JP2000093419A

JP2000093419A - Ｘ線スキャン装置及びｘ線ｃｔスキャナ

Info

Publication number: JP2000093419A
Application number: JP10286076A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Urabe; 和英占部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】構造が簡単で信頼性があり、超高速スキャン
型ＣＴスキャナに使用できる小形で低価格のＸ線スキャ
ン装置及びこのＸ線スキャン装置を用いて構成されるＸ
線ＣＴスキャナを提供すること。【解決手段】ドーナツ形の真空外囲器Ａと、該ドーナ
ツ形真空外囲器Ａの排気された環状空間に取り付けられ
た環状Ｘ線ターゲット１００と、該ドーナツ形真空外囲
器Ａの排気された環状空間に取り付けられた環状陰極固
定フレーム２２２と、この環状陰極固定フレーム２２２
の回りに回転自在に取り付けられた環状陰極回転フレー
ム２２１と、該環状陰極回転フレーム２２１に機械的に
連結されており、該環状陰極回転フレーム２２１が回転
するにつれて環状の軌道に沿って前記環状Ｘ線ターゲッ
ト１００に衝突してＸ線を発生させる電子ビームを発生
するための少くとも1 つの電子放出源２００とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線スキャン装置
及びこのＸ線スキャン装置を利用して設けられる超高速
スキャン型ＣＴスキャナ等のＸ線ＣＴスキャナに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、ＣＴスキャナを使った検査では被
検体（患者）は、CTスキャナの中心孔に配置された水平
な寝台の上に仰向けに寝かされる。ＣＴスキャナ用の従
来のＸ線管装置全体が回転自在の回転架台部分に取り付
けられて被検体の周りに２〜０．７５秒のスキャン時間
で周回される。

【０００３】従来使われていたＸ線管は、いわゆる回転
陽極Ｘ線管といわれるものであり、真空に封じ切られた
真空外囲器の中でデスク状のＸ線ターゲットを回転さ
せ、これに対向した位置に固定された陰極から電子を取
り出し、この間の高電圧で加速してＸ線ターゲットに衝
突させることによってＸ線を取り出すものである。

【０００４】このＸ線管で単位時間当りに発生するＸ線
量を多くするためにはＸ線ターゲットの熱容量を大きく
する必要があり、益々大きなＸ線ターゲットを備えたＸ
線管が作られるようになっており、その直径は１２．５
〜２０ｃｍであり、重量は１１Ｋｇに達するものもあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｘ線タ
ーゲットを大きくすれば、それだけＸ線管全体を大きく
しなければならないだけでなく、Ｘ線管用の冷却器も大
きくしなければならないので、例えばそのＸ線管装置合
計の重量は１００Ｋｇ近くになるものもある。従って、
このＸ線管装置全体を被検体の周りに周回させるにはそ
の速度に限界があるだけでなく、Ｘ線管装置が、既存の
CTスキャナの架台の狭いスペースに搭載できにくくなっ
てきている。特に、大型のＸ線管装置と、大型の支持構
造体を組み入れた第4 世代のＣＴスキャナは、Ｘ線検出
器の直径を大きくする必要がある。

【０００６】その結果、Ｘ線管装置と検出器との間のＸ
線パスの長さを長くしなければならない。Ｘ線パスの長
さを長くすると、Ｘ線検出器が所要の立体角をカバーす
るようにこれを物理的に大きくしなければならない。Ｘ
線検出器を大型化すれば、それだけコスト高になる。

【０００７】ＣＴスキャナのスキャン速度（１断面画像
のためのデータ採取速度）を高めるには、Ｘ線管装置を
より高速で周回させるが、Ｘ線管装置の周回速度を高く
すると、1 画像当りの正味のＸ線量が減少するので単位
時間当りに発生するＸ線量を高める必要があり、より大
型のＸ線管装置が開発されてきている。Ｘ線管装置が大
型になると、高速周回時の遠心力が大きくなり、架台が
大型になり高価となってきた。例えば、スキャン時間を
０．５秒にするためにはおよそ１２Ｇの加速度を受ける
のでこれが限度と考えられている。

【０００８】この改善のために、被検体の周りに環状に
配列された複数個の、例えば5 、6本の切挽可能なＸ線
管装置の配列体を用いる方式のＣＴスキャナが、例えば
米国特許第4 ，274 ，005 号等によって提案されてい
る。しかしながら、それらのＸ線管装置の配列体を静止
して使用した場合にはＸ線発生点の数が少なく、得られ
るＣＴ画像の空間解像度が不足する。その改善のために
これらの多数のＸ線管装置をすばやく周回させてこの間
に発生する熱をすべて除去しようとすると、やはり上述
したのと同じ機械的な間題が避けられない。

【０００９】更に、釣鐘状の真空外囲器を有し、被検体
をこの凹部内に横たわらせることができるようにした電
子ビームスキャン装置が、例えば、米国特許第4 ，122
，346 号及び4 ，135 ，095 号等によって提案されて
いる。Ｘ線ビーム発生用Ｘ線ターゲットは釣鐘状の真空
外囲器の頂部に配置されており、Ｘ線ターゲットに衝突
する電子ビームは釣鐘状の電子ビームスキャン用真空外
囲器の根元のところで発生される。電子ビームを釣鐘状
の電子ビームスキャン用真空外囲器の周りに走査させる
ための電子装置が設けられている。

【００１０】この電子ビームスキャン装置の問題点の1
つは、電子ビームを長距離に渡って走行させるので焦点
内のＸ線強度分布を好ましい形に保つのが困難であるこ
とである。また、真空外囲器が大型になり、大きなスペ
ースが必要となる問題もある。

【００１１】特開昭５２−５０１８６号公報には、ドー
ナツ型の真空外囲器内に環状のＸ線ターゲットを取付
け、該真空外囲器内で該環状のＸ線ターゲットに対向す
る位置に陰極をを設け、この陰極はトローリーに取り付
けられており、このトローリーには３つのホイールが取
り付けられており、これらのホイールは前記ドーナツ型
の真空外囲器内に取り付けたレールでガイドされてお
り、このレールに沿って前記陰極は移動可能となってお
り、該陰極には前記レールとホイールを通じて通電され
る構造のＸ線スキャン装置が記述されている。陰極への
通電はこのレールとホイールを通して行われる。

【００１２】この構造では真空中で固体同士がが機械的
に接触しながら周回するので摩耗が発生するなどで高い
信頼性が得られない。また、電気的には接触抵抗の変化
があり安定しない。また、環状のＸ線ターゲットは固定
されており、調整時等のように陰極が周回しないときに
多量のＸ線を発生させようとするとＸ線ターゲットの表
面の温度が高くなり過ぎて溶融するなどの不具合が生じ
る。

【００１３】更に別のタイプのＸ線発生装置として、例
えば米国特許第5 ，179 ，583 号等によって陰極スキャ
ン型Ｘ線管が提案されている。これはドーナツ状の真空
外囲器内に大きな径の環状の固定されたＸ線ターゲット
を持っており、これに対向した位置で陰極構体を周回さ
せてＸ線の焦点を周回させるものであり、電子の走行距
離を短くしている。この陰極構体は磁気軸受を使って非
接触で回転自在に支承された回転フレームに取り付けら
れている。陰極への給電は別の通電用陰極を追加して非
接触で行う構造になっている。このＸ線発生装置は構造
が複雑であり、磁気軸受を使用しているので高価にな
る。また、陰極への給電が不安定となり、信頼性の確保
が困難である。また、Ｘ線ターゲットが固定されている
ので上記の問題がある。

【００１４】特公昭６３―２２４０７号公報には、ドー
ナツ型の真空外囲器内に環状のＸ線ターゲットを磁気軸
受によって非接触で回転自在に取付け、該真空外囲器内
で該環状のＸ線ターゲットに対向する位置に陰極構体を
磁気軸受によって非接触で回転自在に同軸状に取付け、
回転している環状のＸ線ターゲットの周上を該陰極構体
を周回させることによってＸ線発生点を周回させるＸ線
スキャン装置が開示されている。

【００１５】しかし、周回する陰極のフィラメントへの
通電は真空中で使用するスリップリングが取り付けられ
ており、信頼性の確保が困難である。また、この構造で
は磁気軸受を使用しているので高価であり、価格上問題
となる。更に、Ｘ線の発生時に停電が起こった場合の安
全性の確保が難しい等の問題がある。

【００１６】この種のＸ線スキャン装置で実現が困難で
あった最大の理由は、回転する陰極フィラメントに信頼
性良く給電する機構が実現できなかったことである。通
常、この陰極フィラメントにはおよそ１５Ｖで５Ａの電
力が供給され、陰極フィラメントはおよそ２５００°Ｋ
に加熱されて熱電子を放出することにより陰極として作
動する。この電力を安定に供給することが重要であり、
これまでこのための都合の良い方法が見付からなかった
のでこの種のＸ線スキャン装置は実用できるレベルでは
実現していない。

【００１７】この種の給電機構は、たとえば特開昭５２
―５０１８６号公報に真空外囲器中に設けたレールとト
ローリーの機械的接触を通じて回転移動する陰極フィラ
メントに給電する方法が開示されている。また、特公昭
６３―２２４０７号公報には真空外囲器中で機械的にブ
ラシ（スリップリング）を設け、これと回転部分との機
械的な接触によって給電する方法が開示されている。し
かし、これらの方法では真空外囲器中に摩耗粉が生じる
ことは避けられず、放電の原因を生じさせる。

【００１８】同様に特開平４―２７４１４７号公報には
回転陰極構体内に変圧器を取り付けて給電ブラシを流れ
る電流値を小さくすることが述べられているが、これは
同様の不都合が生じることは明らかである。一方、回転
移動する陰極フィラメントに電磁誘導作用により非接触
で給電する方法が特許開平４―２２７２３７号公報に開
示されている。この方法では、供給される電力が不安定
であり、陰極が回転しない時には陰極フィラメントに給
電できないという不都合がある。また、構造が複雑で高
価になる。

【００１９】また、特開平５―８９８０７号公報には陰
極フィラメントに接続した光電池を回転陰極構体の表面
に取り付けてこれに向けて外部から光を照射することに
よって陰極フィラメントに給電する方法が記述されてい
る。しかし、この方法では陰極フィラメントから熱電子
を放出する場合に陰極フィラメント自体が赤熱されるた
めにこの光の影響を受けたり、放電時の閃光による影響
等で動作が不安定であり現実的でない。

【００２０】また、特開平５―８９８０８号公報には陰
極フィラメントに接続した蓄電池を回転陰極構体に取り
付け、これから陰極フィラメントに給電し、真空外囲器
の外部から伸縮自在の充電用端子を時々機械的に接触さ
せて蓄電池を充電する方法か記述されている。この方法
では蓄電池を非現実的なほど大きくしない限り陰極フィ
ラメントに供給される電流が安定しない。また、回転陰
極構体を静止させない限り充電ができないなど多くの不
都合を含んでいる。

【００２１】更に、特開平５―１２８９８３号公報に
は、真空外囲器に送信用導波管を設け、回転陰極構体に
受信用導波管を設けてこれらの空間的電磁結合によって
非接触で給電する方法と、静電結合した電極を通じて非
接触で給電する方法が記述されている。この方法ではい
ずれも往復路間で相互の影響を受けるため給電が不安定
となり、現実的でない。

