JP2001276041A

JP2001276041A - 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: JP2001276041A
Application number: JP2000100157A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ono; 勝弘小野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】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スキャナを提供する。【解決手段】ドーナツ型の真空容器ＶＶと、陰極側回転
体組立ＡＲと、少なくとも１個の電子銃組立ＥＧと、こ
の電子銃組立に取り付けられた熱電子放出用の陰極と、
この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とを有し、上記の陰極に給電しながらこの
陰極を被検体の周りで周回させ、環状のＸ線ターゲット
ＴＧの表面に、加速した電子ビームを入射して高速度で
周回するＸ線を発生させ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Ｘ線Ｃ
Ｔスキャナであって、陰極側回転体組立は、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で回転自
在に支承されており、真空容器内で高信頼性を保って回
転することができる。

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次元の画像を得られる小型の
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。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線ＣＴスキャナについて、概略
の断面を表している図１を参照して説明する。従来のＸ
線ＣＴスキャナは、固定架台１００１と、軸受１００３
を介して回転する回転架台１００２とを有している。回
転架台１００２は制御器１００８を用いて制御された回
転駆動機構１００９によって空気中において回転させら
れる。Ｘ線を発生する為のＸ線管１００４や、これに高
電圧を供給する為の高電圧電源（図示せず）や、Ｘ線を
受け取る為の検出器１００６や、その他の電子回路１０
０７等をこの回転架台１００２に取り付けた構造になっ
ている。回転架台１００２に取り付けられた電子回路の
信号は図示しないスリップリングで固定架台１００１に
伝達される。この為に回転架台１００２に取り付けられ
た部品の質量の和が大きくなって、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１００
２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。

【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として、動作時に液
体である液体金属を潤滑剤として使用した環状の動圧滑
り軸受を開発し、この軸受の直径が大きく、軸受の開口
部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。

【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に在る被検体に照射され
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組立
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。本発明では真空中において信頼
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
外に漏出しない手段を提供している。また、液体金属潤
滑剤を介して回転体の電位を一定値に設定している。

【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、軸受の表面に設けられた軸受
溝の吸引作用によって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、軸受の端部に在る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が実質的に水平方向にあり、軸受
の直径がおよそ１００ｃｍと大きい為に軸受ギャップ内
の高低落差が大きく、前記軸受ギャップの鉛直下方の部
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。前記の液体金属潤滑剤の表面張力の圧力
効果が、この静圧力に打ち勝つように、鉛直下方の軸受
ギャップのサイズは極めて小さくしてある。これを実現
する手段のひとつとして軸受機構の回転する部分を軸受
機構の固定部分の内側に取り付けた。回転中心が水平方
向であるので重力加速度の影響で鉛直下方の位置におけ
る開口部のギャップのサイズは鉛直上方の位置における
開口部のギャップのサイズよりも常に小さくなる。この
影響で鉛直下方に位置するほど表面張力の圧力効果が大
きくなり液体金属潤滑剤が外部に漏出するのが防止さ
れ、安定な動作が保証される。

【０００９】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
安定な動作を続けることができる。さらに、電子銃組立
やＸ線ターゲットなどのように発熱する部品も軸受ギャ
ップ内にある液体金属潤滑剤を介して強制冷却され、熱
膨張等が抑制される。

【００１０】

【発明の実施の形態】カソードスキャン型Ｘ線発生器は
ドーナツ型の真空容器で包まれており、この真空容器は
中心軸がほぼ水平になるように設置してあり、その中心
軸の近くの大気中に被検体（人体）が置かれており、真
空容器は被検体を取り囲むように配置されている。真空
容器は回転せずに固定されており、被検体との角度及び
水平方向の位置は変えることができるようになってい
る。この真空容器の内部でＸ線焦点が被検体の周りを周
回するように、Ｘ線焦点が移動しながら被検体に向かっ
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。

【００１１】

【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（Ａ）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２（Ｂ）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を
図２（Ａ）のＣ’からＣの方向に見た概略の図面であ
る。図３は図２（Ａ）の拡大図であり、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線発生器の主要部を拡大した断面図である。図６は図
５の主要部の一部を拡大して原理を模式的に表した原理
図である。図７は原理を模式的に表した原理図である。

