JP2020021647A

JP2020021647A - 回転陽極ｘ線管

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Publication number: JP2020021647A
Application number: JP2018145208A
Authority: JP
Inventors: 光央岩瀬; Mitsuhisa Iwase
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: JP7098469B2

Abstract

【課題】信頼性の高い回転陽極Ｘ線管を提供する。【解決手段】回転陽極Ｘ線管は、真空外囲器と、真空外囲器内に収納された陰極及び回転陽極構体と、を備え、回転陽極構体は、固定軸と、固定軸の外周側に設けた回転軸と、固定軸と回転軸との間に液体金属を充填したすべり軸受と、陽極ターゲットと、陽極ターゲット支持部材とを有し、すべり軸受は、管軸線方向に沿って設けてあり、陽極ターゲット支持部材と回転軸とは、管軸線方向においてすべり軸受からずれた位置で接続されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転陽極Ｘ線管に関する。

すべり軸受を有する回転陽極Ｘ線管が公知である。かかる回転陽極Ｘ線管では、固定軸と回転体（回転軸）との間にわずかな隙間を保ちながら、液体金属を封止することで、すべり軸受を構成している。
例えば、特許文献１及び２には、固定軸と回転軸との間にすべり軸受を設けてあり、回転軸には陽極ターゲットを支持する支持部材を連結した構成が開示されている。

特開２００５−０７８９１８号公報特開２０１３−１６８３１９号公報

一方、すべり軸受を備える回転陽極Ｘ線管では、陽極ターゲットが高速で回転している為に、陽極ターゲットを支持する支持部材及び、回転軸と支持部材との連結部に種々の外力や熱が作用し、撓みや歪みが生じることがある。
このような撓みや歪みが大きくなると、回転陽極Ｘ線管の信頼性が低下するおそれがあった。

本実施形態の目的は、信頼性の高い回転陽極Ｘ線管を提供することにある。

一実施形態は、真空外囲器と、前記真空外囲器内に収納された陰極及び回転陽極構体と、を備え、前記回転陽極構体は、固定軸と、前記固定軸の外周側に設けた回転軸と、前記固定軸と前記回転軸との間に液体金属を充填したすべり軸受と、前記陰極から放出された電子が衝突してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを前記回転軸に接続する陽極ターゲット支持部材とを有し、前記すべり軸受は、管軸線方向に沿って設けてあり、前記陽極ターゲット支持部材と前記回転軸とは、前記管軸線方向において前記すべり軸受からずれた位置で接続されている回転陽極Ｘ線管である。

図１は、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管の断面図である。図２Ａは、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管装置の作用を説明する図であって、図１に示す回転陽極構体の回転停止状態の模式図である。図２Ｂは、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管装置の作用を説明する図であって、図１に示す回転陽極構体の回転中の模式図である。

以下に、図面を参照しながら、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１に示すように、回転陽極Ｘ線管１は、真空外囲器３と、真空外囲器３内に収納された回転陽極構体５及び陰極６とを備えている。真空外囲器３の外側にはステータコイル７が設けてある。

回転陽極構体５は、固定軸９と、固定軸９の外周側に設けた回転軸１１と、固定軸９と回転軸１１との間に設けたすべり軸受１３と、陰極６から放出された電子が衝突してＸ線を放出する陽極ターゲット１５と、陽極ターゲット１５を回転軸１１に連結する陽極ターゲット支持部材１７と、を備えている。
すべり軸受１３には潤滑剤として液体金属ＬＭが充填されている。

固定軸９は、円柱状に形成され、側面にすべり軸受１３を構成する内周側ラジアル軸受面１９が形成されている。また、固定軸９は、管軸線Ｙ方向に軸線を一致させて設けてある。
固定軸９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。

回転軸１１は、固定軸９の外周に固定軸９と同軸的に配置してある。回転軸１１は、一端側が開口した有底円筒状を成し、底部１１ａと側部１１ｂとを有している。
回転軸１１は、Ｆｅ合金やＭｏ合金等の金属で形成されている。側部１１ｂの内周面にすべり軸受１３を構成する外周側ラジアル受面２１が形成されている。
即ち、回転軸１１の内周面に形成された外周側ラジアル受面２１と、固定軸９の側面に形成された内周側ラジアル軸受面１９と、これらの間に充填された液体金属ＬＭとですべり軸受１３を構成している。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。

陽極ターゲット１５は、円環状に形成され、固定軸９及び回転軸１１と同軸的に設けられている。陽極ターゲット１５は、その内周側に設けた陽極ターゲット支持部材１７を介して回転軸１１に固定されており、陽極ターゲット１５は、回転軸１１と共に回転可能としてある。陽極ターゲット１５は、例えばモリブデン合金のような高耐熱・高強度材で構成されている。

