JP2015041432A - 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、固定軸と回転体との間の隙間から外部への潤滑剤の漏洩を低減することができる回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置を提供する。
【解決手段】回転陽極型Ｘ線管は、ラジアル軸受面（Ｓ１１ａ）を有した固定軸１０と、他のラジアル軸受面を有した回転体と、固定軸及び回転体間の隙間に充填された潤滑剤と、陽極ターゲットと、陰極と、真空外囲器と、を備える。固定軸１０は、シェルタ（１５、１６、１７）と、循環孔（１６ａ２）と、を有している。シェルタは、固定軸１０の内部に設けられ潤滑剤を収容する。循環孔（１６ａ２）は、シェルタ（１６）に連通され固定軸１０の側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ上記側面に開口した両開口端を含んでいる。
【選択図】図５

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、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円柱状の固定軸と、回転体及び固定軸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。

例えば、固定軸は、内部に金属潤滑剤を収容するシェルタと、シェルタに連通され固定軸の側面に対する法線に沿って直線的に延在し側面に開口した開口端を含んでいる循環穴と、を備えている。固定軸と回転体との隙間に充満した金属潤滑剤に遠心力が働くと、金属潤滑剤はすべり軸受（固定軸と回転体との間の隙間）へと移動する一方で、循環穴を経由してシェルタ内に収容される。このため、シェルタ及び循環穴により、固定軸と回転体との間の隙間に充満した金属潤滑剤に働く遠心力に起因した、固定軸と回転体との間の隙間から外部（真空外囲器内）への金属潤滑剤の噴出を防止することができる。

特開２００５−６９３７５号公報 特開２０１１−１２４１５１号公報 特開２０１１−２３３２５８号公報 特許第３４１０８８２号公報

ところで、稼動停止状態において、回転陽極型Ｘ線管の姿勢によっては、循環穴は、シェルタに収容された金属潤滑剤の液面より鉛直上方に位置している場合がある。シェルタ内の金属潤滑剤はシェルタ内に捕獲されたままとなる。金属潤滑剤がすべり軸受（固定軸と回転体との間の隙間）に供給されなくなり、すべり軸受に十分な金属潤滑剤を供給することが困難となる。このため、回転体の回転開始時に、固定軸と回転体との間の隙間に存在するべき金属潤滑剤の量が不足し、すべり軸受の不安定動作を引き起こす恐れがある。

なお、金属潤滑剤の偏在は、回転陽極型Ｘ線管の製造組立て工程で固定軸の中心軸を鉛直方向に平行にした場合や、金属潤滑剤を軸受内に注入した初期に起こり得る。その他、金属潤滑剤の偏在は、Ｘ線管装置をＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）の架台に取り付け、架台が任意の位置で停止した場合や、輸送や製造工程によっても起こり得る。

また、真空外囲器の真空排気時において、シェルタ内の空間が金属潤滑剤で満たされている場合、すべり軸受の内部と真空外囲器の内部との圧力差により、すべり軸受の内部（固定軸と回転体との間の隙間）から外部（真空外囲器の内部）に金属潤滑剤が漏れ出す恐れがある。これにより、すべり軸受における金属潤滑剤の不足や、漏れ出た金属潤滑剤が回転陽極型Ｘ線管の高電圧側に移動することによる耐電圧不良を引き起こす恐れがある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、良好な軸受動作を得ることができ、固定軸と回転体との間の隙間から外部への潤滑剤の漏洩を低減することができる回転陽極型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、側面に形成されたラジアル軸受面と、シェルタと、循環孔と、を有した固定軸と、
前記固定軸と同軸的に延出して筒状に形成され、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、前記固定軸を中心に回転自在な回転体と、
前記固定軸及び回転体間の隙間に充填され、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する潤滑剤と、
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、
前記固定軸、回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容し、前記固定軸を固定する真空外囲器と、を備え、
前記シェルタは、前記固定軸の内部に設けられ前記潤滑剤を収容し、
前記循環孔は、前記シェルタに連通され前記側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記側面に開口した両開口端を含んでいることを特徴としている。

