JP3916770B2 - Rotating anode X-ray tube - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線発生時に発生する高熱を効率よく放出できる回転陽極X線管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、回転陽極X線管としては、図4に示すようなものがある。この回転陽極X線管50では、真空中で電子線51を図示しない陰極部からターゲット52に向けて照射したとき、ターゲット52よりX線53が発生する。同時に、電子線51の運動エネルギーのほとんどは熱に変化して、ターゲット52には高熱が発生する。このターゲット52の熱は、輻射によってターゲット52およびロータ54から真空管55の外に直接放出するほか、熱伝導によってシャフト56、軸受57を経て軸受ハウジング58に伝わり、外部に出ていく。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の回転陽極X線管50では、シャフト56の熱は、軸受57の軌道面と玉59とが接触する極く微小な面を通してのみ、シャフト56から軸受ハウジング58に伝わっており、シャフト56の熱が効率よく逃げないという問題があった。
【0004】
このように、シャフト56の熱が効率よく逃げていかないので、シャフト56に連結するターゲット52の冷却が不十分になり、X線53の高出力化やX線菅の連続運転が不可能になるという問題があった。
【0005】
また、シャフト56の熱が効率よく逃げないことによって、シャフト56およびシャフト56に接している軸受57も高温になって、軸受57の中の固体潤滑剤の性能が損なわれ、軸受57の寿命が極めて短くなるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、X線発生時に生じる高熱を効率よく放出できて、高出力化、長時間連続運転、軸受の長寿命化を達成できる回転陽極X線管を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明の回転陽極X線管は、ターゲットに連なる被支持部材と、この被支持部材を転がり軸受を介して支持する支持部材と、上記被支持部材と上記支持部材との間に形成された収容部と、この収容部に収容されて真空中でも実質的に蒸発しない液体金属とを備え、上記収容部は複数の上記転がり軸受の間の軸方向の略中央部に設けられていると共に、上記収容部は軸方向の中央の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面を有することを特徴としている。
【0008】
請求項1の発明の回転陽極X線管によれば、液体金属が上記被支持部材と上記支持部材との間に形成された収容部に収容されている。したがって、ターゲットから被支持部材に伝わった熱は、液体金属を介して支持部材に効率よく伝えられて、外部に放出される。また、液体金属は冷却材としても機能する。したがって、ターゲット、被支持部材、軸受の昇温が防止され、X線管の高出力化、長時間連続運転、軸受の長寿命化が可能になる。
【0009】
また、請求項1の発明の回転陽極X線管によれば、上記収容部は軸方向の中央の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面を有している。したがって、上記液体金属は収容部に容易に隙間なく充填される。また、シャフト回転時には、液体金属に遠心力が働くことによって、液体金属は収容部の直径の最も大きな軸方向の中央に集められるから、液体金属が収容部から漏れ出るのを防止できる。
【0010】
請求項2の発明の回転陽極X線管は、請求項1に記載の回転陽極X線管において、上記液体金属はGaまたはGa合金であって、上記Gaまたは上記Ga合金に接する収容部が、上記Gaまたは上記Ga合金に対して耐食性を有する耐食性金属または耐食性セラミックスで製作されていることを特徴としている。
【0011】
上記請求項2の発明の回転陽極X線管において、上記液体金属はGaまたはGa合金であり、上記収容部が上記Gaまたは上記Ga合金に対して耐食性を有する耐食性金属または耐食性セラミックスで製作されている。したがって、上記収容部はGaまたはGa合金によって腐食されることがない。
【0012】
請求項3の発明の回転陽極X線管は、請求項1に記載の回転陽極X線管において、上記液体金属はGaまたはGa合金であって、上記Gaまたは上記Ga合金に接する収容部がTiNを被覆したステンレス鋼または工具鋼で製作されていることを特徴としている。
【0013】
