JP2009021161A - 回転陽極型ｘ線管装置およびｘ線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供する。
【解決手段】回転陽極型Ｘ線管装置は、陰極と、陽極ターゲットと、真空外囲器と、ハウジングと、固定体と、陽極ターゲットを固定し、陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、軸受機構と、回転駆動装置と、磁気機構１３０と、を備えている。磁気機構１３０は、回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に回転体を囲むように設けられ、回転体に固定された磁性体１３１と、磁性体に対して回転軸の反対側に位置し、垂直方向に磁性体と対向配置された磁力発生機構１３２と、を有している。
【選択図】図３

Description

この発明は、回転陽極型Ｘ線管装置およびそれを使用するＸ線装置に関する。

一般に、Ｘ線管装置として、回転陽極型Ｘ線管装置が知られている。回転陽極型Ｘ線管装置は、回転陽極型Ｘ線管を備えている。この回転陽極型Ｘ線管は、静止状態の真空外囲器と、真空外囲器内に回転可能に設けられた陽極ターゲットと、真空外囲器内に静止して設けられた陰極とを有している。この他、回転陽極型Ｘ線管は、新しいタイプのものも製品化され始めている（例えば、特許文献１−６参照）。

回転陽極型Ｘ線管は、ＣＴ装置やＸ線診断装置に搭載して使用されている。ＣＴ装置は、架台と、架台に回転可能に設けられ、回転陽極型Ｘ線管を固定した回転機構とを有している。近年のＣＴ装置の動向として、診断時間を短縮するため、回転機構を高速回転（０．３秒／１回転）させる傾向にある。また、Ｘ線診断装置でも、よりすばやい姿勢変形やＣＴ装置のような断層画像を取得する目的でＸ線管装置が取り付けられるアームをより短い時間で移動させる傾向にある。

ＣＴ装置やＸ線診断装置の動きによって、これら装置に搭載されたＸ線管装置は、遠心力やジャイロモーメントの影響を受ける。これらの影響が陽極ターゲットに作用するため、陽極ターゲットの回転機構（軸受）は、静止状態の荷重の２倍乃至２０倍の荷重を負担する必要が生じる。このため、軸受の径を太く設計し、軸受の許容荷重を増大させている。
特公平５−２７２０５号公報 特開２００６−５４１８１号公報 特許第２５３９１９３号公報 フランス国特許２５９９５５５−Ａ１号 特許第２９２９５０６号 米国特許第６３９６９０１号

しかしながら、上記したように、軸受の径を太くした場合、回転陽極型Ｘ線管全体をコンパクトに設計することの障害となり、製造コストの増加をもたらすことになる。また、真空外囲器内に回転可能に設けられた陽極ターゲットと、真空外囲器内に静止して設けられた陰極とを有した回転陽極型Ｘ線管の場合、軸受の径を太く設計しても軸受寿命が低下する等の不具合が生じる。このため、メンテナンスコストの増大をもたらす恐れがある。

例えば、軸受が液体金属を使用したすべり軸受の場合について説明する。軸受の径が増すと軸受発熱増加に伴って軸受の温度が増大し、液体金属と軸受材との反応が進んで反応生成物が堆積する。その結果、軸受の寿命は低下してしまう。軸受の径が増すことによる他の弊害は、回転駆動パワーが増大することであり、その結果、消費電力の増大がもたらされる。

また、軸受が液体金属を使用したすべり軸受の場合、回転起動時や回転停止時には固定体側軸受と回転体側軸受とが接触するため、かじりが発生することがある。かじりは、軸受の負荷荷重が大きいほど発生し易く、例えば陽極ターゲットの重量が大きいほど発生し易い。

その他、回転機構の回転により軸受に働く力が問題にならない場合でも、上記かじりが発生する恐れはある。例えば、より高出力のＸ線を発生させるために、陽極ターゲットの重量を増して蓄積熱容量の増加を行った場合である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置およびＸ線装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体に支持され、前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えている。

また、本発明の他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットと一体化された回転可能な真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持するハウジングと、
少なくとも前記真空外囲器の陽極ターゲットに近接して冷却媒体が循環する循環路と、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された固定体と、
前記固定体と真空外囲器との間に設けられた軸受機構と、
前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空外囲器の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記真空外囲器を囲むように設けられ、前記真空外囲器に固定された磁性体と、前記磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えている。

また、本発明のさらに他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器により固定された柱状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体を囲み、前記固定体を軸に前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記真空外囲器の外側に位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えている。

また、本発明のさらに他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器により固定された筒状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体で囲まれ、前記固定体に支持され前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記真空外囲器の外側に位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えている。

また、本発明のさらに他の態様に係るＸ線装置は、
上記回転陽極型Ｘ線管装置と、
前記回転陽極型Ｘ線管装置が固定され、回転軸を有し、前記回転軸のまわりに回転される架台と、を備え、
Ｘ線は前記架台の回転軸に向って放出され、
前記磁力発生機構は、前記架台の回転に応じて前記回転体に作用する力又はモーメント及び前記回転体に作用する重力の少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させる。

この発明によれば、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置およびＸ線装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置及び回転陽極型Ｘ線管装置を備えたＸ線装置について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置のようなＸ線装置に使用されている。回転陽極型Ｘ線管装置１は、対象物すなわち非検査対象に対して照射すべきＸ線を放射するものである。この実施の形態において、Ｘ線装置はＣＴ装置である。

Ｘ線装置は、回転陽極型Ｘ線管装置１と、架台１１０と、Ｘ線検出器１２０とを備えている。回転陽極型Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、Ｘ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、冷却器７ａとを備えている。

架台１１０は筒状に形成されている。Ｘ線管本体５はハウジング３に収容されている。Ｘ線管本体５は、所定強度のＸ線を所定方向に向けて放射可能である。冷却器７ａは、冷却液７を放熱及び循環させるものである。

ＣＴ装置１００は、被検体を導入する導入口１０１を有している。架台１１０は、導入口１０１を囲むように回転可能に設けられている。ハウジング３（Ｘ線管本体５）、冷却器７ａ及びＸ線検出器１２０等は、架台１１０に取り付けられ、固定されている。ここでは、Ｘ線管本体５は、Ｘ線を架台１１０の架台回転軸１１０ａに向う第１方向ｄ１に放射するように設けられている。

Ｘ線検出器１２０は、導入口１０１に対してＸ線管本体５の反対側に位置している。被検体のＸ線画像を取得する場合、導入口１０１内に被検体を導入し、架台１１０を回転させる。この際、ハウジング３（Ｘ線管本体５）に、第１方向ｄ１の反対の第２方向ｄ２に遠心力が働く。そして、Ｘ線管本体５より被検体にＸ線を曝射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器１２０で検出することにより、Ｘ線画像が取得される。

