CN115517693A - X射线管装置以及x射线ct装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供X射线管装置以及X射线CT装置。提供能防止保持旋转轴承的保持部的损伤的X射线管装置和具备该X射线管装置的X射线CT装置。X射线管装置具备：阴极，产生电子束；阳极，通过被照射所述电子束而产生X射线；旋转部，支承所述阳极并旋转；旋转轴承，在所述旋转部的旋转轴的方向上隔开给定的距离来配置，且具有夹着滚动体的外圈和内圈；和保持部，保持所述外圈，该X射线管装置的特征在于，使所述保持部的内壁从所述外圈的角分离。

Description

X射线管装置以及X射线CT装置

技术领域

本发明涉及X射线管装置以及X射线CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)装置，特别涉及旋转阳极型X射线管装置中使用的旋转轴承。

背景技术

X射线CT装置使对被检测体照射X射线的X射线管装置和检测透过被检测体的X射线的X射线检测器在被检测体的周围旋转，使用从多个方向得到的投影数据来生成被检测体的断层图像。所生成的断层图像描绘被检测体中的脏器形状，在图像诊断中使用。

对X射线CT装置使用使阳极旋转的旋转阳极型X射线管装置，在支承阳极并旋转的旋转部的旋转轴的方向上隔开给定的距离来配置旋转轴承。由于来自在X射线产生时被照射电子束的阳极的传热，旋转部发生温度变化，从而重复发生热膨胀和热收缩。伴随旋转部的热膨胀和热收缩，在旋转轴的方向上滑动的旋转轴承有时会卡到保持旋转轴承的保持部。

专利文献1中公开了一种X射线管装置，为了使旋转轴承能相对于保持部顺畅地滑动，在旋转轴承的外周面涂上类金刚石碳、铅的薄膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2000-208078号公报

但在专利文献1中，针对由于旋转轴承重复进行滑动而弄伤保持部这一情况的考虑并不充分。由于对需要耐久性的旋转轴承使用高硬度的材质，因此有时旋转轴承的角会使纯铁等比较软的材质的保持部损伤。保持部的损伤成为妨碍旋转轴承的滑动并损害旋转轴承的功能的主要原因。特别是近年来，由于在X射线CT装置中需要的X射线量增大，因此促进了阳极的重量化，由旋转轴承的滑动导致的保持部的损伤不断变大。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能防止保持旋转轴承的保持部的损伤的X射线管装置和具备该X射线管装置的X射线CT装置。

为了达成上述目的，本发明的X射线管装置具备：阴极，产生电子束；阳极，通过被照射所述电子束而产生X射线；旋转部，支承所述阳极并旋转；旋转轴承，在所述旋转部的旋转轴的方向上隔开给定的距离来配置，且具有夹着滚动体的外圈和内圈；和保持部，保持所述外圈，所述X射线管装置的特征在于，使所述保持部的内壁从所述外圈的角分离。

发明效果

根据本发明，能提供能防止保持旋转轴承的保持部的损伤的X射线管装置和具备该X射线管装置的X射线CT装置。

附图说明

图1是表示X射线CT装置的整体结构的图。

图2是表示X射线管装置的整体结构的图。

图3是表示阳极周边的构造的图。

图4A是表示旋转支承部的构造的一例的图。

图4B是表示旋转支承部的构造的一例的图。

图5A是表示第一实施方式的外圈周边的构造的一例的图。

图5B是表示第一实施方式的外圈周边的构造的一例的图。

图5C是表示第一实施方式的外圈周边的构造的一例的图。

图6A是表示第一实施方式的固定部的内壁构造的一例的图。

图6B是表示第一实施方式的固定部的内壁构造的一例的图。

图7是表示第二实施方式的旋转圆筒部的内壁构造的一例的图。

附图标记说明

1：X射线CT装置、10：被检测体、100：扫描机架部、101：X射线管装置、102：旋转圆盘、103：准直仪、104：开口部、105：床台装置、106：X射线检测器、107：数据收集装置、108：机架控制装置、109：床台控制装置、110：X射线控制装置、120：操作组件、121：输入装置、122：图像处理装置、123：存储装置、124：系统控制装置、125：显示装置、210：X射线管、211：阴极、212：阳极、213：外壳、214：励磁线圈、215：旋转体支承部、216：电子束、217：X射线、218：辐射窗、219：旋转轴、220：容器、300：固定部、301：旋转圆筒部、302：旋转部、303：紧固部、304：旋转轴承、304A：内圈、304B：滚动体、304C：外圈、400：间隔物、401：预紧弹簧、402：螺钉、403：挡圈、404：弹簧、500：R部、501：倒角部、600：槽、601：异物回收部

