JP2001276034A - Cathode scan type x-ray generator and x-ray ct scanner - Google Patents

Cathode scan type x-ray generator and x-ray ct scanner

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JP2001276034A JP2000100242A JP2000100242A JP2001276034A JP 2001276034 A JP2001276034 A JP 2001276034A JP 2000100242 A JP2000100242 A JP 2000100242A JP 2000100242 A JP2000100242 A JP 2000100242A JP 2001276034 A JP2001276034 A JP 2001276034A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2316/10Apparatus in health or amusement in medical appliances, e.g. in diagnosis, dentistry, instruments, prostheses, medical imaging appliances

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and highly reliable cathode scan type X-ray generator for a very high speed X-ray CT scanner and the very high speed X-ray scanner using it, by which the inside of a subject is stereoscopically and instantly inspected and an excellent CT image is obtained. SOLUTION: The cathode scan type X-ray generator for the very high speed X-ray CT scanner is provided with a doughnut shape vacuum vessel VV, a cathode side rotary body assembly CR inside the vessel and a ring-shape cathode power supply mechanism SL1 to be operated in vacuum for energizing the cathode and generates X-rays circulating at high speed. The generator is used for the very high speed X-ray CT scanner. Then the rotary part of the cathode side rotary body assembly or the cathode power supply mechanism is supported by a bearing mechanism CBG consisting of a hydrodynamic slide bearing lubricated by liquid metal so as to be freely rotatable. A sufficient amount of liquid metallic lubricant is automatically supplied to the inside of the hydrodynamic slide bearing from a liquid metallic lubricant storing groove so that lubrication defect does not occur in any case.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、小型でありなが
ら、高速度で周回するX線焦点からX線を放射して超高
速スキャンができるX線CTスキャナ用のカソードスキ
ャン型X線発生器及びこれを使った超高速スキャンがで
きるX線CTスキャナに関する。X線焦点を周回させる
機構を真空容器内の小型の部品に限定することにより、
大気中における機械的な回転機構を持たずにX線焦点を
披検体の周囲に高速度で安定して周回させて被検体を瞬
時に撮影して3次元の画像が得られる小型のX線CTス
キャナを提供する。液体金属を潤滑剤とする動圧滑り軸
受を使って真空容器内で電子銃組立を周回させると共
に、真空容器内で回転している部品に真空容器の外から
通電している。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode-scan type X-ray generator for an X-ray CT scanner which is small in size and emits X-rays from an X-ray orbit that rotates at a high speed and can perform ultra-high-speed scanning. The present invention relates to an X-ray CT scanner capable of performing ultra-high-speed scanning using this. By limiting the mechanism that rotates the X-ray focal point to small components in the vacuum vessel,
A small X-ray CT that can obtain a three-dimensional image by instantly photographing the subject by stably rotating the X-ray focus around the subject without having a mechanical rotating mechanism in the atmosphere at high speed. Provide a scanner. A dynamic pressure sliding bearing using a liquid metal as a lubricant is used to rotate the electron gun assembly in the vacuum vessel, and a component rotating inside the vacuum vessel is energized from outside the vacuum vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のX線CTスキャナについて、概略
の断面を表している図1を参照して説明する。従来のX
線CTスキャナは、固定架台1001と、軸受1003
を介して回転する回転架台1002とを有している。回
転架台1002は制御器1008を用いて制御された回
転駆動機構1009によって空気中において回転させら
れる。X線を発生する為のX線管1004や、これに高
電圧を供給する為の高電圧電源(図示せず)や、X線を
受け取る為の検出器1006や、その他の電子回路10
07等をこの回転架台1002に取り付けた構造になっ
ている。回転架台1002に取り付けられた電子回路の
信号は図示しないスリップリングで固定架台1001に
伝達される。この為に回転架台1002に取り付けられ
た部品の質量の和が大きくなっており、X線CTスキャ
ナのスキャン速度を増そうとすると大きな遠心力が働
き、回転架台1002に取り付けられた部品や回転架台
1002自体が過大な応力に耐えられないのでスキャン
速度を高めることができない欠点を持っている。
2. Description of the Related Art A conventional X-ray CT scanner will be described with reference to FIG. Conventional X
The line CT scanner includes a fixed base 1001 and a bearing 1003.
And a rotating gantry 1002 that rotates through the. The rotating gantry 1002 is rotated in the air by a rotation driving mechanism 1009 controlled using a controller 1008. An X-ray tube 1004 for generating X-rays, a high-voltage power supply (not shown) for supplying a high voltage thereto, a detector 1006 for receiving X-rays, and other electronic circuits 10
07 and the like are attached to the rotating frame 1002. A signal of an electronic circuit attached to the rotating gantry 1002 is transmitted to the fixed gantry 1001 by a slip ring (not shown). For this reason, the sum of the masses of the components attached to the rotary gantry 1002 is large, and if an attempt is made to increase the scanning speed of the X-ray CT scanner, a large centrifugal force acts, and the components mounted on the rotary gantry 1002 and the rotary gantry There is a disadvantage that the scanning speed cannot be increased because 1002 itself cannot withstand excessive stress.

【0003】従来構造のX線CTスキャナに使われるX
線管1004は、直径が10cm程度の円板状のX線タ
ーゲットをシリンダー状の真空容器の中で3000rp
m程度の高速度で回転させ、これに電子銃組立の陰極か
ら放射された電子を衝突させてX線1005を一方向に
放出するものであり、全体が円柱状に構成されている。
多量のX線を発生させる必要があるX線CTスキャナ用
のX線管では冷却器が必要であり、両者の質量の和は1
00Kg程度に大きくなり、体積も大きくなり、これを
取り付けて空気中で回転させる為の回転架台1002は
大型になり、X線CTスキャナ全体が大きくなって取り
扱いが不便であるだけでなく、設置スペースも大きくな
り、運転費用も多額であった。更に、近年になってX線
CTスキャナの用途が広がるにしたがって血液や造影剤
の瞬時的な観測が求められてきた。これに応える為に
は、X線管1004を高速度で被検体の周りで周回させ
る必要が生じている。これまでの最高の周回速度は2r
psであり、これが限度と考えられている。一方では、
X線量を増して画質を高めて診断能を高めたいとの要求
があり、従来のX線管1004の寸法と質量がますます
増大する必要がある。この相反する要求を同時に満たす
ことは従来の構造のX線CTスキャナでは不可能であっ
た。
[0003] X-rays used in conventional X-ray CT scanners
The wire tube 1004 is a disk-shaped X-ray target having a diameter of about 10 cm and 3,000 rpm in a cylindrical vacuum vessel.
The X-ray is rotated at a high speed of about m, and collides with electrons emitted from the cathode of the electron gun assembly to emit X-rays 1005 in one direction. The entire structure is cylindrical.
An X-ray tube for an X-ray CT scanner, which needs to generate a large amount of X-rays, requires a cooler, and the sum of both masses is 1
The rotation frame 1002 for attaching and rotating it in the air becomes large, and the entire X-ray CT scanner becomes large, which is not only inconvenient to handle, but also requires a large installation space. And the operating costs were large. Further, in recent years, as the use of X-ray CT scanners has expanded, there has been a demand for instantaneous observation of blood and a contrast agent. In order to respond to this, it is necessary to rotate the X-ray tube 1004 around the subject at a high speed. The highest orbiting speed so far is 2r
ps, which is considered the limit. on the one hand,
There is a demand to increase the X-ray dose to enhance the image quality and enhance the diagnostic performance, and it is necessary to increase the size and mass of the conventional X-ray tube 1004. Simultaneously satisfying these conflicting requirements has been impossible with an X-ray CT scanner having a conventional structure.

【0004】一方で、スキャン速度を増す為に電子スキ
ャン方式のX線CTスキャナが過去に開発された。これ
は、横倒しに置かれた魔法瓶の形をした真空容器の底の
位置に固定した電子銃組立から電子を取り出し、電子を
真空容器内でおよそ100cm走行させながら電磁的に
電子の位置を制御して被検体の周りを周回させた後に、
この電子を円弧状のX線ターゲットに入射させて半周回
するX線を取り出すようになっている。この構造では、
スキャン時間が0.1秒程度の高速スキャンができる
が、十分なX線量が得られないこと等に起因して画質が
劣悪であることや、X線の焦点が大き過ぎることや、安
定な動作を維持し難いことや、装置全体が大きくて取り
扱い難いことや、高価であること等の欠点を持ち、特殊
な用途に使用されているにすぎない。
On the other hand, an X-ray CT scanner of the electronic scan type has been developed in the past in order to increase the scanning speed. In this method, electrons are taken out from an electron gun assembly fixed at the bottom of a vacuum vessel in the shape of a thermos placed on its side, and the position of the electrons is electromagnetically controlled while traveling about 100 cm in the vacuum vessel. After orbiting around the subject,
These electrons are made incident on an arc-shaped X-ray target to extract X-rays that make a half turn. In this structure,
High-speed scanning with a scan time of about 0.1 second is possible, but the image quality is poor due to the inability to obtain a sufficient amount of X-rays, the X-ray focus is too large, Are difficult to maintain, the whole device is large and difficult to handle, and it is expensive, and is used only for special applications.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、X線CTスキャナのスキャン時間を大幅に短縮し
て動きが速い被検体の撮影においてモーションアーチフ
ァクトを無くするとともに十分なレベルのX線量を確保
してフォトンノイズが少ない良質な画像を得ることがで
き、装置全体が小型であって取り扱い易いX線CTスキ
ャナを提供することである。さらに、これを実現する為
に真空中で信頼性よく使える軸受機構、及び真空中で回
転している部品に給電できる給電機構として、動作時に
液体である液体金属を潤滑剤として使用した環状の動圧
滑り軸受を開発し、この軸受の直径が大きくて軸受ギャ
ップの高低落差が大きいにもかかわらず十分な量の液体
金属潤滑剤を軸受機構内に貯蔵して万遍無く軸受内に供
給して潤滑切れを起こさずに安定に動作するカソードス
キャン型X線発生器、及びこれを使ったX線CTスキャ
ナを提供することである。
The problem to be solved is that the scan time of the X-ray CT scanner is greatly reduced to eliminate motion artifacts and to provide a sufficient level of X-ray dose in imaging a fast moving subject. An object of the present invention is to provide an X-ray CT scanner which can obtain a high-quality image with less photon noise by securing the X-ray CT scanner, and which is small in size and easy to handle. In addition, a ring mechanism that uses liquid metal, which is liquid during operation, as a lubricant is used as a bearing mechanism that can be used reliably in vacuum to achieve this, and a power supply mechanism that can supply power to components rotating in vacuum. Developed a pressure-sliding bearing, and stored a sufficient amount of liquid metal lubricant in the bearing mechanism and supplied it uniformly to the bearing despite the large diameter of the bearing and the large height drop of the bearing gap. An object of the present invention is to provide a cathode scan type X-ray generator which operates stably without running out of lubrication, and an X-ray CT scanner using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、X線CTス
キャナの全ての回転部分をドーナツ状の真空容器の中に
取り付けて最小限度まで小さくし、空気中での機械的な
回転部分を無くすることにより超高速スキャンができる
X線CTスキャナを実現している。真空容器はドーナツ
状に作られており、真空容器の中心軸近傍の大気中に在
る寝台上に被検体が置かれている。真空容器の中で周回
する電子銃組立の陰極から電子が放出され、陰極の周回
軌道に対向して真空容器内に取り付けてある環状のX線
ターゲットに加速された電子が衝突してX線を発生させ
る。発生したX線は真空容器の小径側の壁に設けられた
X線放出窓を通って大気中の被検体に照射される。被検
体を通過したX線は前記の真空容器と同軸状に大気中に
おいて配設された環状のX線検出器で検出され、コンピ
ュータで断層像に再構成されて表示装置に表示される。
真空容器内のX線焦点を周回させる為の回転部分は軽量
な電子銃組立などに限定されておりその体積が小さく、
全体としてほぼ対称な形状であるので回転周期が0.1
秒以下の高速回転をしても回転体にかかる応力が十分に
小さくでき、安定して高速回転を続けることができる。
また、同一の陰極側回転体組立に3個程度の電子銃組立
が取り付けられるのでスキャン時間が0.03秒程度の
超高速スキャンが行える。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, all rotating parts of an X-ray CT scanner are mounted in a donut-shaped vacuum vessel to minimize the size of the rotating parts, eliminating the need for mechanical rotating parts in air. By doing so, an X-ray CT scanner capable of ultra-high-speed scanning is realized. The vacuum container is formed in a donut shape, and the subject is placed on a bed in the atmosphere near the central axis of the vacuum container. Electrons are emitted from the cathode of the electron gun assembly that circulates in the vacuum vessel, and accelerated electrons collide with the annular X-ray target mounted in the vacuum vessel in opposition to the orbit of the cathode to generate X-rays. generate. The generated X-rays are applied to the subject in the atmosphere through an X-ray emission window provided on the small-diameter wall of the vacuum vessel. The X-rays that have passed through the subject are detected by an annular X-ray detector arranged in the atmosphere coaxially with the vacuum vessel, reconstructed into a tomographic image by a computer, and displayed on a display device.
The rotating part for rotating the X-ray focal point in the vacuum vessel is limited to lightweight electron gun assembly, etc., and its volume is small,
The rotation period is 0.1
Even when rotating at a high speed of less than a second, the stress applied to the rotating body can be sufficiently reduced, and the high-speed rotation can be stably continued.
Also, since about three electron gun assemblies are attached to the same cathode side rotating body assembly, ultra-high-speed scanning with a scan time of about 0.03 seconds can be performed.

