JP2001276046A

JP2001276046A - 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: JP2001276046A
Application number: JP2000100184A
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、及びこれを使った超
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、熱
電子放出用の陰極と、陰極給電機構とを有し、この陰極
の周回軌道に対向する面をもつ環状のＸ線ターゲットＴ
Ｇ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線を発生させることが出来る超高速スキャン型Ｘ
線ＣＴスキャナ用のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及
びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナであって、前記の陰極
側回転体組立または陰極給電機構の回転部分は、液体金
属潤滑剤で潤滑した動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢ
Ｇで回転自在に支承されている。真空容器内部の回転部
分は、液体金属潤滑剤を通して熱的にも電気的にも真空
容器外部と結合されている。

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
る機構を真空容器内の小型の部品に限定することによ
り、大気中における機械的な回転機構を持たずにＸ線焦
点を披検体の周囲に高速度で安定して周回させて被検体
を瞬時に撮影して３次元の画像を得られる小型のＸ線Ｃ
Ｔスキャナを提供する。液体金属を潤滑剤とする動圧滑
り軸受を使って真空容器内で電子銃組立を周回させると
共に、真空容器内で周回している部品に真空容器の外か
ら通電している。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線ＣＴスキャナについて、概略
の断面を表している図１を参照して説明する。従来のＸ
線ＣＴスキャナは、固定架台１００１と、軸受１００３
を介し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および真空中で回転
している部品に給電できる給電機構として、動作時に液
体である金属を潤滑剤として使用した環状の動圧滑り軸
受を開発し、この軸受の直径が大きく且つ軸受の開口の
高低落差が大きいにもかかわらず、液体金属潤滑剤が軸
受機構の外に漏出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
回転部分をな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た軸受溝の吸
引作用で液体金属潤滑剤が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１００ｃ
ｍ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、軸受機構が真空空間との実質的な境界を
成す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、この部分に前記の液体金属潤滑剤で濡れない表
面を持たせることにより、この部分での液体金属潤滑剤
の表面張力の圧力効果を十分に大きくしてある。これを
実現する手段として、液体金属潤滑剤が存在する領域と
真空空間との実質的な境界を成す軸受開口に隣接する軸
受をスラスト軸受に限定し、このスラスト軸受のギャッ
プを十分に狭くした。スラスト軸受間の距離は短い為に
熱膨張の影響が少ないし、回転に伴う遠心力による膨張
もほとんど無いのでこの狭いギャップを保持することが
できる。従って、前記の軸受回転体が静止した場合で
も、液体金属潤滑剤が軸受開口から出てゆけないことに
成る。

【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
安定な動作を行うことができる。さらに、電子銃組立や
Ｘ線ターゲットなどのように発熱する部品も軸受ギャッ
プ内に在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て且つ大出力が得られるＸ
線ＣＴスキャナ用のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及
びこれを使った超高速Ｘ線ＣＴスキャナを簡単な構造で
安価にしかも信頼性良く実現した。

【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の主要部を更に拡大した断面図である。図７は図５の
一部を拡大した図であり、原理を表すための模式図であ
る。図８と図９は図６の変形例である。

【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。図２（Ｂ）のＦ１，Ｆ２，Ｆ３で示すように、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及び図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ＲＴ
２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Ｃ
Ｒは動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢＧ内の液体金属
潤滑剤を通して電気的にも熱的にも真空容器ＶＶに接続
されている。

【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の回転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Ｓ
Ｌ１は固定部と回転部を有し、固定部は絶縁体２２０を
介して電気絶縁を保ちながら真空容器ＶＶの一部に機械
的に固定されている。陰極給電機構ＳＬ１の回転部と固
定部は液体金属を潤滑剤とする動圧滑り軸受を構成して
おり、液体金属潤滑剤を介して両者間で通電される。陰
極給電機構ＳＬ１の回転部が電子銃組立ＥＧに弾力性の
ある回転トルク伝達機構２１７で機械的に連結されてお
り、陰極給電機構ＳＬ１はある程度の偏芯及び軸方向の
変位を許容した状態で電子銃組立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きな入力
が許容でき、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Ｄ
Ｆ，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
る電子銃組立の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】前記の構成の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、及び前
記の陰極給電機構ＳＬ１の回転部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
軸受の開口部における表面張力の作用で開口部より内側
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μ
ｍに限定されていた。例えば軸受の開口部におけるギャ
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部の
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。

