JP3195199B2

JP3195199B2 - 回転陽極型ｘ線管の製造方法

Info

Publication number: JP3195199B2
Application number: JP18918095A
Authority: JP
Inventors: 弘行杉浦; 三郎松下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0935633A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陽極ターゲットが回転
する回転陽極型Ｘ線管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットが
一端に固定される回転体、および回転体が回転できるよ
うに支持する固定体などから構成されている。なお、陽
極ターゲットや回転体、固定体などは１つの真空容器内
に収納されている。そして動作状態では、真空容器外に
配置されたステータの電磁コイルの働きで陽極ターゲッ
トを高速で回転させ、これと同時に陰極から放出した電
子ビームを回転する陽極ターゲットに当てＸ線を放出す
る構成になっている。

【０００３】上記した構造の回転陽極型Ｘ線管では、回
転体と固定体間の軸受部には、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動圧式
のすべり軸受が使用される。なお、すべり軸受を利用し
た回転陽極型Ｘ線管は、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号の各公報に開
示されている。また、すべり軸受の場合、ガリウム（Ｇ
ａ）単独、あるいはガリウムやインジウム（Ｉｎ）、錫
（Ｓｎ）、その他の金属による合金のように、動作中に
液状となる液体金属潤滑剤が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】動圧式のすべり軸受を
利用する回転陽極型Ｘ線管は、回転体や固定体の軸受面
にらせん溝が形成される。そして、回転体の面と固定体
の面の間に、例えば２０μｍ程度のわずかな隙間を持た
せ、両者の隙間に液体金属潤滑剤が充填される。ところ
で、液体金属潤滑剤の充填は、例えば、回転体の空間部
に液体金属潤滑剤を注入した後、回転体や固定体の軸受
部を加熱し、その後、回転体の空間に固定体を挿入し、
液体金属潤滑剤を軸受部に充填せせるという手順で行わ
れる。このとき、回転体と固定体の隙間に空気が残って
いたり、あるいは構成部品から放出したガスが残ってい
たりすると、空気やガスの気泡によって、液体金属潤滑
剤が存在しない部分が局部的に発生することがある。ま
た、液体潤滑剤の一部が気泡と一緒に軸受面から外部に
吹き出ることもある。

【０００５】このような現象が発生すると、長時間の安
定した軸受作用が得られなくなる。また、Ｘ線管内に飛
散した潤滑剤によって耐電圧性能が損なわれることもあ
る。また、軸受面と液体金属潤滑剤との濡れ性を良くす
るために、軸受面に液体金属潤滑剤との薄い反応層を形
成している。このとき、不均一な反応層ができたり、反
応が十分でない反応層ができたり、また２０μｍ以上も
の反応し過ぎの反応層ができたりすることがある。この
ような場合も、液体金属潤滑剤が存在しない部分がで
き、長時間の安定した軸受作用が得られなくなる。

【０００６】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、長時間の安定した軸受作用が得られる回転陽極型Ｘ
線管の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の回転陽極型Ｘ線
管の製造方法は、内部に空間が形成され、陽極ターゲッ
トが一端の底部外側に固定される有底円筒状の回転体
を、前記底部が下方になるように支持する第１の支持工
程と、前記回転体内部の空間に液体金属潤滑剤を注入す
る注入工程と、前記回転体の前記空間内にすべり軸受間
隙を保って挿入できる固定体を、前記回転体の上方に支
持する第２の支持工程と、前記回転体および前記固定体
を真空中で加熱する加熱工程と、前記回転体の内部空間
に前記固定体を挿入する挿入工程と、この挿入工程の
後、前記回転体または前記固定体の一方を上昇および下
降させる上下動工程とを有する。

【０００８】また、回転体または固定体を回転させる回
転工程が設けられている。

【０００９】また、回転体または固定体を回転させる方
向は両方向である。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、回転体内部の空間に液体
金属潤滑剤を注入した後、回転体または固定体の一方を
上昇および下降させ、回転体の空間内面と固定体外面で
形成される軸受部を複数回摺動させている。この動き
で、液体金属潤滑剤が軸受部などに行き渡り、安定した
動圧形すべり軸受動作を維持できる。

【００１３】また、回転体または固定体の一方を回転さ
せている。この回転によって、回転体と固定体の軸受部
に残っている気泡が移動し除去される。また、気泡が除
去された部分に液体金属潤滑剤が流れていき、気泡部分
が液体金属潤滑剤に置換される。この結果、安定した動
圧形すべり軸受動作を維持する回転陽極型Ｘ線管が得ら
れる。