【００２２】また、特開平５―１２９５８号公報には回
転陰極構体の電極部および外部電源とに電気的に接触す
る溶融金属を回転陰極構体と同心状に取り付けられてお
り回転中心側に開口する容器に収容し、その容器内の溶
融金属に対して回転遠心力を作用させて溶融金属が真空
外囲器の真空空間内に漏出するのを防止しながら陰極フ
ィラメントに給電する方法が記述されている。この方法
では回転陰極構体の回転起動時や回転後の停止時のよう
な回転の過渡期において溶融金属の挙動が不安定にな
り、容器外に飛散する等の不都合がある。

【００２３】これを回避するために溶融金属内に回転遠
心力を常時作用させるために回転磁場発生機構を真空外
囲器内に設ける案が同上の特開平５―１２９５８号公報
に開示されている。この方法は構造が複雑であるだけで
なく、回転磁場発生の過渡期には同様に溶融金属の挙動
が不安定になり、容器外に飛散する等の不都合が発生す
る。

【００２４】また、特開平５―１２９０９２号公報には
回転陰極構体内に溶融金属を入れた環状のタンクを設
け、これを環状の２個の永久磁石で非接触に挟むように
取り付けて回転陰極構体が回転した場合に電磁誘導によ
って溶融金属に起電力を生じさせ、これで陰極フィラメ
ントに給電する方法が記述されている。この方法では、
給電されるパワーが回転陰極構体の回転速度に依存する
ために安定しない。また、回転陰極構体が静止している
ときには給電できない。

【００２５】更に、特開平５―１５１９２０号公報には
回転陰極構体に環状の放電電極を設け、これと対向する
位置の真空外囲器壁に固定の環状の放電電極を取り付け
てこれらの放電電極間で放電させて短絡することにより
外部から非接触で陰極フィラメントに給電する方法が記
述されている。この方法では安定して給電できないばか
りでなく、陽極と陰極との間での放電を誘発するなどで
実用にならない。

【００２６】また、特開平５―１６６５７２号公報には
回転陰極構体に溶融金属を収容した容器を取り付け、こ
の開口を開閉する栓に前記溶融金属と接触する端子を取
り付けてこの端子と外部電源とを電気的に接続して溶融
金属と回転陰極構体の電極部とを電気的に接続する方法
が記述されている。この方法では真空外囲器の外部から
上記の栓を機械的に移動させる必要があり、また、この
栓が回転する容器と過渡的に擦れ合うことが発生して摩
耗紛の発生が避けられない。これらの理由により信頼性
良く陰極フィラメントに給電することは困難である。

【００２７】更に、特開平５―２２６０９５号公報には
陰極フィラメントへの送電コイルが巻き付けられた２次
側磁心を回転陰極構体に設け、この２次側磁心と共に磁
路を形成する１次側磁心を前記回転陰極構体から所要の
空間を隔てて設置し、この１次側磁心から非接触で陰極
フィラメントに給電する方法と、これらの磁心の距離を
補正する方法が開示されている。この方法では、製造が
困難であるだけでなく漏洩磁束の影響で陰極フィラメン
トから放出された電子ビームの挙動が不安定となり、良
質のＣＴ画像を得ることができない。

【００２８】また、特開平５―２４２８４３号公報には
回転陰極構体に比較的融点が低い金属を収容した容器を
取り付け、その容器の近傍に加熱手段を設けてこれを断
続制御して前記比較的融点が低い金属を液体から固体へ
または固体から液体へ状態を変えるように制御すること
によって金属層が液体状態になった時点で真空外囲器の
外部に繋がった電極とこの金属層とを接触させて陰極フ
ィラメントへの給電を行う方法が開示されている。この
方法では金属層が液体と固体の相変化の過渡期に前記給
電用電極との機械的な接触が発生するなどして安定な動
作をするのが困難である。

【００２９】更に、特開平６―２０８４５号公報には回
転陰極構体に同心状に２次コイルを取付け、この２次コ
イルに鎖交した磁気回路を形成する１次コイルとを設
け、この１次コイルから非接触で陰極フィラメントに給
電する方法が記述されている。この方法では、製造が困
難であるだけでなく漏洩磁束の影響で陰極フィラメント
から放出された電子ビームの挙動が不安定となり、良質
のＣＴ画像を得ることができない。

【００３０】また、特開平７―１７６２８４号公報には
回転陰極構体に比較的融点が低くかつこの融点以下の温
度に保たれている導電性金属を取りつけ、真空外囲器等
の固定部にエッジ状の電極を取り付けて、このエッジ状
電極が回転体の回転中にその導電性金属に対して実質的
に常時接触するようにして、この間の摩擦熱によって接
触部の導電性金属が溶融する様にして陰極フィラメント
に給電する方法が開示されている。この方法では、接触
部分の溶融した金属が飛散する可能性があり、回転体の
回転立ち上がり時には摩擦が大きく、回転トルクが一定
とならないなどの欠点を持っている。また、構造も複雑
になり、高価となる。

【００３１】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
なされたものであり、構造が簡単で信頼性があり、スキ
ャン時間が０．１秒以下の超高速スキャン型ＣＴスキャ
ナに使用できる小形で低価格のＸ線スキャン装置を提供
することを課題としている。また、かかるＸ線スキャン
装置を利用して設けられる超高速スキャン型Ｘ線ＣＴス
キャナを提供することを課題としている。特に、本発明
は、その達成のために、真空中で高速度で周回する陰極
フィラメントやその他の電極に通電する機構として簡易
な構造で信頼性のある機構を提供し、回転時には固定部
分の接触が無く、低振動で低騒音で、かつ長寿命であ
り、電気抵抗を十分に小さくできて回転時にも静止時に
も安定な通電作用を発揮することを課題としている。

【００３２】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明のＸ線スキャン装置は、排気された環状空
間を画定するドーナツ形の真空外囲器と、該ドーナツ形
真空外囲器の排気された環状空間に取り付けられた環状
Ｘ線ターゲットと、該ドーナツ形真空外囲器の排気され
た環状空間に取り付けられた環状陰極固定フレームと、
この環状陰極固定フレームの回りに回転自在に取り付け
られた環状陰極回転フレームと、該環状陰極回転フレー
ムに機械的に連結されており、該環状陰極回転フレーム
が回転するにつれて環状の軌道に沿って移動しながら前
記環状Ｘ線ターゲットに衝突してＸ線を発生させる電子
ビームを発生するための少くとも1 つの電子放出源と、
を含んで構成されるＸ線スキャン装置であって、前記電
子放出源に電力を供給するための環状通電機構組立体を
有し、該環状通電機構組立体は、通電用固定フレームと
該通電用固定フレームの回りに回転自在に取り付けられ
た通電用回転フレームとを有し、前記通電用固定フレー
ムと通電用回転フレームの相対する面の少なくとも一部
がギャップを有する通電軸受面を構成し、前記通電軸受
面のギャップの少なくとも一部に液体金属潤滑剤が充填
されると共に、該通電軸受面の少なくとも一方にはスパ
イラル状の溝が付けられていることことを特徴とする。

【００３３】請求項２に係る発明は、前記通電用回転フ
レームの一部または通電用回転フレームに取り付けられ
た回転部材の少なくとも一部は、前記液体金属潤滑剤で
濡れない表面を有し、該面で液体金属潤滑剤の表面張力
が作用して回転フレームが静止した時にも前記液体金属
潤滑剤が真空外囲器の排気された環状空間に漏出するの
が防止されるようにしたことを特徴とする。

【００３４】請求項３に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームの少なくとも一部は、または該環状の通電
用回転フレームに取り付けられた回転部材の少なくとも
一部は前記液体金属潤滑剤で濡れていない第１の表面を
有し、該第１の表面に対向した前記環状の通電用固定フ
レーム上の面の少なくとも一部にあり、または該環状の
通電用固定フレームに取り付けた固定部材にあり、前記
第１の表面に対向した少なくとも一部の面を構成する第
２の表面は、前記液体金属潤滑剤で濡れていない表面を
有し、回転を停止した時の前記第１の表面と第２の表面
の濡れていない表面の下方の半径方向のギャップを
ｄ_x、該濡れない表面の直径のうち大きい方をＤ_g、前記
通電軸受面の直径のうち大きい方をＤ_b，前記液体金属
潤滑剤の密度をρ、この液体金属潤滑剤の前記第１及び
第２の面の濡れない表面における表面張力をγ、重力加
速度をｇとするとき、ｄ_x・（Ｄ_b＋Ｄ_g）＜４・γ／
（ρ・ｇ）なる関係があることを特徴とする。

【００３５】請求項４に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームの表面と前記環状の通電用固定フレームの
表面とではさまれており、前記環状の通電用軸受面を含
んだ液体金属潤滑剤の存在が許容される環状の領域内の
部分の容積をＶ_g、この環状の領域内に充填された液体
金属潤滑剤の体積をＶ₁とするとき、Ｖ₁＜Ｖ_gなる関係
があることを特徴とする。

【００３６】請求項５に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームが回転を停止したときに液体金属潤滑剤の
存在が許容される環状の領域の境界部分の濡れない面の
鉛直最下面からの液体金属潤滑剤の平衡液面の鉛直高さ
をＨ₁、回転を停止した時の前記境界部分の濡れない面
間の下方の半径方向のギャップをｄ_x、前記の液体金属
潤滑剤に濡れていない表面での前記液体金属潤滑剤の表
面張力をγ、液体金属潤滑剤の密度をρ、重力加速度を
ｇとするとき、ｄ_x・Ｈ₁＜２・γ／（ρ・ｇ）なる関係
があることを特徴とする。

【００３７】請求項６に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレーム上で液体金属潤滑剤が広がれる環状の領域
に少なくとも１個の窪みを設け、当該窪みの容積の総和
Ｖ_sと、該環状の領域内の該窪みを除く部分の前記環状
の通電用回転フレームの表面と前記環状の通電用固定フ
レームの表面とで囲まれる環状の領域の容積Ｖ_gとの和
の容積Ｖ_2tよりもこの環状の領域内に挿入された液体金
属潤滑剤の体積Ｖ₂が小さい一方、前記窪みは前記環状
の領域内に開口し、該環状の通電用回転フレームが回転
を停止している時には鉛直下方に位置する窪みの中に液
体金属潤滑剤が収納され、回転時には該窪みによって上
方に持ち上げられて液体金属潤滑剤が軸受面内に供給さ
れることを特徴とする。

【００３８】請求項７に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームの液体金属潤滑剤が広がれる環状の領域内
に環状の溝を設け、該環状の溝の容積Ｖ_fと、該環状の
領域内の該環状の溝を除く部分の環状の通電用回転フレ
ームの表面と前記環状の通電用固定フレームの表面とで
囲まれる容積Ｖ_gとの和の容積Ｖ_3tよりも該環状の領域
内に挿入された液体金属潤滑剤の体積Ｖ₃を小さくし、
前記環状の溝は該環状の領域内において該環状の領域と
連通しており、前記環状の通電用回転フレームが回転を
停止している時には鉛直下方の部分に液体金属潤滑剤が
満たされて前記濡れない面の最下部からの平衡液面の鉛
直高さＨ₂が通電軸受の直径Ｄ_bと前記濡れない面の直径
Ｄ_gの平均値より小さくなり、前記環状の通電用回転フ
レームの回転時には該環状の溝に沿って鉛直上方に持ち
上げられてこの液体金属潤滑剤が軸受内に供給されるこ
とを特徴とする。

