JP2001276038A - 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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JP2001276038A
JP2001276038A JP2000100276A JP2000100276A JP2001276038A JP 2001276038 A JP2001276038 A JP 2001276038A JP 2000100276 A JP2000100276 A JP 2000100276A JP 2000100276 A JP2000100276 A JP 2000100276A JP 2001276038 A JP2001276038 A JP 2001276038A
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bearing
ray
cathode
rotating body
gap
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Katsuhiro Ono
勝弘 小野
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Individual
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B6/54Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/548Remote control of the apparatus or devices
    • 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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • 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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C2316/10Apparatus in health or amusement in medical appliances, e.g. in diagnosis, dentistry, instruments, prostheses, medical imaging appliances

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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

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. 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 consisting of a hydrodynamic slide bearing lubricated by liquid metal so as to be freely rotatable. The rotary part inside the vacuum vessel is thermally and electrically connected to the outer part of the vessel via the liquid metallic lubricant and kept in low temperature and fixed potential.

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
る為の回転部分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、真空容器内で周回している電子銃組
立や他の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 orbiting at a high speed and can perform ultra-high speed scanning. And an X-ray CT scanner capable of performing ultra-high-speed scanning using the same. By limiting the rotating part for orbiting the X-ray focal point to small parts inside the vacuum vessel, the X-ray focal point is stabilized at high speed around the specimen without a mechanical rotating mechanism in the atmosphere. The present invention provides a small-sized X-ray CT scanner capable of obtaining a three-dimensional image by taking an image of a subject instantaneously by orbiting the subject. Using a hydrodynamic sliding bearing that uses liquid metal as a lubricant, the electron gun assembly is circulated in the vacuum vessel, and the electron gun assembly and other parts circulating in the vacuum vessel are energized from outside the vacuum vessel. I have.

【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を介して固定架台10
01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。
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. The signals of the electronic circuit mounted on the rotating gantry 1002 are transmitted to the fixed gantry 10 via a slip ring (not shown).
01 is transmitted. For this reason, the sum of the masses of the components attached to the rotary gantry 1002 increases, 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 1002 It has the drawback that the scanning speed cannot be increased because it cannot withstand excessive stress itself.

【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動きが速い血
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2rps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. Furthermore, in recent years, as the applications of X-ray CT scanners have expanded, there has been a demand for instantaneous observation of blood and a contrast agent that move rapidly. 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 2 rps, which is considered the limit. On the other 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。
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. This is done by taking out electrons from an electron gun assembly fixed at the bottom of a vacuum vessel in the shape of a thermos bottle placed on its side, and electromagnetically controlling the position of the electrons while traveling about 100 cm in the vacuum vessel. After orbiting around the subject, the electrons are made incident on an arc-shaped X-ray target to extract an X-ray that makes a half circle. With this structure, high-speed scanning with a scan time of about 0.1 second is possible,
Poor image quality due to insufficient X-ray dose, too large X-ray focus, difficulty in maintaining stable operation, and difficulty in handling because the entire device is large They have disadvantages such as high cost and are used only for special purposes.

【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。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、及び真空中で周
回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、この動圧滑り軸受を構成する回転部分の
回転中心軸方向の位置が予め定められた範囲内に限定さ
れており、この範囲内で回転中心軸方向に回転部分が移
動しても、この回転部分の回転速度が変化しても、この
軸受の開口における動圧力が一定に保たれて、軸受の直
径が大きくて軸受の開口の周方向における高低差が大き
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
しない、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 in the imaging of a fast-moving subject, and that a sufficient level of X-rays is obtained. An object of the present invention is to provide an X-ray CT scanner that can obtain a high-quality image with a small amount of photon noise while securing a sufficient dose and that is small in size and easy to handle. In particular, to achieve this, a bearing mechanism that can be used reliably in a vacuum and a power supply mechanism that can supply power to components circulating in a vacuum are used. A sliding bearing has been developed, and the position of the rotating part constituting the dynamic pressure sliding bearing in the direction of the rotation center axis is limited to a predetermined range, and the rotation part moves in the direction of the rotation center axis within this range. Even if the rotational speed of this rotating part changes, the dynamic pressure at the bearing opening is kept constant, and despite the fact that the bearing diameter is large and the height difference in the circumferential direction of the bearing opening is large, An object of the present invention is to provide a cathode scan type X-ray generator and an X-ray CT scanner using the same, in which a liquid metal lubricant does not leak out of a bearing mechanism.

【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0.0
3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 orbits in the vacuum vessel, and accelerated electrons collide with an annular X-ray target mounted in the vacuum vessel facing the orbit of the cathode, causing 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 orbiting the X-ray focal point in the vacuum vessel is limited to a lightweight electron gun assembly, etc., and its volume is small and its shape is almost symmetrical as a whole. Even when the high-speed rotation is performed, 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 mounted on the same cathode side rotating body assembly, the scan time is 0.0%.
An ultra-high-speed scan of about 3 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、この動
圧滑り軸受には、液体金属潤滑剤を軸受機構の外に漏出
させない為のギャップサイズ可変機構を有するスラスト
軸受が含まれており、このスラスト軸受は、回転中心軸
の方向の小さな一定値の動圧力を生じるように軸受ギャ
ップのサイズが変化し、他のスラスト軸受の動圧力に悪
影響を与えないように構成されている。
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 dynamic pressure sliding bearing using liquid metal that is liquid during operation as a lubricant is employed, and a liquid metal lubricant is used for the dynamic pressure sliding bearing. Thrust bearings have a variable gap size mechanism to prevent leakage out of the bearing mechanism.This thrust bearing changes the size of the bearing gap so as to generate a small constant value of dynamic pressure in the direction of the rotation center axis. However, it is configured not to adversely affect the dynamic pressure of other thrust bearings.

