JP2007273102A - Rotating anode x-ray tube - Google Patents
Rotating anode x-ray tube Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007273102A JP2007273102A JP2006093624A JP2006093624A JP2007273102A JP 2007273102 A JP2007273102 A JP 2007273102A JP 2006093624 A JP2006093624 A JP 2006093624A JP 2006093624 A JP2006093624 A JP 2006093624A JP 2007273102 A JP2007273102 A JP 2007273102A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- rotating
- anode
- anode target
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構の軸受部分を動圧式すべり軸受で形成した回転陽極型X線管に関する。 The present invention relates to a rotary anode type X-ray tube in which a bearing portion of a rotation support mechanism that rotatably supports an anode target is formed by a dynamic pressure type slide bearing.
回転陽極型X線管は、回転する陽極ターゲットに電子ビームを照射し、陽極ターゲットからX線を放出させる構造になっている。 The rotating anode type X-ray tube has a structure in which an electron beam is irradiated to a rotating anode target and X-rays are emitted from the anode target.
ここで、従来の回転陽極型X線管について図4を参照して説明する。 Here, a conventional rotary anode X-ray tube will be described with reference to FIG.
回転陽極型X線管40は真空外囲器41などから構成され、真空外囲器41内に円盤状陽極ターゲット42が配置されている。陽極ターゲット42は回転軸部43を介して回転支持機構44に連結され、回転支持機構44によって回転可能に支持されている。回転支持機構44は回転部分45と固定部分46から構成されている。
The rotary anode
回転部分45は内側回転体47aおよび中間回転体47b、外側回転体47cの3層構造で、中間回転体47bに回転軸部43が連結されている。内側回転体47aは陽極ターゲット42側に底部をもち、陽極ターゲット42と反対側に開口をもつ有底円筒状で、内側回転体47aの内側空間に、回転支持機構44の固定部分46を構成する固定体48が嵌合されている。固定体48は内側回転体47aの図示下方の開口を封止するスラストリング49を貫通し、さらに真空外囲器41の図示下端部を封止する陽極支持部材50を貫通し、真空外囲器41の外側まで延びている。
The rotating
回転部分45と固定部分46が小さな間隙をもって嵌合する領域、たとえば内側回転体47aやスラストリング49と固定体48が対向する領域の一部に動圧式すべり軸受が設けられている。
A hydrodynamic slide bearing is provided in a region where the rotating
たとえば固定体48表面の管軸m方向に離れた2つの領域にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆるラジアル軸受Ra、Rbが設けられている。
For example, herringbone-pattern spiral grooves are formed in two regions on the surface of the
内側回転体47aの図示上方の底面と対向する固定体48の図示上端面にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆるスラスト軸受Saが設けられている。また、スラストリング49と対向する固定体48の図示下端の環状面にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆるスラスト軸受Sbが設けられている。
A helical groove having a herringbone pattern is formed on the upper end surface of the fixed
回転部分45と固定部分46の間隙、たとえばらせん溝が形成された軸受領域にはガリウム(Ga)、あるいはガリウム−インジウム−錫(Ga−In−Sn)合金などの液体金属潤滑材が供給されている。
A liquid metal lubricant such as gallium (Ga) or a gallium-indium-tin (Ga-In-Sn) alloy is supplied to a gap between the rotating
また、陽極ターゲット42に対向して陰極51が配置され、真空外囲器41の外部に、陽極ターゲット42を回転させるための回転磁界を発生するステータ52が配置されている。
A
上記した回転陽極型X線管は、動作状態に入ると、ステータ52が発生する回転磁界によって回転部分45が回転する。回転部分45の回転は回転軸部43を介して陽極ターゲット42に伝達され、陽極ターゲット42は高速に回転する。回転状態の陽極ターゲット42に対して陰極51から電子ビーム53が照射され、陽極ターゲット42のターゲット面からX線54が放出される。放出されたX線54は真空外囲器41に設けたX線窓41aから外部に取り出される。
When the rotating anode X-ray tube described above enters an operating state, the rotating
上記したような動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型X線管は特許文献1〜3などに開示されている。
従来の回転陽極型X線管は、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構の軸受部分に、たとえば動圧式すべり軸受が設けられている。動圧式すべり軸受では、良好な軸受機能を得るために、たとえば回転部分が浮上して回転するように設定されている。したがって、回転支持機構を構成する回転部分と固定部分の間隙に液体金属潤滑材が供給される。また、回転部分および固定部分は液体金属潤滑材との濡れ性のよい金属材料で形成される。 In a conventional rotary anode X-ray tube, a hydrodynamic slide bearing, for example, is provided at a bearing portion of a rotation support mechanism that rotatably supports an anode target. In the hydrodynamic slide bearing, in order to obtain a good bearing function, for example, the rotating portion is set to float and rotate. Therefore, the liquid metal lubricant is supplied to the gap between the rotating portion and the fixed portion constituting the rotation support mechanism. Further, the rotating portion and the fixed portion are formed of a metal material having good wettability with the liquid metal lubricant.
