JP2000340148A

JP2000340148A - Ｘ線管装置

Info

Publication number: JP2000340148A
Application number: JP11145279A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Seki; 善隆関; Mototatsu Doi; 元達土肥
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP4219486B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焦点移動量を低減し、回転陽極の機械的強度を
向上したＸ線管装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管装置に収納される回転陽極Ｘ線管の
回転陽極が、ターゲット（6）と、ターゲット（6）を支
持するロータ（20）と、ロータ（20）を支持する回転軸
（25）と、回転軸(25)を回転自在に支持する軸受（26）
と、軸受（26）を支持する固定部（28A）から構成さ
れ、固定部（28A）は軸受（26）を支持する内筒部（2
9）と、内筒部（29）の外周を被う外筒部(30)から構成
され、内筒部(29)は熱伝導率の大きい銅から成り、外筒
部(30)は機械的強度が高く、熱膨張率の小さいモリブデ
ンまたはモリブデン合金から成る。

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ＣＴ装置など
に使用されるＸ線装置に係り、特にＸ線管装置に収納さ
れる回転陽極Ｘ線管の回転陽極構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置の性能向上は著し
く、画像処理技術などが特に進歩している。計測データ
を取り込むＸ線検出器に関しては、Ｘ線による気体の電
離作用を応用したガスチャンバー方式に代り、受光感度
の高い半導体を用いた固体検出器が使用され、Ｘ線ＣＴ
装置の画質の向上に大きく貢献している。このような技
術の進歩に対し、Ｘ線発生源であるＸ線管装置に関して
は、次に述べるような問題がある。

【０００３】Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線管装置から放射さ
れた厚さ1〜10mm程度の扇状のＸ線が被検体を透過し、
被検体によって減弱を受けた後に、Ｘ線検出器によって
受光されて、Ｘ線検出器からＸ線減弱信号（計測デー
タ）として出力され、このＸ線減弱信号が画像再構成処
理されて、被検体の断層像が得られる。この過程で、従
来のＸ線管装置ではＸ線源である焦点の移動が生じるた
め、断層像上にアーチファクトを発生し、Ｘ線ＣＴ装置
の画質向上の妨げとなっている。

【０００４】最近では、Ｘ線検出器として固体検出器が
主流となっており、この固体検出器の高感度という性能
を十分に発揮し、さらに最高の画質を提供するために
は、Ｘ線管装置の焦点移動問題を解決することが必要で
ある。

【０００５】上記の焦点移動はＸ線管の回転陽極が使用
中に熱を蓄積して熱膨張により伸長することに起因す
る。Ｘ線ＣＴ装置では、断層像の画像処理を行う際に、
あらかじめ被検体を挿入せずに計測データを取り込み補
正係数を決定するキャリブレーション操作を行う。実際
に断層像の撮影を開始すると、Ｘ線管装置ではＸ線曝射
に伴いＸ線管の回転陽極のターゲットに熱が発生する。
このＸ線曝射を繰り返すことにより、ターゲットに熱が
蓄積し、ターゲットの温度は950〜1,000℃に上昇する。
このターゲットの温度上昇により回転陽極自体がＸ線管
軸方向に熱膨張し、ターゲット上の焦点が移動すること
になる。

【０００６】現在のＸ線管装置では、この焦点移動量は
200〜400μm程度である。これに対し、上記の補正係数
が許容できる焦点移動量の許容範囲は100μm以内であ
る。この許容範囲を越えて焦点位置が移動すると、断層
像上にアーチファクトなどが発生し、画像劣化が起こ
る。

【０００７】次に、図6を用いて従来のＸ線管装置での
焦点移動の具体的内容を説明する。図6は、従来のＸ線
管装置に内挿された回転陽極Ｘ線管の構造とＸ線ＣＴ装
置のコリメータとの関係を示している。図6において、
回転陽極Ｘ線管1は陽極2と、これに対向して配置された
陰極3と、陽極2と陰極3を真空気密に封入する外囲器4と
から成る。回転陽極Ｘ線管1の使用中には、陽極2と陰極
3との間に高電圧が印加され、陰極3のフィラメントから
放出された電子流5が陽極2のターゲット6に衝突しＸ線8
を放射する。陰極3からの電子流5が衝突する部分が焦点
7であり、Ｘ線8は焦点7をＸ線源として放射される。

