JP2016071991A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管を提供する。又は、陽極ターゲットへの熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管を提供する。【解決手段】回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭと、を備える。固定軸１０は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂを有する。回転体２０は、第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａと、第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂと、陽極ターゲット５０が固定され陽極ターゲットの熱が伝達される熱伝達領域２１ａと、を有する。中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管に関する。

従来、Ｘ線を使用して被写体を診断する医療用機器や工業用機器には、Ｘ線発生源としてＸ線管装置が使用されている。Ｘ線管装置として、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型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、固定軸と、電子を発生する陰極と、陽極ターゲットと、回転体と、外囲器と、を備えている。回転体は円筒状に形成されている。陽極ターゲットは回転体に固定されている。固定軸と回転体との間の隙間には潤滑剤が充填されている。回転体はステータコイルから発生する磁界により陽極ターゲットとともに回転する。また、陰極は電子を放出する。陽極ターゲットに電子が衝突することによりＸ線が放出される。

特許第３７９５４８２号公報 特開２００９−２３８４７６号公報

例えば、上記の回転陽極型Ｘ線管の固定軸は、筒状に形成され、その内部に形成された冷却液用の流路を備える。陽極ターゲットの熱は、回転体、潤滑剤及び固定軸を介して冷却液に伝達される。ここで、回転体は陽極ターゲットの熱が伝達される熱伝達領域を有し、熱伝達領域の中央は動圧軸受と対向している。このため、陽極ターゲットから冷却液に熱伝達される途中、陽極ターゲットの熱は、回転体の軸受面及び固定軸の軸受面を移動する。すると、回転体の軸受面及び固定軸の軸受面は高温になってしまう。

軸受面の温度がその許容温度を超えたと、回転体の軸受面と固定軸の軸受面の間隔が変化し、動圧軸受の特性に悪影響が及び、回転体の回転動作が不安定になってしまう。例えば、回転体の回転数が低下し、所望の回転数を得ることができない問題が生じる。ひいては、回転体の回転動作が不所望に停止する問題が生じる。

なお、軸受面の熱変形を抑制するために、陽極ターゲットへの熱入力を制限することは有効な手法である。しかしながら、この場合、陽極ターゲットへの熱入力を増大させることが困難となる。すなわち、Ｘ線強度を高くすることが困難となる。
本発明の実施形態は、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管を提供する。又は、本発明の実施形態は、陽極ターゲットへの熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管を提供する。

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された電子が衝突しＸ線を発生する陽極ターゲットと、
中心軸を有する筒状に形成され、前記中心軸に沿って間隔を置いて位置した第１ラジアル軸受面及び第２ラジアル軸受面を有した固定軸と、
前記固定軸の周囲に設けられ、前記第１ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した第３ラジアル軸受面と、前記第２ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した第４ラジアル軸受面と、前記陽極ターゲットが固定され前記陽極ターゲットの熱が伝達される熱伝達領域と、を有した回転体と、
前記固定軸と前記回転体との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第１動圧軸受を形成し、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第２動圧軸受を形成する潤滑剤と、を備え、
前記中心軸に沿った方向において、前記熱伝達領域の中央は、前記第１動圧軸受と前記第２動圧軸受との間に位置している。

図１は、第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。 図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸、回転体、液体金属及び陽極ターゲットの一部を取り出して示す図である。 図３は、図１及び図２に示した固定軸の一部を示す平面図である。 図４は、第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸、回転体、液体金属及び陽極ターゲットの一部を取り出して示す図である。 図５は、第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。 図６は、第４の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸、回転体、液体金属、支持部材及び陽極ターゲットの一部を取り出して示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

まず、第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について説明する。図１は、本実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸１０、回転体２０、液体金属ＬＭ及び陽極ターゲット５０の一部を取り出して示す図である。図３は、図１及び図２に示した固定軸１０の一部を示す平面図である。

