JP2001276037A

JP2001276037A - カソードスキャン型ｘ線発生器及びｘ線ｃｔスキャナ

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Publication number: JP2001276037A
Application number: JP2000100270A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ono; 勝弘小野
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Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-09
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Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】被検体の内部を立体的に即時性をもって検査で
き、良質なＣＴ画像を得ることができ、小型で信頼性が
良い超高速Ｘ線ＣＴスキャナ用のカソードスキャン型Ｘ
線発生器、及びこれを使用した超高速Ｘ線ＣＴスキャ
ナ。【解決手段】ドーナツ型の真空容器ＶＶと、この中にあ
る陰極側回転体組立ＣＲと、陰極に通電する為の真空中
で動作する環状の陰極給電機構ＳＬ１とを有する超高速
スキャン型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Ｘ線ＣＴスキャナであっ
て、前記の陰極側回転体組立又は陰極通電機構の回転部
分は、液体金属潤滑剤で潤滑した動圧滑り軸受から成る
軸受機構ＣＢＧで回転自在に支承されている。真空容器
内部の回転部分は、液体金属潤滑剤を通して熱的にも電
気的にも真空容器外部と結合されており、低温度に且つ
定電位に保たれている。動圧滑り軸受はスラスト軸受の
動圧力が調整でき、起動時のトルクが大きくなるのが防
がれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
きるの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Ｃ
Ｔ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。

【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１００
７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を介して固定架台１００
１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、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。

【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。

【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、横倒しにおい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。

【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。特に、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、液体金属潤滑剤が軸受
機構の外に漏出せず、且つスラスト軸受の動圧力がいつ
も適正な値に保たれる機構を有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。

【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。

【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部の周方向における高低
落差が大きいにもかかわらず液体金属潤滑剤が軸受機構
の外に漏出せず、且つスラスト軸受の動圧力がいつも適
正な値に保たれるように軸受ギャップのサイズが変化で
きるギャップサイズ可変機構を提供している。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。

【０００８】軸受機構ＣＢＧの回転部分を構成する軸受
回転体が回転しているときには軸受の表面に設けた軸受
溝の吸引作用で液体金属潤滑剤が軸受の内部に閉じ込め
られる。一般的に、軸受回転体が回転を停止した時に
は、軸受機構内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成す軸受開口において生じる液
体金属潤滑剤の表面張力によって液体金属潤滑剤の漏出
が防止される。しかるに、本発明のＸ線ＣＴスキャナで
は軸受回転体の回転中心軸が実質的に水平方向にあり、
軸受開口の直径がおよそ１００ｃｍと大きい為に軸受開
口の周方向における高低落差が大きく、軸受開口の鉛直
下方に位置する部分にある液体金属潤滑剤は重力加速度
によって大きな静圧力を受ける。この静圧力に打ち勝つ
大きさの表面張力を得る為には軸受開口のギャップを極
めて小さくするとともに、この部分に前記の液体金属潤
滑剤で濡れない表面を持たせることが必要である。これ
を実現する為に、軸受開口に隣接する軸受をスラスト軸
受に限定し、このスラスト軸受のギャップを十分に狭く
した。スラスト軸受間の距離は短い為に熱膨張の影響が
少ないし、回転に伴う遠心力による膨張もほとんど無い
のでこの狭いギャップを保持することができる。また、
このスラスト軸受を構成する対向面の内少なくとも一方
の面は弾力性を持つ部分を介して軸受回転体又は軸受固
定体に接続された環状の可動環板に構成されている。こ
の部分の圧力調整作用で、軸受回転体が回転を停止した
場合には軸受ギャップのサイズが小さくなって軸受開口
における表面張力が大きくなり、軸受回転体が高速度で
回転をしている場合にはスラスト軸受の軸受ギャップが
広がり過大な動圧力が生じるのが防止される。従って、
過大な軸受損失が生じることが無い。また、軸受回転体
が高速度で回転をしている場合には液体金属潤滑剤は軸
受溝の効果で軸受内に吸い込む作用が生じるので軸受ギ
ャップが広げられても液体金属潤滑剤が軸受開口から真
空領域に漏出することは無い。