【０００８】上記のＸ線管装置をＸ線ＣＴ装置に搭載し
て使用する場合、Ｘ線8はＸ線ＣＴ装置に取り付けられ
ているコリメータ9のスリット10で必要な厚さの扇状の
Ｘ線ビーム8に絞られる。Ｘ線管装置の使用開始時点で
はＸ線曝射回数が少ないので、回転陽極2は殆ど熱膨張
せず、ターゲット6は実線の位置にあり、Ｘ線ビーム8は
Ａ点に放射される。しかし、Ｘ線曝射回数が増加すると
ターゲット6を含む回転陽極2の温度が上昇し、回転陽極
2を構成する部材が熱膨張する。その結果、ターゲット6
の位置は破線で示したターゲット6Aの位置まで移動し、
それに伴い焦点7も、ターゲット6A上の焦点7Aの位置ま
で移動する。そのため、コリメータ9のスリット10を通
過するＸ線ビーム8も、Ｘ線ビーム8Aの位置に移動し、
Ｂ点に向けて放射される。Ｘ線ビーム8を検出するＸ線
検出器ではＸ線ビーム8の位置の移動量ΔＬ11から焦点
移動量を検出する。この移動量ΔＬ11が許容範囲を越え
ると断層像の画像処理に悪影響を及ぼす。このため、こ
の移動量ΔＬ11の許容値に対応して、焦点移動量の許容
値が設定される。

【０００９】上記焦点移動の問題の対処技術の一例とし
て、Ｘ線管装置を回転陽極Ｘ線管の管軸方向に移動する
機構を付加したものがある。この技術では、Ｘ線ＣＴ装
置のＸ線管装置支持台に、モータ駆動にてＸ線管装置を
Ｘ線管軸方向に移動させることができる機構を設け、焦
点移動量の計測結果に対応させて、焦点移動の方向とは
逆の方向にＸ線管装置を移動させて、焦点移動量を補償
するものである。また、上記対処技術の他の例として、
焦点移動量の計測結果に対応させて、Ｘ線検出器をＸ線
管軸方向に移動する技術も実用されている。しかし、こ
れらの技術は機械的にＸ線管装置やＸ線検出器を数百μ
mの精度で移動することになるため、駆動機構が複雑に
なり、また支持部が大きくなる。その結果、Ｘ線ＣＴ装
置のコスト上昇の要因となり、またＸ線ＣＴ装置の小型
化に支障をきたしている。

【００１０】また、最近のＸ線ＣＴ装置では、短時間で
多くの断層像を得るために、500万ヒートユニット（Ｈ
Ｕ：熱量の単位で、約0.71ジュール）以上の大熱容量の
ターゲットを持つＸ線管装置を搭載し、１断層像を0.5
秒で撮影する（または１スキャンを0.5秒で行う）技術
が開発されている。この技術ではＸ線管装置を搭載する
スキャナが従来に比べ約２倍の高速度で回転するためＸ
線管装置にかかる遠心力が大幅に増加すること、および
ターゲットの熱容量の増加によりターゲットが大型化
し、これを支持する部分に大きな荷重がかかることか
ら、Ｘ線管の回転陽極の機械的強度の向上が必要となっ
ている。これに対応するため、Ｘ線管装置自体の構造に
関しては、強度向上、焦点移動低減の要請から、回転陽
極の軸受を支持する固定部を、従来の銅製に比べ強度が
高く、熱膨張率が小さい鉄製などにしているものもあ
る。

【００１１】しかし、回転陽極の軸受を支持する固定部
を鉄製にした場合、機械的強度向上および焦点移動量低
減の効果は銅製のものに比べて格段に向上するが、鉄の
熱伝導率が銅の約1/5で、格段に小さくなるために、軸
受の部分の温度が上昇する。軸受の潤滑には固体潤滑材
が使用されているが、軸受の温度が上昇すると、高耐熱
性の固体潤滑材が必要となり、従来の固体潤滑材をその
まま使用した場合には、Ｘ線管の回転寿命が短縮すると
いう問題がある。

