JP2004134098A - 回転陽極型ｘ線管装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】陽極ターゲットの回転駆動に要する電力を低コストで小さくできる回転陽極型Ｘ線管装置を提供すること。
【解決手段】陽極ターゲット１５および回転力を発生する回転駆動部１８を設けた回転体１７、すべり軸受を介して回転体１７を支える固定体２１を真空外囲器１１内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、回転駆動部１８に与える誘導電磁界を発生するコイル２４とを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、回転体１７は、陽極ターゲットに連結した高圧電位部１７ａおよび高圧電位部１７ａと絶縁され回転駆動部１８に連結した接地電位部１７ｃを有し、固定体２１は、回転体１７の高圧電位部１７ａと電気的に接続する高圧電位部２１ａおよびこの高圧電位部２１ａと電気的に絶縁され回転体１７の接地電位部１７ｃと液体金属潤滑材を介して電気的に接続する接地電位部２１ｃを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】陽極ターゲット１５および回転力を発生する回転駆動部１８を設けた回転体１７、すべり軸受を介して回転体１７を支える固定体２１を真空外囲器１１内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、回転駆動部１８に与える誘導電磁界を発生するコイル２４とを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、回転体１７は、陽極ターゲットに連結した高圧電位部１７ａおよび高圧電位部１７ａと絶縁され回転駆動部１８に連結した接地電位部１７ｃを有し、固定体２１は、回転体１７の高圧電位部１７ａと電気的に接続する高圧電位部２１ａおよびこの高圧電位部２１ａと電気的に絶縁され回転体１７の接地電位部１７ｃと液体金属潤滑材を介して電気的に接続する接地電位部２１ｃを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極ターゲットを回転可能に支持した回転陽極型Ｘ線管を有する回転陽極型Ｘ線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転陽極型Ｘ線管装置は、陽極ターゲットが回転可能に支持されている回転陽極型Ｘ線管および陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するコイル、回転陽極型Ｘ線管やコイルを収納するハウジングなどから構成されている。陽極ターゲットを支持する回転支持機構は、互いに嵌合する回転体および固定体などから構成され、回転体と固定体の嵌合部分にたとえば動圧式すべり軸受が設けられている。動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管は、特許第１８２８０２５号や特許第２５９２０５２号、特許第３０９０３５９号などの各公報に開示されている。
【０００３】
ここで、従来の回転陽極型Ｘ線管装置について、動圧式すべり軸受を用いた場合を例にとり図７を参照して説明する。
【０００４】
回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器７１は、外径の大きい径大部７１１およびこれよりも外径の小さい径小部７１２などから構成されている。径大部７１１の一部にＸ線を通すＸ線窓７１ａが設けられている。径大部７１１の中央に第１高電圧供給機構７２が固定され、中央からずれた位置に第２高電圧供給機構７３が固定されている。第２高電圧供給機構７３に陰極７４が固定され、第２高電圧供給機構７３を通して陰極用高電圧が陰極７４に印加される。また径大部７１１に陽極ターゲット７５が配置されている。
【０００５】
陽極ターゲット７５は継手部７６を介して回転部を構成する回転体７７に連結されている。回転体７７の図示下端の外周面に筒状回転駆動部７８が接合され、回転体７７の内側に円柱状の固定体７９が嵌合されている。
【０００６】
固定体７９の図示上端は上方に伸び、第１高電圧供給機構７２と機械的に接触し、第１高電圧供給機構７２を通して陽極用高電圧が供給される。固定体７９の図示下端は下方に伸び、真空外囲器７１に気密接合されている。
【０００７】
回転体７７と固定体７９との嵌合部分に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば回転体７７の内周面と固定体７９の外周面との間に所定間隔にラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが形成されている。また、上下の２箇所に設けられた回転体７７の段差面と固定体７９の段差面との間にスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【０００８】
動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ、Ｓａ、Ｓｂが形成された回転体７７と固定体７９の嵌合部分には液体金属潤滑材が充填される。また、回転駆動部７８が位置する真空外囲器７１の径小部７１２の外側に誘導電磁界を発生するコイル８０が配置されている。
【０００９】
上記した構成において、第１高電圧供給機構７２に供給される正の高電圧が、固定体７９および嵌合部分の液体金属潤滑材、回転体７７を経て陽極ターゲット７５に印加される。第２高電圧供給機構７３を通して負の高電圧が陰極７４に供給される。また、コイル８０に電流を流して誘導電磁界を発生させ、この誘導電磁界によって回転駆動部７８が回転し、陽極ターゲット７５が回転する。この状態で、陰極７４から陽極ターゲット７５に電子ビームを照射し、陽極ターゲット７５からＸ線を放出させる。放出されたＸ線はＸ線窓７１ａを通して外部に取り出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
回転陽極型Ｘ線管は、動作状態に入る際、陽極ターゲットを停止または低速回転状態からＸ線の曝射に必要な高速回転へと加速する。加速に要する時間は、通常、玉軸受を用いた回転支持機構よりも、動圧式すべり軸受を用いた回転支持機構の方が長くなる。また、回転力の発生に必要とされる電力、あるいは、陽極ターゲットを同一回転数で連続的に回転させるためにコイルに供給する電力も、動圧式すべり軸受を用いた回転支持機構の方が大きくなる。