上記請求項3の発明の回転陽極X線管において、上記収容部がTiNを被覆したステンレス鋼または工具鋼で製作されているから、上記収容部はGaまたはGa合金によって腐食されることがない。また、上記収容部は、ステンレス鋼または工具鋼をTiNで被覆しているから、全体をGaまたはGa合金に対して耐腐食性の材料で作るよりも安価に製造できる。
【0014】
請求項4の発明の回転陽極X線管は、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の回転陽極X線管において、上記収容部に上記液体金属を注入するための注入穴を備えていることを特徴としている。
【0015】
上記請求項4の発明の回転陽極X線管においては、上記収容部に液体金属を注入するための注入穴を備えているから、液体金属の収容部への注入が容易になり、特に液体金属が使用中に消耗しても、容易に補給できる。
【0016】
請求項5の発明の回転陽極X線管は、請求項4に記載の回転陽極X線管において、上記注入穴にはねじが切られ、上記注入穴がねじ栓で塞がれていることを特徴としている。
【0017】
上記請求項5の発明の回転陽極X線管において、上記注入穴にはねじが切られ、上記注入穴がねじ栓で塞がれているから、上記注入穴から液体金属が漏れ出すことはない。
【0018】
請求項6の発明の回転陽極X線管は、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の回転陽極X線管において、上記収容部よりも軸方向外側における被支持部材と支持部材との間の隙間が0.2mm以下であることを特徴とする回転陽極X線管。
【0019】
上記請求項6の発明の回転陽極X線管において、上記収容部の軸方向外側における被支持部材と支持部材との間の隙間が0.2mm以下であるから、上記収容部から上記液体金属が漏れるのが防止される。このことは実験によって確認された。
【0020】
請求項7の発明の回転陽極X線管は、請求項6に記載の回転陽極X線管において、上記被支持部材と支持部材との間の隙間にある液体金属を上記収容部に押し戻すポンピング溝が、上記被支持部材または支持部材に形成されていることを特徴としている。
【0021】
上記請求項7の発明の回転陽極X線管においては、上記被支持部材または支持部材に形成されたポンピング溝が、上記被支持部材と支持部材との間の隙間にある液体金属を上記収容部に押し戻す。したがって、上記収容部から液体金属が漏れ出るのが防止される。
【0022】
請求項8の発明の回転陽極X線管は、請求項7に記載の回転陽極X線管において、上記ポンピング溝の外側に隣接して、液体金属を貯留するラビリンス溝が形成されていることを特徴としている。
【0023】
上記請求項8の発明の回転陽極X線管においては、万一、液体金属が収容部の外に漏れ出て、さらに、ポンピング溝の外側に漏れ出たとしても、上記ポンピング溝の外側に隣接して形成されたラビリンス溝は、その液体金属を捕獲する。
【0024】
請求項9の発明の回転陽極X線管は、請求項7または8に記載の回転陽極X線管において、上記ポンピング溝の溝角度が被支持部材の軸方向に垂直な平面に対して10乃至20度であることを特徴としている。
【0025】
上記請求項9の発明の回転陽極X線管においては、上記ポンピング溝の溝角度が被支持部材の軸方向に垂直な平面に対して10乃至20度であるから、被支持部材が回転しているときに液体金属を上記収容部に押し戻すポンピング力が上記ポンピング溝によって確保されると共に、被支持部材の静止時の上記ポンピング溝からの液体金属の漏洩が抑制される。もし、上記ポンピング溝の溝角度が20度を越えると、ポンピング力は大きくなって動作時に液体金属を収容部に押し戻すが、溝長さが短くなって、静止時に、このポンピング溝を通して、液体金属が外部に漏洩するのである。逆に上記溝角度が10度未満であると、溝長さが長くなって、静止時に液体金属が外部に漏洩しにくくなるが、動作時にポンピング力が小さくなって液体金属を収容部に押し戻す働きが弱まる。このことは実験によって確認された。
【0026】
【0027】
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0029】
