JP2989056B2

JP2989056B2 - 回転陽極型ｘ線管

Info

Publication number: JP2989056B2
Application number: JP3250597A
Authority: JP
Inventors: 秀郎阿武; 勝弘小野; 弘行杉浦; 隆幸北見; 英夫矢越; 連新東
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH05144396A

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、とくに陽極ターゲットを支える回転機構部の改
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
受部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電磁コイルを付勢し
てこの陽極ターゲットを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、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）、又はガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−
Ｉｎ−Ｓｎ）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 60-1175
31号、特開昭 61-2914号、特開昭 62-287555号、あるい
は特開平2-227947号の各公報に開示されている。

【０００３】ところで、陽極ターゲットを支える回転体
は、通常、陽極ターゲットに固着されこれを支持する高
融点金属からなる回転軸と、この回転軸に結合され誘導
モータのロータとして機能する鉄のような強磁性体から
なる円筒芯部と、この円筒芯部の外周に嵌合してろう接
固着された銅のような電気伝導度の高い外側円筒とから
なる。この回転体の内側に、軸受を介して柱状の固定体
が設けられる。そして、回転体に管外のステータから回
転磁界を作用させ、誘導モータの原理で高速回転させる
ものである。

【０００４】

【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、そのすべり軸受の材料と
して、モリブデン（Ｍｏ）又はＭｏ合金、あるいはタン
グステン（Ｗ）又はＷ合金を使用している。しかしなが
ら、軸受をこのような材料で構成すると、Ｘ線管の製造
過程で軸受面の酸化が生じやすく、液体金属潤滑剤との
濡れ性が損なわれるおそれがある。また、高温での熱処
理、あるいはＸ線管の動作で到達する高温で、これら軸
受面と液体金属潤滑剤との相互浸透が生じて軸受面に荒
れや寸法変化が発生しやすい。それによってまた、軸受
面の間隙寸法が変化し、安定な軸受動作が維持できなく
なるおそれがある。

【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消
し、軸受面と液体金属潤滑剤との濡れ性がすぐれるとと
もにこの潤滑剤による軸受部材の浸蝕を抑制して、安定
な軸受動作を維持することができる比較的安価な回転陽
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、回転体或い
は固定体を絶縁体セラミックスで構成するとともに、そ
れらの一部を貫通して設けられた金属部材によって、陽
極ターゲット、すべり軸受部の軸受面相互間或いは潤滑
剤貯蔵・循環用孔内の金属潤滑剤、金属製陽極支持体と
が電気的に接続されて陽極電流経路がつくられている回
転陽極型Ｘ線管である。

【０００７】

【作用】この発明によれば、回転体或いは固定体が絶縁
体セラミックスで構成されながら、Ｘ線管の陽極電流経
路が絶縁体セラミックスを貫通する金属部材および動圧
すべり軸受部や潤滑剤貯蔵・循環用孔内の液状金属潤滑
剤を介して確保され、安定な動作が維持される。

【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表す。（例１）…図１および図２に示すように、重金属からな
る円盤状陽極ターゲット11は、略有底円筒状の回転体12
の一端に突設された回転軸13にナット14により固定され
ている。回転体12の外周部には、誘導モータのロータと
して機能する図示しない鉄円筒及び銅円筒が密に嵌合、
固定されている。この回転体12の内側には、略円柱状の
固定体15が嵌合されている。固定体15の先端部には、径
小部１５ａが形成してある。この固定体の段差の位置に
おいて、スラスト軸受円盤１６が回転体の開口部に固定
されている。固定体径小部15a の下端は、陽極支持リン
グ17に結合され、この支持リング17はガラス製の真空容
器18に気密接合されている。また、この固定体15は、中
心部分がくりぬかれた冷却媒体通路19を有し、これにパ
イプ20が挿入されていて、矢印Ｃで示すように冷却媒体
を循環できるようになっている。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式す
べり軸受部21を構成している。そのため、固定体15の外
周すべり軸受面22には、ラジアル軸受の２組のヘリンボ
ン・パターンからなるらせん溝23,23 が形成されてい
る。また、固定体15の両端のすべり軸受面には、スラス
ト軸受のサークル状ヘリンボン・パターンからなるらせ
ん溝24，24がそれぞれ形成されている。これららせん溝
23,24 の深さは、およそ２０マイクロメートルである。
回転体内周面のすべり軸受面25は、単なる平滑な面にな
っているが、あるいは必要に応じてらせん溝を形成して
もよい。回転体及び固定体の両軸受面22、25は、およそ
２０マイクロメートルの軸受間隙ｇをもって近接対面す
るようになっており、この軸受間隙ｇおよびらせん溝内
に動作中に液状である金属潤滑剤（図示せず）を充填し
介在させる。