【0007】ドーナツ型の真空容器の内部で電子銃部分
を周回させる方式のX線CTスキャナは過去に提案され
ているがこれまでに実現していない。その理由の一つは
真空中において安定した回転を続ける手段と、回転体の
電位を安定して一定値に設定する確かな手段が見出され
なかった為である。本発明では真空中で信頼性よく使え
る軸受機構として、動作時に液体である液体金属を潤滑
剤として使用した環状の動圧滑り軸受を採用し、この軸
受の直径が大きくて軸受の開口の高低落差が大きいにも
かかわらず液体金属潤滑剤を軸受の内部に自動的に供給
する手段を提供している。また、液体金属潤滑剤を介し
て回転体の電位を一定値に設定している。
An X-ray CT scanner of the type in which an electron gun is rotated inside a donut-shaped vacuum vessel has been proposed in the past, but has not been realized so far. One of the reasons is that a means for continuing stable rotation in a vacuum and a reliable means for stably setting the potential of the rotating body to a constant value have not been found. In the present invention, as a bearing mechanism that can be used reliably in a vacuum, an annular hydrodynamic sliding bearing using a liquid metal that is a liquid during operation as a lubricant is adopted, and the diameter of this bearing is large and the height difference of the opening of the bearing is reduced. Provide a means for automatically supplying liquid metal lubricant to the interior of the bearing despite the large size. Further, the potential of the rotating body is set to a constant value via the liquid metal lubricant.

【0008】本発明のX線CTスキャナでは回転中心軸
が実質的に水平方向にあり、軸受の直径がおよそ100
cmと大きい為に軸受ギャップ内の高低落差が大きく、
軸受の回転部分が回転を停止した場合には重力加速度の
影響で液体金属潤滑剤が前記の軸受ギャップの鉛直下方
に位置する部分に集中し、鉛直上方に位置する部分には
不足する。回転部分が再度回転を開始するときには鉛直
上方に位置する部分で液体金属潤滑剤が不足し、過大な
トルクが必要となる。これを防止する為に軸受機構の回
転部分に液体金属潤滑剤を汲み上げて軸受の鉛直上方に
位置する部分に供給する機構を取り付けた。軸受機構の
回転しない部分に十分な量の液体金属潤滑剤を溜める液
体金属潤滑剤貯蔵機構を設けておき、この部分に溜まっ
ている液体金属潤滑剤を回転部分に取り付けた液体金属
潤滑剤供給機構により軸受内に万遍無く供給するように
している。この液体金属潤滑剤貯蔵機構は軸受固定体の
内部に窪んだ環状の溝又は環状に配設された多数の有底
の井戸状窪みから成っており、軸受の動圧力が小さい位
置に取り付けられている。この液体金属潤滑剤貯蔵機構
は液体金属潤滑剤で満たされた部分と真空の部分とから
成っており、この真空部分は鉛直上方に設けられた通気
孔によって軸受機構CBGの外部の真空空間と連通して
いる。
In the X-ray CT scanner of the present invention, the center axis of rotation is substantially horizontal, and the diameter of the bearing is approximately 100.
cm, the head drop in the bearing gap is large,
When the rotating portion of the bearing stops rotating, the liquid metal lubricant concentrates on the portion located vertically below the bearing gap due to the influence of the gravitational acceleration, and runs short on the portion located vertically above. When the rotating part starts rotating again, the liquid metal lubricant is insufficient in the part located vertically above, and an excessive torque is required. In order to prevent this, a mechanism for pumping the liquid metal lubricant to the rotating part of the bearing mechanism and supplying it to the part located vertically above the bearing was attached. A liquid metal lubricant supply mechanism in which a sufficient amount of liquid metal lubricant is stored in a non-rotating portion of the bearing mechanism, and the liquid metal lubricant stored in this portion is attached to a rotating portion. With this, it is supplied evenly in the bearing. This liquid metal lubricant storage mechanism is composed of a ring-shaped groove or a number of well-shaped wells with a bottom that are annularly recessed inside the bearing fixed body, and is mounted at a position where the dynamic pressure of the bearing is small. I have. The liquid metal lubricant storage mechanism comprises a portion filled with the liquid metal lubricant and a vacuum portion, and the vacuum portion communicates with a vacuum space outside the bearing mechanism CBG by a vent provided vertically above. are doing.

【0009】前記の液体金属潤滑剤や軸受回転体又は軸
受固定体の中から残留気体が出てきた場合や、液体金属
潤滑剤が移動して空間容積が変化した場合でも前記の通
気孔によって軸受機構CBGの外部の真空空間と同じ圧
力に保たれる。従って、液体金属潤滑剤貯蔵機構の鉛直
下方に溜められた液体金属潤滑剤は例えば軸受回転体に
付着するなどして容易に移動して軸受の内部に万遍無く
供給されて始動時にも十分に小さな回転トルクでスムー
ズな回転を開始することができる。また、軸受回転体が
停止した場合でも、液面高さを低くしておくと軸受の開
口における液体金属潤滑剤の静圧力が高くならないので
液体金属潤滑剤が軸受の内部から押し出されることも無
い。
Even when the residual gas comes out of the liquid metal lubricant or the bearing rotating body or the bearing fixed body, or when the space volume changes due to the movement of the liquid metal lubricant, the bearing is provided by the vent hole. The pressure is maintained at the same level as the vacuum space outside the mechanism CBG. Therefore, the liquid metal lubricant stored vertically below the liquid metal lubricant storage mechanism easily moves, for example, by adhering to the bearing rotating body, and is uniformly supplied to the inside of the bearing, so that the liquid metal lubricant is sufficiently supplied even at the time of starting. Smooth rotation can be started with a small rotation torque. Also, even when the bearing rotating body is stopped, if the liquid level is lowered, the static pressure of the liquid metal lubricant at the opening of the bearing does not increase, so that the liquid metal lubricant is not pushed out from the inside of the bearing. .

【0010】軸受面は真空容器に熱的に連通しており、
真空容器は外部から強制冷却されているので軸受での発
熱があるにもかかわらず、軸受面の温度が上がらず、熱
膨張が少なく、長時間にわたって安定な動作を行うこと
ができる。さらに、電子銃組立やX線ターゲットなどの
ように発熱する部品も軸受ギャップ内にある液体金属潤
滑剤を介して強制冷却され、熱膨張等が抑制される。
[0010] The bearing surface is in thermal communication with the vacuum vessel,
Since the vacuum vessel is forcibly cooled from the outside, the temperature of the bearing surface does not rise, the thermal expansion is small, and stable operation can be performed for a long time despite the heat generated in the bearing. Further, components that generate heat, such as an electron gun assembly and an X-ray target, are also forcibly cooled via the liquid metal lubricant in the bearing gap, thereby suppressing thermal expansion and the like.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】カソードスキャン型X線発生器は
ドーナツ型の真空容器で包まれており、この真空容器は
中心軸がほぼ水平になるように設置してあり、その中心
軸の近くの大気中に被検体(人体)が置かれており、真
空容器は被検体を取り囲むように配置されている。真空
容器は回転せずに固定されており、被検体との角度及び
水平方向の位置は変えることができるようになってい
る。この真空容器の内部でX線焦点が被検体の周りを周
回するように、X線焦点が移動しながら被検体に向って
X線が発生される。この周回するX線を使用することに
より大気中に回転機構を持たないX線CTスキャナを実
現している。従来の構造のX線CTスキャナでは実現が
不可能であった超高速スキャンが行えて且つ大出力が得
られるX線CTスキャナ用のカソードスキャン型X線発
生器、及びこれを使った超高速X線CTスキャナを簡単
な構造で安価にしかも信頼性良く実現した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cathode scan type X-ray generator is wrapped in a donut-shaped vacuum vessel, and the vacuum vessel is installed so that its central axis is substantially horizontal. A subject (human body) is placed in the atmosphere, and the vacuum container is arranged so as to surround the subject. The vacuum container is fixed without rotating, and the angle with the subject and the position in the horizontal direction can be changed. X-rays are generated toward the subject while moving the X-ray focus so that the X-ray focal point orbits around the subject inside the vacuum vessel. By using the orbiting X-rays, an X-ray CT scanner having no rotating mechanism in the atmosphere is realized. A cathode scan type X-ray generator for an X-ray CT scanner capable of performing an ultra-high-speed scan and obtaining a large output, which cannot be realized with an X-ray CT scanner having a conventional structure, and an ultra-high-speed X-ray generator using the same An X-ray CT scanner was realized with a simple structure at low cost and with high reliability.

【0012】[0012]

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の一実施例
によるカソードスキャン型X線発生器、及びこれを使っ
たX線CTスキャナの実施例を説明する。図2は本発明
のカソードスキャン型X線発生器、及びこれを使ったX
線CTスキャナの全体構造体の概略の断面図であり、図
3は原理図であり、図4は本発明に係わるカソードスキ
ャン型X線発生器の、ある瞬間に鉛直上方に位置する一
部分の断面を拡大した図であり、図5は本発明のカソー
ドスキャン型X線発生器の主要部である陰極側回転体組
立の部分を拡大した断面図であり、図6は図5の下方の
一部を拡大した断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a cathode scan type X-ray generator according to one embodiment of the present invention and an X-ray CT scanner using the same will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a cathode scan type X-ray generator of the present invention and an X-ray using the same.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the entire structure of the X-ray CT scanner, FIG. 3 is a principle view, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a cathode scan type X-ray generator according to the present invention which is located vertically above at a certain moment. FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of a cathode side rotating body assembly which is a main part of the cathode scan type X-ray generator of the present invention, and FIG. 6 is a partial lower part of FIG. It is sectional drawing which expanded.