図1は、本発明の一実施の形態の回転陽極X線管1の断面図である。この回転陽極X線管1は、段付きの円筒形の真空管2の中に、円盤形のターゲット3と、このターゲット3の中心に連結した被支持部材としてのシャフト6と、このシャフト6にそのシャフト6と同軸に取り付けられた円筒形のロータ5とを備えている。さらに、上記回転陽極X線管1は、支持部材としては筒形の軸受ハウジング8と玉軸受7,7を備えて、玉軸受7,7を介して上記シャフト6を支持している。また、上記軸受ハウジング8は、部分8aと部分8bとからなり、部分8aはステンレス鋼で形成し、部分8bはGaまたはGa合金に対して耐食性のあるMo,Mo合金,Ta,Wなどの耐食性金属またはセラミックスで形成している。また、上記シャフト6はGaまたはGa合金に対して耐食性のあるMo,Mo合金,Ta,Wなどの耐食性金属またはセラミックスで形成し、円周方向に軌道面としての深溝4,4を設けている。さらに、上記シャフト6の中央部と、軸受ハウジング8の部分8bの内面とで、収容部10を形成している。この収容部10は、軸方向の中央部の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面11,11を有し、いわゆる算盤玉の形状をしている。また、上記収容部10の外側のシャフト6と軸受ハウジング8との間の隙間は、0.2mm以下に設定している。そして、収容部10の軸方向の中央の上部には、ねじが切られた注入穴13を連通させ、この注入穴13にねじ栓12を螺合している。この収容部10は、真空中でも実質的に蒸発しない液体金属であるGaまたはGa合金を収容している。この収容部10を形成するシャフト6と軸受ハウジング8の部分8bは、GaまたはGa合金に対して耐食性のあるMo,Mo合金,Ta,Wなどの耐食性金属またはセラミックスで形成しているから腐食することはない。
【0030】
一方、上記収容部10の両端の外側のシャフト6上には、螺旋状のポンピング溝14,14を設けている。上記ポンピング溝14は、上記シャフト6と軸受ハウジング8の間の隙間にあるGaを上記収納部10に押し戻す機能をもつ。上記ポンピング溝14について、シャフト6の軸方向に垂直な平面に対する溝角度を、10乃至20度に設定している。さらに、上記ポンピング溝14の外側のシャフト6上には、ラビリンス溝15を設けている。
【0031】
上記構成の回転陽極X線管1において、真空になった真空管2の中で、図示しない陰極部と陽極であるターゲット3との間に高電圧を掛け、陰極部に電子線16を発生させると、電子線16がターゲット3に衝突する。このとき、ターゲット3からX線17が発生する。また、同時に、ターゲット3に高熱が発生する。このターゲット3に発生した熱の一部は、熱輻射によってターゲット3とロータ5から真空管2の外に直接放出される。上記ターゲット3に発生した熱の他の部分は、シャフト6に、さらに軸受7,7を介して伝わると共に収容部10内の液体金属GaまたはGa合金を経由して、軸受ハウジング8に伝わる。
【0032】
シャフト6と軸受7,7の玉との接触面の面積が極めて小さいので、軸受7,7を経由して伝わる熱量は極めて小さいが、収容部10の液体金属GaまたはGa合金を経由して軸受ハウジング8に伝わる熱については、シャフト6とGaまたはGa合金、およびGaまたはGa合金と軸受ハウジング8とが直接接触している面積が大きく、かつ、GaまたはGa合金の熱伝達率が大きいので、伝熱効率が良い。さらに、GaまたはGa合金は冷却材としても働く。したがって、熱を効果的にターゲット3から外部に放出でき、ターゲット3を冷却できる。このために、ターゲット3、シャフト6および軸受7,7の昇温が防止され、X線管の高出力化、長時間連続運転が可能となり、かつ、軸受の寿命を延ばすことができる。
【0033】
また、上記収容部10を形成するシャフト6と軸受ハウジング8の部分8bは、GaまたはGa合金に対して耐食性のあるMo,Mo合金,Ta,Wなどの耐食性金属またはセラミックスで形成されているから、収容部10の腐食を防止できる。
【0034】
上記収容部10の軸方向中央の上部には、ねじが切られた注入穴13が連通しているから、GaまたはGa合金を収容部10内に注入するのが容易になる。また、特に、GaまたはGa合金が使用中に消耗しても、容易にそれらを補給できる。また、この注入穴13にはねじ栓12によって塞がれるから、注入穴13からGaまたはGa合金が漏れ出すのを防止できる。
【0035】
さらに、上記収容部10は、いわゆる算盤玉の形状をしていて、軸方向の中央部の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面11,11を有している。したがって、収容部10のこのような形状のために、GaまたはGa合金は、収容部10に気泡等が残存することなく、容易に隙間なく充填される。
【0036】
また、上記収容部10内のGaまたはGa合金は、次のように外部に漏れ出ることはない。
【0037】
図2は、シャフト6と軸受ハウジング8との間の隙間(mm)とGaの漏れ量(g/h)の関係を示している。図2から、シャフト6と軸受ハウジング8との間の隙間が0.2mm以下では、収容部10のGaが外に漏れ出さないことがわかる。本実施の形態では、上記隙間を0.2mm以下に設定しているのでGaまたはGa合金の漏洩が防止される。