次に、ハウジング３、Ｘ線管本体５及び冷却器７ａについて説明する。
図２に示すように、Ｘ線管本体５は、例えば主な成分が水であり、電気伝導率が所定の大きさ未満に管理された非油脂系冷却液（水系冷却媒体）７を介してハウジング３の所定の位置に収容されている。なお、冷却液（水系冷却媒体）７としては、低電圧に対する絶縁性を確保し、かつ金属部品に対する腐食性を低減するために導電率が１ｍＳ／ｍ以下に設定された冷却媒体（主として、水またはグリコールが所定量混合された水系媒体）が用いられる。また、冷却媒体として水と混合されるグリコール類としては、例えばエチレングリコールやプロピレングリコール等が利用可能である。

Ｘ線管本体５は、ハウジング３内部に満たされた冷却液（水系冷却媒体）７に、全周が概ね接触可能に、かつ回転可能に設けられ、内部が所定の真空度に保持されている真空外囲器１１と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と独立に設けられた陰極電子銃（熱電子放出源）１３と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と一体的に回転可能に設けられ、電子銃１３から放出された電子が衝突されることにより所定の波長のＸ線を放射する回転陽極（陽極ターゲット，アノード）１５と、を含む。

真空外囲器１１は、回転軸１０ａを有している。真空外囲器１１及び陽極ターゲット１５は、回転軸１０ａを中心に回転可能である。この実施の形態において、回転軸１０ａ及び回転軸１１０ａ（図１）は平行である。なお、真空外囲器１１は、Ｘ線管本体５の一端部の所定の位置を貫通して設けられる接地極９と接触されて、接地されている。ここで、真空外囲器１１は回転体として機能している。

真空外囲器１１は、ハウジング３の所定の位置に設けられた円筒状の固定部（固定体）５１の内周面の所定の位置に設けられた磁性流体真空シール部材５３と、同固定部５１の所定の位置であって、磁性流体真空シール部材５３よりも冷却液７の流路に近接する側に設けられたベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリング）部材５５により、保持されている。

真空外囲器１１は、端部１１ｃを有している。この実施の形態において、端部１１ｃは磁性体で筒状に形成されている。磁性流体真空シール部材５３及びベアリング部材５５は、端部１１ｃ及び固定部５１間の隙間に設けられている。

ここで、ベアリング部材５５は軸受機構として機能している。なお、円筒状の固定部５１は、電気絶縁性の支持部材５７を介してハウジング３の外囲器保持部５９に、同心状（同軸状）に、固定されている。固定部５１は、環状の突出部５２を含んでいる。固定部５１は磁性体で形成されている。

陰極電子銃１３は、円筒状で電気絶縁性の陰極保持体１３ａを有し、陰極保持体１３ａの外周面がハウジング３の外囲器保持部５９の円筒部分５９ａの内側の所定の領域と、シール部材６１を介して固定されることで、真空外囲器１１の内側の所定の位置に、固定されている。なお、陰極保持体１３ａに固定されたベローズ状の固定部材６３の端部６３ａは、円筒状の固定部５１の端部５１ａと、溶接部６５により接続（固定）されている。

この実施の形態において、陰極電子銃１３と真空外囲器１１とを接続する固定部５１に設けられる接続構体５１ａの形状と溶接部６５により溶接された（陰極電子銃１３を保持する）陰極保持体１３ａに固定された固定部材６３の形状は、ベローズ（蛇腹）状の円筒状である。

これにより、陰極電子銃１３に、真空外囲器１１が回転される際の振動が不所望に伝達されることが低減される（接続構体５１ａ及び固定部材６３のばね性により真空外囲器１１が回転される際の振動が吸収される）。また、接続構体５１ａ及び固定部材６３により陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１との僅かな組み立て誤差を吸収させることができる。

なお、陰極電子銃１３の陰極保持体１３ａには、ハウジング３の外囲器保持部５９を貫通する所定の長さが与えられ、Ｘ線管本体５の接地極９が設けられる側と反対の側で、陰極電子銃１３への電源の供給に利用される接続部（高電圧供給端子）６７と電気的に接続される。

アノード（陽極ターゲット）１５を保持した真空外囲器１１の所定の位置であって、接地極９の近傍で、真空外囲器１１の外径が陽極ターゲット１５を囲む部分の真空外囲器１１の外径よりも小さくなる部分（以下先端部と称する）１１ｄには、真空外囲器１１を回転させるための推進力（磁力）を受ける銅ロータ６９が設けられている。

真空外囲器１１の先端部１１ｄを囲むように設けられた銅ロータ６９と実質的に同軸状（同心状）となるハウジング３の所定の位置には、銅ロータ６９に対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するものであって、外部から回転を制御可能に回転磁界を形成するステータ７１が設けられている。ここで、ステータ７１は回転駆動装置として機能している。

このような回転陽極型Ｘ線管装置１においては、ステータ７１に所定の電流が供給されることで、真空外囲器１１が所定の速度で回転され、真空外囲器１１の内側に設けられた陽極ターゲット（回転陽極）１５が所定の速度で回転された状態で陰極電子銃１３から放射された電子が衝突されることで、陽極ターゲット１５から所定の波長のＸ線が出力される。出力されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部へ放射される。

なお、真空外囲器１１の外側のほとんどの領域とハウジング３の内側の所定の領域との間には、例えば真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられた冷却液入り口５ｂを介して、ハウジング３内部に冷却液７が注入され、例えば接地極９の近傍に設けられた冷却液出口５ｃから冷却液７が排出されることで、軸受け部１１ａ及び真空外囲器１１内に組み込まれた陽極ターゲット１５が冷却される。

また、真空外囲器１１の内側、すなわち陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５は、磁性流体真空シール部材５３により、所定の真空下に位置されている。磁性流体真空シール部材５３は、例えば、神山による「潤滑」第３０巻第８号ｐｐ７５〜７８に報告があるが、磁性体である軸もしくは非磁性体の軸を磁性体からなる円筒で覆った軸構造体の外周に所定量の磁性流体（強磁性体の粒子を液体に分散させたコロイド溶液）を用意し、軸もしくは軸構造体に磁性片と永久磁石等を近接させて磁気回路を形成することにより、磁性流体を軸もしくは軸構造体の周囲にとどまらせることにより、圧力（気圧）差を維持するシール材であり、高速で回転される真空外囲器１１内を所定の真空（減圧）下に維持するために有益である。