ところで、回転陽極型X線管は、動作時、電子ビームの照射で陽極ターゲットの温度が上昇する。そのため、より多くのX線を得る場合、陽極ターゲットの温度上昇を抑えるために陽極ターゲットの回転数を高くする。 By the way, when the rotating anode X-ray tube is operated, the temperature of the anode target is increased by the irradiation of the electron beam. Therefore, when more X-rays are obtained, the number of revolutions of the anode target is increased in order to suppress the temperature increase of the anode target.
陽極ターゲットの回転数が高くなると、回転部分や固定部分の液体金属潤滑材との濡れ性が影響し、たとえば軸受の摩擦抵抗つまり軸受損失が増大して、温度が上昇する。軸受部分の温度が上昇すると、回転部分や固定部分と液体金属潤滑材との相互反応で反応生成物が生成する。その結果、軸受面の間隔寸法が変化するなど、安定な軸受動作を維持できなくなる。 When the rotation speed of the anode target is increased, wettability with the liquid metal lubricant in the rotating part or the fixed part is affected, for example, the frictional resistance of the bearing, that is, the bearing loss increases, and the temperature rises. When the temperature of the bearing portion rises, a reaction product is generated due to the interaction between the rotating portion or the fixed portion and the liquid metal lubricant. As a result, a stable bearing operation cannot be maintained, for example, the distance between the bearing surfaces changes.
上記した軸受損失の増大は、とくに動圧式すべり軸受が設けられている軸受領域の面積に対して、動圧式すべり軸受が形成されていない非軸受領域の面積の割合が大きい場合に顕著になる。 The increase in the bearing loss described above becomes prominent particularly when the ratio of the area of the non-bearing area where the dynamic pressure type sliding bearing is not formed to the area of the bearing area where the dynamic pressure type sliding bearing is provided is large.
本発明は、上記した欠点を解決し、陽極ターゲットが高速回転する場合に、軸受損失の増大を抑えた回転陽極型X線管を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described drawbacks and to provide a rotary anode type X-ray tube that suppresses an increase in bearing loss when the anode target rotates at a high speed.
本発明は、電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりX線を放出する陽極ターゲットと、互いが対向する領域の一部に動圧式すべり軸受からなる軸受領域が設けられ、その他の対向する領域が非軸受領域になっている回転部分および固定部分を有し、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構と、前記陰極および前記陽極ターゲット、前記回転支持機構を収納する真空外囲器とを具備した回転陽極型X線管において、前記非軸受領域における前記回転部分および前記固定部分の一方あるいは両方の少なくとも表面の一部を、前記軸受領域における前記回転部分および前記固定部分の表面よりも液体金属潤滑材に対して濡れ性の悪い材料で形成したことを特徴する。 In the present invention, a cathode that generates an electron beam, an anode target that emits X-rays by irradiation of the electron beam, a bearing region including a hydrodynamic slide bearing is provided in a part of a region facing each other, A rotating support mechanism having a rotating portion and a fixed portion whose opposing regions are non-bearing regions, and rotatably supporting the anode target, and a vacuum outside housing the cathode, the anode target, and the rotating support mechanism In the rotary anode X-ray tube including the envelope, at least a part of one or both surfaces of the rotating portion and the fixed portion in the non-bearing region are connected to the rotating portion and the fixed portion in the bearing region. It is characterized in that it is made of a material having poor wettability with respect to the liquid metal lubricant than the surface.
本発明は、非軸受領域における回転部分および固定部分の一方あるいは両方の少なくとも表面の一部を、軸受領域における回転部分および固定部分の表面よりも液体金属潤滑材に対して濡れ性の悪い材料で形成している。したがって、陽極ターゲットが高速回転する場合でも、非軸受領域に発生する軸受の摩擦抵抗たとえば軸受損失が減少し、安定な軸受動作を維持できる回転陽極型X線管が実現する。 In the present invention, at least a part of the surface of one or both of the rotating part and the fixed part in the non-bearing region is made of a material having a poor wettability with respect to the liquid metal lubricant than the surfaces of the rotating part and the fixed part in the bearing region. Forming. Therefore, even when the anode target rotates at a high speed, the friction resistance of the bearing generated in the non-bearing region, for example, the bearing loss is reduced, and a rotating anode type X-ray tube capable of maintaining stable bearing operation is realized.
