JP2012043555A - 回転陽極型ｘ線管及びｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置を提供する。
【解決手段】 回転陽極型Ｘ線管は、スラスト軸受面を有した固定体と、他のスラスト軸受面を有した回転体２０と、固定体及び回転体間の隙間に充填された潤滑剤と、突出部と、陽極ターゲット５０と、陰極と、真空外囲器と、を備えている。突出部は、スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に突出し、スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面間の隙間を狭め、スラスト軸受面、他のスラスト軸受面及び潤滑剤とともに動圧形のスラストすべり軸受を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置に関する。

一般に、Ｘ線管装置として、回転陽極型のＸ線管装置が使用されている。回転陽極型のＸ線管装置は、Ｘ線を放射する回転陽極型Ｘ線管と、ステータコイルと、これら回転陽極型Ｘ線管及びステータコイルを収容した筐体と、を備えている。回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットと、陰極と、真空外囲器と、を備え、動圧式のすべり軸受を使っている。

すべり軸受は、回転軸を中心に回転可能な筒状の回転体と、この回転体の内部に嵌合され、回転体を回転可能に支持する固定シャフトと、回転体及び固定シャフト間の隙間に充填された金属潤滑剤とを有している。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータコイルは回転体に与える磁界を発生するため、回転体及び陽極ターゲットは回転する。また、陰極は陽極ターゲットに対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲットは、電子と衝突するときにＸ線を放出する。

上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、電磁コイルは回転体に与える磁界を発生するため、回転体及び陽極ターゲットは回転する。また、陰極は陽極ターゲットに対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲットは、電子と衝突するときにＸ線を放出する。

また、上記回転体の回転動作中において、回転体の軸受面と、固定シャフトの軸受面とは、約１０μｍ程度の隙間が置かれ、非接触状態に保たれる。このように、軸受面間に金属潤滑剤が薄い膜として介在すれば、回転体及び陽極ターゲットは固定シャフトを軸として良好に回転することができる。

特許第３０４５９０６号公報

しかし、回転体の回転動作を停止させる回転動作停止中において、回転体の回転速度は次第に低下し、金属潤滑剤を掻き集める力も次第に低下し、その結果、回転体及び陽極ターゲットの自重であるスラスト荷重を支える浮力の低下を招いてしまう。そして、回転動作停止中にスラストすべり軸受に金属潤滑剤が十二分に存在しない状態となった場合、スラスト軸受面同士が接触することになる。

スラスト軸受面同士の接触面積が大きいと、静止摩擦力が大きくなり、回転体及び陽極ターゲットの回転動作を開始できない場合がある。陽極ターゲットが回転できないと、回転陽極型Ｘ線管はＸ線を放出することができない。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置を提供することにある。

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、
円柱状に形成され、スラスト軸受面を有した固定体と、
前記固定体と同軸的に延出して筒状に形成され、前記スラスト軸受面に隙間を置いて対向した他のスラスト軸受面を有し、前記固定体を中心に回転可能な回転体と、
前記固定体及び回転体間の隙間に充填された潤滑剤と、
前記スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に突出し、前記スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面間の隙間を狭め、前記スラスト軸受面、他のスラスト軸受面及び潤滑剤とともに動圧形のスラストすべり軸受を形成する突出部と、
前記回転体に固定され、電子が入射されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極と、
前記固定体、回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容し、前記固定体を固定する真空外囲器と、を備えている。

また、一実施形態に係るＸ線管装置は、
上記回転陽極型Ｘ線管と、
前記回転体に与える磁界を発生して前記回転体及び陽極ターゲットを回転させるコイルと、
前記回転陽極型Ｘ線管及びコイルを収容した筐体と、を備えている。