【００１２】また、Ｘ線管装置自体での焦点移動低減の
対処技術の一例として特開平9−63522号公報に開示され
ているものがある。この技術は、Ｘ線管容器内の回転陽
極Ｘ線管の陽極を支持する部材にヒータを取り付けて加
熱することにより、この支持部材を焦点移動方向とは逆
の方向に熱膨張させて、焦点移動量を相殺して補償する
ものである。しかし、ヒータの加熱操作では、焦点移動
量の変化に対する追従が難しく、さらにコントローラ等
の外部機構を設ける必要があることで、コスト上昇の問
題もある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した如く、Ｘ
線管装置の焦点移動の問題およびターゲットの大容量化
に伴う回転陽極への荷重の増加の問題については種々の
改善が行われているが未だ不十分な状態にある。このた
め、本発明では、回転陽極構造を改良し、焦点移動量を
大幅に低減し、かつＸ線ＣＴ装置の0.5秒スキャン時の
遠心力に耐え得る機械的強度を有するＸ線管装置を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＸ線管装置は、ターゲットと、ターゲット
を支持するロータと、ロータを支持する回転軸と、回転
軸を回転自在に支持する軸受と、軸受を支持する固定部
から構成される回転陽極と、電子流を放出してターゲッ
ト上にＸ線源となる焦点を形成する陰極と、回転陽極と
陰極とを絶縁支持し真空気密に封入する外囲器とを具備
する回転陽極Ｘ線管を防Ｘ線・防電撃構造のＸ線管容器
内に収納するＸ線管装置において、前記固定部が軸受を
支持する内筒部と、内筒部の外周を被う外筒部から構成
され、内筒部は熱伝導率の大きい金属材料から成り、外
筒部は機械的強度が高く、熱膨張率の小さい金属材料か
ら成るものである（請求項１）。

【００１５】この構成では、Ｘ線管装置に収納される回
転陽極Ｘ線管の回転陽極の支持部である固定部が内筒部
と外筒部とから成る二層構造となっていて、軸受を支持
する内筒部は熱伝導率の大きい金属材料で作られ、外筒
部は機械的強度が高く、熱膨張率の小さい金属材料で作
られている。このため、固定部全体では、機械的強度に
ついては外筒部の高強度特性が発揮され、熱膨張特性に
ついては外筒部の高強度が内筒部の熱膨張を抑制するた
め、外筒部の低熱膨張特性が発揮され、熱伝導特性につ
いては内筒部の高熱伝導特性が発揮される。この結果、
Ｘ線ＣＴ装置での高速スキャンやターゲットの大熱容量
に伴う重量増加に耐え得る機械的強度が得られ、また回
転陽極を構成する部品の中で全長が最も長い固定部の熱
膨張による伸び量が大幅に減少することにより、焦点移
動量が大幅に低減され、更に軸受を支持する内筒部の高
熱伝導率により、軸受の温度上昇が抑制される。

【００１６】本発明のＸ線管装置では更に、前記固定部
の内筒部が銅から成り、外筒部がモリブデンまたはモリ
ブデン合金から成るものである。この構成では、内筒部
が熱伝導の大きい銅から成り、外筒部が機械的強度が高
く、熱膨張率の小さいモリブデンまたはモリブデン合金
から成るので、請求項と同じ効果が得られる。モリブデ
ンまたはモリブデン合金の熱膨張率は従来品の銅と比べ
て約1/4となるので、焦点移動量が大幅に低減される。
また、銅も、モリブデンまたはモリブデン合金も電子管
材料として比較的入手しやすいので、製作上およびコス
ト上の問題は少ない。

【００１７】本発明のＸ線管装置の回転陽極を構成する
固定部の製作方法は、先ず内周の寸法を外筒部の内径寸
法に合わせカップを上記の外筒部材料を用いて加工し、
カップの内周寸法にゆるく嵌合する外周寸法を持つ軸材
を上記の内筒部材料から加工し、次にカップに軸材を挿
入し、真空加熱炉を用いて内筒部の材料の融点以上に加
熱して軸材を溶かして、固定部鋳造体を作り次に固定部
鋳造体から、内筒部と外筒部を有し、軸受を支持する穴
部および陽極端を備えた固定部を切削加工などにより加
工する。この方法では、外筒部が内筒部の全長の2/3以
上被う固定部を作ることができる。

