JP2000306534A

JP2000306534A - 回転陽極型ｘ線管装置およびその製造装置

Info

Publication number: JP2000306534A
Application number: JP11111961A
Authority: JP
Inventors: Yuji Mukasa; 裕司武笠
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】陽極の回転状態を確実に検出できる回転陽極
型Ｘ線管装置およびその製造装置を提供すること。【解決手段】回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器１
１内部に配置された陽極ターゲット１２ａと、この陽極
ターゲット１２ａと機械的に連結した回転子１２ｃと、
真空容器１１の外部に配置され回転子１２ｃに回転力を
与える固定子１４と、この固定子１４を支持する第１支
持部材１５と、この第１支持部材１５が自由に回転でき
るように第１支持部材１５と結合した第２支持部材１７
と、固定子１４に対して、回転子１２ｃが回転する方向
と同じ方向に回転力を与えるバネ２２と、回転子１２ｃ
が回転する方向と反対方向への固定子１４の回転を検出
する圧電素子２６とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、管球内部の回転
子の回転状態を検出する回転陽極型Ｘ線管装置およびそ
の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管は、医療用診断装置などに利用さ
れるＸ線を発生する電子管で、陰極が発生した電子ビー
ムを陽極に衝突させ、電子ビームの運動エネルギーをＸ
線に変換する構成になっている。しかし、Ｘ線管のエネ
ルギー効率が小さいため、電子ビームの運動エネルギー
は、そのほとんどが陽極を加熱する熱エネルギーに変換
される。そのため、電子ビームが衝突する陽極部分は１
０００℃以上の高温にもなる。そして、陽極の温度が定
格以上になると、陽極表面が溶融するなどして不良の原
因になる。

【０００３】したがって、Ｘ線管の電子ビーム速度を決
める管電圧、および、ビーム量を決定する管電流の２つ
の積で求められる入力電力は、Ｘ線管を構成する陽極の
熱容量によって制約される。このため、強力なＸ線を出
力する場合、または、長時間連続するＸ線を出力する場
合は、熱容量の大きい陽極が要求される。

【０００４】ところで、陽極が回転する回転陽極型Ｘ線
管は、陽極の熱容量を大きくするために、たとえば陽極
の体積を大きくしている。また、陽極を円盤状に構成し
て回転させ、単位時間当たりに電子ビームが衝突する面
積が大きくなるようにしている。

【０００５】また、回転陽極型Ｘ線管の製造工程におい
ても、Ｘ線管の陽極を電子ビームで加熱し、陽極からガ
スを放出させる排気工程、あるいは、陽極の表面状態を
電子ビームで調えるエ一ジング工程などがある。これら
の工程でも電子ビームの衝突で陽極が加熱されるため、
回転陽極型Ｘ線管の製造装置にも、必要に応じて陽極を
回転させる機構が設けられている。

【０００６】そして、電子ビームを陽極に照射している
間に、何らかの原因で陽極の回転速度が低下したり、あ
るいは、停止したりすると、単位時間当たりに電子ビー
ムが衝突する陽極部分の面積が小さくなる。このような
状態になると、陽極に部分的な熱溶融が発生する。した
がって、陽極の熱溶融を防止するためには、陽極が正常
に回転しているかどうかの検出が必要となる。

【０００７】ここで、陽極の回転状態を検出する機構を
有する従来の回転陽極型Ｘ線管装置について図３を参照
して説明する。符号３０は回転陽極型Ｘ線管で、全体は
真空容器３１で構成されている。そして、真空容器３１
内に陽極３２が配置されている。陽極３２は、陽極ター
ゲット３２ａや回転軸３２ｂ、回転軸３２ｂに連結する
回転子３２ｃ、固定体３２ｄ、回転子３２ｃと固定体３
２ｄ間に設けられたベアリング３２ｅなどから構成され
ている。また、陽極ターゲット３２ａに対向して陰極３
３が配置されている。