【0013】図2に示すように、ドーナツ型の真空容器
VVは中心軸CC’がほぼ水平になるように設置してあ
り、図示しない真空ポンプによって排気口VCから高真
空状態にいつも排気されている。図2又は図4に示すよ
うに、この真空容器VVの内部の真空空間に円筒状の陰
極側回転体組立CRがあり、陰極側回転体組立CRは常
温で液体である液体金属を潤滑剤とした動圧滑り軸受か
ら成る軸受機構CBGによって真空中で回転自在に支承
されており、これらの中心軸はCC’に一致している。
陰極側回転体組立CRには電子銃組立EGが周方向に分
離して3個取り付けてある。図5に示すように、陰極側
回転体組立CRには銅でできた円筒状のロータRT2が
同軸状に取り付けられており、これと同軸状に磁性体か
ら成る磁路円筒MT2が取り付けられている。ロータR
T2に対向した状態で真空容器VVの外側において真空
容器壁に沿って円弧状のステータLM2が取り付けられ
ている。前記のロータRT2は前記の磁路円筒とステー
タLM2で挟まれた状態に配設されている。ロータRT
2はステータLM2から真空容器VVの非磁性の材質で
出来た壁を通して電磁誘導作用を受けて回転トルクを与
えられるので陰極側回転体組立CRは回転する。陰極側
回転体組立CRは動圧滑り軸受から成る軸受機構CBG
内の液体金属潤滑剤を通して電気的にも熱的にも真空容
器VVに接続されている。
As shown in FIG. 2, the donut-shaped vacuum vessel VV is installed so that the central axis CC 'is substantially horizontal, and is constantly evacuated to a high vacuum state from an exhaust port VC by a vacuum pump (not shown). I have. As shown in FIG. 2 or FIG. 4, a cylindrical cathode-side rotating body assembly CR is provided in a vacuum space inside the vacuum vessel VV. The cathode-side rotating body assembly CR uses liquid metal, which is liquid at room temperature, as a lubricant. The bearings are rotatably supported in a vacuum by a bearing mechanism CBG comprising a dynamic pressure sliding bearing, and their central axes coincide with CC '.
Three electron gun assemblies EG are attached to the cathode side rotating body assembly CR separately in the circumferential direction. As shown in FIG. 5, a cylindrical rotor RT2 made of copper is coaxially attached to the cathode side rotating body assembly CR, and a magnetic path cylinder MT2 made of a magnetic material is attached coaxially thereto. I have. Rotor R
An arcuate stator LM2 is attached along the vacuum vessel wall outside the vacuum vessel VV in a state facing T2. The rotor RT2 is disposed so as to be sandwiched between the magnetic path cylinder and the stator LM2. Rotor RT
2 receives a rotational torque from the stator LM2 through the wall made of a non-magnetic material of the vacuum vessel VV and receives a rotational torque, so that the cathode side rotating body assembly CR rotates. The cathode side rotating body assembly CR is a bearing mechanism CBG comprising a dynamic pressure sliding bearing.
It is electrically and thermally connected to the vacuum vessel VV through the liquid metal lubricant therein.

【0014】図4に示すように、電子銃組立EGの先端
部には熱電子2を放出する陰極1が取り付けられてい
る。この陰極1の周回軌道に対向した状態で環状のX線
ターゲットTGが取り付けられている。図2に示すよう
に、X線ターゲットTGは円筒状の陽極側回転体組立A
Rに機械的に結合されている。陽極側回転体組立ARは
常温で液体である液体金属を潤滑剤とした動圧滑り軸受
から成る軸受機構ABGを介して真空容器VVの一部に
回転自在に取り付けられている。陽極側回転体組立AR
には銅管でできたロータRT1が取り付けられており、
これと同軸状に磁性体から成る磁路円筒が取り付けられ
ている。ロータRT1に対向した状態で真空容器VVの
外側において真空容器壁に沿って円弧状のステータLM
1が取り付けられている。前記のロータRT1は前記の
磁路円筒とステータLM1で挟まれた状態に配設されて
いる。ロータRT1はステータLM1から真空容器VV
の非磁性の材質で出来た壁を通して電磁誘導作用を受け
て回転トルクを与えられるので陽極側回転体組立ARは
回転する。X線ターゲットTGの回転中心軸と前記電子
銃組立EGの陰極1の周回中心軸CC’とは一致してお
り、陰極1は常にX線ターゲットTGの表面と対向した
状態で両者は互いに反対方向に回転する。
As shown in FIG. 4, a cathode 1 for emitting thermoelectrons 2 is attached to the tip of the electron gun assembly EG. An annular X-ray target TG is attached to face the orbit of the cathode 1. As shown in FIG. 2, the X-ray target TG is a cylindrical anode-side rotating body assembly A.
It is mechanically coupled to R. The anode side rotating body assembly AR is rotatably attached to a part of the vacuum vessel VV via a bearing mechanism ABG including a dynamic pressure sliding bearing using liquid metal which is liquid at room temperature as a lubricant. Anode rotating body assembly AR
Is equipped with a rotor RT1 made of a copper tube.
A magnetic path cylinder made of a magnetic material is mounted coaxially with the magnetic path cylinder. An arc-shaped stator LM is formed along the vacuum vessel wall outside the vacuum vessel VV in a state facing the rotor RT1.
1 is attached. The rotor RT1 is disposed between the magnetic path cylinder and the stator LM1. The rotor RT1 is connected to the vacuum vessel VV from the stator LM1.
The rotation torque is given by the electromagnetic induction through the wall made of the non-magnetic material, so that the anode side rotating body assembly AR rotates. The center axis of rotation of the X-ray target TG coincides with the center axis CC 'of rotation of the cathode 1 of the electron gun assembly EG, and the cathode 1 always faces the surface of the X-ray target TG, and the two oppose each other. To rotate.

【0015】図2又は図4を参照して陰極給電機構SL
1について説明する。図2又は図4に示す実施例では3
個の陰極給電機構SL1が同軸状に取り付けられてお
り、3本の独立した電流通路を形成している。これらの
図では陰極給電機構SL1の内部構造は簡略化して表し
ている。電子銃組立EGの陰極1は、真空容器VV内の
真空空間で電子銃組立EGの周回中心軸CC’と実質的
に同じ中心軸を持つ環状の陰極給電機構SL1を通して
高電圧端子HTに電気的に接続されている。高電圧端子
HTには真空容器VVの外に在る図示しない高電圧電源
からおよそー150KVの負の高電圧と電子銃組立EG
の陰極1を加熱する電力が供給される。それぞれの陰極
給電機構SL1は固定部と回転部を有し、固定部は絶縁
体220を介して電気絶縁を保ちながら真空容器VVの
一部に機械的に固定されている。陰極給電機構SL1の
回転部と固定部は液体金属を潤滑剤とする動圧滑り軸受
を構成しており、液体金属潤滑剤を介して両者間で通電
される。陰極給電機構SL1の回転部が電子銃組立EG
に弾力性のある回転トルク伝達機構217で機械的に連
結されており、陰極給電機構SL1は、ある程度の偏芯
及び軸方向の変位を許容した状態で電子銃組立と共に回
転する。
Referring to FIG. 2 or FIG. 4, cathode feeding mechanism SL
1 will be described. In the embodiment shown in FIG. 2 or FIG.
The two cathode power supply mechanisms SL1 are coaxially mounted, and form three independent current paths. In these figures, the internal structure of the cathode power supply mechanism SL1 is simplified. The cathode 1 of the electron gun assembly EG is electrically connected to the high voltage terminal HT through an annular cathode power supply mechanism SL1 having a central axis substantially the same as the orbiting central axis CC ′ of the electron gun assembly EG in a vacuum space in the vacuum vessel VV. It is connected to the. The high voltage terminal HT is connected to a negative high voltage of about -150 KV from an unillustrated high voltage power supply outside the vacuum vessel VV and the electron gun assembly EG.
Is supplied to heat the negative electrode 1. Each cathode power supply mechanism SL1 has a fixed portion and a rotating portion, and the fixed portion is mechanically fixed to a part of the vacuum vessel VV via an insulator 220 while maintaining electrical insulation. The rotating part and the fixed part of the cathode power supply mechanism SL1 constitute a dynamic pressure sliding bearing using liquid metal as a lubricant, and electricity is supplied between the two via the liquid metal lubricant. The rotating part of the cathode power supply mechanism SL1 is an electron gun assembly EG
The cathode power supply mechanism SL1 rotates together with the electron gun assembly with a certain degree of eccentricity and axial displacement allowed.

【0016】X線ターゲットTGは陽極側回転体組立A
Rの軸受機構ABG内に在る液体金属潤滑剤を介して電
気的にも熱的にも真空容器VVに接続されている。真空
容器VVは接地電位になっており、冷却水等で強制冷却
されている。従って、X線ターゲットTGは接地電位に
設定されると共に、X線ターゲットTGから発生した多
量の熱は液体金属潤滑剤を介して真空容器VVの壁の部
分を流れる冷却水で効率良く取り去られる。X線ターゲ
ットTGと冷却水との間の熱抵抗は十分に小さいのでX
線ターゲットTGの温度は低く保たれる為に大電力の入
力が許容され、極めて多量のX線を短時間に発生するこ
とができる。
The X-ray target TG is an anode side rotating body assembly A
It is electrically and thermally connected to the vacuum vessel VV via the liquid metal lubricant present in the R bearing mechanism ABG. The vacuum vessel VV is at the ground potential and is forcibly cooled with cooling water or the like. Therefore, the X-ray target TG is set to the ground potential, and a large amount of heat generated from the X-ray target TG is efficiently removed by the cooling water flowing through the wall of the vacuum vessel VV via the liquid metal lubricant. Since the thermal resistance between the X-ray target TG and the cooling water is sufficiently small,
Since the temperature of the line target TG is kept low, a large power input is allowed, and an extremely large amount of X-rays can be generated in a short time.

【0017】電子銃組立EGは、図3に示すF1,F
2,F3のように陰極側回転体組立CRの周囲に等配に
3個取り付けられている。ここで、F1,F2,F3は
前記の電子2が加速されてX線ターゲットTGに衝突し
てできるX線の3つの焦点を示している。X線焦点F
1,F2,F3は同時にX線を発生させながら図3に示
すように同時に同じ方向に周回する。これらのX線焦点
の現在位置は陰極側回転体組立CRに取り付けられた角
度検出機構(図示せず)によって検出される。X線焦点
F1,F2,F3から放射されたX線は、図2又は図4
に示すようにX線ターゲットTGの内側にあるX線分布
制限機構によってファン状に整形され、陰極側回転体組
立CRに取り付けられたファン方向分布整形器WF(図
4参照)を通過してファン方向のX線強度分布を適正化
された後に真空容器VVのX線放出窓XW(図4参照)
を通過し、外部の環状のスリットSLTを通過した後
に、被検体Mを通過してX線ターゲットTGと同軸状に
取り付けられた2個の環状のX線検出器DF,DBのそ
れぞれの対向面に到達する。
The electron gun assembly EG includes F1 and F shown in FIG.
As shown in F2 and F3, three are mounted at equal intervals around the cathode side rotating body assembly CR. Here, F1, F2, and F3 indicate three focal points of X-rays that are generated when the electrons 2 are accelerated and collide with the X-ray target TG. X-ray focus F
1, F2 and F3 simultaneously rotate in the same direction as shown in FIG. 3 while simultaneously generating X-rays. The current positions of these X-ray focal points are detected by an angle detection mechanism (not shown) attached to the cathode side rotating body assembly CR. The X-rays emitted from the X-ray focal points F1, F2, F3 are shown in FIG.
As shown in the figure, the fan is shaped like a fan by the X-ray distribution limiting mechanism inside the X-ray target TG, passes through the fan direction distribution shaper WF (see FIG. 4) attached to the cathode side rotating body assembly CR, and the fan X-ray emission window XW of the vacuum vessel VV after the X-ray intensity distribution in the direction is optimized (see FIG. 4)
, And after passing through an external annular slit SLT, passing through the subject M, and opposing surfaces of two annular X-ray detectors DF and DB mounted coaxially with the X-ray target TG. To reach.