【００１１】
これは、動圧式すべり軸受に用いる液体金属潤滑材の粘性抵抗に伴う損失が大きいこと、あるいは、コイルと回転駆動部との距離が大きいことなどが原因している。なお、コイルおよび回転駆動部間には、接地電位にあるコイルと正の高電圧が印加される回転駆動部との放電を回避するために、相当の距離が必要とされている。
【００１２】
そこで、従来の回転陽極型Ｘ線管装置では、コイルに供給する電力を小さくするために、回転体の回転駆動部とコイルとの間の間隔を小さくする方法が提案されている。
【００１３】
その１つは、コイルと回転駆動部を同電位の高電圧にする方法である。しかし、この方法は、コイルに電力を供給するための電源装置が高価になるという問題がある。もう１つは、陽極に印加する電位を接地電位とし、回転駆動部の電位を接地電位にする方法である。この方法は、陽極を接地するため、陰極に印加する負の高電圧がほぼ２倍の大きさになる。そのため、陰極と接地電位との間を絶縁する構造が複雑になり、Ｘ線管装置が高価になるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記した欠点を解決し、陽極ターゲットの回転駆動に要する電力を低コストで小さくできる回転陽極型Ｘ線管装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、陽極ターゲットおよびこの陽極ターゲットを回転させる回転力を発生する回転駆動部を設けた回転体、液体金属潤滑材が供給されるすべり軸受を介して前記回転体を支える固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、前記回転駆動部に与える誘導電磁界を発生するコイルとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記回転体は、前記陽極ターゲットに連結した回転体高圧電位部およびこの回転体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転駆動部に連結した回転体接地電位部を有し、前記固定体は、前記回転体高圧電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体高圧電位部およびこの固定体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転体接地電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体接地電位部を有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１７】
回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器１１は、外径の大きいたとえば金属製の径大部１１１およびこれよりも外径の小さいたとえば金属製の径小部１１２などから構成され、径大部１１１の一部にＸ線を通すＸ線窓１１ａが設けられている。径大部１１１の中央に第１高電圧供給機構１２たとえばリセプタクルが固定され、中央からずれた位置に第２高電圧供給機構１３たとえばリセプタクルが固定されている。第１高電圧供給機構１２および第２高電圧供給機構１３には真空外囲器１１外から真空外囲器１１内に高電圧を伝送する導電路（図示せず）が設けられている。また、第２高電圧供給機構１３に陰極１４が固定されている。陰極１４は、第２高電圧供給機構１３に設けられた導電路（図示せず）を通して所定の高電圧が供給される。そして、径大部１１１に陽極ターゲット１５が配置されている。
【００１８】
陽極ターゲット１５は継手部１６を介して回転部を構成する回転体１７に連結されている。回転体１７は、図示上方に位置する筒状の高圧電位部１７ａおよび中間に位置するセラミクス製の筒状絶縁部１７ｂ、図示下方に位置する筒状の接地電位部１７ｃが管軸方向に順に連結する複合構造になっている。接地電位部１７ｃの外周面に筒状の銅製回転駆動部１８いわゆるロータが接合されている。
【００１９】
高圧電位部１７ａの上端開口はスラストリング１９で封止され、接地電位部１７ｃの下端開口は金属製封止リング２０で封止されている。回転駆動部１８やスラストリング１９、封止リング２０も、回転体１７とともに回転部を構成している。そして、回転体１７の複合構造部分の内側に円柱状の固定体２１が嵌合されている。
【００２０】
固定体２１は、図示上方に位置する高圧電位部２１ａやセラミクス製の絶縁部２１ｂ、絶縁部２１ｂの下端外周面に接合した筒状の接地電位部２１ｃが連結する複合構造で構成されている。固定体２１の高圧電位部２１ａおよび絶縁部２１ｂ、接地電位部２１ｃは、それぞれの少なくとも一部が回転体１７の高圧電位部１７ａおよび筒状絶縁部１７ｂ、接地電位部１７ｃと管軸方向における所定長さで対向している。高圧電位部２１ａの上端はスラストリング１９を貫通して上方に伸び、第１高電圧供給機構１２と電気的に接続され、第１高電圧供給機構１２を通して所定の高電圧が供給される。絶縁部２１ｂおよび接地電位部２１ｃの下端は封止リング２０を貫通して下方に伸び、真空外囲器１１の一部を構成する封止部材２２と気密接合されている。
【００２１】
回転体１７の接地電位部１７ｃは、たとえばその一部内径が固定体２１の接地電位部２１ｃの一部外径よりも大きく形成され、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃとの間に筒状の隙間Ｇが設けられている。
【００２２】
また、回転体１７と固定体２１との嵌合部分に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば回転体１７の高圧電位部１７ａおよび固定体２１の高圧電位部２１ａ間に、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが所定間隔に形成されている。スラストリング１９と固定体２１の高圧電位部２１ａとの間、そして、回転体１７の高圧電位部１７ａに設けられた段差部と固定体２１の高圧電位部２１ａに設けられた段差部とが対向する領域に、それぞれスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【００２３】