【００３９】請求項８に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームの液体金属潤滑剤が広がれる前記環状の領
域内に環状の溝を設け、この溝の中に液体金属潤滑剤と
共に回転自在に装着した潤滑リングを有し、回転時に液
体金属潤滑剤を軸受面に供給する作用を持たせたことを
特徴とする。

【００４０】請求項９に係る発明は、前記環状の通電用
回転フレームの液体金属潤滑剤が広がれる環状の領域と
分離した位置に液体金属潤滑剤の貯蔵スペースを設け、
この貯蔵スペースの内部と該環状の領域内とが連通さ
れ、前記貯蔵スペースの容積Ｖ ₄と、該環状の領域内の
前記環状の通電用回転フレームの表面と前記環状の通電
用固定フレームで囲まれる容積Ｖ_gの和の容積Ｖ_4tより
もこの間に挿入された液体金属潤滑剤の体積Ｖ_m4を小さ
くし、環状の通電用回転フレームが回転を停止している
時には鉛直下方にある貯蔵スペースの鉛直下方の部分に
液体金属潤滑剤が収納され、前記環状の通電用回転フレ
ームの回転時には液体金属潤滑剤が上方に持ち上げられ
て前記連結穴を通じて軸受面内に供給されることを特徴
とする。

【００４１】請求項１０に係る発明は、前記環状の通電
用固定フレームと前記環状の通電用固定フレームの間に
ギャップが構成され、前記液体金属潤滑剤が挿入されて
おり、該液体金属潤滑剤の表面と前記真空外囲器内部の
真空空間とが連通するパスが該真空間に開口する部分
が、前記環状の通電用固定フレームと前記環状の通電用
固定フレームのそれぞれに取り付けられたカバーで交互
に覆われていることを特徴とする。

【００４２】請求項１１に係る発明は、前記液体金属潤
滑剤で濡れない表面は、金属酸化物であることを特徴と
する。

【００４３】請求項１２に係る発明は、前記液体金属潤
滑剤で濡れない表面は、前記液体金属潤滑剤で濡れない
表面を持つ薄板を巻き付けて構成されていることを特徴
とする。

【００４４】請求項１３に係る発明のＸ線ＣＴスキャナ
は、請求項１〜１２のうちいずれか１つに記載のＸ線ス
キャン装置と、前記環状Ｘ線ターゲットの表面から放出
されるＸ線ビームを検出するためのＸ線検出器と、前記
Ｘ線検出器の出力信号を再構成処理するための演算装置
と、前記演算装置により再構成された断面像を表示する
ための表示装置と、を含んで構成されたことを特徴とす
る。

【００４５】次に、かかる本発明の作用について説明す
る。請求項１に係る発明において、電子放出源には環状
通電機構組立体を通して所定の電圧と電流が供給される
が、該環状通電機構組立体には環状の通電用固定フレー
ムと環状の通電用回転フレームが設けてあり、これらの
相対する面の少なくとも一部がギャップを有する通電用
軸受面を構成し、この軸受面のギャップの少なくとも一
部に液体金属潤滑剤が充填されており、この軸受面の少
なくとも一方にはスパイラル状の溝が付けられており、
環状の通電用回転フレームが回転している時には動圧を
発生し、環状の通電用回転フレームの一部または環状の
通電用回転フレームに取り付けられた回転部材の少なく
とも一部は前記した液体金属潤滑剤で濡れない表面を有
しており、この面の境界で液体金属潤滑剤の表面張力が
作用して環状の通電用回転フレームが回転を停止した時
にも液体金属潤滑剤が真空外囲器の排気された環状空間
に漏出するのを防止される。

【００４６】請求項２〜７及び１０〜１２に係る発明に
おいて、回転停止時の液体金属潤滑剤の平衡液面が低く
なる工夫により、静止時には液体金属潤滑剤と軸受部材
の少なくとも一部との表面張力を作用させて液体金属潤
滑剤が軸受外の真空外囲器内に漏出するのが防止され
る。

【００４７】請求項８に係る発明において、回転時に液
体金属潤滑剤を汲み上げて通電軸受面に供給する作用を
持たせることで、液体金属潤滑剤の供給効果が改善され
る。

【００４８】請求項９に係る発明において、通電軸受面
に発生した気体は真空空間に放出され、通電軸受内の圧
力が高くなるのが防止される。

【００４９】請求項１３に係る発明のＸ線ＣＴスキャナ
においては、小型化、低価格化、信頼性の向上を図れ
る。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の一実施形態によるＸ線スキャン装置及びその使用方法
を説明する。図1 には、本発明に係るCTスキャナが示さ
れている。このCTスキャナは、架台ＩＩと、架台ＩＩに
取り付けられたドーナツ形のＸ線スキャン装置Ｉと、電
子装置部ＩＩＩと、表示装置ＩＶと、寝台Ｖで構成され
ている。

【００５１】電子装置部ＩＩＩは、架台に作動電力及び
制御信号を供給し、架台からデータを受け取り、受け取
ったデータを電子画像表示として再構成し、電子画像を
人間が読み取ることができる形に変換し、表示装置ＩＶ
で表示する。図２は図１のＸ線スキャン装置Ｉの概略断
面図を表している。かかる図２を参照してＸ線スキャン
装置Ｉの構造について説明する。Ｘ線スキャン装置Ｉに
は、ドーナツ状の真空空間を作るドーナツ形の真空外囲
器A があり、該ドーナツ状の真空外囲器A の内部空間
に、その円周方向に沿って環状陽極組立体B が取り付け
られている。

【００５２】この環状陽極組立体Ｂには環状Ｘ線ターゲ
ット１００が取り付けてある。ドーナツ形の真空外囲器
A 内部で環状陽極組立体Ｂに対面した位置に環状陰極組
立体Ｃが配設されている。この環状陰極組立体Ｃには電
子銃組立体２００が取り付けられており、電子銃組立体
２００は環状Ｘ線ターゲット１００の表面に電子ビーム
を照射するための熱電子を取り出す働きをする。

【００５３】環状陽極組立体Ｂ及び環状陰極組立体Ｃは
中心軸がほぼ水平で互いに同心状にになる様に取り付け
られており、それらのうち少なくとも環状陰極組立体Ｃ
が回転自在に取り付けられている。好適には両方が回転
自在であり、互いに反対方向に回転するのが好適であ
る。

【００５４】環状陰極組立体Ｃは陰極回転駆動組立体Ｄ
から、環状陽極組立体Ｂは回転駆動組立体Ｅから回転ト
ルクを受けてドーナツ形の真空外囲器A の内部で回転す
る。このとき、電子銃組立体２００は環状Ｘ線ターゲッ
ト１００の周辺の表面に対向した状態で環状Ｘ線ターゲ
ット１００の表面に沿って周回する。この電子銃組立体
２００から放出された電子はこれらの間に印加されてい
るおよそ１５０ＫＶの高電圧で加速されて環状Ｘ線ター
ゲット１００の外周部のＸ線発生点に入射されて制動輻
射によってＸ線を発生する。このようにしてＸ線発生点
即ちＸ線焦点は環状Ｘ線ターゲット１００の外周部分を
周回することにより全周方向から回転中心軸ｚ方向に向
かったＸ線でほぼ回転中心部分に位置された被検体を全
周方向からスキャンすることができる。

【００５５】電子ビーム10が環状Ｘ線ターゲット１００
の表面に入射してＸ線焦点で制動輻射によってＸ線束が
創生され、Ｘ線束は環状陰極組立体Ｃに取り付けられた
スリットＦとウェッジフィルタＧを通過した後、真空外
囲器ＡのアルミニュームでできたＸ線放射窓Ｈを通過
し、選択された環状のスリットＳで分布が薄いファンビ
ーム状に制限されたＸ線が中央部の図示しない被検体
（患者）を通過した後、環状に配設されたＸ線検出器セ
グメントＪ１，Ｊ２に入射する。このＸ線検出器セグメ
ントＪ１，Ｊ２は、例えば光学的に結合されたシンチレ
ーション結晶とホトダイオードから成る複数のＸ線検出
器の環状配列体でできており、前置増幅器、フィルタ及
びA ／D 変挽器等を含む検出器電子装置部（図示せず）
を備えている。

【００５６】先ず、環状陽極組立体Ｂについて、図２の
一部を拡大したＸ線スキャン装置Ｉの一部の概略断面図
である図３を参照して詳述する。即ち、環状陽極組立体
B には、環状陽極固定フレーム１２４に環状の陽極軸受
１２８を介して回転自在に支えられた環状陽極回転フレ
ーム１２１が同軸状に取り付けられている。

【００５７】環状陽極回転フレーム１２１には環状の陽
極ロータ１２２を取り付けている。この陽極ロータ１２
２には銅でできた環状の陽極回転トルク発生部１２３と
透磁率が高い板、例えば珪素鋼板を積層した環状の陽極
透磁体１３２が取付けられている。この回転トルク発生
部１２３と面した位置の真空外囲器Ａの外に円弧状のス
テータ１３０が取り付けてあり、これらがリニアモータ
を構成して環状陽極組立体B に回転トルクを与える。陽
極透磁体１３２に対向し、ドーナツ状の真空外囲器Ａの
外側の位置に陽極移動用電磁石１３１が取り付けてあ
り、これにコイル１３３、１３４が巻かれている。コイ
ル１３３、１３４の一方に流す電流を他方の電流よりも
多くすることで陽極透磁体１３２を一方向により強く吸
引して環状陽極組立体B を陽極軸受１２８の回転中心軸
に平行方向に移動することができる。

【００５８】陽極軸受１２８は液体金属潤滑剤で潤滑さ
れた動圧滑り軸受であり、この軸受面の少なくとも一方
の対向面に図５〜図９に示すようなヘリンボン状の溝が
ついている。この陽極軸受が真空外囲器Ａの内部の真空
空間と連通するパスを有し、該パスが真空空間に開口す
る部分が前記環状陽極固定フレーム１２４と前記環状陽
極回転フレーム１２１のそれぞれから交互にオーバーラ
ップする様に取付けられた複数個の環状のカバー１２
５、１３５、１２７、１３６が設けてあり、そのカバー
の内部の少なくとも一部の面が液体金属潤滑剤と濡れた
表面となっており、この部分で液体金属潤滑剤をトラッ
プする効果を持たせて突発事故があった場合にも液体金
属潤滑剤が真空外囲器Ａの真空空間に漏出、飛散するの
を防止している。

【００５９】環状陽極回転フレーム１２１には両端に金
属板１１１、１１３を接合した柱状絶縁体１１２が複数
個放射状に取り付けられている。この柱状絶縁体を介し
て環状陽極回転フレーム１２１と同心状に第２の陽極環
状フレーム１０４が取り付けてある。この陽極環状フレ
ーム１０４の一端には熱伝導率が極端に小さな金属でで
きた第３の陽極環状フレーム１０３が折り返して取り付
けてある。

【００６０】第３の陽極環状フレーム１０３の他端には
同心状に折り返して第４の陽極環状フレーム１０２が取
り付けてある。第４の陽極環状フレーム１０２の他端に
は環状のターゲット支持体１０１を介して環状Ｘ線ター
ゲット１００が取り付けてある。環状Ｘ線ターゲット１
００はモリブデンまたはその合金でできた円弧状のブロ
ックを組立てて環状に構成されている。これは必ずしも
円形になっていなくてもよく、例えば多角形に構成され
ていてもよい。

