JP2009245594A - Rotary positive electrode type x-ray tube apparatus and x-ray device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a rotary anode type X-ray tube apparatus and an X-ray apparatus using the same.
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、X線管を備えている。この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、X線管は、新しいタイプのものも製品化され始めている。 In general, a rotary anode X-ray tube device is known as an X-ray tube device. The rotary anode type X-ray tube apparatus includes an X-ray tube. This X-ray tube has a stationary vacuum envelope, an anode target that is rotatably provided in the vacuum envelope, and a cathode that is stationary in the vacuum envelope. . In addition, new types of X-ray tubes are beginning to be commercialized.
回転陽極型X線管装置の陽極ターゲットは、X線管に組み込まれる前にバランス修正が実施される。
このバランス修正は以下の手順で実施される。
The anode target of the rotary anode type X-ray tube apparatus is subjected to balance correction before being incorporated into the X-ray tube.
This balance correction is performed by the following procedure.
陽極ターゲットは、バランサー装置のバランス冶具台に乗せられる。陽極ターゲットは、ステータコイルによる回転磁界の作用により回転させられる。陽極ターゲットのアンバランスにより不釣合い力が発生し、バランス冶具台が加振され、振動する。振動にともなうバランス冶具台の変位は2個所の変位計測計により計測される。バランサー装置はこの変位計測値により、メータ上に陽極ターゲットの2つの修正面個所の不釣合い量と角度位置を表示する。作業者は、この表示データに基づいて2個所の修正面を機械的に削る加工を行う。 The anode target is placed on the balance jig stand of the balancer device. The anode target is rotated by the action of a rotating magnetic field by the stator coil. An unbalanced force is generated by the unbalance of the anode target, and the balance jig table is vibrated and vibrated. The displacement of the balance jig table accompanying the vibration is measured by two displacement measuring instruments. The balancer device displays the unbalance amount and the angular position of the two correction surface portions of the anode target on the meter based on the displacement measurement value. Based on this display data, the operator performs a process of mechanically cutting the two correction surfaces.
このようにしてバランス修正された陽極ターゲットはX線管に組み込まれ、X線管はさらにハウジングに組み込まれる。ハウジングと冷却ユニットとがホースで結合され回転陽極型X線管装置が完成する。上記回転陽極型X線管装置に関する技術は、例えば特許文献1乃至特許文献8及び非特許文献1に開示されている。
The anode target thus balanced is incorporated into the X-ray tube, and the X-ray tube is further incorporated into the housing. The housing and the cooling unit are connected by a hose to complete the rotary anode type X-ray tube apparatus. Techniques relating to the rotary anode X-ray tube device are disclosed in, for example,
完成した回転陽極型X線管装置は、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線管装置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回転陽極型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。
(1)陽極ターゲットをX線管に組み込まれる前にバランス修正を精確に実施した場合、確かに、陽極ターゲットをX線管に組み込んで真空排気し、X線管に負荷電力を入れない状態でX線管の振動を測定すると、充分低い振動値を得ることができる。しかし、その後のX線管に負荷電力が供給される製造工程にて、陽極ターゲットの温度が高くなるとともに、X線管の振動値が増して不良となる場合がある。この現象は、例えばCT装置用X線管のように高い強度のX線量を要求されるX線管で顕著である。 (1) When the balance is corrected accurately before the anode target is incorporated into the X-ray tube, the anode target is certainly incorporated into the X-ray tube and evacuated, and no load power is applied to the X-ray tube. When the vibration of the X-ray tube is measured, a sufficiently low vibration value can be obtained. However, in the subsequent manufacturing process in which load power is supplied to the X-ray tube, the temperature of the anode target increases, and the vibration value of the X-ray tube increases, which may become defective. This phenomenon is remarkable in an X-ray tube that requires a high X-ray dose, such as an X-ray tube for a CT apparatus.
その原因は、主に陽極ターゲットにアンバランスが発生してくるためである。陽極ターゲットは負荷電力の増大とともに、この焦点部分が最も高い温度となり、全体で不均一な温度分布となる。このため、温度差に起因して発生する熱応力により、陽極ターゲットは非可逆的な熱変形(永久変形)を起こす。陽極ターゲットが回転軸のまわりに角度に依存しない理想的(均一)な組成及び構造である場合にはこの熱変形も同様に均一となるため、陽極ターゲットにアンバランスは発生しない。 This is mainly because an unbalance occurs in the anode target. As the load power increases, the anode target has the highest temperature in the anode target, resulting in a nonuniform temperature distribution as a whole. For this reason, the anode target undergoes irreversible thermal deformation (permanent deformation) due to the thermal stress generated due to the temperature difference. When the anode target has an ideal (uniform) composition and structure that does not depend on the angle around the rotation axis, this thermal deformation is similarly uniform, so that no imbalance occurs in the anode target.
しかし、一般的には陽極ターゲットの組成及び構造は不均一であるため、陽極ターゲットは回転軸に対して不均一な熱変形を起こしてアンバランスを生じてしまう。陽極ターゲットは一度アンバランスが発生してしまうともとには戻らず、回転時、常に不釣合い力が陽極ターゲットに発生してしまう。X線管の振動が増すとX線管を収納するハウジングが振動し、ハウジングが取り付けられるCT装置等のX線装置が振動する。このような各部の振動は騒音発生を生じるため好ましくない。また、X線装置の振動が大きくなると、それに取り付けられるX線像検出器も振動する結果、X線診断画像に悪影響が及ぶことがある。 However, since the composition and structure of the anode target are generally non-uniform, the anode target undergoes non-uniform thermal deformation with respect to the rotation axis, resulting in imbalance. Once the anode target is unbalanced, it does not return to its original state, and an unbalanced force is always generated in the anode target during rotation. When the vibration of the X-ray tube increases, the housing that houses the X-ray tube vibrates, and an X-ray device such as a CT device to which the housing is attached vibrates. Such vibration of each part is not preferable because it generates noise. In addition, when the vibration of the X-ray apparatus increases, the X-ray image detector attached to the X-ray apparatus also vibrates, which may adversely affect the X-ray diagnostic image.
(2)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回転陽極型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る設計がなされている。 (2) Due to the movement of the CT apparatus and the X-ray diagnostic apparatus, the rotary anode X-ray tube apparatus mounted on these apparatuses is affected by centrifugal force and gyro moment. Since these influences act on the anode target, the rotation mechanism (bearing) of the anode target needs to bear a load that is 2 to 20 times the static load. For this reason, the diameter of the bearing is designed to be thick and the allowable load of the bearing is increased.
しかし、この場合、回転陽極型X線管装置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。また、通常の静止した真空外囲器内に回転陽極としての陽極ターゲットと静止陰極とを配置するタイプの場合、軸受径を太くする設計を行っても軸受寿命が低下したりしてメンテナンスコストの増大をもたらす恐れがある。 However, in this case, it becomes an obstacle to the compact design of the entire rotary anode X-ray tube apparatus, resulting in an increase in manufacturing cost. In addition, in the case of a type in which an anode target as a rotating anode and a stationary cathode are arranged in a normal stationary vacuum envelope, the bearing life is reduced even if the bearing diameter is designed to be large, and maintenance costs are reduced. May increase.