【００１２】図２又は図３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３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ＭＴ２が取り付けられ
ている。図２（Ｂ）に示すように、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３個取り付けられてい
る。前記のロータＲＴ２は前記の磁路円筒ＭＴ２とステ
ータＬＭ２で挟まれた状態に配設されている。ロータＲ
Ｔ２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なる軸受機構ＣＢ
Ｇ内の液体金属潤滑剤を通して電気的にも熱的にも真空
容器ＶＶに接続されている。

【００１３】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３又は図４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ＡＲ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ＭＴ１
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ＬＭ１が３個取り付けられている。前記のロ
ータＲＴ１は前記の磁路円筒ＭＴ１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。

【００１４】図３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３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は固定部と回転部とを有し、固定部は絶
縁体２２０を介して電気絶縁を保ちながら真空容器ＶＶ
の一部に機械的に固定されている。陰極給電機構ＳＬ１
の回転部と固定部は、液体金属を潤滑剤とする動圧滑り
軸受を構成しており、液体金属潤滑剤を介して両者間で
通電される。陰極給電機構ＳＬ１の回転部が電子銃組立
ＥＧに弾力性のある回転トルク伝達機構２１７で機械的
に連結されており、陰極給電機構ＳＬ１は、ある程度の
偏芯及び軸方向の変位を許容した状態で電子銃組立ＥＧ
と共に回転する。

【００１５】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に結合されている。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きな入力
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。

【００１６】電子銃組立ＥＧは、図２（Ｂ）に示すＦ
１，Ｆ２，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Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は同時にＸ線を発生させながら図２
（Ｂ）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（Ａ）又は図３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。

【００１７】図２（Ｂ）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に在る細分化された検出素子で
受信される。検出器の部分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が互いに重
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。

【００１８】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。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。

【００１９】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
動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢＧ、ＡＢＧ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
で且つ開口部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のギ
ャップのサイズは数十μｍに限定されていた。例えば軸
受の開口におけるギャップのサイズが５０μｍの場合に
は液体金属潤滑剤の高低落差がおよそ１８ｃｍを超える
と、重力加速度による液体金属潤滑剤の静圧力が軸受の
開口における表面張力に打ち勝って液体金属潤滑剤が外
部に漏出する。このことは、軸受の回転部分が回転を停
止したときに深刻な問題となる。特に、本発明の場合の
ように軸受の開口の周方向における高低落差が１００ｃ
ｍ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。

【００２０】図５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
拡大して表している。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。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１０１と軸受回転体１０２とは互いに対向した
面を有し、この対向した面は第一の軸受ギャップ１０
３、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を
構成する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１０８、軸受ギャップ１０４と１０
９、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。

【００２１】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、これらの軸受内に同圧力が生じるので
回転部分を浮上させて回転自在に支承することができ
る。軸受回転体１０２が回転している場合にはそれぞれ
の軸受ギャップ内の液体金属潤滑剤は、軸受の内部に閉
じ込める作用を受けるので軸受ギャップから外部の真空
空間に漏出することは無い。

【００２２】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、第一の軸受ギャップ１０３，１
０８と、第一の端部ギャップ１０５，１１０、及び第二
の端部ギャップ１０７，１１２とを構成する対向面の中
心軸は概略水平方向になった状態でＣＣ’に一致してい
る。前記第二の軸受ギャップ１０４，１０９、及び第三
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、第二の軸受ギャップ１０
４，１０９は第一の軸受ギャップ１０３，１０８と第一
の端部ギャップ１０５，１１０とに、第三の軸受ギャッ
プ１０６，１１１は第一の軸受ギャップ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
径は第一の軸受ギャップ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１
０５，１１０のサイズと第二の端部ギャップ１０７，１
１２のサイズは第一の軸受ギャップ１０８のサイズより
も僅かながら大きくなっており、第一の端部ギャップ１
０５，１１０と第二の端部ギャップ１０７，１１２は両
方とも真空空間と連通しており、それらを構成する対向
面には前記の液体金属潤滑剤で濡れない表面（図示せ
ず）を持っている。第二の軸受ギャップ１０４，１０９
と第一の端部ギャップ１０５、１１０との間には環状の
軸受開口１２１、１２１’があり、第三の軸受ギャップ
１０６、１１１と第二の端部ギャップ１０７、１１２と
の間には環状の軸受開口１２０、１２０’がある。これ
らの軸受開口は前記の液体金属潤滑剤で濡れない互いに
対向する表面とこれで挟まれたギャップを持っている。
端部ギャップ１０５と１１０、端部ギャップ１０７と１
１２、軸受開口１２０と１２０’、軸受開口１２１と１
２１’とはそれぞれ同一のものであり、異なる番号は示
す位置の違いを表している。ここで、端部ギャップとは
対向する面の少なくとも一方に前記の濡れない面を有し
ていることを示している。

