JP3168687B2 - 回転陽極x線管及び回転陽極x線管の回転バランス調整方法 - Google Patents

回転陽極x線管及び回転陽極x線管の回転バランス調整方法

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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、主として医療用X線
装置や材料等のX線検査装置に用いる回転陽極X線管及
び回転陽極X線管の回転バランス調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】X線診断装置や、X線コンピュータ断層
撮影装置(X線CT)等でX線発生手段として用いられ
る回転陽極X線管は第6図に示すように真空排気された
ガラスバルブ34内に熱電子を発生する陰極30と、こ
の陰極30から照射された熱電子を受けてX線を発生す
る回転陽極であるターゲット32と、このターゲット3
2に接合されたモータロータ31から構成される。
【0003】ここでターゲット32とモータロータ31
とはターゲット32の中央部に穿設した貫通穴とモータ
ロータ31の回転軸であるシャフトを介して接合されて
いる。そしてこれらの接合手段として従来よりナットに
よる接合方法、ロー付け方式による接合方法、及び圧入
方式による接合方法が採用されている。
【0004】ナットによる接合方法は第7図に示すよう
にモータロータ1のシャフト1´の中間部に固設したフ
ランジ上に前記シャフト1´に貫通されたターゲット2
を載置しこれらをナット5によって締結することにより
接合する方法である。
【0005】またロー付け方式による接合方法は第8図
に示すようにモータロータ1のシャフト1´とターゲッ
ト2の隙間にロー材6を挿入してロー付けし、さらに前
記ナット5による接合方法によりこれらを接合する方法
である。
【0006】さらに圧入方式による接合方法は第9図に
示すようにターゲット2の中央部にモータロータ1のシ
ャフト1´の径より小さめに貫通穴2´を穿設し、この
ターゲットの貫通穴2´にモータロータ1のシャフト1
´を圧入することによりこれらを接合する方法である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ナットによ
る接合方法によれば構造が簡単であるという利点がある
が、フランジとナットでトルクの発生方向と直交した面
のみを締めつけることができるにすぎないためトルクの
発生方向に対しては強い接合は期待できない。このため
熱容量の大きな中型、大型のターゲットの場合、モータ
ロータのシャフトとターゲットに滑りが生じる虞れがあ
り、従ってこの接合方法は比較的小型のターゲットにし
か採用できない。これらの接合を強固にするためモータ
ロータのシャフトとターゲットの間に回り止めピンを配
置しスリップを防止させる方法が提案されているが、こ
の方法によっても回転の加速時と減速時に前記回り止め
ピンを配設した部分に応力集中が生じクラックの発生原
因となるため信頼性の点で問題がある。また、ロー付け
方式による場合には、ターゲットの加速と減速に伴う応
力集中は回避できるが、高温時にロー材がターゲット材
料に拡散し、ターゲットの性質を変えてしまうという問
題がある。したがって、締結力が期待できる圧入方式に
よる方法が望まれる。
【0008】しかしながら、圧入方式による場合、圧入
時に生じる応力から材料の破壊を回避するため従来から
ターゲットの材料としてある程度の靭性を有するモリブ
デン合金(TZM)等の金属が用いられているが、大容
量の大型ターゲットに前記モリブデン合金を用いたもの
ではその比重の大きさから軽量化を図るため直径に比較
してその厚さを薄くしなければならない。一方厚さを薄
くした場合には圧入時に生じる大きな力がターゲット自
体の弾性限界を越える場合があり、亀裂を招く危険があ
る。従って、圧入方式による接合方法にもターゲットの
大容量化には限界がある。このため、軽量であって耐熱
性の高い炭素やセラミックスの採用が望まれるがこれら
の材料は脆性材料であるためモータロータのシャフトの
圧入時に降伏点や極限強さを越えた場合には亀裂が生じ