上記の構成で、回転体１７と固定体２１の嵌合部分たとえば動圧式すべり軸受が設けられた領域、および、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃ間の隙間Ｇに液体金属潤滑材が充填される。このとき、回転駆動部１８および回転体１７の接地電位部１７ｃはそれぞれ、隙間Ｇに充填された液体金属潤滑材を介して、固定体２１の接地電位部２１ｃと電気的に接続され、両者とも接地される。
【００２４】
また、回転駆動部１８が位置する真空外囲器１１の径小部１１２の外側に誘導電磁界を発生するコイル２４が配置されている。この場合、回転駆動部１８とコイル２４との間に位置する径小部１１２も、接地電位部２１ｃと電気的に接続され、かつ、接地される。なお、真空外囲器１１の径小部１１２はガラスなどの絶縁物で形成することもできる。
【００２５】
上記した構成において、第１高電圧供給機構１２に供給される正の高電圧が固定体２１に加えられ、さらに嵌合部分に充填された液体金属潤滑材を通して回転体１７に加えられ、そして回転体１７と機械的かつ電気的に連結する陽極ターゲット１５に供給される。また、第２高電圧供給機構１３に供給される負の高電圧が陰極１４に加えられる。これに合わせて、コイル２４に電流を流して誘導電磁界を発生させ、回転駆動部１８を回転させる。この回転で陽極ターゲット１５が回転する。この状態で、陰極１４から陽極ターゲット１５に電子ビームを照射し陽極ターゲット１５からＸ線を放出させる。放出されたＸ線はＸ線窓１１ａから外部に取り出される。
【００２６】
上記した構成によれば、回転駆動部１８および回転体１７の接地電位部１７ｃ、固定体２１の接地電位部２１ｃはいずれも接地され、同電位になっている。したがって、放電発生という問題がなくなり、回転駆動部１８とコイル２４を接近させることができ、消費電力が軽減する。
【００２７】
また、回転体１７の高圧電位部１７ａおよび接地電位部１７ｃが電気的に絶縁されているため、高圧電位部１７ａを所定の高電位に設定できる。そのため、陰極１４に印加される負電圧が大きくなることもない。
【００２８】
上記の実施形態では、回転体１７や固定体２１の各絶縁部１７ｂ、２１ｂをセラミクスで形成している。セラミクスは、軸受材がモリブデン合金の場合はこれと熱膨張率の差が少ないアルミナまたは窒化珪素が、また軸受材が鉄合金の場合はこれと熱膨張率の差が少ないジルコニアが望ましい。
【００２９】
また、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃとの間の隙間Ｇに液体金属潤滑材を充填している。この場合、隙間Ｇ部分を拡大した円Ｐ内に示すように、液体金属潤滑材Ｍに浮動体２５たとえば固定体２１を囲む形状の金属スリーブを侵漬すれば、液体金属潤滑材Ｍの粘性による発熱を抑制できる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２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。
【００３１】
この実施形態は、固定体２１内部に、図示下端から高圧電位部２１ａの部分まで、管軸方向に空洞３１が設けられている。そして、空洞３１に露出するたとえば固定体２１の表面部分はセラミクス部材で形成されている。この場合、空洞３１に絶縁油などの冷却媒体が流れる冷却用通路が形成され、軸受部分の温度上昇が防止される。
【００３２】
空洞３１部分に露出するセラミクス部材には熱伝導の良い窒化アルミニウムやベリリア、窒化珪素、アルミナなどが望ましい。空洞３１部分をセラミクスで形成した場合、良好な熱伝達効率をもつ水や不凍液を冷却媒体として用いることができる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。図３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。
【００３４】
この実施形態は、回転体１７の接地電位部１７ｃに内径が大きい径大部１７１を設け、径大部１７１の図示下端の開口をスラストリング３６で封止している。また、固定体２１の接地電位部２１ｃには、回転体１７の径大部１７１に嵌合する外径の大きい径大部２１１を設けている。そして、径大部２１１の上面と回転体１７の接地電位部１７ｃとの間隙部分、および、径大部２１１の下面とスラストリング３６との間隙部分にスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【００３５】
また、固定体２１の高圧電位部２１ａの上端に凹部３７を形成し、凹部３７内にばね部材３８が固定されている。第１高電圧供給機構１２に供給される高電圧は導電路３９を介してばね部材３８に加えられ、ばね部材３８から固定体２１に加えられる。また、回転体１７の上端開口は封止リング４０で封止され、封止リング４０の内側に液体金属潤滑材の漏れを防止する環状の溝４０ａが設けられている。
【００３６】
この場合、回転体１７の接地電位部１７ｃは、動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂに充填される液体金属潤滑材を介して固定体２１の接地電位部２１ｃと電気的に接続され、かつ、接地され、図１や図２の場合と同様の効果が得られる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、図２および図３に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００３８】
この実施形態は、固定体２１内部に、その図示下端から高圧電位部２１ａの部分まで、管軸方向に空洞３１が設けられ、空洞３１に露出するたとえば表面部分がたとえばセラミクス部材で形成されている。この場合、図２の実施形態と同様、空洞３１部分に絶縁油などの冷却媒体が流れる冷却用通路が形成され、軸受部分の温度上昇が防止される。
【００３９】
次に、本発明の他の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、図１および図３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。
【００４０】