具体实施方式

[第一实施方式]

以下按照附图来说明本发明所涉及的X射线管装置以及X射线CT装置的优选的实施方式。另外，在以下的说明以及附图中，对于具有相同功能结构的构成要素，通过标注相同的附图标记来省略重复说明。

使用图1来说明X射线CT装置1的整体结构。X射线CT装置1具备扫描机架部100和操作组件120。

扫描机架部100具备X射线管装置101、旋转圆盘102、准直仪103、X射线检测器106、数据收集装置107、床台装置105、机架控制装置108、床台控制装置109、X射线控制装置110。X射线管装置101是对载置于床台装置105的被检测体10照射X射线的装置。准直仪103是限制X射线的照射范围的装置。旋转圆盘102具备供载置于床台装置105的被检测体10进入的开口部104，并且搭载X射线管装置101和X射线检测器106，使X射线管装置101和X射线检测器106在被检测体10的周围旋转。

X射线检测器106是与X射线管装置101对置配置且通过检测透过被检测体10的X射线来测量透过X射线的空间上的分布的装置。X射线检测器106的检测元件按旋转圆盘102的旋转方向和旋转轴方向的二维来排列。数据收集装置107是将由X射线检测器106检测到的X射线量收集为数字数据的装置。机架控制装置108是控制旋转圆盘102的旋转以及倾斜的装置。

床台控制装置109是控制床台装置105的上下前后左右活动的装置。X射线控制装置110是控制输入到X射线管装置101的电力的装置。

操作组件120具备输入装置121、图像处理装置122、显示装置125、存储装置123、系统控制装置124。输入装置121是用于输入被检测体10的姓名、检查日期时间、拍摄条件等的装置，具体是键盘、指向设备、触控面板等。图像处理装置122是对从数据收集装置107送出的测量数据进行运算处理来重构CT图像、或对CT图像进行各种图像处理的装置。显示装置125是显示由图像处理装置122生成的CT图像等的装置，具体是液晶显示器、触控面板等。存储装置123是存储由数据收集装置107收集的数据、由图像处理装置122生成的CT图像等的装置，具体是HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等。系统控制装置124是控制各部的装置。

通过由X射线控制装置110基于从输入装置121输入的拍摄条件特别是X射线管电压、X射线管电流等来控制输入到X射线管装置101的电力，从而X射线管装置101对被检测体10照射与拍摄条件相应的X射线。X射线检测器106用二维排列的检测元件检测从X射线管装置101照射并透过被检测体10的X射线，并测量透过X射线的分布。旋转圆盘102由机架控制装置108控制，基于从输入装置121输入的拍摄条件特别是旋转速度等来旋转。床台装置105由床台控制装置109控制，基于从输入装置121输入的拍摄条件特别是螺距等来动作。

通过同旋转圆盘102的旋转一起重复进行来自X射线管装置101的X射线照射和X射线检测器106所进行的X射线测量，从而取得来自各种角度的投影数据，将所取得的投影数据发送到图像处理装置122。图像处理装置122通过对来自所发送的各种角度的投影数据进行反投影处理来重构CT图像。重构出的CT图像被显示于显示装置125。

使用图2来说明X射线管装置101的结构。X射线管装置101具备：产生X射线的X射线管210；和收纳X射线管210的容器220。

X射线管210具备：产生电子束的阴极211；对阴极211施加正的电位的阳极212；和在真空气氛中保持阴极211和阳极212的外壳213。

阴极211具备：灯丝或冷阴极；和聚焦电极。灯丝是将钨等高熔点材料卷成线圈状的结构，通过流过电流而被加热，放出电子。冷阴极是使镍、钼等金属材料锐利地变尖而成的结构，电场集中在阴极表面，由此通过电场发射来放出电子。聚焦电极形成用于使放出的电子向阳极212上的X射线焦点聚焦的聚焦电场。灯丝或冷阴极和聚焦电极是相同电位。

