JP2000353485A

JP2000353485A - 回転陽極型ｘ線管装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000353485A
Application number: JP11165155A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abu; 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】回転陽極型Ｘ線管の陽極端部および軸受部分
を十分に冷却できる回転陽極型Ｘ線管装置およびその製
造方法を提供すること。【解決手段】Ｘ線を放出する陽極ターゲット１６と一
体で回転する回転体１８と、この回転体１８との間に軸
受が形成され、回転体１８が回転するように回転体１８
を保持する固定体２３と、回転体１８および固定体２３
を収納する真空外囲器１２とを具備した回転陽極型Ｘ線
管装置において、真空外囲器１２内に位置する固定体２
３と電気的かつ機械的に連結し真空外囲器１２外に位置
する陽極端部Ａと接触し、陽極端部Ａを冷却するための
絶縁材料からなる冷却部３３を設けている。

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、回転陽極型Ｘ線
管装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管装置は、検査対象の撮
影に用いられるＸ線を発生する回転陽極型Ｘ線管を備
え、医療用診断装置や工業用診断装置などに利用されて
いる。なお、回転陽極型Ｘ線管装置を構成する回転陽極
型Ｘ線管は、全体が真空外囲器で形成されている。そし
て、真空外囲器内に、電子ビームを発生する陰極、およ
び、電子ビームの照射でＸ線を放出する陽極ターゲッ
ト、陽極ターゲットと一体で回転する回転体、前記回転
体を回転するように保持する固定体などをそれぞれ収納
した構造になっている。

【０００３】上記した構造の回転陽極型Ｘ線管は、電子
ビームの照射によって陽極ターゲットの温度が上昇す
る。そのため、たとえば、回転陽極型Ｘ線管を収容容器
内に配置し、また、回転陽極型Ｘ線管と収容容器の隙間
に絶縁油を満たし、陽極ターゲットが発生した熱を放散
させるようにしている。この場合、陽極ターゲットが発
生した熱は、回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器を
通して絶縁油に伝導し、絶縁油を介して放散される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回転陽極型Ｘ線管装置
の場合、陽極タ一ゲットが発生する熱の一部は、陽極タ
一ゲットが設けられた円盤状回転体を通して、陽極タ一
ゲットと一体で回転する回転体に伝導する。回転体に伝
導した熱は、軸受部分を経て回転体と嵌合する固定体に
伝わる。その後、さらに、真空外囲器外に位置する固定
体端部の陽極端部へと伝わり、陽極端部から管外に放散
される。このとき、陽極端部の冷却が不十分であると、
軸受部分の温度が高くなり軸受の寿命が短くなる。

【０００５】また、回転陽極型Ｘ線管装置が動作状態に
ある場合、陽極端部には、たとえば＋７５ｋＶ程度の高
電圧が印加される。したがって、陽極端部などの冷却部
分には、高電圧に耐える絶縁性能が必要とされる。

【０００６】ところで、陽極端部を冷却する方法とし
て、たとえば陽極端部の近くに絶縁油を誘導する方法が
ある（実開昭６２−９１３９６号公報参照）。この方法
は、軸受部分の冷却が必ずしも十分に行われない。した
がって、循環器診断装置のように、陽極ターゲットに対
し長時間に亙って高電力を供給する場合には、十分な冷
却性能が得られない。また、もう１つの方法として、軸
受内部に冷媒を送り込んで強制冷却する方法がある（特
開昭６０−１６０５５２号公報参照）。この方法は、構
造上の理由から、冷媒に対し高耐電圧の絶縁性が要求さ
れ、冷媒として、たとえば絶縁油の利用が予想される。
この場合、絶縁油が軸受内部の高温度の表面と接触す
る。そのため、絶縁油自身の劣化が進み易いという欠点
がある。したがって、絶縁油に代えて高耐電圧の絶縁性
を有する純水を利用することも考えられる。この場合、
軸受の冷却性能を十分に高めることができる。しかし、
長期に亙って純水の純度を保ち、その高耐電圧の絶縁性
を維持させるためには、特殊な純水循環装置が必要とな
る。そのため、回転陽極型Ｘ線管装置の構成が複雑とな
り、保守作業も困難になる。

【０００７】また、回転陽極型Ｘ線管の製造工程の１つ
である排気工程において、回転陽極型Ｘ線管の陽極ター
ゲットに電力を供給する場合に、回転陽極型Ｘ線管を構
成する真空外囲器の外面や陽極端部に、高圧の空気を吹
き付けて冷却する方法がある。しかし、この方法は、軸
受の冷却が十分でなく、陽極タ一ゲットに供給する電力
が制限される。その結果、十分な排気が実施できない。