【0008】軸受機構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。軸受回転体が回転を停止した時には、一般的に、軸
受の開口部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、軸受の直径がおよそ10
0cm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、この軸受開口の鉛直下方に位置する部分に在
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。本発明では、軸受開口のギャップのサイズを極
めて小さくするとともに、この軸受開口に前記の液体金
属潤滑剤で濡れない表面を持たせているので、この部分
での液体金属潤滑剤の表面張力の圧力効果は十分に大き
く成っており、上記の静圧力に打ち勝つようになってい
る。このように軸受開口のギャップのサイズを小さく保
つ手段として、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のサイズを変化
できるようにした。この軸受開口に隣接するスラスト軸
受を構成する対向面の内少なくとも一方の面は、その位
置が移動できるように弾力性を持つ部分を介して、軸受
回転体又は軸受の固定部分である軸受固定体に接続され
ている。この部分の作用により、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、軸受回転体が高速度で回転をしている場合
には、過大な軸受損失が生じることが無し、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
機構から真空領域に漏出することは無い。
When the bearing rotating body constituting the rotating part of the bearing mechanism is rotating, the liquid metal lubricant is confined inside the bearing by the suction action of the bearing groove provided on the surface of the bearing. When the bearing rotor stops rotating, the leakage of the liquid metal lubricant is generally prevented by the surface tension of the liquid metal lubricant generated at the opening of the bearing. However,
In the X-ray CT scanner of the present invention, the rotation center axis of the bearing rotating body is substantially horizontal, and the diameter of the bearing is about 10 mm.
Since it is as large as 0 cm, the height drop in the circumferential direction of the bearing opening is large, and the liquid metal lubricant in the portion located vertically below the bearing opening receives a large static pressure due to gravitational acceleration. In the present invention, the size of the gap of the bearing opening is made extremely small, and the bearing opening has a surface that is not wetted by the liquid metal lubricant. Therefore, the pressure of the surface tension of the liquid metal lubricant at this portion is reduced. The effect is large enough to overcome the static pressure described above. As a means for keeping the size of the gap in the bearing opening small, the bearing adjacent to the bearing opening is limited to a thrust bearing so that the size of the gap in the thrust bearing can be changed. At least one of the opposing surfaces constituting the thrust bearing adjacent to the bearing opening is a bearing fixed body that is a fixed part of the bearing rotating body or the bearing via an elastic part so that its position can be moved. It is connected to the. Due to the action of this part, when the bearing rotating body stops rotating, the size of the bearing gap decreases, the surface tension at the bearing opening increases, and when the bearing rotating body rotates at high speed, In addition, the bearing gap of the thrust bearing is widened, and the generation of excessive dynamic pressure is prevented. Therefore, when the bearing rotating body is rotating at a high speed, no excessive bearing loss occurs, and the liquid metal lubricant is sucked into the bearing by the effect of the bearing groove. Even when spread, the liquid metal lubricant does not leak from the bearing mechanism into the vacuum region.

【0009】しかるに、回転中心軸方向への軸受圧力を
高めたい場合には、他のスラスト軸受を設け、回転中心
軸方向の実質的な支承はこのスラスト軸受が受け持ち、
前記の軸受開口に隣接するスラスト軸受は、前記の液体
金属潤滑剤が軸受開口から漏出するのを防止することを
主たる役割としている。即ち、本発明では、回転体を回
転軸方向に回転自在に支承する為のスラスト軸受と、液
体金属潤滑剤が漏出するのを防止する為のスラスト軸受
とを保有しており、後者の軸受圧力は回転速度に無関係
にほぼ一定にされていることを特徴とする。
However, if it is desired to increase the bearing pressure in the direction of the rotation center axis, another thrust bearing is provided, and this thrust bearing bears a substantial bearing in the direction of the rotation center axis.
The thrust bearing adjacent to the bearing opening has a main function of preventing the liquid metal lubricant from leaking from the bearing opening. That is, the present invention has a thrust bearing for rotatably supporting the rotating body in the rotation axis direction and a thrust bearing for preventing the leakage of the liquid metal lubricant. Is characterized by being substantially constant irrespective of the rotation speed.

【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。更に、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。
According to the present invention, the bearing surface is in thermal communication with the vacuum vessel, and the vacuum vessel is forcibly cooled from the outside. , Heat expansion is small, and stable operation can be performed for a long time. Furthermore, electron gun assembly and X
Components that generate heat, such as a line 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
を使用して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。
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 in the vacuum space inside the vacuum vessel. An X-ray CT scanner that does not have a rotating mechanism in the atmosphere is realized using the orbiting X-rays. 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 using the same The 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、ある瞬間において鉛直上方に位置
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
主要部である軸受機構の部分を拡大した断面図である。
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 diagram, and FIG. Is an enlarged view of a part of a cross section around the electron gun assembly in a state of being located vertically above at a certain moment. The same parts have the same symbols. FIG. 5 is an enlarged sectional view of a bearing mechanism which is a main part of the cathode scan type X-ray generator of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged sectional view of a lower part of FIG.