この実施形態の場合、ハウジング５０内に固定された支持部材５１によって回転陽極型Ｘ線管５２の一端が支持固定されている。たとえば真空外囲器１１の径小部１１２が支持部材５１によって支持固定されている。ハウジング５０の側壁部分にはＸ線窓５０ａや冷却用絶縁油が導入する導入口５０ｂなどが設けられている。導入口５０ｂから導入された絶縁油は矢印Ｙで示すように流れ、回転陽極型Ｘ線管５２を冷却した後、ハウジング５０外に導出され、その後、導入口５０ｂへと戻り、循環する構造になっている。
【００４１】
陽極ターゲット１５は継手部５３および筒状回転部材５４を介して回転体１７に連結されている。そして、固定体２１内部に管軸方向に導電体５５が設けられている。導電体５５はその上端が高圧電位部２１ａと電気的に接続され、絶縁部２１ｂを通り、その下端は真空外囲器１１の外まで伸びて、高電圧配線５６に接続されている。高電圧配線５６はハウジング５０に設けられた高電圧供給機構たとえばリセプタクル（図示せず）に接続されている。この場合、陽極ターゲット１５には導電体５５などを通して高電圧が加えられる。
【００４２】
次に、本発明の他の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、図１および図５に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００４３】
この実施形態の場合、固定体２１内部に管軸に沿って空洞６１が設けられ、空洞６１内に金属製パイプ６２が配置されている。金属製パイプ６２の上端は金属製固定部材６３に連結され、固定部材６３は高圧電位部２１ａの凹部に形成されたねじ溝に、たとえばねじ止めされている。また、固定部材６３の下方にパイプ６２の内側から外側に抜ける穴６４が設けられている。
【００４４】
パイプ６２の下端は絶縁性支持部材６５で支持されている。パイプ６２は支持部材６５に埋め込まれたケーブル６６を介して高電圧配線５６に接続され、高電圧配線５６はハウジング５０に設けられた高電圧供給機構たとえばリセプタクル（図示せず）に接続されている。また、支持部材６５にはパイプ６２の下端開口と導入口５０ｂを結ぶホース６７が連結されている。この場合、パイプ６２は高電圧配線５６から供給される高電圧を伝送する導電路として機能し、同時に、冷却媒体を流す冷却用通路として機能している。たとえば冷却媒体は、矢印Ｙで示すように、導入口からホース６７、パイプ６２の内側、パイプ６２の外側を順に流れる。
【００４５】
上記した構成によれば、回転駆動部および回転体や固定体の接地電位部がたとえば接地されコイルと同電位になっている。そのため、回転駆動部とコイル間などに放電が発生するようなことがなくなり、回転駆動部とコイルを接近させることができ、消費電力を低減できる。また、回転体や固定体の高圧電位部と接地電位部が電気的に絶縁されているため、接地電位部の電位に関係なしに高圧電位部を所定の高電位に設定できる。したがって、陰極に印加する負の高電圧が大きくなることがなく、その分、陰極の耐電圧構造が簡単になる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルと回転体の回転駆動部との間の間隔が小さい回転陽極型Ｘ線管装置が実現できる。
【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概略の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図７】従来例を説明するための概略の断面図である。
【符号の説明】
１１…真空外囲器
１２…第１高電圧供給機構
１３…第２高電圧供給機構
１４…陰極
１５…陽極ターゲット
１６…継手部
１７…回転体
１７ａ…高圧電位部
１７ｂ…絶縁部
１７ｃ…接地電位部
１８…回転駆動部
１９…スラストリング
２０…封止リング
２１…固定体
２１ａ…高圧電位部
２１ｂ…絶縁部
２１ｃ…接地電位部
２２…封止部材
２４…コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極ターゲットを回転可能に支持した回転陽極型Ｘ線管を有する回転陽極型Ｘ線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転陽極型Ｘ線管装置は、陽極ターゲットが回転可能に支持されている回転陽極型Ｘ線管および陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するコイル、回転陽極型Ｘ線管やコイルを収納するハウジングなどから構成されている。陽極ターゲットを支持する回転支持機構は、互いに嵌合する回転体および固定体などから構成され、回転体と固定体の嵌合部分にたとえば動圧式すべり軸受が設けられている。動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管は、特許第１８２８０２５号や特許第２５９２０５２号、特許第３０９０３５９号などの各公報に開示されている。
【０００３】
ここで、従来の回転陽極型Ｘ線管装置について、動圧式すべり軸受を用いた場合を例にとり図７を参照して説明する。
【０００４】
回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器７１は、外径の大きい径大部７１１およびこれよりも外径の小さい径小部７１２などから構成されている。径大部７１１の一部にＸ線を通すＸ線窓７１ａが設けられている。径大部７１１の中央に第１高電圧供給機構７２が固定され、中央からずれた位置に第２高電圧供給機構７３が固定されている。第２高電圧供給機構７３に陰極７４が固定され、第２高電圧供給機構７３を通して陰極用高電圧が陰極７４に印加される。また径大部７１１に陽極ターゲット７５が配置されている。
【０００５】
陽極ターゲット７５は継手部７６を介して回転部を構成する回転体７７に連結されている。回転体７７の図示下端の外周面に筒状回転駆動部７８が接合され、回転体７７の内側に円柱状の固定体７９が嵌合されている。
【０００６】
固定体７９の図示上端は上方に伸び、第１高電圧供給機構７２と機械的に接触し、第１高電圧供給機構７２を通して陽極用高電圧が供給される。固定体７９の図示下端は下方に伸び、真空外囲器７１に気密接合されている。
【０００７】