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、軸受寿命が低下してしまう。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。 For example, the case where the bearing is a sliding bearing using liquid metal will be described. As the diameter of the bearing increases, the temperature of the bearing increases as the bearing heat generation increases, and the reaction between the liquid metal and the bearing material proceeds to deposit reaction products. As a result, the bearing life is reduced. Another adverse effect of increasing the diameter of the bearing is an increase in rotational driving power, resulting in an increase in power consumption.
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側軸受と回転側軸受とが接地するため、かじりを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。 Further, when the bearing is a sliding bearing using a liquid metal, the fixed-side bearing and the rotating-side bearing are grounded at the time of starting and stopping the rotation, so that galling may occur. The galling is more likely to occur as the load applied to the bearing is larger, for example, as the weight of the anode target is larger.
さらに、架台の運動により軸受けに働く力があまり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、振動及び騒音の発生を抑制でき、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型X線管装置及びX線装置を提供することにある。
Further, even when the force acting on the bearing is not a problem due to the movement of the gantry, the above-mentioned galling may occur. For example, this is a case where the accumulated heat capacity is increased by increasing the weight of the anode target in order to generate higher output X-rays.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotary anode type X-ray tube device and an X-ray device capable of suppressing generation of vibration and noise and capable of stable operation over a long period of time. There is to do.
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、
前記固定体及び回転体の間に設けられた軸受機構と、
前記回転体を回転させる回転駆動装置と、
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、前記磁性体に磁力を発生する少なくとも2つの磁力発生機構を含んだ複数の磁力発生機構と、を有した磁気機構と、
前記回転体に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように前記複数の磁力発生機構の駆動を制御する制御部と、を備えている。
In order to solve the above problems, a rotary anode type X-ray tube apparatus according to an aspect of the present invention provides:
A cathode that emits electrons;
An anode target that emits X-rays when electrons emitted from the cathode collide;
A vacuum envelope in which the cathode and the anode target are stored and arranged;
A housing for accommodating at least the vacuum envelope;
A fixed body fixed by at least one of the vacuum envelope and the housing;
A rotating body that fixes the anode target, is supported by the fixed body, and is rotatably provided with the anode target;
A bearing mechanism provided between the fixed body and the rotating body;
A rotation driving device for rotating the rotating body;
A magnetic body provided to surround the rotating body in a vertical direction perpendicular to a rotation axis of the rotating body; and a magnetic body fixed to the rotating body; and the magnetic body on a side opposite to the rotating shaft with respect to the magnetic body. A magnetic mechanism having a plurality of magnetic force generation mechanisms that are located away from the body and are arranged to face the magnetic body in the vertical direction and include at least two magnetic force generation mechanisms that generate magnetic force on the magnetic body;
A controller that controls driving of the plurality of magnetic force generation mechanisms so as to cancel at least a part of the unbalance force acting on the rotating body.
また、本発明の他の態様に係る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、中心軸を有し、前記中心軸のまわりに回転される架台と、を備え、
X線は前記架台の中心軸に向かって放出され、
前記制御部は、前記架台の回転に伴って前記回転体に作用する力若しく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何れかの一部を打ち消すように前記磁力発生機構に磁力を発生させる。
An X-ray apparatus according to another aspect of the present invention is
The rotary anode X-ray tube device;
The rotary anode X-ray tube device is fixed, has a central axis, and a gantry rotated around the central axis,
X-rays are emitted toward the central axis of the gantry,
The control unit causes the magnetic force generation mechanism to generate a magnetic force so as to cancel at least a part of a force or a moment acting on the rotating body and a gravity acting on the rotating body as the gantry rotates.
この発明によれば、振動及び騒音の発生を抑制でき、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型X線管装置及びX線装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary anode type X-ray tube device and an X-ray device that can suppress the generation of vibration and noise and can operate stably over a long period of time.
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。
Hereinafter, a rotary anode X-ray tube device and an X-ray device including a rotary anode X-ray tube device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary anode
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。
The X-ray apparatus includes a rotary anode type
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。
The
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。架台110は、中心軸110aを有し、中心軸110aを中心に回転するものである。ここでは、X線管本体5は、X線を中心軸110aに向う第1方向d1に放射するように設けられている。
The
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。
The
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。
Next, the
As shown in FIG. 2, the X-ray tube
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(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、陰極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線を放射する陽極ターゲット(回転陽極,アノード)15と、を含んでいる。
The X-ray tube
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及び中心軸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及び陽極ターゲット15は回転体20を形成している。
The
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。
The
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。
The
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。
Here, the bearing
陰極13は、円筒状で電気絶縁性の陰極支持部材13aを有し、陰極支持部材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、陰極支持部材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。
The
この実施の形態において、陰極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13を保持する)陰極支持部材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。
In this embodiment, the shape of the
これにより、陰極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、陰極支持部材13aと固定部51との僅かな組み立て誤差を吸収させることができる。
Accordingly, undesired transmission of vibration when the
なお、陰極13の陰極支持部材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。