【０００９】そこで、回転体12及び固定体15は、金属か
らなる軸受母材の表面にセラミックス薄膜26、27が付着
された軸受面22,25 を有している。この回転体12及び固
定体15の軸受母材は、ステンレス鋼のような鉄合金、ま
たは高速度鋼、例えば日本工業規格（ＪＩＳ）で定めら
れた炭素工具鋼のＳＫ４、あるいは合金工具鋼のＳＫＤ
１１のような炭素を少量（即ち 0.5乃至 2.5重量％）含
む鋼材で構成されている。そして、軸受面となる各軸受
母材の表面部に、元素周期表のVa族、周期４の遷移金属
であるバナジウム（Ｖ）の炭化物（ＶＣ）からなるセラ
ミックス薄膜26、27が付着、形成されている。セラミッ
クス薄膜26、27を形成する方法としては、まず、軸受母
材の軸受面となる部分以外を適当にマスクし、これを電
気炉内で500〜1250℃の範囲の温度に保持されたバナジ
ウム（Ｖ）を含む溶融塩浴剤中に数時間浸漬した。それ
により、各々の軸受面にはバナジウム炭化物（ＶＣ）の
薄膜が約１０マイクロメートルの厚さに付着した。これ
を熱処理した。

【００１０】バナジウム炭化物（ＶＣ）のセラミックス
の融点は、約２８５０℃である。これはまた、２０〜２
００℃の間の熱膨張係数が７．２〜６．５×１０^-6／℃
であるので、軸受母材の熱膨張率とそれほど顕著な差が
なく、クラック等の発生のおそれが少ない。とくにこの
バナジウム炭化物（ＶＣ）からなるセラミックス薄膜
は、母材である鋼材中の炭素の一部が拡散結合したもの
であるため、付着強度が高く、高温強度及び耐磨耗性に
すぐれている。またＧａ，またはＧａ合金のような液体
金属潤滑剤の濡れ性にもすぐれており、且つ融点が十分
高いので潤滑剤との反応が少なく、したがってこの潤滑
剤で浸蝕され難い。このセラミックス薄膜は、導電性が
あるので液体金属潤滑剤とともに陽極電流経路の一部を
構成できる。なお、固定体15には、らせん溝23、24を予
め形成してあり、セラミックス薄膜は、溝の内面にもほ
ぼ均等な厚さで付着している。このように、このセラミ
ックス薄膜は、Ｘ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸
受面として適している。また、軸受母材である前記の鉄
合金やステンレス鋼、あるいは炭素工具鋼等は、Ｍｏや
Ｗに比べて安価であり、加工も格段に容易である。さら
に、この軸受面は高温強度が高く、高温で潤滑剤により
侵され難いので、軸受面の動作温度を例えば５００℃程
度まで高めることが可能である。したがって陽極ターゲ
ットの動作温度を高くすることができ、換言すれば陽極
ターゲットの冷却率を高めることができる。それによ
り、陽極ターゲットへの入力電力の平均値を相対的に大
きくすることができる。こうして、容易に安定な軸受動
作性能を有し且つ高冷却率を有する回転陽極型Ｘ線管が
得られる。

【００１１】図１の構成において、固定体15は、比透磁
率が１に近い非強磁性体（即ち、一般的に非磁性体と称
される）で構成して、軸受部及び固定体に回転磁界がほ
とんど及ばないようにすることが、所用の回転性能を得
るうえで望ましい。