【0018】図3に示すように、X線焦点F1,F2,
F3から出たX線はそれぞれが検出器の対向する部分D
1,D2,D3に在る細分化された検出素子で受信され
る。検出器の部分D1,D2,D3は互いに重ならない
ように照射野範囲などが決められている。検出器の部分
D1,D2,D3の合計は環状検出器のほとんど全体を
占めるのでX線検出器DF,DB内の全ての検出素子が
有効に活用され、コスト対性能比が改善される。環状の
検出器DF,DBはそれぞれが中心軸CC’の方向にも
多数の検出素子列に分けられており、それぞれの検出素
子で検出された信号は図示しない電子回路でデジタル信
号に変換され、図示しないコンピュータで断層像に再構
成され、図示しない画像表示装置に表示されてマルチス
ライスのCT画像を得ることができるようになってい
る。
As shown in FIG. 3, X-ray focal points F1, F2,
The X-rays emitted from F3 are the opposite parts D of the detector.
1, D2 and D3. The irradiation field range and the like are determined so that the detector portions D1, D2, and D3 do not overlap each other. Since the sum of the detector portions D1, D2, and D3 occupies almost the entire annular detector, all the detection elements in the X-ray detectors DF and DB are effectively used, and the cost / performance ratio is improved. Each of the annular detectors DF and DB is also divided into a large number of detection element rows in the direction of the central axis CC ′, and a signal detected by each detection element is converted into a digital signal by an electronic circuit (not shown). The image is reconstructed into a tomographic image by a computer (not shown) and displayed on an image display device (not shown) to obtain a multi-slice CT image.

【0019】ある瞬間に鉛直上方に位置した状態におけ
る電子銃組立周辺の断面の一部を拡大して図4に示して
おり、同じ部分は同じ記号を付している。図4におい
て、軸受機構CBGの内部構造は簡略化して表してい
る。陰極側回転体組立CRは全体的に見ると概略回転対
称構造であり、これに取り付けられた電子銃組立EG等
の部品は小型で軽量であるので10rps程度の高速回
転に十分耐えることができる。この場合、X線焦点が3
個であるのでスキャン時間は0.03秒まで短縮するこ
とができる。X線ターゲットTGは直径が120cmと
大型であり、X線焦点F1,F2,F3と反対方向に回
転しており、前記のように強制冷却されているのでX線
ターゲットTGの表面温度が高くなり難く、大電力の入
力が許容されるので短時間に十分な量のX線を発生する
ことができ、超高速スキャンであるにもかかわらずフォ
トンノイズが少ない良質なCT画像を得ることができ
る。また、マルチスライススキャンを実現しているので
X線の有効利用ができ、中心軸CC’と平行な方向の解
像度を高めることもできるだけでなく、広い範囲の撮影
を短時間で完了して3次元のリアルタイムCT画像を得
ることができる。
FIG. 4 is an enlarged view of a part of the cross section around the electron gun assembly at a moment when it is positioned vertically above, and the same parts are denoted by the same symbols. In FIG. 4, the internal structure of the bearing mechanism CBG is shown in a simplified manner. The cathode-side rotating body assembly CR has a generally rotationally symmetrical structure as a whole, and the components such as the electron gun assembly EG attached thereto are small and lightweight, so that they can sufficiently withstand high-speed rotation of about 10 rps. In this case, the X-ray focus is 3
Since the number of scans is one, the scan time can be reduced to 0.03 seconds. The X-ray target TG has a large diameter of 120 cm, rotates in the direction opposite to the X-ray focal points F1, F2, and F3, and is forcibly cooled as described above, so that the surface temperature of the X-ray target TG increases. Since it is difficult to input a large amount of power, a sufficient amount of X-rays can be generated in a short time, and a high-quality CT image with little photon noise can be obtained despite ultra-high-speed scanning. In addition, since the multi-slice scan is realized, X-rays can be effectively used, not only can the resolution in the direction parallel to the central axis CC 'be increased, but also a wide range of imaging can be completed in a short time to achieve three-dimensional scanning. Real-time CT image can be obtained.

【0020】上記の構成のX線CTスキャナを実現する
為に避けて通れないのは、前記の機器構成で実用できる
軸受機構CBG、ABG、及び前記の陰極給電機構SL
1の回転部分を真空中で回転自在に支承する動圧滑り軸
受を実現させることである。従来は直径が5cm以下で
ある小型で且つ軸受の開口が片側のみにある動圧滑り軸
受は実用化されている。この場合には、動圧滑り軸受の
内部に挿入された液体金属潤滑剤は軸受の開口における
表面張力の作用で軸受の開口より内側に留められてい
た。動圧滑り軸受の十分な軸受圧力を得る為には回転部
分と固定部分とのギャップのサイズは数十μmに限定さ
れていた。例えば軸受の開口におけるギャップのサイズ
が50μmの場合には液体金属潤滑剤の高低落差がおよ
そ18cmを超えると、重力加速度による液体金属潤滑
剤の静圧力が軸受の開口における表面張力に打ち勝って
液体金属潤滑剤が外部に漏出する。このことは、軸受の
回転部分が回転を停止したときに深刻な問題となる。特
に、本発明の場合のように軸受の開口の周方向における
高低落差が100cm程度の動圧滑り軸受は従来の技術
では実現不可能であった。
In order to realize the X-ray CT scanner having the above configuration, it is inevitable to realize the bearing mechanisms CBG and ABG and the cathode power supply mechanism SL which can be practically used in the above-described device configuration.
An object of the present invention is to realize a dynamic pressure sliding bearing that rotatably supports a rotating part in a vacuum. Conventionally, a hydrodynamic sliding bearing having a small diameter of 5 cm or less and an opening of the bearing on only one side has been put to practical use. In this case, the liquid metal lubricant inserted into the dynamic pressure sliding bearing is retained inside the bearing opening by the action of surface tension at the bearing opening. In order to obtain a sufficient bearing pressure of the hydrodynamic sliding bearing, the size of the gap between the rotating part and the fixed part has been limited to several tens of μm. For example, when the size of the gap at the opening of the bearing is 50 μm, when the height drop of the liquid metal lubricant exceeds about 18 cm, the static pressure of the liquid metal lubricant due to gravitational acceleration overcomes the surface tension at the opening of the bearing, and Lubricant leaks out. This becomes a serious problem when the rotating part of the bearing stops rotating. Particularly, a dynamic pressure sliding bearing having a height drop of about 100 cm in the circumferential direction of the opening of the bearing as in the case of the present invention cannot be realized by the conventional technology.

【0021】図5と図6を参照して動圧滑り軸受から成
る軸受機構CBGの実施例について説明する。図5は陰
極側回転体組立CRと陰極側の軸受機構CBGの断面の
一部を拡大して表しており、図5の上方の部分は実使用
時において、ある瞬間に鉛直上方に位置する部分を示
し、下方の部分は同じ瞬間に鉛直下方に位置する部分を
示している。図5においては中央部を省略して短縮して
表示している。図6は図5の下方に位置する一部分の拡
大図であり、軸受機構CBGの断面を表している。図5
に示すように、陰極側回転体組立CRには軸受機構CB
Gの回転部分である軸受回転体102が同軸状に取り付
けてある。軸受回転体102には軸受機構CBGの固定
部分である軸受固定体101がギャップを有して嵌め合
わせてある。軸受固定体101の一部は真空容器VVに
機械的及び熱的に結合されている。真空容器VVは図示
しない支持架台に取り付けられており、設置床に対して
適正な姿勢及び水平方向の位置が保てるようになってい
る。軸受固定体101と軸受回転体102とは互いに対
向した面を有し、この対向した面は第一の軸受ギャップ
103、108、第二の軸受ギャップ104,109、
第三の軸受ギャップ106、111を有している。これ
らの軸受ギャップを構成する対向面の少なくとも一方に
はヘリンボーン状の軸受溝がある。第一、第二、第三の
軸受ギャップ内には常温で液体である液体金属、好適に
はガリウム、インジューム、鈴の合金からなる潤滑剤が
充填されており、それぞれの軸受ギャップは、ラジアル
軸受と、これを挟んで互いに距離をもって対向して取り
付けられた第一のスラスト軸受、及び第二のスラスト軸
受のそれぞれの軸受ギャップと一致している。軸受ギャ
ップ103と108、軸受ギャップ104と109、軸
受ギャップ106と111とはそれぞれ同一のものであ
り、異なる番号は示す位置の違いを表している。ここ
で、軸受ギャップとは対向する面の少なくとも一方に前
記の軸受溝を有していることを示している。図5及び図
6に示す実施例ではラジアル軸受は2個の独立した軸受
に分かれており、それぞれの軸受ギャップを有している
が、図5では簡単の為にこれらを総称して103,10
8で表している。図6では軸受ギャップ108を軸受ギ
ャップ185と軸受ギャップ186に分けて明示してい
ることを理解されたい。
An embodiment of a bearing mechanism CBG comprising a hydrodynamic sliding bearing will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an enlarged view of a part of the cross section of the cathode side rotating body assembly CR and the cathode side bearing mechanism CBG, and the upper part of FIG. 5 is a part located vertically above at a certain moment in actual use. , And the lower part indicates the part located vertically below at the same moment. In FIG. 5, the central part is omitted and is shortened and displayed. FIG. 6 is an enlarged view of a part located below FIG. 5 and shows a cross section of the bearing mechanism CBG. FIG.
As shown in the figure, the cathode side rotating body assembly CR includes a bearing mechanism CB.
A bearing rotating body 102, which is a rotating part of G, is coaxially mounted. A bearing fixed body 101 which is a fixed part of the bearing mechanism CBG is fitted to the bearing rotating body 102 with a gap. A part of the bearing fixing body 101 is mechanically and thermally connected to the vacuum vessel VV. The vacuum vessel VV is attached to a support base (not shown) so that an appropriate posture and a horizontal position with respect to the installation floor can be maintained. The bearing fixed body 101 and the bearing rotating body 102 have surfaces facing each other, and the facing surfaces are the first bearing gaps 103 and 108, the second bearing gaps 104 and 109,
It has third bearing gaps 106,111. At least one of the opposing surfaces forming the bearing gap has a herringbone-shaped bearing groove. The first, second, and third bearing gaps are filled with a liquid metal that is liquid at room temperature, preferably a lubricant made of an alloy of gallium, indium, and tin, and each of the bearing gaps has a radial shape. The bearing gaps coincide with the respective bearing gaps of the first thrust bearing and the second thrust bearing which are mounted facing each other with a distance therebetween with respect to the bearing. The bearing gaps 103 and 108, the bearing gaps 104 and 109, and the bearing gaps 106 and 111 are the same, respectively, and different numbers indicate different positions. Here, at least one of the surfaces facing the bearing gap has the bearing groove. In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the radial bearing is divided into two independent bearings, each having a bearing gap, but these are collectively referred to as 103, 10 in FIG.
It is represented by 8. It should be understood that in FIG. 6, the bearing gap 108 is clearly shown as being divided into a bearing gap 185 and a bearing gap 186.

【0022】陰極側回転体組立CRに回転トルクが与え
られた場合には、これらの軸受内に動圧力が生じるので
回転部分を浮上させて回転自在に支承することができ
る。軸受回転体102が回転している場合にはそれぞれ
の軸受ギャップ内の液体金属潤滑剤は、軸受の内部に閉
じ込める作用を受けるので軸受ギャップから外部の真空
空間に漏出することは無い。
When a rotational torque is applied to the cathode side rotating body assembly CR, a dynamic pressure is generated in these bearings, so that the rotating portion can be floated and rotatably supported. When the bearing rotating body 102 is rotating, the liquid metal lubricant in each bearing gap is subjected to the action of being confined inside the bearing, so that it does not leak from the bearing gap to the outside vacuum space.