ハウジング３内に供給された冷却液７は、冷却器（クーラーユニット）７ａに設けられた熱交換器７ｂにより冷却され、ポンプ７ｃにより、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。これにより、陽極ターゲット１５及び軸受け部１１ａにおいて発生する熱が、冷却液７を介して、ハウジング３の外部へ放出される。

このとき、冷却液７は、ハウジング３の形状を工夫した流路の特徴により、固定部５１を隔てて、磁性流体真空シール部材５３及びベアリング部材５５の背面の近傍を流れる。これにより、軸受け部１１ａ、磁性流体真空シール部材５３及びベアリング部材５５を効率良く冷却することができる。また、冷却液７が真空外囲器１１の内側に位置した陽極ターゲット１５の背面の近傍を流れることから、陽極ターゲット１５を効率良く冷却できる。なお、冷却液７は、その流路を工夫したことにより、ステータ７１も併せて冷却可能であり、回転陽極型Ｘ線管装置１により生じる熱の多くを、冷却液７を介して放出できる。

また、真空外囲器１１の所定の位置であって、ハウジング３の固定部５１の一端部５１ｂに近接する真空外囲器１１の端部１１ｃには、濡れ性低減フランジ１１ｅが設けられている。フランジ１１ｅは、ベアリング部材５５および磁性流体真空シール部材５３に、冷却液７が回り込むことを低減可能に端部１１ｃに一体的に設けられている。これにより、固定部５１の一端部５１ｂとの間の僅かな隙間、すなわち濡れ性の低い隙間５ｄを提供することから、冷却液７が真空外囲器１１の内側に入り込むことを抑止できる。

これにより、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込み、磁性流体真空シール部材５３の性能（能力）が不所望に低下することが防止できる。なお、濡れ性の低い隙間５ｄは、冷却液７として接触角が比較的大きな液体を冷却媒体として用いる場合、隙間（５ｄ）を一定の大きさよりも小さく規定することにより、その隙間（５ｄ）に、液体が入り込めないことを利用している。

但し、この実施の形態においては、冷却媒体として、水またはグリコールが混合された媒体を用いるため、接触角を大きくするために、フランジ１１ｅおよび固定部５１の一端部５１ｂに、樹脂等をコーティングすることが好ましい。また、ベアリング部材５５のうちの磁性流体真空シール部材５３から離れた側のベアリングをシール型とすることで、一層、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込むことを、抑止できる。

図２乃至図４に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０と、第２磁気機構１４０とをさらに備えている。
回転軸１０ａに沿った方向において、回転部（真空外囲器１１及び陽極ターゲット１５）の重心の位置ｃから距離Ｌ_ａを置いた位置ａに第１磁気機構１３０が位置している。

第１磁気機構１３０は、磁性体１３１及び磁力発生機構１３２を有している。磁性体１３１は、真空外囲器１１の回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に真空外囲器１１を囲むように設けられ、真空外囲器１１に固定されている。この実施の形態において、磁性体１３１は銅ロータ６９を囲むように設けられ、銅ロータ６９に固定されている。磁性体１３１は筒状に形成されている。

磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に対して回転軸１０ａの反対側に位置しているとともに、磁性体１３１から離れて位置している。磁力発生機構１３２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に磁性体１３１に僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１３２はハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１３２は、架台１１０の回転に応じて真空外囲器１１（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１３２は電磁石である。磁力発生機構１３２は、磁性体１３１を引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ａを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により真空外囲器１１（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆの一部は引力Ｆ_ａにより打ち消すことができる。

回転軸１０ａに沿った方向において、回転部（真空外囲器１１及び陽極ターゲット１５）の重心の位置ｃから距離Ｌ_ｂを置いた位置ｂに第２磁気機構１４０が位置している。

第２磁気機構１４０は、磁性体及び磁力発生機構１４２を有している。この実施の形態において、磁性体で形成された端部１１ｃが第２磁気機構１４０の磁性体として機能している。真空外囲器１１の端部１１ｃは、第２磁気機構１４０の磁性体と一体に形成されている。なお、端部１１ｃが磁性体でない場合、第２磁気機構１４０は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に端部１１ｃを囲むように設けられ、端部１１ｃに固定された磁性体１４１を有していれば良い。

磁力発生機構１４２は、端部１１ｃに対して回転軸１０ａの反対側に位置しているとともに、端部１１ｃから離れて位置している。磁力発生機構１４２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に端部１１ｃに僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１４２はハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１４２は、架台１１０の回転に応じて真空外囲器１１（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１４２は、端部１１ｃ及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１４２は電磁石である。磁力発生機構１４２は、端部１１ｃを引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１４２は、端部１１ｃに第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ｂを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により真空外囲器１１（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆの一部は引力Ｆ_ｂにより打ち消すことができる。

また、図示しないが、Ｘ線装置は、磁力発生機構１３２、１４２の駆動を制御する制御部を備えていても良い。これにより、架台１１０の回転数に応じて、磁力発生機構１３２、１４２を駆動することができる。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータ７１は銅ロータ６９に与える磁界を発生するため、回転体２０は回転する。これにより、陽極ターゲット１５も回転する。また、陰極電子銃１３は陽極ターゲット１５に対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲット１５は、電子と衝突するときにＸ線を放出する。放出されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部（第１方向ｄ１）へ放射される。

上記したように、ハウジング３（Ｘ線管本体５）は架台１１０に搭載されている。Ｘ線管本体５の回転軸１０ａと架台１１０の回転軸１１０ａとは平行である。Ｘ線は、窓部１１ｂからＸ線検出器１２０（回転軸１１０ａ）に向けて放射される。架台１１０の回転中は、真空外囲器１１（回転部）に遠心力Ｆが働く。遠心力Ｆの方向は、第２方向ｄ２である。

架台１１０が０．３秒で１回転するスピードで回転する場合、遠心力Ｆの値は、加速度にして２０Ｇ（重力加速度の２０倍）近くになる。しかしながら、上記したように、遠心力Ｆを、磁力発生機構１３２による引力Ｆ_ａ及び磁力発生機構１４２による引力Ｆ_ｂの合成力により相殺させることが可能である。

上記した引力Ｆ_ａ及び引力Ｆ_ｂは、真空外囲器１１（回転部）の重心位置ｃを基点とする距離Ｌ_ａ及び距離Ｌ_ｂを用いると、遠心力Ｆと以下に示すように関係付けられる。

Ｆ_ａ＝（Ｌ_ｂ／（Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ））・Ｆ
Ｆ_ｂ＝（Ｌ_ａ／（Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ））・Ｆ
上記関係を満たすように磁力発生機構１３２及び磁力発生機構１４２を駆動させることにより、遠心力Ｆを完全に相殺させることが可能となる。