【0038】
上記収容部10は、算盤玉の形状をしていて、軸方向の中央部の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面11,11を有している。このため、シャフト6の回転に伴って、シャフト6に接するGaが回転を始めると、遠心力がGaまたはGa合金に働き、遠心力がGaを収容部10の最も直径の大きい中央部に押しやる。したがって、上記収容部10の中のGaが両端部から外に漏れ出にくくなる。
【0039】
また、上記収容部の両外側に位置するポンピング溝14,14はシャフト6と軸受ハウジング8との間の隙間にGaまたはGa合金が存在しても、シャフト6が回転すると、ねじがGaまたはGa合金を収容部10の方に押しやる。したがって、GaまたはGa合金が両端部から外側に漏出しない。
【0040】
このように、シャフト6にポンピング溝14を設けると、シャフト6と軸受ハウジング8との間の隙間が0.2mmを越えていても、シャフト6の回転時には、ポンピング溝14のポンピング力によって、漏れたGaまたはGa合金を収容部10に押し戻すから、GaまたはGa合金が収容部10から漏出しないか、漏出しにくくなる。
【0041】
上記シャフト6の回転が停止した場合には、ポンピング溝が短いと、このポンピング溝を通ってGaまたはGa合金が外部に漏出する場合が有る。図6は、溝角度αと無次元溝長さLの関係および溝角度αと無次元ポンピング力Mの関係を示す。この溝角度αとは、図5に示すように、シャフト6の軸方向に垂直な平面に対する溝の角度のことであり、無次元溝長さLとは、シャフトの軸方向長さAの間の溝長さを長さAで除した値である。図6から、上記無次元溝長さLは溝角度αが大きいほど小さな値となることがわかる。したがって、溝長さを長くして漏出抵抗を増大させるには、溝角度αを小さくすればよい。しかし、ポンピング力は約35度の溝角度αで最大値をとるが、その35度から溝角度αを小さくすれば、図6に示すように、ポンピング力は急速に低下する。図6から分かるように、溝角度αが10〜20度であると、最大値の約5〜8割のポンピング力が得られると共に、GaまたはGa合金の漏出量が少ないことがわかった。すなわち、溝角度αを10乃至20度にすると、十分に大きなポンピング力を得ることができると共に、液体金属GaまたはGa合金の漏出量も抑制できた。このことは、以下の実験結果から導かれた。上記溝角度が10度未満であると、溝長さが長くなって、静止時にGaまたはGa合金が外部に漏洩しにくくなるが、動作時にポンピング力が小さくなってGaまたはGa合金を収容部に押し戻す働きが弱まった。上記ポンピング溝の溝角度が20度を越え約35度以下であると、ポンピング力は大きくなって動作時にGaまたはGa合金を収容部に押し戻すが、溝長さが短くなって静止時にこのポンピング溝を通してGaまたはGa合金が外部に漏洩した。溝角度が35度を越えると、ポンピング力が弱まると同時に外部へのGaまたはGa合金の漏洩量も増大した。このようにして、溝角度αを10乃至20度にすると、十分に大きなポンピング力を得ることができると共に、液体金属GaまたはGa合金の漏出量も抑制できるという結果を得た。
【0042】
一方、上記ポンピング溝14,14の外側にはラビリンス溝15,15を設けている。したがって、たとえば、シャフト6の静止中に、GaまたはGa合金がポンピング溝14,14の外側に漏れ出ても、そのGaまたはGa合金をラビリンス溝にトラップして、GaまたはGa合金が外部に漏れ出るのを防止できる。
【0043】
なお、本実施の形態では、被支持部材としてのシャフト6をターゲット3に連結し、支持部材としての軸受ハウジング8を真空管2に固定しているが、図示しない被支持部材としてのスリーブをターゲットに連結し、このスリーブに内嵌する支持部材としてのシャフトを真空管に固定してもよい。
【0044】
また、本実施の形態では、収容部10を形成するシャフト6と軸受ハウジング8の部分8bは、GaまたはGa合金に対して耐食性のあるMo,Mo合金,Ta,Wなどの耐食性金属またはセラミックスで形成しているが、図3に示すように、シャフト76と軸受ハウジング78の部分78bとをステンレス鋼またはSKH4等の工具鋼で形成し、収容部10を形成する軸受ハウジング78の部分78bおよびシャフト76の部分76aにTiNの皮膜70を被覆してもよい。なお、図3は上述の部材以外は図1と同一なので、同一部材には同一番号を付して説明を省略する。このように、ステンレス鋼またはSKH4等の工具鋼にTiNの皮膜70を被覆すると、軸受ハウジング全体を上記耐食性金属またはセラミックスで作るよりも安価に製造できる。