【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2又は図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。
As shown in FIG. 2, the donut-shaped vacuum vessel VV is installed so that its central axis is substantially horizontal, and is constantly evacuated to a high vacuum state from an exhaust port VC by a vacuum pump (not shown). As shown in FIG. 2 or FIG.
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 is a bearing mechanism CBG comprising a dynamic pressure sliding bearing using a liquid metal which is a liquid at room temperature as a lubricant. , Which are rotatably supported in a vacuum, 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. 2 or FIG. 4, a cylindrical rotor RT2 made of copper is provided on the cathode side rotating body assembly CR.
Are mounted coaxially, and a magnetic path cylinder made of a magnetic material is mounted coaxially with the shaft. Rotor RT2
An arc-shaped stator LM2 is attached to the outside of the vacuum vessel VV along the vacuum vessel wall in a state facing the vacuum vessel VV. The rotor RT2 includes the magnetic path cylinder and the stator L.
It is arranged in a state sandwiched by M2. The rotor RT2 receives a rotational torque from the stator LM2 through the wall made of the 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 electrically and thermally passes through the vacuum vessel V through a liquid metal lubricant in a bearing mechanism CBG including a dynamic pressure sliding bearing.
Connected to V.

【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
ることによっ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
心軸と前記の電子銃組立EGに含まれる陰極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 anode-side rotating body assembly AR rotates because the rotating torque is given by receiving electromagnetic induction through the wall made of the non-magnetic material. The center axis of rotation of the X-ray target TG coincides with the center axis CC 'of rotation of the cathode 1 included in the electron gun assembly EG, and the cathode 1 is always opposed to the surface of the X-ray target TG. Rotate in opposite directions.

【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模式
的に表している。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。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。それぞれの陰極給電機構
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EG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 drawings, the internal structure of the cathode power supply mechanism SL1 is schematically shown in a simplified manner. The cathode 1 of the electron gun assembly EG is connected to the orbiting center axis CC ′ of the electron gun assembly EG in a vacuum space in the vacuum vessel VV.
Annular cathode feeding mechanism SL1 having substantially the same central axis as
Is electrically connected to the high voltage terminal HT. To the high voltage terminal HT, a negative high voltage of about -150 KV and power for heating the cathode 1 of the electron gun assembly EG are supplied from a high voltage power supply (not shown) provided outside the vacuum vessel VV. The cathode power supply mechanism SL1 has a fixed part and a rotating part, and the fixed part 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 each of the cathode power supply mechanisms 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 provided with a rotational torque transmission mechanism 217 that is resilient to the electron gun assembly EG.
The cathode power supply mechanism SL1 rotates together with the electron gun assembly EG while allowing a certain degree of eccentricity and axial displacement.

【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
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の合計は環状の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 emanating from F3 are received by the subdivided detection elements, each of which is in the opposite part D1, D2, D3 of the detector. 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 all of the annular detector, all the detecting 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 detecting element rows in the direction of the central axis CC ′, and a signal detected by each detecting element is converted into a digital signal by an electronic circuit (not shown). The multi-slice CT image is reconstructed into a tomographic image by a computer which is not shown, and is displayed on an image display device (not shown).

【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模式的に表
しており、この内部構造は図5と図6に示している。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 schematically shown in a simplified manner, and the internal structure is shown in FIGS. 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, since there are three X-ray focal points, 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動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、軸受回転
体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, dynamic pressure sliding bearings having a diameter of 5 cm or less and having an opening of the bearing on only one side have 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 dynamic pressure of the dynamic pressure 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 bearing rotating body 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
ギャップに一致している。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。
Referring to FIGS. 5 and 6, an embodiment of a bearing mechanism CBG comprising a dynamic pressure sliding bearing will be described. 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. A bearing rotating body 102, which is a rotating part of the bearing mechanism CBG, is coaxially attached to the cathode side rotating body assembly CR. 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. Bearing fixed body 10
1 and the bearing rotating body 102 have surfaces facing each other, and the facing surfaces have first bearing gaps 103 and 108, second bearing gaps 104 and 109, and third bearing gaps 106 and 111. ing. 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 gap. The bearing gaps correspond to the bearing gaps of the first thrust bearing and the second thrust bearing which are mounted to face each other with a distance therebetween with respect to the bearing. Bearing gaps 103 and 10
8, bearing gaps 104 and 109, bearing gap 106
And 111 are the same, and different numbers indicate differences in the indicated positions. Here, at least one of the surfaces facing the bearing gap has the bearing groove.

【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。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軸受機構の内部から
真空容器の真空空間に漏出しないようにする必要があ
る。これに関して以下に説明する。
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 gap is subjected to the action of confining the inside of the bearing, so that the lubricant does not leak from the bearing gap to the outside vacuum space. Even when the bearing rotating body 102 stops rotating, it is necessary to prevent the liquid metal lubricant from leaking from the inside of the bearing mechanism to the vacuum space of the vacuum container. This will be described below.

