JP2930274B2

JP2930274B2 - 回転陽極型ｘ線管

Info

Publication number: JP2930274B2
Application number: JP8658493A
Authority: JP
Inventors: 勝弘小野; 隆幸北見; 平八三浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JPH06325706A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、とくにその回転構造体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、軸
受を有する回転体および固定体で円盤状の陽極ターゲッ
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面上に当ててＸ線を放射する。軸
受は、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
はガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金
のような動作中液状の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６０−１１３
８１７号、特開昭６０−１１７５３１号、特開平２−２
２７９４８号、特開平２−２４４５４５号の各公報、或
いはヨーロッパ公開特許第４７９１９４号、同第４７９
１９８号の各明細書等に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記各公報に開示され
ている液体金属潤滑剤使用の動圧式すべり軸受を備える
回転陽極型Ｘ線管では、固定体に対して回転体を高速回
転可能にするとともに、軸受部で発生するガスを軸受部
の外に潤滑剤の漏出を伴うことなく排出するために、固
定体と回転体との間に軸受間隙から真空容器内の空間に
通じる狭い通路を必要とする。液状金属潤滑剤が軸受部
分から漏れ出すと、すべり軸受内の潤滑剤が不足し、長
時間の安定な動圧軸受作用が得られず、さらにＸ線管の
真空容器内空間にこの液状金属潤滑剤が飛散すると、耐
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。

【０００４】このような障害の発生を防止する目的で、
例えば上記の特開平２−２４４５４５号公報やヨーロッ
パ公開特許４７９１９４号、同４７９１９８号明細書に
開示された回転陽極型Ｘ線管は、すべり軸受から真空容
器内空間に至る空間的な通路が、液体金属潤滑剤が直ち
に付着するようにこの潤滑剤でよく濡れて反応する材質
の壁面で構成されている。この通路の一部は、０．１ｍ
ｍ程度の狭い隙間を有し、潤滑剤漏出防止手段の一部を
構成する。もし、軸受部分から漏出した潤滑剤がこの狭
い通路壁に付着して反応を起こすと、隙間が部分的にさ
らに狭まり、万一その後に潤滑剤が漏出すると、この狭
まった通路に堆積して通路を塞ぎ、極端な場合は回転体
と固定体が機械的に密着してしまうおそれがある。この
ような状態に達すると、安定な回転性能が得られなくな
る。

【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消
し、液体金属潤滑剤がすべり軸受部から真空容器内空間
に飛散することをより一層確実に防止するとともに、そ
の間の狭い空間的通路に液体金属潤滑剤が堆積してしま
うのを防止して、長時間にわたり信頼性の高い動圧式す
べり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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、固定体の延
長部とこれに同軸状に配置された回転体の延長部とによ
り構成される動圧すべり軸受間隙と真空容器内空間とを
繋ぐ空間的通路の壁面を液体金属潤滑剤で濡れない面と
し、この潤滑剤で濡れない面で構成される空間的通路の
途中に、この通路を通って漏出する潤滑剤を捕捉する少
なくとも１つのトラップ空胴が設けられてなる回転陽極
型Ｘ線管である。

【０００７】

【作用】この発明によれば、万一、軸受部から液体金属
潤滑剤が漏出しても、狭い空間的通路の壁面にこの潤滑
剤が付着することなくトラップ空胴内に確実に捕捉さ
れ、それより外のＸ線管真空容器内空間に飛散すること
をより一層確実に防止できる。したがって、狭い空間的
通路に潤滑剤が堆積することがなく、長時間にわたり信
頼性の高い回転性能が維持される動圧式すべり軸受を備
える回転陽極型Ｘ線管を得ることができる。