The
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。
At a predetermined position of the
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コイル71が設けられている。ここで、ステータコイル71は回転駆動装置として機能している。
Arbitrary timing with respect to the
このような回転陽極型X線管装置1においては、ステータコイル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15が所定の速度で回転された状態で陰極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。
In such a rotary anode type
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。
Note that a cooling
また、真空外囲器11の内側、すなわち陰極13及び陽極ターゲット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。
In addition, the inside of the
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。
The
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、ステータコイル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。
At this time, the
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。
Further, a
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。
Thereby, it is possible to prevent the
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。
However, in this embodiment, since a medium mixed with water or glycol is used as a cooling medium, a resin or the like is coated on the
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、回転体20(真空外囲器11及び陽極ターゲット15)に作用するアンバランス力の中心の位置c1から距離La1を置いた位置aに第1磁気機構130が位置している。なお、上記アンバランス力は、陽極ターゲット15をバランス良く均一に形成することが困難である都合から不均一に形成された陽極ターゲット15により生じるものであり、また、加熱に伴う陽極ターゲット15の変形に伴って生じ易いものである。また、第1磁気機構130は、回転軸10aに沿った方向において、回転体20の重心の位置c2から距離La2を置いて位置している。
As shown in FIGS. 2 to 4, the rotary anode
In along the
第1磁気機構130は、磁性体131と、磁力発生機構として第1乃至第4磁力発生機構132〜135とを有している。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。
The first
第1乃至第4磁力発生機構132〜135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。第1乃至第4磁力発生機構132〜135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。第1乃至第4磁力発生機構132〜135はハウジング3内に固定されている。第1乃至第4磁力発生機構132〜135は、磁性体131に磁力を発生するものである。
The first to fourth magnetic
この実施の形態において、第1乃至第4磁力発生機構132〜135は、回転軸10aを中心に90°ずつずれて位置している。より詳しくは、第1磁力発生機構132は、磁性体131及び架台110の中心軸110a間に位置している。第2磁力発生機構133は、回転軸10aに対して第1磁力発生機構132の反対側に位置している。第3磁力発生機構134及び第4磁力発生機構135は、回転軸10aを挟んで対向配置され、第1磁力発生機構132及び第2磁力発生機構133を結ぶ線に直交して位置している。
In this embodiment, the first to fourth magnetic
第1乃至第4磁力発生機構132〜135は電磁石である。第1乃至第4磁力発生機構132〜135は、磁性体131を引き付ける磁力を発生させる。第1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)Fa1を作用させることができる。第2磁力発生機構133は、磁性体131に第2方向d2に引力Fa2を作用させることができる。第3磁力発生機構134は、磁性体131に第1方向d1及び第2方向d2に直交する第3方向d3に引力Fa3を作用させることができる。第4磁力発生機構135は、磁性体131に第3方向d3と反対の第4方向d4に引力Fa4を作用させることができる。
The first to fourth magnetic
回転軸10aに沿った方向において、回転体20(真空外囲器11及び陽極ターゲット15)に作用するアンバランス力の中心の位置c1から距離Lb1を置いた位置bに第2磁気機構140が位置している。また、第2磁気機構140は、回転軸10aに沿った方向において、回転体20の重心の位置c2から距離Lb2を置いて位置している。
In the direction along the
第2磁気機構140は、磁性体と、磁力発生機構として第1乃至第4磁力発生機構142〜145とを有している。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。
The second
第1乃至第4磁力発生機構142〜145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。第1乃至第4磁力発生機構142〜145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。第1乃至第4磁力発生機構142〜145はハウジング3内に固定されている。
The first to fourth magnetic
この実施の形態において、第1乃至第4磁力発生機構142〜145は、回転軸10aを中心に90°ずつずれて位置している。より詳しくは、第1磁力発生機構142は、端部11c及び架台110の中心軸110a間に位置している。第2磁力発生機構143は、回転軸10aに対して第1磁力発生機構142の反対側に位置している。第3磁力発生機構144及び第4磁力発生機構145は、回転軸10aを挟んで対向配置され、第1磁力発生機構142及び第2磁力発生機構143を結ぶ線に直交して位置している。
In this embodiment, the first to fourth magnetic
第1乃至第4磁力発生機構142〜145は電磁石である。第1乃至第4磁力発生機構142〜145は、端部11cを引き付ける磁力を発生させる。第1磁力発生機構142は、端部11cに第1方向d1に引力Fb1を作用させることができる。第2磁力発生機構143は、端部11cに第2方向d2に引力Fb2を作用させることができる。第3磁力発生機構144は、端部11cに第3方向d3に引力Fb3を作用させることができる。第4磁力発生機構145は、端部11cに第4方向d4に引力Fb4を作用させることができる。
The first to fourth magnetic
上述した第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145は、漏洩磁界の発生を抑制するように設けられている。図5に示すように、例えば、第3磁力発生機構144は、端部11cとの間に閉磁路を形成するように設けられている。
The first to fourth magnetic
また、第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145は、コイルの巻き方が異なっていても良い。図6に示すように、例えば、第3磁力発生機構144は、コイルがコア部の中心1個所にのみ巻かれて形成されていても良い。
Further, the first to fourth magnetic
図2、図7及び図8に示すように、回転陽極型X線管装置1は、2つのセンサユニット80、90を備えている。各センサユニット80、90は、回転体20に光学的又は電磁気的な影響を与える手段と、上記手段によって与えられた影響に対する回転体からの応答を取得するセンサとを有している。
As shown in FIGS. 2, 7, and 8, the rotary anode type
この実施の形態において、センサユニット80は、第1方向d1に端部11cの側面に隙間を置いて対向配置されている。センサユニット80は、端部11c(回転体20)に光を放射する光放射部81と、光放射部によって放射された光に対する端部11cからの反射光を取得する光センサ82とを有している。端部11cは反射率を部分的に異ならせている。このため、光センサ82は、端部11c(回転体20)の位置情報及び回転数を検出することができる。
In this embodiment, the
センサユニット90は、第3方向d3に端部11cの側面に隙間を置いて対向配置されている。センサユニット90は、端部11c(回転体20)に光を放射する光放射部91と、光放射部によって放射された光に対する端部11cからの反射光を取得する光センサ92とを有している。端部11cは反射率を部分的に異ならせている。このため、光センサ92は、端部11c(回転体20)の位置情報及び回転数を検出することができる。
The
図2、図3、図4、図7、図8及び図9に示すように、回転陽極型X線管装置1は、制御部2を備えている。制御部2は、センサユニット80、90で検出された端部11c(回転体20)の位置情報及び回転数に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御するものである。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御することができる。
As shown in FIGS. 2, 3, 4, 7, 8, and 9, the rotary anode
制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145を独立して駆動し、それぞれ磁力発生機構を、駆動させないか又は磁性体131及び端部11cを引き付ける磁力を発生させる駆動をさせるか切替えるものである。
The
例えば、アンバランス力F1は、第1磁気機構130による磁力Fa及び第2磁気機構140による磁力Fbの合成力により相殺させることが可能である。
For example, the unbalance force F < b > 1 can be canceled by the combined force of the magnetic force F a by the first
上記した力Fa及び力Fbは、アンバランス力F1の中心の位置c1を基点とする距離La1及び距離Lb1を用いると、アンバランス力F1と以下に示すように関係付けられる。 The above-described force F a and force F b are related to the unbalance force F1 as shown below by using the distance L a1 and the distance L b1 with the center position c1 of the unbalance force F1 as a base point.
Fa=−F1・(Lb1/(La1+Lb1))
Fb=−F1・(La1/(La1+Lb1))
また、アンバランス力F1の中心の位置c1に、回転軸10aに直交したx−y平面を仮定する。すると、アンバランス力F1のx成分の力F1x及びy成分の力F1yは次に示すように表すことができる。
F a = −F1 · (L b1 / (L a1 + L b1 ))
F b = −F1 · (L a1 / (L a1 + L b1 ))
In addition, an xy plane orthogonal to the
F1x=F1・cos(ωt+α)=F1・sin(ωt+α+π/2)
F1y=F1・sin(ωt+α)
例えば、x軸方向が第3方向d3及び第4方向d4と平行であり、y軸方向が第1方向d1及び第2方向d2と平行である場合、アンバランス力F1は、第1磁力発生機構132の引力Fa1、第4磁力発生機構135の引力Fa4、第1磁力発生機構142の引力Fb1及び第4磁力発生機構145の引力Fb4により相殺させることが可能である。
F1 x = F1 · cos (ωt + α) = F1 · sin (ωt + α + π / 2)
F1 y = F1 · sin (ωt + α)
For example, when the x-axis direction is parallel to the third direction d3 and the fourth direction d4 and the y-axis direction is parallel to the first direction d1 and the second direction d2, the unbalance force F1 is the first magnetic force generation mechanism. The
なお、引力Fa1、Fa4、Fb1、Fb4は、上記した関係式から次に示すように表すことができる。 The attractive forces F a1 , F a4 , F b1 , and F b4 can be expressed as follows from the above relational expressions.