【００２３】前記の軸受回転体１０２が回転を停止した
場合には、前記の軸受開口１２０、１２０’、及び軸受
開口１２１、１２１’において液体金属潤滑剤に表面張
力が作用し、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ｇ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、前記の液体
金属潤滑剤を押し戻す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、軸受開口の
ギャップのサイズが極端に大きくない場合には、軸受開
口のギャップのサイズを鉛直下方に位置するに従って小
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。図６に模式的に示すように、それぞれの軸受開口の
ギャップのサイズは、第一の端部ギャップ１０５，１１
０のサイズ、及び第二の端部ギャップ１０７、１１２の
サイズにそれぞれ概略等しくなっている。ここで、第一
及び第二の端部ギャップのサイズはラジアル軸受の軸受
ギャップ１０３，１０８のサイズよりも僅かだけ大きく
なっているにすぎないのでので、軸受開口のギャップの
サイズは概略ラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０
８のサイズに等しくなっている。

【００２４】上記を簡単に実現する手段の一つは、図５
及び図６に示すように、軸受機構の軸受固定体１０１の
内側に軸受回転体１０２を装着することである。このよ
うにすると、軸受回転体１０２が回転を停止した場合に
は重力加速度の影響で軸受回転体１０２が鉛直下方に距
離ｄだけ移動して第一の軸受ギャップの鉛直最下端部分
１０８で軸受固定体１０１と接触し、実質的に軸受ギャ
ップ１０８のサイズがゼロになる。この影響で第一の端
部ギャップの鉛直最下端に位置する部分１１０において
も、第二の端部ギャップの鉛直最下端に位置する部分１
１２においてもギャップのサイズが最小になり、軸受開
口の鉛直最下端に位置する部分１２０，１２１で十分に
大きな表面張力の圧力効果を得ることができ、液体金属
潤滑剤が真空空間に漏出するのを防止することができ
る。鉛直上方の位置になるに従って軸受開口のギャップ
のサイズは大きくなってここでの表面張力の圧力効果が
小さくなるが、液体金属潤滑剤の静圧力も小さくなる。
軸受開口の鉛直最上端に位置する部分１２０’、１２
１’におけるギャップのサイズはほぼ２ｄであり最大値
となっているのでこの場所における液体金属潤滑剤の表
面張力の圧力効果が最小になるが、ここで生じる静圧力
は、液体金属潤滑剤の高低落差が第二及び第三の軸受の
幅（例えば１ｃｍ以下）にほぼ等しいので、小さな値で
あり、表面張力の圧力効果のほうが大きい。しかしなが
ら、軸受開口の鉛直方向において中間に位置する部分で
は軸受開口のギャップのサイズの鉛直高さに対する変化
率が小さくなるのでこの部分で表面張力の圧力効果が同
じ点での静圧力よりも小さくなる場合も生じる。この不
都合を除去する手段について次に述べる。

【００２５】図７は軸受開口１２０、１２０’の部分を
模式的に表しており、ギャップ内のハッチングは液体金
属を表している。図７に示すように、軸受回転体１０２
が回転を停止した時の軸受開口１２０、１２０’の鉛直
最下端Ｐ１からの前記の液体金属潤滑剤の液面高さを
Ｈ，前記の軸受開口における軸受回転体の表面の半径を
Ｒ、前記の液体金属潤滑剤の密度をρ、重力加速度を
ｇ、軸受開口１２０、１２０’における液体金属潤滑剤
の表面張力係数をγ、前記の軸受回転体１０２の中心軸
と前記の軸受固定体１０１の中心軸との距離をｄとする
とき、ｄの値が８γＲ／（ρｇＨ^２）で計算される値以
下であれば軸受開口１２０、１２０’の任意の点Ｐにお
ける液体金属潤滑剤の表面張力の圧力効果は同じ点にお
ける静圧力よりも大きくなることが数値計算の結果から
判った。例えば、γ＝５００ｄｙｎ／ｃｍ、ρ＝５．６
ｇ／ｃｍ^３、Ｒ＝５０ｃｍ、ｇ＝９８０ｃｍ／ｓｅｃ^２
とする時、仮にＨ＝１０２ｃｍである場合にはdを２６
μｍ以下にすれば軸受開口１２０、１２０’の全周囲に
おいて表面張力の圧力効果は同じ点での静圧力に勝り、
軸受開口のどの位置においても液体金属潤滑剤が漏出し
ない。また、Ｈ＝５０ｃｍである場合にはｄを１０９μ
ｍ以下にすれば同様の効果が得られる。更に、Ｈ＝２０
ｃｍとすればｄを９１０μｍ以下にすれば同様の効果が
得られる。上記のｄの値は軸受開口のギャップの全周囲
にわたるサイズの平均値にほぼ等しい。軸受回転体１０
２が回転を停止した時にＨを軸受開口における軸受固定
体の表面の直径２Ｒ’よりも小さな値にする手段を次に
述べる。