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、を備えていることを特徴としている。

図１は、一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２は、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。 図３は、図１及び図２に示した固定軸を示す斜視図である。 図４は、上記固定軸を示す正面図である。 図５は、図４の線Ｖ−Ｖに沿った固定軸を示す断面図である。 図６は、図４の線ＶＩ−ＶＩに沿った固定軸を示す断面図である。 図７は、図４の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った固定軸を示す断面図である。 図８は、上記実施形態に係る固定軸の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら一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と回転陽極型Ｘ線管１との間の空間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、固定軸１０と、回転体（回転軸）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、固定軸１０は、円柱状に形成され、側面に形成されたラジアル軸受面と、シェルタと、循環孔と、を有している。固定軸１０は、径大部１１、第１径小部１２及び第２径小部１３を具備している。径大部１１、第１径小部１２及び第２径小部１３は、同軸的に一体に形成されている。固定軸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。

径大部１１は、円柱状に形成され、それぞれ側面に位置した第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ、第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂ、第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃを有している。また、径大部１１は、一端に第１スラスト軸受面Ｓ１１ｃを有し他端に第２スラスト軸受面Ｓ１１ｄを有している。第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂ、並びに及び第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃは、それぞれ径大部１１の側面に全周に亘って形成されている。

第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂは、固定軸１０の中心軸に沿った方向に間隔を置いて並べられている。第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃは、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂに比べて窪んで形成されている。

第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃは、固定軸１０の中心軸に沿った方向に互いに間隔を置いて位置し、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂから外れている。第１凹面１１ａは、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａと第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂとの間に位置している。第２凹面１１ｂは、第１凹面１１ａから向かって第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａを越えて位置している。第３凹面１１ｃは、第１凹面１１ａから向かって第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂを越えて位置している。

第１径小部１２は、径大部１１より外径の小さい円柱状に形成され、径大部１１の一端側に位置している。第１径小部１２は、第１スラスト軸受面Ｓ１１ｃより固定軸１０の中心軸側に位置している。

第２径小部１３は、径大部１１より外径の小さい円柱状に形成され、径大部１１の他端側に位置している。第２径小部１３は、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｄより固定軸１０の中心軸側に位置している。

図２乃至図７に示すように、固定軸１０は、シェルタと、循環穴と、循環孔と、をさらに有している。シェルタは、固定軸１０の内部に設けられ、液体金属ＬＭを収容する。循環穴は、シェルタに連通され、固定軸１０の側面に対する法線に沿って直線的に延在し、上記側面に開口した開口端を含んでいる。循環孔は、シェルタに連通され、固定軸１０の側面に対する法線と交差して直線的に延在し、それぞれ上記側面に開口した両開口端を含んでいる。

この実施形態において、固定軸１０は、第１シェルタ１５と、循環穴１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１と、第１循環孔としての循環孔１５ｃ２と、第２シェルタ１６と、循環穴１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１と、第２循環孔としての循環孔１６ａ２と、第３シェルタ１７と、循環穴１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１と、第３循環孔としての循環孔１７ｂ２と、をさらに有している。

第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７は、それぞれ、固定軸１０の内部に設けられ、固定軸１０の中心軸に沿った方向に直線的に延在した貫通穴で形成されている。第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７は、それぞれ第２凹面１１ｂと重なる位置まで延在している。第２径小部１３の一端面に開口した第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７の開口部は、液体金属ＬＭが漏れ出さないようにしている。第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７は、固定軸１０と同心円上に位置し、固定軸１０の中心軸の周りに等間隔に形成されている。