【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を構成している。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と一致している。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、これらの軸受内に動圧力が生じるので
回転部分を浮上させて回転自在に支承することができ
る。軸受回転体１０２が回転している場合には、それぞ
れの軸受ギャップ内の液体金属潤滑剤は軸受の内部に閉
じ込める作用が生じ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。

【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、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
第一の端部ギャップ１０５，１１０とに、第二のスラス
ト軸受の軸受ギャップ１０６，１１１はラジアル軸受の
軸受ギャップ１０３，１０８と第二の端部ギャップ１０
７，１１２とに連通している。第一の端部ギャップ１０
５，１１０と第二の端部ギャップ１０７，１１２を構成
するそれぞれの対向面の直径はラジアル軸受の軸受ギャ
ップ１０３，１０８を構成する対向面の直径より小さく
なっている。第一の端部ギャップ１０５，１１０のサイ
ズと第二の端部ギャップ１０７，１１２のサイズはラジ
アル軸受の軸受ギャップ１０３、１０８のサイズよりも
大きくなっており、第一の端部ギャップ１０５，１１０
と第二の端部ギャップ１０７，１１２は両方とも真空空
間と連通しており、それらを構成する対向面には前記の
液体金属潤滑剤で濡れない表面（図示せず）を持ってい
る。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０４，１０９
と第一の端部ギャップ１０５、１１０との間には環状の
軸受開口１２１、１２１’があり、第二のスラスト軸受
の軸受ギャップ１０６、１１１と第二の端部ギャップ１
０７、１１２との間には環状の軸受開口１２０、１２
０’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１１２、軸受開口１２０と１２０’、軸
受開口１２１と１２１’とはそれぞれ同一のものであ
り、異なる番号は示す位置の違いを表している。ここ
で、端部ギャップとは対向する面の少なくとも一方に前
記の濡れない面を有していることを示している。

【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
ップのサイズを小さな値に保っておくと、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。実使用時には、図７に模式
的に示すように、軸受回転体１０２の回転中心ＣＣ’と
軸受固定体の中心軸Ｃ１Ｃ１’は僅かな値ｄだけ鉛直方
向にずれている。この値は、前記のラジアル軸受を構成
する軸受ギャップ１０３，１０８のサイズの周方向にお
ける平均値にほぼ等しくなっている。この状態で、軸受
開口１２０、１２０’のギャップを構成する対向面対の
内で軸受固定体１０１上にある面１２３の中心軸を、ラ
ジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８を構成する、
軸受固定体上の面１２８の中心軸Ｃ１Ｃ１’よりも鉛直
下方にｄだけ下げておくと、軸受開口１２０、１２０’
のギャップのサイズは全周囲にわたってスラスト軸受の
軸受ギャップ１０６，１１１のサイズと同じ値に保つこ
とができる。軸受開口１２１，１２１’についても同様
であるので説明を省略する。

【００２４】前記のように、本発明に使用される軸受の
直径が１００ｃｍ程度と大きいので、ラジアル軸受のギ
ャップのサイズを全周囲にわたって十分に小さな値に保
つことは困難である。その一つの理由は、軸受の回転部
分が１０rps程度の高速回転をすると、軸受の回転部分
の半径の遠心力による膨張が２０μｍ程度生じるので、
ラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８のサイズの
全周囲にわたる平均値を２０μｍ以下に保つことは極め
て困難であることである。第二の理由は、直径が大きい
為に回転部分の熱膨張差が大きくなり、軸受ギャップの
サイズを精度良く保つのが困難であることである。従っ
て、ラジアル軸受が真空空間に隣接するように作られた
軸受では、真空空間との境界でたえず大きな表面張力の
圧力効果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
止するのは極めて困難である。