【００２６】前記の軸受回転体１０２の中心軸Ｏと前記
の軸受固定体１０１の中心軸との距離ｄが２６μｍより
も大きい場合には、軸受回転体１０２が回転を停止した
場合に、前記の液体金属潤滑剤の喫水線の高さを、前記
の第一端部ギャップの鉛直最上端１０５の高さ又は第二
端部ギャップの鉛直載上端１０７の高さよりも低くなる
ように液体金属潤滑剤の量を設定しておくとよい。これ
を実現するには、軸受回転体１０２と軸受固定体１０１
と軸受開口１２０，１２０’、及び軸受開口１２１，１
２１’で囲まれて成る潤滑剤存在領域の容積よりもこの
潤滑剤存在領域に充填してある液体金属潤滑剤の体積を
小さくしておくとよい。更に、軸受回転体１０２が回転
を停止したときに液体金属潤滑剤が鉛直下方に待機でき
る空間を前記の潤滑剤存在領域に含めておき、軸受回転
体１０２が回転を停止しているときには液体金属潤滑剤
の液面高さが低くなっており、軸受回転体１０２が回転
しているときには軸受の吸引作用によって前記の全ての
軸受ギャップに液体金属潤滑剤が満たされるようにして
おくと良い。更に別な手段について述べる。前記の潤滑
剤存在領域の鉛直最下端に開口する管を前記の軸受固定
体１０１に取り付け、この管を前記の真空容器ＶＶの外
に導いておき、この管を真空容器ＶＶの外に設けた潤滑
剤収容容器に接続しておく。この潤滑剤収容容器内に前
記の液体金属潤滑剤が移動できるようにしておき、この
潤滑剤収容容器の鉛直方向の高さを変えられるようにし
て、真空容器ＶＶ内は高真空状態に保ちながら、連通管
の原理に従って前記の潤滑剤存在領域における液体金属
潤滑剤の液面高さＨを真空容器ＶＶの外から制御する。
例えば、前記の軸受回転体１０２が回転を停止している
時には前記の潤滑剤収容容器を鉛直下方に移動して前記
の潤滑剤存在領域における液面高さＨを低くし、反対に
前記の軸受回転体１０２が回転いる時には前記の潤滑剤
収容容器を鉛直上方に移動して前記の潤滑剤存在領域に
おける液面高さＨを高くする。このようにすると、軸受
開口の周方向のどの位置においても表面張力の圧力効果
を液体金属潤滑剤の静圧力よりも大きくすることがで
き、どの位置においても液体金属潤滑剤が漏出しない動
圧滑り軸受から成る軸受機構を提供することができる。
又、真空容器内の液体金属潤滑剤の量を真空容器の外か
ら制御できるようになるので、常に最良の潤滑状態を保
つことができるだけでなく、軸受の保守が容易になる。

【００２７】この発明を採用すると、真空空間と連通す
る前記の軸受開口の直径が１００ｃｍを超える場合も、
液体金属潤滑剤が真空空間に漏出しないで安定な動作を
する動圧滑り軸受から成る軸受機構を提供することがで
きる。これまでに、液体金属潤滑剤が軸受開口から漏出
しない為の手段について述べたが、本特許を採用する
と、全ての軸受の鉛直下方に位置する部分には常に十分
な量の液体金属潤滑剤が存在しており、この部分で回転
体の全重量を支えているにもかかわらず常に良好な潤滑
状態が確保されて良好な回転特性が維持できる。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も同様の構造となっている。