循環穴１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１は、第１シェルタ１５に連通され、固定軸１０の側面に対する法線に沿って直線的に延在し、上記側面に開口した開口端を含んでいる。循環穴１５ａ１の開口端は第１凹面１１ａに開口し、循環穴１５ｂ１の開口端は第２凹面１１ｂに開口し、循環穴１５ｃ１の開口端は第３凹面１１ｃに開口している。

循環孔１５ｃ２は、第１シェルタ１５に連通され、固定軸１０の側面に対する法線と交差して直線的に延在し、それぞれ第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃの何れか１つに開口した両開口端を含んでいる。ここでは、循環孔１５ｃ２は、第３凹面１１ｃに対する法線と直交して直線的に延在し、第３凹面１１ｃに開口した両開口端を含んでいる。

循環穴１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１及び循環孔１５ｃ２は、固定軸１０と回転体２０との間の隙間と、第１シェルタ１５と、の間で液体金属ＬＭを循環させる。第１シェルタ１５には、循環穴１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１だけではなく、循環孔１５ｃ２も連通している。このため、固定軸１０の中心軸が鉛直方向に対して垂直となる如何なる姿勢を回転陽極型Ｘ線管１がとっても、第１シェルタ１５に一時的に収容された液体金属ＬＭを、固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

すなわち、循環穴１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１が第１シェルタ１５に収容された液体金属ＬＭの液面より鉛直上方に位置していても、第１シェルタ１５から循環孔１５ｃ２を通って固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

循環穴１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１は、第２シェルタ１６に連通され、固定軸１０の側面に対する法線に沿って直線的に延在し、上記側面に開口した開口端を含んでいる。循環穴１６ａ１の開口端は第１凹面１１ａに開口し、循環穴１６ｂ１の開口端は第２凹面１１ｂに開口し、循環穴１６ｃ１の開口端は第３凹面１１ｃに開口している。

循環孔１６ａ２は、第２シェルタ１６に連通され、固定軸１０の側面に対する法線と交差して直線的に延在し、それぞれ第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃの残りの２つの何れか１つに開口した両開口端を含んでいる。ここでは、循環孔１６ａ２は、第１凹面１１ａに対する法線と直交して直線的に延在し、第１凹面１１ａに開口した両開口端を含んでいる。

循環穴１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１及び循環孔１６ａ２は、固定軸１０と回転体２０との間の隙間と、第２シェルタ１６と、の間で液体金属ＬＭを循環させる。第２シェルタ１６には、循環穴１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１だけではなく、循環孔１６ａ２も連通している。このため、固定軸１０の中心軸が鉛直方向に対して垂直となる如何なる姿勢を回転陽極型Ｘ線管１がとっても、第２シェルタ１６に一時的に収容された液体金属ＬＭを、固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

すなわち、循環穴１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１が第２シェルタ１６に収容された液体金属ＬＭの液面より鉛直上方に位置していても、第２シェルタ１６から循環孔１６ａ２を通って固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

循環穴１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１は、第３シェルタ１７に連通され、固定軸１０の側面に対する法線に沿って直線的に延在し、上記側面に開口した開口端を含んでいる。循環穴１７ａ１の開口端は第１凹面１１ａに開口し、循環穴１７ｂ１の開口端は第２凹面１１ｂに開口し、循環穴１７ｃ１の開口端は第３凹面１１ｃに開口している。

循環孔１７ｂ２は、第３シェルタ１７に連通され、固定軸１０の側面に対する法線と交差して直線的に延在し、それぞれ第１凹面１１ａ、第２凹面１１ｂ及び第３凹面１１ｃの残りの１つに開口した両開口端を含んでいる。ここでは、循環孔１７ｂ２は、第２凹面１１ｂに対する法線と直交して直線的に延在し、第２凹面１１ｂに開口した両開口端を含んでいる。