【０００９】しかるに、予期し得ない理由により液体金
属潤滑剤が上記の軸受開口よりも真空空間側にはみ出し
た場合に、この液体金属潤滑剤を再びスラスト軸受内に
戻すことが好ましい。これを達成する手段として、前記
のスラスト軸受と実質的に同じ平面内に在り、前記のス
ラスト軸受の軸受ギャップよりもわずかばかり大きなサ
イズのギャップを有しており、前記の液体金属潤滑剤で
濡れない面を持つ液体金属潤滑剤漏出防止機構を取り付
けている。この部分のギャップは軸受回転体と軸受固定
体との対向した面から成っており、例えば１μｍ程度だ
けスラスト軸受の軸受ギャップのサイズよりも大きいの
で、いかなる場合にも機械的な接触をすることが無い。
好適には、液体金属潤滑剤漏出防止機構は前記の軸受開
口よりも直径が小さい側に在る。この場合、この位置に
出てきた液体金属潤滑剤は軸受回転体の面の遠心力によ
って軸受内に戻す効果が生じる。更に好適には液体金属
潤滑剤漏出防止機構に環状の窪みと環状の突起を同心状
に設けておくと環状の窪みの中に捕獲される等で液体金
属潤滑剤が軸受機構の外側の真空空間に達するのが妨げ
られる。

【００１０】本発明を採用すれば、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。

【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の真空空間において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
るとともに大出力が得られる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。

【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、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
大して示している。同じ部分は同じ記号を付している。
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
る。図６は図５の主要部を更に拡大した断面図である。
図７から図１０は他の実施例の図６に相当する部分を示
した断面図である。

【００１３】図２に示すように、ドーナツ型の真空容器
ＶＶは中心軸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３と図４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
ら成る磁路円筒が取り付けられている。ロータＲＴ２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Ｌ
Ｍ２で挟まれた状態に配設されている。ロータＲＴ２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Ｖ
Ｖに接続されている。

【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。

【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Ｅ
Ｇ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ながら電子銃組立ＥＧと共
に回転する。

【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。

【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。

【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
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３にあ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。

【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。

【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
分と固定部分のギャップのサイズは数十μｍに限定され
ていた。例えば開口部におけるギャップのサイズが５０
μｍの場合には液体金属潤滑剤の高低落差がおよそ１８
ｃｍ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。

【００２１】図５と図６と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。陰極
側回転体組立ＣＲには軸受機構ＣＢＧ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１０
１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１０
８、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。

【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のギャップから外部の真空空
間に漏出することは無い。

【００２３】図５及び図６に示すように、前記の軸受固
定体１０１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１
０３，１０８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。前記の第一のスラスト軸受の軸受ギャップ
１０４，１０９、及び第二スラスト軸受の軸受ギャップ
１０６，１１１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１０
４，１０９はラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０
８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
１０７，１１２とに連通している。第一の端部ギャップ
１０５，１１０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１０３，１０８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１０５，１
１０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１０４，１
０９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、１
２０’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、１
２０’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。軸受開口１２０’、１
２１’はそれぞれ軸受開口１２０，１２１の鉛直上方に
位置する部分を意味しているが図面では表示していな
い。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。