【０００８】真空容器３１の外側には、陽極３２が回転
する軸と同心に固定子３４が配置されている。固定子３
４は回転磁界を発生し、回転子３２ｃを回転させ、回転
子３２ｃに連結した陽極ターゲット３２ａを回転させ
る。また、固定子３４は支持部材３５に支持され、支持
部材３５は柱構造３５ａを介して、回転陽極型Ｘ線管の
管球本体を固定する固定台３６と機械的に連結されてい
る。

【０００９】また、第１交流電源Ｅ１において、陽極３
２と陰極３３間に印加する電圧が生成される。第１交流
電源Ｅ１の出力電圧は変圧器３７の一次側に供給され
る。変圧器３７の二次側出力はブリッジ接続の整流回路
３８で整流される。整流回路３８のプラス出力（＋）は
陽極３２に印加され、マイナス出力（−）は陰極３３に
印加される。また、第２交流電源Ｅ２の出力は変圧器３
９を経て陰極３３に印加されている。

【００１０】次に、固定子３４が回転磁界を発生する構
成について図４を参照して説明する。固定子３４を構成
する鉄心４１に、直列に接続されている２つのメインコ
イル４２ａ、４２ｂ、および、直列に接続されている２
つのサブコイル４３ａ、４３ｂが巻かれている。メイン
コイル４２ａ、４２ｂ、および、サブコイル４３ａ、４
３ｂは並列に接続されており、これらの各コイルに第３
交流電源Ｅ３から電流が流される。第３交流電源Ｅ３と
サブコイル４３ａ、４３ｂ間には、電流計４４およびコ
ンデンサ４５が接続されている。

【００１１】そして、第３交流電源Ｅ３から固定子３４
に電流が流される。このとき、コンデンサ４５の作用
で、メインコイル４２ａ、４２ｂに流れる電流とサブコ
イル４３ａ、４３ｂに流れる電流の位相が９０度ずれ、
鉄心４１内部に回転磁界が発生する。この回転磁界によ
って回転子３２ｃが回転し、陽極ターゲット３２ａが回
転する。

【００１２】上記した構成において、固定子３４に電流
が流され陽極ターゲット３２ａが回転する。また、変圧
器３８（図３）の出力電圧が陽極３２と陰極３３間に印
加される。さらに、陰極３３に電流が流され、陰極３３
から放出された熱電子ｅが電子ビームとなって陽極３２
に衝突し、陽極３２からＸ線が放出される。

【００１３】そして、動作状態になると、電子ビームの
衝突で陽極３２の温度が上昇する。この熱が回転子３２
ｃのベアリング３２ｅなどに伝わり、ベアリング３２ｅ
に欠陥が生じることがある。ベアリング３２ｅに欠陥が
生じると、回転子３２ｃの回転状態が悪化し、陽極３２
の温度がさらに上昇し、製品不良の原因となる。そのた
め、回転陽極型Ｘ線管には、必要に応じて、回転子３２
ｃの回転状態を検出する回転検出機構が設けられる。

【００１４】回転検出機構としては、固定子と回転子と
で構成される電動機などの場合には、たとえば、回転子
の軸に回転検出用のエンコーダを取り付け、その出力パ
ルスの周波数から回転状態を検出する方法がある。しか
し、回転陽極型Ｘ線管の場合は、回転子や回転子が連結
する回転軸、陽極ターゲットなどは、すべて真空容器内
に封じこめられている。そのため、回転子の軸にエンコ
ーダを取り付ける方法は採用できない。したがって、回
転陽極型Ｘ線管の場合、回転を検出する方法として、た
とえば、回転子の回転状態が悪化すると、固定子のサブ
コイルに流れる電流が減少するという特性が利用され
る。図４で示したように、交流電源とサブコイルとの間
に電流計を接続し、サブコイルに流れる電流の変化から
陽極の回転状態を検出する方法である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転陽極型Ｘ線
管装置は、固定子のサブコイルに流れる電流の変化から
陽極の回転状態を検出している。サブコイルに電流を流
す場合、メインコイルやサブコイルがジュール熱で加熱
され温度が上昇する。温度が上昇すると電気抵抗が大き
くなり、オームの法則から電流が減少する。このため、
陽極の回転が正常でも、温度上昇によってサブコイルに
流れる電流が減少し、陽極の回転状態が悪化したと判断
されることがある。したがって、サブコイルに流れる電
流の変化を用いる方法は、固定子の温度状態を考慮した
上での判断が必要とされ、陽極の回転状態の悪化を正し
く判断できない場合がある。