【００６１】それぞれののブロックの表面にはタングス
テンまたはその合金でできた耐熱性が高い電子入射面を
持っている。陽極環状フレーム１０４の他端には環状通
電機構組立体１４０が取り付けてある。この環状通電機
構組立体１４０の他端には図２に示す複数の伝熱体１５
１が取り付けてあり、これは絶縁体１５２によって支え
られている。

【００６２】絶縁体１５２は真空隔壁をも構成してお
り、冷却領域１５３には絶縁油が図示しないポンプによ
って循環されており、これは伝熱体１５１を冷却する機
能と、これを高電圧に絶縁する機能を有する。環状Ｘ線
ターゲット１００、ターゲット支持体１０１、陽極環状
フレーム１０２、１０３、１０４、環状通電機構組立体
１４０、伝熱体１５１は電気的にも熱的にも連通してお
り、これらは高電圧端子１４８を通してたとえば＋７５
ＫＶの高電圧が外部の高電圧電源（図１のＩＩＩの一
部）から印加されている。

【００６３】また、環状陽極回転フレーム１２１、環状
陽極固定フレーム１２４、陽極ロータ１２２はアース電
位に保たれた真空外囲器Ａに電気的、熱的にに連通して
おり、真空外囲器Ａを冷却することによって冷却されて
いる。柱状絶縁体１１２の周囲には導電リング１１４、
１１５が取り付けてあり、柱状絶縁体１１２への帯電防
止と電界強度の緩和が行われている。

【００６４】次に、環状陰極組立体Ｃについて同じく図
３を参照して詳述する。環状陰極組立体Ｃは、環状陰極
固定フレーム２２２に環状の陰極軸受２２７を介して回
転自在に支えられた環状陰極回転フレーム２２１を配設
している。環状陰極回転フレーム２２１には環状の陰極
ロータ２２３が取り付けられている。この陰極ロータ２
２３には環状の銅でできた陰極回転トルク発生部２２４
と透磁率が高い板、例えば珪素鋼板で積層した陰極透磁
体２７１が取付けられている。

【００６５】この陰極回転トルク発生部材２２４と面し
た真空外囲器のより半径が小さい外側に陰極ステータ３
００が取り付けてあり、これらがリニアモータを構成し
て環状陰極組立体Ｃに回転トルクを与える。複数個の陰
極ステータは円弧状構造体となっている。陰極透磁体２
７１に対向し、真空外囲器Ａの外側の位置に陰極移動用
電磁石２７２が取り付けてあり、これにコイル２７３、
２７４が巻かれている。

【００６６】コイル２７３、２７４の一方に流す電流を
他方の電流よりも多くすることで陰極透磁体２７１を一
方により強く吸引して環状陰極組立体Ｃを軸受２２７の
中心軸に平行方向に移動することができる。環状の陰極
軸受２２７は液体金属潤滑剤で潤滑された動圧滑り軸受
であり、この軸受面の少なくとも一方の対向面に図５〜
図９に示す様なヘリンボン状の溝がついている。

【００６７】この軸受の開口端が真空外囲器Ａ内の真空
空間に連通するパスの開口端部にはこれらを覆う環状カ
バー２３４、２３５、２３６、２２５、陰極ロータ２２
３がお互いにオーバラップするように設けてあり、突発
事故があった場合にも液体金属潤滑剤が軸受外で真空外
囲器Ａ内の真空空間に漏出、飛散するのを防止してい
る。この環状カバーの回転部と固定部のギャップの小さ
い対向面のいずれかの部分にスパイラル状の溝が作られ
ており、万一液体金属潤滑剤が到達した場合に環状カバ
ーの内部に押し込む力を生じるようになっている。

【００６８】環状陰極回転フレーム２２１には両端に金
属２１１、２１５を接合した柱状絶縁体２１２が複数個
放射状に取り付けられている。この柱状絶縁体２１２の
他端には環状陰極回転フレーム２２１と同心状に第２の
陰極環状フレーム２０３が取り付けている。この陰極環
状フレーム２０３の一端には電子ビーム10を放出する陰
極フィラメント２０１、集束電極を含んだ電子銃組立体
２００が取付金具２０２を介して取り付けてあり、他端
には環状通電機構組立体２３０、２４０が同心状に取り
付けてある。

【００６９】この環状通電機構組立体２３０、２４０の
他端には図２に示す複数の伝熱体２４５が取り付けてあ
り、これは絶縁体２３６、２３７によって支えられてい
る。絶縁体２３６、２３７は真空隔壁をも構成してお
り、領域２３８には絶縁油が図示しないポンプによって
循環されており、これは伝熱体２４５を冷却する効果を
有する。電子銃組立体２００、陰極環状フレーム２０
３、環状通電機構組立体２３０、２４０、伝熱体２４５
及び冷却領域２３８の絶縁油は熱的に連通しており、絶
縁油を循環させることにより高温になるのを防止してい
る。伝熱体２４５はこれに電気的に連通した高電圧端子
２３９、２４９を通して外部の高電圧電源（図１のＩＩ
Ｉの一部）によっておよそー７５ＫＶの高電圧が印加さ
れている。

【００７０】高電圧端子２３９と２４９の間にはおよそ
１５Ｖの電位差が上記の外部の高電圧電源から供給され
ており、これらは環状通電機構組立体２３０、２４０を
通じて前記した陰極フィラメント２０１の両端に接続さ
れており、およそ５アンペアの電流が流されて陰極フィ
ラメント２０１を加熱し、陰極フィラメント２０１は熱
電子を放出する。また、環状陰極回転フレーム２２１、
環状陰極固定フレーム２２２、陰極ロータ２２３は陰極
軸受２２７内に充填された液体金属潤滑剤を通じてアー
ス電位に保たれた真空外囲器Ａに電気的、熱的に連通し
ている。柱状絶縁体２１２の周囲には導電リング２１
３、２１４が取り付けてあり、柱状絶縁体２１２への帯
電防止と電界強度の緩和が行われている。

【００７１】環状陰極回転フレーム２２１には環状の角
度表示板２３２が取り付けてあり、これは電子銃組立体
２００と共に周回するようになっている。この角度表示
板２３２の表面には放射状のスリットまたは反射率が交
互に異なる表面の集まりを作っておき、真空外囲器の壁
７０１の一部に設けた透明なガラスでできた覗き窓２５
３の外部に発光源と受光器とを設けてある。

【００７２】前記電子銃極組立体２００が所定の角度に
なった時には前記スリットまたは反射表面の形状を他と
異なる形にしておき、電子銃組立体２００が回転したと
きにこの角度を基点として反射光のパルスを計測して電
子銃の現在位置をモニタできるようになっている。

【００７３】環状陰極回転フレーム２２１には中性点接
地電極組立体２６０が取り付けられてあり、これは、環
状陰極回転フレーム２２１とは絶縁体２６１で絶縁され
ており、環状通電機構組立体２５０と電気的に連通して
おり、絶縁体２５１で真空外囲器Ａとは絶縁された中性
点接地端子２５２に接続されている。動作時に、環状Ｘ
線ターゲット１００に電子ビーム１０が入射した際に生
じる反跳電子が入射した場合の通路を形成する。中性点
接地端子２５２は高電圧電源（図１のＩＩＩの一部）の
中性点に接続されて中性点電流の通路を形成している。

【００７４】前記中性点接地電極組立体２６０及び環状
陰極回転フレーム２２１にはＸ線を通過させるスリット
２６２、２２６が開いている。これに対して内側（ター
ゲットと反対側）に複数のウェッジフィルタ４０１、４
０２、４０３が選択可能に取り付けられている。これら
は、予め決められた角度に来たときに真空外囲器Ａの外
部に取り付けられたモータ４１４に電磁クラッチ４１
０、４１１によって機械的に連結されてスリット２２６
との相対位置を変えられて選択される。

【００７５】これにより被検体の大きさに従ってＸ線フ
ァンビームの広がりが被検体の大きさに応じて選択的に
制限でき、被検体を通過したＸ線強度の差の最大値を小
さくすることができる。これらのウェッジフィルタ４０
１、４０２、４０３は環状陰極組立体Ｃと一体となって
周回する。スリット２６２、２２６と選択されたウェッ
ジフィルタ４０２を通過したファン状のＸ線ビームはア
ルミニウム合金でできた真空窓７０４を通過する。その
内側の真空外囲器Ａの外部には環状スリット組立体５０
０が取り付けてあり、選択されたスリット５０１によっ
て被検体に照射されるＸ線ビームの幅を制限する。

【００７６】環状スリット組立体５００はモータ５０３
によって回転中心軸方向に移動されて使用する環状スリ
ット５０１が選択できる。この環状スリット５０１を通
過したＸ線ビームは被検体を通過した後に図２に示すＸ
線検出器セグメントＪ１，Ｊ２に入射して電気信号に変
換される。Ｘ線検出器セグメントＪ１，Ｊ２の出力は演
算装置（図１のＩＩＩの一部）に送られて、断面像とし
て画像表示装置（図１のＩＶ）に表示される。

【００７７】Ｘ線検出器セグメントＪ１，Ｊ２は対向す
るＸ線検出器セグメントＪ３，Ｊ４と共に環状の全周の
検出器組立体に形成されているが、円周方向に沿って分
割された複数個のセグメントの一部となっている。各Ｘ
線検出器セグメントは多数の検出器配列で構成されてい
る。Ｘ線焦点とほぼ１８０度異なる角度の位置にあるセ
グメントＪ１，Ｊ２は横方向にスライドされてお互いに
密着することにより入射するＸ線ファンビームを有効に
複数のスライスのデータとして検出できるようになって
いる。

【００７８】他方、これに対向する方向に位置するセグ
メントＪ３，Ｊ４は互いに離れてギャップを構成し、こ
のギャップをＸ線が通過する様に構成されている。これ
らの検出器のセグメントの移動はＸ線焦点の周回に同期
して図示しない制御器によって自動的に行われる。

【００７９】次に、陽極軸受１２８について図４〜図９
を参照して詳述する。本発明は陰極軸受２２７を必須と
しているが、その構造は陽極軸受１２８と同じであるの
で先ず陽極軸受１２８について説明するが、陰極軸受２
２７の場合にはそれぞれの部分の番号を読み替えて対応
されたい。図４は環状陽極固定フレーム１２４の平面図
と側面図を表しており、その一部（Ｋ部）を拡大して図
５に示している。

【００８０】図５〜図９は軸受部分の一部を拡大した図
であり、陽極回転フレーム１２１、環状カバー１２５、
１２７、１３５は断面の一部を表し、陽極固定フレーム
１２４は一部の外観を表している。陽極軸受１２８で
は、環状陽極固定フレーム１２４の外面とその外側に回
転自在に取り付けられ環状陽極回転フレーム１２１の内
面とが対面しておりこれらの面のギャップは数十ミクロ
ンとなっている。