上記したように構成された回転陽極型Ｘ線管装置及びＸ線装置によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０を備えている。磁力発生機構１３２、１４２は、引力Ｆ_ａ及び引力Ｆ_ｂの合成力により、真空外囲器１１（回転部）に作用する遠心力Ｆを相殺させることが可能である。

このため、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０は、架台１１０の回転中、ベアリング部材（軸受）５５の負荷荷重を低減させることができる。陽極ターゲット１５の重量が増した場合でも、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０は、ベアリング部材５５の負荷荷重を低減させることができる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置１の寿命が増大するため、回転陽極型Ｘ線管装置１が組み込まれるＣＴ装置やＸ線画像診断装置の寿命を増大させることができる。また、従来よりもコンパクトで、長期間に亘って安定な特性が確保できる回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。

また、上述した回転陽極型Ｘ線管装置を用いることにより、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。

さらに、上述した実施の形態によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。さらに、この発明によれば、回転陽極型Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストが低減される。
上記したことから、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置およびＸ線装置を得ることができる。

図５に示すように、上述した実施の形態において、第１磁気機構１３０は、磁性体１３１及び第１磁力発生機構としての磁力発生機構１３２の他、第２乃至第４磁力発生機構として磁力発生機構１３３乃至１３５を有していても良い。磁力発生機構１３２乃至１３５は、ハウジング３内に固定され、互いに間隔を置いて磁性体１３１を囲んでいる。これにより、第１磁気機構１３０は遠心力Ｆのみならず重力成分も含めて相殺可能となる。

また、図６及び図７に示すように、上述した実施の形態において、第１磁気機構１３０は、永久磁石（強磁性体）からなる磁性体１３１ｆ並びに第１及び第２磁力発生機構１３２、１３３を、第２磁気機構１４０は、永久磁石（強磁性体）からなる磁性体１４１ｆ並びに第１及び第２磁力発生機構１４２、１４３を、それぞれ有していても良い。磁性体１３１ｆ及び磁性体１４１ｆは内面と外面が互いに異極となるように磁化されている。

第１及び第２磁力発生機構１３２、１３３は、ハウジング３内に固定され、磁性体１３１ｆを挟んで互いに対向配置されている。第１及び第２磁力発生機構１４２、１４３は、ハウジング３内に固定され、磁性体１４１ｆを挟んで互いに対向配置されている。上記した場合、回転陽極型Ｘ線管装置１を循環器診断装置に適用してジャイロモーメントを相殺する場合に適している。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。この実施の形態において、Ｘ線装置はＣＴ装置であり、図１に示した架台１１０及びＸ線検出器１２０を備えている。

図８に示すように、Ｘ線装置は、回転陽極型Ｘ線管装置１を備えている。回転陽極型Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、ハウジング３に収容されたＸ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、冷却器７ａとを有する。Ｘ線管本体５は、例えば主な成分が水であり、電気伝導率が所定の大きさ未満に管理された非油脂系冷却液（水系冷却媒体）７を介してハウジング３の所定の位置に収容されている。

Ｘ線管本体５は、ハウジング３内部に満たされた冷却液（水系冷却媒体）７に、全周が概ね接触可能に、かつ回転可能に設けられ、内部が所定の真空度に保持されている真空外囲器１１と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と独立に設けられた陰極電子銃（熱電子放出源）１３と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と一体的に回転可能に設けられ、電子銃１３から放出された電子が衝突されることにより所定の波長のＸ線を放射する回転陽極（陽極ターゲット，アノード）１５と、を含む。なお、真空外囲器１１は、ハウジング３の一端部の所定の位置を貫通して設けられる接地極９と接触されて、接地されている。ここで、真空外囲器１１は回転体として機能している。

真空外囲器１１は、ハウジング３の所定の位置に設けられた円筒状の固定部（固定体）５１の外周面の所定の位置に設けられた磁性流体真空シール部材５３と、同固定部５１の所定の位置であって、磁性流体真空シール部材５３よりも冷却液７の流路に近接する側に設けられたベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリング）部材５５により、保持されている。

真空外囲器１１は、端部１１ｃを有している。この実施の形態において、端部１１ｃは磁性体で筒状に形成されている。磁性流体真空シール部材５３及びベアリング部材５５は、端部１１ｃ及び固定部５１間の隙間に設けられている。

ここで、ベアリング部材５５は軸受機構として機能している。なお、円筒状の固定部５１は、電気絶縁性の支持部材５７を介してハウジング３の外囲器保持部５９に、同心状（同軸状）に、固定されている。固定部５１は、環状の突出部５２を含んでいる。固定部５１は磁性体で形成されている。

陰極電子銃１３は、円筒状で電気絶縁性の陰極保持体１３ａを有し、陰極保持体１３ａがハウジング３の外囲器保持部５９の円筒部分５９ａの内側の所定の領域と、シール部材６１を介して固定されることで、真空外囲器１１の内側の所定の位置に、固定されている。なお、陰極保持体１３ａに固定されたベローズ状の固定部材６３の端部６３ａは、円筒状の固定部５１の端部５１ａと、溶接部６５により接続（固定）されている。

この実施の形態において、陰極電子銃１３と真空外囲器１１とを接続する固定部５１に設けられる接続構体５１ａの形状と溶接部６５により溶接された（陰極電子銃１３を保持する）陰極保持体１３ａに固定された固定部材６３の形状は、ベローズ（蛇腹）状の円筒状である。

これにより、陰極電子銃１３に、真空外囲器１１が回転される際の振動が不所望に伝達されることが低減される（接続構体５１ａ及び固定部材６３のばね性により真空外囲器１１が回転される際の振動が吸収される）。また、接続構体５１ａ及び固定部材６３により陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１との僅かな組み立て誤差を吸収させることができる。

なお、陰極電子銃１３の陰極保持体１３ａには、ハウジング３の外囲器保持部５９を貫通する所定の長さが与えられ、Ｘ線管本体５の接地極９が設けられる側と反対の側で、陰極電子銃１３への電源の供給に利用される接続部（高電圧供給端子）６７と電気的に接続される。

アノード（陽極ターゲット）１５を保持した側の真空外囲器１１の所定の位置であって、ベアリング部材５５の概ね外側に位置する真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍には、真空外囲器１１を回転させるための推進力（磁力）を受ける複数の永久磁石６９ｂが設けられている。