【００１８】本発明のＸ線管装置の回転陽極を構成する
固定部の製作方法では更に、上記の固定部鋳造体の製作
手順により、本体用鋳造体と陽極端用鋳造体の２個の固
定部鋳造体を作り、両鋳造体が嵌合により接続されて一
体の固定部鋳造体となるように、両鋳造体の嵌合する端
部を加工した後、両鋳造体を嵌合してろう付けなどによ
り接合し、軸受を支持する穴部および陽極端などの加工
を行い、固定部を完成させる。この方法では、外筒部が
内筒部をその全長にわたって被う固定部を作ることがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明のＸ線
管装置に内挿される回転陽極Ｘ線管の一実施例の断面
図、図２は回転陽極Ｘ線管の回転陽極の拡大断面図であ
る。図３は従来のＸ線管装置に内挿される回転陽極Ｘ線
管の回転陽極の拡大断面図で、本発明との比較説明をす
るため、および従来品の問題点を詳細に説明するために
示したものである。また、図４，図５は本発明に係る回
転陽極の固定部の製作方法を説明するための図である。

【００２０】本発明の実施例の詳細を説明する前に、図
３を用いて従来品の問題点について説明する。図３は、
従来品の回転陽極部の拡大断面図である。特に、焦点移
動に関係する部分を重点的に示している。図３におい
て、回転陽極2は、ターゲット6と、ターゲット6を支持
するロータ20と、ロータ20を支持する回転軸25と、ロー
タ20と回転軸25を接続する断熱キャップ24と、回転軸25
を回転自在に支持する軸受26A，26B（以下、26Aを高温
側軸受、26Bを低温型軸受という）と、軸受26A、26Bを
固定・支持する固定部28とから成る。また、ロータ20
は、ターゲット支持軸21とロータ肩部22と円筒部23とか
ら成り、ロータ20の各構成部品は鋳造またはろう付けに
より接続されている。これらの部品のうち、焦点移動に
関係する部品は、ターゲット6と、ロータ20のターゲッ
ト支持軸21およびロータ肩部22と、断熱キャップ24と、
回転軸25と、固定部28である。

【００２１】これらの部品は、回転陽極2の温度上昇時
に熱膨張するが、ターゲット6とターゲット支持軸21と
ロータ肩部22と回転軸25と固定部28は焦点移動量を大き
くする方向に熱膨張し、断熱キャップ24は焦点移動量を
小さくする方向に熱膨張する。

【００２２】上記の部品の材料に関しては、従来耐熱
性、機械的強度、軸受26A，26Bの許容温度などを考慮し
て選択されていた。一例をあげると、ターゲット6の基
板部には、モリブデンまたはモリブデン合金（焦点面は
タングステンまたはタングステン合金であり、裏面側に
は熱容量を大きくするために、グラファイト板が接合さ
れている）、ターゲット支持軸21にはモリブデンまたは
モリブデン合金、ロータ肩部22にはステンレス鋼（モリ
ブデンまたはモリブデン合金が選択される場合もあ
る）、断熱キャップ24にはステンレス鋼、回転軸25には
工具鋼、固定部28には銅が使用されている。固定部28に
銅を使用しているのは熱伝導を良くして、軸受26A，26B
の温度を低くするためである。

【００２３】上記の回転陽極を用いた従来のＸ線管装置
において、ターゲット温度が約1,000℃になったときの
焦点移動量は約400μmである。焦点移動量に関与するも
のとしては、上記の回転陽極部とＸ線管容器内の陽極支
持構造体とがあり、発明者達の実験では、前者は焦点移
動量を増大させる方向に熱膨張するが、後者は焦点移動
量を減少させる方向に熱膨張する。実験例では、回転陽
極部の熱膨張による分が約＋600μmで、陽極支持構造体
の熱膨張による分が約−200μmで、両者が一部相殺され
て、焦点移動量は約＋400μmとなっている。