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、磁界を発生させるコイルであるステータコイル２等を備えている。回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、潤滑剤としての液体金属ＬＭと、外囲器７０と、を備えている。

陰極６０は、外囲器７０の内壁に取り付けられている。陰極６０は、電子を放出する電子放出源としてのフィラメント６１を備えている。
陽極ターゲット５０は、ターゲット本体５１と、Ｘ線放射層５２とを備えている。ターゲット本体５１は、円環状に形成され、回転体２０に固定されている。ターゲット本体５１は、例えばモリブデン又はタングステン、あるいはこれらを用いた合金で形成される。

Ｘ線放射層５２は、円環状に形成され、ターゲット本体５１に固定されている。Ｘ線放射層５２は、陰極６０から放出された電子が衝突することによりＸ線を発生する。Ｘ線放射層５２は、融点の高い金属で形成されている。ここでは、Ｘ線放射層５２は、タングステン合金で形成されている。なお、本実施形態における陽極ターゲット５０の形状は一例であり、陽極ターゲット５０は、円盤状等、種々の形状をとることが可能である。

図１、図２及び図３に示すように、固定軸１０は、両端が開口した筒状に形成されている。固定軸１０は、固定軸１０の中心軸Ａに沿って並んだ第１領域１０ａ、第２領域１０ｂ、第３領域１０ｃ及び第４領域１０ｄを備えている。第２領域１０ｂ及び第３領域１０ｃは、第１領域１０ａと第４領域１０ｄとの間に位置している。第３領域１０ｃは、第１領域１０ａと第２領域１０ｂとの間に位置している。

第３領域１０ｃは滑らかな外周面である第３プレーン面Ｓｃを有し、第４領域１０ｄは滑らかな外周面である第４プレーン面Ｓｄを有している。
固定軸１０は、中心軸Ａに沿って間隔を置いて位置した第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂを有している。

第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、第１領域１０ａの外周面に全周に亘って形成されている。第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、第１プレーン面Ｓａと、複数の第１パターン部Ｐａと、を有している。第１プレーン面Ｓａは、滑らかな外周面を有している。複数の第１パターン部Ｐａは、第１プレーン面Ｓａを窪めて形成され、第１領域１０ａの外周面に全周に亘って並べられている。第１パターン部Ｐａは、回転体２０の回転方向に対して斜線状に延出して配列されている。第１パターン部Ｐａは、数十μｍの深さを有した溝で形成されている。第１パターン部Ｐａは、ヘリングボン・パターンを形作っている。このため、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、凹凸面である。

第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂは、第２領域１０ｂの外周面に全周に亘って形成されている。第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂは、第２プレーン面Ｓｂと、複数の第２パターン部Ｐｂと、を有している。第２プレーン面Ｓｂは、滑らかな外周面を有している。複数の第２パターン部Ｐｂは、第２プレーン面Ｓｂを窪めて形成され、第２領域１０ｂの外周面に全周に亘って並べられている。第２パターン部Ｐｂは、回転体２０の回転方向に対して斜線状に延出して配列されている。第２パターン部Ｐｂは、数十μｍの深さを有した溝で形成されている。第２パターン部Ｐｂは、ヘリングボン・パターンを形作っている。このため、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂは、凹凸面である。

第３領域１０ｃの外径Ｄｃ及び第４領域１０ｄの外径Ｄｄは、第１領域１０ａの外径Ｄａ及び第２領域１０ｂの外径Ｄｂのうちの最小の外径と同一又はそれより小さく設定されている。この実施形態において、外径Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄは、同一である。

固定軸１０は、鍔部１５を有している。鍔部１５は、中心軸Ａに平行な方向に第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに並んで設けられ、筒状に形成されている。鍔部１５は、この一端に第１スラスト軸受面Ｓ１５ａを有し、この他端に第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はそれぞれ環状に形成されている。