【0045】
また、本実施の形態では、ポンピング溝14,14をシャフト6側に設けたが、軸受ハウジング8側に設けてもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1の発明の回転陽極X線管は、液体金属が上記被支持部材と上記支持部材との間に形成された収容部に収容されているので、ターゲットから被支持部材に伝わった熱を、液体金属を介して支持部材に効率よく伝えることができる。また、液体金属を冷却材としても機能させることができる。このため、ターゲット、被支持部材、軸受の昇温を防止でき、X線管の高出力化、長時間連続運転、軸受の長寿命化ができる。また、請求項1の発明の回転陽極X線管は、収容部が軸方向の中央の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面を有しているので、液体金属は収容部に容易に隙間なく充填できる。また、シャフト回転時には、液体金属に働く遠心力によって、液体金属は収容部の直径の最も大きな軸方向の中央に集められるので、液体金属が収容部から漏れ出るのを防止できる。
【0047】
請求項2の発明の回転陽極X線管は、液体金属がGaまたはGa合金であり、収容部が上記Gaまたは上記Ga合金に対して耐食性を有する耐食性金属または耐食性セラミックスで製作されているので、上記収容部がGaまたはGa合金により腐食するのを防止できる。
【0048】
請求項3の発明の回転陽極X線管は、収容部がTiNを被覆したステンレス鋼で製作されているので、上記収容部がはGaまたはGa合金により腐食するのを防止できる。また、上記収容部は、ステンレス鋼または工具鋼をTiNで被覆して形成しているので、全体をGaまたはGa合金に対して耐腐食性の材料を作るよりも安価に製造できる。
【0049】
請求項4の発明の回転陽極X線管は、収容部に液体金属を注入するための注入穴を備えているので、液体金属の収容部への注入が容易になり、特に液体金属が使用中に消耗しても、容易に補給できる。
【0050】
請求項5の発明の回転陽極X線管は、上記注入穴にはねじが切られ、この注入穴がねじ栓で塞がれているので、上記注入穴から液体金属が漏れ出すのを防止できる。
【0051】
請求項6の発明の回転陽極X線管は、上記収容部よりも軸方向外側における被支持部材と支持部材との間の隙間が0.2mm以下であるので、上記収容部から液体金属が漏れるのを防止できる。
【0052】
請求項7の発明の回転陽極X線管は、被支持部材または支持部材に形成されたポンピング溝が、上記被支持部材と支持部材との間の隙間にある液体金属を上記収容部に押し戻すので、上記収容部から液体金属が漏れ出るのを防止できる。
【0053】
請求項8の発明の回転陽極X線管は、上記ポンピング溝の外側に隣接してラビリンス溝を形成しているので、万一、GaまたはGa合金が収容部の外に漏れ出て、さらに、ポンピング溝の外側に漏れ出たとしても、そのラビリンス溝で漏れ出た液体金属を捕獲できる。
【0054】
上記請求項9の発明の回転陽極X線管は、上記ポンピング溝の溝角度が被支持部材の軸方向に垂直な平面に対して10乃至20度であるので、被支持部材が回転しているときに液体金属を上記収容部に押し戻すポンピング力を上記ポンピング溝によって確保できると共に、被支持部材の静止時の上記ポンピング溝からの液体金属の漏洩を抑制できる。
【0055】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の回転陽極X線管の断面図である。
【図2】 図1の回転陽極X線管の収容部端部の隙間と漏れ量との関係を示す図である。
【図3】 本発明の他の実施の形態の回転陽極X線管の断面図である。
【図4】 従来の回転陽極X線管の断面図である。
【図5】 図1の回転陽極X線管のポンピング溝の正面図である。
【図6】 図1の回転陽極X線管のポンピング溝の溝角度と溝長さの関係及び溝角度とポンピング力の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…回転陽極X線管、 3…ターゲット、 6,76…シャフト、
8,78…軸受ハウジング、 10…収容部、 11…テーパ面、
12…ねじ栓、 13…注入穴、 14…ポンピング溝、
15…ラビリンス溝、 70…TiN。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary anode X-ray tube capable of efficiently releasing high heat generated when X-rays are generated.