阳极212是圆板形状，具备靶和阳极母材。靶由钨等高熔点且原子序数大的材质构成。通过从阴极211放出的电子与靶上的X射线焦点碰撞，从而从X射线焦点辐射X射线217。阳极母材由铜等热传导率高的材质构成，对靶进行保持。靶和阳极母材是相同电位。

外壳213为了将阴极211与阳极212之间电绝缘，而在真空气氛中保持阴极211和阳极212。外壳213的电位是接地电位。

从阴极211放出的电子被施加在阴极与阳极之间的电压加速而成为电子束216。若电子束216通过聚焦电场而聚焦，与靶上的X射线焦点碰撞，就从X射线焦点产生X射线217。所产生的X射线217的能量由施加在阴极与阳极之间的电压即所谓的管电压来决定。所产生的X射线217的剂量由从阴极放出的电子的量即所谓的管电流和管电压决定。

电子束216的能量之中被变换成X射线的比例只不过是1％程度，剩下的大部分能量都成为热。在搭载于医疗用的X射线CT装置1的X射线管装置101中，由于管电压是一百几十kV且管电流是几百mA，因此阳极212以几十kW的热量被加热。为了防止通过这样的加热而使阳极212过热熔融，阳极212与旋转体支承部215连接，通过旋转体支承部215的驱动，绕着图2中以一点划线示出的旋转轴219旋转。旋转体支承部215将励磁线圈214所产生的磁场作为旋转驱动力进行驱动。由于通过使阳极212旋转，电子束216所碰撞的部分即X射线焦点始终在移动，因此能将X射线焦点的温度保持得比靶的熔点低，能防止阳极212过热熔融。

X射线管210和励磁线圈214收纳在容器220之中。在容器220之中填充将X射线管210电绝缘且成为冷却介质的绝缘油。填充在容器220内的绝缘油经过与X射线管装置101的容器220连接的配管而被引导到冷却器，在冷却器中将热释放后，经过配管返回到容器220内。

通过在X射线焦点产生的热，阳极212成为平均温度1000℃程度。所产生的热的大半通过来自阳极212的表面的辐射而向外壳213散热，剩余的热通过热传导经过旋转体支承部215而流向外壳213。容器220具备用于将X射线217向X射线管装置101之外辐射的辐射窗218。辐射窗218由X射线透过率高的铍等原子序数小的材质构成。

使用图3来说明与阳极212连接的旋转体支承部215。图3是表示阳极212周边的构造的图，是沿着旋转轴219的截面图。旋转体支承部215连接在阳极212与阴极211对置的面的背侧，具备固定部300、旋转轴承304、旋转部302、旋转圆筒部301、紧固部303。

固定部300具有在圆筒的一端设置底面的形状，固定部300的底面侧的端部被支承在外壳213。在固定部300的圆筒的内侧配置旋转轴承304。

旋转轴承304是相对于固定部300以能旋转的方式支承旋转部302的构件，在旋转轴219的方向上隔开给定的距离来配置。旋转轴承304的详细构造使用图4A和图4B之后叙述。

旋转部302具有阶梯式圆柱形状，配置于固定部300的圆筒的内侧，被旋转轴承304相对于固定部300以能旋转的方式支承。在旋转部302经由紧固部303连接旋转圆筒部301，在旋转圆筒部301连接阳极212。即，旋转部302支承阳极212。

旋转圆筒部301是在圆筒的一端具有底面的形状，在旋转圆筒部301的内侧配置固定部300以及旋转部302。旋转圆筒部301将励磁线圈214所产生的磁场作为驱动力，以旋转轴219为中心旋转。伴随旋转圆筒部301的旋转，与旋转圆筒部301连接的阳极212以及旋转部302也旋转。