固定軸１０は、内部に、中心軸Ａに沿った冷却液Ｌの流路を形成している。中心軸Ａに沿った方向において、上記流路は、少なくとも固定軸の一端１０ｅ１から後述する熱伝達領域２１ａの中央まで延在している。図示した例では、上記流路は、固定軸の一端１０ｅ１から固定軸の他端１０ｅ２まで延在して形成されている。冷却液Ｌは、固定軸１０の一端１０ｅ１から固定軸１０の中に流入し、固定軸１０の他端１０ｅ２から流出する。このような冷却液Ｌの循環方向は特に限定されるものではなく、冷却液は固定軸１０の他端１０ｅ２から固定軸１０の中に流入し、固定軸１０の一端１０ｅ１から流出してもよい。

回転体２０は、固定軸１０の周囲で軸受により支持されている。回転体２０は、固定軸１０、陽極ターゲット５０等と同軸的に設けられている。ここでは、回転体２０は、第１円筒２１と、第２円筒２２と、第３円筒２３と、第４円筒２４とを備えている。

第１円筒２１は、両端が開口した筒状に形成されている。第１回転円筒は、例えばモリブデン若しくはタングステン、又はこれらを用いた合金にて形成されている。
第２円筒２２は、両端が開口した筒状に形成されている。第２円筒２２は、第１円筒２１の外面及び端部に固定されている。第２円筒２２は、例えば鉄合金等の金属材料で形成されている。
第３円筒２３は、両端が開口した筒状に形成されている。第３円筒２３は、第１円筒２１の内面及び第２円筒２２の内面に固定されている。
第４円筒２４は、両端が開口した筒状に形成されている。第４円筒２４は、第２円筒２２の外面に固定されており、外囲器７０を挟んでステータコイル２に対向している。第４円筒は例えば銅又は銅合金等の金属材料で形成されている。

第１円筒２１と、第２円筒２２及び第３円筒２３との固定方法や、第２円筒２２と第４円筒２４との固定方法は特に限定されるものではなく、種々の方法をとることができる。また、第１円筒２１は、熱伝達領域２１ａを有している。熱伝達領域２１ａには、陽極ターゲット５０が固定され、陽極ターゲット５０の熱が伝達される。陽極ターゲット５０は、回転体２０と一体的に回転する。

この実施形態において、ターゲット本体５１（陽極ターゲット５０）は、熱伝達領域２１ａに直に固定されている。例えば、ターゲット本体５１は、第１円筒２１と同一材料で一体に形成されている。なお、ターゲット本体５１は、熱伝達領域２１ａの側面に接合されていてもよい。この場合、第１円筒２１とターゲット本体５１とは、同一材料により形成されていてもよく、又は、互いに異なる材料により形成されていてもよい。第１円筒２１は耐熱性の高い材料で形成されている。第２円筒２２、第３円筒２３及び第４円筒２４は第１円筒２１に比べて耐熱性の低い材料を用いることが可能である。

第１円筒２１は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに隙間を置いて対向した第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａと、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂに隙間を置いて対向した第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂと、を有している。第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａ及び第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂは、それぞれ第１円筒２１の内面に全周に亘って形成されている。

第１円筒２１において、上記第１乃至第４領域１０ａ乃至１０ｄと対向する領域の内径は、同一である。例えば、第１円筒２１のうち第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａ及び第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂが形成される領域の内径は同一である。第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａの内径は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａの直径より「わずかに」大きい。同様に、第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂの内径は、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂの直径より「わずかに」大きい。

ここで、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａと第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂとの間隔をＤ１、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａと第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａとの間隔をＤ２、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂと第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂとの間隔をＤ３、第３プレーン面Ｓｃと、第１円筒２１の内周面との間隔をＤ４、とする。すると、間隔Ｄ１は、各々の間隔Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４より大きい。この実施形態において、各々の間隔Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、数十μｍである。