【００８１】このギャップの間には液体金属潤滑剤、例
えばガリウムとインジュームと鈴の合金が充填してあ
る。環状陽極固定フレーム１２４の表面にはヘリンボン
状の溝、１２４−ａ、１２４―ｂ、１２４―ｃ、１２４
―ｄが設けてあり、これらの溝は数十ミクロンの深さで
ある。環状陽極回転フレーム１２１が前記した方法で回
転トルクを受けて回転した場合に液体金属潤滑剤に動圧
が発生して環状陽極回転フレーム１２１を浮上させてス
ムースな回転ができるようになる。回転軸に垂直な軸受
面１２４―ｃ、１２４―ｄは、それぞれの対向面と共働
してスラスト軸受を構成する。

【００８２】この実施形態ではそれぞれの対向面とのギ
ャップを大きくしており、スラスト方向に移動できるよ
うになっているが、どちらか一方に接近した場合には動
圧が大きくなり、大きな面圧を発生する。

【００８３】次に陰極軸受２２７について図３を参照し
て述べる。環状陰極固定フレーム２２２の外表面には図
５に示すヘリンボン状の溝１２４−ａ、１２４―ｂのよ
うな軸受溝がこれらとは１８０°異なった角度をもって
つけられている。陰極軸受２２７は、環状陰極回転フレ
ーム２２１の回転方向が環状通電用回転フレーム１２１
と反対方向であること以外は通電軸受１２８と同様の動
作を行うように作られているのでこれ以上の説明を省略
する。

【００８４】次に、環状通電機構組立体１４０、２３
０、２４０、２５０について図６〜図１４を参照して詳
述する。本発明は複数の環状通電機構組立体を使用して
いるが代表として陽極に電力を供給する陽極用環状通電
機構組立体１４０と陰極フィラメント２０１に電力を供
給するための通電機構組立体２３０について説明してい
るが、その構造は全ての環状通電機構組立体１４０、２
３０、２４０、２５０でどの実施形態を組み合わせても
良いことは勿論である。

【００８５】先ず陽極用環状通電機構組立体１４０の実
施形態について図６〜図９を参照して説明する。前記し
たように、これらの環状通電機構組立体のインピーダン
スは十分に小さくしてあるので、陰極フィラメント２０
１に供給する１５Ｖ，５Ａ程度の電力は安定して供給す
ることができる。

【００８６】また、これにはおよそー７５ＫＶの電源に
接続されており、陰極の電位を決定している。図６は陽
極用環状通電機構組立体１４０の全体の正面図（ａ）と
側面図（ｂ）を示し、図６の側面図（ｂ）のＬ部の拡大
断面図を図７に示している。

【００８７】電導体でできた環状カバー１４７が高電圧
端子１４８、図２に示す伝熱体１５１と、それらと連結
された図３に示す絶縁体１４９、図２の１５２で機械的
に固定されている。環状カバー１４７の中には電導体で
できた環状の集電カバー１４５、１４６が集電リング１
４２を囲む状態で取り付けられている。集電リング１４
２は結合体１４１で環状の陽極回転フレーム１０４に電
気的及び機械的に結合されている。

【００８８】図８には集電リング１４２の正面図（ａ）
及び側面図（ｂ）を示し、その一部（Ｍ部）を拡大して
図９に示している。外側の表面１４２−ａには図示する
ようなスパイラル状の溝がつけてある。図９には面に垂
直方向に外部から見た溝の形状が示してある。同様に内
側の面１４２―ｂにも同様の溝がつけてある。これらの
溝の深さは数十ミクロンであり、これらの面と対向する
集電カバー１４５の内面及び集電カバー１４６の外面と
数十ミクロンのギャップを形成しており、このギャップ
内には液体金属潤滑剤が充填してある。

【００８９】これらの面は液体金属潤滑剤で濡れる状態
になっており、集電リング１４２が回転した場合には液
体金属潤滑剤が上記の溝の効果で面の中央部に集められ
てこれらの部分で圧力が小さい動圧滑り軸受を構成し、
液体金属潤滑剤に浮上した状態で固体部分が接触するこ
となく回転する。これらのギャップには液体金属潤滑剤
が充填されているのでこれらの間の導通は信頼性良く確
保でき、高電圧端子１４８から安定して環状Ｘ線ターゲ
ット１００に高電圧を供給することができる。

【００９０】陽極軸受１２８と偏心している場合でも、
結合体１４１が偏心を許容するようにできており、面１
４２−ａ、１４２―ｂはそれぞれの対向する面との間で
互いに反撥する方向に動圧を生じるのでこれらは回転時
に機械的に接触することはない様になっている。集電カ
バー１４５、１４６の内部は液体金属潤滑剤収容室１４
５―ｂを構成しており、その中の少なくとも一部分に液
体金属潤滑剤が収容されている。

【００９１】その出口部の表面１４５−ａ、１４６−ａ
は液体金属潤滑剤で濡れない状態にしてある。これらの
面に対向する集電リング１４２の面１４２−ｃ、１４２
―ｄも液体金属潤滑剤で濡れない状態にしてある。これ
らの面が構成するギャップは十分に小さくなっており、
毛細管現象によって液体金属潤滑剤を内部に閉じ込め、
集電リング１４２が回転を停止した場合にも液体金属潤
滑剤を液体金属潤滑剤収容室１４５―ｂ内部に閉じ込め
る様に作用する。

【００９２】回転を停止した場合に液体金属潤滑剤の漏
出を防止する方法は他の実施形態を用いて以下に説明し
ているのと同じ構造を採用することができる。

【００９３】面１４２―ｃ、１４２―ｄには図９に示す
ようにスパイラル状の溝があり、対向する面１４５−
ａ、１４６―ａと共働してもしこのギャップに液体金属
潤滑剤が挿入された時にこれを液体金属潤滑剤収容室１
４５―ｂ内部に送り込むポンプ作用を持つている。これ
により液体金属潤滑剤が液体金属潤滑剤収容室１４５―
ｂから漏出するのを防止している。

【００９４】万一、液体金属潤滑剤が液体金属潤滑剤収
容室１４５―ｂから漏出した場合でも第２の集電カバー
１４３、１４４によって構成される第２の液体金属潤滑
剤収容室１４３―ａ、１４４−ａがこれを捕獲する。こ
れらの出口部の対向面１４４―ｂ、１４５―ｃ及び１４
３―ｂ、１４６―ｃは液体金属潤滑剤で濡れない面とな
っており、前記したポンプ作用をする溝があり、液体金
属潤滑剤が漏出するのを防止する効果を持っている。

【００９５】その外側には同様の第３の液体金属潤滑剤
収容室１４７―ａ、１４７−ｂが設けてあり、液体金属
潤滑剤が真空外囲器Ａの真空空間に漏出するのを防止し
ている。集電カバー１４４の内表面１４４―ｃ、集電カ
バー１４７の外側の内表面１４７―ｃは液体金属潤滑剤
で濡れる表面となっており、万一この中に入ってきた液
体金属潤滑剤を付着させて液体金属潤滑剤が真空外囲器
Ａの真空空間に漏出するのを防止している。

【００９６】これらの機能により、集電リング１４２が
回転している時も静止している時も液体金属潤滑剤が真
空空間に漏出することなく、しかもいつも十分に低いイ
ンピーダンスで液体金属潤滑剤を通じて導通を確保する
ことができる。

【００９７】次に環状通電機構組立体の他の実施形態に
ついて図１０〜図１４を用いて説明する。この実施形態
では陰極用環状通電機構組立体２３０を構成する環状の
通電用固定フレーム３２４の外側に環状の通電用回転フ
レーム３２１が同心状に取り付けてあり、これらの固定
方法は前述の実施形態と同様であるので説明を省略す
る。

【００９８】図１０〜図１４は通電軸受部分の一部を拡
大した図であり、通電用回転フレーム３２１、環状カバ
ー３２５、３２７、３３５は断面の一部を表し、通電用
固定フレーム３２４は一部の外観を表している。通電軸
受３２８では、環状の通電用固定フレーム３２４の外面
とその外側に回転自在に取り付けられ環状の通電用回転
フレーム３２１の内面とが対面しておりこれらの面のギ
ャップは数十ミクロンとなっている。このギャップの間
には液体金属潤滑剤、例えばガリウムとインジュームと
錫の合金が充填してある。

【００９９】環状の通電用固定フレーム１２４の表面に
はスパイラル状の溝、３２４−ａが設けてあり、これら
の溝は数十ミクロンの深さである。環状の通電用回転フ
レーム３２１が前記した方法で回転トルクを受けて回転
した場合に液体金属潤滑剤に動圧が発生して環状の通電
用回転フレーム３２１を浮上させてスムースな回転がで
きるようになる。

【０１００】通電軸受面３２４−ａとその対向面は一対
のラジアル軸受を構成している。通電軸受面３２４−ａ
の各両端部分には溝の無い環状の領域３２４−ｅ、３２
４―ｆがあり、以下に述べる液体金属潤滑剤の漏出防止
の効果を持たせている。通電軸受面３２４−ａ及びその
対向面は液体金属潤滑剤で濡れた状態になっている。こ
れを達成するためには、これらの面をあらかじめ液体金
属潤滑剤で反応させておくのも一つの方法であり、ま
た、液体金属潤滑剤と反応しやすい金属、例えば金やイ
ンジュームや銀等をメッキしたりイオンプレーテイング
するなども一つの方法である。

【０１０１】他の方法として、液体金属潤滑剤で濡れた
状態にしたい領域に液体金属潤滑剤を付けた状態で表面
研磨手段を使って研磨することにより表面を清浄化する
ことによって濡れ性を確保することもできる。更に、予
め液体金属潤滑剤で濡れる材質で作成した薄板を通電軸
受の表面に巻き付けてもよい。

【０１０２】また、これらの通電軸受面と液体金属潤滑
剤との反応が進んでギャップが変化すると通電軸受の特
性が変化するので、この部分の温度を十分に低くした
り、反応の進行が遅い材質を選択することでこれは防止
されている。これらの通電軸受面のいずれかは対向する
面に溝をつけておいても良いことは当然である。

【０１０３】この実施形態では環状の通電用固定フレー
ム３２４の表面に彫刻等で直接ヘリンボン状の溝を作っ
ているが、０．１ｍｍ程度の薄い金属の板に数十ミクロ
ンの深さの溝をあらかじめ作っておき、この薄板を通電
用固定フレーム３２４の表面に巻き付ける等でも同じ効
果を生じさせることができる。この薄板は、モリブデン
やタングステンで作っておくとガリウム合金の液体金属
潤滑剤との反応を遅くすることができるが、この部分の
温度を低くしておくと鉄合金でも差し支えない。

【０１０４】これらの通電軸受の内部に製造途中に取り
込まれまたは完成後に発生したガスの膨張等で液体金属
潤滑剤を通電軸受の領域外に押し出すのを防止するため
に通電軸受領域の内部に、真空外囲器の真空空間に連通
する図示しない通路を設けている。これにより、通電軸
受領域が加熱されても部分的に圧力が高くなることが無
く、液体金属潤滑剤が所定の場所から漏出するのを防ぐ
ことができる。

【０１０５】また、特別な場合として通電軸受の中央部
を平行な通電軸受面としその外側にはギャップが次第に
広がる部分を設け、回転を開始したときに通電軸受の中
央部から順次液体金属潤滑剤が満たされてゆく構造にす
ると、液体金属潤滑剤が漏出するのを防ぎながら通電軸
受の損失を小さくすることができる。また、通電軸受が
少し傾斜した場合にも機械的な接触が起こらない。さて
動作時には、通電軸受面内の液体金属潤滑剤は通電軸受
面内の軸受溝（３２４−ａ）によって液体金属潤滑剤を
通電軸受面の中央部に押し込む作用が働き、液体金属潤
滑剤が通電軸受面の外に漏出するのが防がれている。

