JP2886334B2 - 回転陽極型x線管 - Google Patents

回転陽極型x線管

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JP2886334B2
JP2886334B2 JP2323283A JP32328390A JP2886334B2 JP 2886334 B2 JP2886334 B2 JP 2886334B2 JP 2323283 A JP2323283 A JP 2323283A JP 32328390 A JP32328390 A JP 32328390A JP 2886334 B2 JP2886334 B2 JP 2886334B2
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秀郎 阿武
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1046Bearings and bearing contact surfaces
    • H01J2235/106Dynamic pressure bearings, e.g. helical groove type

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、回転陽極型X線管に係わり、とくにその
回転機構部の改良に関する。
(従来の技術) 回転陽極型X線管は、周知のように、軸受部を有する
回転体および固定体で円板状の陽極ターゲットを支え、
真空容器外に配置したステータの電磁コイルを付勢し高
速回転させながら、陰極から放出した電子ビームを陽極
ターゲットに当て、X線を放射する。軸受部は、ボール
ベアリングのようなころがり軸受や、軸受面にらせん溝
を形成するとともにガリウム(Ga)、又はGa、インジウ
ム(In)、錫(Sn)、その他の金属から選択された合金
のような動作中に液状となる金属潤滑剤を用いた動圧式
すべり軸受で構成される。後者のすべり軸受を用いた例
は、たとえば特公昭60−21463号、特開昭60−97536号、
特開昭60−113817号、特開昭60−117531号、あるいは特
開昭62−287555号等の各公報に開示されている。
(発明が解決しようとする課題) 上記各公報に開示されている回転陽極型X線管では、
回転動作中、液体金属潤滑剤が回転体の開口部と固定体
との隙間から徐々に漏れ出すおそれがある。液体金属潤
滑剤が、回転機構部から漏れ出すと、すべり軸受の長時
間の安定な動圧軸受作用が得られず、さらにX線管内に
飛散した潤滑剤により帯電圧性能が著しく損なわれると
いう致命的な障害をもたらす。
動圧式すべり軸受の端部の周壁面に酸化チタン膜を形
成して潤滑剤の漏出を防止する技術は、前述の特開昭60
−113817号公報に開示されているが、このような被膜は
十分な付着強度が得にくい不都合がある。そのためX線
管の使用中に被膜の剥がれが生じる懸念がある。また、
この被膜の厚さの制御も困難であり、回転体と固定体と
の間のこの被膜形成部分の所定間隔の維持が困難であ
る。
この発明は、以上のような不都合を解消し、回転体と
固定体との間のすべり軸受面間に満たされた液体金属潤
滑剤の漏出を確実に防止でき、且つ剥がれの発生や間隙
の変化をほとんど起こすおそれのない、安定な軸受動作
を維持することができる回転陽極型X線管を提供するこ
とを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、らせん溝を有する動圧式すべり軸受部の
軸受面から外部に通じる回転体及び固定体の対向壁に、
それぞれ液体金属潤滑剤を弾く固形セラミックスからな
る潤滑剤漏出防止リングが対をなし且つ微小間隙を保っ
て近接対向して固定されている回転陽極型X線管であ
る。
(作用) この発明によれば、動圧式すべり軸受部に供給された
液体金属潤滑剤の外部への漏出を確実に防止できる。そ
して、潤滑剤漏出防止リングの取付けに当っては、一対
の固定セラミックス製リングを回転体及び固定体の対向
壁にそれぞれ固定する構造であるので、如何なる熱処理
も不要であり、したがって動圧式すべり軸受面等を不所
望に酸化させたりすることがなく、動圧式すべり軸受の
性能の低下させるおそれがなく、高精度の組立ても容易
であり且つ潤滑剤漏出防止リングが変質するおそれもほ
とんどない。
(実施例) 以下その実施例を図面を参照して説明する。なお同一
部分は同一符号であらわす。
第1図乃至第3図に示す実施例は、次の構成を有す
る。すなわち、重金属からなる円盤状陽極ターゲット11
は、有底円筒状の回転体12の一端に突設された回転軸部
13に固定ねじ14により一体的に固定されている。有底円
筒状回転体12の内側には、円柱状の固定体15が回転体開
口部12a側から挿入されて密に嵌合されている。固定体1
5は、その図示下端部すなわち回転体開口部の近傍に、
外径が縮小された固定体径小部15aが設けられ、開口部1
2aから中心軸に添って外方に延長されている。そして回
転体開口部12aには、固定体径小部15aを近接して包囲