【０００８】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、回転陽極型Ｘ線管の陽極端部および軸受部分を十分
に冷却できる回転陽極型Ｘ線管装置およびその製造方法
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線を放出す
る陽極ターゲット部分と一体で回転する回転体と、この
回転体との間に軸受が形成され、前記回転体が回転する
ように前記回転体を保持する固定体と、前記回転体およ
び前記固定体を収納する真空外囲器とを具備した回転陽
極型Ｘ線管装置において、前記真空外囲器内に位置する
前記固定体部分と電気的かつ機械的に連結し前記真空外
囲器外に位置する陽極端部と接触し、冷却用媒体の通路
が内部に形成された絶縁材料からなる冷却部を設けたこ
とを特徴としている。

【００１０】また、本発明は、電子ビームを発生する陰
極、および、前記電子ビームの照射でＸ線を放出する陽
極ターゲット部分と一体で回転する回転体、この回転体
との間に軸受が形成され前記回転体が回転するように保
持する固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納する第１工
程と、前記陰極が発生する電子ビームを前記陽極ターゲ
ットに照射し、同時に、固定体を通して前記陽極ターゲ
ット部分に電圧を印加し、前記真空外囲器内を排気する
第２工程とからなる回転陽極型Ｘ線管装置の製造方法に
おいて、前記第２工程の際に、前記真空外囲器内に位置
する前記固定体部分と電気的かつ機械的に連結し前記真
空外囲器外に位置する陽極端部と接触する絶縁材料から
なる冷却部内部の冷却用媒体の通路に、冷却用媒体を流
すことを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本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は収容容器で、収容容器１
０の主要部分はアルミニウムの鋳物で構成されている。
なお、Ｘ線が漏れないように内面の一部に鉛が張られて
いる。そして、収容容器１０の側壁部分にＸ線を出力す
る出力窓１０ａが設けられ、収容容器１０内には回転陽
極型Ｘ線管１１が収納されている。また、収容容器１０
と回転陽極型Ｘ線管１１の隙間に絶縁油が満たされる。

【００１２】回転陽極型Ｘ線管１１は全体が真空外囲器
１２で構成されている。真空外囲器１２は、径が大きい
金属製の径大部分１２ａや、径の小さいガラス製の径小
部分１２ｂ、径小部分１２ｂ端部の開口を閉塞する金属
製の閉塞体１２ｃなどから構成されている。径大部分１
２ａと径小部分１２ｂは金属の連結部材１３で連結さ
れ、径小部分１２ｂの端部と閉塞体１２ｃは金属のシー
リング材１４で連結されている。また、径大部分１２ａ
の側壁部分で、収容容器１０の出力窓１０ａと対向する
位置に、Ｘ線を出力する出力窓１２ｄが設けられてい
る。

【００１３】そして、真空外囲器１２の径大部分１２ａ
の内部に円盤状回転体１５が配置され、円盤状回転体１
５上に陽極ターゲット１６が環状に設けられている。ま
た、陽極ターゲット１６と対向して陰極１７が配置され
ている。なお、円盤状回転体１５は、回転体１８にナッ
ト１９で固定されている。

【００１４】回転体１８は図の下方に伸び、その下方部
分は筒状になっており、内部が空間になっている。回転
体１８の筒状部分の外周に外側回転体２０が取り付けら
れている。外側回転体２０は、上端が回転体１８の外面
に固定され、固定された部分の下方では、回転体１８と
の間に隙間２１が設けられている。回転体１８下端の開
口はスラストリング２２で封止されている。そして、回
転体１８内の空間に、回転体１８と軸を共通にして固定
体２３が嵌め込まれている。

【００１５】固定体２３は、その一部に外側に突出する
径大部２３ａが形成されている。固定体２３は、スラス
トリング２２を貫通し、さらに、閉塞体１２ｃを貫通し
ている。そして、真空外囲器１２の外側に位置する部分
は、陽極ターゲット１６などに高電圧を印加するための
入力端子、いわゆる陽極端部Ａの一部を構成している。
なお、固定体２３と回転体１８とが対向する部分は、狭
い軸受間隙が設けられ動圧式すべり軸受が形成されてい
る。この場合、対向する固定体２３および回転体１８の
少なくとも一方の面にらせん溝（図示せず）が形成さ
れ、らせん溝や両者の軸受間隙に液体金属潤滑材（図示
せず）が充填されている。