【００１２】（例２）…金属からなる軸受母材の表面
に、バナジウム硼化物（ＶＢ₂）のセラミックス薄膜を
形成して、軸受面とした。このバナジウム硼化物（ＶＢ
₂）のセラミックス薄膜は、融点が約２４００℃で、２
０〜２００℃の間の熱膨張係数が約７．６×１０^-6／℃
である。この薄膜は、同様にＸ線管の液体金属潤滑型の
動圧すべり軸受面として適している。

【００１３】（例３）…軸受母材の表面に、バナジウム
窒化物（ＶＮ）のセラミックス薄膜を形成して、軸受面
とした。このバナジウム窒化物のセラミックス薄膜は、
融点が約２０５０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係
数が約８．１×１０^-6／℃である。この薄膜は、融点が
若干低いので、Ｘ線管の製造工程および動作温度を多少
低く抑えることにより、同様にＸ線管の液体金属潤滑型
の動圧すべり軸受面として使用可能である。

【００１４】（例４）…図３乃至図８に示すように、固
定体15は外周のラジアルすべり軸受面22および先端のス
ラスト軸受面にそれぞれらせん溝23,24 が形成されてい
る。固定体の中心部には、液体金属潤滑剤の貯蔵および
循環用の軸方向孔28、および中心から４放射方向に穿た
れて固定体径小部29に開口する放射方向孔30が形成され
ている。また、固定体径小部15a の段部には、円周状凹
溝31が形成されている。この固定体の軸受面となる領域
以外を適当にマスクし、ＣＶＤ（化学蒸着法）により、
IVa族、周期４の遷移金属であるチタン（Ｔｉ）の窒化
物（ＴｉＮ）からなるセラミックス薄膜27を０．５〜１
０マイクロメートルの範囲の厚さ、例えば５マイクロメ
ートルの厚さに付着させた。なお、固定体の母材に形成
したらせん溝の部分は、図２に拡大して示すように、隣
合う溝間の頂部角23a にＣＶＤによる被膜の鋭利な突起
が生じないように、予め円弧状またはテーパ状に整形し
てある。

【００１５】一方、回転体12を構成するために、内周面
がラジアル軸受面となる軸受円筒体32、その上部開口に
結合される固定体軸受円盤33、および下部開口に結合さ
れる軸受リング16を予め別部品で用意する。これらの軸
受母材は、前述の（例１）に例示したような金属ででき
ている。軸受円筒体32の上部開口部分に円盤嵌合用段差
および溶接用ビード34、その外周壁に間隙維持用の複数
個の突出部35が形成されている。また、下部開口付近の
外周壁に間隙維持用の段差36およびロータ円筒嵌合用段
部37、溶接用ビード38、軸受リング嵌合用段部39、およ
び複数の雌ネジ孔40が形成されている。この軸受円筒体
32の内周面に、ＣＶＤによりチタン窒化物（ＴｉＮ）か
らなるセラミックス薄膜26を約５マイクロメートルの厚
さで形成した。この場合、軸受円筒体32は、単純な円筒
であるため、ＣＶＤ反応ガスが内周面の全体にくまなく
行きわたるので、全領域に均一な厚さで、且つ良質の被
膜を形成できた。一方、軸受円盤33には、外面に凹部41
および溶接用ビード42が形成されており、スラスト軸受
面となる内面に、予め、単体部品の状態において同様に
チタン窒化物（ＴｉＮ）からなるセラミックス薄膜26を
約１０マイクロメートルの厚さで形成した。軸受リング
16には、中央孔16a のまわりのスラスト軸受面となる内
面に、予めらせん溝24を形成するとともに、単体部品の
状態においてこの面に同様にチタン窒化物（ＴｉＮ）か
らなるセラミックス薄膜26を約５マイクロメートルの厚
さで形成した。なおその外周フランジ部には、複数個の
ネジ貫通用透孔16b を形成してある。これら軸受円盤33
および軸受リング16は、平坦な面にセラミックス薄膜を
形成するので、やはりＣＶＤ等により容易に均一な厚さ
で、且つ均質な被膜を付着させることができる。なお、
軸受円盤33の内面にスラスト軸受のサークル状ヘリンボ
ン・パターンらせん溝を形成してもよい。