循環穴１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１及び循環孔１７ｂ２は、固定軸１０と回転体２０との間の隙間と、第３シェルタ１７と、の間で液体金属ＬＭを循環させる。第３シェルタ１７には、循環穴１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１だけではなく、循環孔１７ｂ２も連通している。このため、固定軸１０の中心軸が鉛直方向に対して垂直となる如何なる姿勢を回転陽極型Ｘ線管１がとっても、第３シェルタ１７に一時的に収容された液体金属ＬＭを、固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

すなわち、循環穴１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１が第３シェルタ１７に収容された液体金属ＬＭの液面より鉛直上方に位置していても、第３シェルタ１７から循環孔１７ｂ２を通って固定軸１０と回転体２０との間の隙間に供給することができる。

固定軸１０は、冷却液の流路を形成する熱伝達部をさらに有している。熱伝達部は、内部を流れる冷却液に熱を伝達する。熱伝達部は、上記シェルタ、循環穴及び循環孔から外れて位置し、内部を固定軸１０の中心軸に沿って延在し、両端部の少なくとも一方に開口している。ここでは、熱伝達部は、熱伝達穴１０ａであり、第１径小部１２側の端部に開口している。熱伝達穴１０ａを流れる冷却液に、冷却液７を利用したり、冷却液７以外の冷却液を利用したりすることができる。これにより、回転陽極型Ｘ線管１の発熱部の冷却率を向上させることができる。

図１及び図２に示すように、回転体２０は、両端部が円形枠状に窪められた筒状に形成され、固定軸１０と同軸的に延出して筒状に形成されている。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。この実施形態において、回転体２０は、筒状の本体２１と、本体２１の他端部に取り外し可能にねじ留めされた円環状の蓋部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。

回転体２０は、凹部２０ａを形成している。径大部１１が凹部２０ａの内部に嵌合された状態で、固定軸１０は回転体２０の内部に嵌合されている。回転体２０は、固定軸１０を中心に回転自在である。径大部１１及び凹部２０ａは、固定軸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、回転体２０は、筒部２５を有している。筒部２５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２５は、例えばＣｕ（銅）で形成されている。

回転体２０は、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ている。この実施形態において、回転体２０は、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂに隙間を置いて対向した第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａを有している。また、回転体２０は、第１スラスト軸受面Ｓ１１ｃに隙間を置いて対向した第３スラスト軸受面Ｓ２２と、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｄに隙間を置いて対向した第４スラスト軸受面Ｓ２１ｂと、を有している。

固定軸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。径大部１１は回転体２０で覆われている。第１径小部１２及び第２径小部１３は回転体２０の外側に突出している。固定軸１０は回転体２０を回転可能に支持している。

液体金属ＬＭは、固定軸１０及び回転体２０間の隙間に充填されている。詳しくは、液体金属ＬＭは、径大部１１と回転体２０との間の隙間に充填されている。液体金属ＬＭは、固定軸１０及び回転体２０間の隙間だけでなく、シェルタ内にも適量充填されている。この実施の形態において、液体金属ＬＭは、第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７の少なくとも１つに適量充填されている。また、第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７の少なくとも１つには固定軸１０及び回転体２０の中心軸が鉛直方向に直交する姿勢で、液体金属ＬＭが充填されていない空間が設けられている。

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、上記循環穴及び循環孔を介して固定軸１０の内部及び外部に出入り可能である。

液体金属ＬＭは、固定軸１０の軸受面及び回転体２０の軸受面とともに動圧形のすべり軸受を形成している。この実施形態において、液体金属ＬＭは、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及び第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａとともに動圧形の第１ラジアルすべり軸受Ｂ１を形成している。液体金属ＬＭは、第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂ及び第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａとともに動圧形の第２ラジアルすべり軸受Ｂ２を形成している。液体金属ＬＭは、第１スラスト軸受面Ｓ１１ｃ及び第３スラスト軸受面Ｓ２２とともに動圧形の第１スラストすべり軸受Ｂ３を形成している。液体金属ＬＭは、第２スラスト軸受面Ｓ１１ｄ及び第４スラスト軸受面Ｓ２１ｂとともに動圧形の第２スラストすべり軸受Ｂ４を形成している。

