14，在真空容器16的大直径金属容器部分18的内部配置有由重金属做成的圆盘状阳极靶19，并被固定在轴20上，通过它固定在圆筒状的旋转体15上。旋转体15通过在后面叙述的轴承以可旋转地嵌合支持在阳极固定体21上。真空容器16的金属容器部分18的端部大体上沿靶19的外周曲面直径渐渐缩小，其下端部折弯而构成电晕环18a。围绕旋转体15主要部分的由玻璃做成的绝缘容器部分17在靶一例有锥状扩大部分17a，从这里沿着电晕环18a的外周延长的上端部通过封堵金属环28气密接合于金属容器部分18的下端部。还有，绝缘容器部分17的靠近旋转体15外周直线地延伸的小直径的圆筒部17b，它的下端通过封堵金属环27a、及辅助金属环27b气密地溶接于阳极固定体21的端部外周。
圆筒状旋转体15，具有由铁或硬质铁合金做成的强磁性圆筒部分15a和在其外周固着的铜或铜合金做成的良导体圆筒部15b，轴一侧的肩部15c伸入阳极靶19里侧中心凹部19a的内部空间。铁或铁合金做成的推力环15e用多个螺钉固定在旋转体15的开口端部15d上。
旋转体15与阳极固定体21的嵌合部分设有各2组动压式径向滑动轴承41、42及推力滑动轴承43、44。在轴向互相分开设置的二个径向滑动轴承41、42，如图3(a)所示那样，设有形成于阳极固定体21的外周面上的2组人字形螺旋状沟41a、42a。而且，靠近重量大的阳极靶这一边的螺旋状沟41a比起另一边的螺旋状沟42a其沿轴向长度要长一倍这样构成，使其具有相对大的轴承耐荷重性能。还有，两个螺旋状沟41a、42a中间的区域形成固定体的小直径部位21b。此外，阳极固定体21用硬质铁合金构成。
一边的推力滑动轴承43，如同上图(c)所示那样，在阳极固定体的前端面21a上形成有圆形的人字螺旋沟43a。另一边推力滑动轴承44，如图3(b)及(d)所示那样，具有形成在与阳极固定体下部台阶面接合的推力环15e之上的圆形人字螺旋沟44a。和这些形成螺旋沟的轴承面相接触的各个相面对的滑动轴承面可以是简单的平面，或者如有必要也可以形成螺旋形沟。此外，这些旋转体和阳极固定体的两轴承面在运行中保持大约20μm的轴承间隙。
在阳极固定体21中，在其中央部分沿轴向挖出润滑剂收容室45、及横向贯通小直径部位21b成十字形而构成润滑剂通路46。因此，在由各螺旋沟、轴承间隙、润滑剂收容室、润滑剂通路、及小直径部位21b而成的空间中，至少在运行中供给镓-铟锡合金这类液体金属润滑剂(图中未表示)。
于是，定子23有通过形成于环状铁芯30内侧的多个轴向槽孔在图示的上下两侧折回卷绕的线圈导线31。特别是，阳极靶一侧的线圈导线有在横向扩大成锥状而卷绕的线圈导线扩大部分31a。此实施例的线圈导线扩大部31a其内侧大体上沿着绝缘容器部分的锥状扩大部17a而绕成锥状的面。此线圈扩大部31a在轴向所占长度La占定于23的轴向全长Lb的20％以上。其上限没有特别限定，实践中期望达到60％的程度。另外，线圈导线扩大部31a可以是在横向大体上扩大成直角的构造，或者也可以只在其内径侧形成锥状的构造。
还有，在定子23与绝缘容器部分17之间，插有为提高电绝缘性能的塑料制的绝缘圆筒32。此绝缘圆筒32在阳极靶一例同样沿绝缘容器部分的锥状扩大部17a扩大为锥状，并比线圈导线扩大部31a的前端还向外方延伸这样来设置。