【００２４】また、上記の回転陽極部の熱膨張による伸
びのうち、約60％以上が固定部28の伸びである。固定部
28は回転陽極2の端部にあり、絶縁油に接しているため
温度上昇は小さいが、その全長が長くて、熱膨張率が大
きい（材料が銅であるため）ことから、全体の伸び量が
大きくなっている。

【００２５】固定部28の熱膨張による伸びを低減するた
めには、熱膨張率の小さい材料を適用することが考えら
れる。例えば、材料として熱膨張率の小さいモリブデン
またはモリブデン合金を選択した場合、モリブデンの熱
膨張率は4.0×10^-6（1/℃）であるので、銅の17.1×10
^-6（1/℃）に対し、約1/4となり、固定部28の熱膨張に
よる伸びは大幅に低減できる。

【００２６】しかし、固定部28の全体にモリブデンまた
はモリブデン合金を適用した場合、モリブデンの熱伝導
率は33.2×10^-6（kcal/s・mm・℃）で、銅の約1/3と小さ
くなる。このため、使用時にターゲット6に発生する熱
が回転軸25に伝導した場合、軸受26から固定部28を通し
ての放熱が悪くなるため、回転軸25および軸受26の温度
が上昇し、回転軸25の一部を構成要素とする軸受26に施
されている固体潤滑材の劣化（蒸発または磨耗など）を
促進することになり、結果的に回転寿命の短縮を起こす
原因となる。

【００２７】以上のことを考慮して、本発明のＸ線管装
置の回転陽極では、固定部の構造の改良を行うことによ
り、機械的強度を向上し、軸受の温度上昇を抑制し、焦
点移動量を低減したものである。

【００２８】次に、本発明のＸ線管装置の一実施例につ
いて図１，図２を用いて説明する。図１に示されている
回転陽極Ｘ線管は本発明のＸ線管装置に内挿されるもの
である。図１において、この回転陽極Ｘ線管1Aは、回転
陽極2Aを除いて、図６に示した回転陽極Ｘ線管1とほぼ
同じ構造のものである。回転陽極2Aは固定部28Aの構造
が異なり、固定部28Aが内筒部29と外筒部30とで構成さ
れていることに特徴がある。回転陽極2Aの構造の詳細に
ついては図２を用いて以下で説明する。回転陽極2Aのタ
ーゲットに対向して陰極3が配置され、回転陽極2Aと陰
極3は外囲器4に絶縁支持されるとともに、外囲器4内に
真空気密に封入されている。

【００２９】陰極3は、電子放出源としてフィラメント
やフィラメントからの電子流をターゲット6の焦点7に集
束するための集束電極を具備する。外囲器4は、焦点7か
ら放射されたＸ線を外部に取出すためのＸ線放射窓12を
具備する。回転陽極2Aは、ターゲット6を支持するロー
タ20と、ロータ20を支持する回転軸25と、ロータ20と回
転軸25を接続する断熱キャップ24と、回転軸25を回転自
在に支持する軸受26A，26Bと、軸受26A，26Bを支持する
固定部28Aとを具備するので、ターゲット6は固定部28A
によって回転自在に支持されている。

【００３０】本発明のＸ線管装置においても、従来品と
同様に、回転陽極Ｘ線管は防Ｘ線、防電撃構造のＸ線管
容器内に収納されている。回転陽極Ｘ線管はＸ線管容器
内で、陽極側を陽極支持構造体により、陰極側を陰極支
持構造体により、Ｘ線管容器の内壁に絶縁支持されてい
る。回転陽極Ｘ線管の陽極および陰極にはＸ線管容器に
取り付けられた２個のケーブルレセプタクルを経由し
て、正、負の高電圧および陰極のフィラメント加熱電圧
が導入される。Ｘ線管容器内には絶縁油が充填され、高
電圧の絶縁とＸ線管の冷却を行っている。回転陽極Ｘ線
管の陽極のロータの周りには陽極を回転駆動するための
ステータが配置される。ステータは絶縁物のステータ支
持体で支持されるが、このステータ支持体は陽極支持構
造体と一体化されている場合が多い。Ｘ線管容器の中央
部側面には、Ｘ線管のＸ線放射窓と位置を合わせて、Ｘ
線を取り出すためのＸ線放射窓が取り付けられている。