【０１０６】しかしながら、環状の通電用回転フレーム
３２１が回転を停止した場合には対向する通電軸受面３
２４−ａと対向面の相対速度がゼロになってこの吸引作
用がなくなり、通電軸受ギャップ内にある液体金属潤滑
剤は重力加速度の影響で液面の高さが低くなろうとし、
通電軸受面から漏出しようとする。これを防ぐための一
つの方法は境界面に液体金属潤滑剤と濡れない対向する
面３２４―ｍ、３２７―ｃ、３２１―ｎ、３２４―ｎを
作り、この境界面で液体金属潤滑剤の表面に表面張力γ
を作用させることである。

【０１０７】この濡れない面は、通電軸受面を濡れない
材質でコーテイングしても良いし、この部分の材質その
ものを濡れない材質で作っても良いが、表面にできる酸
化膜を利用すると製造が容易になる。また、液体金属潤
滑剤で濡れない表面を持つ薄板を環状の通電用回転フレ
ーム３２１または通電用固定フレーム３２４の一部に巻
き付けても同様の効果を得ることができる。

【０１０８】次に、通電軸受の液体金属潤滑剤の漏出防
止の工夫について説明する。一般に、ギャップがｘ（ｃ
ｍ）の平行平板に働く表面張力γ₀（ｄｙｎ／ｃｍ）
は、 γ₀＝ρ・ｇ・ｘ・ｙ／２（１）で表わされる。ここで、ρは液体金属潤滑剤の密度（ｇ
／ｃｍ³）であり、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓｅｃ²）で
あり、ｙは釣り合う液体金属潤滑剤の液面の高さの差
（ｃｍ）である。

【０１０９】本発明の通電軸受の半径は十分に大きいの
で近似的に（１）式が成り立つ。実施形態を具体的に考
えるために図１５を参照する。図１５は、前記環状の通
電用回転フレームが回転を停止した場合の液体金属潤滑
剤の分布の様子を模式的に表している。ここで、ＮＷＳ
は、液体金属潤滑剤に濡れない面、ＷＳは、液体金属潤
滑剤に濡れる面、ＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌは、液体金
属潤滑剤である。円筒状の通電軸受面の直径Ｄ_bは小型
にするためにできる限り小さくしたいがこの種のＸ線ス
キャン装置ではＤ_bは１８ｃｍ以下では実用にならな
い。少なくとも５０ｃｍは必要で、好適にはおよそ１２
０ｃｍであり、周方向で平均した通電軸受の半径方向の
ギャップの全周にわたる平均値ｄ_bはおよそ５０μｍで
ある。環状の通電用回転フレーム１２１が正規の速度で
回転している状態では通電軸受面に強い動圧が作用する
ために通電軸受ギャップは全周にわたってほぼ平均化さ
れてどの部分でもギャップはおよそｄ_bに等しくなる。

【０１１０】しかるに環状の通電用回転フレーム３２１
が回転を停止した場合には動圧がなくなるので鉛直下方
の部分での通電軸受面間のギャップｘは２ｄ_bとなる。
通電軸受の半径方向のギャップの全周にわたる平均値ｄ
_bを小さくすると動圧が増えるが軸受損失が過大とな
り、通電軸受面の温度が高くなり過ぎる。これを防ぐた
めに必要な動圧を得る最小限度の損失に押さえるために
ｄ_bをできる限り大きくすることが好ましい。

【０１１１】上記の実施形態では液体金属潤滑剤として
Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎの合金を使用しているので表面張力γ
はおよそ５００ｄｙｎ／ｃｍ、密度ρはおよそ５．６ｇ
／ｃｍ³、重力加速度ｇは９８０ｃｍ／sec ²、ｘ＝２ｄ
_b＝１００μｍであるので（１）式を満たすｙの値はお
よそ１８ｃｍとなる。

【０１１２】つまり、開口部よりも１８ｃｍ以上高い液
面があれば液体金属潤滑剤が漏出することを意味してい
る。一方、この値ｙを通電軸受面の直径１２０ｃｍより
も大きくするためにはｘの値をおよそ１５μｍ以下にす
る必要があり、軸受ギャップの平均値ｄ_bは７．５μｍ
以下である必要がある。この場合、軸受損失が過大とな
らないように回転時に液体金属潤滑剤が分布する面積Ｓ
_rを小さくする必要がある。

【０１１３】前記した濡れない面３２４―ｍ、３２７−
ｃ、３２１―ｎ、３２４−ｎの対向面間の回転時のギャ
ップｄ_gは機械的な接触を予防するために通電軸受面の
半径方向のギャップの全周にわたる平均値ｄ_bよりも大
きくしてある。回転停止時には上記の濡れない面の下方
のギャップｄ_xは（ｄ_g＋ｄ_b）となる。ところが、前記
濡れない面の回転中心が、前記通電軸受の回転中心から
移動できる構造にすると、前記濡れない面間のギャップ
ｄ_xはこれよりも小さくできる。また、濡れない面の直
径のうち大きい方をＤ_g、通電軸受面の直径のうち大き
い方をＤ_bとするとき、濡れない面の最下端から通電軸
受面の最上端までの高さは（Ｄ_g＋Ｄ_b）／２となる。回
転停止時にこの環状の領域Ｓ_eのギャップ内に貯えられ
た液体金属潤滑剤が予め定められた環状の領域Ｓ_eの外
に漏出しないためには、（１）式のｘにｄ_xを、ｙに
（Ｄ_g＋Ｄ_b）／２を代入して得られる値が環状の領域Ｓ
_eの境界部分における液体金属潤滑剤の表面張力γより
も小さくなければならないのでｄ_x・（Ｄ_g＋Ｄ_b）＜４・γ／（ρ・ｇ）（２）の関係が成り立つ必要がある。ここで、γは温度によっ
て変化するので動作温度範囲での最小値としなければな
らないのは勿論である。

【０１１４】環状の陰極回転フレーム３２１の回転速度
が十分に小さい場合または環状の通電用回転フレーム３
２１に取り付けてある部品の質量の総和が十分に小さい
場合には回転時に液体金属潤滑剤が分布する面積Ｓ_rを
十分に小さくして軸受損失の増大を防げるので（２）式
を満たす通電軸受を実現することができる。しかるに、
回転部分の負荷が大きい場合やインピーダンスを十分に
小さくする必要がある場合には上記の面積Ｓ_rを小さく
できないので環状の通電軸受の軸受損失を小さな値にす
るためには上記のギャップの平均値ｄ_bを過大にする必
要があり回転停止時に液体金属潤滑剤が漏出するなどの
不都合が生じるので以下の工夫が必要となる。

【０１１５】前記濡れない面３２４―ｍ、３２７−ｃ、
３２１―ｎ、３２４―ｎにおける液体金属潤滑剤の表面
張力γによって液体金属潤滑剤の漏出を防止するために
は環状の通電用回転フレーム３２１の回転停止時の前記
濡れない面３２４―ｍ、３２７−ｃ、３２１―ｎ、３２
４―ｎの鉛直最下面からの液体金属潤滑剤の平衡液面の
高さをＨ（ｃｍ）とするとき、ｄ_x・Ｈ＜２・γ／（ρ・ｇ）（３）が成り立つ必要がある。

【０１１６】言い換えるとＨ＜（Ｄ_b＋Ｄ_g）／２あり、
液体金属潤滑剤の存在が許されている環状の領域Ｓ_eの
環状の通電用回転フレーム３２１の表面と環状の通電用
固定フレーム３２４の表面で囲まれた部分の容積Ｖ
_g（ｃｍ³）よりも環状の領域Ｓ_eに封入された液体金属
潤滑剤の体積Ｖ₁（ｃｍ³）は小さい必要がある。

【０１１７】これを実現させる具体的な方法は、この通
電軸受の半径方向のギャップの全周にわたる平均値ｄ_b
を適正な値に保っておき、環状の通電用回転フレーム３
２１が回転を停止した時には通電軸受面外の別の環状の
領域Ｓ_eへの移動を許容し、濡れない面の最下面からの
液体金属潤滑剤の平衡高さＨを低くすることである。

【０１１８】環状の領域Ｓ_eの境界の濡れない面におけ
る液体金属潤滑剤の表面張力γによって液体金属潤滑剤
の漏出を防止するためのまず第１の方法は、図１０に示
している様に、通電軸受面３２４―ａの横に液体金属潤
滑剤で濡れており、その存在が許される環状の領域３２
４―ｅ、３２４―ｆを設けておき、液体金属潤滑剤の存
在が許される環状の領域Ｓ_eを増すことである。

【０１１９】環状の通電用回転フレーム３２１の回転時
には通電軸受面３２４―ａの吸引作用により液体金属潤
滑剤は環状の領域３２４―ｅ、３２４―ｆから通電軸受
面３２４―ａに移動し、環状の領域３２４―ｅ、３２４
―ｆの少なくとも一部は液体金属潤滑剤が存在しない領
域ができる。一方、環状の通電用回転フレーム３２１が
回転を停止した場合には重力加速度ｇの影響で液体金属
潤滑剤は環状の領域３２４―ｅ、３２４―ｆの鉛直下方
の端部方向に広がりながら鉛直下方から満たされてゆ
く。環状の領域３２４―ｅ、３２４―ｆを十分に大きな
容積にしておくと液体金属潤滑剤の平衡液面の通電軸受
最下面からの高さＨ₁を（３）式が成り立つＨ以下にす
ることができる。

【０１２０】第２の方法について図１１を参照して説明
すると、前記環状の通電用固定フレーム３２４を前記通
電軸受面３２８の径より径が小さい側に、該通電軸受面
３２８の径より径が大きい側に位置する部分を前記環状
の通電用回転フレーム３２１に設け、該環状の通電用回
転フレーム３２１の通電軸受面３２４―ａまたは環状の
領域３２４―ｅ、３２４―ｆに対向する面に図１１に示
す様に窪み３２１−ａ、３２１―ｂを複数個円周方向に
分布させて取り付ける。

【０１２１】環状の通電用回転フレーム３２１が回転を
停止した場合には該窪みの内の鉛直最下方にあるものか
ら順次液体金属潤滑剤が満たされてゆき、環状の領域Ｓ
_eの境界の濡れない面の最下面からの平衡液面の高さＨ₂
は、平衡液面より鉛直下方にある窪みの容積の合計Ｖ_s
を大きくしておくと、前記した環状の領域３２４―ｅ、
３２４―ｆの面積を大きくしなくてもＨ２を（３）式が
成り立つＨより小さくすることができる。

【０１２２】環状の通電用回転フレーム３２１が回転を
開始すると下方にあった窪みが上方に移動し、その中に
溜まっていた液体金属潤滑剤が上方に移動させられると
共に通電軸受面３２４−ａに供給される。それらの液体
金属潤滑剤は通電軸受面３２４―ａの吸引作用によりこ
れらの面内に満たされ、液体金属潤滑剤が閉じ込められ
る。この場合、平衡液面の下方にある窪みの容積の総和
Ｖ_sと、該液体金属潤滑剤が広がれる環状の領域Ｓ_eの環
状の通電用固定フレーム３２４の表面と環状の通電用回
転フレーム３２１の表面とで囲まれる環状の領域の容積
Ｖ_gとの和の容積Ｖ_2tよりもこの環状の領域のギャップ
の間に挿入された液体金属潤滑剤の体積Ｖ₂が小さくな
っている。