【００１４】また、回転体または固定体の回転運動と、
摺動運動を組み合わせている。この場合は、回転運動と
摺動運動の２つが作用し、より安定した動圧形すべり軸
受動作を維持できる。

【００１５】また、加熱工程を、回転体および固定体を
囲む高周波コイルで加熱している。この場合は、回転体
または固定体が均一に加熱でき、均一な反応層が形成で
きる。また、高周波コイルに流れる電流を調整する電
流調整工程を設けた場合は、回転体や固定体の材料、液
体金属潤滑剤の種類に応じた温度制御が容易になる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例について図１乃至図３を参
照して説明する。なお、これらの各図面には、対応する
部分には同一の符号を付し、重複する部分については説
明を一部省略している。

【００１７】図１は、回転陽極型Ｘ線管が組立てられた
構造の概略断面図である。１は円筒状の回転体で、図の
上方一端は閉じられた底部１ａになっている。また他端
は開口部になっており、円柱状の空間が内部に設けられ
ている。回転体１の底部１ａ外側には回転軸部２が一体
に形成されている。そして、重金属からなる円盤状陽極
ターゲット３が、固定ねじ４により回転軸部２に固定さ
れている。

【００１８】また、回転体１の内部空間には、下端の開
口部から円柱状の固定体５が挿入されている。このと
き、回転体１の内面と固定体５の外面はわずかな隙間を
もって嵌合した形になっている。そして、固定体５の下
端は外径が小さい径小部５ａになっている。径小部５ａ
は、回転体１の下端からさらに下方まで延びている。ま
た、回転体１の開口部には、リング状の閉塞部材６が複
数個のねじ７で固定され、開口部は実質的に閉塞されて
いる。なお、閉塞部材６の内側の面は径小部５ａの外面
を包囲し、液体金属潤滑剤が漏れないようになってい
る。

【００１９】また、径小部５ａの下面は、鉄材製の陽極
支持部８がろう接され、回転体１や固定体５は陽極支持
部８によって機械的に支えられている。なお、陽極ター
ゲット３や回転体１、固定体５などはガラス製の真空容
器９に収納されており、真空容器９の下端は陽極支持部
８と気密に接合されている。

【００２０】上記した構成の回転陽極型Ｘ線管において
は、回転体１の内面と固定体５の外面はすべり軸受部１
０を構成している。そして、すべり軸受面となる固定体
５の外面、例えば側面や上下の端面にはらせん溝５ｂ、
５ｃが形成されている。なお、回転体１の内面は平滑で
あっても、また、らせん溝を形成してもよい。また、回
転体１と固定体５の両者の軸受面には、約２０μｍの間
隙が形成される。

【００２１】また、回転体１の開口部を閉塞する閉塞部
材６と、閉塞部材６で包囲される径小部５ａとの間は、
径小部５ａの表面が環状に切削され、環状の空胴１１に
なっている。空胴１１は、液体金属潤滑剤が外に漏れな
いような寸法に選ばれている径小部５ａ表面と閉塞部材
６内面との微小な隙間ｇに比べ十分に大きい内容積を持
っている。そして、空胴１１は、固定体５に形成された
らせん溝５ｂ、５ｃや、回転体１と固定体５間のすべり
軸受部１０の僅かな間隙Ｇなどとの間で、気泡や液体金
属潤滑剤が循環できるように互いに繋がっている。

【００２２】また、固定体５は、その中心に軸方向にく
り抜かれた潤滑剤通路１２が設けられている。潤滑剤通
路１２上端の開口１２ａは、らせん溝５ｃをもつ固定体
５上端の軸受面に連結し、さらに固定体５側面のらせん
溝５ｂのある軸受面に連結している。

【００２３】また、固定体５の中間部分は、側面がテー
パ状にわずかに削られ径小部１３になっている。そし
て、潤滑剤通路１２から径小部１３外側の空胴１４に通
じるように、例えば３つの放射方向通路１５が１２０度
の間隔で軸対称に形成されている。

【００２４】また、固定体５中心の潤滑剤通路１２の下
端部１２ｂには、環状の空胴１１に通じるように、例え
ば３つの放射方向通路１６が１２０度の間隔で軸対称に
形成されている。したがって、潤滑剤通路１２の下端部
１２ｂは、放射方向通路１６から環状の空胴１１を経
て、固定体５下端のらせん溝５ｃのある軸受面、そして
固定体５側面のらせん溝５ｂをもつ軸受面に繋がってい
る。