【００１６】このように薄膜を形成した各部品を、ま
ず、軸受円筒体32の円盤嵌合用段差に軸受円盤33を嵌合
し、両者の溶接用ビード34,42 をヘリ・アーク溶接によ
り一体結合した。この溶接箇所を符号43で表している。
この溶接は、軸受面から離れた位置での局部加熱なの
で、軸受面のセラミックス薄膜が変質するおそれがな
い。次に、回転軸13が固着され且つ外周に銅円筒44が固
着された強磁性体製ロータ円筒45を、軸受円筒32と軸受
円盤33との組立体に図の上方から段差37に突き当たるま
で嵌合、挿入した。そして、ロータ円筒の下端溶接ビー
ド46と軸受円筒の溶接ビード38とを符号47で示すように
ヘリ・アーク溶接で一体結合した。この状態で、ロータ
円筒と軸受円筒体との間には、間隙維持用の突出部35と
間隙維持用段差36によって維持される断熱用間隙48が形
成される。この断熱用間隙48によって、陽極ターゲット
からすべり軸受までの熱伝導経路が長く、したがってタ
ーゲットに発生した熱のすべり軸受部分への到達が抑制
される。なおこの断熱用間隙48は、実用上、０．１ｍｍ
以上、１ｍｍ以下の半径方向寸法に設定することが望ま
しい。また、上部の溶接部43は、回転軸を受け入れる上
部間隙49内に位置され、ロータ円筒の肩部45a の内面と
は非接触状態が保たれている。なお、回転軸13には、排
気工程で間隙48,49 を含む空間を高真空に排気できるよ
うにするための通気孔13a が形成されている。

【００１７】次に、このように組み立てた回転体12を、
回転軸13が下向きとなるように真空加熱炉内に配置し、
各部品から内蔵ガスを放出させ、その状態で軸受円筒体
32の内部空間に、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のような液体金
属潤滑剤（図示せず）を所定量注入した。その後、固定
体15を軸受円筒体32の内側にゆっくり挿入し、軸受リン
グ16を嵌めて、複数個のボルト50で締め付け固定した。
このように組み立てた回転体の軸受面と固定体の軸受面
との間には、およそ２０マイクロメートルの軸受間隙が
設けられているので、この軸受間隙やらせん溝、中心部
の孔内に液体金属潤滑剤が充満する。その後、固定体径
小部15a に陽極支持リング17を気密溶接し、さらにその
薄肉封着リングと真空容器18の封着リングとを気密溶接
した。そして、真空容器内を排気し、Ｘ線管を完成し
た。

【００１８】軸受面を構成しているチタン窒化物（Ｔｉ
Ｎ）からなるセラミックス薄膜は融点が約３０８０℃で
あり、２０〜２００℃の間の熱膨張係数は９．８〜９．
２×１０^-6／℃であり、比較的大きい。そのため、軸受
母材として、ステンレス鋼のような非磁性の鉄合金、ま
たは高速度鋼などの、熱膨張率が９．０〜１４．０×１
０^-6／℃の範囲の金属を使用すると、とくにセラミック
ス薄膜の軸受面にクラックや剥がれの発生がなく、好適
である。このように、このセラミックス薄膜は、母材へ
の付着強度が高く、高温強度及び耐磨耗性にすぐれてい
る。また液体金属潤滑剤の濡れ性にもすぐれていて、且
つこの潤滑剤で浸蝕され難い。そのため、長期にわたる
動圧すべり軸受の安定な動作を保証できる。

【００１９】（例５）…金属からなる軸受母材の表面
に、チタン炭化物（ＴｉＣ）からなるセラミックス薄膜
を形成して、軸受面とした。このチタン炭化物（Ｔｉ
Ｃ）のセラミックス薄膜は、融点が約３１５０℃で、２
０〜２００℃の間の熱膨張係数が約８．３〜７．６×１
０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線管の液体金属
潤滑型の動圧すべり軸受面として適している。