真空外囲器１１の軸受け部１１ａの周囲に設けられた永久磁石６９ｂと実質的に同軸状（同心状）となるハウジング３の所定の位置には、永久磁石６９ｂに対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するステータ（外部から回転を制御可能に電磁石として形成されているため、コイル体である）７１が設けられている。ここで、ステータ７１は回転駆動装置として機能している。

このようなＸ線管装置１においては、ステータ７１に所定の電流が供給されることで、真空外囲器１１が所定の速度で回転され、真空外囲器１１の内側に設けられた陽極ターゲット（回転陽極）１５が所定の速度で回転された状態で陰極電子銃１３から放射された電子が衝突されることで、陽極ターゲット１５から所定の波長のＸ線が出力される。出力されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部へ放射される。

なお、真空外囲器１１の外側のほとんどの領域とハウジング３の内側の所定の領域との間には、例えば真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられた冷却液入り口５ｂを介して、ハウジング３内部に冷却液７が注入され、例えば接地極９の近傍に設けられた冷却液出口５ｃから冷却液７が排出されることで、軸受け部１１ａ及び真空外囲器１１内に組み込まれた陽極ターゲット１５が冷却される。

また、真空外囲器１１の内側、すなわち陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５は、磁性流体真空シール部材５３により、所定の真空下に位置されている。

ハウジング３内に供給された冷却液７は、冷却器（クーラーユニット）７ａに設けられた熱交換器７ｂにより冷却され、ポンプ７ｃにより、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。これにより、陽極ターゲット１５及び軸受け部１１ａにおいて発生する熱が、冷却液７を介して、Ｘ線管本体５の外部へ放出される。

このとき、冷却液７は、ハウジング３内部の形状を工夫した流路の特徴により、真空外囲器１１を隔てて、磁性流体真空シール部材５３と陽極ターゲット１５の背面の近傍を流れることから、これらを効率よく冷却できる。なお、冷却液７は、その流路を工夫したことにより、ステータ７１も併せて冷却可能であり、Ｘ線管装置１により生じる熱の多くを、冷却液７を介して放出できる。

また、真空外囲器１１の一端部であって、Ｘ線管本体５の固定部５１（突出部５２）に近接する真空外囲器１１の端部１１ｄは、固定部５１（突出部５２）との間の僅かな隙間、すなわち濡れ性の低い隙間５ｄを提供することから、冷却液７が真空外囲器１１の内側に入り込むことを抑止できる。これにより、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込み、磁性流体真空シール部材５３の性能（能力）が不所望に低下することが防止できる。

なお、濡れ性の低い隙間５ｄは、冷却液７として接触角が比較的大きな液体を冷却媒体として用いる場合、隙間（５ｄ）を一定の大きさよりも小さく規定することにより、その隙間（５ｄ）に、液体が入り込めないことを利用している。但し、この実施例においては、冷却媒体として、水またはグリコールが混合された媒体を用いるため、接触角を大きくするために、端部１１ｄ（永久磁石６９ｂの端部を含む）および固定部５１に、樹脂等をコーティングすることが好ましい。

また、ベアリング部材５５のうちの磁性流体真空シール部材５３から離れた側のベアリングを、内筒と外筒との間がシール材によりシールされているシール型とすることで、一層、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込むことを、抑止できる。

回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０をさらに備えている。
回転軸１０ａに沿った方向における回転部（真空外囲器１１及び陽極ターゲット１５）の重心の位置ｃに第１磁気機構１３０が位置している。

第１磁気機構１３０は、磁性体及び磁力発生機構１３２を有している。この実施の形態において、磁性体で形成された端部１１ｃが第１磁気機構１３０の磁性体として機能している。なお、端部１１ｃが磁性体でない場合、第１磁気機構１３０は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に端部１１ｃを囲むように設けられ、端部１１ｃに固定された磁性体１３１を有していれば良い。

磁力発生機構１３２は、端部１１ｃに対して回転軸１０ａの反対側に位置している。磁力発生機構１３２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に端部１１ｃに僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１３２はハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１３２は、回転機構１１０の回転に応じて真空外囲器１１（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１３２は、端部１１ｃ及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１３２は電磁石である。磁力発生機構１３２は、端部１１ｃを引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１３２は、端部１１ｃに第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ａを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により真空外囲器１１（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆは引力Ｆ_ａにより打ち消すことができる。
また、図示しないが、Ｘ線装置は、磁力発生機構１３２の駆動を制御する制御部を備えていても良い。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータ７１は永久磁石６９ｂに与える磁界を発生するため、回転体２０は回転する。これにより、陽極ターゲット１５も回転する。また、陰極電子銃１３は陽極ターゲット１５に対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲット１５は、電子と衝突するときにＸ線を放出する。放出されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部（第１方向ｄ１）へ放射される。

上記したように、ハウジング３（Ｘ線管本体５）は架台１１０に搭載されている。架台１１０の回転中は、真空外囲器１１（回転部）に遠心力Ｆが働く。遠心力Ｆの方向は、第２方向ｄ２である。しかしながら、上記したように、遠心力Ｆを、磁力発生機構１３２による引力Ｆ_ａにより相殺させることが可能である。
Ｆ_ａ＝Ｆの関係を満たすように磁力発生機構１３２を駆動させることにより、遠心力Ｆを完全に相殺させることが可能となる。

上記したように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０を備えている。磁力発生機構１３２は、引力Ｆ_ａにより、真空外囲器１１（回転部）に作用する遠心力Ｆを相殺させることが可能である。

このため、第１磁気機構１３０は、架台１１０の回転中、ベアリング部材（軸受）５５の負荷荷重を低減させることができる。陽極ターゲット１５の重量が増した場合でも、第１磁気機構１３０は、ベアリング部材５５の負荷荷重を低減させることができる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置１の寿命が増大するため、回転陽極型Ｘ線管装置１が組み込まれるＣＴ装置やＸ線画像診断装置の寿命を増大させることができる。また、従来よりもコンパクトで、長期間に亘って安定な特性が確保できる回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。

また、上述した回転陽極型Ｘ線管装置を用いることにより、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。

さらに、上述した実施の形態によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。さらに、この発明によれば、回転陽極型Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストも低減される。
上記したことから、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。なお、以上述べた図２乃至図８のＸ線管では陰極は常に静止しているが、陰極自体も真空外囲器とともに回転するＸ線管が公知である（例えば、米国特許第６３９６９０１号）。このタイプのＸ線管についても、以上述べたものと同様の磁気機構を設けることにより、Ｘ線装置で使用した場合にＸ線管の回転部に働く外力を相殺または軽減することが可能となる。

次に、この発明の第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図９に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、Ｘ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、回転駆動装置として、磁界を発生させるステータ７１と、Ｘ線管本体５及びステータ７１を収容したハウジング３とを備えている。

