JP2002231166A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期に亙って安定な回転バランスが維持され
る回転陽極型Ｘ線管を提供すること。 【解決手段】 Ｘ線を放出する陽極ターゲット１２と、
中間回転体１６およびこの中間回転体１６の外周面に接
合された外側回転体１７を有し、陽極ターゲット１２を
回転可能に支持する回転機構１５とを具備した回転陽極
型Ｘ線管において、中間回転体１６との接合領域Ｌ１を
含む外側回転体１７の領域Ｓにスリットを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は医療用診断装置な
どに使用される回転陽極型Ｘ線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、Ｘ線を放出する円
盤状の陽極ターゲットおよび電子ビームを発生する陰
極、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転機構など
を真空外囲器内に収納した構造となっている。そして、
真空外囲器外に配置した電磁コイルが発生する回転磁界
によって陽極ターゲットを回転させ、回転する陽極ター
ゲットに対し電子ビームを照射し、陽極ターゲットから
Ｘ線を放出させている。

【０００３】回転陽極型Ｘ線管の回転機構は、陽極ター
ゲットを支持する支持シャフトが連結された回転体部分
およびこの回転体部分の内側に嵌合された固定体部分な
どから構成され、回転体部分と固定体部分との間に軸受
が形成されている。

【０００４】回転機構の軸受としてこれまでころがり軸
受が長く使用されている。近年、回転体部分あるいは固
定体部分の軸受面にらせん溝を形成し、らせん溝および
軸受間隙などに、ガリウム（Ｇａ）やガリウムーインジ
ウムー錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金などの液体金属潤滑
剤を送り込む動圧式すべり軸受が採用されるようになっ
ている。後者の動圧式すべり軸受を用いた例は、特公昭
６０−２１４６３号あるいは特開昭６０−９７５３６
号、特開昭６０−１１７５３１号、特開昭６１−２９１
４号、特開昭６０−２８７５５５号の各公報に開示され
ている。

【０００５】ところで、動圧式すべり軸受を用いた回転
機構の回転体部分は、たとえば陽極ターゲットを支持す
る支持シャフトが連結された有底円筒状の中間回転体お
よび中間回転体の外周面に接合された外側回転体、中間
回転体の内周面に接合された内側回転体の３層構造など
の部分から構成されている。

【０００６】この場合、陽極ターゲットを支持する支持
シャフトは、たとえば中間回転体の中央に設けられた透
孔部分にねじ込まれて連結されている。外側回転体は、
回転軸方向にみてたとえば陽極ターゲットに近い位置で
中間回転体とろう付けなどで一体的に接合されている。
内側回転体は、回転軸方向にみてたとえば陽極ターゲッ
トから遠い位置で中間回転体とろう付けなどで一体的に
接合されている。そして、内側回転体の内部空間に、固
定体部分たとえばほぼ円柱状の固定体が嵌合される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転陽極型Ｘ線
管の場合、回転機構を構成する回転体部分は、たとえば
外側回転体および中間回転体、内側回転体など相違する
金属材料の３層構造で構成され、各層の回転体は互いに
ろう付けなどで接合されている。たとえば、中間回転体
には鉄系の材料が使用され、外側回転体には電気伝導度
の高い銅などが使用される。この場合、熱膨張率を比較
すると外側回転体の方が中間回転体よりも大きい。した
がって、中間回転体と外側回転体をろう付けする場合、
両者の接合部を全周に亙り均一にろう付けすることが困
難になっている。

【０００８】そのため、接合部分に軸ずれが生じる場合
がある。このような軸ずれはろう接後の加工である程度
修正できる。しかし、加工によってたとえば外側回転体
の円周方向における肉厚が変化し、その結果、回転バラ
ンスが悪化し、回転特性を低下させる。

【０００９】また、接合不良部が部分的に存在すると、
動作時の温度サイクルで接合不良部を起点に接合面の剥
離が発生する。剥離が発生すると、外側回転体に働く遠
心力によって外側回転体が変形し回転バランスがくずれ
る。その結果、動作時に回転陽極型Ｘ線管の振動が大き
くなるなど、不良品発生の原因になる。

【００１０】また、中間回転体から外側回転体への熱の
伝達量が減少し、中間回転体の温度が上昇する。このた
め、陽極ターゲットを支持する支持シャフトと中間回転
体との接合部の温度が高くなり、両者のろう接部分が変
形し、支持シャフトと中間回転体の同芯度が悪化する。
その結果、回転バランスがくずれ、回転陽極型Ｘ線管の
振動が大きくなり、不良品発生の原因になる。