【００２８】軸受回転体１０２が十分な高速度で回転し
ている場合には前記の第一、第二、第三の軸受ギャップ
において比較的大きな軸受損失が発生するが、軸受固定
体１０１は、外部から強制冷却されている真空容器ＶＶ
に熱的にも結合されているので、低い温度に保たれる。
軸受回転体１０２は、第一、第二、第三のそれぞれの軸
受ギャップ内に在る液体金属潤滑剤を介して軸受固定体
１０１に熱的に結合されており、十分に低い温度に保た
れる。また、軸受回転体１０２には陰極側回転体組立Ｃ
Ｒが機械的に結合してあり、陰極側回転体組立ＣＲには
電子銃組立ＥＧなどの発熱体が取り付けてある。特に、
陽極側の軸受機構ＡＧＢでは多量の熱を発生するＸ線タ
ーゲットＴＧから多量の熱が流入する。これらの場合で
も、上記の理由により軸受機構部分の温度を十分に低く
保つことができる。

【００２９】しかしながら、軸受回転体１０２の温度は
軸受固定体１０１の温度よりも相対的に高くなるので動
作時に軸受ギャップのサイズが小さくなるのを防止する
必要がる。これを達成する為に、軸受回転体１０２を構
成する材質の熱膨張率は軸受固定体１０１を構成する材
質の熱膨張率よりも小さくしてある。特に、軸受回転体
１０２の回転速度が大きくなった場合には遠心力による
膨張が発生じて軸受ギャップが狭くなろうとすると軸受
損失が増大してこの部分での発熱が増大し、前記の軸受
固定体１０１の膨張が軸受回転体１０２よりも大きくな
り軸受ギャップのサイズが小さくなるのが防止される。

【００３０】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。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。軸受固
定体１０１は、真空容器ＶＶに直接接続している例を示
しているが、絶縁体を介して真空容器に取り付けて電気
的な帰路を構成することが好ましいことは勿論である。
また、上記の実施例では常温で液体の金属を潤滑剤とし
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
ＶＶと一体になっていても、真空容器ＶＶ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。

【００３１】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。

【００３２】

【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出来
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。更に、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。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。軸受開口の直径が大きいにもかかわらず液体
金属潤滑剤の漏出がない信頼性が高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
供することが出来る。

【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、及びこれを使用したＸ線ＣＴスキャナの全体構造体
の主要部を表す概略の断面図及び正面図である。

【図３】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生
器、及びこれを使用したＸ線ＣＴスキャナの全体構造体
を表す概略の断面図であり、図２（Ａ）の拡大図であ
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した一部分の概略の断面
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
の主要部である図５の一部を拡大して模式的に示した断
面図である。

【図７】本発明の原理を示す模式図である。

【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ＭＴ１磁路円筒ＭＴ２磁路円筒ＲＴ１ロータＲＴ２ロータＳＬ１陰極給電機構ＳＬＴスリット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軸受開口の鉛直下方部分１２０’ 軸受開口の鉛直上方部分１２１軸受開口の鉛直下方部分１２１’ 軸受開口の鉛直上方部分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 5/04 5/04 Ｅ 5/08 5/08 Ｘ 5/10 5/10 ＭＨ０１Ｊ 35/26 Ｈ０１Ｊ 35/26