Ｘ線管本体５は、固定体としての固定部５１と、回転体２０と、陽極ターゲット１５と、陰極としての陰極電子銃１３と、真空外囲器１１と、ベアリング（球軸受）５５と、永久磁石６９ｂとを備えている。

陽極ターゲット１５は、環状に形成され、陰極電子銃１３に対向配置されている。陽極ターゲット１５は、回転体２０に対向配置された筒部を有し、この筒部の一端が回転体２０に固定されている。この実施の形態において、陽極ターゲット１５は、回転軸１０ａに沿った方向において、回転体２０の中心付近に設けられている。陽極ターゲット１５は、陰極電子銃１３から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する。真空外囲器１１には、陰極電子銃１３及び陽極ターゲット１５が収納配置されている。

固定部５１は、形状が円柱状であり、Ｆｅ（鉄）やＭｏ（モリブデン）等の材料で形成されている。後述するが、固定部５１は、陽極ターゲット１５と同軸的に設けられている。固定部５１は、真空外囲器１１及びハウジング３の少なくとも一方により固定されている。ここでは、固定部５１は、両端が真空外囲器１１に固定されている。

回転体２０は、ＦｅやＭｏ等の材料で形成されている。回転体２０は、筒状に形成されている。回転体２０は、陽極ターゲット１５を固定し、固定部５１を囲んでいる。回転体２０は、固定部５１を軸に陽極ターゲット１５とともに回転可能に設けられている。回転体２０は、固定部５１と同軸的に設けられている。回転体２０及び固定部５１は、互いに隙間を置いて設けられている。回転体２０及び固定部５１の隙間には、ベアリング部材５５が設けられている。

永久磁石６９ｂは、筒状に形成され、回転体２０を囲むとともに回転体２０に固定されている。真空外囲器１１は金属で形成されている。真空外囲器１１は、ハウジング３に固定されている。真空外囲器１１の内部は真空状態に維持されている。
ステータ７１は、永久磁石６９ｂの外面を囲むように設けられている。ステータ７１の形状は環状である。冷却液７は、ハウジング３内に充填されている。

回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０と、第２磁気機構１４０とをさらに備えている。
回転体２０の回転軸１０ａに沿った方向において、回転部（陽極ターゲット１５及び回転体２０等）の重心の位置ｃから距離Ｌ_ａを置いた位置ａに第１磁気機構１３０が位置している。

第１磁気機構１３０は、磁性体１３１及び磁力発生機構１３２を有している。磁性体１３１は、回転体２０の回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に回転体２０を囲むように設けられ、回転体２０に固定されている。この実施の形態において、磁性体１３１は筒状に形成されている。

磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に対して回転軸１０ａの反対側に位置しているとともに、磁性体１３１から離れて位置している。磁力発生機構１３２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に磁性体１３１に僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１３２はハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１３２は、架台１１０の回転に応じて回転体２０（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１３２は電磁石である。磁力発生機構１３２は、磁性体１３１を引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ａを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により回転体２０（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆの一部は引力Ｆ_ａにより打ち消すことができる。

回転軸１０ａに沿った方向において、回転部の重心の位置ｃから距離Ｌ_ｂを置いた位置ｂに第２磁気機構１４０が位置している。

第２磁気機構１４０は、磁性体１４１及び磁力発生機構１４２を有している。磁性体１４１は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に回転体２０を囲むように設けられ、回転体２０に固定されている。

磁力発生機構１４２は、磁性体１４１に対して回転軸１０ａの反対側に位置しているとともに、磁性体１４１から離れて位置している。磁力発生機構１４２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に磁性体１４１に僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１４２はハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１４２は、架台１１０の回転に応じて回転体２０（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１４２は、磁性体１４１及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１４２は電磁石である。磁力発生機構１４２は、磁性体１４１を引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１４２は、磁性体１４１に第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ｂを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により回転体２０（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆの一部は引力Ｆ_ｂにより打ち消すことができる。

また、図示しないが、Ｘ線装置は、磁力発生機構１３２、１４２の駆動を制御する制御部を備えていても良い。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータ７１は永久磁石６９ｂに与える磁界を発生するため、回転体２０は回転する。これにより、陽極ターゲット１５も回転する。また、陰極電子銃１３は陽極ターゲット１５に対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲット１５は、電子と衝突するときにＸ線を放出する。放出されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部（第１方向ｄ１）へ放射される。

上記したように、ハウジング３（Ｘ線管本体５）は架台１１０に搭載されている。架台１１０の回転中は、回転体２０（回転部）に遠心力Ｆが働く。遠心力Ｆの方向は、第２方向ｄ２である。しかしながら、上記したように、遠心力Ｆを、磁力発生機構１３２による引力Ｆ_ａ及び磁力発生機構１４２による引力Ｆ_ｂの合成力により相殺させることが可能である。

Ｆ_ａ＝（Ｌ_ｂ／（Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ））・Ｆ及びＦ_ｂ＝（Ｌ_ａ／（Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ））・Ｆの関係を満たすように磁力発生機構１３２及び磁力発生機構１４２を駆動させることにより、遠心力Ｆを完全に相殺させることが可能となる。

上記したように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０を備えている。磁力発生機構１３２、１４２は、引力Ｆ_ａ及び引力Ｆ_ｂの合成力により、回転体２０（回転部）に作用する遠心力Ｆを相殺させることが可能である。

このため、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０は、架台１１０の回転中、ベアリング部材（軸受）５５の負荷荷重を低減させることができる。陽極ターゲット１５の重量が増した場合でも、第１磁気機構１３０及び第２磁気機構１４０は、ベアリング部材５５の負荷荷重を低減させることができる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置１の寿命が増大するため、回転陽極型Ｘ線管装置１が組み込まれるＣＴ装置やＸ線画像診断装置の寿命を増大させることができる。また、従来よりもコンパクトで、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。

図１０に示すように、上述した実施の形態において、固定部５１は、一端のみが真空外囲器１１に固定されていても良い。固定部５１は、回転体２０の一部に対向するよう延出して形成されている。ここでは、固定部５１は、ステータ７１及び第２磁気機構１４０と対向している。

また、図１１に示すように、固定部５１は、図１０に示した固定部５１と同様、一端のみが真空外囲器１１に固定されている。固定部５１及び回転体２０は、回転軸１０ａに沿った方向において、陽極ターゲット１５の両側に形成されているのではなく、陽極ターゲット１５の一方側にのみ形成されている。このため、陽極ターゲット１５は回転体２０の一端部に設けられている。