【０００８】

【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。図１乃至図３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、円筒状の回転体１２
の一端に固定されている。この回転体１２は、同軸的に
嵌合された内側円筒１３、中間円筒１４、銅製の外側円
筒１５、及び中間円筒に突設された回転軸１６を備えて
いる。回転軸１６には、陽極ターゲット１１がナット１
７で固定されている。内側円筒１３の内側には、円柱状
の固定体１８が回転体開口部１２ａの方から挿入されて
同軸状に嵌合されている。固定体１８は、その図示下端
部すなわち回転体開口部１２ａの近傍に、外径が縮小さ
れた固定体延長部１８ａを有している。そして、回転体
開口部１２ａには、固定体延長部１８ａを包囲し、実質
的に開口部１２ａを閉塞するリング状のスラストリング
１９が複数個のボルト２０により固着されている。固定
体延長部１８ａの先端部には、補助支持部材２１が溶接
により固着され、これは封着金属リング２２を介して真
空容器２３のガラス部分に気密接合されている。真空容
器２３の内部には、陽極ターゲット１１に対向して陰極
２４が設けられ、また、真空容器の一部にＸ線放出用の
窓２５が設けられている。真空容器外の回転体１２のま
わりには、ステータ電磁コイル２６が配置される。

【０００９】円筒状回転体１２と固定体１８との嵌合部
分には、前述の各公報に示されるような各２組の動圧式
ラジアルすべり軸受２７、および動圧式スラストすべり
軸受２８が構成されている。そのため、固定体側のすべ
り軸受面となる固定体外周面及び先端面、並びにスラス
トリング１９の上面には、前述の各公報に記載されてい
るようなヘリンボン・パターンのらせん溝２９、３０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。各すべり軸受は、回
転動作中におよそ２０マイクロメートルの軸受間隙を保
つように構成されている。また回転軸上にある固定体１
８には、その中心部が軸方向にくり抜かれた孔からなる
潤滑剤収容室３１が設けられている。この潤滑剤収容室
３１は、その図示上端開口３１ａがターゲット側のスラ
スト軸受２８の軸受間隙に連通しており、図示下方の終
端部３１ｂが固定体延長部１８ａまで延在している。こ
の固定体１８の中間部の外周壁にはわずかに削られた径
小部３２が形成されており、潤滑剤収容室３１からこの
径小部３２に開口する４つの放射方向通路３３が９０度
間隔で軸対称的に形成されている。すべり軸受のらせん
溝や、軸受間隙、潤滑剤収容室３１、径小部３２による
空間、および通路３３には、Ｇａ合金のような液体金属
潤滑剤が供給されている。

【００１０】さて、径小な固定体延長部１８ａのスラス
ト軸受２８に近接した部分には、径小に削られた円周状
凹み３４が設けられている。スラストリング１９には、
固定体延長部１８ａを近接包囲するスラストリング円筒
部１９ａが一体形成されている。これら固定体延長部１
８ａ及びスラストリング１９によって、スラスト軸受２
８から真空容器２３の内部空間に至る空間的な通路Ｇの
一部が構成されている。さらにスラストリング１９に
は、スラストリング円筒部１９ａ及び固定体延長部１８
ａの一部を同軸的に包囲する回転体カバー３５が固定さ
れている。この回転体カバー３５は、径大な外側円筒部
３５ａ、及び径小な内側円筒部３５ｂを有している。内
側円筒部３５ｂは、スラストリング円筒部１９ａと同等
の内径を有し固定体延長部１８ａを近接包囲しており、
さらにその上下端部に外方に拡大するテーパ部３５ｃ、
３５ｄが形成されている。こうして、固定体延長部１８
ａ、及び回転体カバーの内側円筒部３５ｂによって、同
じくスラスト軸受２８から真空容器２３の内部空間に至
る空間的な通路Ｇのさらに一部が構成されている。スラ
ストリング円筒部１９ａ、回転体カバーの外側円筒部３
５ａ、及び内側円筒部３５ｂの一部は、スラストリング
円筒部の外周にリング状の第１のトラップ空胴３６を構
成している。そして、スラストリング円筒部１９ａの端
面と、回転体カバーの内側円筒部３５ｂのテーパ部３５
ｄの先端面とは、第１トラップ空胴３６の開口Ｑ1 を構
成している。なお、スラストリング円筒部１９ａ、回転
体カバー３５は、固定体延長部を同軸的に取り巻く回転
体延長部を構成している。