紧固部303是将旋转圆筒部301和旋转部302连接的构件，使得从阳极212向旋转部302的传热路径变长而具有帽子形状。通过传热路径变长，来抑制从阳极212向旋转部302的传热。

使用图4A和图4B来说明旋转体支承部215所具备的旋转轴承304的详细构造。旋转轴承304具有内圈304A、滚动体304B、外圈304C。滚动体304B是球体的构件，在旋转部302的周向上配置多个，被内圈304A和外圈304C所夹。内圈304A和外圈304C是具有供滚动体304B滑行的槽的构件。靠近旋转轴219的一侧是内圈304A，远离旋转轴219的一侧是外圈304C。内圈304A也可以如图4A、图4B例示的那样设于旋转部302。外圈304C被保持在固定部300。即，固定部300成为保持外圈304C的保持部。内圈304A、滚动体304B、外圈304C由于需要耐久性，因此使用如高速工具钢中使用的那样的高硬度的材质、例如SKH材料等。

旋转轴承304如前述那样，在旋转轴219的方向上隔开给定的距离来配置。在图4A中，将通过螺钉402固定于固定部300的间隔物400同预紧弹簧401一起配置于2个旋转轴承304之间。预紧弹簧401可以如图4A例示的那样配置在比螺钉402更靠近阳极212的一侧，也可以配置在比螺钉402更远离阳极212的一侧。此外，还可以在螺钉402的两侧配置预紧弹簧401。在图4B中，在挡圈403与弹簧404之间配置通过间隔物400隔开给定的距离的2个旋转轴承304。

由于旋转部302重复发生由来自阳极212的传热导致的热膨胀和传热停止时的热收缩，使2个内圈304A之间的距离伸缩，因此，外圈304C追随内圈304A而在图4A、图4B所示的箭头的方向上滑动。外圈304C的滑动有时会使固定部300与外圈304C之间的润滑剂磨耗，或者使纯铁等比较软的材质的固定部300的内壁损伤。固定部300的内壁的损伤会妨碍外圈304C的滑动，会使内圈304A、外圈304C与滚动体304B的间隙处于正常范围外，成为损害旋转轴承304的功能的主要原因。因此，在第一实施方式中，使固定部300的内壁从外圈304C的角分离，以便能防止固定部300的损伤。

使用图5A到图5C来说明第一实施方式的外圈304C的周边构造的一例。在图5A中，为了使固定部300的内壁从外圈304C的角E分离，在固定部300的端部设置R部500。R部500通过将固定部300的端部的角圆化来形成，遍及外圈304C的角E在旋转轴219的方向上进行滑动的范围而设置，即使外圈304C滑动，也不会使角E与固定部300的内壁接触。换言之，形成固定部300，使得在旋转轴219的方向上，外圈304C与固定部300的接触面的长度比外圈304C的长度短。

在图5B中，在固定部300的端部设置倒角部501。倒角部501通过对固定部300的端部的角进行倒角来形成，与R部500同样，遍及外圈304C的角E在旋转轴219的方向上进行滑动的范围而设置。即，在图5B中，也是形成固定部300，使得在旋转轴219的方向上，外圈304C与固定部300的接触面的长度比外圈304C的长度短。

在图5C中，形成固定部300，使得在旋转轴219的方向上，外圈304C比固定部300的端部更突出。换言之，在旋转轴219的方向上，使得固定部300相对于外圈304C被埋入。另外，在图5C中，也是在旋转轴219的方向上，外圈304C与固定部300的接触面的长度比外圈304C的长度短。

根据图5A到图5C例示的构造，使固定部300的内壁从外圈304C的角E分离，足以使固定部300的内壁不与外圈304C的角E接触，因此能防止固定部300的损伤。在图5A到图5C中，说明了靠近阳极212一侧的固定部300的端部的形状。外圈304C的角E由于还能与固定部300的端部以外接触，因此以后说明固定部300的内壁构造。

使用图6A和图6B来说明第一实施方式的固定部300的内壁构造的一例。在图6A中，在固定部300的内壁设置槽600。将槽600遍及外圈304C的各个角E在旋转轴219的方向上进行滑动的范围来设置。其结果，即使外圈304C滑动也足以使角E不与固定部300的内壁接触，能防止固定部300的损伤。另外，也可以在槽600的端部设置R部500。