【0023】図5に示すように、前記の軸受固定体10
1と軸受回転体102が構成する対向面には第一の端部
ギャップ105,110、第二の端部ギャップ107,
112があり、ラジアル軸受の軸受ギャップ103,1
08と、第一の端部ギャップ105,110、及び第二
の端部ギャップ107,112とを構成する対向面の中
心軸は概略水平方向になった状態でCC’に一致してい
る。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ104,10
9、及び第二のスラスト軸受の軸受ギャップ106,1
11を構成するそれぞれの対向面は平面状になってお
り、第一のスラスト軸受の軸受ギャップ104,109
はラジアル軸受の軸受ギャップ103,108と第一の
端部ギャップ105,110とに、第二のスラスト軸受
の軸受ギャップ106,111はラジアル軸受の軸受ギ
ャップ103,108と第二の端部ギャップ107,1
12とに連通している。第一の端部ギャップ105,1
10と第二の端部ギャップ107,112を構成するそ
れぞれの対向面の直径はラジアル軸受の軸受ギャップ1
03,108を構成する対向面の直径より小さくなって
いる。第一の端部ギャップ105,110のサイズと第
二の端部ギャップ107,112のサイズはラジアル軸
受の軸受ギャップ103,108のサイズよりも大きく
なっており、第一の端部ギャップ105,110と第二
の端部ギャップ107,112は両方とも真空空間と連
通しており、それらを構成する対向面には前記の液体金
属潤滑剤で濡れない表面(図示せず)を持っている。第
一のスラスト軸受の軸受ギャップ104,109と第一
の端部ギャップ105,110との間には環状の軸受開
口121,121’があり、第二のスラスト軸受の軸受
ギャップ106,111と第二の端部ギャップ107,
112との間には環状の軸受開口120,120’があ
る。これらの軸受開口は前記の液体金属潤滑剤で濡れな
い互いに対向する表面とこれで挟まれたギャップを持っ
ており、前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と真空空
間との実質的な境界を形成している。軸受開口120,
120’と軸受開口121,121’を構成するそれぞ
れの対向面の直径はラジアル軸受の軸受ギャップ10
3,108を構成する対向面の直径より小さくなってい
る。端部ギャップ105と110、端部ギャップ107
と112、軸受開口120と120’、軸受開口121
と121’とはそれぞれ同一のものであり、異なる番号
は示す位置の違いを表している。ここで、端部ギャップ
とは対向する面の少なくとも一方に前記の濡れない面を
有していることを示している。
As shown in FIG. 5, the bearing fixed body 10
The first end gaps 105 and 110, the second end gap 107,
112, the radial bearing gap 103, 1
08 and the center axes of the opposing surfaces forming the first end gaps 105 and 110 and the second end gaps 107 and 112 coincide with CC ′ in a state where they are substantially horizontal. Bearing gaps 104, 10 of the first thrust bearing
9, and the bearing gap 106, 1 of the second thrust bearing
11 are flat, and the bearing gaps 104 and 109 of the first thrust bearing are formed.
Are the radial bearing gaps 103 and 108 and the first end gaps 105 and 110, the second thrust bearing gaps 106 and 111 are the radial bearing gaps 103 and 108 and the second end gap 107. , 1
And 12. First end gap 105,1
10 and the diameter of the respective opposing surfaces constituting the second end gaps 107 and 112 are equal to the bearing gap 1 of the radial bearing.
03, 108 are smaller than the diameter of the facing surface. The size of the first end gaps 105 and 110 and the size of the second end gaps 107 and 112 are larger than the size of the bearing gaps 103 and 108 of the radial bearing. And the second end gaps 107, 112 are both in communication with the vacuum space, and have opposing surfaces (not shown) that are not wetted by the liquid metal lubricant described above. Between the bearing gaps 104, 109 of the first thrust bearing and the first end gaps 105, 110 there are annular bearing openings 121, 121 ', and the bearing gaps 106, 111 of the second thrust bearing and the second. The second end gap 107,
Between them, there are annular bearing openings 120, 120 '. These bearing openings have opposing surfaces that are not wetted by the liquid metal lubricant and a gap sandwiched therebetween, and form a substantial boundary between a region where the liquid metal lubricant is present and a vacuum space. Has formed. Bearing opening 120,
The diameter of each of the opposing surfaces constituting the bearing openings 121, 121 ′ is the same as the diameter of the bearing gap 10 of the radial bearing.
3, 108 are smaller than the diameter of the facing surface. End gaps 105 and 110, end gap 107
, 112, bearing openings 120 and 120 ′, bearing opening 121
And 121 'are the same, and different numbers indicate the difference in the indicated position. Here, at least one of the surfaces facing the end gap has the non-wetting surface.

【0024】前記の軸受回転体102が回転を停止した
場合には、軸受機構CBG内で液体金属潤滑剤が存在す
る領域と真空領域との実質的な境界を成す軸受開口12
0,120’及び軸受開口121,121’において液
体金属潤滑剤に表面張力が作用し、前記の液体金属潤滑
剤がこれらの軸受開口の外部に漏出するのが防止され
る。重力加速度による液体金属潤滑剤内の静圧力は液体
金属潤滑剤の喫水線からの深さに比例する。言い換える
と、鉛直下方に位置するに従って液体金属潤滑剤内の静
圧力が、より大きいことになる。一方、前記の表面張力
によって液体金属潤滑剤を押し込む圧力効果は軸受開口
のギャップのサイズに反比例する。従って、軸受開口1
20,120’及び軸受開口121,121’のギャッ
プを十分に小さくしておくと大きな直径を持つ動圧滑り
軸受の内部から液体金属潤滑剤が漏出するのを防止する
ことができる。これは、軸受開口120,120’、及
び軸受開口121,121’を前記の第一のスラスト軸
受の端部、及び第二のスラスト軸受の端部にそれぞれ構
成することによって達成できる。その理由は、本発明に
使用される軸受の直径が100cm程度と大きい為にラ
ジアル軸受のギャップは十分に小さな値に保つことは困
難であるが、スラスト軸受では軸受ギャップのサイズを
小さくすることができ、軸受開口のギャップのサイズは
隣接するスラスト軸受の軸受ギャップのサイズと同程度
に小さくできることである。スラスト軸受の軸受ギャッ
プのサイズを小さくできる理由は、スラスト軸受では対
向する軸受間の距離が短いので熱膨張の影響を受け難い
ことや、水平な回転中心軸CC’を持つように取り付け
られているので重力の影響も、遠心力の影響も受け難い
ことや、軸受面が平面に作られているので高精度を維持
しやすいことや、軸受の幅を狭くすることにより軸受ギ
ャップが狭くても軸受損失が過大にならないようにでき
ること等である。
When the bearing rotator 102 stops rotating, the bearing opening 12 which substantially forms a boundary between the region where the liquid metal lubricant is present and the vacuum region in the bearing mechanism CBG.
Surface tension acts on the liquid metal lubricant at 0, 120 'and the bearing openings 121, 121', preventing the liquid metal lubricant from leaking out of these bearing openings. The static pressure in the liquid metal lubricant due to gravitational acceleration is proportional to the depth of the liquid metal lubricant from the waterline. In other words, the static pressure in the liquid metal lubricant becomes higher as it is located vertically downward. On the other hand, the pressure effect of pushing the liquid metal lubricant by the surface tension is inversely proportional to the size of the gap of the bearing opening. Therefore, the bearing opening 1
If the gap between the bearings 20, 120 'and the bearing openings 121, 121' is made sufficiently small, it is possible to prevent the liquid metal lubricant from leaking from the inside of the hydrodynamic sliding bearing having a large diameter. This can be achieved by configuring the bearing openings 120, 120 'and the bearing openings 121, 121' at the end of the first thrust bearing and the end of the second thrust bearing, respectively. The reason is that the diameter of the bearing used in the present invention is as large as about 100 cm, so that it is difficult to keep the gap of the radial bearing at a sufficiently small value, but it is difficult to reduce the size of the bearing gap in the thrust bearing. And the size of the gap in the bearing opening can be as small as the size of the bearing gap in the adjacent thrust bearing. The reason why the size of the bearing gap of the thrust bearing can be reduced is that the thrust bearing is hardly affected by thermal expansion because the distance between the opposed bearings is short, and is mounted so as to have a horizontal rotation center axis CC '. Therefore, the bearing is hardly affected by gravity and centrifugal force.The bearing surface is made flat so that high accuracy can be easily maintained. That is, the loss can be prevented from becoming excessive.

【0025】本発明のX線CTスキャナでは回転中心が
実質的に水平方向にあり、軸受の直径がおよそ100c
mと大きい為に軸受ギャップ内の高低落差が大きく、軸
受回転体102が回転を停止した場合には重力加速度の
影響で液体金属潤滑剤が前記軸受ギャップの鉛直下方の
部分に集中し、鉛直上方の部分には不足する。軸受回転
体102が再度回転を開始する時には鉛直上方の部分で
液体金属潤滑剤が不足し、過大なトルクが必要となる。
これを防止する為に軸受回転体102に液体金属潤滑剤
を汲み上げて軸受の鉛直上方の部分に供給する液体金属
潤滑剤供給機構を取り付けた。軸受固定体101に十分
な量の液体金属潤滑剤を溜める液体金属潤滑剤貯蔵機構
を設けておき、この部分に溜まっている液体金属潤滑剤
を軸受回転体102に取り付けた液体金属潤滑剤供給機
構により軸受内に万遍無く供給するようにしている。液
体金属潤滑剤供給機構は、例えば、軸受回転体102に
取り付けた有底の窪みのように前記の液体金属潤滑剤を
汲み上げられる構造になっているが、図示していない。
液体金属潤滑剤貯蔵機構について図6を使って説明す
る。ここでの説明は図示されている鉛直下方の部分のみ
について述べる。この実施例では軸受の間に位置した場
所で軸受固定体101に取り付けた環状の液体金属潤滑
剤貯蔵溝180,181,182が構成されている。軸
受ギャップ108は液体金属潤滑剤貯蔵溝180によっ
て2つの部分185と186に分割されており、それぞ
れ独立したラジアル軸受の軸受ギャップとなっている。
液体金属潤滑剤貯蔵溝181は軸受ギャップ111と軸
受ギャップ185との境界部分にあり、液体金属潤滑剤
貯蔵溝182は軸受ギャップ109と軸受ギャップ18
6との境界部分にある。液体金属潤滑剤貯蔵溝180,
181,182は軸受回転体102の外表面で蓋をされ
た状態に成っており、環状の空洞を構成している。それ
ぞれの液体金属潤滑剤貯蔵溝は多数の穴からできた連通
孔183,184によって連通されている。環状の液体
金属潤滑剤貯蔵溝180,181,182の鉛直下方に
位置するの部分には液体金属潤滑剤が満たされている
が、鉛直上方の部分には液体金属潤滑剤が無く、真空状
態となっている。
In the X-ray CT scanner of the present invention, the center of rotation is substantially horizontal, and the diameter of the bearing is approximately 100c.
m, the height drop in the bearing gap is large, and when the bearing rotor 102 stops rotating, the liquid metal lubricant concentrates on the vertically lower portion of the bearing gap due to the effect of gravitational acceleration, There is a shortage in the part. When the bearing rotor 102 starts to rotate again, the liquid metal lubricant runs short in the vertically upper part, and an excessive torque is required.
In order to prevent this, a liquid metal lubricant supply mechanism for pumping the liquid metal lubricant to the bearing rotating body 102 and supplying it to the vertically upper part of the bearing was attached. A liquid metal lubricant storage mechanism for storing a sufficient amount of liquid metal lubricant in the bearing fixed body 101, and a liquid metal lubricant supply mechanism in which the liquid metal lubricant stored in this portion is attached to the bearing rotating body 102 With this, it is supplied evenly in the bearing. The liquid metal lubricant supply mechanism has a structure in which the liquid metal lubricant can be pumped up, for example, like a bottomed recess attached to the bearing rotor 102, but is not shown.
The liquid metal lubricant storage mechanism will be described with reference to FIG. The description here will be made only for the vertically lower part shown in the figure. In this embodiment, annular liquid metal lubricant storage grooves 180, 181 and 182 attached to the bearing fixing body 101 are formed at locations between the bearings. The bearing gap 108 is divided into two parts 185 and 186 by a liquid metal lubricant storage groove 180, which are independent radial bearing bearing gaps.
The liquid metal lubricant storage groove 181 is located at the boundary between the bearing gap 111 and the bearing gap 185, and the liquid metal lubricant storage groove 182 is formed between the bearing gap 109 and the bearing gap 18.
6 at the boundary. Liquid metal lubricant storage groove 180,
Numerals 181 and 182 are covered with the outer surface of the bearing rotating body 102 and form an annular cavity. Each of the liquid metal lubricant storage grooves is connected by communication holes 183 and 184 formed of a number of holes. The portions located vertically below the annular liquid metal lubricant storage grooves 180, 181, and 182 are filled with the liquid metal lubricant, but the portion above the vertical is free of the liquid metal lubricant and the vacuum state is established. Has become.