【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。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ10
4,109、及び第二のスラスト軸受の軸受ギャップ1
06,111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104,
109はラジアル軸受の軸受ギャップ103,108と
隣接しており、第二のスラスト軸受の軸受ギャップ10
6、111はラジアル軸受の軸受ギャップ103,10
8とに隣接している。第一のスラスト軸受の軸受ギャッ
プ104,109は第一の端部ギャップ105、110
に、第二のスラスト軸受の軸受ギャップ106,111
は第二の端部ギャップ107、111に繋がっている。
図6に示すように、両方の端部ギャップは液体金属潤滑
剤の実質的な存在境界を成す軸受開口に121、及び軸
受開口120に隣接した第三のスラスト軸受の軸受ギャ
ップ208、及び第四のスラスト軸受の軸受ギャップ2
07にそれぞれ繋がっている。以下に図6を参照してこ
れらのスラスト軸受について説明する。ここでは、図6
に描かれている鉛直下方の部分のみについて説明する
が、回転中心軸CC’に関して回転対象構造であること
を理解されたい。
As shown in FIGS. 5 and 6, first and second end gaps 105 and 110 and second and end gaps 107 and 112 are formed on opposing surfaces formed by the bearing fixed body 101 and the bearing rotating body 102, respectively. Bearing gap 1 for radial bearings
03, 108 and first end gaps 105, 110,
The central axes of the opposing surfaces constituting the second end gaps 107 and 112 coincide with CC ′ in a state where they are substantially horizontal. Bearing gap 10 of first thrust bearing
4,109, and bearing gap 1 of the second thrust bearing
06, 111 are flat, and the bearing gaps 104, 104 of the first thrust bearing are formed.
109 is adjacent to the bearing gaps 103 and 108 of the radial bearing, and is the bearing gap 10 of the second thrust bearing.
6, 111 are bearing gaps 103, 10 of radial bearings.
8 and adjacent. The bearing gaps 104, 109 of the first thrust bearing are first end gaps 105, 110
In addition, the bearing gaps 106 and 111 of the second thrust bearing
Is connected to the second end gaps 107 and 111.
As shown in FIG. 6, both end gaps are 121 in the bearing opening, which substantially delimits the liquid metal lubricant, and the bearing gap 208 of the third thrust bearing adjacent the bearing opening 120, and the fourth gap. Thrust bearing gap 2
07 respectively. Hereinafter, these thrust bearings will be described with reference to FIG. Here, FIG.
However, it is to be understood that the structure is to be rotated with respect to the rotation center axis CC ′.

【0024】軸受回転体102は、第一のスラスト軸受
の軸受ギャップ109及び第二のスラスト軸受の軸受ギ
ャップ111を構成する部分よりも半径が小さい部分で
薄板状に作られており、これを挟んだ状態で第三のスラ
スト軸受と第四のスラスト軸受が構成されている。第三
のスラスト軸受は前記した軸受回転体102の薄板状部
分の表面と、これに対面した表面を持つように取り付け
られた可動環板202とで挟まれて出来る軸受ギャップ
208を有している。これらの表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。可動環板202は回
転中心軸CC’の方向の剛性が小さな環状構造体から成
る接続機構200によって軸受固定体101に繋がって
いる。軸受ギャップ208は第一の端部ギャップ110
に連通している。第三のスラスト軸受は液体金属潤滑剤
の実質的な存在境界を成す軸受開口121を有してお
り、これよりも半径が小さい部分は液体金属潤滑剤で濡
れない表面を持っており、真空状態になっている。
The bearing rotating body 102 is formed in a thin plate shape at a portion having a smaller radius than a portion constituting the bearing gap 109 of the first thrust bearing and the bearing gap 111 of the second thrust bearing. In this state, the third thrust bearing and the fourth thrust bearing are configured. The third thrust bearing has a bearing gap 208 formed between the surface of the thin plate portion of the bearing rotating body 102 and the movable ring plate 202 attached so as to have a surface facing the thin plate portion. . At least one of these surfaces has a herringbone shaped bearing groove. The movable ring plate 202 is connected to the bearing fixed body 101 by a connection mechanism 200 composed of an annular structure having a small rigidity in the direction of the rotation center axis CC ′. The bearing gap 208 is the first end gap 110
Is in communication with The third thrust bearing has a bearing opening 121 defining a substantial existence boundary of the liquid metal lubricant, a portion having a smaller radius has a surface which is not wetted by the liquid metal lubricant, and has a vacuum state. It has become.

【0025】同様に、第四のスラスト軸受は前記した軸
受回転体102の薄板状部分の表面と、これに対面した
表面を持つように取り付けられた可動環板201とで挟
まれて出来る軸受ギャップ207を有している。これら
の表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。可動環板201は回転中心軸CC’の方向の剛性
が小さな環状構造体から成る接続機構195によって軸
受固定体101に繋がっている。軸受ギャップ207は
第二の端部ギャップ112に連通している。第四のスラ
スト軸受は液体金属潤滑剤の実質的な存在境界を成す軸
受開口120を有しており、これよりも半径が小さい部
分は液体金属潤滑剤で濡れない表面を持っており、真空
状態になっている。
Similarly, the fourth thrust bearing has a bearing gap formed by being sandwiched between the surface of the thin plate portion of the bearing rotating body 102 and the movable ring plate 201 having a surface facing the thin plate portion. 207. At least one of these surfaces has a herringbone shaped bearing groove. The movable ring plate 201 is connected to the bearing fixed body 101 by a connection mechanism 195 formed of an annular structure having a small rigidity in the direction of the rotation center axis CC ′. The bearing gap 207 communicates with the second end gap 112. The fourth thrust bearing has a bearing opening 120 that defines a substantial existence boundary of the liquid metal lubricant, a portion having a smaller radius has a surface that is not wetted by the liquid metal lubricant, and has a vacuum state. It has become.

