JP3032275B2 - 回転陽極型x線管 - Google Patents

回転陽極型x線管

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JP3032275B2
JP3032275B2 JP2279348A JP27934890A JP3032275B2 JP 3032275 B2 JP3032275 B2 JP 3032275B2 JP 2279348 A JP2279348 A JP 2279348A JP 27934890 A JP27934890 A JP 27934890A JP 3032275 B2 JP3032275 B2 JP 3032275B2
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正 岡本
勝弘 小野
秀郎 阿武
弘行 杉浦
隆幸 北見
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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、とくに軸受
構体の改良に関する。
(従来の技術) 回転陽極型X線管は、周知のように、一部に軸受部を
有する回転体および固定体で円板状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
合金のような液体金属を潤滑剤として用いた動圧式すべ
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60−117531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、
そのすべり軸受の互いに近接して対面する軸受面が、一
方にらせん状溝が形成され、他方は平坦な軸受面になっ
ている。これら軸受面を完全に潤滑剤で濡れた状態にす
ることは必ずしも容易ではない。軸受面を例えばモリブ
デン(Mo)又はMo合金、あるいはタングステン(W)又
はW合金で構成しても、組立て工程において軸受面が酸
化しやすく、この表面酸化膜の存在あるいは平滑な軸受
面のために潤滑剤の付着、濡れが十分得られず、軸受面
と潤滑剤とのスリップ現象が起き易く、動圧式すべり軸
受としての所期の動作性能が得られない場合がある。
この発明は、以上のような不都合を解消し、液体金属
潤滑剤による動圧式すべり軸受の動作性能を確実に得る
ことのできる回転陽極型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、一部にらせん状溝を有し対向する軸受面
の少なくとも一方の軸受面が凹凸を有してなる回転陽極
型X線管である。
(作用) この発明によれば、軸受面が凹凸を有してなるため、
この凹凸で液体金属潤滑剤の保持作用が確保され、動圧
式すべり軸受の性能がより一層維持、向上される。
(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4図に示す実施例は、次のように構成さ
れている。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。
この有底円筒状回転体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。陽極ターゲットから遠い方の固定体15の図示下端部
すなわち回転体開口部の近傍には、外径が縮小された固
定体径小部15aが形成されている。そして回転体開口部1
2aには、固定体径小部15aを近接して包囲し、肩状端面1
5bに接し、実質的に回転体開口部を閉塞するリング状の
開口部閉塞体16が複数個のねじ16aにより固着されてい
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
より一体的に固着され、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、前述各公
報に示されるような動圧式すべり軸受を構成している。
そのため、固定体のすべり軸受面となる外周面および先
端面には、前記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。また、開口部閉塞体16の所定
面にもらせん溝21が形成されている。
なお、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、軸方向の潤滑剤通路22が設けられてい
る。この軸方向潤滑剤通路22の図示上端開口は、固定体
先端のらせん溝21をもつ軸受面を経て固定体外周の軸受
面に連通している。また、この固定体15の中間部の外周
壁がテーパ状に削られてわずかな径小部23が形成され、
潤滑剤通路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、中心の潤滑剤通路22の図示下端開口部は、固定体15
と同じ材料の栓25によって閉塞されており、その近傍に
径小な円周溝26が形成されている。そして、この円周溝