第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置を示す断面図である。 図１に示した回転陽極型Ｘ線管の一部を拡大して示す断面図である。 上記回転陽極型Ｘ線管の蓋部を示す平面図であり、突起及び掻き込み部を示す図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った上記蓋部を示す断面図である。 第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の一部を拡大して示す断面図である。 第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の一部を拡大して示す断面図である。 第４の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の一部を拡大して示す断面図である。 第５の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の一部を拡大して示す断面図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置について詳細に説明する。
図１に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置は、回転陽極型Ｘ線管１と、磁界を発生させるコイルとしてのステータコイル２と、回転陽極型Ｘ線管１及びステータコイル２を収容した筐体３と、筐体３内に充填された冷却液７とを備えている。

回転陽極型Ｘ線管１は、陽極ターゲット５０と、陰極６０と、真空外囲器７０とを備えている。さらに、回転陽極型Ｘ線管１は、固定体としての固定シャフト１０と、回転体２０と、潤滑剤としての液体金属ＬＭとを備え、すべり軸受を使っている。

図１及び図２に示すように、固定シャフト１０は、第１固定部１１及び第２固定部１２を有している。第１固定部１１及び第２固定部１２は、同軸的に一体に形成されている。固定シャフト１０は、Ｆｅ（鉄）合金やＭｏ（モリブデン）合金等の金属で形成されている。

第１固定部１１は、円柱状に形成されている。第１固定部１１は、一端に位置した第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ、他端に位置した第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び側面に位置したラジアル軸受面Ｓ１１ｃを有している。第１スラスト軸受面Ｓ１１ａは円形状に形成され、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂは環状に形成され、ラジアル軸受面Ｓ１１ｃは第１固定部１１の側面に全周に亘って形成されている。
第２固定部１２は、第１固定部１１より外径の小さい円柱状に形成され、第１固定部１１の他端側に位置している。

回転体２０は、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａに対向した一端部が閉塞され他端部が円形枠状に窪められた筒状に形成され、固定シャフト１０と同軸的に設けられている。回転体２０は、回転体２０の中心軸に沿った方向に延出している。

詳しくは、回転体２０は、一端部が閉塞された筒状の本体２１と、本体２１の他端部に取り外し可能にネジ留めされた蓋部２２とで形成されている。回転体２０は、Ｆｅ合金やＭｏ合金等の金属で形成されている。

固定シャフト１０は回転体２０の内部に嵌合されている。回転体２０は、固定シャフト１０を中心に回転可能である。蓋部２２及び第１固定部１１の他端は、固定シャフト１０及び回転体２０の上記中心軸に沿った方向への相対的なズレを規制するものである。

また、蓋部２２及び固定シャフト１０間の隙間（クリアランス）は、回転体２０の回転を維持するとともに液体金属ＬＭの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、蓋部２２はラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能するものである。

回転体２０は、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａに隙間を置いて対向した他の第１スラスト軸受面Ｓ２１ａと、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂに隙間を置いて対向した他の第２スラスト軸受面Ｓ２２ａと、ラジアル軸受面Ｓ１１ｃに隙間を置いて対向した他のラジアル軸受面Ｓ２１ｂとを有している。第１スラスト軸受面Ｓ２１ａは円形状に形成され、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａは環状に形成されている。
また、回転体２０は、筒部２６を有している。筒部２６は、本体２１の側面と接合され、本体２１に固定されている。筒部２６は、例えばＣｕ（銅）で形成されている。

固定シャフト１０及び回転体２０は、全対向領域で、互いに隙間を置いて設けられている。第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａ間の隙間、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間、並びにラジアル軸受面Ｓ１１ｃ及びラジアル軸受面Ｓ２１ｂ間の隙間は、１０μｍ程度である。第１固定部１１は回転体２０で覆われている。第２固定部１２は回転体２０の外側に突出している。固定シャフト１０は回転体２０を回転可能に支持している。

液体金属ＬＭは、固定シャフト１０及び回転体２０間の隙間に充填されている。液体金属ＬＭは、ＧａＩｎ（ガリウム・インジウム）合金又はＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジウム・錫）合金等の材料を利用することができる。