ることとなる。
【0009】一方、ロータシャフトによってターゲット
を回転させる場合、正確な動バランスが要求され、焼結
モリブデン等硬度がそれほど高くない材料をターゲット
に用いている場合にはX線発生層の裏面の外周に近い部
分の切削を行っていたが、セラミックス等の硬度が高い
材料をターゲットに用いた場合には切削が容易でないこ
とから回転バランス調整が困難となる問題が生じること
となる。
【0010】このような問題点に鑑み本発明は、軽量で
あって耐熱性の高い炭素やセラミックス等からなるター
ゲットと、モータロータとの接続を圧入方式により行う
場合に、亀裂の発生を防止させることを目的とし、さら
にセラミックス等の硬度が高い材料をターゲットに用い
た場合にも回転バランス調整を容易に行うことを目的と
するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る回転陽極X
線管は陰極から照射された熱電子を受けてX線を発生さ
せ、中心部に貫通穴を穿設されたターゲットと、前記タ
ーゲットを回転させるためのモータロータと、外周が前
記ターゲットに穿設された貫通穴と略同径であり中心部
に貫通穴を穿設したブッシュを有し、前記ターゲットに
穿設された貫通穴を介して前記ターゲットと前記ブッシ
ュがCVD法により接合され、さらに前記ブッシュに穿
設された貫通穴に前記モータロータのシャフトを嵌合さ
せた。
【0012】また、本発明にかかる回転陽極X線管の回
転バランス調整方法によってこのような回転陽極X線管
の回転バランス調整を前記ブッシュを切削することによ
り行った。
【0013】
【作用】ターゲットと接合したブッシュに対してモータ
ロータのシャフトを圧入するため、圧入時にプレスが加
える加重による垂直応力は、ブッシュが緩和材の役割を
果たしターゲットにはほとんど加わらない。したがって
炭素あるいはセラミックス等の脆性材料で構成されてい
るターゲットに亀裂が生じることはなく、結果として圧
入法によるモータロータとターゲットの堅固な結合が可
能となる。特に本発明はCVD法によりターゲットとブ
ッシュとの接合を行うため、ターゲットにブッシュを比
較的緩やかに嵌挿した状態でこれらの接合が可能とな
り、モータロータの圧入時にターゲットに対するブッシ
ュの応力変形の影響を極力避けることが可能となる。加
えてCVD法での接合は膜蒸着により行われるため、例
えば接着剤等で接合する場合に比べて接合後の収縮、膨
脹がなく精度の高い接合が容易となる。
【0014】また、ブッシュの切削により回転バランス
修正を行うため、炭素やセラミックス等の脆性材料をタ
ーゲットに用いた場合であっても、ターゲットの回転バ
ランス取りを容易に行うことが可能となる。
【0015】
【実施例】第1図は本発明一実施例の回転陽極X線管の
ターゲット部分を示したもので、1はターゲットを回転
させるためのモータロータ、1´はモータロータのシャ
フト、2は脆性材料例えば炭素、セラミックス(窒化ア
ルミニウム)からなるターゲット、2´はターゲット2
の中心部に穿設された貫通穴、4は圧入プレス、3はモ
リブデン合金からなるブッシュである。ここでブッシュ
の材料としてモリブデン合金を用いたのは炭素、セラミ
ックスのいずれもモリブデン合金と熱膨脹率が広い温度
範囲で近いため高温であっても両者間に熱応力が生じず
優れた接合性があるためである。
【0016】本発明に用いるブッシュ3の一実施例を第
2図に示す。図に示すようにブッシュ3はフランジ部3
aと軸部3bからなり軸部3bにはモータロータ1のシ
ャフト1´を嵌合するための貫通穴3cが穿設されてい
る。そしてその軸径はターゲット2の貫通穴2´の穴径
と略同じ長さとする。これはブッシュ3をターゲット2
に嵌合する際にターゲット2に亀裂が生じるのを防止す
るためである。後述するように本発明ではブッシュ3と
ターゲット2をCVD(Chemical Vaper Deposition)法
により接合する。また、ブッシュ3の貫通穴の軸径はモ
ータロータ1のシャフト1´よりも所定の圧入代だけ小
さくする。これは嵌合によってモータロータ1のシャフ
ト1´とブッシュ3との滑りを防止するためである。