【0026】更に、本実施例の軸受固定体101は前記
の接続機構195、200の剛性を任意に調整する機構
を備えている。前記の可動環板201,202は軸受固
定体101に設けたギャップサイズ可変機構204,2
06があり、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。ギャップサイズ可変機構204,20
6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可変機構2
04,206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201,202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
ャップサイズ可変機構204,206から可動環板20
1,202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。
Further, the bearing fixed body 101 of this embodiment has a mechanism for arbitrarily adjusting the rigidity of the connection mechanisms 195 and 200. The movable ring plates 201 and 202 are provided with variable gap size mechanisms 204 and 2 provided on the bearing fixed body 101.
06, which are movable ring plates 201, 202 via pressure transmitting mechanisms 203, 205 made of, for example, springs.
Is connected to. Variable gap size mechanisms 204, 20
Reference numeral 6 is made of, for example, a screw, and the pressure applied to the movable ring plates 201 and 202 is adjusted by inserting and removing the screw. Further, as another embodiment, a variable gap size mechanism 2 is provided.
04 and 206 are formed of, for example, electromagnets, and are electrically connected to a controller (not shown) outside the vacuum vessel VV;
With this controller, the pressure applied to the movable ring plates 201 and 202 can be adjusted remotely. In this case, since the rotation characteristics can be adjusted from the outside so as to be optimal, a preferable state can be achieved. Further, an AC current is supplied from the controller, and the movable ring plate 20 is supplied from the gap size variable mechanisms 204 and 206.
When a minute vibration is applied to the shaft 1, 202, the liquid metal lubricant is easily supplied to the bearing gap, and the rotating torque at the time of starting the bearing rotating body 102 is reduced, so that a more preferable state is obtained.

【0027】次に、図6を使って前記の軸受開口に隣接
したスラスト軸受の作用について説明する。手始めとし
て、軸受開口を前記の軸受回転体102の薄板状部分に
あるスラスト軸受に隣接して取り付けた理由について説
明する。軸受開口120、及び軸受開口121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
面張力の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120、及び軸受開口121
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。
Next, the operation of the thrust bearing adjacent to the bearing opening will be described with reference to FIG. First, the reason why the bearing opening is mounted adjacent to the thrust bearing in the thin plate portion of the bearing rotating body 102 will be described. In the bearing opening 120 and the bearing opening 121, surface tension acts on the liquid metal lubricant on a surface that is not wetted by the liquid metal lubricant, and the liquid metal lubricant is supplied to the outside even when the bearing rotor 102 stops rotating. To prevent leakage. 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 the surface tension is inversely proportional to the size of the gap in the bearing opening. Therefore, the bearing opening 120 and the bearing opening 121
If the size of the gap is made sufficiently small, it is possible to prevent the liquid metal lubricant from leaking from the inside of the dynamic pressure sliding bearing having a large diameter.

【0028】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極めて困難であ
る。その一つの理由は、軸受機構の回転部分が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17
μm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小さな値に
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、この軸受開口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、軸受内の液体金属潤滑剤が軸受から真
空空間に漏出するのを防止するのが極めて困難なことで
ある。
However, since the diameter of the bearing used in the present invention is as large as about 100 cm, it is extremely difficult to keep the size of the gap of the radial bearing at a sufficiently small value. One reason is that the rotating part of the bearing mechanism is 10 rps
When the rotor is rotated at a high speed of about 20 μm, the expansion of this part due to centrifugal force occurs about 20 μm.
It is extremely difficult to keep it at about μm. The second reason is that, because the diameter is large, the difference in thermal expansion between the rotating parts becomes large, and it is difficult to accurately keep the size of the bearing gap at a small value. Therefore, if the radial bearing has a bearing opening, it is extremely difficult to generate a large surface tension because the size of the gap of the bearing opening becomes large, and the liquid metal lubricant in the bearing leaks from the bearing to the vacuum space. Is extremely difficult to prevent.

【0029】本発明に使用される第三のスラスト軸受と
第四のスラスト軸受の間隔は1cm程度と小さくなって
おり、熱膨張の影響を小さく保つことができ、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。また、軸受ギャップを構成する面は回転中心軸
CC’の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2
07,208を高精度に小さな値の保つことは容易にで
きる。例えば、軸受ギャップのサイズを17μmに保っ
た場合には軸受開口のギャップのサイズも17μmにで
きるので120cm以上の高低落差がある液体金属潤滑剤
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、軸受機構内の前記の液体金属潤滑
剤が存在する領域を、このようなギャップのサイズが小
さい第三のスラスト軸受の端部にある軸受開口121
と、第四のスラスト軸受の端部にある軸受開口120と
に限定することにより、簡単に前記の液体金属潤滑剤を
軸受機構の内部に閉じ込めることができ、どの状態にお
いても液体金属潤滑剤が漏出しない軸受機構を提供する
ことができる。
The distance between the third thrust bearing and the fourth thrust bearing used in the present invention is as small as about 1 cm, the influence of thermal expansion can be kept small, and the size of the bearing gap of the thrust bearing is reduced. Can be kept small enough. Further, since the surface constituting the bearing gap is perpendicular to the direction of the rotation center axis CC ′, the influence of the centrifugal force can be ignored. Further, since the bearing surface of the thrust bearing is flat, it is easy to sufficiently increase the machining accuracy, and the bearing gap 2
It is easy to keep 07,208 small values with high accuracy. For example, when the size of the bearing gap is maintained at 17 μm, the size of the gap of the bearing opening can be also set to 17 μm, so that a pressure effect of surface tension that overcomes the static pressure of the liquid metal lubricant having a height drop of 120 cm or more is generated. Can be. Therefore, the area where the liquid metal lubricant is present in the bearing mechanism is provided in the bearing opening 121 at the end of the third thrust bearing having such a small gap size.
And the bearing opening 120 at the end of the fourth thrust bearing, the liquid metal lubricant can be easily confined inside the bearing mechanism. It is possible to provide a bearing mechanism that does not leak.