[0002]
[Prior art]
Conventional rotary anode X-ray tubes include those shown in FIG. In the rotary
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional rotary
[0004]
As described above, since the heat of the
[0005]
In addition, since the heat of the
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating anode X-ray tube that can efficiently release high heat generated when X-rays are generated, and can achieve high output, long-time continuous operation, and long bearing life.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a rotating anode X-ray tube according to the first aspect of the present invention includes a supported member connected to a target, a supporting member that supports the supported member via a rolling bearing, the supported member, and the above An accommodating portion formed between the supporting member and a liquid metal which is accommodated in the accommodating portion and does not substantially evaporate even in a vacuum, and the accommodating portion is substantially in the center in the axial direction between the plurality of rolling bearings. The housing portion is characterized by having a tapered surface having the largest diameter in the axial direction and having a diameter that decreases toward the end in the axial direction.
[0008]
According to the rotary anode X-ray tube of the first aspect of the invention, the liquid metal is accommodated in the accommodating portion formed between the supported member and the support member. Therefore, the heat transmitted from the target to the supported member is efficiently transmitted to the support member via the liquid metal and released to the outside. The liquid metal also functions as a coolant. Therefore, the temperature rise of the target, the supported member, and the bearing is prevented, and the output of the X-ray tube can be increased, the operation can be continued for a long time, and the life of the bearing can be extended.
[0009]
According to the rotary anode X-ray tube of the first aspect of the invention, the accommodating portion has the largest diameter in the center in the axial direction and has a tapered surface that decreases in diameter toward the end in the axial direction. ing. Therefore, the liquid metal is easily filled in the accommodating portion without a gap. Further, when the shaft is rotated, the centrifugal force acts on the liquid metal, so that the liquid metal is collected at the center in the axial direction having the largest diameter of the accommodating portion, so that the liquid metal can be prevented from leaking from the accommodating portion.
[0010]
The rotary anode X-ray tube according to the invention of
[0011]
In the rotary anode X-ray tube according to the invention of
[0012]
A rotary anode X-ray tube according to a third aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to the first aspect, wherein the liquid metal is Ga or a Ga alloy, and the accommodating portion in contact with the Ga or the Ga alloy is TiN. It is characterized by being made of stainless steel or tool steel coated with.
[0013]
In the rotary anode X-ray tube according to the third aspect of the invention, since the housing portion is made of stainless steel or tool steel coated with TiN, the housing portion is not corroded by Ga or Ga alloy. Moreover, since the said accommodating part coat | covers stainless steel or tool steel with TiN, it can manufacture cheaply rather than making the whole with the corrosion-resistant material with respect to Ga or Ga alloy.
[0014]
A rotary anode X-ray tube according to a fourth aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to any one of the first to third aspects, further comprising an injection hole for injecting the liquid metal into the housing portion. It is characterized by being.
[0015]
In the rotary anode X-ray tube according to the fourth aspect of the present invention, the injection hole for injecting the liquid metal into the accommodating portion is provided, so that the injection of the liquid metal into the accommodating portion is facilitated. Even if it is consumed during use, it can be easily replenished.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the rotary anode X-ray tube according to the fourth aspect, wherein the injection hole is threaded and the injection hole is closed with a screw plug. It is a feature.