陽極ターゲット５０は、円環状に形成され、固定軸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、接続部８０を介して回転体２０の一部（一端部）に固定されている。なお、陽極ターゲット５０は接続部８０と同一材料で一体に形成されていてもよい。

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、７２を有している。真空外囲器７０は、密閉され、固定軸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は固定軸１０の一端部（第１径小部１２）に気密に接合され、開口部７２は固定軸１０の他端部（第２径小部１３）に気密に接合されている。この実施の形態において、回転陽極型Ｘ線管１は、両端支持軸受構造を採用している。真空外囲器７０は、固定軸１０の第１径小部１２及び第２径小部１３を固定している。すなわち、第１径小部１２及び第２径小部１３は、軸受の両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２５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。ステータコイル２は、筒部２５（回転体２０）に与える磁界を発生して回転体２０及び陽極ターゲット５０を回転させる。

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２５）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。

これにより、陰極６０及び陽極ターゲット５０間に電位差が生じる。このため、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に衝突する。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。

上記のように構成された一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１及びＸ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭ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。固定軸１０の内部には、液体金属ＬＭを収容する第１シェルタ１５、第２シェルタ１６及び第３シェルタ１７を有している。循環穴（１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１、１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１、１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１）は、シェルタ（１５、１６、１７）に連通され、凹面（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に対する法線に沿って直線的に延在し、上記凹面に開口した開口端を含んでいる。

循環孔（１５ｃ２、１６ａ２、１７ｂ２）は、シェルタ（１５、１６、１７）に連通され、固定軸１０の上記凹面に対する法線と交差して直線的に延在し、それぞれ上記凹面に開口した両開口端を含んでいる。

すべり軸受がどのような方向に配置されてもシェルタ内に液体金属ＬＭが留まることなく液体金属ＬＭを循環孔から軸受面に供給することが可能となるため、すべり軸受において液体金属ＬＭが枯渇する不具合を防止することができる。また、シェルタ内が液体金属ＬＭで密封されることもなくなるため、すべり軸受内の残存ガスを効果的に排気することが可能となる。

また、真空外囲器７０の真空排気時において、シェルタ内の空間が液体金属ＬＭで満たされる事態を回避することができるため、すべり軸受の内部と外部（真空外囲器７０の内部）との圧力差を緩和することができ、すべり軸受の内部（固定軸と回転体との間の隙間）から外部（真空外囲器の内部）への液体金属ＬＭの噴出を防止することができる。これにより、すべり軸受における液体金属ＬＭの不足や、漏れ出た液体金属ＬＭが回転陽極型Ｘ線管１の高電圧側に移動することによる耐電圧不良の発生を防止することができる。

上記シェルタは、第３凹面１１ｃと重なる位置から第２凹面１１ｂと重なる位置まで延在している。上記循環穴や循環孔は、固定軸１０の中心軸に沿った方向に間隔を置いて設けられている。液体金属ＬＭは、上記シェルタ、循環穴及び循環孔を通って軸受全体に移動されるため、固定軸と回転体との間の隙間における液体金属ＬＭの偏在を防止することができる。

固定軸１０は、冷却液の流路を形成する熱伝達穴１０ａを有している。すべり軸受で発生する熱や、陽極ターゲット５０への熱入力で発生する熱を冷却液に伝達することができる。回転陽極型Ｘ線管１の発熱部の冷却率を向上させることができるため、軸受の回転数を上げて使用したり、陽極ターゲット５０への熱入力を高くしたりしても軸受の破損を防止することができる。

上記のことから、良好な軸受動作を得ることができ、固定軸１０と回転体２０との間の隙間から外部への液体金属ＬＭの漏洩を低減することができる回転陽極型Ｘ線管１及び回転陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置を得ることができる。