【００２５】しかるに、本発明に使用される軸受機構の
互いに対向するスラスト軸受間の距離は１０ｃｍ以下で
あり、軸受の温度は低く保たれているので、熱膨張の影
響は小さいし、スラスト軸受の軸受面は回転中心軸に直
交している為に遠心力の影響も小さいので、スラスト軸
受の軸受ギャップに関しては上記のラジアル軸受の場合
の欠点は生じない。更に、スラスト軸受の軸受面は平面
であるので加工精度を十分に高めることも容易であり、
軸受ギャップのサイズを高精度に小さな値の保つことは
容易にできる。上記の理由により、スラスト軸受に隣接
して設けられた軸受開口のギャップのサイズは、隣接す
るスラスト軸受の軸受ギャップのサイズと同じ程度に小
さくできる。例えば、軸受開口の半径Ｒが５０ｃｍの場
合に、軸受開口のギャップのサイズを１７μｍ以下に保
った場合には、１０２cm以上の高低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が生じるこ
とが数値計算の結果判った。前記のラジアル軸受を構成
する軸受ギャップ１０３，１０８のサイズの周方向にお
ける平均値ｄが１００μｍであった場合でも、軸受開口
１２０，１２０’、及び軸受開口１２１、１２１’を構
成する対向面の内で軸受固定体１０２の表面に在る面の
中心を、前記のラジアル軸受の軸受面の内で軸受固定体
１０１の表面に在る面１２８の中心軸Ｃ１Ｃ１’よりも
１００μｍだけ鉛直下方に移動しておき、軸受開口を構
成する対向面の半径を同一にしておき、スラスト軸受の
軸受ギャップのサイズを１７μｍに保つと軸受開口のギ
ャップのサイズは全周囲にわたって１７μｍに保たれ
る。従って、真空空間との全ての境界をこのようにギャ
ップのサイズが小さいスラスト軸受の端部になるように
構成することにより簡単に前記の液体金属潤滑剤を軸受
の内部に閉じ込めることができ、どの場合においても液
体金属潤滑剤が漏出しない動圧滑り軸受を提供すること
ができる。

【００２６】図６を参照して実施例に係わる軸受構造に
ついて更に詳細に説明する。ここでの説明は図示されて
いる下方の部分のみについて述べる。前記の第一スラス
ト軸受の軸受ギャップ１０９、及び前記の第二のスラス
ト軸受の軸受ギャップ１１１は、これらが真空空間との
実質的な境界を成す軸受開口１２０、及び軸受開口１２
１を持っている。環状の軸受開口１２０を構成する対向
面のそれぞれは、前記の第二のスラスト軸受の軸受面に
直交しているとともに前記の軸受回転体１０２の内部に
伸びた面１２２と、前記の第二のスラスト軸受の軸受面
に直交しているとともに前記の軸受固定体１０１の内部
に伸びた面１２３とに繋がっており、これらの面１２２
と１２３は前記の液体金属潤滑剤で濡れない表面で構成
されている。面１２２と面１２３は１８０度開いてお
り、これらと対面する面１２６は面１２２および面１２
３と半径方向に十分に大きなサイズのギャップを持って
いる。同様に、環状の軸受開口１２１を構成する対向面
のそれぞれは、前記の第一のスラスト軸受の軸受面に直
交しているとともに前記の軸受回転体１０２の内部に伸
びた面１２４と、前記の第一のスラスト軸受の軸受面に
直交しているとともに前記の軸受固定体１０１の内部に
伸びた面１２５とに繋がっており、これらの面１２４と
１２５は前記の液体金属潤滑剤で濡れない表面で構成さ
れている。面１２４と面１２５は１８０度開いており、
これらと対面する面１２７は面１２４および面１２５と
半径方向に十分に大きなサイズのギャップを持ってい
る。面１２２の半径及び中心軸と面１２３の半径及び中
心軸とはそれぞれ同じであり、面１２４の半径及び中心
軸と面１２５の半径及び中心軸とはそれぞれ同じであ
る。