回転体７７と固定体７９との嵌合部分に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば回転体７７の内周面と固定体７９の外周面との間に所定間隔にラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが形成されている。また、上下の２箇所に設けられた回転体７７の段差面と固定体７９の段差面との間にスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【０００８】
動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ、Ｓａ、Ｓｂが形成された回転体７７と固定体７９の嵌合部分には液体金属潤滑材が充填される。また、回転駆動部７８が位置する真空外囲器７１の径小部７１２の外側に誘導電磁界を発生するコイル８０が配置されている。
【０００９】
上記した構成において、第１高電圧供給機構７２に供給される正の高電圧が、固定体７９および嵌合部分の液体金属潤滑材、回転体７７を経て陽極ターゲット７５に印加される。第２高電圧供給機構７３を通して負の高電圧が陰極７４に供給される。また、コイル８０に電流を流して誘導電磁界を発生させ、この誘導電磁界によって回転駆動部７８が回転し、陽極ターゲット７５が回転する。この状態で、陰極７４から陽極ターゲット７５に電子ビームを照射し、陽極ターゲット７５からＸ線を放出させる。放出されたＸ線はＸ線窓７１ａを通して外部に取り出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
回転陽極型Ｘ線管は、動作状態に入る際、陽極ターゲットを停止または低速回転状態からＸ線の曝射に必要な高速回転へと加速する。加速に要する時間は、通常、玉軸受を用いた回転支持機構よりも、動圧式すべり軸受を用いた回転支持機構の方が長くなる。また、回転力の発生に必要とされる電力、あるいは、陽極ターゲットを同一回転数で連続的に回転させるためにコイルに供給する電力も、動圧式すべり軸受を用いた回転支持機構の方が大きくなる。
【００１１】
これは、動圧式すべり軸受に用いる液体金属潤滑材の粘性抵抗に伴う損失が大きいこと、あるいは、コイルと回転駆動部との距離が大きいことなどが原因している。なお、コイルおよび回転駆動部間には、接地電位にあるコイルと正の高電圧が印加される回転駆動部との放電を回避するために、相当の距離が必要とされている。
【００１２】
そこで、従来の回転陽極型Ｘ線管装置では、コイルに供給する電力を小さくするために、回転体の回転駆動部とコイルとの間の間隔を小さくする方法が提案されている。
【００１３】
その１つは、コイルと回転駆動部を同電位の高電圧にする方法である。しかし、この方法は、コイルに電力を供給するための電源装置が高価になるという問題がある。もう１つは、陽極に印加する電位を接地電位とし、回転駆動部の電位を接地電位にする方法である。この方法は、陽極を接地するため、陰極に印加する負の高電圧がほぼ２倍の大きさになる。そのため、陰極と接地電位との間を絶縁する構造が複雑になり、Ｘ線管装置が高価になるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記した欠点を解決し、陽極ターゲットの回転駆動に要する電力を低コストで小さくできる回転陽極型Ｘ線管装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、陽極ターゲットおよびこの陽極ターゲットを回転させる回転力を発生する回転駆動部を設けた回転体、液体金属潤滑材が供給されるすべり軸受を介して前記回転体を支える固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、前記回転駆動部に与える誘導電磁界を発生するコイルとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記回転体は、前記陽極ターゲットに連結した回転体高圧電位部およびこの回転体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転駆動部に連結した回転体接地電位部を有し、前記固定体は、前記回転体高圧電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体高圧電位部およびこの固定体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転体接地電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体接地電位部を有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１７】
回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器１１は、外径の大きいたとえば金属製の径大部１１１およびこれよりも外径の小さいたとえば金属製の径小部１１２などから構成され、径大部１１１の一部にＸ線を通すＸ線窓１１ａが設けられている。径大部１１１の中央に第１高電圧供給機構１２たとえばリセプタクルが固定され、中央からずれた位置に第２高電圧供給機構１３たとえばリセプタクルが固定されている。第１高電圧供給機構１２および第２高電圧供給機構１３には真空外囲器１１外から真空外囲器１１内に高電圧を伝送する導電路（図示せず）が設けられている。また、第２高電圧供給機構１３に陰極１４が固定されている。陰極１４は、第２高電圧供給機構１３に設けられた導電路（図示せず）を通して所定の高電圧が供給される。そして、径大部１１１に陽極ターゲット１５が配置されている。
【００１８】
陽極ターゲット１５は継手部１６を介して回転部を構成する回転体１７に連結されている。回転体１７は、図示上方に位置する筒状の高圧電位部１７ａおよび中間に位置するセラミクス製の筒状絶縁部１７ｂ、図示下方に位置する筒状の接地電位部１７ｃが管軸方向に順に連結する複合構造になっている。接地電位部１７ｃの外周面に筒状の銅製回転駆動部１８いわゆるロータが接合されている。
【００１９】
高圧電位部１７ａの上端開口はスラストリング１９で封止され、接地電位部１７ｃの下端開口は金属製封止リング２０で封止されている。回転駆動部１８やスラストリング１９、封止リング２０も、回転体１７とともに回転部を構成している。そして、回転体１７の複合構造部分の内側に円柱状の固定体２１が嵌合されている。
【００２０】