液体金属ＬＭは、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａとともに動圧形の第１スラストすべり軸受Ｂ１を形成している。液体金属ＬＭは、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａとともに動圧形の第２スラストすべり軸受Ｂ２を形成している。液体金属ＬＭは、ラジアル軸受面Ｓ１１ｃ及びラジアル軸受面Ｓ２１ｂとともに動圧形のラジアルすべり軸受Ｂ３を形成している。

陽極ターゲット５０は、円盤状に形成され、固定シャフト１０及び回転体２０と同軸的に設けられている。陽極ターゲット５０は、継手４０を介して回転体２０の一端部に固定されている。ここでは、陽極ターゲット５０は、継手４０にナット８０で固定されている。陽極ターゲット５０は、陽極本体５１と、陽極本体５１の外面の一部に設けられたターゲット層５２とを有している。陽極ターゲット５０は、回転体２０とともに回転可能である。陽極ターゲット５０は、ターゲット層５２に電子が入射されることによりＸ線を放出するものである。

陰極６０は、陽極ターゲット５０のターゲット層５２に間隔を置いて対向配置されている。陰極６０は、真空外囲器７０の内壁に取付けられている。陰極６０は、ターゲット層５２に照射する電子を放出する電子放出源としてのフィラメント６１を有している。

真空外囲器７０は、円筒状に形成されている。真空外囲器７０はガラス及び金属で形成されている。真空外囲器７０において、陽極ターゲット５０と対向した個所の径は、回転体２０と対向した個所の径より大きい。真空外囲器７０は開口部７１を有している。真空外囲器７０は、密閉され、固定シャフト１０、回転体２０、陽極ターゲット５０及び陰極６０等を収容している。真空外囲器７０の内部は真空状態に維持されている。

真空外囲器７０の密閉状態を維持するよう、開口部７１は、固定シャフト１０の他端部に密着している。この実施形態において、回転陽極型Ｘ線管１は、片端支持軸受構造を採用している。真空外囲器７０は、固定シャフト１０の第２固定部１２を固定し、第１固定部１１を支持していない。すなわち、第２固定部１２は、軸受の片持ち支持部として機能している。

ステータコイル２は、回転体２０の側面、より詳しくは筒部２６の側面に対向して真空外囲器７０の外側を囲むように設けられている。ステータコイル２の形状は環状である。
筐体３は、陰極６０と対向したターゲット層５２付近にＸ線を透過させるＸ線透過窓３ａを有している。筐体３の内部には、回転陽極型Ｘ線管１及びステータコイル２が収容されている他、冷却液７が充填されている。
上記のように回転陽極型Ｘ線管１を備えたＸ線管装置が形成されている。

上記回転陽極型Ｘ線管１は、スラストすべり軸受を形成する突出部をさらに備えている。次に、突出部を含むスラストすべり軸受について詳細に説明する。この実施形態において、突出部が形成するスラストすべり軸受は、第２スラストすべり軸受Ｂ２である。陽極ターゲット５０は、固定シャフト１０及び回転体２０に対して重力方向側に位置している。このため、回転陽極型Ｘ線管１は、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わるような姿勢で使用されるものである。

図１乃至図４に示すように、突出部は、環状の突起２３を有している。突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに設けられ、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ側に突出し、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間を狭めるものである。突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの内周縁近傍に位置している。突起２３は、蓋部２２に一体に形成されている。突起２３の高さｈは、例えば５μｍである。なお、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間ｇは、上述したように例えば１０μｍである。

また、回転体２０は掻き込み部２４を有している。掻き込み部２４は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａを窪めて形成され、回転体２０の回転方向に沿って並べられた複数のパターン部２５で形作られている。この実施形態において、パターン部２５は、数十μｍの深さｄを有した溝で形成されている。掻き込み部２４の複数のパターン部２５は、ヘリンボン・パターンを形作っている。突起２３は、掻き込み部２４で分断されている。