【００２７】前記の軸受回転体１０２が回転を停止した
場合、環状の軸受開口１２０において前記の液体金属潤
滑剤が内部からの圧力を受けると、これに対抗して表面
張力が作用してこの液体金属潤滑剤を軸受ギャップ１１
１の内部に押し戻す圧力効果を生じるが、液体金属潤滑
剤の内部からの圧力が大きい場合には液体金属潤滑剤が
環状の軸受開口１２０において外部に膨らんだ状態にな
る。この場合に、面１２２、面１２３、面１２６は十分
に離れているので前記の液体金属潤滑剤に膨らみが生じ
てもこれらの面に接触することはない。従って、前記の
表面張力と液体金属潤滑剤内部の圧力との釣り合いを保
つことができ、液体金属潤滑剤が外部に漏出することは
起こらない。

【００２８】前記の軸受回転体１０２が回転している場
合には環状の軸受開口１２０の近くにある液体金属潤滑
剤は前記の軸受溝の吸引力で軸受の内部に吸引されてこ
の軸受開口１２０よりも外側に移動することはない。ま
た、何らかの原因で軸受開口１２０の外側にあった液体
金属潤滑剤は面１２２、面１２６が回転しているので共
に回転して遠心力を受けて端面１２０に達し、軸受内に
吸引される。このようにして、液体金属潤滑剤が外部に
漏出することは起こらない。

【００２９】環状の軸受開口１２１での液体金属潤滑剤
の振る舞いは軸受開口１２０の場合と同様であるので説
明は省略する。他の実施例について図８を参照して説明
する。環状の軸受開口１２０に繋がる面１２２は前記の
第二のスラスト軸受の軸受面と実質的に同一面内にあ
る。この場合、面１２３の半径よりも半径が小さな部分
の面は前記の液体金属で濡れない表面となっている。そ
の他は前記の実施例と同様の構造になっている。この場
合、面１２２と面１２３は実質的に直交しており、面１
２２、面１２３、面１２６は軸受開口１２０から離れた
位置ではお互いに接近していないので前記の実施例の場
合と実質的に同じ効果を生じる。環状の軸受開口１２１
での作用は軸受開口１２０の場合と同様であるので説明
を省略する。図６及び図８の実施例では端部ギャップ１
０５、１１０、１０７、１１２と真空空間との間に環状
の窪みなどのギャップが異なる部分が在る場合を示して
いる。他の実施例を図９に示している。この場合は、面
１２６と面１２７に凹凸が無く、単純な構造と成ってい
るほかは図８の実施例と同様であり、前記の効果がある
ことは明らかである。

【００３０】これまでの説明では前記の液体金属潤滑剤
が多量に軸受内にある場合の説明であるが、液体金属潤
滑剤の量を減らして液体金属潤滑剤の高低落差を小さく
した場合にはこの中の静圧力が減少するので前記のスラ
スト軸受のギャップのサイズを１７μｍよりも大きくで
きる場合がある。この場合でも、ラジアル軸受の軸受ギ
ャップのサイズよりもスラスト軸受のギャップのサイズ
を小さくできるので本発明は有効である。また、前記の
軸受回転体１０２と前記の軸受固定体１０１と前記の軸
受開口１２０，１２０’と前記の軸受開口１２１，１２
１’とで囲まれてできる潤滑剤存在領域内の鉛直上方の
部分には空間が含まれており、この空間は図示しない連
通孔によって真空容器内の真空空間に通じており、軸受
の内外での残留ガスによる圧力差は無くしてある。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。