【００２０】（例６）…金属からなる軸受母材の表面
に、チタン硼化物（ＴｉＢ₂）のセラミックス薄膜を形
成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点
が約２９２０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が
約４．６〜４．８×１０^-6／℃である。この薄膜は、同
様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として
適している。

【００２１】（例７）…金属からなる軸受母材の表面
に、 VIa族、周期５の遷移金属であるモリブデン（Ｍ
ｏ）の炭化物（Ｍｏ₂Ｃ）のセラミックス薄膜を形成し
て、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点が約
２５８０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約
７．８×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線管
の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適してい
る。

【００２２】（例８）…金属からなる軸受母材の表面
に、 VIa族、周期５の遷移金属であるモリブデン（Ｍ
ｏ）の硼化物（ＭｏＢ₂、またはＭｏＢ）のセラミック
ス薄膜を形成して、軸受面とした。このセラミックス薄
膜は、融点が約２２００または２５５０℃で、２０〜２
００℃の間の熱膨張係数が約８．６×１０^-6／℃であ
る。この薄膜は、同様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧
すべり軸受面として適している。

【００２３】（例９）…金属からなる軸受母材の表面
に、Va族、周期５の遷移金属であるニオブ（Ｎｂ）の炭
化物（Ｎｂ₂Ｃ、またはＮｂＣ）のセラミックス薄膜を
形成して、軸受面とした。このニオブ炭化物セラミック
ス薄膜は、融点が約３０８０，または３６００℃で、２
０〜２００℃の間の熱膨張係数が約７．０〜６．５×１
０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線管の液体金属
潤滑型の動圧すべり軸受面として適している。

【００２４】（例１０）…金属からなる軸受母材の表面
に、ニオブ硼化物（ＮｂＢ₂）のセラミックス薄膜を形
成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点
が約３０００℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が
約８．０×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線
管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適してい
る。

【００２５】（例１１）…金属からなる軸受母材の表面
に、ニオブ窒化物（ＮｂＮ）のセラミックス薄膜を形成
して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点が
約２１００℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約
１０．１×１０^-6／℃である。この薄膜は、融点が若干
低いので、Ｘ線管の製造工程および動作温度を多少低く
抑えることにより、同様にＸ線管の液体金属潤滑型の動
圧すべり軸受面として使用可能である。

【００２６】（例１２）…金属からなる軸受母材の表面
に、 IVa族、周期５の遷移金属であるジルコニウム（Ｚ
ｒ）の炭化物（ＺｒＣ）のセラミックス薄膜を形成し
て、軸受面とした。このジルコニウム炭化物セラミック
ス薄膜は、融点が約３４２０℃で、２０〜２００℃の間
の熱膨張係数が約６．９×１０^-6／℃である。この薄膜
は、同様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面
として適している。

【００２７】（例１３）…金属からなる軸受母材の表面
に、ジルコニウム硼化物（ＺｒＢ₂）のセラミックス薄
膜を形成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜
は、融点が約３０４０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨
張係数が約５．９×１０^-6／℃である。この薄膜は、同
様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として
適している。

【００２８】（例１４）…金属からなる軸受母材の表面
に、ジルコニウム窒化物（ＺｒＮ）のセラミックス薄膜
を形成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、
融点が約２９８０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係
数が約７．９×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様に
Ｘ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として使用
可能である。

【００２９】（例１５）…金属からなる軸受母材の表面
に、 VIa族、周期６の遷移金属であるタングステン
（Ｗ）の炭化物（Ｗ₂Ｃ、またはＷＣ）のセラミックス
薄膜を形成して、軸受面とした。このタングステン炭化
物セラミックス薄膜は、融点が約２７９５℃または２７
８５℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約６．２
〜５．２×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線
管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適してい
る。