第１円筒２１は、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａに隙間を置いて対向した環状の第３スラスト軸受面Ｓ２１ｃを有している。第３円筒２３は、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂに隙間を置いて対向した環状の第４スラスト軸受面Ｓ２３ａを有している。回転体２０及び固定軸１０は、軸受面同士が対向した領域を含む全対向領域で、互いに隙間（微小な隙間）を置いて設けられている。

液体金属ＬＭは、固定軸１０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、Ｇａｌｎ（ガリウム・インジウム）合金または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、常温で液状となる特性を持っている。また、液体金属ＬＭは、蒸気圧が低いという特性も持っている。このため、真空状態の回転陽極型Ｘ線管の内部で液体金属ＬＭを使用することができる。

固定軸１０、回転体２０及び液体金属ＬＭは、第１動圧軸受Ｂ１、第２動圧軸受Ｂ２、第３動圧軸受Ｂ３及び第４動圧軸受Ｂ４を形成している。第１動圧軸受Ｂ１は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａと、第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａと、液体金属ＬＭと、を有したラジアル動圧軸受である。第２動圧軸受Ｂ２は、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂと、第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂと、液体金属ＬＭと、を有したラジアル動圧軸受である。第３動圧軸受Ｂ３は、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａと、第３スラスト軸受面Ｓ２１ｃと、液体金属ＬＭと、を有したスラスト動圧軸受である。第４動圧軸受Ｂ４は、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂと、第４スラスト軸受面Ｓ２３ａと、液体金属ＬＭと、を有したスラスト動圧軸受である。

第３動圧軸受Ｂ３及び第４動圧軸受Ｂ４は、固定軸１０及び回転体２０の中心軸Ａ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、第３円筒２３と固定軸１０との間の隙間（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、第３円筒２３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。

固定軸１０及び回転体２０は、液体金属ＬＭによる動圧を発生させることができる。第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、液体金属ＬＭを掻き込む第１掻き込み面を備えている。第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂは、液体金属ＬＭを掻き込む第２掻き込み面を備えている。回転体２０が回転することにより、第１掻き込み面や第２掻き込み面は、液体金属ＬＭを掻き込むことができ、液体金属ＬＭによる動圧を発生し易くすることができる。このため、第１動圧軸受Ｂ１や第２動圧軸受Ｂ２における動圧は、第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２の間における動圧より高い。

また、熱伝達領域２１ａの中心軸Ａに沿った方向における中央を通り、中心軸Ａに直交する仮想平面をＣとする。すると、仮想平面Ｃは、第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２の間を通る。すなわち、中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。

陽極ターゲット５０から回転体２０への熱流量のうち、陽極ターゲット５０から熱伝達領域２１ａの中央への熱流量が最大となる。しかしながら、上記のように、第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２は、熱伝達領域２１ａの中央から外れて位置している。第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂ、第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａ及び第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂに伝達される熱量を抑えることができるため、これらの軸受面が高温になることを抑えることができる。

各々の間隔Ｄ２，Ｄ３の変形を抑制することができる。そして、軸受面を形成している素材と液体金属ＬＭとの反応を抑制することができ、軸受面への反応物の堆積を抑制することができる。第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２の特性に与える悪影響を抑制することができるため、熱入力時においても安定した回転体２０の回転動作を得ることができる。
また、陽極ターゲット５０への熱入力の制限を緩和することができる。すなわち、Ｘ線強度を高くすることが可能となる。

図１に示すように、外囲器７０は、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。外囲器７０は密閉され、内部が真空状態に維持されている。外囲器７０は、例えば、ガラスで形成されている。外囲器７０は開口部７１、７２を有している。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（一端１０ｅ１側）に気密に接合され、開口部７２は固定軸１０の他端部（他端１０ｅ２側）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。外囲器７０は、固定軸１０の一端部及び他端部を固定している。すなわち、固定軸１０の一端部及び他端部は、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、第４円筒２４と対向し、外囲器７０の外側を環状に囲むように設けられている。
Ｘ線管装置の動作において、ステータコイル２は第４円筒２４に与える磁界を発生するため、回転体２０は陽極ターゲット５０とともに一体に回転する。また、陽極ターゲット５０と陰極６０との間には電圧（管電圧）が印加される。陰極６０及び陽極ターゲット５０に電位差が生じる。フィラメント６１から放出された電子は、陽極ターゲット５０に向かって加速され、Ｘ線放射層５２に衝突する。これにより、Ｘ線放射層５２から発生したＸ線は、外囲器７０を透過し外囲器７０の外部に放出される。