Fa1=−F1y・(Lb1/(La1+Lb1))
=−F1・sin(ωt+α)・(Lb1/(La1+Lb1))
Fa4=−F1x・(Lb1/(La1+Lb1))
=−F1・sin(ωt+α+π/2)・(Lb1/(La1+Lb1))
Fb1=−F1y・(La1/(La1+Lb1))
=−F1・sin(ωt+α)・(La1/(La1+Lb1))
Fb4=−F1x・(La1/(La1+Lb1))
=−F1・sin(ωt+α+π/2)・(La1/(La1+Lb1))
上記したことから、制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力F1を打ち消すように第1磁力発生機構132、第4磁力発生機構135、第1磁力発生機構142及び第4磁力発生機構145の駆動を制御する。
F a1 = −F1 y · (L b1 / (L a1 + L b1 ))
= −F1 · sin (ωt + α) · (L b1 / (L a1 + L b1 ))
F a4 = −F1 x · (L b1 / (L a1 + L b1 ))
= −F1 · sin (ωt + α + π / 2) · (L b1 / (L a1 + L b1 ))
F b1 = −F1 y · (L a1 / (L a1 + L b1 ))
= −F1 · sin (ωt + α) · (L a1 / (L a1 + L b1 ))
F b4 = −F1 x · (L a1 / (L a1 + L b1 ))
= −F1 · sin (ωt + α + π / 2) · (L a1 / (L a1 + L b1 ))
As described above, the
アンバランス力が回転体20にいかなる方向に作用する場合であっても、また、アンバランス力が回転体20に連続的に複数の方向に作用する場合であっても、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135と、第1乃至第4磁力発生機構142〜145との駆動をそれぞれ独立して制御することにより、アンバランス力を打ち消すことができる。
Regardless of the direction in which the unbalance force acts on the
図2、図3、図4、図7、図8及び図10に示すように、制御部2は、回転陽極型X線管装置1全体の運動に伴って回転体20に作用する力又はモーメント(ジャイロモーメント)の少なくとも一部を打ち消すように第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御することができる。
As shown in FIGS. 2, 3, 4, 7, 8, and 10, the
例えば、制御部2は、第1磁力発生機構132による引力Fa1と、第1磁力発生機構142による引力Fb1とにより、架台110の回転により回転体20に作用する第2方向d2の力(遠心力)F2を打ち消すことができる。この場合、制御部2は、センサユニット80、90で検出した回転体20の位置情報に基づいて第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142の駆動を制御するものである。
For example, the
上記回転陽極型X線管装置の動作状態において、ステータコイル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。
In the operating state of the rotating anode type X-ray tube device, the
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の中心軸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、回転体20に遠心力F2が働く。遠心力F2の方向は、第2方向d2である。
As described above, the housing 3 (X-ray tube main body 5) is mounted on the
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F2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F2を、第1磁力発生機構132による引力Fa1及び第1磁力発生機構142による引力Fb1の合成力により相殺させることが可能である。
When the
上記した引力Fa1及び引力Fb1は、回転体20の重心位置c2を基点とする距離La2及び距離Lb2を用いると、遠心力F2と以下に示すように関係付けられる。
The above-mentioned attractive force F a1 and attractive force F b1 are related to the centrifugal force F2 as shown below when using the distance L a2 and the distance L b2 with the center of gravity c2 of the
Fa1=−F2・(Lb2/(La2+Lb2))
Fb1=−F2・(La2/(La2+Lb2))
上記関係を満たすように第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142を駆動させることにより、遠心力F2を完全に相殺させることが可能となる。
F a1 = −
F b1 = −F2 · (L a2 / (L a2 + L b2 ))
By driving the first magnetic
また、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145による引力により、回転体20に作用する重力F3を打ち消すことができる。この場合、制御部2は、センサユニット80、90で検出した回転体20の位置情報に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御するものである。
Further, the
例えば、回転体20に第2方向d2に重力F3が作用している状態である場合、重力F3を、第1磁力発生機構132による引力Fa1及び第1磁力発生機構142による引力Fb1の合成力により相殺させることが可能である。
For example, when the gravity F3 is acting on the
上記した引力Fa1及び引力Fb1は、距離La2及び距離Lb2を用いると、重力F3と以下に示すように関係付けられる。 The above-described attractive force F a1 and attractive force F b1 are related to the gravity F3 as shown below when the distance L a2 and the distance L b2 are used.
Fa1=−F3・(Lb2/(La2+Lb2))
Fb1=−F3・(La2/(La2+Lb2))
さらに、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145による引力により、回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を共に打ち消すことができる。この場合、制御部2は、センサユニット80、90で検出した回転体20の位置情報に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御するものである。
F a1 = −F3 · (L b2 / (L a2 + L b2 ))
F b1 = −F3 · (L a2 / (L a2 + L b2 ))
Further, the
回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を共に打ち消す場合、例えば、図2、図3、図4、図7、図8、図10及び図11乃至図14に示すように、架台110の回転中、制御部2は、第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142を連続的に駆動し、第2乃至第4磁力発生機構133〜135及び第2乃至第4磁力発生機構143〜145を架台110の回転数に応じて断続的に駆動すれば良い。
When canceling both the centrifugal force F2 and the gravity F3 acting on the
回転体20に作用する遠心力F2を相殺させるため、架台110の回転中、第1磁力発生機構132のコイルにレベル5の直流電流を常時与え、第1磁力発生機構142のコイルに所定レベルの直流電流を常時与えれば良い。
In order to cancel the centrifugal force F2 acting on the
回転体20に作用する重力F3を相殺させるため、架台110の回転中、第1乃至第4磁力発生機構132〜135のコイルに、最大レベルがレベル1であり、レベルが変化する(振幅が変化する波形を有する)直流電流を独立して与え、第1乃至第4磁力発生機構142〜145のコイルに、最大レベルが規定され、レベルが変化する(振幅が変化する波形を有する)直流電流を独立して与えれば良い。
In order to cancel the gravity F3 acting on the
上記したことから、第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142には、遠心力F2を相殺させるための直流電流と、重力F3を相殺させるため直流電流とを合成した電流を与えれば良い。
From the above, the first magnetic
ここで、架台110の回転に伴って回転体20に複数方向に作用する重力F3を相殺させるための制御部2の制御について説明する。なお、遠心力F2を相殺させるための直流電流を除いて説明する。以下に詳述するが、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145をそれぞれ独立して断続的に駆動することになる。重力F3の向きは、架台110の回転に応じ、第2方向d2、第4方向d4、第1方向d1、第3方向d3、第2方向d2と変化する。
Here, the control of the
重力F3が第2方向d2に向く時点1.75において、第1磁力発生機構132のコイルに振幅が最大となるレベル1の直流電流が与えられ、第1磁力発生機構142のコイルに規定された最大レベルの直流電流が与えられる。重力F3が第2方向d2から第4方向d4に変化する間、第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142のコイルに与えられる直流電流は除々に小さくなり、第3磁力発生機構134及び第3磁力発生機構144のコイルに与えられる直流電流は除々に大きくなる。
At a time point 1.75 when the gravity F3 is directed in the second direction d2, a
重力F3が第4方向d4に向く時点3.25において、第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142のコイルへ与えられる直流電流は0となり、第3磁力発生機構134のコイルに振幅が最大となるレベル1の直流電流が与えられ、第3磁力発生機構144のコイルに規定された最大レベルの直流電流が与えられる。重力F3が第4方向d4から第1方向d1に変化する間、第3磁力発生機構134及び第3磁力発生機構144のコイルに与えられる直流電流は除々に小さくなり、第2磁力発生機構133及び第2磁力発生機構143のコイルに与えられる直流電流は除々に大きくなる。
At the time point 3.25 when the gravity F3 is directed in the fourth direction d4, the direct current applied to the coils of the first magnetic
重力F3が第1方向d1に向く時点4.75において、第3磁力発生機構134及び第3磁力発生機構144のコイルへ与えられる直流電流は0となり、第2磁力発生機構133のコイルに振幅が最大となるレベル1の直流電流が与えられ、第2磁力発生機構143のコイルに規定された最大レベルの直流電流が与えられる。重力F3が第1方向d1から第3方向d3に変化する間、第2磁力発生機構133及び第2磁力発生機構143のコイルに与えられる直流電流は除々に小さくなり、第4磁力発生機構135及び第4磁力発生機構145のコイルに与えられる直流電流は除々に大きくなる。
At the time point 4.75 when the gravity F3 is directed in the first direction d1, the DC current applied to the coils of the third magnetic
重力F3が第3方向d3に向く時点6.25において、第2磁力発生機構133及び第2磁力発生機構143のコイルへ与えられる直流電流は0となり、第4磁力発生機構135のコイルに振幅が最大となるレベル1の直流電流が与えられ、第4磁力発生機構145
のコイルに規定された最大レベルの直流電流が与えられる。重力F3が第3方向d3から第2方向d2に変化する間、第4磁力発生機構135及び第4磁力発生機構145のコイルに与えられる直流電流は除々に小さくなり、第1磁力発生機構132及び第1磁力発生機構142のコイルに与えられる直流電流は除々に大きくなる。
上記したように、架台110の回転に伴って回転体20に複数方向に作用する重力F3を相殺させることができる。
At the time point 6.25 when the gravity F3 is directed in the third direction d3, the direct current applied to the coils of the second magnetic
The maximum level of direct current defined in the coil is provided. While the gravity F3 changes from the third direction d3 to the second direction d2, the direct current applied to the coils of the fourth magnetic
As described above, it is possible to cancel the gravity F3 that acts on the