【００３１】図２は、回転陽極の拡大断面図である。図
２において、回転陽極2Aは、ターゲット6と、ロータ20
と、断熱キャップ24と、回転軸25と、軸受26と、固定部
28Aとで構成されている。ロータ20はターゲット支持軸2
1とロータ肩部22と円筒部23から成る。ターゲット支持
軸21はターゲット6を支持し、ロータ肩部22はターゲッ
ト支持軸21と円筒部23を支持するとともに、ロータ20と
断熱キャップ24との接続を行っている。ロータ肩部22と
断熱キャップ24との接続は、ねじ締結によって行ってい
る。円筒部23は銅の円筒から成り、Ｘ線管のロータ20の
外側（Ｘ線管容器内）に配置されるステータ（図示せ
ず）からの回転磁界を受けて回転駆動力を発生する部分
である。断熱キャップ24はロータ20から回転軸25への熱
伝導を抑制して軸受26が温度上昇しないようにする部品
で、熱抵抗が大きくなるような構造をしている。回転軸
25は２個の軸受26A，26Bにて回転自在に支持され、ター
ゲット6、ロータ20などを支持して回転するものであ
る。回転軸25の軸受26A，26Bとの結合部には軸受26A，2
6Bの内輪溝が加工されていて、軸受26A，26Bの一部を構
成している。固定部28Aは内筒部29と外筒部30とから成
る二重円筒構造をしており、内筒部29にて軸受26A，26B
を支持している。

【００３２】固定部28Aの全体の構造としては、図３に
示した従来品の固定部28とほぼ同じ構造をしているが、
軸受26A，26Bの外周を支持する内筒部29と、内筒部29の
外周を部分的に被う外筒部30とから成る。内筒部29は熱
伝導率の大きい銅から成り、外筒部30は機械的強度が高
く、熱膨張率の小さいモリブデンまたはモリブデン合金
から成る。内筒部29の軸受26A，26Bが挿入される穴部32
と陽極端33の構造は従来品の固定部28と同じ構造で、外
筒部30は内筒部29の外周を穴部32の入口から陽極端33の
近くまで被っている。このように機械的強度の低い銅か
ら成る内筒部29を機械的強度の高いモリブデンまたはモ
リブデン合金から成る外筒部30で被うことにより、固定
部28Aの機械的強度を格段に向上させることができる。

【００３３】この固定部28Aの構造では、ターゲット6か
ら回転軸25を経由して軸受26A，26Bに伝導された熱は、
軸受26A，26Bから円筒部29に伝熱した後、一部分は外筒
部30を経由して伝導するが、大部分は熱伝導率の大きい
銅から成る内筒部29を経由して陽極端33に達し、Ｘ線管
の外部に放熱される。このため、固定部28Aの放熱効率
は従来品の固定部28と比べて殆ど低下しないので、軸受
26A，26Bの温度上昇を抑制することができる。

【００３４】また、固定部28Aを二重円筒構造にしたこ
とにより、内筒部29の銅の高い熱膨張が外筒部30のモリ
ブデンまたはモリブデン合金の低い熱膨張により抑制さ
れる機構になっている。このため、固定部28A全体とし
ての熱膨張による伸び量は外筒部30のモリブデンまたは
モリブデン合金の熱膨張による伸び量とほぼ同じにな
る。また、固定部28Aの各部の温度も上述の如く内筒部2
9を銅としたことの効果により温度上昇が抑制されてい
るため、Ｘ線管の使用中の固定部28Aの熱膨張による伸
び量は、従来品の固定部28と比較して、約1/4に低減す
ることができる。この結果、固定部28Aの長さを、例え
ば140mmとした場合、固定部28Aでの熱膨張による伸び量
の低減は約270μmとなる。従って、本発明の固定部28A
の適用により焦点移動量の大幅な低減効果が得られる。
以上の説明では、内筒部29の材料を銅に、外筒部30の材
料をモリブデンまたはモリブデン合金としたが、これに
限定されず、内筒部29の材料としては熱伝導率の大きい
金属材料、外筒部30の材料としては機械的強度が高く、
熱膨張率の小さい金属材料であれば良い。