【０１２３】更に第３の方法について図１２を参照して
述べる。前記環状の通電用固定フレーム３２４を前記通
電軸受面３２８の径より径が小さい側に、該通電軸受面
３２８の径より径が大きい側に位置する部分を前記環状
の通電用回転フレーム３２１に設け、該環状の通電用回
転フレーム３２１の通電軸受面３２４―ａまたは環状の
領域３２４―ｅ、３２４―ｆの対向面に図１２に示す様
に環状の溝１２１−ａ' 、１２１―ｂ' を円周方向に沿
って設ける。

【０１２４】この環状の溝の容積の合計Ｖ_fと、液体金
属潤滑剤の分布が許容されている環状の領域Ｓ_e内で環
状の通電用固定フレーム３２４の表面と環状の通電用回
転フレーム３２１の表面とで囲まれる環状の領域の容積
Ｖ_gとの和の容積Ｖ_3tよりもこの環状の領域Ｓ_eのギャッ
プ間に挿入された液体金属潤滑剤の体積Ｖ₃を小さくし
てあり、この環状の溝は該環状の領域Ｓ_e内、好適には
スパイラル状の溝を有する通電軸受面３２４−ａの周辺
部で該環状の領域Ｓ_eと連通しており、環状の通電用回
転フレーム３２１が回転を停止した場合には鉛直最下方
にある環状の溝の部分から液体金属潤滑剤が満たされて
ゆき、平衡液面の通電軸受最下面からの高さＨ₃（ｃ
ｍ）は、平衡液面より鉛直下方にある環状の溝の容積の
合計Ｖ_sを大きくしておくと、前記した環状の領域３２
４―ｅ、３２４―ｆの表面積を大きくしなくてもＨ₃を
（３）式が満たされるＨよりも小さくできる。環状の通
電用回転フレーム３２１が回転を開始すると環状の溝３
２１−ａ' 、３２１―ｂ' の下方にあった部分が上方に
移動し、その壁の移動に伴ってその中に溜まっていた液
体金属潤滑剤が鉛直上方に移動すると共に環状の領域Ｓ
_eの鉛直上部に供給される。それらの液体金属潤滑剤は
通電軸受面３２４―ａの吸引作用によりこれらの面内に
満たされる。

【０１２５】更に、図１３に示すように上記の環状の溝
３２１−ａ' 、３２１―ｂ' には液体金属潤滑剤と共に
回転自在に装着した潤滑リング３２９−ａ、３２９―ｂ
を有し、回転時に液体金属潤滑剤を汲み上げて通電軸受
面３２４−ａに供給する作用を持たせると上記の液体金
属潤滑剤の供給効果は改善される。

【０１２６】更に他の方法について図１４を参照して述
べる。前記環状の通電用固定フレーム３２４を通電軸受
面３２８の径より径が小さい側に、該通電軸受面３２８
の径より径が大きい側に位置する部分を前記環状の通電
用回転フレーム３２１に設け、図１４に示すように該環
状の通電用回転フレーム３２１の通電軸受面と分離した
位置に液体金属潤滑剤の貯蔵スペース３２１−ｅを設
け、この貯蔵スペース３２１−ｅの内部と液体金属潤滑
剤の存在が許容されている環状の領域Ｓ_e内、好適には
通電軸受溝３２４−ａがある環状の領域の周辺部とが連
通孔１２１−ａ" 、１２１―ｂ" で連通されており、こ
の貯蔵スペース３２１−ｅの容積Ｖ₄と、液体金属潤滑
剤の分布が許容されている環状の領域Ｓ_eの環状の通電
用固定フレーム３２４の表面と環状の通電用回転フレー
ム３２１の表面で囲まれる環状の領域の容積Ｖ_gとの和
の容積Ｖ_4tよりもこの間に挿入された液体金属潤滑剤の
体積Ｖ_m4を小さくしてあり、環状の通電用回転フレーム
３２１が回転を停止している時には鉛直下方にある貯蔵
スペース３２１−ｅの鉛直下方の部分に液体金属潤滑剤
が収納されて環状の領域Ｓ_eの境界の濡れない面の最下
面からの液体金属潤滑剤の平衡液面の高さＨ₄（ｃｍ）
が該通電軸受の直径Ｄ_b（ｃｍ）より小さくなり、さら
に、平衡液面より鉛直下方にある貯蔵スペース３２１−
ｅの容積の合計Ｖ_sを大きくしておくと、前記した環状
の領域３２４―ｅ、３２４―ｆの面積を大きくしなくて
もＨ₄を（３）式が満たされるＨより小さくすることが
できる。前記環状の通電用回転フレーム３２１の回転時
には液体金属潤滑剤が上方に持ち上げられて前記連結穴
３２１−ａ" 、３２１―ｂ" を通じて通電軸受内に供給
される。

【０１２７】これらの実施形態ではいずれも通電用回転
フレーム３２１が回転を停止した場合に液体金属潤滑剤
の平衡液面の高さＨ₁，Ｈ₂，Ｈ₃，Ｈ₄が前記領域Ｓ_eの
境界部の直径よりも小さいので通電軸受面の上部には領
域Ｓ_eの境界部の一部を通って真空外囲器Ａの真空空間
に通じるパスが生じる。これにより、通電軸受面に発生
した気体は真空空間に放出され、通電軸受内の圧力が高
くなるのが防止される。

【０１２８】次に、中性点接地電極組立体２６０につい
て図３を参照して述べる。環状陰極回転フレーム２２１
には絶縁体２６１を介して中性点接地電極組立体２６０
が取り付けてあり、これは中性点接地電極用の環状通電
機構組立体２５０によって端子２５２に接続されてい
る。この端子は高電圧電源（図１のＩＩＩの一部）の中
性点に接続されており、環状Ｘ線ターゲット１００から
飛び出した反挑電子の通路を形成し、真空外囲器７０５
の電位が変動するのを防止している。また、中性点接地
電極組立体２６０にはスリット２６２が取り付けてあ
り、発生したＸ線の通路の妨げになるのを防止してい
る。中性点接地電極用の環状通電機構組立体２５０はそ
の構造と動作が陽極用の環状通電機構組立体２３０と同
様であるので説明を省略する。

【０１２９】次に、陰極回転駆動組立体Ｄの一部である
回転駆動機構について図３を参照して述べる。真空外囲
器壁７０５の外側で径が小さい側に回転トルク発生部２
２４と対向する位置に陰極ステータ３００が取り付けて
ある。陰極ステータ３００は回転トルク発生部２２４に
沿った円弧状のセグメントでできており円周方向に複数
の磁極とスロットを持っており、これと対向する回転ト
ルク発生部２２４の部分と共にリニアモータを構成して
回転トルクを発生する。

【０１３０】陰極ステータ３００は複数個を円周状に取
り付けると回転トルクを大きくすることができる。この
場合、真空外囲器壁７０５は非磁性の材質、例えば薄い
ステンレス板で作られている。環状陰極固定フレーム２
２２は磁性体でできており、磁束の漏洩を防止して回転
トルクの増大を行っている。

【０１３１】次に、陰極回転駆動組立体Ｄの一部である
陰極位置移動機構について図３を参照して述べる。陰極
ロータ２２３には磁性体でできた透磁体２７１が取り付
けられている。これに対向した位置で真空外壁７０５の
外側に磁極２７２−ａ、２７２―ｂ、２７２―ｃを持っ
た陰極移動用電磁石があり、磁極２７２−ａにはコイル
２７３が、磁極２７２−ｂにはコイル２７４が巻かれて
おり、それぞれの磁極は透磁体２７１を通して磁路を形
成する。通常は両方の吸引力がバランスするので透磁体
２７１は特定の位置に固定される。例えばコイル２７３
に流れる電流を増すと、透磁体２７１は磁極２７２−ａ
の方向に移動し、コイル２７４の電流を増せば反対方向
に移動する。このようにして陰極ロータ２２３の位置調
整が行えるようになっている。これによって電子銃組立
体２００の位置を任意に制御できる様にしてある。

【０１３２】これは、これを用いたＣＴスキャナのＸ線
焦点の位置を移動させた時にその相対関係をいつも同一
に保つことができることを意味し、焦点の大きさやイン
ピーダンスをいつも一定に保てることを意味している。
反対に、環状Ｘ線ターゲット１００との相対位置をあら
かじめ決められた関係で制御することにより、Ｘ線焦点
の大きさを任意に制御することができる。

【０１３３】次に、陽極回転駆動組立体Ｅの一部である
陽極回転駆動機構について図３を参照して述べる。真空
外囲器壁７０２の外側の径が大きい側で回転トルク発生
部１２３と対向する位置に円弧状の陽極ステータ１３０
が取り付けてある。陽極ステータ１３０は回転トルク発
生部１２３に沿った円弧状のセグメントでできており円
周方向に複数の磁極とスロットを持っており、これと対
向する回転トルク発生部１２３の部分と共にリニアモー
タを構成して回転トルクを発生する。

【０１３４】陽極ステータ１３０は複数個を周方向に取
り付けると回転トルクを大きくすることができる。この
場合、真空外囲器壁７０２は非磁性の材質、例えば厚さ
が１ｍｍ程度の薄いステンレス板で作られている。環状
カバー１２５は磁性体でできており、磁束の漏洩を防止
して回転トルクの増大を行っている。

【０１３５】次に、陽極回転駆動機構Ｅの一部である陽
極位置移動機構について図３を参照して述べる。陽極ロ
ータ１２２には磁性体でできた陽極透磁体１３２が取り
付けられている。これに対向した位置で真空外囲器壁７
０２の外側に磁極１３１−ａ、１３１―ｂ、１３１―ｃ
を持つ陽極移動用電磁石１３１があり、磁極１３１−ａ
にはコイル１３４が、磁極１３１−ｂにはコイル１３３
が、巻かれており、それぞれの磁極は透磁体１３２を通
して磁路を形成する。

【０１３６】通常は両方の吸引力がバランスするので透
磁体１３２は特定の位置に固定される。例えばコイル１
３４に流れる電流を増すと、透磁体１３２は磁極１３１
−ａの方向に移動し、コイル１３３にの電流を増せば反
対方向に移動する。このようにして陽極ロータ１２２の
位置調整が行えるようになっている。これによって環状
Ｘ線ターゲット１００の位置を任意に制御できる様にし
てある。これは、これを用いたＣＴスキャナのＸ線焦点
の位置をすばやく正確に制御できることを意味してい
る。

【０１３７】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、種々の実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及げ改変を加えることができることを理解
されたい。例えば、この発明では陽極構造体と陰極構造
体の両方を回転させる構造を示しているが、陽極構造体
及びこれに繋がっている部分を固定にした構造のＸ線ス
キャン装置を含むことは勿論である。

【０１３８】

【発明の効果】請求項１に係る発明のＸ線スキャン装置
によれば、構造が簡単で信頼性があり、超高速スキャン
型ＣＴスキャナに使用できる小形で低価格のＸ線スキャ
ン装置を提供することができ、特に、真空中で高速度で
周回する陰極フィラメントやその他の電極に通電する機
構として簡易な構造で信頼性のある機構を提供でき、回
転時には固部分の接触が無く、低振動で低騒音で、かつ
長寿命であり、電気抵抗を十分に小さくできて安定な通
電作用を発揮することができる。