し、実質的に閉塞する金属リングからなる開口閉塞部材
16が複数個のねじ16aにより一体的に固着されている。
固定体径小部15aには、これら回転体12および固定体15
を機械的に支える鉄材製の陽極支持部17がろう接により
固着され、これはガラス製の真空容器18に気密接合され
ている。
円筒状回転体12と固定体15との嵌合部分は、前述の各
公報に示されるような動圧すべり軸受部19を構成してい
る。そのため、固定体側のすべり軸受面となる固定体外
周壁及び両端壁には、前述の各公報に記載されているよ
うならせん溝20、21が形成されている。これと対面する
回転体側のすべり軸受面は、単なる平滑な面でもよく、
あるいは必要に応じてらせん溝を形成したものでもよ
い。これら回転体及び固定体の両軸受面は、およそ20μ
mの間隔をもって対面するようになっている。また固定
体15は、その中心部が軸方向にくり抜かれて透孔とさ
れ、潤滑剤溜めを兼ねる潤滑剤補給路22が設けられてい
る。この軸方向の潤滑剤補給路22の図示上端開口22a
は、図示上部のらせん溝21をもつ軸受面を経て固定体外
周のらせん溝20をもつ軸受面に連通している。また、こ
の固定体15の中間部にその外周壁がわずかにテーパ状に
削られた径小部23が形成されており、潤滑剤補給路22か
らこの径小部23に通じる3つの放射方向通路24が、120
度間隔で軸対称的に形成されている。さらに、固定体下
端部には径小な円周溝26が形成されている。この円周溝
26は、同じく、120度間隔で軸対称的に形成されている
3つの放射方向通路27により潤滑剤通路22の図示下端部
22bに連通されている。潤滑剤補給路22の図示下端部22b
は、放射方向の通路27および円周溝26を通して図示下部
のらせん溝21ををもつ軸受面を経て同様に固定体外周の
らせん溝20をもつ軸受面に連通している。なお、放射方
向通路27を形成しないで、潤滑剤補給路22の下端部22b
をそこで終端として完全な循環剤溜めとしてもよい。
らせん溝20、21を含む軸受部19、およびこれに連通す
る潤滑剤補給路22には、これらの空間を埋める量の図示
しない液体金属潤滑剤が充填され、収容されている。そ
して、真空容器18の外側の回転体12に対応する位置に、
図示しないステータの電磁コイルを配置して回転磁界を
生じさせ、回転陽極を矢印Pの如く高速回転させる。図
示しない陰極から放出された電子ビームが陽極ターゲッ
ト11に射出してX線が発生させられるとともに、このタ
ーゲットに生じた熱はその多くが輻射により放散される
とともに、一部は回転体12から軸受部19の液体金属潤滑
剤を通り固定体15を経て外部に放散される。
そこで、固定体径小部15aおよびその一部に形成され
た円周溝26を近接して包囲する半断面L字状の開口閉塞
部材16の円筒部内周壁には、円周状段差31が形成されて
いて、ここに液体金属潤滑剤を弾く材料で構成された第
1の潤滑剤漏出防止リング32がろう接により固着されて
いる。一方、その内側に位置する固定体径小部15aの外
周壁にも、円周状の段差33が形成されていて、ここに同
様に液体金属潤滑剤を弾く材料で構成された第2の潤滑
剤漏出防止リング34が嵌合され陽極支持部材17により押
付けられ又はろう接により固着されている。両潤滑剤漏
出防止リング32,34は、約15μm程度のわずかな間隙g
を保って近接対向しており、X線管の動作中、外側の第
1潤滑剤漏出防止リング32が回転体と一体に高速回転す
る。これら潤滑剤漏出防止リングは、例えば窒化ボロン
(BN)、窒化シリコン(Si2N4)、あるいはアルミナ(A
l2O3)のような、液体金属潤滑剤でほとんど濡れずに実
質的にこの潤滑剤を弾くセラミックスからなるリングが
好適である。これらリングは、間隙gに入ろうとする潤
滑剤をすべり軸受方向に弾いて、外部に漏出するのを防
止する作用をする。このようにある程度の厚さを有する
潤滑剤漏出防止リングを固定してあるので、組立が比較
的容易で剥がれ等を発生するおそれがなく、且つ回転体
と固定体とのこの部分の狭い間隙が高精度に維持され
る。
なお、開口閉塞部材16の内周壁面には、らせん状溝35
が形成されている。このらせん状溝35は、固定体径小部
15aの外周壁に沿い近接して軸方向にわたって所定距離
形成されている。このらせん状溝35は、回転体12の回転
Pによりこのらせん溝35と固定体径小部15aとの間隙に
入る液体金属潤滑剤を、図示の上方すなわちすべり軸受
部の方向に押しやるスクリュー式のポンプを構成してい
る。そのために、らせん状溝35は回転方向Pによりこの
溝内に入る潤滑剤を図の上方へ移動させる方向に向けて
形成されている。それによって、潤滑剤漏出防止リング
の方に潤滑剤が流動して行くのを抑制することができ、
潤滑剤漏出防止リングによる漏出をより一層確実に防止
できる。
第4図に示す実施例は、中心部に陽極ターゲット一体
で回転する円柱状の回転体41を配置したものである。そ
して、この回転体41の外周およびターゲット側の肩状端
面に、それぞれらせん溝20,21が形成されて軸受面にな
っている。この軸受面を包囲して略円筒状の固定体42が