【００３１】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、１２０’，及び軸受開口１２
１、１２１’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
圧滑り軸受を有する軸受機構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
り軸受から成る軸受機構も同様の構造と成っている。

【００３２】軸受回転体１０２が十分な高速度で回転し
ている場合には前記のそれぞれの軸受ギャップにおいて
比較的大きな軸受損失が発生するが、軸受固定体１０１
は、外部から強制冷却されている真空容器ＶＶに熱的に
も結合されているので、低い温度に保たれる。軸受回転
体１０２は、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１０
２には陰極側回転体組立ＣＲが機械的に結合してあり、
陰極側回転体組立ＣＲには電子銃組立ＥＧなどの発熱体
が取り付けてある。特に、陽極側の軸受機構ＡＧＢでは
多量の熱を発生するＸ線ターゲットＴＧから多量の熱が
流入する。これらの場合でも、上記の理由により軸受機
構部分の温度を十分に低く保つことができる。

【００３３】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。

【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。また、軸受と軸受の
間にギャップのサイズが大きい部分が在ってもよい。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と一体にな
っていても、真空容器の一部として構成されていてもこ
の部分でのＸ線の減衰率が小さければＸ線放出窓と見な
すことが出来るのは勿論である。真空容器ＶＶは回転対
称な形状でなくても良い事は勿論である。真空容器の中
心軸と陰極側回転体組立又は陽極側回転体組立の中心軸
がある程度ずれていても良い事は勿論である。Ｘ線ター
ゲットが分割して構成されており、それぞれの分割され
た部分に隙間があっても良い事は勿論である。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。

【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、この発明は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。

【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事が出来
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。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。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く、回転騒音や磨耗が無く信頼
性が高い長寿命のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及び
Ｘ線ＣＴスキャナを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する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の一部を拡大した断面図である。

【図７】本発明の原理を示す為に図５の一部を拡大した
模式図である。

【図８】本発明の他の実施例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の一部を拡大した断面
図である。

【図９】本発明の他の実施例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の一部を拡大した断面
図である。