陽極ターゲット１５に環状のグラファイト基体１６が取り付けられている。グラファイト基体１６は、陽極ターゲット１５の軽量化を図るためのものであり、陽極ターゲットと異なる材料で形成されている。
回転陽極型Ｘ線管装置１は、第２磁気機構１４０を備えているが、第１磁気機構１３０を備えていない。

第２磁気機構１４０は、回転軸１０ａに沿った方向における回転部（陽極ターゲット１５及び回転体２０）の重心の位置ｃに位置している。上記した場合でも、Ｆ_ａ＝Ｆの関係を満たすように磁力発生機構１３２を駆動させることにより、遠心力Ｆを完全に相殺させることが可能となる。

次に、この発明の第４の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、Ｘ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、回転駆動装置として、磁界を発生させるステータ７１と、Ｘ線管本体５及びステータ７１を収容したハウジング３とを備えている。

Ｘ線管本体５は、固定体としての固定部５１と、回転体２０と、陽極ターゲット１５と、陰極としての陰極電子銃１３と、真空外囲器１１と、真空シール機構としての磁性流体真空シール部材５３と、ベアリング（球軸受）５５と、永久磁石６９ｂとを備えている。

陽極ターゲット１５は、円盤状に形成され、陰極電子銃１３に対向配置されている。陽極ターゲット１５は、陰極電子銃１３から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する。真空外囲器１１は、陰極電子銃１３及び陽極ターゲット１５が収納配置されている。

固定部５１は、形状が筒状であり、Ｆｅ（鉄）や鉄合金等の磁性材料で形成されている。後述するが、固定部５１は、陽極ターゲット１５と同軸的に設けられている。固定部５１は、真空外囲器１１及びハウジング３の少なくとも一方により固定されている。ここでは、固定部５１は、真空外囲器１１と一体に形成され、真空外囲器１１により固定されている。

回転体２０は、Ｆｅ（鉄）や鉄合金等の磁性材料で形成されている。回転体２０は、円柱部２１と、円柱部２１の一端に接続された円盤部２２とを有している。回転体２０は、陽極ターゲット１５を固定し、固定部５１で囲まれている。回転体２０は固定部５１に支持され、陽極ターゲット１５とともに回転可能に設けられている。回転体２０は、固定部５１と同軸的に設けられている。
陽極ターゲット１５は柱状部１５ｂを有し、この柱状部１５ｂが円柱部２１に接続されている。

回転体２０及び固定部５１は、互いに隙間を置いて設けられている。回転体２０及び固定部５１の隙間には、真空シール機構としての磁性流体真空シール部材５３及びベアリング部材５５が設けられている。磁性流体真空シール部材５３は、磁性流体を使用して真空外囲器１１内の真空を保持しながら回転体２０の回転を可能とする。

永久磁石６９ｂは、筒状に形成され、円盤部２２に固定されている。永久磁石６９ｂは固定部５１を囲むように設けられている。真空外囲器１１は金属で形成されている。真空外囲器１１は、ハウジング３に固定されている。真空外囲器１１の内部は真空状態に維持されている。
ステータ７１は、永久磁石６９ｂの外面を囲むように設けられている。ステータ７１の形状は環状である。冷却液７は、ハウジング３内に充填されている。

回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０をさらに備えている。
回転軸１０ａに沿った方向における回転部（陽極ターゲット１５及び回転体２０）の重心の位置ｃに第１磁気機構１３０が位置している。

第１磁気機構１３０は、磁性体１３１及び磁力発生機構１３２を有している。磁性体１３１は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に陽極ターゲット１５の柱状部１５ｂを囲むように固定されている。

磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に対して回転軸１０ａの反対側に位置しているとともに、磁性体１３１から離れて位置している。磁力発生機構１３２は、回転軸１０ａに対して垂直な垂直方向に回転体２０に僅かな隙間を置いて対向配置されている。磁力発生機構１３２は、真空外囲器１１の外側でハウジング３内に固定されている。磁力発生機構１３２は、架台１１０の回転に応じて回転体２０（回転部）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものである。

この実施の形態において、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１及び架台１１０の回転軸１１０ａ間に位置している。磁力発生機構１３２は電磁石である。磁力発生機構１３２は、磁性体１３１を引き付ける磁力を発生させる。すなわち、磁力発生機構１３２は、磁性体１３１に第１方向ｄ１に引き付ける力（引力）Ｆ_ａを作用させることができる。このため、架台１１０の回転により真空外囲器１１（回転部）に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆは引力Ｆ_ａにより打ち消すことができる。
また、図示しないが、Ｘ線装置は、磁力発生機構１３２の駆動を制御する制御部を備えていても良い。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータ７１は永久磁石６９ｂに与える磁界を発生するため、回転体２０は回転する。これにより、陽極ターゲット１５も回転する。また、陰極電子銃１３は陽極ターゲット１５に対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲット１５は、電子と衝突するときにＸ線を放出する。放出されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部（第１方向ｄ１）へ放射される。

上記したように、ハウジング３（Ｘ線管本体５）は架台１１０に搭載されている。架台１１０の回転中は、回転体２０及び陽極ターゲット１５（回転部）に遠心力Ｆが働く。遠心力Ｆの方向は、第２方向ｄ２である。しかしながら、上記したように、遠心力Ｆを、磁力発生機構１３２による引力Ｆ_ａにより相殺させることが可能である。
Ｆ_ａ＝Ｆの関係を満たすように磁力発生機構１３２を駆動させることにより、遠心力Ｆを完全に相殺させることが可能となる。

上記したように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１は、第１磁気機構１３０を備えている。磁力発生機構１３２は、引力Ｆ_ａにより、真空外囲器１１（回転部）に作用する遠心力Ｆを相殺させることが可能である。

このため、第１磁気機構１３０は、架台１１０の回転中、ベアリング部材（軸受）５５の負荷荷重を低減させることができる。陽極ターゲット１５の重量が増した場合でも、第１磁気機構１３０は、ベアリング部材５５の負荷荷重を低減させることができる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置１の寿命が増大するため、回転陽極型Ｘ線管装置１が組み込まれるＣＴ装置やＸ線画像診断装置の寿命を増大させることができる。また、従来よりもコンパクトで、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述した磁力発生機構１３２、１４２は、永久磁石（磁性体１３１ｆ、１４１ｆ）に対して架台１１０の回転軸１１０ａの反対側に位置し、架台１１０の回転に応じて回転部（陽極ターゲット１５や回転体２０）に作用する力又はモーメントの少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるものであっても良い。