本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、固定軸１０は、それぞれシェルタ（１５、１６、１７）に連通された複数の循環孔を有していてもよい。
例えば、シェルタ（１５、１６、１７）の端部は第１凹面１１ｂまで延在していなくてもよく、またその位置がシェルタ毎に異なっていてもよい。

例えば、固定軸１０は、次に挙げる複数の循環孔を有している。
・第１シェルタ１５に連通され第１凹面１１ａに開口した両開口端を含む循環孔。

・第１シェルタ１５に連通され第２凹面１１ｂに開口した両開口端を含む循環孔。

・第１シェルタ１５に連通され第３凹面１１ｃに開口した両開口端を含む循環孔。

・第２シェルタ１６に連通され第１凹面１１ａに開口した両開口端を含む循環孔。

・第２シェルタ１６に連通され第２凹面１１ｂに開口した両開口端を含む循環孔。

・第２シェルタ１６に連通され第３凹面１１ｃに開口した両開口端を含む循環孔。

・第３シェルタ１７に連通され第１凹面１１ａに開口した両開口端を含む循環孔。

・第３シェルタ１７に連通され第２凹面１１ｂに開口した両開口端を含む循環孔。

・第３シェルタ１７に連通され第３凹面１１ｃに開口した両開口端を含む循環孔。

図８に示すように、第１凹面１１ａに着目すると、固定軸１０は、第１シェルタ１５に連通され第１凹面１１ａに開口した循環孔１５ａ２と、第２シェルタ１６に連通され第１凹面１１ａに開口した循環孔１６ａ２と、第３シェルタ１７に連通され第１凹面１１ａに開口した循環孔１７ａ２とを有している。

固定軸１０の有する循環孔の個数及び位置は、特に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、適切に設計した場合、上記循環孔は、第１ラジアル軸受面Ｓ１１ａや第２ラジアル軸受面Ｓ１１ｂに開口するものであってもよい。

上記シェルタの個数は、３個に限定されるものではなく、２個以下であってもよく、４個以上であってもよい。
固定軸１０は、熱伝達部（熱伝達穴１０ａ）無しに形成されていてもよい。また、固定軸１０の熱伝達部は、固定軸１０を貫通した熱伝達孔であってもよい。

回転陽極型Ｘ線管１は、片端支持軸受構造を採用した場合であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、固定軸１０は第２径小部１３無しに形成されている。真空外囲器７０は、固定軸１０の第１径小部１２のみを固定している。回転体２０は、径大部１１の他端と対向した側が閉塞された筒状に形成されている。シェルタは径大部１１の他端側に開口すること無しに形成されている。

この発明の実施形態は、上記回転陽極型Ｘ線管１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…固定軸、１１ａ…第１凹面、１１ｂ…第２凹面、１１ｃ…第３凹面、１５…第１シェルタ、１６…第２シェルタ、１７…第３シェルタ、１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１６ａ１，１６ｂ１，１６ｃ１，１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１…循環穴、１５ａ２，１５ｃ２，１６ａ２，１７ａ２，１７ｂ２…循環孔、２０…回転体、５０…陽極ターゲット、６０…陰極、７０…真空外囲器、ＬＭ…液体金属、Ｓ１１ａ…第１ラジアル軸受面、Ｓ１１ｂ…第２ラジアル軸受面、Ｓ１１ｃ…第１スラスト軸受面、Ｓ１１ｄ…第２スラスト軸受面、Ｓ２１ａ…第３ラジアル軸受面、Ｓ２２…第３スラスト軸受面、Ｓ２１ｂ…第４スラスト軸受面、Ｂ１…第１ラジアルすべり軸受、Ｂ２…第２ラジアルすべり軸受、Ｂ３…第１スラストすべり軸受、Ｂ４…第２スラストすべり軸受。

Claims (8)