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線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭと、を備えている。固定軸１０は、中心軸Ａを有する筒状に形成され、中心軸Ａに沿って間隔を置いて位置した第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂを有している。回転体２０は、第３ラジアル軸受面Ｓ２１ａと、第４ラジアル軸受面Ｓ２１ｂと、熱伝達領域２１ａと、を有している。熱伝達領域２１ａには、陽極ターゲット５０が固定され陽極ターゲット５０の熱が伝達される。固定軸１０、回転体２０及び液体金属ＬＭは、少なくとも第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２を形成している。

中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。このため、熱入力時においても安定した回転体２０の回転動作を得ることができる。また、陽極ターゲット５０への熱入力の制限を緩和することができる。すなわち、陽極ターゲット５０への熱入力量を増大させることができ、より高出力の、回転陽極型Ｘ線管１を得ることが可能となる。

上記のことから、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。又は、陽極ターゲット５０への熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管１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線管装置について説明する。図４は、第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸１０、回転体２０、液体金属ＬＭ及び陽極ターゲット５０の一部を取り出して示す図である。本実施形態は、上記第１の実施形態と比較して、大まかに、間隔Ｄ４が異なる点で相違している。

図４に示すように、間隔Ｄ４は、各々の間隔Ｄ２，Ｄ３より大きい。この実施形態において、間隔Ｄ４は、数百μｍ（例えば１００乃至２００μｍ）である。第３領域１０ｃの外径は、第１領域１０ａの外径や、第２領域１０ｂの外径より小さい。

Ｄ２＜Ｄ４，Ｄ３＜Ｄ４の場合、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに第１掻き込み面（第１パターン部Ｐａ）を形成したり、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂに第２掻き込み面（第２パターン部Ｐｂ）を形成したり、しなくともよい。第１動圧軸受Ｂ１や第２動圧軸受Ｂ２における動圧を、第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２の間における動圧より高くすることができるためである。

但し、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに第１掻き込み面（第１パターン部Ｐａ）を形成したり、第２ラジアル軸受面Ｓ１０ｂに第２掻き込み面（第２パターン部Ｐｂ）を形成したり、してもよい。第１動圧軸受Ｂ１や第２動圧軸受Ｂ２における動圧を、第１動圧軸受Ｂ１及び第２動圧軸受Ｂ２の間における動圧より、一層、高くすることができるためである。

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線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭと、を備えている。中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。このため、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。又は、陽極ターゲット５０への熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管１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線管装置について説明する。図５は、第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態の回転陽極型Ｘ線管１は、上述した第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１と比較して、固定軸１０の流路が外囲器７０を貫通していないという点で相違している。回転体２０が備えている第１円筒２１は、片側が閉塞し、もう片側が開口した筒状に形成されている。固定軸１０の第４領域１０ｄの一端側は閉塞している。

固定軸１０は、円筒状に形成されている。固定軸１０の一端部は、外囲器７０の開口部７１を通り、外囲器７０の外側に延出している。固定軸１０は、外囲器７０に気密に接続されている。この例において、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。外囲器７０は、固定軸１０の一端部を固定している。すなわち、固定軸１０の一端部は、軸受の片持ち支持部として機能している。

回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０の内部に設けられた管部４０を備えている。円環部１６は、固定軸１０の一端部に液密に接合されている。管部４０は、外周面が円環部１６の開口部に液密に接合され、固定軸１０の外部に延出している。固定軸１０は、管部４０とともに冷却液Ｌの流路を形成している。