【００１６】たとえば、固定体２３の上端面２４と回転
体１８の空間部分の底面２５との間にはスラスト方向の
動圧式すべり軸受が形成されている。また、固定体２３
の外面２６と回転体１８の内面２７との間にはラジアル
方向の動圧式すべり軸受が形成されている。そして、固
定体２３の径大部２３ａの図の上側の面と回転体１８の
面が対向する部分にはスラスト方向の動圧式すべり軸受
が形成されている。そして、固定体２３の径大部２３ａ
の図の下側の面とスラストリング２２との間にはスラス
ト方向の動圧式すべり軸受が形成されている。

【００１７】真空外囲器１２の外側に位置する固定体２
３の端部、すなわち陽極端部Ａは、金属製の第１支持部
材２８で支持され、同時に、第１支持部材２８を貫通し
て外側に伸びた先端が第１支持部材２８にナット２９で
固定されている。第１支持部材２８は、絶縁性の第２支
持部材３０に支持され、第２支持部材３０は、収容容器
１０の環状突出部１０ｂに固定されている。

【００１８】なお、第１支持部材２８およびナット２９
は、真空外囲器１２の外側に位置する固定体２３の端部
と同様、真空外囲器１２内に位置する固定体２３の部分
と電気的かつ機械的に連結し、固定体２３の端部ととも
に、高電圧を入力する陽極端部を形成している。陽極端
部に入力した高電圧は、電気的に接続している固定体２
３から回転体１８、そして円盤状回転体１５を経て陽極
ターゲット１６に印加される。

【００１９】また、真空外囲器１２の径小部分１２ｂを
囲んで、回転体１８を回転させるための回転磁界を発生
するステータコイル３１が配置されている。ステータコ
イル３１は、その鉄心部分３２が収容容器１０の突出部
１０ｂに支持され、収容容器１０に固定されている。

【００２０】そして、高電圧を印加する陽極端部Ａたと
えばナット２９と収容容器１０との間に冷却装置３３が
設けられている。冷却装置３３は、絶縁部材からなる有
底円筒状部３４、および、有底円筒状部３４の内部に配
置された上端が開口した絶縁部材製のパイプ３５などか
ら構成されている。有底円筒状部３４は底の部分がナッ
ト２９の上面と接触し、また、外表面には、熱の放出特
性をよくするために波形の凹凸３４ａが形成されてい
る。なお、パイプ３５の下端は水などの冷却用媒体を導
入する導入路ＩＮに接続されている。また、パイプ３５
と有底円筒状部３４の間隙は冷却用媒体を導出する導出
路ＯＵＴに接続されている。この場合、たとえば冷却水
は導入路ＩＮから導入され、矢印のようにパイプ３５内
を通り、パイプ３５の上端から有底円筒状部３４との間
隙に入り、導出路ＯＵＴから導出される。この間、冷却
水は陽極端部Ａを冷却する構造になっている。

【００２１】なお、有底円筒状部３４を構成する絶縁材
料としては、ＡｌＮあるいはＳｉＣあるいはＢｅＯ、ま
たは、ＡｌＮやＳｉＣ、ＢｅＯを主成分とするセラミク
スなど、常温で３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率をもつ熱
伝導性のよい材料が適している。

【００２２】上記した構成において、回転陽極型Ｘ線管
装置が動作状態に入る場合、ステータコイル３１に電流
を流し回転磁界を発生させる。この回転磁界によって、
回転体１８が回転し、円盤状回転体１５上に設けられた
陽極ターゲット１６が回転する。この状態で、陰極１７
から放出された電子ビームｅが陽極ターゲット１６に衝
突し、陽極ターゲット１６がＸ線を放出する。このＸ線
は、矢印Ｙで示すように真空外囲器１２および収容容器
１０それぞれの出力窓１２ｄ、１０ａを通して外部に出
力される。

【００２３】このとき、陽極ターゲット１６が発生した
熱は真空外囲器１２を通して、収容容器１０内の絶縁油
に伝導し、絶縁油を介して放散される。また、陽極端部
Ａの熱は、たとえばナット２９部分に接触する冷却装置
３３内を流れる冷却水によって放散される。したがっ
て、軸受部分の温度上昇が抑えられ、軸受を長寿命化で
きる。また、陽極タ一ゲットの入力が大きくなっても安
定した回転特性を維持できる。また、冷却装置が絶縁材
料のセラミクスで形成されているため、冷却装置と陽極
端部とが接触しても耐圧上の問題は生じない。

