JP3090359B2 - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

回転陽極型ｘ線管

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JP3090359B2 JP03300453A JP30045391A JP3090359B2 JP 3090359 B2 JP3090359 B2 JP 3090359B2 JP 03300453 A JP03300453 A JP 03300453A JP 30045391 A JP30045391 A JP 30045391A JP 3090359 B2 JP3090359 B2 JP 3090359B2
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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ステータ電磁コイル
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
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 60-117531号、特開昭 61-29
14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電磁コイ
ル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】すべり軸受に液体金属
を潤滑剤として使用した場合には、軸受面の摩耗や回転
音がほとんど生じない利点がある。一方、Ｘ線管の動作
では陽極ターゲットを支える回転体は、ターゲットから
伝導する熱により高温になる。そのため、動圧式すべり
軸受部分も高温になるので、種々の問題が生じることが
考えられる。例えば、軸受面間の間隔が変化して軸受の
回転性能が損なわれるとか、液体金属が活性であるため
に軸受材料と反応を起こしてしまうなどの問題が考えら
れる。そのため、前述の各公報に開示されている如く、
すべり軸受部分の内部に冷媒を循環させて強制冷却する
ことが有効である。しかし、内部に冷媒を循環させるＸ
線管の構成は、余分の冷媒循環装置が必要であるし、ま
た、従来のＸ線管との互換性がなく、特殊な装置にしか
使用できないという不都合がある。
【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消
し、冷媒を用いないでもすべり軸受部の温度上昇を抑制
して、安定な回転性能を有する回転陽極型Ｘ線管を提供
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、回転体が陽
極ターゲットが結合された有底円筒状の第１の回転部材
と、この第１回転部材の内側に挿入された同じく有底円
筒状の第２の回転部材とからなり、且つ第１回転部材の
底壁に上記陽極ターゲットが回転軸を介して結合され、
第２回転部材の円筒状部と上記固定体の円筒状部とで半
径方向の動圧式すべり軸受が構成されるとともに第２回
転部材の底壁と固定体の陽極ターゲット側の先端壁とで
一方の軸方向動圧式すべり軸受が構成され、さらに第１
回転部材と第２回転部材とは陽極ターゲットから軸方向
にみて熱伝導経路的に遠い方で結合され、且つ第１回転
部材及び第２回転部材の円筒状部の間の大部分に半径方
向の断熱用隙間が形成されるとともに、第１回転部材の
底壁と第２回転部材の底壁との間に軸方向の断熱用隙間
が形成さ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、陽極ターゲットを固定する
第１の回転部材とすべり軸受部が設けられる第２の回転
部材とが同軸的に嵌合しており、これら第１の回転部材
と第２の回転部材とが陽極ターゲットから軸方向にみて
熱伝導経路的に遠い方で結合されるとともにそれ以外の
嵌合部の大部分に断熱層が設けられてなるため、陽極タ
ーゲットからすべり軸受部分への熱伝導経路が長くな
り、それによって軸受部の温度上昇が抑制される。とく
に、熱発生源である陽極ターゲットに近く高温になりや
すい陽極ターゲット側のらせん溝付き軸方向動圧すべり
軸受部は、この軸受の回転側軸受面を構成している第２
回転部材の底壁と第１回転部材の底壁との間に軸方向の
断熱用隙間が形成されているので、温度上昇が有効に抑
制される。また、各断熱用隙間により、Ｘ線管のオンオ
フ動作の繰り返しで起こる各軸受構成部材間の熱膨張差
による軸受間隙への影響が実質的に緩和される。したが
って、活性な液体金属を潤滑剤として使用しても、それ
と軸受材料との反応は抑制され、且つ軸受間隙の変化が
抑制され、長時間にわたって安定な軸受性能が維持され
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あらわす。図１乃至図３に示
す実施例は、次の構成を有している。すなわち、重金属
からなる円盤状陽極ターゲット11は、円筒状回転体12の
一端に突設された回転軸13に固定ナット14により一体的
に固定されている。円筒状回転体12の内側には、固定体
15が嵌合されており、その下端部にはリング状の開口部
閉塞体16が固定されている。固定体15の径小化された下