【００１６】この発明は、上記した欠点を解決するもの
で、陽極の回転状態を確実に検出できる回転陽極型Ｘ線
管装置およびその製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の回転陽極型Ｘ
線管装置は、回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器内部
に配置された陽極ターゲットと、この陽極ターゲットと
機械的に連結した回転子と、前記真空容器の外部に配置
され前記回転子に回転力を与える固定子と、この固定子
を支持する第１支持部材と、この第１支持部材が自由に
回転できるように前記第１支持部材と結合した第２支持
部材と、前記固定子に対して、前記回転子が回転する方
向と同じ方向に回転力を与える回転力発生手段と、前記
回転子が回転する方向と反対方向への前記固定子の回転
を検出する回転検出手段とを具備している。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態について図１
を参照して説明する。符号１０は回転陽極型Ｘ線管で、
回転陽極型Ｘ線管１０は全体が真空容器１１で構成され
ている。そして、真空容器１１内にＸ線を放出する陽極
１２が配置されている。陽極１２は、陽極ターゲット１
２ａや回転軸１２ｂ、回転軸１２ｂに連結した回転子１
２ｃ、固定体１２ｄ、回転子１２ｃと固定体１２ｄ間に
設けられたベアリング１２ｅなどから構成されている。
また、陽極ターゲット１２ａに対向して陰極１３が配置
されている。真空容器１１の外側には、陽極１２を囲む
形で、陽極１２が回転する軸と同心に固定子１４が筒状
に配置されている。

【００１９】固定子１４は円盤状の第１支持台１５に固
定されている。第１支持台１５の中央には開口が設けら
れ、その開口部分を真空容器１１の陽極側の径小部分が
貫通している。また、固定子１４の側面に突起１６が設
けられている。固定子１４は、従来技術で説明したと同
様に、回転磁界を発生し、陽極ターゲット１２ａなどを
回転させる。また、第１支持台の外側を囲んで第２支持
台１７が環状に設けられている。なお、第１支持台１５
と第２支持台１７との結合部分には、軸受機構たとえば
ベアリング１８が配置され、第１支持台１５は、第２支
持台１７から独立して自由に回転できる構造になってい
る。

【００２０】また、第２支持台１７は、柱構造１９を介
して、回転陽極型Ｘ線管の管球本体を固定する固定台２
０と機械的に連結されている。また、第２支持台１７の
表面にシャフト２１が取り付けられている。そして、固
定子１４に設けられた突起１６と第２支持台１７に取り
付けられたシャフト２１とを結んで、引っ張りバネ２２
が設けられている。また、第２支持台１７上で、突起１
６に近接してシャフト２１と反対側に圧電素子２６が配
置されている。

【００２１】また、第１交流電源Ｅ１において、陽極１
２と陰極１３間に印加される電圧が生成される。第１交
流電源Ｅ１の出力電圧は変圧器２３の一次側に供給さ
れ、変圧器２３の二次側出力はブリッジ接続の整流回路
２４で整流される。なお、整流回路２４のプラス出力
（＋）は陽極１２に印加され、マイナス出力（−）は陰
極１３に印加される。また、第２交流電源Ｅ２の出力電
圧が変圧器２５を介して陰極１３に印加される。

【００２２】次に、固定子１４の構造やその機能につい
て図２を参照して説明する。図２（ａ）は、回転陽極型
Ｘ線管装置を陽極側から見た図、図（ｂ）は回転陽極型
Ｘ線管装置を横方向から見た図、図（ｃ）は、陽極など
の回転方向を説明する図で、図（ｂ）を下方から見た状
態を示している。なお図２は、図１に対応する部分には
同一の符号を付し、重複する説明を一部省略する。