【0030】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208,2
07のサイズを17μm程度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が、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
小さす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50μm程度に大きな値
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。
As described above, when the bearing rotating body 102 is stationary, the bearing gaps 208 and 2 of the thrust bearing are provided.
07 can be reduced to about 17 μm, so that the liquid metal lubricant can be prevented from leaking to the vacuum space side from the bearing openings 120 and 121. However, when the size of the bearing gap is constant, On the other hand, when the bearing rotor 102 is rotating at a high speed, the size of the bearing gap is too small, so that the rotational torque becomes excessive and the bearing loss may become excessive. In order to avoid this, if the size of the bearing gap of the thrust bearing is fixed to a large value such as about 50 μm in advance, the pressure effect of the surface tension of the liquid metal lubricant in the bearing openings 120 and 121 is reduced. The pressure becomes smaller than the static pressure in the liquid metal lubricant, and the liquid metal lubricant leaks from the bearing openings 120 and 121 to the vacuum space side. Since the dynamic pressure of the bearing is greatly affected by the rotational speed of the bearing rotating body, if the size of the bearing gap is fixed, high precision control of the size of the bearing gap is required, which is not only expensive, but also, for example, A change in the size of the bearing gap caused by a reaction with the liquid metal lubricant or thermal expansion adversely affects the rotational characteristics of the bearing mechanism.

【0031】本発明を採用すると、前記のように第三及
び第四のスラスト軸受の軸受ギャップを構成する一方の
軸受面は容易に回転中心軸CC’の方向に変化するの
で、軸受回転体102の回転速度が大きく変化しても、
これらの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、200の回転中心軸CC’の方向の剛性
のみに依存する。この接続機構195,196の回転中
心軸CC’の方向の剛性を小さくしておくと、第三及び
第四の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、接続機構195、200の剛性を調整でき
るようにしておくと、第三及び第四のスラスト軸受の動
圧力は任意の値に決めることが出来る。本発明のX線C
Tスキャナでは回転中心軸CC’方向の軸受剛性は前記
の第一のスラスト軸受と第二のスラスト軸受で保たれて
おり、第三及び第四のスラスト軸受は液体金属潤滑剤が
軸受開口から漏出するのを防止する役割を担っている。
従って十分な軸受剛性を保ちながら軸受開口121,1
20がある第三及び第四のスラスト軸受の軸受圧力をい
つも小さな値に保つことが出来るようになっている。軸
受回転体102が回転中心軸CC’の方向に移動した場
合でも可動環板201,202がこれに自動的に追従し
て軸受ギャップ208,207の変化が防止される。軸
受回転体102の回転速度が小さくなった場合には軸受
ギャップ208,207が小さなサイズになって、静止
した場合には17μm程度になるようになっているので
液体金属潤滑剤が軸受開口121,120から真空空間
に漏出することは無い。また、第三及び第四のスラスト
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121、120か
ら液体金属潤滑剤が漏出することは無い。
When the present invention is adopted, one of the bearing surfaces constituting the bearing gaps of the third and fourth thrust bearings easily changes in the direction of the rotation center axis CC 'as described above. Even if the rotation speed of
The dynamic pressure in these thrust bearings depends only on the rigidity of the resilient connection mechanisms 195, 200 in the direction of the rotation axis CC '. If the rigidity of the connection mechanisms 195 and 196 in the direction of the rotation center axis CC ′ is reduced, the dynamic pressure of the third and fourth thrust bearings can always be set to a substantially constant value. When the rigidity of the connection mechanisms 195 and 200 is adjusted, the dynamic pressures of the third and fourth thrust bearings can be set to arbitrary values. X-ray C of the present invention
In the T-scanner, the bearing stiffness in the direction of the rotation center axis CC 'is maintained by the first and second thrust bearings, and the third and fourth thrust bearings leak liquid metal lubricant from the bearing openings. Playing a role in preventing
Therefore, while maintaining sufficient bearing rigidity, the bearing openings 121, 1
The bearing pressure of the third and fourth thrust bearings 20 can always be kept at a small value. Even when the bearing rotating body 102 moves in the direction of the rotation center axis CC ′, the movable ring plates 201 and 202 automatically follow the movement, thereby preventing the bearing gaps 208 and 207 from changing. When the rotation speed of the bearing rotor 102 decreases, the size of the bearing gaps 208 and 207 becomes small, and when the bearing rotor 102 is stationary, the bearing gaps 208 and 207 become about 17 μm. There is no leakage from 120 to the vacuum space. When a dynamic pressure is generated in the third and fourth thrust bearings, the liquid metal lubricant is drawn into the bearing, and the liquid metal lubricant does not leak from the bearing openings 121 and 120.

【0032】以上に説明したように、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なる軸受機構も同様の
構造と成っている。
As described above, when the present invention is adopted, when the diameter of the bearing opening 120 and the bearing opening 121 communicating with the vacuum space exceeds 100 cm, when the bearing rotating body 102 is stationary, It is possible to provide a dynamic pressure sliding bearing that operates stably without the liquid metal lubricant leaking into the vacuum space outside the bearing mechanism CBG even during rotation. The bearing mechanism ABG used for the anode side rotating body assembly AR has the same structure. Also,
Cathode power supply mechanism SL1 essential for implementing the present invention
The bearing mechanism composed of a dynamic pressure sliding bearing used in a vehicle has a similar structure.

【0033】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には陰極回転体組立
CRが機械的に結合してあり、陰極回転体組立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す
ることができる。
Since the bearing fixing body 101 is thermally connected to the vacuum vessel VV which is forcibly cooled from the outside, this part can be kept at a low temperature. Bearing rotating body 102
The bearing fixed body 10 via the liquid metal lubricant in the bearing gap of the radial bearing, the first and second thrust bearings.
1 and can be kept at a sufficiently low temperature. Further, a cathode 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 rotating body assembly CR. In particular,
In the bearing mechanism AGB on the anode side, a large amount of heat flows from the X-ray target TG which generates a large amount of heat. Even in these cases, the temperature of the bearing portion can be sufficiently reduced for the above-described reason.