【００１１】そして、固定体延長部１８ａの外周に固定
された補助支持部材２１は、そのテーパ部２１ａが回転
体カバーの内側円筒部３５ｂのテーパ部３５ｄに離隔近
接し、同じく狭い通路Ｇを保って配置されている。補助
支持部材２１の外周には、回転体カバー３５の一部を取
り巻いて、半断面ほぼＵ字状の固定体カバー３７がろう
接固定されている。この固定体カバー３７は、径大な第
２のトラップ空胴３８を構成している。固定体カバー３
７の内側円筒部３７ａは、回転体カバーの外側円筒部３
５ａ、内側円筒部３５ｂ及びテーパ部３５ｄの外形形状
に添った内形形状を有していて、これらによって同じく
狭い通路Ｇの一部が構成されている。また、補助支持部
材２１とこれに近接して対向する固定体カバーの内側円
筒部３７ａの端面とは、第２のトラップ空胴３８の開口
Ｑ2 を構成している。そして、通路Ｇは、開口Ｑ2 に至
る手前から図示上方に折り返されて縦断面でみると蛇行
状に延長され、真空容器内空間への開口Ｒで終端となっ
ている。そして、以上述べた各通路Ｇを構成している壁
面は、潤滑剤濡れ防止層４３で構成されている。

【００１２】第１及び第２のトラップ空胴３６，３８の
内面は、これらを構成している鉄或いはステンレス鋼の
ような類似の鉄合金の素材表面がそのまま露出してお
り、潤滑剤で濡れる内表面状態になっている。加えて、
これら第１トラップ空胴３６の内部、並びに第２トラッ
プ空胴３８の内部には、潤滑剤でよく濡れる銅の細線を
ほぼ円筒状に編んだ潤滑剤付着用のネット３９、４０を
それぞれ配置してある。一方のネット３９は、第１トラ
ップ空胴の一部を構成している回転体カバー３５の外側
円筒部３５ａの内周壁に、また他方のネット４０は、第
２トラップ空胴の一部を構成している固定体カバー３７
の外側円筒部の内周壁及び補助支持部材２１の水平な壁
にそれぞれ貼り付けてある。さらに、潤滑剤収容室の下
端部３１ｂと、第２トラップ空胴とを直接通気可能に接
続するように、微小直径の通気ダクト４１を穿設してあ
る。この通気ダクト４１は、潤滑剤を通過させず、且つ
それで塞がれないように、潤滑剤を弾く材料で構成され
たスポンジ状の栓４２で保護されている。この通気ダク
ト４１は、潤滑剤収容室３１にガスが発生又は到達した
場合に、潤滑剤の漏出を伴わずにこのガスを内容積の大
きい第２トラップ空胴に排出してここでガス圧力を低下
させ、さらにこのガスを開口Ｒに至る通路Ｇを通して真
空容器内空間に排出するためのものである。

【００１３】そこで、スラスト軸受２８から真空容器２
３の内部空間に至る空間的な通路Ｇを構成している各部
材の壁面には、液体金属潤滑剤で濡れず、この潤滑剤を
弾く材料の潤滑剤濡れ防止層４３を付着してある。この
潤滑剤濡れ防止層４３は、図１及び図２では点線で、図
３では実線で表わされているように、通路Ｇのほぼ全領
域の壁面に付着されている。そしてこの潤滑剤濡れ防止
層４３は、酸化ジルコニウム（Ｚr Ｏ₂ ）、酸化インジ
ウム（Ｉｎ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）、或いは炭化チタン（ＴｉＣ）等を塗布、吹き付
け、蒸着、スパッタリング、或いは溶射等により被覆し
たものが適当である。相対向する壁面が潤滑剤濡れ防止
層４３で被覆された通路Ｇは、どこも約０．１ｍｍ程度
の通路間隙になっている。なお、スラスト軸受２８に近
い円周状凹み３４の近傍に、らせん溝ポンプを構成し
て、この円周状凹み付近に漏れ出た潤滑剤をスラスト軸
受２８の方に押し戻すように構成してもよい。