陽極ターゲット支持部材１７は、円筒形状を成し、一端部１７ａは陽極ターゲット１５の内周側端部に接続してあり、他端部１７ｂは連結支持部材２３を介して回転軸１１に接続されている。陽極ターゲット支持部材１７は、例えばモリブデン合金のような高耐熱・高強度材で構成されている。
陽極ターゲット支持部材１７は、一端部１７ａと他端部１７ｂとの間の長さについて十分な長さを持ち、一端部１７ａに接続された陽極ターゲット１５からの熱を他端部１７ｂとの間で十分断熱し、かつ、強固に陽極ターゲット１５を支持する。

連結支持部材２３は、管軸線Ｙ方向においてすべり軸受け１３からずれた位置で、陽極ターゲット支持部材１７と回転軸１１とを連結している。連結支持部材２３は、陽極ターゲット支持部材１７に連結した第１支持部２３ａと、回転軸１１に連結した第２支持部２３ｂとを有している。
連結支持部材２３は、たとえばニッケル合金のような熱伝導が低い部材で構成されている。
第１支持部２３ａと第２支持部２３ｂとの間には腕部２３ｃが設けてあり、腕部２３ｃにより第１支持部２３ａと第２支持部２３ｂとの間に距離を設けてある。

連結支持部材２３は略円筒形状を成し、第１支持部２３ａは、外周部に形成した段部であり、陽極ターゲット支持部材１７の端面を支持する端面支持部２５と、陽極ターゲット支持部材１７の外周面を支持する外周面支持部２７を有する。
端面支持部２５は陽極ターゲット支持部材１７の端面にろう付け等により固定されており、外周面支持部２７は陽極ターゲット支持部材１７の外周面にろう付け等により固定されている。
第２支持部２３ｂは連結支持部材２３の内周面であり、陽極ターゲット支持部材１７の他端部１７ｂの外周面を支持している。第２支持部２３ｂは回転軸１１の外周面にろう付け等により固定されている。

連結支持部材２３の外周面には駆動ローター２９が固定されている。
駆動ローター２９は、ステータコイル７に対向した位置に設けてある。この駆動ローター２９は筒状であり、連結支持部材２３を介して回転軸１１に固定されている。
駆動ローター２９は、例えばＣｕ（銅）とＦｅ（鉄）で形成されている。

陰極６は、陽極ターゲット１５のターゲット層１５ａに間隔を置いて対向配置されている。陰極６は、例えば真空外囲器３の内壁に電気的に絶縁されて取付けられている。陰極６は、ターゲット層１５ａ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３１を有している。

真空外囲器３は、略円筒状に形成されており、内部は真空状態に維持されている。真空外囲器３は、ガラス若しくはセラミック若しくは金属で形成されている。また、真空外囲器３において、陽極ターゲット１５のターゲット層１５ａに対向した位置にはＸ線透過窓３ａが形成されている。

ステータコイル７は、駆動ローター２９の側面に対向して真空外囲器３の外側を囲むように設けられている。ステータコイル７の形状は環状である。ステータコイル７は、駆動ローター２９に与える磁界を発生して回転軸１１及び陽極ターゲット１５を回転させる。

回転陽極Ｘ線管１の動作状態では、ステータコイル７は駆動ローター２９に与える磁界を発生し、連結支持部材２３を介して回転軸１１を回転する。これにより、陽極ターゲット１５は回転する。また、陰極６に相対的に負の電圧が印加され、陽極ターゲット１５に相対的に正の電圧が印加される。
これにより、陰極６及び陽極ターゲット１５間に電位差が生じる。このため、陰極６のフィラメント３１は、電子を放出すると、この電子は、加速され、ターゲット層１５ａに衝突する。ターゲット層１５ａ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３のＸ線透過窓３ａを透過して外部に放出される。

一方、図２Ａに示すように、回転陽極構体５は、極めて高い精度で組み立てられるが、部品や組立精度及び熱変形等によりわずかな傾きが発生する場合がある。尚、図２Ａ及び図２Ｂは、回転陽極構体５を模式的に示しているが、説明の為に現実よりも過大に表している。
特に、直径の大きな陽極ターゲット１５を使用した場合には、固定軸９を除く回転陽極構体５、即ち、回転軸１１、陽極ターゲット支持部材１７、連結支持部材２３及び駆動ローター２９からなる回転体の慣性モーメントが非常に大きくなる。このような回転体を高速で回転（矢印Ｒ）する場合、ジャイロ力（ジャイロモーメント）が発生し、回転体が回転軸線（管軸線Ｙ）に沿うように変形しようとする。