【0034】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VVの中心軸と、陰極側回転体組立CR又
は陽極側回転体組立AR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TG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. Further, in the present invention, a structure in which both the cathode side rotating body assembly CR and the X-ray target TG are rotated is shown. However, a cathode scan type X-ray having a structure in which the X-ray target TG and a portion connected thereto are fixed. It includes a generator and an X-ray CT scanner using the same. Further, it goes without saying that the bearing fixing body 101 may be configured as a part of the 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 generated from the X-ray target
The X-ray emission window for taking out the radiation outside the vacuum vessel may be integrated with the vacuum vessel or may be configured as a part of the vacuum vessel, provided that the X-ray attenuation rate at this part is small. Of course, 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 VV and the center axis of the cathode side rotating body assembly CR or the anode side rotating body assembly AR may be shifted to some extent. It is needless to say that the X-ray target TG is configured to be divided, and there may be a gap in each divided portion. Needless to say, the rotating part of the cathode power supply mechanism SL1 may be the bearing rotating body itself constituting 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 an arbitrary point on one of the opposing surfaces constituting the gap to the other surface of the opposing surface constituting the gap. .

【0035】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 performing 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.

【0036】[0036]

【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。動圧滑り軸受から液体金属潤滑剤が漏出
することなく、軸受の剛性は十分な値に保たれるので真
空容器内での回転部分は高精度な回転特性を長時間維持
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。
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. Since the rigidity of the bearing is maintained at a sufficient value without leakage of the liquid metal lubricant from the hydrodynamic sliding bearing, the rotating portion in the vacuum vessel can maintain high-precision rotating characteristics for a long time. Since there is no external mechanical rotation mechanism and the related power supply and electronic circuits can be used in a stationary state, the overall reliability is high and the whole X-ray CT scanner is 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
主要部の概略の断面である。
FIG. 2 is a schematic 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
の主要部である軸受機構の部分を拡大した断面図であ
る。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a bearing mechanism, which is a main part of the 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
の主要部を表す図5の一部を更に拡大した断面図であ
る。
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view of FIG. 5 showing 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 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 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(軸受開口全体を
表す場合もある) 121 軸受開口の鉛直下方部分(軸受開口全体を
表す場合もある) 195 接続機構 200 接続機構 201 可動環板 202 可動環板 203 圧力伝達機構 204 ギャップサイズ可変機構 205 圧力伝達機構 206 ギャップサイズ可変機構 207 軸受ギャップ 208 軸受ギャップ 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 Forward 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 focal point F2 X-ray focal point F3 X-ray focal point HT High voltage terminal LM1 Arc-shaped stator LM2 Arc-shaped stator M Subject RT1 Cylindrical Rotor RT2 Cylindrical rotor SL1 Cathode feeding mechanism SLT Slit TG X-ray target VC Exhaust port VV Vacuum container WF Fan direction distribution shaper XW X-ray emission window 1 Cathode 2 Electron beam 101 Bearing fixed body 102 Bearing rotating body 103 Radial bearing gap Vertical upper part of the bearing 104 Vertical upper part of the bearing gap of the first thrust bearing 105 Vertical upper part of the cap 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 Vertically lower part 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 (may also represent the entire bearing opening) 121 Vertically lower part of the bearing opening (bearing opening) 195 connection mechanism 200 connection mechanism 201 movable ring plate 202 movable ring plate 203 pressure transmission mechanism 204 variable gap size mechanism 205 pressure transmission mechanism 206 variable gap size mechanism 207 bearing gap 208 bearing gap 217 rotation torque transmission mechanism 22 Insulator 1001 Fixed mount for conventional X-ray CT scanner 1002 Rotary mount for conventional X-ray CT scanner 1003 Bearing for conventional X-ray CT scanner 1004 X-ray tube of conventional X-ray CT scanner 1005 For conventional X-ray CT scanner X-ray 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 Rotation drive mechanism of conventional X-ray CT scanner