管部４０は、この内部に冷却液を取り入れる取入口４０ａと、冷却液Ｌを固定軸１０の内部に吐き出す吐出口４０ｂを有している。取入口４０ａは、固定軸１０の一端部から外部に延出した側に位置している。また吐出口４０ｂは、固定軸１０の他端部に隙間を置いて位置している。

固定軸１０の一端部には、開口部が形成され、この開口部には管部４５が液密に接合されている。管部４５は、冷却液Ｌを外部に取り出す取出口４５ａを有している。以上のことから、回転陽極型Ｘ線管１の内部を循環する冷却液Ｌは、取入口４０ａから取り入れられ、管部４０の内部を通り、吐出口４０ｂから固定軸１０の内部に吐出され、管部４０及び固定軸１０の間を通り、管部４５の取出口４５ａから取り出される。なお、上記冷却液Ｌは、逆方向に循環してもよい。この場合、管部４５が冷却液の取入口を形成し、管部４０が冷却液の取出口を形成する。

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線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭと、を備えている。中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。このため、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。又は、陽極ターゲット５０への熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管１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線管装置について説明する。図６は、第４の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の一部を概略的に示す断面図であり、固定軸１０、回転体２０、液体金属ＬＭ、支持部材８０及び陽極ターゲット５０の一部を取り出して示す図である。本実施形態は、上記第３の実施形態と比較して、大まかに、陽極ターゲット５０が熱伝達領域２１ａに間接に固定されている点で相違している。

図６に示すように、回転陽極型Ｘ線管１は、陽極ターゲット５０と熱伝達領域２１ａとに接合された支持部材８０をさらに備えている。支持部材８０は、第１支持部材８１及び第２支持部材８２を有している。

第１支持部材８１は、陽極ターゲット５０に接合されている。この実施形態において、第１支持部材８１は、円柱状に形成され、固定軸１０などと同軸的に設けられている。中心軸Ａにおいて、第１支持部材８１は、陽極ターゲット５０と、回転体２０との間に位置している。

第２支持部材８２は、回転体２０の外側に位置し、第１支持部材８１と、回転体２０の熱伝達領域２１ａと、に接合されている。この実施形態において、第２支持部材８２は、円筒状に形成され、固定軸１０などと同軸的に設けられている。第２支持部材８２の一端部は、閉塞して形成され、陽極ターゲット５０と回転体２０との間の空間に位置し、第１支持部材８１に接合されている。

第２支持部材８２の他端部は、回転体２０に向かう方向（中心軸Ａに垂直な方向）に突出して形成され、熱伝達領域２１ａに接合されている。この実施形態において、第２支持部材８２の他端部は、熱伝達領域２１ａに全周に亘って接合されている。他端部を除く第２支持部材８２は、回転体２０に全周にわたって隙間を置いて位置している。

例えば、第１支持部材８１はモリブデン又はモリブデン合金で形成され、第２支持部材８２はニッケル合金で形成されている。
陽極ターゲット５０と第１支持部材８１との接合、第１支持部材８１と第２支持部材８２との接合、第２支持部材８２と回転体２０との接合には、例えばロウ付けを利用することができる。

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線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定軸１０と、回転体２０と、液体金属ＬＭと、を備えている。陽極ターゲット５０は、支持部材８０を介して熱伝達領域２１ａに間接に固定されている。中心軸Ａに沿った方向において、熱伝達領域２１ａの中央は、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間に位置している。このため、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。又は、陽極ターゲット５０への熱入力を増大させることができる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら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、熱伝達領域２１ａは、第１動圧軸受Ｂ１と第２動圧軸受Ｂ２との間にのみ位置していた方が望ましい。しかしながら、上述した実施形態のように、熱伝達領域２１ａは、第１動圧軸受Ｂ１や第２動圧軸受Ｂ２の一部を形成していてもよい。しかしながら、熱伝達領域２１ａが第１動圧軸受Ｂ１や第２動圧軸受Ｂ２の形成に寄与する領域が大きくなるほど、本願発明の効果を得難くなるため、留意する必要がある。
本発明の実施形態は、上述した回転陽極型Ｘ線管１及び回転陽極型Ｘ線管装置に限定されるものではなく、各種の回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管装置に適用可能である。