【0017】ここでCVD法によってブッシュ3とター
ゲット2とを接合する場合の一実施例を示す。第3図は
CVD装置の全体図を示し、15はCVD反応管で、こ
の内部にブッシュ3が嵌合されたターゲット2をターゲ
ット挿入棒16を介して載置する。17は反応管加熱コ
イルでこれによって反応管内温度を400℃〜800℃
に加熱する。28はWF6 ボンベ、29はその加熱ヒー
タ、20はH2 ボンベ、21はArボンベで、各ボンベ
はバルブVおよびマスフローメータ22またはフローメ
ータ23を介して反応管15に接続される。24は排気
ガス流路で排気ガス処理装置部25に接続される。
【0018】以上の装置において反応管15内のターゲ
ット棒16上にブッシュ3を嵌合したターゲット2を図
のごとくセットし、管内を0.5〜760Torr程度の所
定圧力に調圧し、H2 ボンベ20のバルブを開いてH2
ガスを流しながら、加熱コイル17に通電して管内を例
えば500℃程度に設定する。この状態でWF6 ボンベ
28のバルブを開いてWF6 ガスを管内に流通させる。
WF6 、H2 の流量等の調整はマスフローメータ22、
フローメータ23により流量等を測定しバルブVを調整
することにより行う。これにより管内では次式(1) に示
す水素還元反応が起り、ブッシュ3を嵌合したターゲッ
ト2の全体にタングステンの膜が生成される。
【0019】 WF6 +3H2 →W+6HF …………… (1) 生成したHFガスは排気ガス流路24を通って、排気ガ
ス処理装置部25で処理される。所定時間この反応を継
続させた後、加熱を停止しWF6 ガス、H2 ガスボンベ
のバルブを閉じ、Arガスボンベ21のバルブを開いて
反応管内をArガスで置換し、管内を大気圧に戻して冷
却する。その後反応管内からブッシュ3が嵌合されたタ
ーゲット2を取り出す。この状態でターゲット2とブッ
シュ3はタングステンの膜により接合されている。
【0020】次に第1図に示すようにタングステンの膜
によりブッシュ3を接合したターゲット2に圧入プレス
4によってモータロータのシャフト1を圧入する。この
際フレス4が加える加重による垂直応力は、モリブデン
合金(TZM)からなるブッシュ3に加わることになり
ターゲット2自身に対してはほとんど加わらない。これ
によって、ターゲット2が炭素あるいはセラミックス等
の脆性材料で構成されている場合であってもブッシュ3
が緩和材の役割を果たしターゲット2に亀裂が生じるこ
とはない。
【0021】[変形実施例]変形例として第4図に示す
ように前記ブッシュ3の端部にねじ溝3Mを設けたブッ
シュ3´にナット5を螺着することによりターゲット2
を締め付けた構造で以上のCVD法によるターゲット2
とブッシュ3との接合を行うことが考えられる。かかる
場合、ターゲット2にブッシュ3を非常に緩く嵌挿した
状態であってもナットにより、ターゲット2とブッシュ
3との正確な位置決め、即ちターゲット2の中心位置に
ブッシュ3を配置させることができる。そしてこの状態
でCVD法による接合を行えばターゲット2の中心位置
にブッシュ3を配置しかつターゲット2とブッシュ3と
の間に一定の隙間を開けた状態でこれらの堅固な接続が
可能となる。このようにブッシュ3とターゲット2とを
接合したためモータロータの圧入時にターゲットに対す
るブッシュの応力変形の影響を極力避けることが可能と
なる。
【0022】以上により構成される回転陽極部において
モータロータ1によってターゲット2を回転させ、回転
バランス修正を行う場合にはブッシュ3またはブッシュ
3´のフランジ部を切削することにより不釣合修正を行
えば良い。かかる場合には第5図に示すようにフランジ
部が少し大きめに設計されたブッシュ3”を用いて回転
陽極部を構成すると回転バランス修正が容易となる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば圧入法によりモータロー
タと炭素あるいはセラミックス等の脆性材料で構成され
ているターゲットの接合を行う場合であっても、ターゲ
ットに亀裂が生じることはない。したがってモータロー
タとターゲットの接合においてターゲットの破損の危険
を防止し、かつモータロータとターゲットの間に加速と