端取付部17は、ガラス製真空容器18に気密接合されてい
る。真空容器18は、陽極ターゲット11を包囲する径大部
にＸ線放射窓18a を有している。また、ターゲットに対
向して陰極構体19が設けられている。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２組
の半径方向動圧式すべり軸受部20a,20a 、及び図示上下
側に対をなす軸方向動圧式すべり軸受部20b,20b が設け
られている。そのため、固定体側のすべり軸受面となる
固定体外周壁15a および上下両端壁15b 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21a,21b がそれぞれ形成されている。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。
【０００９】回転体及び固定体の両軸受面は、およそ２
０マイクロメートルの軸受間隙（図示せず）をもって近
接するようになっており、この軸受間隙およびらせん溝
内に動作中に液状であるＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のような
液体金属潤滑剤（図示せず）を充填し介在させる。そし
て、真空容器18の外側の、回転体に対応する位置に電磁
コイルをもつステータ電磁コイル30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。
陰極構体19から放出された電子ビームは、陽極ターゲッ
ト11に射突してＸ線を発生するとともに熱を発生する。
このターゲットに生じた熱は、その多くが輻射で放散さ
れるとともに、一部が回転体12から軸受部20に達し、さ
らに固定体15を経て下端取付部17から管外に伝導、放散
する。
【００１０】そこで、回転体12は、モリブデン（Ｍｏ）
のような高融点金属からなる回転軸13と、この回転軸が
図示上側に位置する回転軸連結用の第１回転部材底壁22
a に固着された鉄製の略有底円筒状の第１の回転部材22
と、この第１回転部材の内側に同軸状に嵌合され内面が
すべり軸受面となるモリブデン（Ｍｏ）、あるいはタン
グステン（Ｗ）のような液体金属でよく濡れるとともに
それと反応しにくい材料からなる有底円筒状の第２回転
部材23、および第１回転部材の外周に嵌合された銅製最
外側円筒部24を有してなる。これら２つの有底円筒状回
転部材22,23 は、陽極ターゲットから軸方向にみて熱伝
導経路的に遠い方の端部すなわち図示下端部のろう接部
25で一体的に接合され、他の大部分は断熱用隙間によっ
て隔てられている。すなわち、第１の回転部材22および
第２の回転部材23のろう接部25以外の大部分の領域に
は、両者が非接触となるように半径方向の断熱用隙間26
a 、及び第１回転部材の底壁22a と第２回転部材の底壁
23a との間に軸方向の断熱用隙間26b が設けられ、伝熱
的に分離されている。回転体12の外径が約３８ｍｍの場
合、これらの断熱用隙間26a,26b は０．５ｍｍ程度にな
っている。なお、第２の回転部材23の図示上端部の第２
回転部材底壁23a の近傍には、９０度間隔で４カ所に小
突起27が設けられ、これらが第１回転部材22の内面に当
接されてこの上端部での機械的に安定な同軸嵌合状態を
保つようになっている。この小突起27と第１回転部材22
との接触面積は小さいので、伝熱抵抗は十分大きくなっ
ている。こうして、固定体の上端壁15b と第２回転部材
底壁23a とは、らせん溝付きの一方の軸方向動圧式すべ
り軸受部20b の軸受面を構成しており、第２回転部材23
の図示下側端壁15b とこれに接するようにして複数個の
ねじにより固定されたリング状の開口部閉塞体16にによ
り他方の動圧式すべり軸受部の20b 軸受面を構成してい
る。
【００１１】このＸ線管の動作中、陽極ターゲットから
第１回転部材22に伝導した熱は、小突起27を経て第２回
転部材23に伝導するとともに輻射で伝わるが、この部分
は熱抵抗が大きいので熱伝達は少ない。熱は、主として
第１回転部材22から図示下端部のろう接部25を経てすべ
り軸受部を構成する第２回転部材23及び固定体15に伝わ
る。しかし、この熱伝導経路は長く、且つ第１回転部材
22が熱伝導度の小さい材料からなるので、全体として熱
抵抗が大きく、したがってすべり軸受部の温度上昇は十
分抑制される。そして、各回転部材の熱膨張に差が生じ
ても、これらはろう接部以外の部分が単に機械的に嵌合
し合っているのみなので、各々は独立に膨脹、収縮で
き、したがって熱膨脹差による不所望な応力は特定のと
ころに集中せず、安定な動作が維持される。すべり軸受
面付近の温度は、第１および第２の回転部材の間に断熱
用の隙間26がない構成のものに比べて、この実施例のも
のは約１３０℃低くなった。それによって、動圧式すべ
り軸受部の間隙の変化が少なく、また活性な液体金属潤
滑剤を使用しても、軸受材料との反応が抑制され、さら
にまた回転体の共振周波数を例えば２００Ｈｚよりも十
分高くでき、高速回転にも耐える構造体にすることがで
きる。
【００１２】
【００１３】こうして、半径方向断熱用隙間26a 及び陽
極ターゲットに近い軸方向断熱用隙間26b によって、陽