固定体２１は、図示上方に位置する高圧電位部２１ａやセラミクス製の絶縁部２１ｂ、絶縁部２１ｂの下端外周面に接合した筒状の接地電位部２１ｃが連結する複合構造で構成されている。固定体２１の高圧電位部２１ａおよび絶縁部２１ｂ、接地電位部２１ｃは、それぞれの少なくとも一部が回転体１７の高圧電位部１７ａおよび筒状絶縁部１７ｂ、接地電位部１７ｃと管軸方向における所定長さで対向している。高圧電位部２１ａの上端はスラストリング１９を貫通して上方に伸び、第１高電圧供給機構１２と電気的に接続され、第１高電圧供給機構１２を通して所定の高電圧が供給される。絶縁部２１ｂおよび接地電位部２１ｃの下端は封止リング２０を貫通して下方に伸び、真空外囲器１１の一部を構成する封止部材２２と気密接合されている。
【００２１】
回転体１７の接地電位部１７ｃは、たとえばその一部内径が固定体２１の接地電位部２１ｃの一部外径よりも大きく形成され、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃとの間に筒状の隙間Ｇが設けられている。
【００２２】
また、回転体１７と固定体２１との嵌合部分に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば回転体１７の高圧電位部１７ａおよび固定体２１の高圧電位部２１ａ間に、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが所定間隔に形成されている。スラストリング１９と固定体２１の高圧電位部２１ａとの間、そして、回転体１７の高圧電位部１７ａに設けられた段差部と固定体２１の高圧電位部２１ａに設けられた段差部とが対向する領域に、それぞれスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【００２３】
上記の構成で、回転体１７と固定体２１の嵌合部分たとえば動圧式すべり軸受が設けられた領域、および、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃ間の隙間Ｇに液体金属潤滑材が充填される。このとき、回転駆動部１８および回転体１７の接地電位部１７ｃはそれぞれ、隙間Ｇに充填された液体金属潤滑材を介して、固定体２１の接地電位部２１ｃと電気的に接続され、両者とも接地される。
【００２４】
また、回転駆動部１８が位置する真空外囲器１１の径小部１１２の外側に誘導電磁界を発生するコイル２４が配置されている。この場合、回転駆動部１８とコイル２４との間に位置する径小部１１２も、接地電位部２１ｃと電気的に接続され、かつ、接地される。なお、真空外囲器１１の径小部１１２はガラスなどの絶縁物で形成することもできる。
【００２５】
上記した構成において、第１高電圧供給機構１２に供給される正の高電圧が固定体２１に加えられ、さらに嵌合部分に充填された液体金属潤滑材を通して回転体１７に加えられ、そして回転体１７と機械的かつ電気的に連結する陽極ターゲット１５に供給される。また、第２高電圧供給機構１３に供給される負の高電圧が陰極１４に加えられる。これに合わせて、コイル２４に電流を流して誘導電磁界を発生させ、回転駆動部１８を回転させる。この回転で陽極ターゲット１５が回転する。この状態で、陰極１４から陽極ターゲット１５に電子ビームを照射し陽極ターゲット１５からＸ線を放出させる。放出されたＸ線はＸ線窓１１ａから外部に取り出される。
【００２６】
上記した構成によれば、回転駆動部１８および回転体１７の接地電位部１７ｃ、固定体２１の接地電位部２１ｃはいずれも接地され、同電位になっている。したがって、放電発生という問題がなくなり、回転駆動部１８とコイル２４を接近させることができ、消費電力が軽減する。
【００２７】
また、回転体１７の高圧電位部１７ａおよび接地電位部１７ｃが電気的に絶縁されているため、高圧電位部１７ａを所定の高電位に設定できる。そのため、陰極１４に印加される負電圧が大きくなることもない。
【００２８】
上記の実施形態では、回転体１７や固定体２１の各絶縁部１７ｂ、２１ｂをセラミクスで形成している。セラミクスは、軸受材がモリブデン合金の場合はこれと熱膨張率の差が少ないアルミナまたは窒化珪素が、また軸受材が鉄合金の場合はこれと熱膨張率の差が少ないジルコニアが望ましい。
【００２９】
また、接地電位部１７ｃと接地電位部２１ｃとの間の隙間Ｇに液体金属潤滑材を充填している。この場合、隙間Ｇ部分を拡大した円Ｐ内に示すように、液体金属潤滑材Ｍに浮動体２５たとえば固定体２１を囲む形状の金属スリーブを侵漬すれば、液体金属潤滑材Ｍの粘性による発熱を抑制できる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２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。
【００３１】
この実施形態は、固定体２１内部に、図示下端から高圧電位部２１ａの部分まで、管軸方向に空洞３１が設けられている。そして、空洞３１に露出するたとえば固定体２１の表面部分はセラミクス部材で形成されている。この場合、空洞３１に絶縁油などの冷却媒体が流れる冷却用通路が形成され、軸受部分の温度上昇が防止される。
【００３２】
空洞３１部分に露出するセラミクス部材には熱伝導の良い窒化アルミニウムやベリリア、窒化珪素、アルミナなどが望ましい。空洞３１部分をセラミクスで形成した場合、良好な熱伝達効率をもつ水や不凍液を冷却媒体として用いることができる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。図３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。
【００３４】
この実施形態は、回転体１７の接地電位部１７ｃに内径が大きい径大部１７１を設け、径大部１７１の図示下端の開口をスラストリング３６で封止している。また、固定体２１の接地電位部２１ｃには、回転体１７の径大部１７１に嵌合する外径の大きい径大部２１１を設けている。そして、径大部２１１の上面と回転体１７の接地電位部１７ｃとの間隙部分、および、径大部２１１の下面とスラストリング３６との間隙部分にスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【００３５】
また、固定体２１の高圧電位部２１ａの上端に凹部３７を形成し、凹部３７内にばね部材３８が固定されている。第１高電圧供給機構１２に供給される高電圧は導電路３９を介してばね部材３８に加えられ、ばね部材３８から固定体２１に加えられる。また、回転体１７の上端開口は封止リング４０で封止され、封止リング４０の内側に液体金属潤滑材の漏れを防止する環状の溝４０ａが設けられている。