【００１１】本発明は、上記した欠点を解決し、長期に
亙り安定な回転バランスを維持できる回転陽極型Ｘ線管
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線を放出す
る陽極ターゲットと、この陽極ターゲットが固定された
第１回転体およびこの第１回転体の外周面に接合された
第２回転体を有し、前記陽極ターゲットを回転可能に支
持する回転機構とを具備した回転陽極型Ｘ線管におい
て、前記第２回転体の前記第１回転体との接合領域にス
リットを設けたことを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、動圧
式すべり軸受を用いた場合を例にとり図１を参照して説
明する。図１は、陽極ターゲット部分および陽極ターゲ
ットを回転可能に支持する回転機構部分を中心に示して
いる。

【００１４】符号１１は回転陽極Ｘ線管を構成する真空
外囲器で、図ではその一部が示されている。真空外囲器
１１内に陽極ターゲット１２が配置されている。陽極タ
ーゲット１２は支持シャフト１３にネジ１４で固定さ
れ、支持シャフト１３は回転機構１５に連結されてい
る。

【００１５】回転機構１５は回転体部分と固定体部分と
で構成され、回転体部分は第１回転体たとえば有底円筒
状の中間回転体１６および第２回転体たとえば中間回転
体１６の外周面に接合された円筒状の外側回転体１７、
そして第３回転体たとえば中間回転体１６の内周面に接
合された有底円筒状の内側回転体１８などから構成され
ている。支持シャフト１３はたとえば中間回転体１６中
央の透孔部分にがねじ込まれ、中間回転体１６と直接連
結されている。また、外側回転体１７の一部表面に熱を
輻射できるように黒化膜１７ａが設けられている。

【００１６】支持シャフト１３と中間回転体１６との接
合、および、中間回転体１６と外側回転体１７との接合
は、Ａｕ（金）やＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）を主としたろ
う材を使用したろう付けで行われる。

【００１７】中間回転体１６外周面と外側回転体１７内
周面との帯状をした環状の接合領域Ｌ１は、回転軸方向
にみて伝熱経路的に陽極ターゲットに近い位置に設けら
れ、接合領域Ｌ１を除いた部分には隙間Ｇ１が設けられ
ている。また、中間回転体１６内周面と内側回転体１８
外周面との帯状をした環状の接合領域Ｌ２は回転軸方向
にみて伝熱経路的に陽極ターゲットから遠い位置に設け
られ、接合領域Ｌ２を除いた部分には隙間Ｇ２が設けら
れている。

【００１８】上記の支持シャフト１３には陽極ターゲッ
ト１２の熱が直接伝わるため、Ｗ（タングステン）やＭ
ｏ（モリブデン）、これらの合金など高融点金属が使用
されている。中間回転体１６は、Ｆｅ（鉄）または５０
重量％の鉄と５０重量％の鉄ニッケル合金などのＦｅ系
金属が使用されている。外側回転体１７は、外部に配置
されたステータコイルが発生する回転磁界によって電磁
誘導による電流が流れるため銅などの材料が使用されて
いる。

【００１９】また、一番内側に位置する第３回転体１８
の内側空間に固定体部分たとえばほぼ円柱状の固定体１
９が挿入嵌合され、第３回転体１８の下端開口部は円盤
状の閉塞体２０で封止されている。

【００２０】そして、回転機構を構成する回転体部分と
固定体部分との嵌合部分に動圧式すべり軸受、たとえば
ラジアル方向の動圧式すべり軸受およびスラスト方向の
動圧式すべり軸受が設けられている。

【００２１】たとえば固定体１９表面の回転軸方向に離
れた位置にそれぞれらせん溝２１ａ、２１ｂが対に形成
され、ラジアル方向の２つの動圧式すべり軸受２２ａ、
２２ｂが設けられている。また、固定体１９の図示上端
面に、図２に示すようなサークル状のヘリンボンパター
ンらせん溝Ｐ１が形成され、スラスト方向の動圧式すべ
り軸受２３ａが設けられている。また、固定体１９の段
部と対向する閉塞体２０上面に、図３に示すようなサー
クル状のヘリンボンパターンらせん溝Ｐ２が形成され、
もう１つのスラスト方向の動圧式すべり軸受２３ｂが設
けられている。

【００２２】なお、回転体部分および固定体部分の両軸
受面は、動作中、ほぼ２０μｍの軸受間隙を保つように
設定されている。また、らせん溝内および軸受間隙には
動作中に液状となる液体金属潤滑材が供給される。

【００２３】上記した構成において、図１を線分Ａ−Ａ
で断面にした図４に示すように、外側回転体１７に複数
たとえば６個のスリット４１が円周方向に等間隔に設け
られている。図２では図１に対応する部分には同じ符号
を付し重複する説明を一部省略する。

【００２４】スリット４１はたとえば回転軸と平行に設
けられ、スリット４１の回転軸方向の長さＳは、たとえ
ば中間回転体１６と外側回転体１７との接合領域Ｌ１の
回転軸方向長さのほぼ２倍で、たとえば陽極ターゲット
１２側の端部から接合領域Ｌ１を越え、中間回転体１６
との隙間Ｇ１の部分まで伸びている。