【符号の説明】

ＡＢＧ陽極側の軸受機構ＡＲ陽極側回転体組立Ｂ寝台ＣＢＧ陰極側の軸受機構ＣＲ陰極側回転体組立ＤＢ後方検出器組立ＤＦ前方検出器組立Ｄ１検出器ＤＦ，ＤＢの一部Ｄ２検出器ＤＦ，ＤＢの一部Ｄ３検出器ＤＦ，ＤＢの一部ＥＧ電子銃組立Ｆ１Ｘ線焦点Ｆ２Ｘ線焦点Ｆ３Ｘ線焦点ＨＴ高電圧端子ＬＭ１円弧状のステータＬＭ２円弧状のステータＭ被検体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１２２軸受回転体の面１２３軸受固定体の面１２４軸受回転体の面１２５軸受固定体の面１２６軸受回転体の面１２７軸受回転体の面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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を真空の状態に保持して真空空間を
形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内
部の真空空間において真空容器の中心軸と同軸的に回転
できるように支承された陰極側回転体組立と、この陰極
側回転体組立の一部に取り付けられた電子銃組立と、こ
の電子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極
と、この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の
陰極給電機構の回転部分と、前記の陰極の周回軌道を含
む面と対面して取り付けられた環状のＸ線ターゲット
と、このＸ線ターゲットの表面で発生したＸ線を前記の
真空容器の外に取り出す為のＸ線放出窓と、前記の陰極
側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構と、前記の
陰極側回転体組立を真空容器内で回転自在に支承する軸
受機構と、前記の陰極給電機構の回転部分を真空容器内
で回転自在に支承する軸受機構とを有して構成されてお
り、これらの軸受機構の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、前記の動圧滑り軸受には、動作時に前記の
軸受回転体の中心軸方向に動圧力を生じる少なくとも１
個のスラスト軸受が含まれており、前記の軸受固定体と
前記の軸受回転体は、前記の液体金属潤滑剤の実質的な
存在境界となる環状の軸受開口を構成した部分を含んで
おり、全ての環状の軸受開口は、それぞれ前記のスラス
ト軸受に隣接して設けら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。
【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、前記の動圧滑り軸受には、動作時に
前記の軸受回転体の中心軸方向に動圧力を生じる少なく
とも１個のスラスト軸受が含まれており、前記の軸受固
定体と前記の軸受回転体は、前記の液体金属潤滑剤の実
質的な存在境界となる環状の軸受開口を構成した部分を
含んでおり、全ての環状の軸受開口は、それぞれ前記の
スラスト軸受に隣接して設けら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。
【請求項３】前記の軸受ギャップの全周囲が前記の真
空空間に通じている全てのスラスト軸受は、これらそれ
ぞれのスラスト軸受の一方の環状の端部において前記の
軸受開口と隣接しており、前記の軸受開口よりも真空空
間側において、前記の液体金属潤滑剤で濡れていない対
向面が、それぞれ前記の軸受固定体の表面と前記の軸受
回転体の表面とに設けてあることを特徴とする特許請求
項１〜２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】前記の動圧滑り軸受には少なくとも１個
のラジアル軸受が含まれており、これら全てのラジアル
軸受は、前記の軸受回転体と前記の軸受固定体と前記の
軸受開口とで囲まれてできる潤滑剤存在領域内に設けら
れていることを特徴とする特許請求項１〜３のいずれか
１つに記載のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれ
を使ったＸ線ＣＴスキャナ。
【請求項５】前記の軸受開口よりも真空空間側に在
る、前記の液体金属潤滑剤で濡れていない対向面に含ま
れる一方の面は、前記の軸受開口において、対向する他
方の面に対して９０度以上の角度を保って設けられてい
る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６】前記の軸受開口と隣接するスラスト軸受
の軸受ギャップのサイズは、前記のラジアル軸受の軸受
ギャップのサイズの周方向における平均値よりも小さい
ことを特徴とする特許請求項４〜５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。
【請求項７】前記の軸受開口よりも真空空間側に在
り、液体金属潤滑剤で濡れていない対向面のそれぞれ
は、これらが前記の軸受開口において隣接しているスラ
スト軸受を構成する軸受ギャップよりも大きなサイズの
ギャップをもって互いに対面していることを特徴とする
特許請求項３に記載のカソードスキャン型Ｘ線発生器、
及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナ。
【請求項８】前記の軸受開口において生じる液体金属
潤滑剤の表面張力の圧力効果は、前記の軸受開口の全周
囲において、前記の液体金属潤滑剤の静圧力よりも大き
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】前記の軸受開口と隣接するスラスト軸受
の軸受ギャップのサイズは１７μｍ以下であることを特
徴とする特許請求項１〜５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。
【請求項１０】前記の軸受回転体と前記の軸受固定体
と前記の軸受開口とで囲まれて出来る潤滑剤存在領域に
は前記の液体金属潤滑剤で満たされていない空間が在る
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】前記の軸受固定体と前記の軸受回転体
と前記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１〜４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】前記の動圧滑り軸受には、前記の軸受
回転体と前記の軸受固定体とで挟まれて構成されたラジ
アル軸受が含まれており、このラジアル軸受を構成す
る、前記の軸受固定体に在る軸受面の中心軸と、前記の
軸受開口を構成する、前記の軸受固定体に在る面の中心
軸とが鉛直方向にずれていることを特徴とする特許請求
項１〜１１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】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、前記の動圧滑り軸受には、動作時に前
記の軸受回転体の中心軸方向に動圧力を生じる少なくと
も１個のスラスト軸受が含まれており、前記の軸受固定
体と前記の軸受回転体は、前記の液体金属潤滑剤の実質
的な存在境界となる環状の軸受開口を構成した部分を含
んでおり、全ての環状の軸受開口は、それぞれ前記のス
ラスト軸受に隣接して設けられていることを特徴とする
電子線照射装置。