この場合、磁力発生機構１３２は上記永久磁石に第１方向ｄ１に反発する力（斥力）Ｆ_ｃを、磁力発生機構１４２は上記磁性体に第１方向ｄ１に反発する力（斥力）Ｆ_ｄをそれぞれ作用させれば良い。架台１１０の回転により回転部に作用する第２方向ｄ２の力（遠心力）Ｆは斥力Ｆ_ｃ、Ｆ_ｄにより打ち消すことができる。

さらに、磁力発生機構により、遠心力やジャイロモーメントのみならず、Ｘ線管の回転体に働く重力を打ち消すことが可能である。したがって、Ｘ線管が搭載される架台が静止している場合にも本発明を適用することができる。

冷却液７は、水系に限らず、絶縁油を使用したり、空気等のガス体を使用することも可能である。ベアリング部材５５は、ボールベアリングやロールベアリング等の転がり軸受け以外にすべり軸受けや磁気軸受を使用することも可能である。固定部５１は、電気絶縁部材を介してハウジングに直接固定しているが、電気絶縁部材とハウジングの間、又は電気絶縁部材と固定部５１の間に弾性部材や制振部材、又は吸収部材を配置して、回転部の回転に伴う振動をより低減させることも可能である。
この発明は、Ｘ線ＣＴ装置やＸ線診断装置およびそれらに使用される回転陽極型Ｘ線管装置に限定されるものではなく、全ての回転陽極型Ｘ線管装置およびそれを使用する全てのＸ線装置に適用することができる。

この発明の第１の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を備えたＸ線装置を示す概略断面図。 図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の要部を示す断面図。 図２の線Ａ−Ａに沿った上記回転陽極型Ｘ線管装置の拡大断面図であり、特に第１磁気機構を示す図。 図２の線Ｂ−Ｂに沿った上記回転陽極型Ｘ線管装置の拡大断面図であり、特に第２磁気機構を示す図。 図３に示した回転陽極型Ｘ線管装置の変形例を示す拡大断面図であり、特に第１磁気機構の変形例を示す図。 図３及び図５に示した回転陽極型Ｘ線管装置の他の変形例を示す拡大断面図であり、特に第１磁気機構の他の変形例を示す図。 図６と同様、回転陽極型Ｘ線管装置の他の変形例を示す拡大断面図であり、特に第２磁気機構の他の変形例を示す図。 この発明の第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の要部を示す断面図。 この発明の第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の要部を示す断面図。 図９に示した回転陽極型Ｘ線管装置の変形例を示す断面図。 図９に示した回転陽極型Ｘ線管装置の他の変形例を示す断面図。 この発明の第４の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の要部を示す断面図。

符号の説明

１…Ｘ線管装置、３…ハウジング、５…Ｘ線管本体、７…冷却液、１０ａ…回転軸、１１…真空外囲器、１１ｂ…窓部、１１ｃ…端部、１３…陰極電子銃、１３ａ…陰極保持体、１５…陽極ターゲット、２０…回転体、５１…固定部、５３…磁性流体真空シール部材、５５…ベアリング部材、６９…銅ロータ、６９ｂ…永久磁石、７１…ステータ、１１０…架台、１１０ａ…架台の回転軸、１３０…第１磁気機構、１３１…磁性体、１３２，１３３，１３４，１３５…磁力発生機構、１４０…第２磁気機構、１４１…磁性体、１４２，１４３…磁力発生機構、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、Ｆ…遠心力、Ｆ_ａ，Ｆ_ｂ…磁力。

Claims (15)

1. 電子を放出する陰極と、
   前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
   前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
   少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
   前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された固定体と、
   前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体に支持され、前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
   前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
   前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
   前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
2. 前記磁気機構は、前記磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された他の磁力発生機構をさらに備えた請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
3. 前記回転軸に沿った方向に前記磁気機構に間隔を置いて位置し、前記垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された他の磁性体と、前記他の磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記他の磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記他の磁性体と対向配置された他の磁力発生機構と、を有した他の磁気機構をさらに備えた請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
4. 前記磁性体は、筒状に形成されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
5. 前記磁性体は、強磁性体である請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
6. 前記磁性体は、永久磁石である請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
7. 前記磁力発生機構は、前記磁性体を引き付ける磁力を発生させる請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
8. 前記磁力発生機構は、前記磁性体を反発する磁力を発生させる請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
9. 電子を放出する陰極と、
   陽極ターゲットと、
   前記陽極ターゲットと一体化された回転可能な真空外囲器と、
   少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持するハウジングと、
   少なくとも前記真空外囲器の陽極ターゲットに近接して冷却媒体が循環する循環路と、
   前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された固定体と、
   前記固定体と真空外囲器との間に設けられた軸受機構と、
   前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、
   前記真空外囲器の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記真空外囲器を囲むように設けられ、前記真空外囲器に固定された磁性体と、前記磁性体に対して前記回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
10. 電子を放出する陰極と、
    前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
    前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
    少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
    前記真空外囲器により固定された柱状の固定体と、
    前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体を囲み、前記固定体を軸に前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
    前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
    前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
    前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記真空外囲器の外側に位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
11. 電子を放出する陰極と、
    前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
    前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
    少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
    前記真空外囲器により固定された筒状の固定体と、
    前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体で囲まれ、前記固定体に支持され前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
    前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
    前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
    前記回転体の回転軸に対して垂直な垂直方向に前記回転体を囲むように設けられ、前記回転体に固定された磁性体と、前記真空外囲器の外側に位置し、前記垂直方向に前記磁性体と対向配置された磁力発生機構と、を有した磁気機構と、を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
12. 請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管装置と、
    前記回転陽極型Ｘ線管装置が固定され、回転軸を有し、前記回転軸のまわりに回転される架台と、を備え、
    Ｘ線は前記架台の回転軸に向って放出され、
    前記磁力発生機構は、前記架台の回転に応じて前記回転体に作用する力又はモーメント及び前記回転体に作用する重力の少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させるＸ線装置。
13. 前記磁力発生機構は、前記磁性体及び前記架台の回転軸間に位置し、前記架台の回転に応じて前記回転体に作用する力又はモーメント並びに前記回転体に作用する重力の少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させる請求項１２に記載のＸ線装置。
14. 前記磁力発生機構は、前記磁性体に対して前記回転体の回転軸の反対側に前記磁性体から離れて位置し、前記架台の回転に応じて前記回転体に作用する力又はモーメント並びに前記回転体に作用する重力の少なくとも一部を打ち消す磁力を発生させる請求項１２に記載のＸ線装置。
15. 前記磁力発生機構の駆動を制御する制御部をさらに備えている請求項１２乃至請求項１４の何れか１項に記載のＸ線装置。

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