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
陰極給電機構と、前記の陰極の周回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
部分である環状の軸受固定体と、回転部分である環状の
軸受回転体とを含んでおり、これらの軸受固定体と軸受
回転体はギャップを有して互いに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、前記の軸受面で挟ま
れて成る軸受ギャップには動作時に液体である液体金属
潤滑剤が充填されており、前記の軸受固定体と前記の軸
受回転体は、前記の軸受機構内に在る液体金属潤滑剤の
実質的な存在境界となる２個の環状の軸受開口と、前記
の液体金属潤滑剤で濡れない面を持つ端部ギャップとを
構成しており、それぞれの軸受開口は、この端部ギャッ
プを通じて前記の真空空間に連通し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、前記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前記の陰
極側回転体組立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環状の軸受
固定体と、回転部分である環状の軸受回転体とを含んで
おり、これらの軸受固定体と軸受回転体はギャップを有
して互いに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、前記の軸受面で挟まれて成る軸受ギャップ
には動作時に液体である液体金属潤滑剤が充填されてお
り、前記の軸受固定体と前記の軸受回転体は、前記の軸
受機構内に在る液体金属潤滑剤の実質的な存在境界とな
る２個の環状の軸受開口と、前記の液体金属潤滑剤で濡
れない面を持つ端部ギャップとを構成しており、それぞ
れの軸受開口はこの端部ギャップを通じて前記の真空空
間に連通し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】前記の軸受ギャップの内の少なくとも１
個の軸受ギャップのサイズは、鉛直下方に位置するにつ
れて小さくなっていることを特徴とする特許請求項１又
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】前記の軸受回転体の表面に在る軸受面の
内の少なくとも１個は、この軸受面に対面して軸受ギャ
ップを構成する他の軸受面より小さな径を有することを
特徴とする特許請求項１〜３のいずれか１つに記載のカ
ソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線Ｃ
Ｔスキャナ。
【請求項５】前記の軸受固定体と前記の軸受回転体と
前記の２個の軸受開口とで囲まれて出来る潤滑剤存在領
域の容積よりも、この潤滑剤存在領域の中に充填されて
いる前記の液体金属潤滑剤の体積が小さいことを特徴と
する特許請求項１〜４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。
【請求項６】前記の陰極側回転体組立が回転を停止し
たときに、前記の軸受ギャップの鉛直上方に位置する部
分には前記の液体金属潤滑剤が満たされていない部分が
あることを特徴とする特許請求項１〜４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。
【請求項７】前記の軸受回転体が静止しているとき
に、前記の軸受開口のどの位置においても、前記の液体
金属潤滑剤に生じる表面張力の圧力効果は、同じ場所で
液体金属潤滑剤に生じる静圧力よりも小さくないことを
特徴とする特許請求項１〜４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Ｃ
Ｔスキャナ。
【請求項８】前記の軸受回転体が回転を停止している
状態において、前記の軸受開口の鉛直最下端から前記の
液体金属潤滑剤の液面までの高さをＨ，前記の軸受開口
における軸受回転体の表面の半径をＲ、前記の液体金属
潤滑剤の密度をρ、重力加速度をｇ、軸受開口における
液体金属潤滑剤の表面張力係数をγ、前記の軸受回転体
の中心軸と前記の軸受固定体の中心軸との距離をｄとす
るとき、ｄは８γＲ／（ρｇＨ^２）で決まる値よりも大
きくない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９】前記の軸受固定体と前記の軸受回転体と
前記の２個の軸受開口とで囲まれて出来る潤滑剤存在領
域に開口した、前記の真空容器の外部に通じる通路を設
け、この通路を通じて前記の潤滑剤存在領域内に在る液
体金属潤滑剤の量を、前記の真空容器の内部を高真空状
態に保った状態で、前記の真空容器の外部から変化させ
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１０】前記の環状のＸ線ターゲットは前記の
軸受機構内の液体金属潤滑剤を介して一定の電位に接続
されていることを特徴とする特許請求項１〜４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。
【請求項１１】前記の軸受回転体は前記の軸受機構内
の液体金属潤滑剤と前記の軸受固定体とを介して前記の
真空容器の外から強制冷却されていることを特徴とする
特許請求項１〜４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。
【請求項１２】前記の軸受固定体の熱膨張率は前記の
軸受回転体の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする特
許請求項３〜４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。
【請求項１３】前記の陰極側回転体組立には複数の電
子銃組立が取り付けてあり、電子銃組立の数は、各々の
電子銃組立に対応するＸ線焦点から同時に発生する主Ｘ
線が検出器上で互いに重ならないように構成される最大
値であることを特徴とする特許請求項１〜４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。
【請求項１４】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環状の軸受固定体と、回転
部分である環状の軸受回転体とを含んでおり、これらの
軸受固定体と軸受回転体はギャップを有して互いに対向
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
記の軸受面で挟まれて成る軸受ギャップには動作時に液
体である液体金属潤滑剤が充填されており、前記の軸受
固定体と前記の軸受回転体は、前記の軸受機構内に在る
液体金属潤滑剤の実質的な存在境界となる２個の環状の
軸受開口と、前記の液体金属潤滑剤で濡れない面とを持
つ端部ギャップとを構成しており、それぞれの軸受開口
は、この端部ギャップを通じて前記の真空空間に連通し
ていることを特徴とする電子線照射装置。