1. 円柱状に形成され、側面に形成されたラジアル軸受面と、シェルタと、循環孔と、を有した固定軸と、
   前記固定軸と同軸的に延出して筒状に形成され、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、前記固定軸を中心に回転自在な回転体と、
   前記固定軸及び回転体間の隙間に充填され、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する潤滑剤と、
   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、
   前記固定軸、回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容し、前記固定軸を固定する真空外囲器と、を備え、
   前記シェルタは、前記固定軸の内部に設けられ前記潤滑剤を収容し、
   前記循環孔は、前記シェルタに連通され前記側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記側面に開口した両開口端を含んでいることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記固定軸は、前記シェルタに連通され、前記法線に沿って直線的に延在し、前記側面に開口した開口端を含んでいる循環穴をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 前記固定軸は、内部に設けられ前記シェルタから離間し前記潤滑剤を収容する他のシェルタと、前記他のシェルタに連通され前記側面に対する他の法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記側面に開口した両開口端を含んでいる他の循環孔と、をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 前記固定軸は、前記ラジアル軸受面から外れて上記側面に位置し前記ラジアル軸受面に比べて窪んで形成された凹面をさらに有し、
   前記循環孔の両開口端は、前記凹面に開口していることを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 前記固定軸は、前記シェルタ及び循環孔から外れて位置し内部を中心軸に沿って延在し両端部の少なくとも一方に開口し内部を流れる冷却液に熱を伝達する熱伝達部をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記固定軸の両端部は、それぞれ前記回転体の外側に突出し前記真空外囲器に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
7. 円柱状に形成され、それぞれ側面に位置した第１ラジアル軸受面、第２ラジアル軸受面、第１凹面、第２凹面及び第３凹面と、第１シェルタと、第２シェルタと、第３シェルタと、第１循環孔と、第２循環孔と、第３循環孔と、を有した固定軸と、
   前記固定軸と同軸的に延出して筒状に形成され、前記第１ラジアル軸受面及び第２ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した第３ラジアル軸受面を有し、前記固定軸を中心に回転自在な回転体と、
   前記固定軸及び回転体間の隙間に充填され、前記第１ラジアル軸受面及び第３ラジアル軸受面とともに動圧形の第１ラジアルすべり軸受を形成し、前記第２ラジアル軸受面及び第４ラジアル軸受面とともに動圧形の第２ラジアルすべり軸受を形成する潤滑剤と、
   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、
   前記固定軸、回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容し、前記固定軸を固定する真空外囲器と、を備え、
   前記第１ラジアル軸受面及び第２ラジアル軸受面は、前記固定軸の中心軸に沿った方向に間隔を置いて並べられ、
   前記第１凹面、第２凹面及び第３凹面は、前記第１ラジアル軸受面及び第２ラジアル軸受面に比べて窪んで形成され、
   前記第１凹面は、前記第１ラジアル軸受面と前記第２ラジアル軸受面との間に位置し、
   前記第２凹面は、前記第１凹面から向かって前記第１ラジアル軸受面を越えて位置し、
   前記第３凹面は、前記第１凹面から向かって前記第２ラジアル軸受面を越えて位置し、
   前記第１シェルタ、第２シェルタ及び第３シェルタは、前記固定軸の内部に設けられ、前記固定軸と同心円上に位置し、前記固定軸の中心軸の周りに等間隔に形成され、それぞれ前記潤滑剤を収容し、
   前記第１循環孔は、前記第１シェルタに連通され前記側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記第１凹面、第２凹面及び第３凹面の何れか１つに開口した両開口端を含み、
   前記第２循環孔は、前記第２シェルタに連通され前記側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記第１凹面、第２凹面及び第３凹面の残りの２つの何れか１つに開口した両開口端を含み、
   前記第３循環孔は、前記第３シェルタに連通され前記側面に対する法線と交差して直線的に延在しそれぞれ前記第１凹面、第２凹面及び第３凹面の残りの１つに開口した両開口端を含んでいることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
8. 請求項１乃至７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、を備えていることを特徴とするＸ線管装置。

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