【００３５】また、本発明の回転陽極の各部品の材料選
択にあたっては、回転陽極の機械的強度の向上、焦点移
動量の低減、軸受の温度上昇の抑制を判断基準にしてい
る。材料選択の一例を上げると、ターゲット6には焦点
面がタングステンまたはタングステン合金、基板がモリ
ブデンまたはモリブデン合金、裏面接合体がグラファイ
トを、ターゲット支持軸21にはモリブデンまたはモリブ
デン合金を、ロータ肩部22にはモリブデンまたはモリブ
デン合金あるいはステンレス鋼を、円筒部23には銅を、
断熱キャップ24にはステンレス鋼を、回転軸25には工具
鋼を、軸受26には高強度鋼を、固定部28Aの外筒部30に
はモリブデンまたはモリブデン合金を、内筒部29には銅
を使用している。

【００３６】本実施例の回転陽極2Aにおいて、機械的強
度を要する部分である、ターゲット6、ターゲット支持
軸21、ロータ肩部22、断熱キャップ24、回転軸25、軸受
26、固定部28Aの外筒部30には高強度の金属材料が使用
されている。上記の如く固定部28Aについて外筒部30を
設けて補強したことにより、回転陽極2A全体としての機
械的強度が上昇し、本発明のＸ線管装置をＸ線ＣＴ装置
に適用した場合、高速スキャン時の遠心力などにも耐え
ることができる。

【００３７】次に、以上で説明した本発明の固定部28A
の製作方法について図４，図５を用いて説明する。図４
は、本発明の固定部の製作方法の第１の実施例を示した
ものである。初めに、図４（ａ）に示す軸材40を銅材か
ら、図４（ｂ）に示すカップ41をモリブデンまたはモリ
ブデン合金材から切削加工などにより作成する。次に、
カップ41の中に軸材40を挿入し、真空加熱炉を用いて約
1100℃に加熱し、軸材40を溶かし、図４（ｃ）に示す固
定部鋳造体42を作成する。次に、この固定部鋳造体42を
切削加工などして、図４（ｄ）に示す固定部28Aを作成
する。

【００３８】図４（ａ）において、銅軸40の外周は一様
な外径であってもよい。しかし、この段付き外径をカッ
プ41の段付き内径と対応させて、若干のすきまをつけて
加工しておくと後工程の鋳造でひけ巣の発生がなくな
る。図４（ｃ）において、固定部鋳造体42に銅の窪み43
が生じる場合があるので、固定部鋳造体42の長さは固定
部28Aとして必要な部分がとれるように長めの寸法に設
定してある。図４（ｄ）の固定部28Aの加工において
は、カップ41の外形寸法が鋳造時に殆ど変形しないた
め、カップ41の外径および全長を基準にして、穴部32、
外筒部30の外周、陽極端33の加工を容易に行うことがで
きる。

【００３９】図５は、本発明の固定部の製作方法の第２
の実施例を示したものである。第１の実施例で製作した
固定部28Aは、その一部である陽極端33の部分がモリブ
デンまたはモリブデン合金から成る外筒部30で被われて
いない部分がある。図４の第１の実施例では、陽極端33
の部分をモリブデンまたはモリブデン合金で被うことが
できないためである。しかし、銅の熱膨張を固定部の全
長にわたって抑制するためには、固定部全体をモリブデ
ンまたはモリブデン合金で被ったほうがよい。第２の実
施例は陽極端33までモリブデンまたはモリブデン合金で
被うことを可能にした方法である。

【００４０】図５において、初めに、図５（ａ）に示す
陽極端用銅軸46と、図５（ｂ）に示す本体用銅軸45とを
銅材から、次に図５（ｃ）に示す陽極端用カップ48と、
図５（ｄ）に示す本体用カップ47とをモリブデンまたは
モリブデン合金材から切削加工などにより作成する。次
に、陽極端用カップ48の中に陽極端用銅軸46を、本体用
カップ47の中に本体用銅軸45をそれぞれ挿入し、真空加
熱炉を用いて約1100℃に加熱し、銅軸45，46を溶かし、
陽極端用鋳造体（図示せず）および本体用鋳造体（図示
せず）を作成する。次に、陽極端鋳造体から図５（ｅ）
に示す固定部陽極端51を、本体用鋳造体から図５（ｅ）
に示す固定部本体50を切削加工などにより作成する。固
定部陽極端51と固定部本体50とは中心軸方向に嵌合でき
るように加工する。次に、固定部本体50と固定部陽極端
51との嵌合部の間に、例えば銀銅合金ろうなどのろう材
を挟み、図５（ｅ）の如く組み合せてろう付けする。次
に、図５（ｆ）に示す如く、穴部32、外周、陽極端33を
切削加工などして、所定の形状寸法の固定部28Bを作成
する。