【００２４】図６を参照してギャップサイズ可変機構の
構造について説明する。ここでは、図示されている鉛直
下方のみについて述べるが、回転対称の構造であること
を理解されたい。軸受固定体１０１には、環状の薄板で
出来ており弾力性がある接続機構１９５、１９６があ
り、この接続機構には可動環板１４０，１４１が取り付
けられており、この可動環板１４０，１４１は、それぞ
れ第二のスラスト軸受及び第一のスラスト軸受の、軸受
回転体１０２に在る軸受面に対向して取り付けられてい
る。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０９を構成す
る対向面の内の一つの面は軸受回転体１０２の表面にあ
り、回転中心軸ＣＣ’に垂直な面で構成されており、対
向面の他の一つの面は前記の可動環板１４１の表面上に
在ってこれらの両方の面は軸受ギャップ１０９を構成し
て対面している。前記の可動環板１４１が回転中心軸Ｃ
Ｃ’の方向に移動することにより第一スラスト軸受の軸
受ギャップ１０９のサイズが変化出来るようになってい
る。第二のスラスト軸受の軸受ギャップ１１１を構成す
る対向面の内の一つの面は、軸受回転体１０２の表面に
在って回転中心軸ＣＣ’に垂直な面で構成されており、
対向面の内の他の一つの面は、前記の可動環板１４０の
表面上にあり、これらの両方の面は軸受ギャップ１１１
を構成して対面している。前記の可動環板１４０が回転
中心軸ＣＣ’の方向に移動することにより第二スラスト
軸受の軸受ギャップ１１１のサイズが変化出来るように
なっている。前記のように、可動環板１４０，１４１は
弾力性がある接続機構１９５、１９６によって軸受固定
体１０１に接続されているので可動環板１４０，１４１
に回転軸ＣＣ’の方向の力が働くと容易に回転中心軸Ｃ
Ｃ’の方向に移動できるが半径方向には移動し難いよう
に作られている。図６の実施例では可動環板１４０，１
４１が軸受固定体に環状の接続機構で繋がっており、回
転しないようになっている。また、軸受機構内の液体金
属潤滑剤は可動環板１４０，１４１及び接続機構１９
５、１９６の部分では前記の軸受開口１２０，１２１以
外には真空容器の真空空間に連通しない構造と成ってい
る。

【００２５】次に、図６を参照してギャップサイズ可変
機構の作用について説明する。手始めとして、ギャップ
サイズ可変機構をスラスト軸受に取り付けた理由につい
て説明する。軸受開口１２０では、液体金属潤滑剤で濡
れない表面において液体金属潤滑剤に表面張力が作用
し、前記の軸受回転体１０２が回転を停止した場合にも
液体金属潤滑剤が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る圧
力効果は軸受ギャップのサイズに反比例する。従って、
軸受開口１２０のギャップのサイズ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。

【００２６】しかるに、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
のサイズは十分に小さな値に保つことが困難である。そ
の一つの理由は、軸受回転体が１０rps程度の高速回転
をすると、この部分の遠心力による膨張が２０μｍ程度
生じる為に軸受ギャップのサイズを１７μｍ程度に保つ
ことは極めて困難であることである。第二の理由は、直
径が大きい為に回転部分の熱膨張差が大きくなり、軸受
ギャップのサイズを精度良く保つのが困難であることで
ある。従って、ラジアル軸受に軸受開口があるとこの部
分のギャップのサイズが大きくなるので大きな表面張力
を発生させることが極めて困難であり、軸受機構内の液
体金属潤滑剤が軸受機構から真空空間に漏出するのを防
止するのは極めて困難である。

【００２７】本発明に使用される第一のスラスト軸受と
第二のスラスト軸受の間隔は１０ｃｍ以下であり、熱膨
張の影響を小さく保つことができる。また、軸受ギャッ
プを構成する面は回転軸ＣＣ’方向に垂直であるので遠
心力の影響を無視できる。更に、スラスト軸受の軸受面
は平面であるので加工精度を十分に高めることも容易で
あり、軸受ギャップのサイズを高精度に保つことは容易
にできる。従って、スラスト軸受の軸受ギャップのサイ
ズを十分に小さく保つことができる。例えば、軸受ギャ
ップのサイズを１７μｍに保った場合には１２０cm以上
の高低落差がある液体金属潤滑剤内の静圧力に打ち勝つ
表面張力の圧力効果を発生させることができる。従っ
て、真空空間との全ての実質的な境界をこのようにギャ
ップのサイズが小さいスラスト軸受の端部に設けた軸受
開口１２０，及び軸受開口１２１に限定することにより
簡単に前記の液体金属潤滑剤をこれらの軸受開口の内部
に閉じ込めることができ、液体金属潤滑剤が漏出しない
動圧滑り軸受を実現することができる。