設けられている。この固定体42は、ターゲット側端部に
回転軸13が密接して貫通する透孔が設けられ、図示下端
開口部42aに円板状の開口閉塞部材43、および陽極支持
体17が複数個のねじ44により固定されている。開口閉塞
部材43は、回転体41の下端面に接しており、その面にら
せん溝21が形成されている。なお、回転体41の中心部に
は、潤滑剤溜めを兼ねた補給路22が設けられている。陽
極支持体17は、薄肉金属の封着リング45を介して真空容
器18に気密接合されている。
そこで、固定体42の上端透孔部分には、液体金属潤滑
剤を弾く材料で構成された半断面L字状の潤滑剤漏出防
止リング46がろう接固定されている。また、この潤滑剤
漏出防止リング46の内側に位置する回転軸13の外周部分
にも、潤滑剤漏出防止リング47が固定されている。これ
ら両リング46,47は、ごくわずかな間隙を保って対向さ
れている。さらに、この固定体12の外周には、強磁性体
円筒およびその外側に密嵌合された良導電体円筒からな
るロータ48がわずか離して配置され、その上端リング状
部48aが回転軸13に機械的に強固に固着されている。こ
の上端リング状部48aの下面、および固定体41の上端面
は、入組んだ構造で離隔近接されており、この隙間から
潤滑剤が外部に漏出しにくい構造になっている。
このように、回転体及び固定体は同軸的に嵌合しあう
部分を有するとともに、内側に位置する方が他方の開口
部よりも中心軸に添って外方に延長され、この延長部と
これをとりまく開口部との近接領域の少なくとも一方
に、上記液体金属潤滑剤を弾く材料からなる潤滑剤漏出
防止リングが設けられている。それによって、軸受部お
よび潤滑剤収容室等に充填されている液体金属潤滑剤が
外部に漏出するのが確実に防止される。
なお、使用する金属潤滑剤は、Ga、Ga−In、又はGa−
In−SnのようなGaを主体するものが使用できるが、それ
に限らず、例えばビスマス(Bi)を相対的に多く含むBi
−In−Pb−Sn合金、あるいはInを相対的に多く含むIn−
Bi合金、又はIn−Bi−Sn合金を使用し得る。これらは融
点が室温以上の温度であるので、陽極ターゲットを回転
させる前に金属潤滑剤をこの温度以上に予熱したうえで
回転させることが望ましい。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、動圧式すべり
軸受部供給された液体金属潤滑剤の外部への漏出を確実
に防止できる。そして、潤滑剤漏出防止リングの取付け
に当っては、一対の固形セラミックス製リングを回転体
及び固定体の対向壁にそれぞれ固定する構造であるの
で、如何なる熱処理も不要であり、したがって動圧式す
べり軸受面等を不所望に酸化させたりすることがなく、
動圧式すべり軸受の性能を低下させるおそれがなく、高
精度の組立ても容易であり且つ潤滑剤漏出防止リングが
変質するおそれもほとんどない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す要部縦断面図、第2
図はその要部拡大図、第3図は同じくその一部を示す縦
断面図、第4図はこの発明の他の実施例を示す要部縦断
面図である。 11……陽極ターゲット、 12,41……回転体、 15,42……固定体、 19……すべり軸受部、 32,34,46,47……潤滑剤漏出防止リング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北見 隆幸 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式 会社東芝那須電子管工場内 (56)参考文献 特開 平2−244545(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 35/10 F16C 33/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極ターゲットが固定された円筒状又は円
    柱状の回転体と、この回転体に嵌合し合い該回転体を回
    転可能に保持する円柱状又は円筒状の固定体と、前記回
    転体および固定体の嵌合部の軸受面の相互間及び前記軸
    受面に形成されたらせん溝内に少なくとも動作中は液状
    である金属潤滑剤が供給された動圧式すべり軸受部とを
    具備する回転陽極型X線管において、 上記金属潤滑剤は、ガリウム、或いはガリウムを主体と
    する合金、又はビスマスを相対的に多く含む合金、若し
    くはインジウムを相対的に多く含む合金であり、 且つ上記らせん溝を有する動圧式すべり軸受部の軸受面
    から外部に通じる上記回転体及び固定体の対向壁に、そ
    れぞれ上記液体金属潤滑剤を弾く固形セラミックスから
    なる潤滑剤漏出防止リングが対をなし且つ微小間隙を保
    って近接対向して固定されていることを特徴とする回転
    陽極型X線管。
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