【００４１】この第２の実施例によれば、内筒部29Bの
全ての外周がモリブデンまたはモリブデン合金から成る
外筒部30Bで被われた固定部28Bが得られるので、更なる
焦点移動量低減効果が期待できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、回転陽極の固定部を二
重円筒構造にし、外筒部を機械的強度が高く、熱膨張率
の小さい材料で構成し、内筒部を熱伝導率の大きい材料
で構成したことにより、（１）回転陽極全体の熱膨張に
よる伸び量の低減、（２）軸受の温度上昇の抑制、
（３）回転陽極の機械的強度の向上が可能となった。

【００４３】この結果、本発明のＸ線管装置をＸ線ＣＴ
装置に適用した場合に、断層像の画像処理において画質
低下の原因となっていた焦点移動量を低減することがで
きるので、従来品の如く複雑な機構で焦点移動量の補償
をすることなく、断層像の画質向上を図ることができ、
システムの小型化、コスト低減が可能となる。また、Ｘ
線管装置の軸受の温度上昇の抑制により、軸受の回転寿
命を維持し、回転陽極の機械的強度の向上により、ター
ゲットの重量やＸ線ＣＴ装置の使用時の遠心力に耐えう
る強度を持つことができるので、Ｘ線ＣＴ装置の高速ス
キャンにも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線管装置に内挿される回転陽極Ｘ線
管の一実施例の断面図。

【図２】図１の回転陽極Ｘ線管の回転陽極の拡大断面
図。

【図３】従来品の回転陽極部の拡大断面図。

【図４】本発明の固定部の製作方法の第１の実施例を示
す図。

【図５】本発明の固定部の製作方法の第２の実施例を示
す図。

【図６】従来のＸ線管装置に内挿されている回転陽極Ｘ
線管の構造とＸ線CT装置のコリメータとの関係を示す
図。

【符号の説明】

1，1A…回転陽極Ｘ線管（Ｘ線管） 2，2A…陽極（回転陽極） 3…陰極 4…外囲器 5…電子流（電子ビーム） 6，6A…ターゲット 7，7A…焦点（Ｘ線源） 8，8A…Ｘ線（Ｘ線ビーム） 9…コリメータ 10…スリット 11…移動量ΔＬ 12…Ｘ線放射窓 20…ロータ 21…ターゲット支持軸 22…ロータ肩部 23…円筒部 24…断熱キャップ 25…回転軸 26…軸受 26A…高温側軸受 26B…低温側軸受 28，28A，28B…固定部 29，29B…内筒部 30，30B…外筒部 32…穴部 33…陽極端 40…銅軸 41…カップ 42…固定部鋳造体 43…窪み 45…本体用銅軸 46…陽極端用銅軸 47…本体用カップ 48…陽極端用カップ 50…固定部本体 51…固定部陽極端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットと、ターゲットを支持するロー
タと、ロータを支持する回転軸と、回転軸を回転自在に
支持する軸受と、軸受を支持する固定部から構成される
回転陽極と、電子流を放出してターゲット上にＸ線源と
なる焦点を形成する陰極と、回転陽極と陰極とを絶縁支
持し真空気密に封入する外囲器とを具備する回転陽極Ｘ
線管を、防Ｘ線・防電撃構造のＸ線管容器内に収納する
Ｘ線管装置において、前記固定部が軸受を支持する内筒
部と、内筒部の外周を被う外筒部から構成され、内筒部
は熱伝導率の大きい金属材料から成り、外筒部は機械的
強度が高く、熱膨張率の小さい金属材料から成ることを
特徴とするＸ線管装置。