【００２３】図（ａ）に示すように、固定子１４の側面
に設けられた突起１６と、第２支持台１７に設けられた
シャフト２１とを結んで、縮む方向に力が作用する引っ
張りバネ２２が取り付けられている。また、突起１６に
隣接して、引っ張りバネ２２と反対側に、回転検出装置
たとえば圧電素子２６が配置されている。引っ張りバネ
２２は突起１６を引っ張る方向、すなわち、固定子１４
に対し、固定子１４に電流が流れた場合に陽極１２が回
転する矢印Ｙ１方向に回転力を与えている。

【００２４】上記した構成において、固定子１４に電流
が流れると、回転子１２ｃに回転トルクが発生する。こ
の回転トルクは陽極１２をＹ１方向に回転させる。しか
し、固定子１４は、自由に回転できる第１支持台１５上
に固定されている。この場合、回転トルクは固定子１４
に対し、陽極が回転するＹ１方向と反対のＹ２方向に回
転させるように作用する。しかし、固定子１４には、引
っ張りバネ２２によってＹ１方向の力が作用している。
このとき、回転トルクが固定子１４に作用する力と引っ
張りバネ２２の力とが均衡し、固定子１４は回転しな
い。このように、通常の状態では、回転子１２ｃに発生
するすべての回転トルクが、回転子１２ｃを回転させる
力になる。

【００２５】上記した状態において、回転子１２ｃの回
転機構を構成するベアリング１２ｅの温度が上昇し、回
転子１２ｃの回転状態が悪化すると、たとえば回転子１
２ｃの回転速度が低下する。このとき、回転子１２ｃが
発生する回転トルクは、固定子１４に対し、Ｙ２方向に
回転させる力を大きくする。この力が引っ張りバネ２２
の力よりも大きくなると、突起１６は圧電素子２６方向
に移動し、たとえば、突起１６の圧電素子２６の側に設
けられた接触片１６ａが圧電素子２６と接触し圧縮力Ｐ
を加える。この圧縮力Ｐは、回転子１２ｃの回転状態の
悪化に比例する。なお、圧縮力Ｐは、引っ張りバネ２２
が伸びきって固定子１２ｃの回転が停止し、固定子１２
ｃが回転陽極型Ｘ線管の本体と固定連結された状態で最
大となる。

【００２６】上記した動作により、圧電素子２６は突起
１６から受けた圧縮力Ｐに比例した電気信号を外部回路
２７に出力する。この電気信号のレベルは陽極１２の回
転状態の悪化に比例し、固定子１４内部のコイルの温度
には影響されない。したがって、外部回路２７におい
て、圧電素子２６が出力する電気信号を測定すれば、陽
極１２の回転状態を確実に監視できる。

【００２７】なお、上記した実施形態では、引っ張りバ
ネ２２が、固定子１４に設けられた突起１６と、第２支
持台１７に設けられたシャフト２１とを結んで取り付け
られている。しかし、固定子１４が支持されている第１
支持台１５と、第１支持台１５に結合された第２支持台
１７とにそれぞれ取付部を構成し、これらの取付部間に
引っ張りバネ２２を設ける構造にすることもできる。ま
た、固定子１４の回転を、固定子１４と一緒に回転する
第１支持台１５の回転を利用して検出することもでき
る。

【００２８】上記した実施形態では、引っ張りバネが利
用されている。しかし、固定子に対して陽極が回転する
方向に回転させる力を発生させる場合、引っ張りバネに
代え、バネの伸びる方向に力が作用する圧縮バネを利用
することもできる。なお、力の作用する方向は、圧縮バ
ネと引っ張りバネとで逆になっている。したがって、圧
縮バネを利用する場合、図２の構成では、圧縮バネは、
突起に関して圧電素子と同じ側に配置される。

【００２９】また、回転状態の悪化を検出する場合、圧
電素子に代えてスイッチを用いることもできる。たとえ
ば、固定子が回転した場合に、その回転に伴って発生す
る機械的圧力を受けて、スイッチの電気接点が電気回路
を開状態から閉状態に、あるいは、閉状態から開状態に
移行する構造である。この場合、電気接点が開状態であ
るか、閉状態であるかを検出すれば、回転状態の悪化が
検出される。また、固定子の回転量、たとえば突起の機
械的変位量を検出するセンサーなどを用いて回転状態を
検出することもできる。