【００３６】
この場合、回転体１７の接地電位部１７ｃは、動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂに充填される液体金属潤滑材を介して固定体２１の接地電位部２１ｃと電気的に接続され、かつ、接地され、図１や図２の場合と同様の効果が得られる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、図２および図３に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００３８】
この実施形態は、固定体２１内部に、その図示下端から高圧電位部２１ａの部分まで、管軸方向に空洞３１が設けられ、空洞３１に露出するたとえば表面部分がたとえばセラミクス部材で形成されている。この場合、図２の実施形態と同様、空洞３１部分に絶縁油などの冷却媒体が流れる冷却用通路が形成され、軸受部分の温度上昇が防止される。
【００３９】
次に、本発明の他の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、図１および図３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。
【００４０】
この実施形態の場合、ハウジング５０内に固定された支持部材５１によって回転陽極型Ｘ線管５２の一端が支持固定されている。たとえば真空外囲器１１の径小部１１２が支持部材５１によって支持固定されている。ハウジング５０の側壁部分にはＸ線窓５０ａや冷却用絶縁油が導入する導入口５０ｂなどが設けられている。導入口５０ｂから導入された絶縁油は矢印Ｙで示すように流れ、回転陽極型Ｘ線管５２を冷却した後、ハウジング５０外に導出され、その後、導入口５０ｂへと戻り、循環する構造になっている。
【００４１】
陽極ターゲット１５は継手部５３および筒状回転部材５４を介して回転体１７に連結されている。そして、固定体２１内部に管軸方向に導電体５５が設けられている。導電体５５はその上端が高圧電位部２１ａと電気的に接続され、絶縁部２１ｂを通り、その下端は真空外囲器１１の外まで伸びて、高電圧配線５６に接続されている。高電圧配線５６はハウジング５０に設けられた高電圧供給機構たとえばリセプタクル（図示せず）に接続されている。この場合、陽極ターゲット１５には導電体５５などを通して高電圧が加えられる。
【００４２】
次に、本発明の他の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、図１および図５に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００４３】
この実施形態の場合、固定体２１内部に管軸に沿って空洞６１が設けられ、空洞６１内に金属製パイプ６２が配置されている。金属製パイプ６２の上端は金属製固定部材６３に連結され、固定部材６３は高圧電位部２１ａの凹部に形成されたねじ溝に、たとえばねじ止めされている。また、固定部材６３の下方にパイプ６２の内側から外側に抜ける穴６４が設けられている。
【００４４】
パイプ６２の下端は絶縁性支持部材６５で支持されている。パイプ６２は支持部材６５に埋め込まれたケーブル６６を介して高電圧配線５６に接続され、高電圧配線５６はハウジング５０に設けられた高電圧供給機構たとえばリセプタクル（図示せず）に接続されている。また、支持部材６５にはパイプ６２の下端開口と導入口５０ｂを結ぶホース６７が連結されている。この場合、パイプ６２は高電圧配線５６から供給される高電圧を伝送する導電路として機能し、同時に、冷却媒体を流す冷却用通路として機能している。たとえば冷却媒体は、矢印Ｙで示すように、導入口からホース６７、パイプ６２の内側、パイプ６２の外側を順に流れる。
【００４５】
上記した構成によれば、回転駆動部および回転体や固定体の接地電位部がたとえば接地されコイルと同電位になっている。そのため、回転駆動部とコイル間などに放電が発生するようなことがなくなり、回転駆動部とコイルを接近させることができ、消費電力を低減できる。また、回転体や固定体の高圧電位部と接地電位部が電気的に絶縁されているため、接地電位部の電位に関係なしに高圧電位部を所定の高電位に設定できる。したがって、陰極に印加する負の高電圧が大きくなることがなく、その分、陰極の耐電圧構造が簡単になる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルと回転体の回転駆動部との間の間隔が小さい回転陽極型Ｘ線管装置が実現できる。
【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概略の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図７】従来例を説明するための概略の断面図である。
【符号の説明】
１１…真空外囲器
１２…第１高電圧供給機構
１３…第２高電圧供給機構
１４…陰極
１５…陽極ターゲット
１６…継手部
１７…回転体
１７ａ…高圧電位部
１７ｂ…絶縁部
１７ｃ…接地電位部
１８…回転駆動部
１９…スラストリング
２０…封止リング
２１…固定体
２１ａ…高圧電位部
２１ｂ…絶縁部
２１ｃ…接地電位部
２２…封止部材
２４…コイル
Claims (10)
- 陽極ターゲットおよびこの陽極ターゲットを回転させる回転力を発生する回転駆動部を設けた回転体、液体金属潤滑材が供給されるすべり軸受を介して前記回転体を支える固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、前記回転駆動部に与える誘導電磁界を発生するコイルとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記回転体は、前記陽極ターゲットに連結した回転体高圧電位部およびこの回転体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転駆動部に連結した回転体接地電位部を有し、前記固定体は、前記回転体高圧電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体高圧電位部およびこの固定体高圧電位部と電気的に絶縁され前記回転体接地電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体接地電位部を有することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