【００２８】上記のように、軸受回転体１０２が静止し
ている場合にはスラスト軸受の軸受ギャップ１１１のサ
イズ、及びスラスト軸受の軸受ギャップ１０９のサイズ
を１７μｍ以下に小さくすることで、液体金属潤滑剤が
軸受開口１２０、及び軸受開口１２１よりも真空空間側
に漏れないようにできる。しかしながら、スラスト軸受
の軸受ギャップのサイズが一定値である場合には、軸受
回転体１０２が高速度で回転しているときには、軸受ギ
ャップのサイズが小さ過ぎて回転トルクが過大となって
軸受損失が過大となることがある。これを避ける為に予
めスラスト軸受の軸受ギャップのサイズを例えば５０μ
ｍ程度の大きな値に一定にしておくと、前記の軸受開口
１２０、及び軸受開口１２１での液体金属潤滑剤の表面
張力の圧力効果が液体金属潤滑剤内の静圧力よりも小さ
くなって軸受開口１２０、及び軸受開口１２１から真空
空間側に液体金属潤滑剤が漏出する。軸受の動圧力は軸
受回転体の回転速度に大きく影響を受けるので、軸受ギ
ャップのサイズを一定にした場合には、軸受ギャップの
サイズの高度な精度管理が必要となり、高価となるだけ
でなく例えば液体金属潤滑剤との反応や熱膨張などに起
因する軸受ギャップのサイズの変化によって軸受機構の
回転特性に悪影響が生じる。

【００２９】本発明を採用すると、前記のようにスラス
ト軸受の軸受ギャップのサイズは容易に回転中心軸Ｃ
Ｃ’方向に変化するので軸受回転体１０２の回転速度が
大きく変化してもスラスト軸受における動圧力は弾力性
がある接続機構１９５、１９６の回転中心軸ＣＣ’方向
の剛性のみに依存する。この接続機構１９５、１９６の
回転中心軸ＣＣ’方向の剛性を小さくしておくとスラス
ト軸受の動圧力はいつもほぼ一定の値に出来る。また、
他の実施例で示すように接続機構１９５、１９６の剛性
を調整できるようにしておくとスラスト軸受の動圧力は
任意の値に決めることが出来る。本発明のＸ線ＣＴスキ
ャナでは回転中心軸ＣＣ’は実質的に水平方向にあるの
でスラスト軸受は重力加速度の影響が小さく、スラスト
軸受の動圧力を小さな値に保っていても問題ない。スラ
スト軸受に動圧力が生じているときには液体金属潤滑剤
を軸受内に引き込む作用があり、軸受開口１２０、及び
軸受開口１２１から液体金属潤滑剤が漏出することは無
い。

【００３０】上記のように、この発明を採用すると、真
空空間と連通する前記の軸受開口１２０、及び軸受開口
１２１の直径が１００ｃｍを超える場合において、軸受
回転体１０２が静止している時にも回転している時にも
液体金属潤滑剤が軸受機構ＣＢＧの外部の真空空間に漏
出しないで安定な動作をする動圧滑り軸受を提供するこ
とができる。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機構ＡＢＧも同様の構造と成って
いる。また、本発明を実施する場合に必須である陰極給
電機構ＳＬ１に使われ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。

【００３１】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に熱的にも結合してあるのでこの部
分は低い温度に保つことができる。軸受回転体１０２
は、ラジアル軸受、第一、第二のスラスト軸受の軸受ギ
ャップ内にある液体金属潤滑剤を介して軸受固定体１０
１に熱的に結合されており、十分に低い温度に保つこと
ができる。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、軸受部分の温度を十分に低
く保つことができる。