本発明の実施形態について図1の概略構造図を参照して説明する。図1は一部を断面で示している。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic structural diagram of FIG. FIG. 1 shows a part in section.
回転陽極型X線管10は真空外囲器11などから構成され、真空外囲器11内に重金属からなる円盤状陽極ターゲット12が配置されている。陽極ターゲット12は回転軸部13を介して回転支持機構14に連結され、回転支持機構14によって回転可能に支持されている。回転支持機構14は回転部分15と固定部分16とで構成されている。
The rotary anode
回転部分15は、高強度金属材料からなる内側回転体17a、および鉄系などの強磁性体金属からなる中間回転体17b、銅などの電気伝導度のよい金属からなる外側回転体17cを順に接合したたとえば3層構造で、中間回転体17bに回転軸部13が連結されている。
The rotating
内側回転体17aは陽極ターゲット12側に底部をもち、陽極ターゲット12と反対側に開口をもつ有底円筒状で、内側回転体17aの内部空間に、回転支持機構14の固定部分16を構成する円柱状の固定体18が嵌合されている。固定体18の母材はたとえば内側回転体17aと同じ金属材料で形成されている。固定体18は内側回転体17aの図示下方の開口を封止するスラストリング19を貫通し、さらに真空外囲器11の図示下端部を封止する陽極支持部材20を貫通し、真空外囲器11の外側まで延びている。
The
回転部分15と固定部分16が小さな間隙をもって嵌合する領域、たとえば内側回転体17aやスラストリング19と固定体18が対向する領域の一部に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば管軸m方向に離れた固定体18の2つの領域の表面にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆる第1および第2のラジアル軸受Ra、Rbが設けられている。固定体18の外径は、たとえば第1および第2のラジアル軸受Ra、Rbを設けた軸受領域の方が、第1および第2のラジアル軸受Ra、Rbで挟まれたらせん溝のない非軸受領域よりも大きくなっている。この場合、内側回転体17aと固定体18の間隙は、軸受領域の方が非軸受領域よりも小さくなる。
A hydrodynamic slide bearing is formed in a region where the rotating
また、内側回転体17aの図示上方の底面に対向する固定体18の図示上端面にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆる第1のスラスト軸受Saが設けられている。内側回転体17aと機械的に固定され、回転部分15の一部を構成しているスラストリング19に対向する固定体18の図示下端面の環状領域にヘリンボン・パターンのらせん溝が形成され、動圧式すべり軸受いわゆる第2のスラスト軸受Sbが設けられている。
A spiral groove having a herringbone pattern is formed on the upper end surface of the fixed
回転部分15と固定部分16の間隙、たとえばらせん溝が形成された軸受領域にはガリウム(Ga)、あるいはガリウム−インジウム−錫(Ga−In−Sn)合金などの液体金属潤滑材が供給されている。液体金属潤滑材は、動作時、たとえば軸受領域および非軸受領域を含めて回転部分15と固定部分16の間隙を循環する。
A liquid metal lubricant such as gallium (Ga) or a gallium-indium-tin (Ga-In-Sn) alloy is supplied to a gap between the rotating
軸受領域、たとえばらせん溝が形成された第1および第2のラジアル軸受Ra、Rbや、第1および第2のスラスト軸受Sa、Sbの各領域の固定体18部分は良好な軸受機能が得られるように、たとえばその全体が液体金属潤滑材との濡れ性のよい金属で形成されている。一方、非軸受領域つまりらせん溝が形成されていない領域、たとえばラジアル軸受Ra、Rbで挟まれた領域の固定体18および固定体18上端面のらせん溝が形成された領域の内側、固定体18下端面のらせん溝が形成された領域の内側などは、たとえば固定体18を形成する母材の金属の表面にセラミックの層が形成されている。セラミックの層が形成された表面は、軸受領域における内側回転体17aおよび固定体18に比べて液体金属潤滑材との濡れ性が悪くなっている。
The bearing body, for example, the first and second radial bearings Ra and Rb in which spiral grooves are formed, and the fixed
セラミックには、たとえばアルミナ系、チタニア系、シリカ系、窒化系などが使用される。また、セラミック層を形成する方法には、たとえば粉体状のセラミックを液体に混ぜて固定体の非軸受領域に塗布し、加熱定着させる方法、あるいは溶射して成膜固着させる方法などがある。 As the ceramic, for example, alumina, titania, silica, or nitridation is used. As a method for forming the ceramic layer, there are, for example, a method in which powdered ceramic is mixed with a liquid and applied to a non-bearing region of a fixed body and heated and fixed, or a method of spraying and fixing a film.