【００３０】（例１６）…金属からなる軸受母材の表面
に、タングステン硼化物（ＷＢ₂、またはＷＢ）のセラ
ミックス薄膜を形成して、軸受面とした。このセラミッ
クス薄膜は、融点が約約２３７０℃または２８００℃
で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約７．８〜６．
７×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線管の液
体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適している。

【００３１】（例１７）…金属からなる軸受母材の表面
に、Va族、周期６の遷移金属であるタンタル（Ｔａ）の
炭化物（Ｔａ₂Ｃ、またはＴａＣ）のセラミックス薄膜
を形成して、軸受面とした。このタンタル炭化物セラミ
ックス薄膜は、融点が約３４００℃または３８８０℃
で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約８．３〜６．
６×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線管の液
体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適している。

【００３２】（例１８）…金属からなる軸受母材の表面
に、タンタル硼化物（ＴａＢ₂）のセラミックス薄膜を
形成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融
点が約３１００℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数
が約８．２〜７．１×１０^-6／℃である。この薄膜は、
同様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面とし
て適している。

【００３３】（例１９）…金属からなる軸受母材の表面
に、タンタル窒化物（ＴａＮ）のセラミックス薄膜を形
成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点
が約３０９０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が
約５．０×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様にＸ線
管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として使用可能
である。

【００３４】（例２０）…金属からなる軸受母材の表面
に、 IVa族、周期６の遷移金属であるハフニウム（Ｈ
ｆ）の炭化物（ＨｆＣ）のセラミックス薄膜を形成し
て、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融点が約
３７００℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数が約
７．０〜６．７×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様
にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適
している。

【００３５】（例２１）…金属からなる軸受母材の表面
に、ハフニウム硼化物（ＨｆＢ₂）のセラミックス薄膜
を形成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、
融点が約３２５０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係
数が約６．３×１０^-6／℃である。この薄膜は、同様に
Ｘ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面として適し
ている。

【００３６】（例２２）…金属からなる軸受母材の表面
に、ハフニウム窒化物（ＨｆＮ）のセラミックス薄膜を
形成して、軸受面とした。このセラミックス薄膜は、融
点が約３３１０℃で、２０〜２００℃の間の熱膨張係数
が約７．４〜６．９×１０^-6／℃である。この薄膜は、
同様にＸ線管の液体金属潤滑型の動圧すべり軸受面とし
て使用可能である。

【００３７】図９に示す実施例は、中心部に陽極ターゲ
ット11と一体で回転する回転円柱51を配置したものであ
る。好ましい組立手順に従って説明すれば、予め、固定
体15の両端が開口した固定体円筒52の内周面、上下の固
定体円盤53,54 の各軸受面にセラミックス薄膜を形成し
ておく。これら各部品の母材はいずれも前述の実施例の
場合と同様のものである。なお、下部の固定体円盤54の
内面には予めスラスト軸受のらせん溝24が形成されてい
る。また、回転体12の内側回転軸受円筒55の軸受面、お
よび回転円柱51の下端軸受面にも予めセラミックス薄膜
を形成してある。なお回転軸受円筒55の外周面および上
面には、らせん溝23,24 が形成されている。回転軸13を
ろう接固着した回転円柱51の外周に回転軸受円筒55を嵌
合し、下部56をろう接して一体化する。一方、固定体円
筒52と下部の固定体円盤54とを、溶接部56で溶接し、一
体化する。次に、この固定体円筒52と下部固定体円盤54
との組立体を真空加熱炉中でガス放出処理し、内側空間
にＧａ合金潤滑剤を注入する。これに回転円柱51と回転
軸受円筒55との組立体を挿入し、上部に固定体円盤53を
複数個のボルト50で固定する。さらに、その外側に銅円
筒44を有するロータ円筒45を嵌め、上部円筒部45と回転
軸13とをピンにより固着する。そして、回転軸13にター
ゲット11を固定する。その後、前述の実施例と同様の組
立工程によりＸ線管を完成する。なお、同図の構成にお
いて、固定体15は非磁性体で構成することが所用の回転
性能を得るために望ましい。