なお、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145による引力により、回転体20に作用するアンバランス力F1、遠心力F2及び重力F3を全て打ち消すこともできる。
In addition, the
上記したように構成された回転陽極型X線管装置1及びX線装置によれば、回転陽極型X線管装置1は、制御部2、センサユニット80、90並びに第1磁気機構130及び第2磁気機構140を備えている。センサユニット80、90は、回転体20に作用するアンバランス力F1を示す回転体20の位置情報を検出する。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すように、センサユニット80、90で取得した情報を基に第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御する。
According to the rotary anode
X線装置を動作させることにより、回転体20にアンバランス力F1が作用する場合であっても、上記したようにアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すことにより、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。回転陽極型X線管装置1は、回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を打ち消すこともでき、ベアリング部材(軸受)55の負荷荷重を一層低減させることができる。
Even when the unbalance force F1 acts on the
このため、X線管本体5の振動が抑制され、これにより、ハウジング3及びX線装置(CT装置)の振動も抑制される。また、各部の振動に伴う騒音の発生や、X線診断画像に及ぼす悪影響を抑制することができる。
For this reason, the vibration of the X-ray tube
さらに、回転陽極型X線管装置1がアンバランス力F1を打ち消すことができるため、軸受の径を太く設計する必要は無く、回転陽極型X線管装置1全体をコンパクトに設計することができる。このため、製造コストを抑制でき、軸受寿命を増大させることができ、メンテナンスコストを抑制でき、消費電力を抑制することができる。
Furthermore, since the rotary anode type
陽極ターゲット15の重量が増した場合でも、回転陽極型X線管装置1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X線装置(CT装置やX線画像診断装置等)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。
Even when the weight of the
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。 In addition, by using the above-described rotating anode type X-ray tube device, heat release characteristics can be improved by using an aqueous cooling medium, and stable characteristics can be secured over a long period of time. Thereby, the lifetime of, for example, an X-ray image diagnostic apparatus or a nondestructive inspection apparatus in which the rotary anode X-ray tube apparatus is incorporated is increased.
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、振動及び騒音の発生を抑制でき、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型X線管装置及びX線装置を得ることができる。
Furthermore, according to the above-described embodiment, it is not necessary to consider the insulation property against the high voltage of the coolant, and a cooling medium with high cooling efficiency can be used, and the cooling efficiency is improved. Furthermore, according to the present invention, since the life of the rotary anode X-ray tube apparatus itself is also increased, the running cost of the X-ray image diagnostic apparatus and the nondestructive inspection apparatus is reduced.
From the above, it is possible to obtain a rotary anode X-ray tube device and an X-ray device that can suppress the generation of vibration and noise and can operate stably over a long period of time.
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。 Next, a rotary anode type X-ray tube apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described in detail. In this embodiment, other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図15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コイル71と、X線管本体5及びステータコイル71を収容したハウジング3とを備えている。
As shown in FIG. 15, the rotary anode
X線管本体5は、固定体としての固定部51と、回転部材21と、陽極ターゲット15と、陰極13と、真空外囲器11と、ベアリング部材(球軸受)55と、永久磁石69bとを備えている。
The X-ray tube
陽極ターゲット15は、環状に形成され、陰極13に対向配置されている。陽極ターゲット15は、回転部材21に対向配置された筒部を有し、この筒部の一端が回転部材21に固定されている。陽極ターゲット15及び回転部材21は、回転体20を形成している。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の重心付近に設けられている。陽極ターゲット15は、陰極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13及び陽極ターゲット15が収納配置されている。
The
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。
The fixed
回転部材21は、FeやMo等の材料で形成されている。回転部材21は、筒状に形成されている。回転部材21は、陽極ターゲット15を固定し、固定部51を囲んでいる。回転部材21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。回転部材21は、固定部51と同軸的に設けられている。回転部材21及び固定部51は、互いに隙間を置いて設けられている。回転部材21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。
The rotating
永久磁石69bは、筒状に形成され、回転部材21を囲むとともに回転部材21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。
ステータコイル71は、永久磁石69bの外面を囲むように設けられている。ステータコイル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。
The
The
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。第1磁気機構130は、磁性体131と、磁性体131に磁力を発生する第1乃至第4磁力発生機構132〜135とを有している。第2磁気機構140は、磁性体141と、磁性体141に磁力を発生する第1乃至第4磁力発生機構142〜145とを有している。
The rotary anode
図示しないが、回転陽極型X線管装置1は、制御部2、センサユニット80、90及び冷却器7aを備えている。制御部2は、センサユニット80、90で検出された回転体20の位置情報及び回転数に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御するものである。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御することができる。
Although not shown, the rotary anode
制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145を独立して駆動し、それぞれ磁力発生機構を、駆動させないか又は磁性体131、141を引き付ける磁力を発生させる駆動をさせるか切替えるものである。
The
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。第1乃至第4磁力発生機構142〜145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。第1乃至第4磁力発生機構142〜145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。
The
上記回転陽極型X線管装置の動作状態において、ステータコイル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は回転する。また、陰極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。
In the operating state of the rotary anode type X-ray tube device, the
上記したように構成された回転陽極型X線管装置1及びX線装置によれば、回転陽極型X線管装置1は、制御部2、センサユニット80、90並びに第1磁気機構130及び第2磁気機構140を備えている。センサユニット80、90は、回転体20に作用するアンバランス力F1を示す回転体20の位置情報を検出する。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すように、センサユニット80、90で取得した情報を基に第1乃至第4磁力発生機構132〜135及び第1乃至第4磁力発生機構142〜145の駆動を制御する。
According to the rotary anode
回転陽極型X線管装置1は、回転体20に作用するアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すことができる。このため、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。回転陽極型X線管装置1は、回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を打ち消すこともでき、ベアリング部材(軸受)55の負荷荷重を一層低減させることができる。
The rotary anode
このため、X線管本体5、ハウジング3及びX線装置(CT装置)の振動が抑制され、これらの振動に伴う騒音の発生や、X線診断画像に及ぼす悪影響を抑制することができる。
For this reason, the vibration of the X-ray tube
さらに、軸受の径を太く設計する必要は無く、回転陽極型X線管装置1全体をコンパクトに設計することができる。このため、製造コストを抑制でき、軸受寿命を増大させることができ、メンテナンスコストを抑制でき、消費電力を抑制することができる。
Furthermore, it is not necessary to design the bearing with a large diameter, and the entire rotary anode
陽極ターゲット15の重量が増した場合でも、回転陽極型X線管装置1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X線装置(CT装置やX線画像診断装置等)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。
Even when the weight of the
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。 In addition, by using the above-described rotating anode type X-ray tube device, heat release characteristics can be improved by using an aqueous cooling medium, and stable characteristics can be secured over a long period of time. Thereby, the lifetime of, for example, an X-ray image diagnostic apparatus or a nondestructive inspection apparatus in which the rotary anode X-ray tube apparatus is incorporated is increased.