１…Ｘ線管、１０…固定軸、１０ａ…第１領域、１０ｂ…第２領域、１０ｃ…第３領域、２０…回転体、２１…第１円筒、２１ａ…熱伝達領域、５０…陽極ターゲット、６０…陰極、７０…外囲器、８０…支持部材、Ｓ１０ａ…第１ラジアル軸受面、Ｓａ…第１プレーン面、Ｐａ…第１パターン部、Ｓ１０ｂ…第２ラジアル軸受面、Ｓｂ…第２プレーン面、Ｐｂ…第２パターン部、Ｓｃ…第３プレーン面、Ｓ２１ａ…第３ラジアル軸受面、Ｓ２１ｂ…第４ラジアル軸受面、Ｌ…冷却液、ＬＭ…液体金属、Ｂ１…第１動圧軸受、Ｂ２…第２動圧軸受、Ａ…中心軸、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…間隔

Claims (8)

1. 電子を放出する陰極と、
   前記陰極から放出された電子が衝突しＸ線を発生する陽極ターゲットと、
   中心軸を有する筒状に形成され、前記中心軸に沿って間隔を置いて位置した第１ラジアル軸受面及び第２ラジアル軸受面を有した固定軸と、
   前記固定軸の周囲に設けられ、前記第１ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した第３ラジアル軸受面と、前記第２ラジアル軸受面に隙間を置いて対向した第４ラジアル軸受面と、前記陽極ターゲットが固定され前記陽極ターゲットの熱が伝達される熱伝達領域と、を有した回転体と、
   前記固定軸と前記回転体との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第１動圧軸受を形成し、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第２動圧軸受を形成する潤滑剤と、を備え、
   前記中心軸に沿った方向において、前記熱伝達領域の中央は、前記第１動圧軸受と前記第２動圧軸受との間に位置している、回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記第１ラジアル軸受面は、滑らかな第１プレーン面と前記第１プレーン面を窪めて形成された複数の第１パターン部とを有し前記潤滑剤を掻き込む第１掻き込み面を備え、
   前記第２ラジアル軸受面は、滑らかな第２プレーン面と前記第２プレーン面を窪めて形成された複数の第２パターン部とを有し前記潤滑剤を掻き込む第２掻き込み面を備える、請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 前記固定軸は、前記第１ラジアル軸受面が形成される第１領域と、前記第２ラジアル軸受面が形成される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置し滑らかなプレーン面が形成される第３領域と、を備え、
   前記第３領域の外径は、前記第１領域の外径及び前記第２領域の外径のうちの最小の外径と同一又はそれより小さく、
   前記回転体のうち前記第３ラジアル軸受面及び第４ラジアル軸受面が形成される領域の内径は同一である、請求項１又は２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 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隔は、前記第１ラジアル軸受面と前記第３ラジアル軸受面との間隔より大きく、前記第２ラジアル軸受面と前記第４ラジアル軸受面との間隔より大きい、請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 前記潤滑剤は液体金属である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記固定軸は、内部に冷却液の流路を形成し、
   前記中心軸に沿った方向において、前記流路は、少なくとも前記固定軸の一端から前記熱伝達領域の中央まで延在している、請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
7. 前記陽極ターゲットは、前記熱伝達領域に直に固定されている、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. 前記陽極ターゲットと前記熱伝達領域とに接合された支持部材をさらに備え、
   前記陽極ターゲットは、前記支持部材を介して前記熱伝達領域に間接に固定されている、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。

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