減速時に発生するトルクにも耐え得る回転陽極X線管を
提供することが可能となる。特にCVD法によりターゲ
ットとブッシュとの接合を行ったため、精度の高い接合
が可能となりターゲットの面振れを抑制することができ
る。また、モータロータの圧入時にターゲットに対する
ブッシュの応力変形の影響を極力避けることが可能とな
る。
【0024】また、本発明によれば前記ブッシュを切削
することにより炭素やセラミックス等硬度が高い脆性材
料をターゲットに用いた場合であっても、回転バランス
取りを容易に行うことが可能となる。とくにターゲット
に直接手を加えないためターゲットの損傷がなく寿命、
信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に基づくX線管回転陽極の一実施例の
断面図。
【図2】この発明に基づくブッシュの一実施例を示す図
である。
【図3】CVD装置を示す図である。
【図4】本発明の変形実施例でブッシュにネジ部を設け
てナットでターゲットを締め付けた状態でモータロータ
の圧入を行う場合を示す図である。
【図5】ブッシュのフランジ部切削により動バランスの
修正のためブッシュのフランジ部を少し大きめに設計し
た場合の本発明の一実施例を示す図である。
【図6】回転陽極X線管の全体図を示す図である。
【図7】ターゲットとモータロータとをナットにより接
合したX線管回転陽極を示す図である。
【図8】ターゲットとモータロータとをロー付法により
接合したX線管回転陽極を示す図である。
【図9】ターゲットとモータロータとを圧入法により接
合する場合を示す図である。
【符号の説明】
1…モータロータ 2…ターゲット 3、3´、3“…ブッシュ 4…ナット 5…ロー材 15…CVD反応管 17…加熱コイル 28…WF6 ボンべ 20…H2 ボンベ 21…Arボンベ
フロントページの続き (72)発明者 山西 圭一 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式 会社 島津製作所 三条工場内 (72)発明者 土屋 定男 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式 会社 島津製作所 三条工場内 (56)参考文献 特開 平1−151142(JP,A) 特開 昭53−48684(JP,A) 特開 昭61−8838(JP,A) 特開 昭56−63760(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 35/10 H01J 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰極から照射された熱電子を受けてX線
    を発生させ、中心部貫通穴を穿設されたターゲットと、
    前記ターゲットを回転させるためのモータロータと、外
    周が前記ターゲットに穿設された貫通穴と略同径であり
    中心部に貫通穴を穿設したブッシュを有し、前記ターゲ
    ットに穿設された貫通穴を介して前記ターゲットと前記
    ブッシュがCVD法により接合され、さらに前記ブッシ
    ュに穿設された貫通穴に前記モータロータのシャフトを
    嵌合させたことを特徴とする回転陽極X線管。
  2. 【請求項2】 陰極から照射された熱電子を受けてX線
    を発生させ、中心部貫通穴を穿設されたターゲットと、
    前記ターゲットを回転させるためのモータロータと、外
    周が前記ターゲットに穿設された貫通穴と略同径であり
    中心部に貫通穴を穿設したブッシュを有し、前記ターゲ
    ットに穿設された貫通穴を介して前記ターゲットと前記
    ブッシュがCVD法により接合され、さらに前記ブッシ
    ュに穿設された貫通穴に前記モータロータのシャフトを
    嵌合させた回転陽極X線管の回転バランス調整方法にお
    いて、前記ブッシュを切削することにより前記ターゲッ
    トの回転バランス取りを行うことを特徴とする回転陽極
    X線管の回転バランス調整方法。
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