【００２４】なお、上記した実施形態は、回転陽極型Ｘ
線管装置に組み込まれた回転陽極型Ｘ線管の陽極端部を
冷却する場合で説明している。しかし、この発明は、回
転陽極型Ｘ線管の製造工程の１つである排気工程などに
も用いることができる。たとえば、電子ビームを発生す
る陰極や、電子ビームの照射でＸ線を放出する陽極ター
ゲット部分と一体で回転する回転体、この回転体との間
に軸受が形成され回転体が回転するように回転体を保持
する固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した後、回転
陽極型Ｘ線管の陽極ターゲットに電力を供給し、同時
に、陽極タ一ゲットに電子ビームを照射して真空外囲器
内を排気する排気工程において、陽極端部を冷却する場
合にも適用できる。この場合、陽極タ一ゲットに供給す
る電力を大きくでき、十分な排気が行える。

【００２５】また、上記した実施形態では、冷却装置
が、陽極端部を構成するたとえばナット部分に接触して
ナット部分を冷却する構造になっている。しかし、ナッ
ト部分に限らず、真空外囲器内に位置する固定体の部分
と電気的かつ機械的に連結する他の陽極端部、たとえば
固定体の先端部分や固定体の先端部分を支持する第１支
持部材部分に冷却装置を接触させ、固定体の先端部分や
第１支持部材部分を冷却する構造にしても同様の効果が
得られる。

【００２６】また、冷却媒体としては、水の他、フレオ
ンなどの液体を用いることもできる。また、排気工程の
場合は、絶縁油を用いることもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、回転陽極型Ｘ線管の陽
極端部および軸受部分を十分に冷却できる回転陽極型Ｘ
線管装置およびその製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための概略の断面
図である。

【符号の説明】

１０…収容容器１１…回転陽極型Ｘ線管１２…真空外囲器１３…連結部材１４…シーリング材１５…円盤状回転体１６…陽極ターゲット１７…陰極１８…回転体１９…ナット２０…外側回転体２１…隙間２２…スラストリング２３…固定体２４…固定体の上端面２５…回転体の空間部分の底面２６…固定体の外面２７…回転体の内面２８…第１支持部材２９…ナット３０…第２支持部材３１…ステータコイル３２…鉄心部分３３…冷却装置３４…有底円筒状部３５…パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を放出する陽極ターゲット部分と一
体で回転する回転体と、この回転体との間に軸受が形成
され、前記回転体が回転するように前記回転体を保持す
る固定体と、前記回転体および前記固定体を収納する真
空外囲器とを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、
前記真空外囲器内に位置する前記固定体部分と電気的か
つ機械的に連結し前記真空外囲器外に位置する陽極端部
と接触し、冷却用媒体の通路が内部に形成された絶縁材
料からなる冷却部を設けたことを特徴とする回転陽極型
Ｘ線管装置。
【請求項２】真空外囲器部分を収納し、内部に絶縁媒
質が充填された収容容器と、真空外囲器外に位置する陽
極端部を支持し、かつ、前記収容容器に固定された保持
部材とを設けた請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】軸受は、回転体および固定体の少なくと
も一方の面にらせん溝が形成され、前記回転体と前記固
定体との間隙部分および前記らせん溝に液体金属潤滑材
が供給された動圧式すべり軸受である請求項１または請
求項２記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項４】冷却部を形成する絶縁材料は、ＡｌＮあ
るいはＳｉＣあるいはＢｅＯ、または、これらを主成分
とするセラミクスである請求項１または請求項２記載の
回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項５】冷却部を形成する絶縁材料の熱伝導率
は、常温で３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１または請
求項２記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項６】電子ビームを発生する陰極、および、前
記電子ビームの照射でＸ線を放出する陽極ターゲット部
分と一体で回転する回転体、この回転体との間に軸受が
形成され前記回転体が回転するように前記回転体を保持
する固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納する第１工程
と、前記陰極が発生する電子ビームを前記陽極ターゲッ
トに照射し、同時に、前記固定体を通して前記陽極ター
ゲット部分に電圧を印加し、前記真空外囲器内を排気す
る第２工程とからなる回転陽極型Ｘ線管装置の製造方法
において、前記第２工程の際に、前記真空外囲器内に位
置する前記固定体部分と電気的かつ機械的に連結し前記
真空外囲器外に位置する陽極端部と接触する絶縁材料か
らなる冷却部内部の冷却用媒体の通路に、冷却用媒体を
流すことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置の製造方
法。
【請求項７】軸受は、回転体および固定体の少なくと
も一方の面にらせん溝が形成され、前記回転体と前記固
定体との間隙部分および前記らせん溝に液体金属潤滑材
が供給された動圧式すべり軸受である請求項６記載の回
転陽極型Ｘ線管装置の製造方法。
【請求項８】冷却部を形成する絶縁材料は、ＡｌＮあ
るいはＳｉＣあるいはＢｅＯ、または、これらを主成分
とするセラミクスである請求項６記載の回転陽極型Ｘ線
管装置の製造方法。