【００１４】このように構成された回転陽極型Ｘ線管
は、動作中、万一、軸受部から液体金属潤滑剤が通路Ｇ
の方に漏れ出た場合、通路Ｇの壁面が潤滑剤濡れ防止層
４３で形成されているので、この通路壁面に付着するこ
となく小粒状態で転がり、移動する。そして、図３に示
すように、第１のトラップ空胴３６の開口Ｑ1 の付近に
至ると、回転体が高速回転しているので、潤滑剤は遠心
力で第１トラップ空胴３６の内部に弾き飛ばされ、ネッ
ト３９あるいはトラップ空胴の内壁面に付着する。第１
トラップ空胴３６内に弾き飛ばされた潤滑剤は、ネット
３９又は空胴内壁面に付着して反応するので、ここで確
実に捕捉され、再び通路Ｇに入り込む余地がない。この
第１トラップ空胴３６に捕捉されずに通路Ｇをさらに図
示下方に移動する潤滑剤は、やはり小粒状態のまま通路
Ｇを図示下方に移動し、回転体カバーのテーパ部３５ｄ
と補助支持部材２１との間の通路Ｇを転がって、矢印の
ように遠心力で開口Ｑ2 から第２トラップ空胴３８の内
部に弾き飛ばされ、空胴内面壁あるいはネット４０に付
着して捕捉される。なお、真空容器内空間に通じる開口
Ｒに近い通路Ｇは、開口Ｑ2 に至る手前から図示上方に
折り返されて蛇行状に延長されているので、この終端側
の通路Ｇを経て開口Ｒから真空容器内空間に潤滑剤が漏
出する確率は極めて小さい。

【００１５】こうして、万一、軸受部から液体金属潤滑
剤が漏出しても、狭い空間的通路の壁面にこの潤滑剤が
付着することなくトラップ空胴内に確実に捕捉され、通
路外のＸ線管真空容器内空間に飛散することが、より一
層確実に防止される。

【００１６】図４に示す実施例は、回転軸の方向に沿っ
て延長した通路Ｇの先に第１のトラップ空胴３６を形成
したものである。すなわち、補助支持部材２１に半断面
Ｌ字状の金属リング４４をろう接固定し、固定体延長部
１８ａのまわりに第１トラップ空胴３６を構成してあ
る。そしてこの第１トラップ空胴３６の開口Ｑ1 までの
通路Ｇの壁面に潤滑剤濡れ防止層４３を形成してある。
また、横方向に延長された通路Ｇの外周に第２トラップ
空胴３８を構成してある。そして、第２トラップ空胴３
８への開口Ｑ2 、真空空間への開口Ｒに至る各通路Ｇの
ほぼ全壁面に、潤滑剤濡れ防止層４３を形成してある。

【００１７】この実施例によれば、スラスト軸受２８か
ら軸方向に直線的に延長された通路Ｇの先に第１のトラ
ップ空胴３６を設け、さらに横方向に延長された通路Ｇ
の外周に第２トラップ空胴３８を構成してあるため、通
路Ｇを移動する潤滑剤を一層確実にトラップ空胴に捕捉
することができる。したがって、真空容器内空間への潤
滑剤の漏出を一層確実に防止することができる。

【００１８】図５および図６に示す実施例は、固定体カ
バー３７の開口部の内側に、薄い金属円板からなるシー
ルリング４５の外周部をねじ４６により固定し、このシ
ールリング４５の内周面を回転体カバー３５の垂直面３
５ｅに接触させたものである。シールリング４５は、例
えば厚さが約５０マイクロメートルの、例えばタングス
テン（Ｗ）、インコネルとして知られるＮｉ−Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金、或いはばね鋼のような、耐摩耗性にすぐれ且つ
比較的弾性に富む材料で構成されている。そしてこのシ
ールリング４５には、その外周部に複数の固定用孔４５
ａ、内周部に潤滑剤がその表面張力で通過できない狭い
通気用スリット４５ｂがらせん状に多数形成されてい
る。それによって、このシールリング４５は、回転体カ
バー３５の垂直面３５ｅに、それ自身がもつ弾性力でわ
ずかに押し付けられながら接触している。半断面Ｌ字状
の固定体内側リング４７は、それと回転体カバーの内側
円筒部３５ｂの外周壁との間に狭い通路Ｇを構成してお
り、この通路Ｇの壁面には潤滑剤濡れ防止層４３が形成
されている。なお、潤滑剤収容室３１ｂと第２トラップ
空胴とを通気可能に接続する通気ダクト４１には、潤滑
剤がその表面張力により入り込めない大きさの多数の微
小孔を有するロッド４８が打ち込まれて固定されてい
る。なお、このロッド４８は、潤滑剤を弾く材料で構成
してもよく、その場合は貫通孔の内径を比較的大きくす
ることができる利点がある。