上記Ｘ線管装置の動作状態において、ステータコイル２は回転体２０（特に筒部２６）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５０は回転する。また、陰極６０に相対的に負の電圧が印加され、陽極ターゲット５０に相対的に正の電圧が印加される。陰極６０及び陽極ターゲット５０間に電位差が生じるため、フィラメント６１は、電子を放出すると、この電子は、加速され、ターゲット層５２に衝突される。これにより、ターゲット層５２は、電子と衝突するときにＸ線を放出し、放出されたＸ線は真空外囲器７０及びＸ線透過窓３ａを透過し、筐体３の外部に放出される。

次に、上記回転陽極型Ｘ線管１により、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することができる原理について説明する。
回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わると、第２スラストすべり軸受Ｂ２に液体金属ＬＭが十二分に存在しない状態となるが、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに突起２３が設けられている。このため、上記の場合、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂに突起２３のみを接触させることができる。突起２３を設けることにより、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂとの接触面積を低減することができ、第２スラストすべり軸受Ｂ２における静止摩擦力を低減することができるため、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となる。

上記のように構成された第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂを有した固定シャフト１０と、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａを有した回転体２０と、液体金属ＬＭと、突起２３と、陽極ターゲット５０と、陰極６０と、真空外囲器７０と、を備えている。突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに設けられ、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ側に突出し、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間を狭めるものである。

突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ及び液体金属ＬＭとともに動圧形の第２スラストすべり軸受Ｂ２を形成するものである。第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び突起２３の接触面積は、突起２３が設けられていない場合の第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積より小さい。

回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わっても、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂには突起２３のみを接触させることができ、第２スラストすべり軸受Ｂ２における固定シャフト１０及び回転体２０の接触面積を低減することができる。これにより、第２スラストすべり軸受Ｂ２における静止摩擦力を低減することができるため、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となる。

突起２３は、環状に形成され、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの内周縁近傍に位置している。突起２３は、第２スラストすべり軸受Ｂ２において、より回転軸近傍に位置しているため、第２スラストすべり軸受Ｂ２における静止摩擦力を一層低減することができる。

回転体２０は掻き込み部２４を有し、掻き込み部２４の複数のパターン部２５はヘリンボン・パターンを形作っている。回転体２０が回転することにより、液体金属ＬＭは、掻き込み部２４により第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間に掻き集められ、動圧を発生させることができる。これにより、回転体２０の回転動作中に第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａを一層非接触状態に保つことができる。

突起２３は掻き込み部２４により分断されている。突起２３は第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに全周に亘って連続して形成されていないため、突起２３及び第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ間への液体金属ＬＭの供給路を形成することができ、突起２３及び第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂも一層非接触状態に保つことができる。

また、上述したことから、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び突起２３（第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ）の少なくとも一方が削られてなる異物の発生自体を抑制することができるため、異物の液体金属ＬＭへの混入を抑制することができる。これにより、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び突起２３（第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ）に与えるダメージを抑制することができる。

上記したことから、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わるような姿勢で回転陽極型Ｘ線管１を使用する場合であっても、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管１及びＸ線管装置を得ることができる。

次に、第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えた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第１の実施形態と同一であり、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５に示すように、回転陽極型Ｘ線管１の突出部は、突起２３を有しておらず、突起２３の替わりに環状の突起１３を有している。突起１３は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂに設けられ、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ側に突出し、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間を狭めるものである。突起１３は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂの内周縁近傍に位置している。

突起１３は、第１固定部１１に一体に形成されている。ここでは、突起１３は、第２固定部１２に隙間を置いて形成されているが、第２固定部１２に隣接し第２固定部１２と一体に形成されていてもよい。突起１３の高さは、例えば５μｍである。なお、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間は、上記第１の実施形態のように例えば１０μｍである。