【0026】環状の液体金属潤滑剤貯蔵溝180,18
1,182の鉛直上方に位置する真空状態の部分にも連
通孔183,184が在り、更にこの部分と軸受機構C
BGの外部の真空空間に通じる通気孔(図示せず)が在
り、軸受機構CBGの外部の真空空間と同じ真空状態に
保たれるようになっている。前記の液体金属潤滑剤や軸
受回転体102又は軸受固定体101の中から残留気体
が出てきた場合や液体金属潤滑剤が移動して空間容積が
変化した場合でも前記の通気孔によって軸受機構CBG
の外部の真空空間と同じ真空状態に保たれる。従って、
液体金属潤滑剤貯蔵機構の鉛直下方に溜められた液体金
属潤滑剤は例えば軸受回転体102に付着するなどして
容易に移動して軸受の内部に万遍無く供給されて始動時
にも十分に小さな回転トルクでスムーズな回転を開始す
ることができる。また、軸受回転体102が回転を停止
した場合でも、前記のように液体金属潤滑剤の静圧力が
高くならないので液体金属潤滑剤が軸受開口から押し出
されることも無い。
Annular liquid metal lubricant storage grooves 180, 18
1, 182 are also provided with communication holes 183, 184 in a portion in a vacuum state located vertically above.
There is a ventilation hole (not shown) communicating with the vacuum space outside the BG, so that the same vacuum state as the vacuum space outside the bearing mechanism CBG is maintained. Even if the liquid metal lubricant or the residual gas comes out from the bearing rotating body 102 or the bearing fixed body 101 or if the liquid metal lubricant moves and the space volume changes, the bearing mechanism CBG is formed by the vent hole.
Is maintained in the same vacuum state as the external vacuum space. Therefore,
The liquid metal lubricant stored vertically below the liquid metal lubricant storage mechanism easily moves, for example, by adhering to the bearing rotating body 102, and is uniformly supplied to the inside of the bearing. Smooth rotation can be started with the rotation torque. Further, even when the bearing rotor 102 stops rotating, the static pressure of the liquid metal lubricant does not increase as described above, so that the liquid metal lubricant is not pushed out from the bearing opening.

【0027】次に、液体金属潤滑剤の供給機能について
図6を使って説明する。軸受回転体102が回転を停止
している場合には液体金属潤滑剤貯蔵溝180,18
1,182の鉛直下方の部分、例えば最下方の位置から
5cmの高さまでは液体金属潤滑剤が満たされている。
それよりも高い位置では真空状態になっている。前記の
ようにそれぞれの液体金属潤滑剤貯蔵溝は連通孔18
3,184で連通しているのでそれぞれの液体金属潤滑
剤貯蔵溝内における液体金属潤滑剤の液面高さは同じに
なっている。液体金属潤滑剤で満たされている高さ内の
部分では軸受ギャップ109、111、185、186
の内部も液体金属潤滑剤で満たされている。この高さよ
りも高い位置では前記の軸受ギャップから少なくとも一
部の液体金属潤滑剤が流出しており、前記の軸受ギャッ
プ内に液体金属潤滑剤で満たされていない部分がある状
態になっている。軸受回転体102が回転を開始した場
合には、それぞれの軸受ギャップの鉛直下方に満たされ
ていた液体金属潤滑剤は軸受の周方向に移動して周方向
に均一な分布に近づく。その結果、鉛直下方の液体金属
潤滑剤で満たされた部分では液体金属潤滑剤貯蔵溝18
0,181,182から液体金属潤滑剤を吸い込む作用
が生じる。これが繰り返されてそれぞれの軸受ギャップ
内は液体金属潤滑剤で満たされることになる。この効果
を確実にするために、前記の図示しない液体金属潤滑剤
供給機構は有効に作動する。
Next, the function of supplying the liquid metal lubricant will be described with reference to FIG. When the bearing rotator 102 stops rotating, the liquid metal lubricant storage grooves 180, 18
The 1,182 vertically lower portion, for example, 5 cm above the lowest position, is filled with liquid metal lubricant.
At a higher position, a vacuum state is established. As described above, each of the liquid metal lubricant storage grooves is provided with the communication hole 18.
Since the liquid metal lubricants communicate with each other at 3,184, the liquid metal lubricants in the respective liquid metal lubricant storage grooves have the same liquid level. The bearing gaps 109, 111, 185, 186 at portions within the height filled with liquid metal lubricant
Is also filled with a liquid metal lubricant. At a position higher than this height, at least a part of the liquid metal lubricant flows out of the bearing gap, and there is a state in the bearing gap that is not filled with the liquid metal lubricant. When the bearing rotor 102 starts rotating, the liquid metal lubricant filled vertically below each bearing gap moves in the circumferential direction of the bearing and approaches a uniform distribution in the circumferential direction. As a result, the portion filled with the liquid metal lubricant vertically below is filled with the liquid metal lubricant storage groove 18.
The effect of sucking the liquid metal lubricant from 0,181,182 occurs. This is repeated so that each bearing gap is filled with the liquid metal lubricant. In order to ensure this effect, the liquid metal lubricant supply mechanism (not shown) operates effectively.

【0028】この作用によって鉛直上方の部分も十分な
液体金属潤滑剤が供給される。従って、本発明のカソー
ドスキャン型X線発生器は液体金属潤滑剤が軸受の内部
に万遍無く供給されて始動時にも十分に小さな回転トル
クでスムーズな回転を開始することができる。高速に回
転している場合には前記の液体金属潤滑剤貯蔵溝内の液
体金属潤滑剤は遠心力によって軸受回転体から分離され
て回転特性に何ら悪影響を与えない。
By this operation, a sufficient amount of the liquid metal lubricant is supplied to the portion vertically above. Therefore, in the cathode scan type X-ray generator of the present invention, the liquid metal lubricant is uniformly supplied to the inside of the bearing, so that even at the time of starting, smooth rotation can be started with sufficiently small rotation torque. When rotating at high speed, the liquid metal lubricant in the liquid metal lubricant storage groove is separated from the bearing rotating body by centrifugal force and does not adversely affect the rotation characteristics.

【0029】これまでの説明では陰極側回転体組立CR
に使用している、動圧滑り軸受から成る軸受機構CBG
について説明したが、陽極側回転体組立ARに使用して
いる、動圧滑り軸受から成る軸受け機構ABGも、前記
の陰極給電機構SL1の回転部分に使用している、動圧
滑り軸受から成る軸受機構も同様の構造と成っている。
In the above description, the cathode side rotating body assembly CR
Bearing mechanism composed of a dynamic pressure sliding bearing used for
However, the bearing mechanism ABG composed of a dynamic pressure sliding bearing used for the anode side rotating body assembly AR is also a bearing composed of a dynamic pressure sliding bearing used for the rotating part of the cathode power feeding mechanism SL1. The mechanism has a similar structure.

【0030】軸受回転体102が十分な高速度で回転し
ている場合には前記のそれぞれの軸受ギャップにおいて
比較的大きな軸受損失が発生するが、軸受固定体101
は、外部から強制冷却されている真空容器VVに熱的に
も結合されているので低い温度に保たれる。軸受回転体
102は、前記のそれぞれの軸受ギャップ内に在る液体
金属潤滑剤を介して軸受固定体101に熱的に結合され
ており、十分に低い温度に保たれる。また、軸受回転体
102には陰極側回転体組立CRが機械的に結合してあ
り、陰極側回転体組立CRには電子銃組立EGなどの発
熱体が取り付けてある。特に、陽極側の軸受機構AGB
では多量の熱を発生するX線ターゲットTGから多量の
熱が流入する。これらの場合でも、上記の理由により、
軸受機構部分の温度を十分に低く保つことができる。
When the bearing rotating body 102 is rotating at a sufficiently high speed, a relatively large bearing loss occurs in each of the above-described bearing gaps.
Is kept at a low temperature because it is also thermally coupled to the vacuum vessel VV which is forcibly cooled from the outside. The bearing rotator 102 is thermally coupled to the bearing fixed body 101 via the liquid metal lubricant present in the respective bearing gap and is kept at a sufficiently low temperature. Further, a cathode side rotating body assembly CR is mechanically connected to the bearing rotating body 102, and a heating element such as an electron gun assembly EG is attached to the cathode side rotating body assembly CR. In particular, the anode side bearing mechanism AGB
In this case, a large amount of heat flows from the X-ray target TG that generates a large amount of heat. Even in these cases,
The temperature of the bearing mechanism can be kept sufficiently low.

【0031】本発明を実施例に関連して説明したが、本
発明は、ここに例示した実施例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、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろ
な変更及び改変を加えることができることを理解された
い。例えば、この発明では電子銃組立が3個取り付けて
あるが1個でも3個以上でも良い。また、この発明では
陰極回転体組立CRとX線ターゲットTGの両方を回転
させる構造を示しているが、X線ターゲットTG及びこ
れに繋がっている部分を固定にした構造のカソードスキ
ャン型X線発生器、及びX線CTスキャナを含む事は勿
論である。また、環状の液体金属潤滑剤貯蔵は多数の筒
状の窪みで構成しても同様の効果を得ることができる。
軸受固定体101は真空容器の一部として構成しても良
いことは勿論である。更に、上記の実施例では常温で液
体である液体金属を潤滑剤として使用した例を示してい
るが、やや高い融点を持っており常温で固体であっても
動作の前に加熱して液化させてから動作させれば同じ効
果が得られることは勿論である。更に、前記のX線ター
ゲットから発生したX線を前記の真空容器の外に取り出
す為のX線放出窓は真空容器と一体になっていても、真
空容器の一部として構成されていてもこの部分でのX線
の減衰率が小さければX線放出窓と見なすことが出来る
のは勿論である。真空容器VVは回転対称な形状でなく
ても良い事は勿論である。真空容器の中心軸と陰極側回
転体組立又は陽極側回転体組立の中心軸がある程度ずれ
ていても良い事は勿論である。X線ターゲットが分割し
て構成されており、それぞれの分割された部分に隙間が
あっても良い事は勿論である。陰極給電機構SL1の回
転部分は、この陰極給電機構SL1の軸受機構を構成す
る軸受回転体そのものであっても良い事は勿論である。
陰極給電機構SL1は、軸受機構CBGと一体に構成さ
れていても良い事は勿論である。尚、本発明では、ギャ
ップのサイズとは、ギャップを構成する対向面の一方の
面上の任意の点から、このギャップを構成する対向面の
他方の面への最短の距離を意味している。
Although the present invention has been described with reference to illustrative embodiments, the present invention is not intended to be limited to the structure and form of the embodiments illustrated herein, but to be departed from the spirit and scope of the invention. It is to be understood that various embodiments are possible and that various changes and modifications can be made. For example, in the present invention, three electron gun assemblies are attached, but one or three or more electron gun assemblies may be used. Although the present invention shows a structure in which both the cathode rotating body assembly CR and the X-ray target TG are rotated, a cathode scan type X-ray generator having a structure in which the X-ray target TG and a portion connected thereto are fixed is provided. It includes, of course, a scanner and an X-ray CT scanner. The same effect can be obtained even if the annular liquid metal lubricant storage is constituted by a large number of cylindrical depressions.
Needless to say, the bearing fixing body 101 may be configured as a part of a vacuum vessel. Further, in the above embodiment, an example is shown in which a liquid metal that is liquid at room temperature is used as a lubricant, but even if it is a solid at room temperature, it has a slightly higher melting point and is heated and liquefied before operation. Of course, the same effect can be obtained by operating afterwards. Further, the X-ray emission window for taking out the X-rays generated from the X-ray target outside the vacuum vessel may be integrated with the vacuum vessel or may be configured as a part of the vacuum vessel. If the X-ray attenuation rate at a portion is small, it can be regarded as an X-ray emission window. Needless to say, the vacuum vessel VV does not have to have a rotationally symmetric shape. It goes without saying that the center axis of the vacuum vessel and the center axis of the cathode side rotating body assembly or the anode side rotating body assembly may be deviated to some extent. It is needless to say that the X-ray target is divided and each divided part may have a gap. Needless to say, the rotating part of the cathode power supply mechanism SL1 may be the bearing rotating body itself that constitutes the bearing mechanism of the cathode power supply mechanism SL1.
Of course, the cathode power supply mechanism SL1 may be integrally formed with the bearing mechanism CBG. In the present invention, the size of the gap means the shortest distance from any point on one of the opposing surfaces forming the gap to the other of the opposing surfaces forming the gap. .