これに対して、本実施の形態によれば、図２Ｂに示すように、ジャイロ力が回転軸１１及び陽極ターゲット支持部材１７に作用した場合、ジャイロ力により、陽極ターゲット１５は、回転軸線（管軸線Ｙ）に対して傾きが補正され、回転軸１１を含む上記回転体１１、１７、２３、２９全体も回転軸線（管軸線Ｙ）に沿うように変形する力（変形力）が作用する。
一方、回転軸１１と陽極ターゲット支持部材１７とを連結支持部材２３で接続した部分は、管軸線Ｙ方向において、すべり軸受け１３からずれた位置にあるから、管軸線Ｙ方向における回転軸１１及び陽極ターゲット支持部材１７の距離を大きくとることができるので、これらの傾き補正がし易く、陽極ターゲット１５の傾きが補正できる。特に、陽極ターゲット１５を連結している陽極ターゲット支持部材１７の一端部１７ａと、回転軸１１とを連結している陽極ターゲット支持部材１７の他端部１７ｂとの間の距離は、すべり軸受け１３の管軸線Ｙに沿う寸法に対して大きくとることができるので、陽極ターゲット１５の傾きが補正できる。
即ち、陽極ターゲット１５を連結している陽極ターゲット支持部材１７の一端部１７ａと、回転軸１１と連結している陽極ターゲット支持部材１７の他端部１７ｂとの間の距離を大きくとることで、回転軸１１と陽極ターゲット支持部材１７とを連結支持部材２３で接続した部分に作用する変形力を小さく抑えることができる。これにより、信頼性の高い回転陽極Ｘ線管を得ることができる。

更に、図２Ｂに示すように、連結支持部材２３は、陽極ターゲット支持部材１７を接続した第１支持部２３ａでは、陽極ターゲット支持部材１７の端面を支持する端面支持部２５と、外周面を支持する外周面支持部２７で支持し、回転軸１１は第２支持部２３ｂで支持することで合計３点で、陽極ターゲット支持部材１７と回転軸１１とを支持しているので、連結支持部材２３に作用する変形力は３点に分散されるから、各支持部２５、２７、２３ｂに作用する変形力を低減でき、陽極ターゲット１５及び回転軸１１の回転を安定にできる。
また、連結支持部材２３では、第１支持部２３ａと第２支持部２３ｂとの間に所定の寸法を有する腕部２３ｃを設けているので、この腕部２３ｃでも第１支持部２３ａと第２支持部２３ｂとにかかる変形力を吸収して、各支持部に作用する変形力を低減できるから、陽極ターゲット１５及び回転軸１１の回転を安定にできる。
更に、本実施の形態では、陽極ターゲット支持部材１７は、陽極ターゲット１５と接続している一端部１７ａと、回転軸１１と接続している他端部１７ｂとの間の寸法が管軸線Ｙ方向におけるすべり軸受け１３の長さの半分以上としてあるから、陽極ターゲット支持部材１７の長さが十分に長いので、連結支持部材２３で接続した部分に作用する変形力を確実に抑えることができ、信頼性の高い回転陽極Ｘ線管を得ることができる。

上述した一実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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、実施の形態において、連結支持部材２３は１つの部材に限らず、複数の部材を接続して構成しても良い。
回転軸１１において、その側部１１ｂは連結支持部材２３に接続する部分の厚みを他の部分よりも厚くしても良いし、側部１１ｂの外周面の直径をその外周面全体において同じにすることに限らないし、形状も限定されない。

１…回転陽極Ｘ線管、３…真空外囲器、５…回転陽極構体、６…陰極、９…固定軸、１１…回転軸、１３…すべり軸受、１５…陽極ターゲット、１７…陽極ターゲット支持部材、２３…連結支持部材、２３ａ…第１支持部、２３ｂ…第２支持部、２５…端面支持部、２７…外周面支持部、Ｙ…管軸線、ＬＭ…液体金属。

Claims

真空外囲器と、
前記真空外囲器内に収納された陰極及び回転陽極構体と、を備え、
前記回転陽極構体は、固定軸と、前記固定軸の外周側に設けた回転軸と、前記固定軸と前記回転軸との間に液体金属を充填したすべり軸受と、前記陰極から放出された電子が衝突してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを前記回転軸に接続する陽極ターゲット支持部材とを有し、
前記すべり軸受は、管軸線方向に沿って設けてあり、
前記陽極ターゲット支持部材と前記回転軸とは、前記管軸線方向において前記すべり軸受からずれた位置で接続されている回転陽極Ｘ線管。
前記陽極ターゲット支持部材と前記回転軸とは連結支持部材を介して接続してあり、前記連結支持部材は、前記前記陽極ターゲット支持部材に連結した第１支持部と、前記回転軸に連結した第２支持部とを有する請求項１に記載の回転陽極Ｘ線管。
前記第１支持部は、前記陽極ターゲット支持部材の端面を支持する端面支持部と外周面を支持する外周面支持部とを有する請求項１又は２に記載の回転陽極Ｘ線管。
前記陽極ターゲット支持部材は、前記陽極ターゲットとの接続部と前記回転軸との接続との間の寸法が管軸線方向におけるすべり軸受けの長さの半分以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転陽極Ｘ線管。