【００３８】なお、金属の軸受母材の表面に前述のよう
なセラミックス薄膜を形成する方法とししては、ＣＶＤ
（化学蒸着）法に限らず、ＰＶＤ（物理蒸着）法により
所定厚さに付着させ必要な熱処理を施して形成する方法
や、溶融塩浴浸漬法、あるいは窒素ガス雰囲気中での熱
窒化法等で付着させることができる。

【００３９】図１０に示す実施例は、回転体12の軸受円
筒61、および略円柱状の固定体15それ自体を、前述の各
実施例におけるセラミックス薄膜と同様の、クロムを除
く IVa族、Va族、または VIa族であって、４，５，また
は６周期に位置する遷移金属の窒化物、硼化物、または
炭化物を主成分とするセラミックスで構成したものであ
る。回転体12および固定体15の軸受面は、このセラミッ
クス自身で構成されている。そして、セラミックスから
なる固定体径小部15a と鉄製陽極支持体17とを銀ろうで
ろう接し、機械的および電気的に結合してある。それに
よって、陽極電流経路も完成されている。

【００４０】図１１に示す実施例は、固定体15それ自体
を窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）のような絶縁体セラミックス
で構成し、その表面すなわち軸受面に前述のセラミック
ス薄膜27を形成してものである。なお、回転体12は、同
様に絶縁体セラミックスで構成してもよいし、あるいは
導電性のある前述のようなセラミックスで構成してもよ
い。そして、陽極電流経路をつくるため、陽極ターゲッ
ト11に連結されたＭｏ製の回転軸13の端面13a をスラス
ト軸受面と同一面に露出させ、この軸受面および中央孔
28内に充填された液体金属潤滑剤に電気的に接触するよ
うに構成してある。そして、導電体棒62が固定体15の他
端部を貫通して設けられ、その一端62aが鉄製陽極支持
体17にろう接により電気的に接続され、他端62b が中央
孔28内に延長されて液体金属潤滑剤に電気的に接触され
ている。これによって、陽極ターゲット11から陽極支持
体17への電流経路が構成されている。

【００４１】なお、円筒体または円柱体の軸受面を構成
する部分のいずれか一方を例えばモリブデン（Ｍｏ）あ
るいはタングステン（Ｗ）で構成し、軸受面にセラミッ
クス薄膜を形成しないで使用し、他方を前記のようなセ
ラミックス軸受面で構成してもよい。さらにまた、軸受
面に前述のようなセラミックス薄膜を被覆する場合の軸
受母材としては、モリブデンやタングステンを使用して
もよい。

【００４２】なお、軸受面を構成するセラミックスか
ら、 IVa族、Va族、または VIa族で、且つ４，５，また
は６周期に位置する遷移金属の中で、とくにクロム（Ｃ
ｒ）を除いた理由は、クロムの炭化物や硼化物、あるい
は窒化物が、融点がかなり低く、Ｇａ又はＧａ合金のよ
うな液体金属潤滑剤と著しく反応するため実用的でない
からである。

【００４３】さらにまた、比較的高温でＸ線管を製作、
または動作させる場合には、とくに、バナジウムまたは
モリブデンの炭化物セラミックスが好適である。あるい
はまた、ニオブまたはタングステンの炭化物あるいは硼
化物セラミックスがさらに高温に耐えるので好適であ
る。同様に、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、また
はタンタルの炭化物、硼化物、あるいは窒化物セラミッ
クスがなお一層高温に耐えるので好適である。これら
は、融点が２６１０℃以上であり、しかも液体金属潤滑
剤に対する耐食性にすぐれている。

【００４４】さらにまた、前述の各遷移金属の炭化物、
硼化物、あるいは窒化物の１つを主成分とし、それに他
の遷移金属の炭化物、硼化物、あるいは窒化物の少なく
とも１つが混在する組成のセラミックスであってもよ
い。その一例としては、チタンの炭窒化物［Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ）］セラミックスなどである。