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、振動及び騒音の発生を抑制でき、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型X線管装置及びX線装置を得ることができる。
Furthermore, according to the above-described embodiment, it is not necessary to consider the insulation property against the high voltage of the coolant, and a cooling medium with high cooling efficiency can be used, and the cooling efficiency is improved. Furthermore, according to the present invention, since the life of the rotary anode X-ray tube apparatus itself is also increased, the running cost of the X-ray image diagnostic apparatus and the nondestructive inspection apparatus is reduced.
From the above, it is possible to obtain a rotary anode X-ray tube device and an X-ray device that can suppress the generation of vibration and noise and can operate stably over a long period of time.
図16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、ステータコイル71及び第2磁気機構140と対向している。
As shown in FIG. 16, in the above-described embodiment, only one end of the fixing
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。 Next, a rotary anode X-ray tube apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described in detail. In this embodiment, other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図17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コイル71と、X線管本体5及びステータコイル71を収容したハウジング3とを備えている。
As shown in FIG. 17, the rotary anode
X線管本体5は、固定体としての固定部51と、回転部材21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。
The
陽極ターゲット15は、円盤状に形成され、陰極13に対向配置されている。陽極ターゲット15は、陰極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13及び陽極ターゲット15が収納配置されている。
The
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。
The fixed
回転部材21は、Fe(鉄)や鉄合金等の磁性材料で形成されている。回転部材21は、円柱部22と、円柱部22の一端に接続された円盤部23とを有している。回転部材21は、陽極ターゲット15を固定し、固定部51で囲まれている。陽極ターゲット15及び回転部材21は、回転体20を形成している。回転部材21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。回転部材21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22に接続されている。
The rotating
The
回転部材21及び固定部51は、互いに隙間を置いて設けられている。回転部材21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。
The rotating
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。
ステータコイル71は、永久磁石69bの外面を囲むように設けられている。ステータコイル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。
The
The
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体(陽極ターゲット15及び回転部材21)の重心の位置c2に第1磁気機構130が位置している。
The rotary anode
The first
第1磁気機構130は、磁性体131と、磁性体131に磁力を発生する第1乃至第4磁力発生機構132〜135とを有している。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。
The first
第1乃至第4磁力発生機構132〜135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。第1乃至第4磁力発生機構132〜135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。第1乃至第4磁力発生機構132〜135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。
The first to fourth magnetic
図示しないが、回転陽極型X線管装置1は、制御部2、センサユニット80、90及び冷却器7aを備えている。制御部2は、センサユニット80、90で検出された回転体20の位置情報及び回転数に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135の駆動を制御するものである。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように第1乃至第4磁力発生機構132〜135の駆動を制御することができる。
Although not shown, the rotary anode
制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135を独立して駆動し、それぞれ磁力発生機構を、駆動させないか又は磁性体131を引き付ける磁力を発生させる駆動をさせるか切替えるものである。
The
アンバランス力F1は、第1磁気機構130による力Faにより相殺させることが可能である。例えば、第2方向d2にアンバランス力F1が作用する場合、第1磁力発生機構132の引力Fa1により相殺させることが可能である。アンバランス力F1を相殺させるための引力Fa1は次に示すように表すことができる。
Imbalance forces F1 is possible to offset the force F a by the first
Fa1=−F1/La1
上記したことから、制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力F1を打ち消すように第1磁力発生機構132の駆動を制御する。
F a1 = −F1 / L a1
As described above, the
アンバランス力が回転体20にいかなる方向に作用する場合であっても、また、アンバランス力が回転体20に連続的に複数の方向に作用する場合であっても、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135の駆動をそれぞれ独立して制御することにより、アンバランス力を打ち消すことができる。
Regardless of the direction in which the unbalance force acts on the
また、制御部2は、第1磁力発生機構132による引力により、回転体20に作用する遠心力F2を相殺させることができる。遠心力F2を相殺させるための引力Fa1は次に示すように表すことができる。
Further, the
Fa1=−F2
また、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力により、回転体20に作用する重力F3を打ち消すことができる。この場合、制御部2は、センサユニット80、90で検出した回転体20の位置情報に基づいて第1乃至第4磁力発生機構132〜135の駆動を制御するものである。
F a1 = −F2
In addition, the
例えば、回転体20に第2方向d2に重力F3が作用している状態である場合、重力F3を、第1磁力発生機構132による引力Fa1により相殺させることが可能である。第2方向d2に作用する重力F3を相殺させるための引力Fa1は次に示すように表すことができる。
For example, when the gravity F3 is acting on the
Fa1=−F3
さらに、制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力により、回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を共に打ち消すことができる。制御部2は、第1乃至第4磁力発生機構132〜135による引力により、回転体20に作用するアンバランス力F1、遠心力F2及び重力F3を全て打ち消すこともできる。
F a1 = −F3
Furthermore, the
上記回転陽極型X線管装置の動作状態において、ステータコイル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。
In the operating state of the rotary anode type X-ray tube device, the
上記したように構成された回転陽極型X線管装置1及びX線装置によれば、回転陽極型X線管装置1は、制御部2、センサユニット80、90並びに第1磁気機構130を備えている。センサユニット80、90は、回転体20に作用するアンバランス力F1を示す回転体20の位置情報を検出する。制御部2は、回転体20に作用するアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すように、センサユニット80、90で取得した情報を基に第1乃至第4磁力発生機構132〜135の駆動を制御する。
According to the rotary anode
回転陽極型X線管装置1は、回転体20に作用するアンバランス力F1の少なくとも一部を打ち消すことができる。このため、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。回転陽極型X線管装置1は、回転体20に作用する遠心力F2及び重力F3を打ち消すこともでき、ベアリング部材(軸受)55の負荷荷重を一層低減させることができる。
The rotary anode
このため、X線管本体5、ハウジング3及びX線装置(CT装置)の振動が抑制され、これらの振動に伴う騒音の発生や、X線診断画像に及ぼす悪影響を抑制することができる。
For this reason, the vibration of the X-ray tube
さらに、軸受の径を太く設計する必要は無く、回転陽極型X線管装置1全体をコンパクトに設計することができる。このため、製造コストを抑制でき、軸受寿命を増大させることができ、メンテナンスコストを抑制でき、消費電力を抑制することができる。
Furthermore, it is not necessary to design the bearing with a large diameter, and the entire rotary anode
陽極ターゲット15の重量が増した場合でも、回転陽極型X線管装置1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X線装置(CT装置やX線画像診断装置等)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。
Even when the weight of the
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。 In addition, by using the above-described rotating anode type X-ray tube device, heat release characteristics can be improved by using an aqueous cooling medium, and stable characteristics can be secured over a long period of time. Thereby, the lifetime of, for example, an X-ray image diagnostic apparatus or a nondestructive inspection apparatus in which the rotary anode X-ray tube apparatus is incorporated is increased.