【0032】この発明は、これまで述べてきたように超
高速スキャンができるX線CTスキャナを実現させるも
のであるが、次のように小変更することにより周回中心
軸方向に向かって全周囲方向から電子線を照射する電子
線照射装置に応用することができる。即ち、前記の実施
例で説明した機器構成からX線ターゲット及びこれに関
する部分と、X線のX線分布制限機構及びファン方向分
布整形器WF及びその他のX線に関する部品を省略し
て、X線放出窓XWを薄いチタン板から成る電子線放出
窓に変更し、電子銃組立EGから電子を放出する方向を
電子線放出窓の方向に変えるだけでそのまま実用にな
る。これを使用すると、プラスチックやガラスやその他
の改質処理に使用できて工業的に大きな効果を得る電子
線照射装置を提供することができる。
The present invention realizes an X-ray CT scanner capable of ultra-high-speed scanning as described above. The present invention can be applied to an electron beam irradiation device for irradiating an electron beam from a device. That is, the X-ray target and the parts related thereto, the X-ray X-ray distribution limiting mechanism, the fan direction distribution shaper WF, and other X-ray related parts are omitted from the device configuration described in the above embodiment, and the X-ray The emission window XW is changed to an electron beam emission window made of a thin titanium plate, and the direction of emitting electrons from the electron gun assembly EG is changed to the direction of the electron beam emission window. When this is used, it is possible to provide an electron beam irradiation apparatus which can be used for plastics, glass, and other modification treatments and has a large industrial effect.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカソード
スキャン型X線発生器を採用すると、回転する部分を真
空容器内部の概略回転対称な構造体に軽い部品を取り付
けた構造にできるので遠心力の影響が少なくなり、例え
ばスキャン時間が0.03秒の超高速スキャン型X線C
Tスキャナを簡単な構造で安価に実現させることができ
る。特に、複数のX線焦点から同時に短時間に多量のX
線を発生することができ、フォトンノイズが少ない十分
に良質な画像を得ることができる。発生したX線は環状
の面検出器で有効に受信され、広い範囲の領域における
多数の断面を瞬時に撮影することができ、このデータを
使用して被検体の3次元の内部構造を瞬時に検査できる
ようになる。その為に例えば人間の心臓のように動きが
速い部分が被検体の内部にあっても、これを忠実に即時
性をもって撮影できるX線CTスキャナを提供すること
ができる。軸受機構には液体金属を潤滑剤とした動圧滑
り軸受を採用しているので真空中で長時間にわたって安
定に使用できるだけでなく、回転している部分の電位を
一定に保つことができて微小放電などの不安定な現象の
発生を防止できる。さらに、動圧滑り軸受を通して内部
で発生した熱を有効に真空容器の外部に導いて冷却する
ことができる。軸受機構の内部には十分な量の液体金属
潤滑剤が貯蔵されており、これが自動的に軸受ギャップ
内に供給されるので潤滑不足の状態が生まれず、十分な
信頼性を保って安定に動作することができる。外部に機
械的な回転機構がなく、これに関連した電源や電子回路
は静止状態で使用できるので全体として信頼性がよく、
X線CTスキャナ全体がコンパクトになる。
As described above, when the cathode scan type X-ray generator of the present invention is employed, the rotating part can be formed into a structure in which light parts are attached to a substantially rotationally symmetric structure inside the vacuum vessel, so that centrifugation is performed. Ultra-high-speed scan type X-ray C with less influence of force, for example, a scan time of 0.03 seconds
The T scanner can be realized at a low cost with a simple structure. In particular, a large amount of X
Lines can be generated, and a sufficiently high-quality image with little photon noise can be obtained. The generated X-rays are effectively received by the annular surface detector, and a large number of cross-sections in a wide area can be instantaneously photographed. Using this data, the three-dimensional internal structure of the subject can be instantaneously obtained. Be able to inspect. For this reason, it is possible to provide an X-ray CT scanner capable of faithfully and immediately imaging even a portion that moves quickly, such as a human heart, inside the subject. The bearing mechanism uses a hydrodynamic sliding bearing that uses liquid metal as a lubricant, so it can be used stably in a vacuum for a long time, and can keep the potential of the rotating part constant, and it is very small. The occurrence of unstable phenomena such as discharge can be prevented. Further, the heat generated inside through the dynamic pressure sliding bearing can be effectively guided to the outside of the vacuum vessel to be cooled. A sufficient amount of liquid metal lubricant is stored inside the bearing mechanism and is automatically supplied into the bearing gap, so that insufficient lubrication does not occur and stable operation is maintained with sufficient reliability can do. There is no external mechanical rotation mechanism, and related power supplies and electronic circuits can be used in a stationary state, so overall reliability is high,
The whole X-ray CT scanner becomes compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のX線CTスキャナの概略の断面を表す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a conventional X-ray CT scanner.

【図2】本発明に係わるカソードスキャン型X線発生
器、及びこれを使ったX線CTスキャナの全体構造体の
主要部の断面である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of an overall structure of a cathode scan type X-ray generator according to the present invention and an X-ray CT scanner using the same.

【図3】本発明に係わるカソードスキャン型X線発生
器、及びこれを使ったX線CTスキャナの原理を説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a cathode scan type X-ray generator according to the present invention and an X-ray CT scanner using the same.

【図4】本発明に係わるカソードスキャン型X線発生器
の、ある瞬間に鉛直上方に位置する一部分の断面を拡大
した図である。
FIG. 4 is an enlarged view of a cross section of a part of the cathode scan type X-ray generator according to the present invention, which is located vertically above at a certain moment.

【図5】本発明に係わるカソードスキャン型X線発生器
の主要部である陰極側回転体組立の部分を拡大した断面
図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of a cathode side rotating body assembly which is a main part of a cathode scan type X-ray generator according to the present invention.

【図6】本発明に係わるカソードスキャン型X線発生器
の主要部である図5の一部を更に拡大した断面図であ
る。
FIG. 6 is a further enlarged sectional view of a part of FIG. 5, which is a main part of the cathode scan type X-ray generator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

ABG 陽極側の軸受機構 AR 陽極側回転体組立 B 寝台 CBG 陰極側の軸受機構 CR 陰極側回転体組立 DB 後方検出器組立 DF 前方検出器組立 D1 検出器DF,DBの一部 D2 検出器DF,DBの一部 D3 検出器DF,DBの一部 EG 電子銃組立 F1 X線焦点 F2 X線焦点 F3 X線焦点 HT 高電圧端子 LM1 円弧状のステータ LM2 円弧状のステータ M 被検体 MT2 磁路円筒 RT1 ロータ RT2 ロータ SL1 陰極給電機構 SLT スリット TG X線ターゲット VC 排気口 VV 真空容器 WF ファン方向分布整形器 XW X線放出窓 1 陰極 2 電子ビーム 101 軸受固定体 102 軸受回転体 103 ラジアル軸受ギャップの鉛直上方部分 104 第一スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直上
方部分 105 端部ギャップの鉛直上方部分 106 第二スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直上
方部分 107 端部ギャップの鉛直上方部分 108 ラジアル軸受ギャップの鉛直下方部分 109 第一スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直下
方部分 110 端部ギャップの鉛直下方部分 111 第二スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直下
方部分 112 端部ギャップの鉛直下方部分 120 軸受開口の鉛直下方部分 120’ 軸受開口の鉛直上方部分 121 軸受開口の鉛直下方部分 121’ 軸受開口の鉛直上方部分 132 環状の窪み 133 環状の窪み 180 液体金属潤滑剤貯蔵溝 181 液体金属潤滑剤貯蔵溝 182 液体金属潤滑剤貯蔵溝 183 連通孔 184 連通孔 217 回転トルク伝達機構 220 絶縁体 1001 従来のX線CTスキャナの固定架台 1002 従来のX線CTスキャナの回転架台 1003 従来のX線CTスキャナの軸受 1004 従来のX線CTスキャナのX線管 1005 従来のX線CTスキャナのX線 1006 従来のX線CTスキャナの検出器 1007 従来のX線CTスキャナの電子回路 1008 従来のX線CTスキャナの制御器 1009 従来のX線CTスキャナの回転駆動機構
ABG Anode-side bearing mechanism AR Anode-side rotating body assembly B Bed CBG Cathode-side bearing mechanism CR Cathode-side rotating body assembly DB Rear detector assembly DF Front detector assembly D1 Part of detector DF, DB D2 Detector DF, Part of DB D3 Detector DF, Part of DB EG Electron gun assembly F1 X-ray focus F2 X-ray focus F3 X-ray focus HT High voltage terminal LM1 Arc-shaped stator LM2 Arc-shaped stator M Subject MT2 Magnetic path cylinder RT1 rotor RT2 rotor SL1 cathode power supply mechanism SLT slit TG X-ray target VC exhaust port VV vacuum vessel WF fan direction distribution shaper XW X-ray emission window 1 cathode 2 electron beam 101 bearing fixed body 102 bearing rotating body 103 vertical of radial bearing gap Upper part 104 Vertical upper part of the bearing gap of the first thrust bearing 105 End Vertical upper part of the bearing 106 Vertical upper part of the bearing gap of the second thrust bearing 107 Vertical upper part of the end gap 108 Vertical lower part of the radial bearing gap 109 Vertical lower part of the bearing gap of the first thrust bearing 110 End gap 111 Vertically lower part of the bearing gap of the second thrust bearing 112 Vertically lower part of the end gap 120 Vertically lower part of the bearing opening 120 'Vertically upper part of the bearing opening 121 Vertically lower part of the bearing opening 121' Bearing opening Vertical portion 132 annular recess 133 annular recess 180 liquid metal lubricant storage groove 181 liquid metal lubricant storage groove 182 liquid metal lubricant storage groove 183 communication hole 184 communication hole 217 rotational torque transmission mechanism 220 insulator 1001 conventional X-ray CT scanner fixed stand 1002 Rotary mount of conventional X-ray CT scanner 1003 Bearing of conventional X-ray CT scanner 1004 X-ray tube of conventional X-ray CT scanner 1005 X-ray of conventional X-ray CT scanner 1006 Detector of conventional X-ray CT scanner 1007 Electronic circuit of conventional X-ray CT scanner 1008 Controller of conventional X-ray CT scanner 1009 Rotary drive mechanism of conventional X-ray CT scanner

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 35/24 H01J 35/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 35/24 H01J 35/24