【００３０】上記した構成によれば、陽極の回転状態が
悪化した場合に、陽極の回転方向と反対方向に固定子が
回転する動きを利用している。そのため、固定子内部の
コイル温度の影響がなくなり、陽極の回転状態の悪化を
確実に検出できる。

【００３１】また、回転陽極型Ｘ線管などをハウジング
に収容した構造で用いることもできる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、陽極の回転状態の悪
化を確実に検出できる回転陽極型Ｘ線管装置およびその
製造装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を説明するための構成図で
ある。

【図２】この発明の実施形態の動作を説明するための構
成図である。

【図３】従来例を説明するための構成図である。

【図４】従来例における陽極の回転状態を検出方法を示
す回路図である。

【符号の説明】

１０…回転陽極型Ｘ線管装置１１…真空容器１２…陽極１２ａ…陽極ターゲット１２ｂ…回転軸１２ｃ…回転子１２ｄ…固定体１２ｅ…ベアリング１３…陰極１４…固定子１５…第１支持部材１６…突起１７…第２支持部材１８…ベアリング１９…柱構造２０…固定台２１…シャフト２２…引っ張りバネ２３…変圧器２４…整流器２５…変圧器２６…圧電素子２７…外部回路Ｙ１…陽極の回転方向Ｙ２…固定子の回転方向Ｅ１…第１交流電源Ｅ２…第２交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器内
部に配置された陽極ターゲットと、この陽極ターゲット
と機械的に連結した回転子と、前記真空容器の外部に配
置され前記回転子に回転力を与える固定子と、この固定
子を支持する第１支持部材と、この第１支持部材が自由
に回転できるように前記第１支持部材と結合した第２支
持部材と、前記固定子に対して、前記回転子が回転する
方向と同じ方向に回転力を与える回転力発生手段と、前
記回転子が回転する方向と反対方向への前記固定子の回
転を検出する回転検出手段とを具備したことを特徴とす
る回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】回転力発生手段がバネで構成されている
請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】第１支持部材と第２支持部材が軸受機構
を介して結合されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線
管装置。
【請求項４】回転子が回転する軸と固定子が回転する
軸とが共通する請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項５】固定子に突起が設けられ、かつ、第２支
持部材にシャフトが設けられ、前記突起と前記シャフト
間がバネで結ばれている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線
管装置。
【請求項６】回転検出手段が圧電素子で構成されてい
る請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項７】回転検出手段が、電気回路を開状態およ
び閉状態に設定するスイッチで構成されている請求項１
記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項８】回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器の
陽極ターゲットと機械的に連結した回転子を収納した部
分が貫通するように配置され、前記回転子に回転力を与
える固定子と、この固定子を支持する第１支持部材と、
この第１支持部材が自由に回転できるように前記第１支
持部材に連結された第２支持部材と、前記真空容器を固
定し、前記第２支持部材と機械的に連結された固定装置
と、前記固定子に対し、前記回転子が回転する方向と同
じ方向に回転力を与える回転力発生装置と、前記回転子
が回転する方向と反対方向への前記固定子の回転を検出
する回転検出装置とを具備したことを特徴とする回転陽
極型Ｘ線管装置の製造装置。
【請求項９】回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器の
陽極ターゲットと機械的に連結した回転子を収納した部
分が貫通するように配置され、前記回転子に回転力を与
える固定子と、この固定子を支持する第１支持部材と、
この第１支持部材が自由に回転できるように前記第１支
持部材に連結された第２支持部材と、前記真空容器を固
定し、前記第２支持部材と機械的に連結された固定装置
と、前記固定子に対し、前記回転子が回転する方向と同
じ方向に回転力を与える回転力発生装置と、回転子が回
転する方向と反対方向に固定子が回転した場合に、固定
子の回転で発生した力に比例または反比例した電気信号
を発生する回転検出装置とを具備したことを特徴とする
回転陽極型Ｘ線管の製造装置。