また、図示しないが、固定シャフト１０は、上記第１の実施形態のように、第２スラストすべり軸受Ｂ２に掻き込み部を有していてもよい。この場合、掻き込み部は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂを窪めて形成され、回転体２０の回転方向に沿って並べられた複数のパターン部で形作られている。掻き込み部のパターン部は、溝で形成され、ヘリンボン・パターンを形作っている。突起１３は、掻き込み部で分断されている。

上記のように構成された第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、突出部が突起２３の替わりに突起１３を有している以外、上記第１の実施形態の回転陽極型Ｘ線管と同様に形成されている。突起１３及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積は、突起１３が設けられていない場合の第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積より小さい。第２スラストすべり軸受Ｂ２における静止摩擦力を低減することができ、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となることから、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記したことから、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わるような姿勢で回転陽極型Ｘ線管１を使用する場合であっても、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管１及びＸ線管装置を得ることができる。

次に、第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えた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第１の実施形態と同一であり、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６に示すように、回転陽極型Ｘ線管１の突出部は、環状の突起１３をさらに有している。突起１３は、突起２３から外れて位置し、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂに設けられ、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ側に突出し、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間を狭めるものである。突起１３は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂの外周縁近傍に位置している。

突起１３は、第１固定部１１に一体に形成されている。突起１３の高さは、例えば５μｍである。なお、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間は、上記第１の実施形態のように例えば１０μｍである。
また、固定シャフト１０は上記第２の実施形態のように掻き込み部を有していないが、突起１３は複数個所で分断されている。

上記のように構成された第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置によれば、突出部は突起１３及び突起２３を有している。突起１３及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積、並びに第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び突起２３の接触面積の和は、突起１３及び突起２３が設けられていない場合の第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積より小さい。第２スラストすべり軸受Ｂ２における静止摩擦力を低減することができ、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となることから、上記第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

突起１３は、分断され、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂに全周に亘って連続して形成されていない。第２スラストすべり軸受Ｂ２及びラジアルすべり軸受Ｂ３間で液体金属ＬＭが移動するための流路を形成することができ、突起１３及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の液体金属ＬＭの不足を低減することができるため、回転体２０の回転動作中に、突起１３及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ、並びに第２スラスト軸受面Ｓ１１ｂ及び突起２３を一層非接触状態に保つことができる。

上記したことから、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ２に加わるような姿勢で回転陽極型Ｘ線管１を使用する場合であっても、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管１及びＸ線管装置を得ることができる。

次に、第４の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えた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、固定シャフト１０、回転体２０及び突出部以外の他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、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７に示すように、固定シャフト１０は、第１固定部１１、第２固定部１２及び第３固定部１５を有している。第１固定部１１、第２固定部１２及び第３固定部１５は、同軸的に一体に形成されている。

第１固定部１１は、円柱状に形成されている。第１固定部１１は、側面に位置したラジアル軸受面Ｓ１１ｃを有している。ラジアル軸受面Ｓ１１ｃは第１固定部１１の側面に全周に亘って形成されている。
第２固定部１２は、円柱状に形成され、第１固定部１１の他端側に位置している。

第３固定部１５は、第１固定部１１及び第２固定部１２より外径の大きい円柱状に形成され、一端が第１固定部１１側に位置し、他端が第２固定部１２側に位置している。第３固定部１５は、一端に第１スラスト軸受面Ｓ１５ａを有し他端に第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂを有している。第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂは環状に形成されている。

回転体２０は、一端部が閉塞され他端部が円形枠状に窪められた筒状に形成され、固定シャフト１０と同軸的に設けられている。回転体２０は、回転体２０の中心軸に沿った方向に延出している。詳しくは、回転体２０は、一端部が閉塞された筒状の本体２１と、本体２１の他端部に取り外し可能にネジ留めされた蓋部２２とで形成されている。

本体２１の他端部及び蓋部２２は、凹部２０ａを形成している。第３固定部１５が凹部２０ａの内部に嵌合された状態で、固定シャフト１０は回転体２０の内部に嵌合されている。回転体２０は、固定シャフト１０を中心に回転可能である。第３固定部１５及び凹部２０ａは、固定シャフト１０及び回転体２０の上記中心軸に沿った方向への相対的なズレを規制するものである。