【０１３９】請求項２〜７及び１０〜１２に係る発明に
よれば、回転停止時の液体金属潤滑剤の平衡液面が低く
なる工夫により、液体金属潤滑剤が軸受外の真空外囲器
内に漏出するのを効果的に防止することができる。

【０１４０】請求項８に係る発明によれば、回転時に液
体金属潤滑剤を汲み上げて通電軸受面に供給する作用を
持たせることで、液体金属潤滑剤の供給効果が改善でき
る。

【０１４１】請求項９に係る発明によれば、通電軸受面
に発生した気体は真空空間に放出され、通電軸受内の圧
力が高くなるのが防止できる。

【０１４２】請求項１３に係る発明のＸ線ＣＴスキャナ
によれば、小型化、低価格化、信頼性の向上を図れる。

【０１４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＸ線スキャン装置を組み入
れたCTスキャナの斜視図である。

【図２】図２は、本発明のＸ線スキャン装置の概略断
面図である。

【図３】図３は、本発明のＸ線スキャン装置の概略断
面図の一部の拡大図である。

【図４】図４は、陽極固定フレームの正面図（ａ）と
その側面図（ｂ）である。

【図５】図５は、図４の一部の拡大図である。

【図６】図６は、本発明の環状通電機構組立体の正面
図（ａ）と側面図（ｂ）である。

【図７】図７は、図６のＬ印部分の断面拡大図であ
る。

【図８】図８は、環状通電機構組立体を構成する集電
リングの正面図（ａ）とその側面図（ｂ）である。

【図９】図９は、図８の一部の拡大図である。

【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態の環状通
電機構組立体の一部の拡大図である。

【図１１】図１１は、本発明の他の実施形態の環状通
電機構組立体の一部の拡大図である。

【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態の環状通
電機構組立体の一部の拡大図である。

【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態の環状通
電機構組立体の一部の拡大図である。

【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態の環状通
電機構組立体の一部の拡大図である。

【図１５】図１５は、液体金属潤滑剤の分布説明図で
あり、（ａ）は、軸受の正面図、（ｂ）は、その断面図
を示す。

【符号の説明】

Ａ真空外囲器１００環状Ｘ線ターゲット２２２環状陰極固定フレーム２２１環状陰極回転フレーム２００電子放出源２３０、２４０環状通電機構組立体３２４通電用固定フレーム３２１通電用回転フレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気された環状空間を画定するドーナツ
形の真空外囲器と、該ドーナツ形真空外囲器の排気され
た環状空間に取り付けられた環状Ｘ線ターゲットと、該
ドーナツ形真空外囲器の排気された環状空間に取り付け
られた環状陰極固定フレームと、この環状陰極固定フレ
ームの回りに回転自在に取り付けられた環状陰極回転フ
レームと、該環状陰極回転フレームに機械的に連結され
ており、該環状陰極回転フレームが回転するにつれて環
状の軌道に沿って移動しながら前記環状Ｘ線ターゲット
に衝突してＸ線を発生させる電子ビームを発生するため
の少くとも1 つの電子放出源と、を含んで構成されるＸ
線スキャン装置であって、前記電子放出源に電力を供給するための環状通電機構組
立体を有し、該環状通電機構組立体は、通電用固定フレームと該通電
用固定フレームの回りに回転自在に取り付けられた通電
用回転フレームとを有し、前記通電用固定フレームと通電用回転フレームの相対す
る面の少なくとも一部がギャップを有する通電軸受面を
構成し、前記通電軸受面のギャップの少なくとも一部に液体金属
潤滑剤が充填されると共に、該通電軸受面の少なくとも
一方にはスパイラル状の溝が付けられていることを特徴
とするＸ線スキャン装置。
【請求項２】前記通電用回転フレームの一部または通
電用回転フレームに取り付けられた回転部材の少なくと
も一部は、前記液体金属潤滑剤で濡れない表面を有し、
該面で液体金属潤滑剤の表面張力が作用して回転フレー
ムが静止した時にも前記液体金属潤滑剤が真空外囲器の
排気された環状空間に漏出するのが防止されるようにし
たことを特徴とする請求項１記載のＸ線スキャン装置。
【請求項３】前記環状の通電用回転フレームの少なく
とも一部は、または該環状の通電用回転フレームに取り
付けられた回転部材の少なくとも一部は前記液体金属潤
滑剤で濡れていない第１の表面を有し、該第１の表面に
対向した前記環状の通電用固定フレーム上の面の少なく
とも一部にあり、または該環状の通電用固定フレームに
取り付けた固定部材にあり、前記第１の表面に対向した
少なくとも一部の面を構成する第２の表面は、前記液体
金属潤滑剤で濡れていない表面を有し、回転を停止した
時の前記第１の表面と第２の表面の濡れていない表面の
下方の半径方向のギャップをｄ_x、該濡れない表面の直
径のうち大きい方をＤ_g、前記通電軸受面の直径のうち
大きい方をＤ_b，前記液体金属潤滑剤の密度をρ、この
液体金属潤滑剤の前記第１及び第２の面の濡れない表面
における表面張力をγ、重力加速度をｇとするとき、ｄ_x・（Ｄ_b＋Ｄ_g）＜４・γ／（ρ・ｇ）なる関係があ
ることを特徴とする請求項２記載のＸ線スキャン装置。
【請求項４】前記環状の通電用回転フレームの表面と
前記環状の通電用固定フレームの表面とではさまれてお
り、前記環状の通電用軸受面を含んだ液体金属潤滑剤の
存在が許容される環状の領域内の部分の容積をＶ_g、こ
の環状の領域内に充填された液体金属潤滑剤の体積をＶ
₁とするとき、Ｖ₁＜Ｖ_gなる関係があることを特徴とする請求項１〜３
のうちいずれか１つに記載のＸ線スキャン装置。
【請求項５】前記環状の通電用回転フレームが回転を
停止したときに液体金属潤滑剤の存在が許容される環状
の領域の境界部分の濡れない面の鉛直最下面からの液体
金属潤滑剤の平衡液面の鉛直高さをＨ₁、回転を停止し
た時の前記境界部分の濡れない面間の下方の半径方向の
ギャップをｄ_x、前記の液体金属潤滑剤に濡れていない
表面での前記液体金属潤滑剤の表面張力をγ、液体金属
潤滑剤の密度をρ、重力加速度をｇとするとき、ｄ_x・Ｈ₁＜２・γ／（ρ・ｇ）なる関係があることを特
徴とする請求項２記載のＸ線スキャン装置。
【請求項６】前記環状の通電用回転フレーム上で液体
金属潤滑剤が広がれる環状の領域に少なくとも１個の窪
みを設け、当該窪みの容積の総和Ｖ_sと、該環状の領域
内の該窪みを除く部分の前記環状の通電用回転フレーム
の表面と前記環状の通電用固定フレームの表面とで囲ま
れる環状の領域の容積Ｖ_gとの和の容積Ｖ_2tよりもこの
環状の領域内に挿入された液体金属潤滑剤の体積Ｖ₂が
小さい一方、前記窪みは前記環状の領域内に開口し、該
環状の通電用回転フレームが回転を停止している時には
鉛直下方に位置する窪みの中に液体金属潤滑剤が収納さ
れ、回転時には該窪みによって上方に持ち上げられて液
体金属潤滑剤が軸受面内に供給されることを特徴とする
請求項２記載のＸ線スキャン装置。
【請求項７】前記環状の通電用回転フレームの液体金
属潤滑剤が広がれる環状の領域内に環状の溝を設け、該
環状の溝の容積Ｖ_fと、該環状の領域内の該環状の溝を
除く部分の環状の通電用回転フレームの表面と前記環状
の通電用固定フレームの表面とで囲まれる容積Ｖ_gとの
和の容積Ｖ_3tよりも該環状の領域内に挿入された液体金
属潤滑剤の体積Ｖ₃を小さくし、前記環状の溝は該環状
の領域内において該環状の領域と連通しており、前記環
状の通電用回転フレームが回転を停止している時には鉛
直下方の部分に液体金属潤滑剤が満たされて前記濡れな
い面の最下部からの平衡液面の鉛直高さＨ₂が通電軸受
の直径Ｄ_bと前記濡れない面の直径Ｄ_gの平均値より小さ
くなり、前記環状の通電用回転フレームの回転時には該
環状の溝に沿って鉛直上方に持ち上げられてこの液体金
属潤滑剤が軸受内に供給されることを特徴とする請求項
２記載のＸ線スキャン装置。
【請求項８】前記環状の通電用回転フレームの液体金
属潤滑剤が広がれる前記環状の領域内に環状の溝を設
け、この溝の中に液体金属潤滑剤と共に回転自在に装着
した潤滑リングを有し、回転時に液体金属潤滑剤を軸受
面に供給する作用を持たせたことを特徴とする請求項７
記載のＸ線スキャン装置。
【請求項９】前記環状の通電用回転フレームの液体金
属潤滑剤が広がれる環状の領域と分離した位置に液体金
属潤滑剤の貯蔵スペースを設け、この貯蔵スペースの内
部と該環状の領域内とが連通され、前記貯蔵スペースの
容積Ｖ₄と、該環状の領域内の前記環状の通電用回転フ
レームの表面と前記環状の通電用固定フレームで囲まれ
る容積Ｖ_gの和の容積Ｖ_4tよりもこの間に挿入された液
体金属潤滑剤の体積Ｖ_m4を小さくし、環状の通電用回転
フレームが回転を停止している時には鉛直下方にある貯
蔵スペースの鉛直下方の部分に液体金属潤滑剤が収納さ
れ、前記環状の通電用回転フレームの回転時には液体金
属潤滑剤が上方に持ち上げられて前記連結穴を通じて軸
受面内に供給されることを特徴とする請求項２記載のＸ
線スキャン装置。
【請求項１０】前記環状の通電用固定フレームと前記
環状の通電用固定フレームの間にギャップが構成され、
前記液体金属潤滑剤が挿入されており、該液体金属潤滑
剤の表面と前記真空外囲器内部の真空空間とが連通する
パスが該真空間に開口する部分が、前記環状の通電用固
定フレームと前記環状の通電用固定フレームのそれぞれ
に取り付けられたカバーで交互に覆われていることを特
徴とする請求項１〜９のうちいずれか１つに記載のＸ線
スキャン装置。
【請求項１１】前記液体金属潤滑剤で濡れない表面
は、金属酸化物であることを特徴とする請求項２〜８の
うちいずれか１つに記載のＸ線スキャン装置。
【請求項１２】前記液体金属潤滑剤で濡れない表面
は、前記液体金属潤滑剤で濡れない表面を持つ薄板を巻
き付けて構成されていることを特徴とする請求項２〜９
のうちいずれか１つに記載のＸ線スキャン装置。
【請求項１３】請求項１〜１２のうちいずれか１つに
記載のＸ線スキャン装置と、前記環状Ｘ線ターゲットの表面から放出されるＸ線ビー
ムを検出するためのＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力信号を再構成処理するための演算
装置と、前記演算装置により再構成された断面像を表示するため
の表示装置と、を含んで構成されたことを特徴とするＸ線ＣＴスキャ
ナ。