【００１９】この実施例によれば、万一、軸受部から液
体金属潤滑剤が漏出しても、狭い空間的通路Ｇの壁面に
この潤滑剤が付着することなくトラップ空胴内に捕捉さ
れるとともに、とくにシールリングにより通路Ｇが真空
容器内空間と通気可能であるが潤滑剤の漏出が不可能な
状態に塞がれており、潤滑剤の真空容器内空間への漏出
は確実に防止される。

【００２０】なおこの発明は、中心軸上に略円柱状の回
転体を配置し、その外周に有底円筒状の固定体を同軸的
に嵌合配置した構造の回転陽極型Ｘ線管にも適用でき
る。また、トラップ空胴は、１個でも、或いは３個以上
設けてもよい。なおまた、通路Ｇの潤滑剤濡れ防止層
は、通路Ｇを構成する金属の表面を酸化させた酸化膜で
あってもよく、或いは被膜を形成する代わりに、通路Ｇ
を構成する素材自体が潤滑剤で濡れずに弾く例えばアル
ミナその他のセラミックスのような材料で構成されても
よい。

【００２１】なおまた、液体金属潤滑剤は、Ｇａ、Ｇａ
−Ｉｎ合金、あるいはＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のようなＧ
ａを主体と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その融点以上の温度に予熱
したうえで回転させることが望ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
万一、軸受部から液体金属潤滑剤が狭い空間的通路Ｇに
漏出しても、この通路の壁面に潤滑剤が付着することな
くトラップ空胴内に確実に捕捉され、Ｘ線管真空容器内
空間に飛散することが一層確実に防止できる。したがっ
て、長時間にわたり信頼性の高い回転性能が維持される
動圧式すべり軸受を備える回転陽極型Ｘ線管を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す縦断面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】図２のさらに要部拡大図。

【図４】この発明の他の実施例を示す要部縦断面図。

【図５】この発明のさらに他の実施例を示す要部拡大縦
断面図。

【図６】図５の要部斜視図。

【符号の説明】

１１…陽極ターゲット、１２…回転体、１８…固定体、１８ａ…固定体延長部、２３…真空容器、１９、３５…回転体延長部、２７，２８…すべり軸受、Ｇ…通路３６，３８…トラップ空胴、３１…潤滑剤収容室、４１…通気ダクト、４３…潤滑剤濡れ防止層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 35/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に設けられた陽極ターゲット
と、この陽極ターゲットが固定された回転軸を有する回
転体と、この回転体に対して同軸状に嵌合配置され該回
転体を回転可能に保持する固定体と、前記回転体および
固定体の嵌合部に設けられたらせん溝を有するすべり軸
受と、このすべり軸受のらせん溝及び軸受間隙に供給さ
れた動作中液状の金属潤滑剤とを具備する回転陽極型Ｘ
線管において、上記固定体の延長部とこれに同軸状に配置された上記回
転体の延長部とにより構成される上記軸受間隙と上記真
空容器内空間とを繋ぐ空間的通路の壁面を上記潤滑剤で
濡れない面とし、前記潤滑剤で濡れない面で構成される上記空間的通路の
途中に、該通路を通って漏出する潤滑剤を捕捉する少な
くとも１つのトラップ空胴が設けられてなることを特徴
とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】上記トラップ空胴の内壁面の少なくとも
一部は、上記潤滑剤が容易に付着する材質である請求項
１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】回転中心軸上にある上記固定体または回
転体に潤滑剤収容室が設けられ、該潤滑剤収容室と上記
トラップ空胴とが、上記潤滑剤を通過させない通気用ダ
クトで連通されてなる請求項１記載の回転陽極型Ｘ線
管。