また、陽極ターゲット12に対向して陰極21が配置され、真空外囲器11の外部に、陽極ターゲット12を回転させるための回転磁界を発生するステータ22が配置されている。
A
回転陽極型X線管は動作状態に入ると、ステータ22が発生する回転磁界によって回転部分15、たとえば中間回転体17bが回転する。回転部分15の回転は回転軸部13を介して陽極ターゲット12に伝達し、陽極ターゲット12は高速に回転する。この状態で、陰極21から陽極ターゲット12に電子ビーム23が照射され、陽極ターゲット12からX線24が放出される。放出されたX線24は真空外囲器11に設けたX線窓11aから外部に取り出される。
When the rotating anode X-ray tube enters an operating state, the rotating
ここで、陽極ターゲット12が高速で回転する状態における非軸受領域の模様を図1の拡大図Aで説明する。拡大図Aは図1の円部分を拡大した図である。
Here, the pattern of the non-bearing region in a state where the
非軸受領域の固定体18の表面はセラミックなど液体金属潤滑材との濡れ性の悪い材料で形成されている。このため、液体金属潤滑材Jは内側回転体17a側に付着し、固定体18との間に隙間Gが発生する。したがって、液体金属潤滑材Jと固定体18の間に摩擦抵抗が発生せず、軸受損失が減少し発熱が抑えられる。その結果、液体金属潤滑材Jによる反応生成物の生成が抑えられ、軸受面の間隔寸法が変化することもなく、安定な軸受動作が維持される。
The surface of the fixed
なお、軸受領域の回転部分たとえば内側回転体17aやスラストリング19の軸受面は、平滑な面でもよく、らせん溝やその他の溝を形成してもよい。
The rotating portion of the bearing region, for example, the bearing surface of the inner
次に、上記の固定体18について図2を参照して説明する。図2は固定体18部分を抜き出した図で、図1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。
Next, the fixed
図2(a)は陽極ターゲット側に位置する固定体18の上端面を示し、外周縁に近い環状領域にスラスト軸受Saとなるらせん溝31aが形成されている。上端面の中央部分18aはらせん溝がなく非軸受領域になっている。この非軸受領域の表面部分にはたとえばセラミック層が形成されている。
FIG. 2A shows the upper end surface of the fixed
図2(b)は固定体18の側面を示し、ラジアル軸受Ra、Rbとなるらせん溝31b、31cが形成されている。ラジアル軸受Ra、Rbで挟まれた領域18bおよびスラストリングを貫通する部分から陽極支持部材よりも内側に位置する領域18cは非軸受領域になっている。この非軸受領域の表面部分にはたとえばセラミック層が形成されている。
FIG. 2B shows the side surface of the fixed
図2(c)は陽極ターゲットと反対側に位置する固定体18の下端面を示している。スラストリングと対向する環状領域にスラスト軸受Sbとなるらせん溝31dが形成されている。らせん溝31dよりも内側の領域18dは非軸受領域となっている。この非軸受領域の表面部分にはセラミック層が形成されている。
FIG. 2C shows the lower end surface of the fixed
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は固定体部分を抜き出した図で、図1や図2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。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram in which a fixed body portion is extracted. The same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG. 1 and FIG.
この実施形態は、軸受領域R1、R2の母材を液体金属潤滑材との濡れ性のよい金属材料で形成し、非軸受領域R3の母材を液体金属潤滑材との濡れ性の悪いたとえばセラミックで形成し、これらを接合して一体化し固定体18を形成している。
In this embodiment, the base material of the bearing regions R1 and R2 is formed of a metal material having good wettability with the liquid metal lubricant, and the base material of the non-bearing region R3 is, for example, ceramic with poor wettability with the liquid metal lubricant. These are joined together to form a fixed
この場合も、非軸受領域における液体金属潤滑材との摩擦抵抗が小さくなり、図1の場合と同様の効果が得られる。 Also in this case, the frictional resistance with the liquid metal lubricant in the non-bearing region is reduced, and the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained.
図1に示すように、非軸受領域の母材である金属の表面にセラミック層を設けた構成の場合は、非軸受領域の母材全体をセラミックで形成する場合に比較すると、非軸受領域における熱伝導性や導電性を確保できる利点がある。 As shown in FIG. 1, in the case of a configuration in which a ceramic layer is provided on the surface of a metal that is a base material of the non-bearing region, compared to the case where the entire base material of the non-bearing region is formed of ceramic, There is an advantage that heat conductivity and conductivity can be secured.