【００４５】さらにまた、軸受母材と前記セラミックス
層との間に、他の少なくとも１つの中間層を形成しても
よい。その場合の中間層は、その熱膨張率が軸受母材お
よびセラミックス層の熱膨張率の間にあるような組成
や、あるいは、軸受母材やセラミックス層との結合度を
高める組成のものであってもよい。

【００４６】なお、液体金属潤滑剤は、Ｇａ、Ｇａ−Ｉ
ｎ合金、又はＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のようなＧａを主体
とするものに限らず、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、またはＩｎ−Ｂｉ
−Ｓｎ合金等を使用し得る。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潤滑剤をそ
の融点以上の温度に予熱して液状にしたうえで回転させ
るように構成することが望ましい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
回転体或いは固定体が絶縁体セラミックスで構成されな
がら、Ｘ線管の陽極電流経路が絶縁体セラミックスを貫
通する金属部材および動圧すべり軸受部や潤滑剤貯蔵・
循環用孔内の液状金属潤滑剤を介して確保され、安定な
動作が維持される。

【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である。

【図２】図１の要部を拡大して示す縦断面図である。

【図３】この発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】図３の要部を示す縦断面図である。

【図５】図３のものの要部上面図である。

【図６】同じく図３のものの要部を示す縦断面図であ
る。

【図７】図６の７−７における上面図である。

【図８】図３のものの要部を分解して示す半縦断面図で
ある。

【図９】この発明のさらに他の実施例を示す縦断面図で
ある。

【図１０】この発明のさらに他の実施例を示す縦断面図
である。

【図１１】この発明のさらに他の実施例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

11…陽極ターゲット、12 …回転体、15 …固定体、 18…真空容器、21 …すべり軸受部、 22、25…軸受面、 23、24…らせん溝、ｇ…軸受間隙、 32…軸受円筒、 16,33,53,54 …軸受円盤、 26、27…セラミックスの薄膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉浦弘行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 (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 (72)発明者矢越英夫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 (72)発明者新東連神奈川県川崎市幸区堀川町72番地東芝電子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開平５−144395（ＪＰ，Ａ) 特開平６−76772（ＪＰ，Ａ) (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】一部に陽極ターゲットが固定された回転
体と、この回転体に同軸状に嵌合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
部の軸受面に設けられたらせん溝を有する動圧すべり軸
受部と、この軸受部の前記らせん溝及び軸受面相互間に
供給された少なくとも動作中は液状である金属潤滑剤と
を具備する回転陽極型Ｘ線管において、上記回転体は少なくとも上記固定体と嵌合して接する領
域が絶縁体セラミックスで構成され、且つ前記絶縁体セ
ラミックス製回転体の一部を貫通して設けられた金属部
材によって上記陽極ターゲットと上記すべり軸受部の軸
受面相互間の金属潤滑剤とが電気的に接続されて陽極電
流経路がつくられていることを特徴とする回転陽極型Ｘ
線管。
【請求項２】一部に陽極ターゲットが固定された回転
体と、この回転体に同軸状に嵌合され該回転体を回転可
能に保持する固定体と、前記回転体及び固定体の嵌合部
の軸受面に設けられたらせん溝を有する動圧すべり軸受
部と、この軸受部の前記らせん溝及び軸受面相互間に供
給された少なくとも動作中は液状である金属潤滑剤とを
具備する回転陽極型Ｘ線管において、上記固定体は絶縁体セラミックスで構成されるととも
に、該固定体の内部に上記液状金属潤滑剤の一部が貯蔵
され且つ該金属潤滑剤が上記すべり軸受部のらせん溝及
び軸受面相互間に循環される潤滑剤貯蔵・循環用孔が形
成されており、さらに上記絶縁体セラミックス製固定体の外方端部に金
属製陽極支持体が結合されており、且つ前記絶縁体セラ
ミックス製固定体の一部を貫通して設けられた金属部材
によって上記潤滑剤貯蔵・循環用孔内の上記金属潤滑剤
と上記金属製陽極支持体とが電気的に接続されて陽極電
流経路がつくられていることを特徴とする回転陽極型Ｘ
線管。