【００２５】上記した構成の回転陽極型Ｘ線管におい
て、真空外囲器１１の外側に配置したステータコイル
（図示せず）から回転磁界が加えられると、回転機構１
５の回転体部分が回転し、回転機構１５に連結した支持
シャフト１３が回転し、さらに陽極ターゲット１２が回
転する。この状態で、陽極ターゲット１２に電子ビーム
が照射され、陽極ターゲット１２からＸ線が放出され
る。

【００２６】ところで、回転機構１５を構成する中間回
転体１６と外側回転体１７とをろう接する場合、まず、
外側回転体１７の内側に中間回転体１６のろう接部分を
嵌合する。その後、両者間にろう材を配置し加熱して接
合する。このとき、中間回転体１６および外側回転体１
７は、ろう接する温度で外側回転体１７内側に中間回転
体１６が嵌合する寸法に設定される。

【００２７】たとえば外側回転体１７は銅または銅合金
で形成され、中間回転体１６は鉄または鉄合金で形成さ
れる。そのため、外側回転体１７の方が中間回転体１６
よりも熱膨張率が大きい。この場合、室温では、中間回
転体１６の外径の方が外側回転体１７の内径よりも大き
くなり、外側回転体１７内側への中間回転体１６の嵌合
が困難になっている。

【００２８】上記した構成によれば、外側回転体１７に
スリット４１が回転軸方向に設けられている。そのた
め、外側回転体１７に中間回転体１６を嵌合する際、あ
るいは、外側回転体１７と中間回転体１６の接合部分Ｌ
１に生じる力を吸収する際など、スリット４１の部分が
広い範囲で変形し、良好な接合状態が確保される。

【００２９】たとえば中間回転体１６を嵌合する場合、
外側回転体１７の端部が変形して広がり中間回転体１６
が確実に嵌合される。また、外側回転体１７と中間回転
体１６間にろう材を正しく配置することもでき、両者は
全周にわたり均一なろう接が行われる。その結果、外側
回転体１７と中間回転体１６間の軸ずれがなくなり、長
期に亙り安定な回転バランスを維持できる回転機構が得
られる。

【００３０】上記の実施形態では、外側回転体に設ける
スリットを回転軸と平行に形成している。しかし、スリ
ットは、外側回転体の中間回転体との接合領域を変形さ
せる構造であればよく、必ずしも回転軸と平行に形成す
る必要はない。また、外側回転体に等間隔に複数のスリ
ットを設けているがスリットは１つでもよい。しかし、
複数のスリットを等間隔に設けた方が良好な回転バラン
スが得られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、長期に亙り安定な回転
バランスが維持される回転陽極型Ｘ線管を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための断面図であ
る。

【図２】本発明の実施形態に使用される動圧式すべり軸
受のヘリンボンパターンらせん溝を説明するための上面
図である。

【図３】本発明の実施形態に使用される動圧式すべり軸
受の他のヘリンボンパターンらせん溝を説明するための
上面図である。

【図４】本発明の外側回転体に形成されるスリットを説
明するための断面図である。

【符号の説明】

１１…真空外囲器 １２…陽極ターゲット １３…支持シャフト １４…ねじ １５…回転機構 １６…中間回転体 １７…外側回転体 １７ａ…黒色皮膜 １８…内側回転体 １９…固定体 ２０…閉塞体 ２１ａ…らせん溝 ２２ａ、２２ｂ…ラジアル方向の動圧式すべり軸受 ２３ａ、２３ｂ…スラスト方向の動圧式すべり軸受 ４１…スリット Ｌ１…中間回転体と外側回転体の接合領域 Ｌ２…中間回転体と内側回転体の接合領域 Ｓ…スリットを形成した領域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を放出する陽極ターゲットと、この
   陽極ターゲットが固定された第１回転体およびこの第１
   回転体の外周面に接合された第２回転体を有し、前記陽
   極ターゲットを回転可能に支持する回転機構とを具備し
   た回転陽極型Ｘ線管において、前記第２回転体の前記第
   １回転体との接合領域にスリットを設けたことを特徴と
   する回転陽極型Ｘ線管。
2. 【請求項２】 第２回転体が銅または銅合金で形成され
   た請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 【請求項３】 スリットは、第２回転体の陽極ターゲッ
   ト側の端部から第１回転体との接合領域を越えた部分ま
   で形成されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 【請求項４】 スリットは第２回転体の円周方向に等間
   隔に複数設けられている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線
   管。
5. 【請求項５】 第２回転体は陽極ターゲット側の端部で
   第１回転体と接合し、かつ、前記陽極ターゲットから遠
   い側に第１回転体との間に隙間が設けられ、スリットは
   第２回転体の陽極ターゲット側の端部から前記隙間が設
   けられた領域まで伸びている請求項１記載の回転陽極型
   Ｘ線管。