上記の各実施形態は、非軸受領域の固定部分にセラミック層を形成し、あるいは、その母材をセラミックで形成している。しかし、非軸受領域の固定部分の表面に酸化物を形成し、液体金属潤滑材との濡れ性を悪くしてもよい。固定部分の表面に酸化物を形成した場合も、その表面と液体金属潤滑材との接触角は90度以上となり、液体金属潤滑材との濡れ性の悪い領域が形成される。 In each of the above embodiments, a ceramic layer is formed on the fixed portion of the non-bearing region, or the base material is formed of ceramic. However, an oxide may be formed on the surface of the fixed part in the non-bearing region, and the wettability with the liquid metal lubricant may be deteriorated. Even when an oxide is formed on the surface of the fixed portion, the contact angle between the surface and the liquid metal lubricant is 90 degrees or more, and an area having poor wettability with the liquid metal lubricant is formed.
また、上記の各実施形態は、非軸受領域の固定部分のみに液体金属潤滑材との濡れ性の悪い部分を設けている。しかし、液体金属潤滑材との濡れ性の悪い部分は非軸受領域における固定部分と回転部分の両方に設けてもよく、非軸受領域の一部だけに設けてもよい、また、非軸受領域の固定部分に設けないで、非軸受領域の回転部分の側だけに設けてもよい。 In each of the above embodiments, only the fixed portion of the non-bearing region is provided with a portion having poor wettability with the liquid metal lubricant. However, the portion having poor wettability with the liquid metal lubricant may be provided in both the fixed portion and the rotating portion in the non-bearing region, or may be provided only in a part of the non-bearing region. You may provide only in the rotation part side of a non-bearing area | region, without providing in a fixed part.
上記の構成によれば、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構の温度上昇が抑えられ、安定な軸受機能を維持できる回転陽極X線管が実現する。 According to said structure, the temperature rise of the rotation support mechanism which supports an anode target rotatably is suppressed, and the rotation anode X-ray tube which can maintain a stable bearing function is implement | achieved.
10…回転陽極X線管
11…真空外囲器
12…陽極ターゲット
13…回転軸部
14…回転支持機構
15…回転部分
16…固定部分
17a…内側回転体
17b…中間回転体
17c…外側回転体
18…固定体
19…スラストリング
20…陽極支持部材
21…陰極
22…ステータ
23…電子ビーム
24…X線
m…管軸
J…液体金属潤滑材
G…隙間
Ra、Rb…ラジアル軸受
Sa、Sb…スラスト軸受
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006093624A JP2007273102A (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Rotating anode x-ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006093624A JP2007273102A (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Rotating anode x-ray tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007273102A true JP2007273102A (en) | 2007-10-18 |
Family
ID=38675722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006093624A Withdrawn JP2007273102A (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Rotating anode x-ray tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007273102A (en) |
-
2006
- 2006-03-30 JP JP2006093624A patent/JP2007273102A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR940009323B1 (en) | Rotary-anode type x-ray tube | |
JP2009081069A (en) | Rotating anode x-ray tube | |
KR970002680B1 (en) | X-ray tube of the rotary anode type | |
JP2002251970A (en) | Rotating anode x-ray tube | |
US20170084420A1 (en) | Rotary-anode type x-ray tube | |
JP2007016884A (en) | Bearing mechanism, and x-ray tube | |
JP2007273102A (en) | Rotating anode x-ray tube | |
JP4112829B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP4467740B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP3139873B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP2004353867A (en) | Electrically conducting ceramic bearing | |
JP3754512B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP2003217490A (en) | Rotary positive electrode type x-ray tube | |
EP1215708A2 (en) | Rotary-anode-type x-ray tube | |
JP4421126B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP2003272548A (en) | Rotating anode type x-ray tube | |
JP2020021647A (en) | Rotary anode x-ray tube | |
JP2886334B2 (en) | Rotating anode X-ray tube | |
JP2002175769A (en) | Rotary anode type x-ray tube and its manufacturing method | |
JP2004349158A (en) | Rotating anode x-ray tube | |
JPH11273600A (en) | Rotary anode type x-ray tube | |
JP2002025483A (en) | Rotating anode x-ray tube | |
JP2003051279A (en) | Rotating anode type x-ray tube | |
JP2002245958A (en) | Rotating anode type x-ray tube and manufacturing method thereof | |
JP2001332203A (en) | Rotating anode x-ray tube apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090602 |