また、蓋部２２及び固定シャフト１０間の隙間（クリアランス）は、回転体２０の回転を維持するとともに液体金属ＬＭの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、蓋部２２はラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能するものである。

回転体２０は、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａに隙間を置いて対向した他の第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃと、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂに隙間を置いて対向した他の第２スラスト軸受面Ｓ２２ａと、ラジアル軸受面Ｓ１１ｃに隙間を置いて対向した他のラジアル軸受面Ｓ２１ｂとを有している。第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａは環状に形成されている。
また、図示しないが、回転体２０は、上記筒部（２５）を有している。

固定シャフト１０及び回転体２０は、全対向領域で、互いに隙間を置いて設けられている。第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃ間の隙間、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間、並びにラジアル軸受面Ｓ１１ｃ及びラジアル軸受面Ｓ２１ｂ間の隙間は、１０μｍ程度である。第１固定部１１は回転体２０で覆われている。第２固定部１２は回転体２０の外側に突出している。固定シャフト１０は回転体２０を回転可能に支持している。

液体金属ＬＭは、固定シャフト１０及び回転体２０間の隙間に充填されている。
液体金属ＬＭは、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃとともに動圧形の第１スラストすべり軸受Ｂ４を形成している。液体金属ＬＭは、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａとともに動圧形の第２スラストすべり軸受Ｂ５を形成している。液体金属ＬＭは、ラジアル軸受面Ｓ１１ｃ及びラジアル軸受面Ｓ２１ｂとともに動圧形のラジアルすべり軸受Ｂ３を形成している。

上記回転陽極型Ｘ線管１は、スラストすべり軸受を形成する突出部をさらに備えている。次に、突出部を含むスラストすべり軸受について詳細に説明する。この実施形態において、突出部が形成するスラストすべり軸受は、第１スラストすべり軸受Ｂ４及び第２スラストすべり軸受Ｂ５である。陽極ターゲット５０は、固定シャフト１０及び回転体２０に対して重力方向側に位置している。このため、回転陽極型Ｘ線管１は、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ５に加わるような姿勢で使用されるものである。

突出部は、環状の突起２３及び環状の突起２７を有している。
突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに設けられ、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ側に突出し、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間を狭めるものである。突起２３は、第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの内周縁近傍に位置している。突起２３は、蓋部２２に一体に形成されている。突起２３の高さは、例えば５μｍである。なお、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａ間の隙間は、例えば１０μｍである。また、
突起２７は、第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃに設けられ、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ側に突出し、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃ間の隙間を狭めるものである。突起２７は、第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃの内周縁近傍に位置している。突起２７は、本体２１に一体に形成されている。突起２７の高さは、例えば５μｍである。なお、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃ間の隙間は、例えば１０μｍである。

回転体２０は上記掻き込み部（２４）を有している。掻き込み部は第２スラスト軸受面Ｓ２２ａに形成され、突起２３は掻き込み部で分断されている。第１スラストすべり軸受Ｂ４は上記掻き込み部を有していないが、突起２７は複数個所で分断されている。ここでは、第２スラストすべり軸受Ｂ５にのみ掻き込み部が形成されているが、掻き込み部はさらに第１スラストすべり軸受Ｂ４に形成されていてもよい。

上記のように構成された第４の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置によれば、突出部は突起２３及び突起２７を有している。突起２３及び第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂの接触面積は、突起２３が設けられていない場合の第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂ及び第２スラスト軸受面Ｓ２２ａの接触面積より小さい。回転陽極型Ｘ線管１が、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第２スラストすべり軸受Ｂ５に加わるような姿勢で使用される場合に、第２スラストすべり軸受Ｂ５における静止摩擦力を低減することができ、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となることから、上記第１乃至第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