【００３２】他の実施例について図７と図８を参照して
説明する。図７に示す実施例では、スラスト軸受の軸受
ギャップ１１１，１０９を構成する対向面の一つを可動
環板２０１，２０２の表面とし、可動環板２０１，２０
２は弾力性がある接続機構１９５、１９６を介して軸受
回転体１０２に繋がっている。図７の場合には接続機構
１９５、１９６が軸受回転体１０２の半径が大きい側の
端部に結合されており、剛性が小さく成っているので動
圧力が小さい場合、例えば軸受面積が小さい場合や回転
速度が小さい場合に適する。図８の場合には接続機構１
９５、１９６が軸受回転体１０２の半径が小さい側の端
部に結合されており、剛性が比較的大きく成っているの
で動圧力が大きい場合、例えば軸受面積が大きい場合や
回転速度が大きい場合に適する。いずれの場合にも、可
動環板２０１，２０２は軸受回転体と共に回転しており
遠心力の影響を受ける。遠心力によって軸受ギャップが
広がるように成っているので、回転速度が大きくなった
場合にも動圧力の増大を防げる。また、図７又は図８の
構造では、スラスト軸受の動圧力が大きくなって軸受ギ
ャップ１１１、１０９のサイズが大きくなった場合に
は、軸受開口１２０，１２１のギャップのサイズよりも
真空空間側のギャップのサイズの方が小さく、この部分
では液体金属潤滑剤に濡れない表面を持っているので液
体金属潤滑剤の表面張力が大きく、液体金属潤滑剤の漏
出効果が大きい。

【００３３】更に他の実施例について図９を参照して説
明する。これは、図８の場合の改良であり、可動環板２
０１，２０２は軸受回転体１０２から突き出たギャップ
制限機構２０７，２０８によって移動範囲が制限されて
いる。この結果、スラスト軸受を構成する最小の軸受ギ
ャップのサイズが決められ、これよりも軸受ギャップの
サイズが小さくならないのでスラスト軸受の動圧力が非
線形に制御されることに成る。従って、回転立ち上がり
時に回転トルクが大きくなり過ぎないように出来る。

【００３４】更に他の実施例について図１０を参照して
説明する。これは、図６の場合の改良であり、前記の接
続機構１９５、１９６の剛性を任意に調整する機能を持
っている。前記の軸受固定体１０１にはギャップサイズ
調整機構２０４，２０６が設けてあり、これらは例えば
スプリングで出来た圧力伝達機構２０３，２０５を介し
て可動環板２０１，２０２に繋がっている。ギャップサ
イズ調整機構２０４，２０６は例えばネジで出来てお
り、これの出し入れによって可動環板２０１，２０２に
加えられる圧力が調整される。また、他の実施例として
ギャップサイズ調整機構２０４，２０６を例えば電磁石
で構成し、真空容器ＶＶの外にある制御器（図示せず）
に電気的に接続してあり、この制御器で可動環板２０
１，２０２にかかる圧力を遠隔調整することが出来る。
この場合には回転特性が最適になるように外部から調整
できるので好ましい状態に出来る。また、前記の制御器
から交流の電流を供給してギャップサイズ調整機構２０
４，２０６から可動環板２０１，２０２に微小振動を与
えると軸受ギャップに液体金属潤滑剤が供給されやすく
なり、軸受回転体１０２の始動時の回転トルクが減少し
て更に好ましい状態になる。

【００３５】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
陰極側回転体組立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、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャ
ナを含む事は勿論である。また、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。陰極給電機構の回転部分は、この陰極給電機構
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。

【００３６】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。

【００３７】

【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超高速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。動圧滑り軸受から液体金属潤滑剤
が漏出することなく軸受の動圧力を適正化できるので、
真空容器内での回転部分は良好な回転特性を長時間にわ
たって維持することが出来る。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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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
主要部の概略の断面である。

【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。

【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。

【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。

【図６】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器
の主要部を表す図５の一部を更に拡大した断面図であ
る。

【図７】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器
の他の実施例に関する、図６に相当する断面図である。

【図８】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器
の他の実施例に関する、図６に相当する断面図である。

【図９】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器
の他の実施例に関する、図６に相当する断面図である。

【図１０】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生
器の他の実施例に関する、図６に相当する断面図であ
る。