【００２５】そして、らせん溝５ｂ、５ｃや軸受部１
０、およびこれに繋がる潤滑剤通路１２や空胴１１、１
４部分には、これらの隙間や空間をほぼ埋める量の液体
金属潤滑剤が充填、収容されている。

【００２６】上記した構成の回転陽極型Ｘ線管の場合、
その動作時においては、真空容器９の外側に位置するス
テータ（図示せず）例えば電磁コイルが回転磁界を発生
する。これによって陽極ターゲット３が矢印Ｐの方向に
高速で回転する。この際、液状になった液体金属潤滑剤
がすべり軸受部１０などの隙間を満たし、円滑な軸受動
作が行われる。また、回転体１の回転などによって軸受
部１０などの隙間に部分的な圧力差が発生する。そし
て、この圧力差により、液体金属潤滑剤は、中心の潤滑
剤通路１２や放射方向通路１５、１６、そして軸受部１
０の隙間の相互間を移動、循環し、安定な軸受作用が持
続する。

【００２７】このような状態において、陰極（図示せ
ず）から放射された電子ビームが陽極ターゲット３に射
突し、陽極ターゲット３からＸ線が発生する。このと
き、陽極ターゲット３に熱が生じる。しかし、熱の多く
は輻射によって放射される。また、熱の一部は回転体１
から、軸受部１０などの液体金属潤滑剤に伝わり、さら
に固定体５を経て外部に放射される。

【００２８】なお、金属潤滑剤としては、例えばＧａ、
Ｇａ−Ｉｎ、またはＧａ−Ｉｎ−ＳｎのようにＧａを主
体とするものが使用される。また、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相対的に多く含むＩｎ−Ｂｉ合金、またはＩｎ−
Ｂｉ−Ｓｎ合金などが使用される。また、回転体や固定
体の材料としては、Ｍｏ、Ｍｏ合金、あるいは鉄系の金
属が使用される。

【００２９】この場合、回転体や固定体を構成する材料
によって、液体金属潤滑剤が軸受面に反応層を形成する
温度が異なってくる。したがって、回転陽極型Ｘ線管の
製造に当たっては、回転体や固定体の材料に応じた温度
制御が必要となる。

【００３０】ここで、回転陽極型Ｘ線管の製造方法につ
いて図２で説明する。２１はベルジャで、その下端部は
排気ポンプ２２に接続されている。また、誘導加熱用の
高周波コイル２３がベルジャ２１内部の空間を囲むよう
にベルジャ２１の壁部分に埋め込まれている。

【００３１】ベルジャ２１の内部に、回転体１が、その
開口部１ｂが上を向くように保持台２４に固定される。
そして回転体１の底部に所定量の液体金属潤滑剤Ｌが注
入される。また、回転体１の開口部１ｂの上方には固定
体５が位置している。固定体５には陽極支持部８が接合
されている。この場合、固定体５は陽極支持部８を介し
て保持器２５に支持されている。

【００３２】回転体１や固定体５などの部品を所定の位
置に配置した後、ベルジャ２１内を例えば１０^-3Ｐａ程
度の高真空にする。そして高周波コイル２３に電流を流
し、回転体１や固定体５を加熱する。この加熱で、回転
体１と固定体５の軸受部などの温度を２００℃以上、例
えば３００℃にし、その温度を一定時間保持する。この
ように回転体１や固定体５、軸受部を一定時間、加熱状
態におくことにより、各部品や液体金属潤滑剤に内蔵す
るガスが放出される。また放出されたガスは順次排気さ
れる。

【００３３】その後、ベルジャ２１外に設けた昇降装置
（図示せず）を動作させ、例えば保持器２５をゆっくり
下降させる。保持器２５の下降により固定体５が下降
し、回転体１の空間に入り、その下面が回転体１空間の
底部１ａに届く。そして、固定体５の下面が回転体１空
間の底部１ａに届いた際に、回転体１あるいは固定体５
の少なくとも一方、例えば固定体５を矢印Ｙのように比
較的ゆっくり回転させる。固定体５の回転により、回転
体１の底に注入された液体金属潤滑剤Ｌが、回転体１と
固定体５の軸受部１０の隙間や、固定体５中心部の潤滑
剤通路１２、そして放射方向通路１５、１６内を流動し
ていく。このとき、残留した空気や放出されたガスによ
って気泡が生じている場合は、これらの気泡は上方に移
動し、軸受部１０の外に押し出され排気される。そし
て、気泡が押し出された部分に液体金属潤滑剤が浸透し
ていく。