極ターゲットからすべてのらせん溝付き動圧式すべり軸
受面に至る熱伝導経路は、大きい熱抵抗を有する。なお
断熱用隙間は、実用上、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下の
寸法に設定することが望ましい。なおまた、断熱用隙間
の一部にセラミックスまたはその他の低熱伝導材料から
なる断熱体を挟んでもよい。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
熱発生源である陽極ターゲットに近く高温になりやすい
陽極ターゲット側のらせん溝付き軸方向動圧すべり軸受
部の回転側軸受面を構成している第２回転部材の底壁と
第１回転部材の底壁との間に軸方向の断熱用隙間が形成
されているので、陽極ターゲット側の軸方向動圧すべり
軸受部を含めてほぼすべての動圧式すべり軸受部の温度
上昇が抑制される。また、各断熱用隙間により、Ｘ線管
のオンオフ動作の繰り返しで起こる各軸受構成部材間の
熱膨張差による軸受間隙への影響が実質的に緩和され
る。したがって、すべり軸受面の軸受間隙の変化がほと
んどなく、且つ活性な液体金属を使用してもそれと軸受
材料との反応が抑制され、長時間にわたって安定なすべ
り軸受の回転性能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す要部縦断面図であ
る。
【図２】図１の２−２における要部拡大横断面図であ
る。
【図３】図１の要部拡大図である。
【符号の説明】 11…陽極ターゲット、 12…回転体、 15…固定体、15b,15b …固定体の両端壁、 20a,20a …半径方向動圧式すべり軸受部、 20b,20b …軸方向動圧式すべり軸受部、 21a,21b …らせん溝、 22 …第１の回転部材、22a …第１回転部材底壁、 23 …第２の回転部材、23a …第２回転部材底壁、 25…接合部、26a …半径方向断熱用隙間、 26b …軸方向断熱用隙間、 27…突起。
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60−117531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−100347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−224721（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 35/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一部に陽極ターゲットが固定された回転
    体と、この回転体の内側に挿入され該回転体を回転可能
    に保持する円柱状の固定体と、前記回転体及び固定体の
    嵌合部の中間領域に設けられた軸受間隙及びらせん溝を
    有する半径方向動圧式すべり軸受と、上記回転体及び固
    定体の軸方向の両側付近に設けられた軸受間隙及びらせ
    ん溝を有する軸方向動圧式すべり軸受と、前記各動圧式
    すべり軸受の上記軸受間隙及びらせん溝に供給された少
    なくとも動作中は液状にな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、上記陽極ターゲットが結合された有底円
    筒状の第１の回転部材と、この第１回転部材の内側に挿
    入された同じく有底円筒状の第２の回転部材とを有し、
    且つ上記第１回転部材の底壁に上記陽極ターゲットが回
    転軸を介して結合され、上記第２回転部材の円筒状部と
    上記固定体の円筒状部とで上記半径方向の動圧式すべり
    軸受が構成されるとともに前記第２回転部材の底壁と前
    記固定体の陽極ターゲット側の先端壁とで上記一方の軸
    方向動圧式すべり軸受が構成され、 さらに上記第１回転部材と第２回転部材とは、上記陽極
    ターゲットから軸方向にみて熱伝導経路的に遠い方で結
    合され、且つ前記第１回転部材及び第２回転部材の円筒
    状部の間の大部分に半径方向の断熱用隙間が形成される
    とともに、上記第１回転部材の底壁と第２回転部材の底
    壁との間に軸方向の断熱用隙間が形成されている ことを
    特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
  2. 【請求項２】 上記第１回転部材及び第２回転部材の円
    筒状部相互間の上記第２回転部材の底壁に近い部分に小
    突起が設けられ、該小突起により上記第１回転部材と第
    ２回転部材とが小面積で機械的に接触させられている請
    求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
  3. 【請求項３】 上記断熱用隙間は、０．１ｍｍ以上、１
    ｍｍ以下の範囲の寸法である請求項１記載の回転陽極型
    Ｘ線管。
JP03300453A 1991-01-31 1991-11-15 回転陽極型ｘ線管 Expired - Lifetime JP3090359B2 (ja)

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