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部を真空の状態に保持して真空空間を
形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内
部の真空空間において真空容器の中心軸と同軸的に回転
できるように支承された陰極側回転体組立と、この陰極
側回転体組立の一部に取り付けられた電子銃組立と、こ
の電子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極
と、この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の
陰極給電機構の回転部分と、前記の陰極の周回軌道を含
む面と対面して取り付けられた環状のX線ターゲット
と、このX線ターゲットの表面で発生したX線を前記の
真空容器の外に取り出す為のX線放出窓と、前記の陰極
側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構と、前記の
陰極側回転体組立を真空容器内で回転自在に支承する軸
受機構と、前記の陰極給電機構の回転部分を真空容器内
で回転自在に支承する軸受機構とを有して構成されてお
り、これらの軸受機構の内の少なくとも一方の軸受機構
は、この軸受機構を固定する部分である軸受固定体と、
この軸受固定体に嵌め合わされて回転する軸受回転体と
を有し、これらの軸受固定体と軸受回転体との間には動
作時に液体である液体金属を潤滑剤とした複数の動圧滑
り軸受が構成されており、それぞれの動圧滑り軸受はギ
ャップを有して対向する軸受面を有しており、これらの
軸受面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受溝が
設けられており、前記の動圧滑り軸受の内のいずれか2
個の軸受の間には軸受圧力が小さな低圧力領域があり、
この低圧力領域に位置する前記の軸受固定体の部分に、
前記の液体金属潤滑剤を貯蔵している液体金属潤滑剤貯
蔵機構が設けてあることを特徴とするカソードスキャン
型X線発生器、及びこれを使ったX線CTスキャナ。
1. A donut-shaped vacuum container for forming a vacuum space by maintaining a vacuum state inside the vacuum container, and supported in the vacuum space inside the vacuum container so as to be rotatable coaxially with a center axis of the vacuum container. A cathode side rotating body assembly, an electron gun assembly attached to a part of the cathode side rotating body assembly, a cathode attached to the electron gun assembly and emitting electrons, and A rotating portion of a cathode power supply mechanism for supplying power from the outside, an annular X-ray target mounted facing a surface including the orbital path of the cathode, and an X-ray generated on the surface of the X-ray target. An X-ray emission window for taking out of the vacuum vessel, a rotation drive mechanism for applying a rotational force to the cathode-side rotating body assembly, and a bearing rotatably supporting the cathode-side rotating body assembly in the vacuum vessel. Mechanism and the cathode And a bearing mechanism for rotatably supporting a rotating part of the power supply mechanism in the vacuum vessel. At least one of these bearing mechanisms is a part for fixing the bearing mechanism. Bearing fixed body,
A plurality of hydrodynamic sliding bearings having a liquid metal, which is a liquid during operation, as a lubricant between the bearing stationary body and the bearing rotating body; Each dynamic pressure sliding bearing has a bearing surface opposed with a gap, and at least one of these bearing surfaces is provided with a herringbone-shaped bearing groove, Any 2 of the hydrodynamic sliding bearings
There is a low pressure area where the bearing pressure is small between the bearings,
In the part of the bearing fixed body located in this low pressure area,
A cathode scan type X-ray generator comprising a liquid metal lubricant storage mechanism for storing the liquid metal lubricant, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項2】 内部を真空の状態に保持して真空空間を
形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内
部の真空空間において真空容器の中心軸と同軸的に回転
できるように支承された陽極側回転体組立と、この陽極
側回転体組立に取り付けられた環状のX線ターゲット
と、このX線ターゲットの表面に対向した軌道を成して
周回できるように取り付けられた電子銃組立と、この電
子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極と、
この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の陰極
給電機構と、前記のX線ターゲット表面から発生したX
線を前記の真空容器の外に取り出す為のX線放出窓と、
前記の陽極側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構
と、前記の陽極側回転体組立を真空容器内で回転自在に
支承する軸受機構とを有して構成されており、この軸受
機構は、この軸受機構を固定する部分である軸受固定体
と、この軸受固定体に嵌め合わされて回転する軸受回転
体とを有し、これらの軸受固定体と軸受回転体との間に
は動作時に液体である液体金属を潤滑剤とした複数の動
圧滑り軸受が構成されており、それぞれの動圧滑り軸受
はギャップを有して対向する軸受面を有しており、これ
らの軸受面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受
溝が設けられており、前記の動圧滑り軸受の内のいずれ
か2個の軸受の間には軸受圧力が小さな低圧力領域があ
り、この低圧力領域に位置する前記の軸受固定体の部分
に、前記の液体金属潤滑剤を貯蔵している液体金属潤滑
剤貯蔵機構が設けてあることを特徴とするカソードスキ
ャン型X線発生器、及びこれを使ったX線CTスキャ
ナ。
2. A donut-shaped vacuum vessel for forming a vacuum space by holding the inside of the vacuum state, and supported so as to be coaxially rotatable in the vacuum space inside the vacuum vessel with the center axis of the vacuum vessel. An anode-side rotator assembly, an annular X-ray target attached to the anode-side rotator assembly, and an electron gun assembly attached to orbit around an X-ray target in a trajectory facing the surface of the X-ray target. A cathode mounted on the electron gun assembly and emitting electrons,
A cathode power supply mechanism for supplying power to the cathode from outside the vacuum vessel, and X-rays generated from the surface of the X-ray target.
An X-ray emission window for taking out the radiation outside the vacuum vessel;
It has a rotary drive mechanism that applies a rotational force to the anode-side rotating body assembly, and a bearing mechanism that rotatably supports the anode-side rotating body assembly in a vacuum vessel. A bearing fixed body that is a part for fixing the bearing mechanism, and a bearing rotating body that is fitted to and rotated by the bearing fixed body. Liquid is present between these bearing fixed body and the bearing rotating body during operation. A plurality of hydrodynamic sliding bearings using a liquid metal as a lubricant, each hydrodynamic sliding bearing has an opposing bearing surface with a gap, and at least one of these bearing surfaces Is provided with a herringbone-shaped bearing groove, there is a low pressure region where the bearing pressure is small between any two of the dynamic pressure sliding bearings, and the low pressure region is located in the low pressure region. In the part of the bearing fixed body of Cathode scanning X-ray generator, characterized in that the liquid metal lubricant storage mechanism that stores the lubricant is provided, and X-ray CT scanner using this.
【請求項3】 前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構は、前記
の軸受固定体内にあり、前記の軸受回転体に対面してい
る環状の溝又は環状に配設された複数の窪みで構成され
ていることを特徴とする特許請求項1または2のいずれ
か1つに記載のカソードスキャン型X線発生器、及びこ
れを使ったX線CTスキャナ。
3. The liquid metal lubricant storage mechanism according to claim 1, wherein the liquid metal lubricant storage mechanism includes a plurality of annular grooves or a plurality of annularly disposed recesses in the bearing fixed body and facing the bearing rotating body. 3. A cathode scan type X-ray generator according to claim 1 or 2, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項4】 前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構は半径が
大きい側に閉じていることを特徴とする特許請求項1〜
3のいずれか1つに記載のカソードスキャン型X線発生
器、及びこれを使ったX線CTスキャナ。
4. The liquid metal lubricant storage mechanism according to claim 1, wherein said liquid metal lubricant storage mechanism is closed on a side having a large radius.
3. The cathode scan type X-ray generator according to any one of the above items 3, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項5】 前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構は、同軸
状に複数個有り、少なくともこれらの一部は通路で互い
に連通されていることを特徴とする特許請求項3または
4のいずれか1つに記載のカソードスキャン型X線発生
器、及びこれを使ったX線CTスキャナ。
5. The liquid metal lubricant storage mechanism according to claim 3, wherein a plurality of the liquid metal lubricant storage mechanisms are provided coaxially, and at least some of them are connected to each other through a passage. And a X-ray CT scanner using the same.
【請求項6】 前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構は鉛直上
方の位置に真空容器の真空空間と連通する通気孔を持っ
ていることを特徴とする特許請求項1〜3のいずれか1
つに記載のカソードスキャン型X線発生器、及びこれを
使ったX線CTスキャナ。
6. The liquid metal lubricant storage mechanism according to claim 1, further comprising a ventilation hole at a position vertically above and communicating with a vacuum space of the vacuum vessel.
And a X-ray CT scanner using the same.
【請求項7】 前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構には前記
の真空容器の外部に通じる通路が設けられており、この
通路を通じて前記の液体金属潤滑剤貯蔵機構内に在る液
体金属潤滑剤の量を、前記の真空容器の内部を高真空状
態に保った状態で、前記の真空容器の外部から変化でき
るようになっていることを特徴とする特許請求項1〜6
のいずれか1つに記載のカソードスキャン型X線発生
器、及びこれを使ったX線CTスキャナ。
7. The liquid metal lubricant storage mechanism is provided with a passage communicating with the outside of the vacuum vessel. Through the passage, the liquid metal lubricant stored in the liquid metal lubricant storage mechanism is provided. The amount can be changed from the outside of the vacuum vessel while the inside of the vacuum vessel is maintained in a high vacuum state.
A cathode scan type X-ray generator according to any one of the above, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項8】 内部を真空の状態に保持して真空空間を
形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内
部の真空空間において真空容器の中心軸と同軸的に回転
できるように支承された陰極側回転体組立と、この陰極
側回転体組立の一部に取り付けられた電子銃組立と、こ
の電子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極
と、この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の
陰極給電機構の回転部分と、前記の陰極から放出されて
加速された電子を取り出す為の電子線放出窓と、前記の
陰極側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構と、前
記の陰極側回転体組立を真空容器内で回転自在に支承す
る軸受機構と、前記の陰極給電機構の回転部分を真空容
器内で回転自在に支承する軸受機構とを有して構成され
ており、これらの軸受機構の内の少なくとも一方の軸受
機構は、この軸受機構を固定する部分である軸受固定体
と、この軸受固定体に嵌め合わされて回転する軸受回転
体とを有し、これらの軸受固定体と軸受回転体との間に
は動作時に液体である液体金属を潤滑剤とした複数の動
圧滑り軸受が構成されており、それぞれの動圧滑り軸受
はギャップを有して対向する軸受面を有しており、これ
らの軸受面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受
溝が設けられており、前記の動圧滑り軸受の内のいずれ
か2個の軸受の間には軸受圧力が小さな低圧力領域があ
り、この低圧力領域に位置する前記の軸受固定体の部分
に、前記の液体金属潤滑剤を貯蔵している液体金属潤滑
剤貯蔵機構が設けてあることを特徴とする電子線照射装
置。
8. A donut-shaped vacuum container for forming a vacuum space by holding the inside of the vacuum state, and supported so as to be coaxial with the center axis of the vacuum container in the vacuum space inside the vacuum container. A cathode side rotating body assembly, an electron gun assembly attached to a part of the cathode side rotating body assembly, a cathode attached to the electron gun assembly and emitting electrons, and A rotating portion of a cathode power supply mechanism for externally supplying power, an electron beam emission window for extracting electrons emitted from the cathode and accelerated, and a rotation drive mechanism for applying a rotating force to the cathode side rotating body assembly And a bearing mechanism for rotatably supporting the cathode side rotating body assembly in the vacuum vessel, and a bearing mechanism for rotatably supporting the rotating part of the cathode power supply mechanism in the vacuum vessel. Have these axes At least one of the bearing mechanisms of the receiving mechanism has a bearing fixed body that is a part for fixing the bearing mechanism, and a bearing rotating body that is fitted into and rotated by the bearing fixed body. A plurality of hydrodynamic sliding bearings using liquid metal, which is liquid during operation, as a lubricant are configured between the bearing rotating body and each of the hydrodynamic sliding bearings has an opposing bearing surface with a gap. A herringbone-shaped bearing groove is provided on at least one of these bearing surfaces, and a low-pressure region in which the bearing pressure is small is present between any two of the dynamic pressure sliding bearings. An electron beam irradiator, wherein a liquid metal lubricant storage mechanism for storing the liquid metal lubricant is provided at a portion of the bearing fixed body located in the low pressure region.
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