26から中心の潤滑剤通路22に通じる同じく3つの放射方
向通路27が120度間隔で軸対称的に形成されている。そ
れにより、円周溝26は、放射方向通路27を経て潤滑剤通
路22に連通するとともに、開口部閉塞体16のらせん溝21
をもつ固定体肩状端面のところの軸受面に通じ、それを
経て同様に固定体外周の軸受面に連通している。
そこで、近接して相対向する両軸受面のうち、固定体
に形成されたらせん溝20,21に実質的に接する回転体の
内周面、および固定体の肩状端面に、微細な凹凸31が形
成されている。この凹凸31は、回転体12の母材内周面を
エッチングで円弧状に削った多数の凹み31aにより構成
されている。より好ましくは、この凹凸31の凹みピッチ
間隔aは、らせん溝20(21)の軸方向のピッチ間隔bに
比べて小さく構成されている。
これら回転体及び固定体の両軸受面は、およそ20μm
の間隙gをもって対面するようになっており、これら間
隙g、らせん溝内および凹凸面の凹み内に、前述のよう
な少なくとも動作中は液状である金属潤滑剤(図示せ
ず)が充填され介在させられる。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。それによって、動圧式
すべり軸受により回転体は固定体の軸受面からラジアル
方向およびスラスト方向ともおよそ20μm離れた状態で
回転させられる。そして、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に射突して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が回転体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。
この実施例によれば、液体金属潤滑剤は、らせん溝を
もつ固定体の軸受面に良好な濡れ状態で接触、付着する
とともに、それに対向する回転体の内周軸受面にも同様
に良好な濡れ状態で接触、付着する。そしてとくに、そ
の凹凸面の凹みの内面にも入り込んでいるので、広い面
積で直接接触しながら流動する。それによって、らせん
溝との協働でより一層良好な動圧軸受作用が得られる。
なお、凹凸の凹みピッチ間隔aがらせん溝の軸方向のピ
ッチ間隔bに比べて小さく構成されているので、この軸
受面は実質的に平面に近く、らせん溝による動圧軸受け
機能を不所望に低下させてしまうことがない。
第5図および第6図に示す実施例は、固定体外周面の
らせん溝20に対面する回転体12の内周面に、軸方向に平
行に延びる凹凸31を穿設したものである。なお、第6図
には対応するらせん溝20を点線であらわしている。この
実施例によれば、凹凸を軸方向に平行に形成してあるの
で、液体金属潤滑剤がこの回転体の凹凸に一部入り込ん
で回転に伴い流動する。したがって、動圧作用が助長さ
れ、一層良好な軸受け動作が得られる。
第7図に示す実施例は、固定体外周面のらせん溝20に
対面する回転体12の内周面に、回転方向Pに傾斜して突
出する凹凸31を軸方向に長く形成したものである。これ
によって、間隙gに充填された液体金属潤滑剤は、回転
方向に傾斜突出する凹凸31によって確実に引きづられる
ので、らせん溝とともに確実に動圧すべり軸受の機能を
奏する。
第8図に示す実施例は、固定体15に形成したらせん溝
20の内面20aに微細な凹凸を形成したものである。この
凹凸面20aは、平均2〜8μmの高さの凹凸であり、こ
れは例えば化学エッチングで容易に形成できる。このよ
うに軸受面のらせん溝の内面を凹凸にすることによっ
て、らせん溝内面への潤滑剤の接触を増強でき、動圧軸
受機能を一層高めることができる。
第9図に示す実施例は、らせん溝を形成した固定体15
の軸受表面、および回転体12の凹凸31を形成した軸受表
面のみに、それぞれ保護酸化膜32,33を付着したもので
ある。この保護膜は、液体金属潤滑剤と直接、ほとんど
又は全く反応せず、且つ耐摩耗性にすぐれたものであ
る。この保護膜としては、Mo又はW等の軸受母材自身の
表面酸化膜が使用できる他、後述する各種の薄膜が好適
である。
この実施例によれば、らせん溝および凹凸の内面はそ
のまま露出しているので潤滑剤との濡れ性のよい直接接
触が保たれ、相対向する表面に保護膜が形成されている
のでこの面が潤滑剤で犯されることがない。したがっ
て、両軸受面の間隔が動作中に変化することがなく、安
定な動圧軸受機能が維持される。なお、保護膜はいずれ
か一方の軸受表面に形成してもよい。
第10図に示す実施例は、らせん溝を形成した固定体15
の軸受面、および回転体12の凹凸31を形成した軸受面の
全面に、それぞれ保護膜32,33を付着したものである。
この実施例によれば、軸受面全面を潤滑剤で侵されない
ようにでき、両軸受面の間隔が変化せず、安定な動圧式
すべり軸受動作を維持したX線管が得られる。
なお、らせん溝をもつ軸受面、あるいは凹凸のある軸
受面は、液体金属潤滑剤が濡れる表面状態であっても、
あるいは濡れない表面状態であってもよい。また、母材
の表面に被覆する保護膜は、前述の例の他、例えばバナ