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、振動及び騒音の発生を抑制でき、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型X線管装置及びX線装置を得ることができる。
Furthermore, according to the above-described embodiment, it is not necessary to consider the insulation property against the high voltage of the coolant, and a cooling medium with high cooling efficiency can be used, and the cooling efficiency is improved. Furthermore, according to the present invention, since the life of the rotary anode X-ray tube apparatus itself is also increased, the running cost of the X-ray image diagnostic apparatus and the nondestructive inspection apparatus is reduced.
From the above, it is possible to obtain a rotary anode X-ray tube device and an X-ray device that can suppress the generation of vibration and noise and can operate stably over a long period of time.
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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、第1磁気機構130及び第2磁気機構140は、45°ずつずれて配置された8つの磁力発生機構をそれぞれ有していても良く、60°ずつずれて配置された6つの磁力発生機構をそれぞれ有していても良い。
For example, the first
第1磁気機構130及び第2磁気機構140は、回転軸10aを通る直線上及び回転軸10aを通るとともに上記直線と交差した他の直線上に位置している少なくとも2つの磁力発生機構と、回転軸10aを挟んで上記2つの磁力発生機構の反対側で、上記直線及び他の直線の内側に位置した磁力発生機構と、をそれぞれ有していても良い。この場合、制御部2は、複数の磁力発生機構を独立して駆動し、それぞれ複数の磁力発生機構を、駆動させないか又は磁性体(端部11c、磁性体131、141)を引き付ける磁力(引力)を発生させる駆動をさせるか若しくは磁性体を反発する磁力(斥力)を発生させる駆動をさせるか切替えれば上述した効果を得ることができる。
The first
第1磁気機構130及び第2磁気機構140の磁性体(端部11c、磁性体131、141)は、永久磁石であっても良い。磁性体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。この場合、第1磁気機構130及び第2磁気機構140は、回転軸10aを通る直線上及び回転軸10aを通るとともに上記直線と交差した他の直線上に位置している少なくとも2つの磁力発生機構をそれぞれ有していれば良い。制御部2は、複数の磁力発生機構を独立して駆動し、それぞれ複数の磁力発生機構を、駆動させないか、磁性体(端部11c、磁性体131、141)を引き付ける磁力を発生させる駆動をさせるか、又は磁性体を反発する磁力を発生させる駆動をさせるか切替えれば上述した効果を得ることができる。
The magnetic body (
上記した場合等、制御部2は、複数の磁力発生機構を交流駆動しても良く、これにより、上述した効果を得ることができる。
回転陽極型X線管装置1は、3つ以上の磁気機構を備えていても良い。
また、回転陽極型X線管装置1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。
In the case described above, the
The rotary anode
The present invention can also be applied to a case where the gantry on which the rotary anode
センサユニット80、90は、アンバランス力に起因して発生する回転体20の位置ずれを含む回転体20の位置情報を検出すれば良く、回転陽極型X線管装置1は、3つ以上のセンサユニットを備えていても良い。
The
センサユニットは、回転体20に定常磁場を作用させる手段と、上記定常磁場の作用を受けるとともに部分的に透磁率を変化させた回転体20表面による誘導磁場を検出する磁気センサと、を有していても良い。
The sensor unit includes means for applying a stationary magnetic field to the
制御部2は、センサユニットで取得した情報を基に、正弦波である基準信号を作り、この基準信号に対してその位相及び強度が適正に補正された制御出力を各磁力発生機構に供給しても良い。
The
常時センサユニットを作動させ、センサユニットで取得した情報を制御部に与える必要は無い。また、回転陽極型X線管装置1に必ずしもセンサユニットを設ける必要はない。上記した場合、次に示す変形例1乃至3ように、回転陽極型X線管装置1が形成されていれば良い。
There is no need to always operate the sensor unit and give the information acquired by the sensor unit to the control unit. Further, it is not always necessary to provide a sensor unit in the rotary anode
(変形例1)
予め、X線管本体5単独でバランサー装置の架台に乗せ、振動による回転体20の変位(位置情報)を架台に取付けられた変位センサにより測定して、その変位が最小となるように各磁力発生機構に出力する制御部2の出力信号の位相及び強度の情報を求める。回転陽極型X線管装置1は、上記情報を記憶した記憶部を有している。回転陽極型X線管装置1はセンサユニットを有していなくとも良く、制御部2は記憶部の情報を基に各磁力発生機構の駆動を制御すれば良い。
(Modification 1)
In advance, the X-ray tube
(変形例2)
X線管本体5は、ハウジング3の振動が減衰したり、伝播したりしないようにハウジングに支持固定されている。ハウジング3は、例えば2組の楔により支持している。予め、ハウジング3の一部に取付けられた振動センサにより、振動による回転体20の変位や、回転体20の回転速度又は回転加速度の振幅を測定して、その変位が最小となるように各磁力発生機構に出力する制御部2の出力信号の位相及び強度の情報を求める。回転陽極型X線管装置1は、上記情報を記憶した記憶部を有している。回転陽極型X線管装置1はセンサユニットを有していなくとも良く、制御部2は記憶部の情報を基に各磁力発生機構の駆動を制御すれば良い。
(Modification 2)
The X-ray tube
(変形例3)
回転陽極型X線管装置1は、X線装置の架台に搭載されている。予め、X線装置の架台の一部に取付けられた振動センサにより、振動による回転体20の変位や、回転体20の回転速度又は回転加速度の振幅や、架台の回転速度又は回転加速度を測定して、その変位が最小となるように各磁力発生機構に出力する制御部2の出力信号の位相及び強度の情報を求める。回転陽極型X線管装置1は、上記情報を記憶した記憶部を有している。回転陽極型X線管装置1はセンサユニットを有していなくとも良く、制御部2は記憶部の情報を基に各磁力発生機構の駆動を制御すれば良い。
(Modification 3)
The rotary anode type
上記変形例1乃至3の制御部2は、勿論、遠心力及び重力等の外力のパラメータ(X線装置の架台回転による遠心力であれば架台の回転速度の2乗に比例)並びにアンバランス力のパラメータ(回転体20の回転数の2乗に比例)を考慮して各磁力発生機構の駆動を制御するものである。上記変形例1乃至3に示したように、回転体20の位置を最適化するための情報が記憶部に記憶されると、最適化に使用された振動センサは不要である。
Of course, the
回転体20に作用する遠心力F2、重力F3、又は遠心力F2及び重力F3を共に打ち消す場合、制御部2は、センサユニット80、90で検出した回転体20の位置情報に限らず、架台110の回転数等、架台110の動作の情報に基づいて各磁力発生機構の駆動を制御しても良い。
When canceling both the centrifugal force F2 and the gravity F3 acting on the
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、回転体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。
The
The present invention is not limited to the X-ray CT apparatus, the X-ray diagnostic apparatus, and the rotary anode X-ray tube apparatus used for them, but all the rotary anode X-ray tube apparatuses and all of the apparatuses using the same. It can be applied to an X-ray apparatus.