【００３４】次に、高周波コイル２３に流れる電流を制
御し、回転体１や固定体５の軸受面と液体金属潤滑剤と
の間で、０．１μｍ〜１μｍ程度の薄い反応層が形成す
るように軸受面の温度を上昇させる。この温度は、回転
体１や固定体５の軸受面となる母材と、液体金属潤滑剤
の材料で決まる。例えば、軸受面の母材がＭｏまたはＭ
ｏ合金で液体金属潤滑剤がＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金の場合
は約４５０℃である。なお、この場合、回転体１や固定
体５は、温度差が３０℃以内になるように加熱し、均一
な反応層が軸受面に形成できるようにし、均一な濡れ性
を確保する。

【００３５】そして、残留するガスが十分排気された
後、図３に示すように回転体１と固定体５の両者を嵌合
した状態で、真空中で徐冷する。その後、回転体１とリ
ング状閉塞部材６をねじ３１で固定する。

【００３６】上記した方法によれば、軸受面の隙間や潤
滑剤通路中に液体金属潤滑剤がくまなく充填された回転
陽極構体が得られる。

【００３７】なお、上記した実施例では、固定体５を下
降させその下面が回転体１空間の底部に届いた際に、例
えば固定体５を矢印Ｙのように回転させ、そして、回転
体１や固定体５をさらに加熱し、軸受面と液体金属潤滑
剤との間に薄い反応層を形成している。

【００３８】しかし、固定体５の回転を開始させる時点
は、固定体５の下面が回転体１の底部に最初に届いた際
でも、また、固定体５を下降させる前でも、下降の途中
でもよい。また、固定体５の下降は１回だけでなく、例
えば固定体５を回転させたまま、固定体５が下降した位
置から図２の位置まで上昇させ、再度、固定体５の下面
が回転体１の底部に届くまでゆっくりと下降させるよう
にしてもよい。このように固定体５の下降、上昇を何回
かくり返せば、その分、残留内蔵ガスの排気効果は向上
する。

【００３９】なお、上記した実施例では、高周波コイル
２３はベルジャ２１の壁に埋め込まれているが、ベルジ
ャ２１の内部や外部に設けることもできる。また、加熱
手段としては高周波コイル２３だけでなく加熱ヒータと
組み合わせて利用することもできる。

【００４０】また、上記した実施例では、固定体５のみ
を回転しているが、回転体１と固定体５の両方を回転さ
せても、またその回転方向も一方向でなく両方向に回転
させても良い。また、回転体１の空間に固定体５を挿入
する場合に、固定体５の位置を上下させているが、回転
体１の方を上下させるようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、安定したな動圧式のす
べり軸受動作を維持できる回転陽極型Ｘ線管を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する概略断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を説明する概略断面図であ
る。

【図３】本発明の一実施例を説明する概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１…回転体１ａ…底部２…回転軸部３…陽極ターゲット４…固定ねじ５…固定体５ａ…径小部５ｂ、５ｃ…らせん溝６…閉塞部材７…ねじ８…陽極支持部９…真空容器１０…すべり軸受部１１…空洞１２…潤滑剤通路１３…径小部１４…空胴１５、１６…放射方向通路２１…ベルジャ２２…排気ポンプ２３…高周波コイル２４、２５…保持器Ｌ…液体金属潤滑剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/14 H01J 35/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に空間が形成され、陽極ターゲット
が一端の底部外側に固定される有底円筒状の回転体を、
前記底部が下方になるように支持する第１の支持工程
と、前記回転体内部の空間に液体金属潤滑剤を注入する
注入工程と、前記回転体の前記空間内にすべり軸受間隙
を保って挿入できる固定体を、前記回転体の上方に支持
する第２の支持工程と、前記回転体および前記固定体を
真空中で加熱する加熱工程と、前記回転体の内部空間に
前記固定体を挿入する挿入工程と、この挿入工程の後、
前記回転体または前記固定体の一方を上昇および下降さ
せる上下動工程とを有する回転陽極型Ｘ線管の製造方
法。
【請求項２】回転体または固定体を回転させる回転工
程が設けられた請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造
方法。
【請求項３】回転体または固定体を回転させる方向は
両方向である請求項２記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方
法。