在图6B中，同槽600一起，在固定部300的内壁设置异物回收部601。异物回收部601是在旋转轴219的方向上设于固定部300与外圈304C的接触面的大致中央的槽，回收从接触面产生的异物。从固定部300的接触面产生的异物例如是从接触面剥落的润滑剂，成为外圈304C的滑动的妨碍。即，通过异物回收部601回收异物，来维持外圈304C的顺畅的滑动。另外，异物回收部601优选是相对于与旋转轴219正交的方向倾斜的槽。通过异物回收部601是倾斜槽，从而回收的异物就易于停留在异物回收部601之中。

根据以上说明的第一实施方式，由于足以使滑动的外圈304C的角E不与固定部300的内壁接触，因此能防止固定部300的损伤。其结果，能维持旋转轴承304的功能。

[第二实施方式]

在第一实施方式中，说明了旋转轴承304的外圈304C被保持在固定部300的情况。在第二实施方式中，说明外圈304C被保持在旋转部302的情况。另外，在第二实施方式中，固定部300、旋转部302、旋转轴承304以外的结构由于与第一实施方式相同，因此省略说明。

使用图7来说明第二实施方式的固定部300、旋转部302、旋转轴承304的构造的一例。固定部300具有圆柱形状，在旋转轴219的方向上隔开给定的距离来设置旋转轴承304的内圈304A。

旋转部302具有在圆筒的一端设置底面的形状，在旋转部302的底面侧的端部连接紧固部303，经由紧固部303和旋转圆筒部301来支承阳极212。在旋转部302的圆筒的内侧，在旋转轴219的方向上隔开给定的距离来配置旋转轴承304，旋转轴承304的外圈304C被保持在旋转部302。即，旋转部302成为保持外圈304C的保持部。

在旋转部302的圆筒的内壁设置槽600。将槽600遍及外圈304C的各个角E因旋转部302的热膨胀和热收缩而在旋转轴219的方向上相对于旋转部302进行滑动的范围来设置。其结果，即使外圈304C相对于旋转部302滑动，也足以使角E不与旋转部302的内壁接触，能防止旋转部302的损伤。

根据以上说明的第二实施方式，由于足以使滑动的外圈304C的角E不与成为保持外圈304C的保持部的旋转部302的内壁接触，因此能防止作为保持部的旋转部302的损伤。其结果，能维持旋转轴承304的功能。

以上说明了本发明的多个实施方式。另外，本发明并不限定于上述实施方式，能在不脱离发明的要旨的范围内将构成要素变形并具体化。此外，也可以将上述实施方式公开的多个构成要素适当组合。进而，也可以从上述实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。

Claims (9)

1.一种X射线管装置，具备：

阴极，产生电子束；

阳极，通过被照射所述电子束而产生X射线；

旋转部，支承所述阳极并旋转；

旋转轴承，在所述旋转部的旋转轴的方向上隔开给定的距离来配置，且具有夹着滚动体的外圈和内圈；和

保持部，保持所述外圈，

所述X射线管装置的特征在于，

使所述保持部的内壁从所述外圈的角分离。

2.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

所述X射线管装置设置将所述保持部的端部的角圆化而得的R部。

3.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

所述X射线管装置设置对所述保持部的端部的角进行倒角而得的倒角部。

4.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

所述保持部的端部在所述旋转轴的方向上比所述外圈更加埋入。

5.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

在所述旋转轴的方向上，所述保持部与所述外圈的接触面的长度比所述外圈的长度短。

6.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

在所述保持部的内壁，遍及所述外圈的角进行滑动的范围来设置槽。

7.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，

在所述保持部的内壁设置回收从所述保持部与所述外圈的接触面产生的异物的异物回收部。

8.根据权利要求7所述的X射线管装置，其特征在于，

所述异物回收部是在所述旋转轴的方向上位于所述接触面的大致中央的槽。

9.一种X射线CT装置，其特征在于，

具备权利要求1所述的X射线管装置。

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