【符号の説明】

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Ｆ１Ｘ線焦点Ｆ２Ｘ線焦点Ｆ３Ｘ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ＲＴ１円筒状のロータＲＴ２円筒状のロータＳＬ１陰極給電機構ＳＬＴスリットＴＧＸ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ＸＷＸ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第二スラスト軸受の軸受開口１２１第一スラスト軸受の軸受開口１４０可動環板１４１可動環板１９０環状の窪み１９１環状の突起１９３環状の窪み１９４環状の突起１９５接続機構１９６接続機構１９７環状の窪み１９８環状の空洞１９９環状の窪み２００環状の空洞２０１可動環板２０２可動環板２０３圧力伝達機構２０４ギャップサイズ調整機構２０５圧力伝達機構２０６ギャップサイズ調整機構２０７ギャップ制限機構２０８ギャップ制限機構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

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）Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｆ１６Ｃ 33/10 ＺＧ２１Ｋ 5/02 Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【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には回転軸方向に
動圧力を生じるスラスト軸受が含まれており、このスラ
スト軸受の軸受面間のギャップのサイズを変化させられ
るように構成されたギャップサイズ可変機構を前記の軸
受機構に取り付けてい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。
【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には回転軸方
向に動圧力を生じるスラスト軸受が含まれており、この
スラスト軸受の軸受面間のギャップのサイズを変化させ
られるように構成されたギャップサイズ可変機構を前記
の軸受機構に取り付けてい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。
【請求項３】前記のギャップサイズ可変機構は、前記
の軸受固定体又は前記の軸受回転体の少なくとも一方に
取り付けられた弾性体と、この弾性体に取り付けられた
環状の可動環板と、この環状の可動環板に設けられた第
一の軸受面と、前記の軸受固定体または軸受回転体の内
でこの環状の可動環板が取り付けられていない方に設け
られた第二の軸受面とから構成されており、これらの第
一及び第二の軸受面はギャップを有して対向して前記の
動圧滑り軸受を構成し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。
【請求項４】前記の軸受機構は、この軸受機構の外部
から前記の可動環板の位置を変えることにより軸受面間
のギャップのサイズが調整できるように構成されたギャ
ップサイズ調整機構を具備していることを特徴とする特
許請求項３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。
【請求項５】前記のギャップサイズ調整機構はスプリ
ングを有していることを特徴とする特許請求項４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。
【請求項６】前記のギャップサイズ調整機構は、電磁
石を有しており、前記の可動環板の位置が電気的に制御
できるようになっていることを特徴とする特許請求項４
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。
【請求項７】前記のギャップサイズ調整機構は、前記
の可動環板の位置が非線形な制御ができるように構成さ
れていることを特徴とする特許請求項６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。
【請求項８】前記のギャップサイズ調整機構は前記の
可動環板に振動を与えることができるようになっている
ことを特徴とする特許請求項６または７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。
【請求項９】前記のスラスト軸受は前記の液体金属潤
滑剤の存在領域と前記の真空空間との実質的な境界とな
る軸受開口に隣接しており、前記の軸受回転体が回転を
停止したときには、この軸受開口のギャップが狭くなっ
て前記の軸受開口における前記の液体金属潤滑剤の表面
張力の圧力効果が液体金属潤滑剤の静圧力よりも大きく
なっていることを特徴とする特許請求項１から８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。
【請求項１０】前記の軸受回転体の回転速度が大きい
場合には前記のスラスト軸受の軸受ギャップのサイズが
大きくなり、前記の軸受回転体の回転速度が小さい場合
には前記のスラスト軸受の軸受ギャップのサイズが小さ
くなることを特徴とする特許請求項１〜８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。
【請求項１１】前記のスラスト軸受における軸受ギャ
ップのサイズの可変範囲は上限または下限を設けられて
いることを特徴とする特許請求項９又は１０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。
【請求項１２】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には回転軸
方向に動圧力を生じるスラスト軸受が含まれており、こ
のスラスト軸受を構成する軸受面間のギャップのサイズ
を変化させられるように構成されたギャップサイズ可変
機構を前記の軸受機構に取り付けていることを特徴とす
る電子線照射装置。