1…X線管装置、2…制御部、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、13a…陰極支持部材、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…ステータコイル、80,90…センサユニット、110…架台、110a…中心軸、130…第1磁気機構、131…磁性体、132〜135…磁力発生機構、140…第2磁気機構、141…磁性体、142〜145…磁力発生機構、d1〜d4…方向、F1…アンバランス力、F2…遠心力、F3…重力、Fa,Fb…磁力、Fa1〜Fa4,Fb1〜Fb4…引力。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
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、
前記固定体及び回転体の間に設けられた軸受機構と、
前記回転体を回転させる回転駆動装置と、
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、前記磁性体に磁力を発生する少なくとも2つの磁力発生機構を含んだ複数の磁力発生機構と、を有した磁気機構と、
前記回転体に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように前記複数の磁力発生機構の駆動を制御する制御部と、を備えた回転陽極型X線管装置。 A cathode that emits electrons;
An anode target that emits X-rays when electrons emitted from the cathode collide;
A vacuum envelope in which the cathode and the anode target are stored and arranged;
A housing for accommodating at least the vacuum envelope;
A fixed body fixed by at least one of the vacuum envelope and the housing;
A rotating body that fixes the anode target, is supported by the fixed body, and is rotatably provided with the anode target;
A bearing mechanism provided between the fixed body and the rotating body;
A rotation driving device for rotating the rotating body;
A magnetic body provided to surround the rotating body in a vertical direction perpendicular to a rotation axis of the rotating body, and a magnetic body fixed to the rotating body, and the magnetic body on the opposite side of the rotating body with respect to the magnetic body A magnetic mechanism having a plurality of magnetic force generation mechanisms that are located away from the body and are arranged to face the magnetic body in the vertical direction and include at least two magnetic force generation mechanisms that generate magnetic force on the magnetic body;
A rotary anode X-ray tube device comprising: a control unit that controls driving of the plurality of magnetic force generation mechanisms so as to cancel at least a part of the unbalance force acting on the rotating body.
前記制御部は、前記複数の磁力発生機構を独立して駆動し、それぞれ前記複数の磁力発生機構を、駆動させないか又は前記磁性体を引き付ける磁力を発生させる駆動をさせるか若しくは前記磁性体を反発する磁力を発生させる駆動をさせるか切替える請求項2に記載の回転陽極型X線管装置。 The plurality of magnetic force generation mechanisms include at least three magnetic force generation mechanisms including a magnetic force generation mechanism located on the opposite side of the two magnetic force generation mechanisms across the rotation shaft and inside the straight line and the other straight lines. ,
The control unit independently drives the plurality of magnetic force generation mechanisms and does not drive each of the plurality of magnetic force generation mechanisms, or generates a magnetic force that attracts the magnetic body, or repels the magnetic body. The rotary anode type X-ray tube apparatus according to claim 2, wherein the driving for generating the magnetic force is switched or switched.
前記制御部は、前記回転体に作用するアンバランス力の少なくとも一部を打ち消すように前記複数の他の磁力発生機構の駆動をさらに制御する請求項1に記載の回転陽極型X線管装置。 Another magnetic body positioned at a distance from the magnetic mechanism in the direction along the rotation axis and surrounding the rotary body in the vertical direction, and fixed to the rotary body; At least two magnetic forces that are located on the opposite side of the rotation axis from the other magnetic body and are opposed to the other magnetic body in the vertical direction and generate a magnetic force on the other magnetic body. A plurality of other magnetic force generation mechanisms including the generation mechanism, and further comprising another magnetic mechanism having
2. The rotary anode X-ray tube apparatus according to claim 1, wherein the control unit further controls driving of the plurality of other magnetic force generation mechanisms so as to cancel at least a part of an unbalance force acting on the rotating body.
前記制御部は、前記センサで検出された位置情報を基に、前記複数の磁力発生機構の駆動を制御する請求項1に記載の回転陽極型X線管装置。 A sensor for detecting position information of the rotating body;
The rotary anode X-ray tube device according to claim 1, wherein the control unit controls driving of the plurality of magnetic force generation mechanisms based on position information detected by the sensor.
前記真空外囲器及び固定体の間に設けられた真空シール機構と、をさらに備え、
前記回転体は、前記真空外囲器と、前記真空外囲器に一体化された前記陽極ターゲットと、で形成され、
前記固定体は、前記ハウジングにより固定され、
前記軸受機構は、前記真空外囲器及び固定体の間に設けられている請求項1に記載の回転陽極型X線管装置。 A cathode support member for supporting the cathode;
A vacuum sealing mechanism provided between the vacuum envelope and the fixed body,
The rotating body is formed by the vacuum envelope and the anode target integrated with the vacuum envelope,
The fixed body is fixed by the housing;
The rotary anode X-ray tube apparatus according to claim 1, wherein the bearing mechanism is provided between the vacuum envelope and a fixed body.
前記固定体は、柱状に形成され、前記真空外囲器により固定され、
前記回転体は、前記回転部材と、前記回転部材に固定された前記陽極ターゲットと、で形成され、前記固定体を軸に回転可能に設けられ、
前記軸受機構は、前記固定体及び回転部材の間に設けられている請求項1に記載の回転陽極型X線管装置。 A cylindrical rotating member provided around the fixed body;
The fixed body is formed in a columnar shape and fixed by the vacuum envelope,
The rotating body is formed of the rotating member and the anode target fixed to the rotating member, and is provided rotatably about the fixed body.
The rotary anode X-ray tube device according to claim 1, wherein the bearing mechanism is provided between the fixed body and the rotating member.
前記回転体は、前記回転部材と、前記回転部材に固定された前記陽極ターゲットと、で形成され、
前記軸受機構は、前記回転部材及び固定体の間に設けられている請求項1に記載の回転陽極型X線管装置。 A rotating member supported by the fixed body, formed in a columnar shape, and provided rotatably.
The rotating body is formed by the rotating member and the anode target fixed to the rotating member,
The rotary anode type X-ray tube device according to claim 1, wherein the bearing mechanism is provided between the rotating member and a fixed body.
前記回転陽極型X線管装置が固定され、中心軸を有し、前記中心軸のまわりに回転される架台と、を備え、
X線は前記架台の中心軸に向かって放出され、
前記制御部は、前記架台の回転に伴って前記回転体に作用する力若しく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何れかの一部を打ち消すように前記磁力発生機構に磁力を発生させるX線装置。 A rotating anode X-ray tube device according to any one of claims 1 to 13,
The rotary anode X-ray tube device is fixed, has a central axis, and a gantry rotated around the central axis,
X-rays are emitted toward the central axis of the gantry,
The control unit generates a magnetic force in the magnetic force generation mechanism so as to cancel at least one of a force or a moment acting on the rotating body and a gravity acting on the rotating body as the gantry rotates. Wire device.
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JP2008087133A JP2009245594A (en) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | Rotary positive electrode type x-ray tube apparatus and x-ray device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2008
- 2008-03-28 JP JP2008087133A patent/JP2009245594A/en not_active Abandoned
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