ジウム炭化物(VC)やチタン炭化物(TiC)、タングス
テン炭化物(WCあるいはW2C)、モリブデン炭化物(MoC
あるいはMo2C)、ジルコニウム炭化物(ZrC)、タンタ
ル炭化物(TaC)、ニオブ炭化物(NbC)、クロム炭化物
(CrC)、硼素炭化物(B4C)、あるいは硅素炭化物(Si
C)のような金属炭化物セラミックスの薄膜であっても
よい。あるいはまた、バナジウム炭窒化物(V(C,
N))、又はV2(N,C)、又は、チタン炭窒化物(Ti(C,
N))のような金属炭窒化物セラミックスの薄膜でもよ
い。さらにまた、窒化硅素や窒化ボロンのような窒化物
の薄膜、あるいはチタン酸化物のような金属酸化物セラ
ミックスの薄膜等が使用できる。このような保護膜は、
母材への付着強度が高く、高温強度及び耐磨耗性にすぐ
れており、また液体金属潤滑剤で浸蝕され難い。
なおまた、液体金属潤滑剤は、Ga、Ga−In、又はGa−
In−Sn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こ
の温度以上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。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、らせん溝を有
するすべり軸受面の一部に凹凸を有してなるため、この
凹凸で液体金属潤滑剤の保持作用が確保され、動圧式す
べり軸受の性能が維持、向上される。したがって、安定
な軸受動作性能をもつ回転陽極型X線管を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す要部縦断面図、第2図
はその一部拡大図、第3図および第4図はそれぞれ第2
図の3−3、および4−4における側面図、第5図はこ
の発明の他の実施例を示す要部横断面図、第6図は第5
図の6−6における側面図、第7図はこの発明のさらに
他の実施例を一部を拡大して示す要部横断面図、第8図
はこの発明のさらに他の実施例を示す要部拡大縦断面
図、第9図および第10図はそれぞれこの発明のさらに他
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……回転体、 18……真空容器、15……回転体、 19……すべり軸受部、20,21……らせん溝、 20a,31……凹凸、32,33……保護膜、 g……間隙。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 昭60−97536(JP,A) 特開 昭60−117531(JP,A) 特開 昭62−287555(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 35/10

Claims (3)

    (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回転体と、こ
    の回転体を回転可能に保持する固定体と、前記回転体お
    よび固定体の一部に設けられるとともに少なくとも一方
    の軸受面に複数のらせん状溝が所定ピッチ間隔で形成さ
    れ相対向する軸受面間に少なくとも動作中は液状である
    金属潤滑剤が介在されてなるすべり軸受部とを具備する
    回転陽極型X線管において、 上記回転体軸受面又は固定体軸受面の少なくとも一方の
    軸受面が、上記らせん状溝のピッチ間隔よりも小さいピ
    ッチ間隔で形成された凹凸を有してなることを特徴とす
    る回転陽極型X線管。
  2. 【請求項2】陽極ターゲットが固定された回転体と、こ
    の回転体を回転可能に保持する固定体と、前記回転体お
    よび固定体の一部に設けられるとともに少なくとも一方
    の軸受面に複数のらせん状溝が所定ピッチ間隔で形成さ
    れ相対向する軸受面間に少なくとも動作中は液状である
    金属潤滑剤が介在されてなるすべり軸受部とを具備する
    回転陽極型X線管において、 上記らせん状溝の内面に微細な凹凸が形成されているこ
    とを特徴とする回転陽極型X線管。
  3. 【請求項3】陽極ターゲットが固定された回転体と、こ
    の回転体を回転可能に保持する固定体と、前記回転体お
    よび固定体の一部に設けられるとともに少なくとも一方
    の軸受面に複数のらせん状溝が所定ピッチ間隔で形成さ
    れ相対向する軸受面間に少なくとも動作中は液状である
    金属潤滑剤が介在されてなるすべり軸受部とを具備する
    回転陽極型X線管において、 上記回転体軸受面又は固定体軸受面の少なくとも一方の
    軸受面に上記らせん状溝のピッチ間隔よりも小さいピッ
    チ間隔の凹凸が形成され、且つ前記軸受面の一部又は全
    面に保護膜が付着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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