一方、突起２７及び第１スラスト軸受面Ｓ１５ａの接触面積は、突起２７が設けられていない場合の第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ｃの接触面積より小さい。回転陽極型Ｘ線管１が、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第１スラストすべり軸受Ｂ４に加わるような姿勢で使用される場合に、第１スラストすべり軸受Ｂ４における静止摩擦力を低減することができ、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となることから、上記第１乃至第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記したことから、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が、第２スラストすべり軸受Ｂ５又は第１スラストすべり軸受Ｂ４に加わるような姿勢で回転陽極型Ｘ線管１を使用する場合であっても、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管１及びＸ線管装置を得ることができる。

次に、第５の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えた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第１の実施形態と同一であり、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８に示すように、回転陽極型Ｘ線管１の突出部は、突起２３を有しておらず、突起２３の替わりに環状の突起１４を有している。突起１４は、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａに設けられ、第１スラスト軸受面Ｓ２１ａ側に突出し、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａ間の隙間を狭めるものである。突起１４は、第１固定部１１に一体に形成されている。突起１４の高さは、例えば５μｍである。なお、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａ間の隙間は、上述したように例えば１０μｍである。突起１４は、複数個所で分断されている。

また、上記第２スラストすべり軸受Ｂ２は上記掻き込み部２４を有していない。図示しないが、固定シャフト１０は、上記第１の実施形態のように、第１スラストすべり軸受Ｂ１に掻き込み部を有していてもよい。この場合、第１スラスト軸受面Ｓ１１ａに掻き込み部を形成し、突起１４を掻き込み部で分断してもよい。

上記のように構成された第５の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置によれば、突出部は突起１４を有している。突起１４及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａの接触面積は、突起１４が設けられていない場合の第１スラスト軸受面Ｓ１１ａ及び第１スラスト軸受面Ｓ２１ａの接触面積より小さい。回転陽極型Ｘ線管１が、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第１スラストすべり軸受Ｂ１に加わるような姿勢で使用される場合に、第１スラストすべり軸受Ｂ１における静止摩擦力を低減することができ、回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転動作を良好に開始することが可能となることから、上記第１乃至第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記したことから、回転体２０及び陽極ターゲット５０の自重が第１スラストすべり軸受Ｂ１に加わるような姿勢で回転陽極型Ｘ線管１を使用する場合であっても、良好な軸受動作を得ることができる回転陽極型Ｘ線管１及び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、スラスト軸受面、他のスラスト軸受面及び液体金属ＬＭとともに動圧形のスラストすべり軸受を形成する突出部は、スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に突出し、スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面間の隙間を狭めるものであればよい。

上述した実施形態において、突出部が環状の突起を有している例を挙げたが、これに限らず種々変形可能である。例えば、突起の形状は環状に限らず、他の形状であってもよい。突出部は、突出部が設けられるスラスト軸受面より小さい面積を有していればよい。

この発明は、上記回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置に限らず、各種の回転陽極型Ｘ線管及びＸ線管装置に適用することができる。

１…回転陽極型Ｘ線管、２…ステータコイル、３…筐体、７…冷却液、１０…固定シャフト、１１…第１固定部、１２…第２固定部、１５…第３固定部、１３，１４，２３，２７…突起、２０…回転体、２１…本体、２２…蓋部、２４…掻き込み部、２５…パターン部、５０…陽極ターゲット、６０…陰極、７０…真空外囲器、ＬＭ…液体金属、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５…スラストすべり軸受、Ｂ３…ラジアルすべり軸受、Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１５ａ，Ｓ１５ｂ，Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｃ，Ｓ２２ａ…スラスト軸受面、Ｓ１１ｃ，Ｓ２１ｂ…ラジアル軸受面。

Claims (12)