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周回
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、前記の陰極の回転軌道と対
向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
生じる第一のスラスト軸受と、この第一のスラスト軸受
と距離をもって対向しており反対の方向に動圧力を生じ
る第二のスラスト軸受と、前記の軸受機構内に在る前記
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
的な境界を成す軸受開口に隣接して設けられた第三のス
ラスト軸受とがあり、この第三のスラスト軸受を構成す
る軸受ギャップのサイズが変化できるように構成されて
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。
1. A donut-shaped vacuum vessel for forming a vacuum space by maintaining the inside of the vacuum state, and supported so as to be able to circulate coaxially with the center axis of the vacuum vessel in the vacuum space inside the vacuum vessel. 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 attached to face the rotating trajectory of the cathode,
An X-ray emission window for extracting X-rays generated on the surface of the X-ray target to the outside of the vacuum vessel, a rotation drive mechanism for applying a rotational force to the cathode-side rotating body assembly, and the cathode-side rotating body assembly A bearing mechanism for rotatably supporting the inside of the vacuum vessel,
And a bearing mechanism for rotatably supporting the rotating part of the cathode power supply mechanism in the vacuum vessel. At least one of these bearing mechanisms fixes this bearing mechanism. A bearing fixed body, which is a part, and a bearing rotating body that is fitted into and rotated by the bearing fixed body, and a liquid metal that is liquid during operation is lubricated between the bearing fixed body and the bearing rotating body. A plurality of hydrodynamic sliding bearings, each of which has opposing bearing surfaces with a gap, and at least one of these bearing surfaces has a herringbone-shaped bearing groove. Is provided on the dynamic pressure sliding bearing, a first thrust bearing that generates a dynamic pressure in the rotational axis direction, and the first thrust bearing is opposed to the first thrust bearing at a distance and the dynamic pressure is generated in the opposite direction. The resulting second thrust And a third thrust bearing provided adjacent to a bearing opening which substantially forms a boundary between the region where the liquid metal lubricant is present in the bearing mechanism and the vacuum space. A cathode scan type X-ray generator, wherein the size of a bearing gap forming the third thrust bearing is configured to be variable;
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第一のスラスト軸受と、この第一
のスラスト軸受と距離をもって対向しており反対の方向
に動圧力を生じる第二のスラスト軸受と、前記の軸受機
構内に在る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を成す軸受開口に隣接して設け
られた第三のスラスト軸受とがあり、この第三のスラス
ト軸受を構成する軸受ギャップのサイズが変化できるよ
うに構成され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。
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 on 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 of the hydrodynamic sliding bearings has an opposing bearing surface with a gap, and at least one of these bearing surfaces Is provided with a herringbone-shaped bearing groove, the dynamic pressure sliding bearing, a first thrust bearing that generates a dynamic pressure in the rotational axis direction, facing the first thrust bearing with a distance. Generates dynamic pressure in the opposite direction A second thrust bearing, and a third thrust bearing provided adjacent to a bearing opening substantially forming a boundary between a region where the liquid metal lubricant present in the bearing mechanism is present and the vacuum space. A cathode scan type X-ray generator characterized in that the size of a bearing gap constituting the third thrust bearing can be changed, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項3】 前記の第三のスラスト軸受は、前記の第
一のスラスト軸受および第二のスラスト軸受のいずれよ
りも軸受圧力の変化が小さい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 bearing according to claim 1, wherein the third thrust bearing has a smaller change in bearing pressure than any of the first thrust bearing and the second thrust bearing. 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4】 前記の第三のスラスト軸受は、前記の軸
受回転体が回転を停止したときには、この軸受に隣接す
る軸受開口のギャップが狭くなり、この軸受開口におけ
る前記の液体金属潤滑剤の表面張力による圧力効果が前
記の液体金属潤滑剤の静圧力よりも大きく保たれている
ことを特徴とする特許請求項1から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 third thrust bearing according to claim 1, wherein when the bearing rotor stops rotating, the gap of the bearing opening adjacent to the bearing is narrowed, and the liquid metal lubricant in the bearing opening is closed. The cathode scan type X-ray generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a pressure effect due to surface tension is maintained larger than a static pressure of the liquid metal lubricant. X-ray CT scanner using this.
【請求項5】 前記の軸受回転体の回転速度が大きい場
合には前記の第三スラスト軸受を構成する軸受ギャップ
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第三のスラスト軸受を構成する軸
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から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. When the rotation speed of the bearing rotator is high, the size of the bearing gap constituting the third thrust bearing increases, and when the rotation speed of the bearing rotator is low, the size of the bearing gap increases. 5. The cathode scan type X-ray generator according to claim 1, wherein a size of a bearing gap constituting the third thrust bearing is reduced, and an X-ray CT using the same. Scanner.
【請求項6】 前記の軸受回転体の、回転中心軸方向の
位置は、前記の第一のスラスト軸受と前記の第二のスラ
スト軸受とで実質的に決められ、前記の軸受回転体の回
転速度が一定の場合には、前記の第三のスラスト軸受を
構成する軸受ギャップのサイズは、前記の軸受回転体の
回転中心軸方向の位置に関係なく実質的に一定であるこ
とを特徴とする特許請求項1から5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. A position of the bearing rotating body in a rotation center axis direction is substantially determined by the first thrust bearing and the second thrust bearing, and rotation of the bearing rotating body is performed. When the speed is constant, the size of the bearing gap constituting the third thrust bearing is substantially constant irrespective of the position of the bearing rotor in the direction of the rotation center axis. A cathode scan type X-ray generator according to any one of claims 1 to 5, and an X-ray CT scanner using the same.
【請求項7】 前記の軸受機構は、前記の第三のスラス
ト軸受を構成する軸受ギャップのサイズを変えることが
できるギャップサイズ可変機構を有しており、このギャ
ップサイズ可変機構によって第三のスラスト軸受を構成
する軸受ギャップのサイズを制御できるようにしたこと
を特徴とする特許請求項1から5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 bearing mechanism has a gap size variable mechanism capable of changing the size of a bearing gap constituting the third thrust bearing, and the third thrust bearing is provided by the gap size variable mechanism. 6. The cathode scan type X-ray generator according to claim 1, wherein a size of a bearing gap forming a bearing can be controlled, and an X-ray generator using the same.
Line CT scanner.
【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には、回転軸
方向に動圧力を生じる第一のスラスト軸受と、この第一
のスラスト軸受と距離をもって対向しており反対の方向
に動圧力を生じる第二のスラスト軸受と、前記の軸受機
構内に在る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を成す軸受開口に隣接して設け
られた第三のスラスト軸受とがあり、この第三のスラス
ト軸受を構成する軸受ギャップのサイズが変化できるよ
うに構成されてい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 the dynamic pressure sliding bearing includes a first thrust bearing that generates a dynamic pressure in the rotation axis direction, A second thrust bearing facing the one thrust bearing at a distance and generating a dynamic pressure in the opposite direction, and a region between the liquid metal lubricant existing in the bearing mechanism and the vacuum space. Bearing opening that forms a substantial boundary To have a third thrust bearing disposed adjacent an electron beam irradiation apparatus characterized by being configured to change the size of the bearing gap which constitutes the third thrust bearing.
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