- 陽極ターゲットおよびこの陽極ターゲットを回転させる回転力を発生する回転駆動部を設けた回転体、液体金属潤滑材が供給されるすべり軸受を介して前記回転体を支える固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、前記回転駆動部に与える誘導電磁界を発生するコイルとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記回転体は、前記陽極ターゲットに連結した回転体高圧電位部および前記回転駆動部に連結した回転体接地電位部間に回転体絶縁部が挟まれた複合構造を有し、前記固定体は、前記回転体高圧電位部の少なくとも一部に対向する固定体高圧電位部および前記回転体接地電位部の少なくとも一部に対向する固定体接地電位部間に、前記回転体絶縁部の少なくとも一部に対向する固定体絶縁部が挟まれた複合構造を有し、前記回転体接地電位部と前記固定体接地電位部との間隙に液体金属潤滑材が充填されていることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
- 陽極ターゲットおよびこの陽極ターゲットを回転させる回転力を発生する回転駆動部を設けた回転体、液体金属潤滑材が供給されるすべり軸受を介して前記回転体を支える固定体をそれぞれ真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、前記回転駆動部に与える誘導電磁界を発生するコイルとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記回転体は、前記陽極ターゲットに連結した回転体高圧電位部および前記回転駆動部に連結した回転体接地電位部間に回転体絶縁部が挟まれた複合構造を有し、前記固定体は、前記回転体高圧電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体高圧電位部および前記回転体接地電位部と液体金属潤滑材を介して電気的に接続する固定体接地電位部間に、前記回転体絶縁部の少なくとも一部に対向する固定体絶縁部が挟まれた複合構造を有し、前記固定体高圧電位部に所定高電圧を供給する導電路を前記固定体内部に設けたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
- 回転体高圧電位部と固定体高圧電位部間にすべり軸受を設けた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 回転体接地電位部と固定体接地電位部間にすべり軸受を設けた請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 回転体接地電位部と固定体接地電位部間の液体金属潤滑材中に浮動体を配置した請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 固定体内部に、露出する表面部分がセラミック材である空洞が設けられている請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 導電路が冷却媒体を案内する導電性冷却案内媒体を構成している請求項３記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 固定体の一端に凹部が形成され、前記凹部内に固定されたばね部材を介して前記固定体に高電圧が供給される請求項１または請求項２、または請求項４ないし請求項７のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
- 回転駆動部および回転体接地電位部、固定体接地電位部が接地されている請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
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| JP2002294567A JP2004134098A (ja) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | 回転陽極型ｘ線管装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002294567A JP2004134098A (ja) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | 回転陽極型ｘ線管装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2002294567A Pending JP2004134098A (ja) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | 回転陽極型ｘ線管装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022066851A (ja) * | 2020-10-19 | 2022-05-02 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極型ｘ線管 |
-
2002
- 2002-10-08 JP JP2002294567A patent/JP2004134098A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022066851A (ja) * | 2020-10-19 | 2022-05-02 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極型ｘ線管 |
| JP7504764B2 (ja) | 2020-10-19 | 2024-06-24 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極型ｘ線管 |
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