1. 円柱状に形成され、スラスト軸受面を有した固定体と、
   前記固定体と同軸的に延出して筒状に形成され、前記スラスト軸受面に隙間を置いて対向した他のスラスト軸受面を有し、前記固定体を中心に回転可能な回転体と、
   前記固定体及び回転体間の隙間に充填された潤滑剤と、
   前記スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に突出し、前記スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面間の隙間を狭め、前記スラスト軸受面、他のスラスト軸受面及び潤滑剤とともに動圧形のスラストすべり軸受を形成する突出部と、
   前記回転体に固定され、電子が入射されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
   前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極と、
   前記固定体、回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容し、前記固定体を固定する真空外囲器と、を備えている回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記突出部は、環状の突起を有している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 前記スラスト軸受面及び他のスラスト軸受面は、環状であり、
   前記突出部は、前記スラスト軸受面又は他のスラスト軸受面の内周縁近傍に位置している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 前記回転体は、前記他のスラスト軸受面を窪めて形成され、前記回転体の回転方向に沿って並べられた複数のパターン部で形作られた掻き込み部を有している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 前記掻き込み部の複数のパターン部は、ヘリンボン・パターンを形作っている請求項４に記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記突出部は、前記他のスラスト軸受面に設けられた環状の突起を有し、
   前記突起は、前記掻き込み部で分断されている請求項４又は５に記載の回転陽極型Ｘ線管。
7. 前記回転体及び陽極ターゲットの自重が前記スラストすべり軸受に加わるような姿勢で使用される請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
8. 前記固定体は、円柱状に形成され、一端に位置した第１スラスト軸受面、他端に位置した第２スラスト軸受面及び側面に位置したラジアル軸受面を有した第１固定部と、前記第１固定部より外径の小さい円柱状に形成され、前記第１固定部の他端側に位置し、前記第１固定部とともに同軸的に一体に形成された第２固定部と、を有し、
   前記回転体は、前記第１スラスト軸受面に対向した一端部が閉塞された筒状に形成され、前記固定体が内部に嵌合され、前記第１スラスト軸受面に隙間を置いて対向した他の第１スラスト軸受面、前記第２スラスト軸受面に隙間を置いて対向した他の第２スラスト軸受面及び前記ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した他のラジアル軸受面を有し、
   前記潤滑剤は、前記第１スラスト軸受面及び他の第１スラスト軸受面とともに動圧形の第１スラストすべり軸受を形成し、前記第２スラスト軸受面及び他の第２スラスト軸受面とともに動圧形の第２スラストすべり軸受を形成し、前記ラジアル軸受面及び他のラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成し、
   前記突出部が形成する前記スラストすべり軸受は、前記第２スラストすべり軸受である請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
9. 前記突出部は、前記他の第２スラスト軸受面に設けられ、前記第２スラスト軸受面側に突出し、前記第２スラスト軸受面及び他の第２スラスト軸受面間の隙間を狭めた環状の突起を有している請求項８に記載の回転陽極型Ｘ線管。
10. 前記突出部は、前記第２スラスト軸受面に設けられ、前記他の第２スラスト軸受面側に突出し、前記第２スラスト軸受面及び他の第２スラスト軸受面間の隙間を狭めた環状の突起を有している請求項８に記載の回転陽極型Ｘ線管。
11. 前記突出部は、
    前記他の第２スラスト軸受面に設けられ、前記第２スラスト軸受面側に突出し、前記第２スラスト軸受面及び他の第２スラスト軸受面間の隙間を狭めた環状の第１突起と、
    前記第１突起から外れて位置し、前記第２スラスト軸受面に設けられ、前記他の第２スラスト軸受面側に突出し、前記第２スラスト軸受面及び他の第２スラスト軸受面間の隙間を狭めた環状の第２突起と、を有している請求項８に記載の回転陽極型Ｘ線管。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管と、
    前記回転体に与える磁界を発生して前記回転体及び陽極ターゲットを回転させるコイルと、
    前記回転陽極型Ｘ線管及びコイルを収容した筐体と、を備えているＸ線管装置。

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