然后，定子的安置最好使其铁芯30的位置大体相应于2个径向滑动轴承41、42的中间区域或者固定体的小直径部位21b的位置处。由定子发生的旋转磁场主要集中在铁芯30的内侧，所以此磁场不怎么会达到各动压式滑动轴承的螺旋状沟的主要部分。因此，有利于降低动压式滑动轴承部的不希望的发热以及因此热而促进活性液体金属润滑剂和轴承面的化学反应等的因素、维持稳定的轴承运行。
于是，由于将定子在阳极靶一侧的线圈导线横向地沿绝缘容器部分锥状扩大部17a扩大而且比较地靠近配置，所以可将此定子靠近阳极靶。从而，使从阳极靶之下端，即里侧端部到旋转体下端的轴向距离(相当于图5中尺寸H)缩小因而小型化就成为可能。但是，线圈导线扩大部31a实质上是地电位的导电体，所以和它接近的绝缘容器部分的，特别是锥状扩大部的内面的电位梯度缓和了，漂移电子的带电被抑制了。另外，由定子的线圈导线扩大部产生的旋转磁场，与由铁芯发生的旋转磁场相比是微弱的，如在图4中符号F所示，它分布成向阳极靶一侧鼓出、经旋转体及阳极固定体的强磁性体部分到达对面。由此，漂移电子e进入金属容器的电晕环与阳极旋转体之间的空间电子e，因此根据漏磁场F和这个空间的电场分布，电子e以虚线所示那样一边围绕着磁通旋转一边到达是阳极电位的旋转体外周而并被捕捉。因而，也是由此原因抑制了在绝缘容器部分的、特别是锥状扩大部的内面上电子带电，抑制了由此原因引起的放电。
此外，轴承不限于上述动压滑动轴承，球轴承、或者它们的组合也是可以的。
根据以上说明的本发明，缩小了从阳极靶下端到旋转体下端的距离，从而可以实现小型化，且抑制了绝缘容器部分的内面带电，抑制了起因于此的放电，得到稳定的运行。

Claims (5)

1.旋转阳极型X射线管装置，包括：
旋转阳极型X射线管(14)，其中真空容器(16)有大直径的金属容器部分(18)及小直径的绝缘容器部分(17)，同时上述绝缘容器部分(17)的端部扩大为锥状(17a)与上述金属容器部分(18)气密接合，圆盘状阳极靶(19)配置在上述金属容器部分(18)的内部，同时可旋转地支持且通过轴承嵌合该阳极靶(19)的旋转体(15)和阳极固定体(21)的一部分被配置在上述绝缘容器部分(17)的内部；
收容该X射线管于内部的X射线管收容容器(22)；
圆筒状的定子(23)，由在上述X射线管收容容器的内部，围绕上述X射线管的旋转体(15)及其四周的上述真空容器(16)的绝缘容器部分(17)而配置的铁芯(30)及嵌绕在其中的线圈导线(31)所构成；
其特征是上述定子(23)的线圈导线(31)在靠近上述阳极靶(19)的区域实质上沿上述绝缘容器部分(17)的锥状扩大部(17a)而扩大。
2.根据权利要求1的旋转阳极型X射线管装置，其特征是沿线圈导线(31)的锥状扩大部的轴向长度La占定子(23)沿轴向全长Lb的20％以上。
3.根据权利要求1的旋转阳极型X射线管装置，其特征是轴承为具有被供以液体金属润滑剂的螺旋沟(41a，42a)的动压式滑动轴承(41，42)。
4.根据权利要求1的旋转阳极型X射线管装置，其特征是轴承为具有被供以液体金属润滑剂的螺旋沟(41a，42a)的、在管轴方向上分开设置的2个动压式滑动轴承(41，42)，上述定子(23)的铁芯(30)位于与这2个滑动轴承之间区域相对应的位置上。
5.根据权利要求1的旋转阳极型X射线管装置，其特征是旋转体(15)的肩部伸入阳极靶(19)之内部。
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