[0017]
In the rotary anode X-ray tube according to the fifth aspect of the present invention, since the injection hole is threaded and the injection hole is closed with a screw plug, the liquid metal does not leak from the injection hole. .
[0018]
A rotary anode X-ray tube according to a sixth aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to any one of the first to fifth aspects, wherein the supported member and the support member are arranged on the outer side in the axial direction than the housing portion. A rotating anode X-ray tube characterized in that the gap between them is 0.2 mm or less.
[0019]
In the rotary anode X-ray tube according to the sixth aspect of the present invention, since the gap between the supported member and the support member on the outer side in the axial direction of the housing portion is 0.2 mm or less, the liquid metal flows from the housing portion. Leakage is prevented. This was confirmed by experiments.
[0020]
A rotary anode X-ray tube according to a seventh aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to the sixth aspect, wherein the pumping groove for pushing back the liquid metal in the gap between the supported member and the support member to the accommodating portion. Is formed on the supported member or the supporting member.
[0021]
In the rotary anode X-ray tube according to the seventh aspect of the present invention, the pumping groove formed in the supported member or the supporting member contains the liquid metal in the gap between the supported member and the supporting member. Push back to. Therefore, the liquid metal is prevented from leaking from the housing portion.
[0022]
The rotary anode X-ray tube according to an eighth aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to the seventh aspect, wherein a labyrinth groove for storing a liquid metal is formed adjacent to the outside of the pumping groove. It is a feature.
[0023]
In the rotary anode X-ray tube according to the eighth aspect of the present invention, even if the liquid metal leaks out of the housing portion and further leaks out of the pumping groove, it is adjacent to the outside of the pumping groove. The labyrinth groove thus formed captures the liquid metal.
[0024]
A rotary anode X-ray tube according to a ninth aspect of the present invention is the rotary anode X-ray tube according to the seventh or eighth aspect, wherein the groove angle of the pumping groove is 10 to about a plane perpendicular to the axial direction of the supported member. It is characterized by 20 degrees.
[0025]
In the rotary anode X-ray tube according to the ninth aspect of the invention, since the groove angle of the pumping groove is 10 to 20 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the supported member, the supported member rotates. A pumping force that pushes the liquid metal back into the housing portion when it is being held is secured by the pumping groove, and leakage of the liquid metal from the pumping groove when the supported member is stationary is suppressed. If the groove angle of the pumping groove exceeds 20 degrees, the pumping force is increased and the liquid metal is pushed back to the receiving part during operation. However, the groove length is shortened and the liquid metal passes through the pumping groove when stationary. Leaks to the outside. On the other hand, if the groove angle is less than 10 degrees, the groove length becomes long and it becomes difficult for the liquid metal to leak to the outside when stationary, but the pumping force is reduced during operation, and the liquid metal is pushed back to the accommodating portion. Is weakened. This was confirmed by experiments.
[0026]
[0027]
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0029]
FIG. 1 is a sectional view of a rotary anode X-ray tube 1 according to an embodiment of the present invention. The rotary anode X-ray tube 1 includes a stepped
[0030]
On the other hand, spiral pumping
[0031]
In the rotary anode X-ray tube 1 configured as described above, when a high voltage is applied between a cathode portion (not shown) and the
[0032]
Since the area of the contact surface between the
[0033]
Further, the
[0034]
Since the screw-
[0035]
Further, the
[0036]
Moreover, Ga or Ga alloy in the said
[0037]
FIG. 2 shows the relationship between the gap (mm) between the
[0038]
The
[0039]
In addition, the pumping
[0040]
As described above, when the pumping
[0041]
When the rotation of the
[0042]
On the other hand,
[0043]
In this embodiment, the
[0044]
Further, in the present embodiment, the
[0045]
In the present embodiment, the pumping
[0046]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the rotary anode X-ray tube according to the first aspect of the present invention has the target because the liquid metal is accommodated in the accommodating portion formed between the supported member and the supporting member. Thus, the heat transferred to the supported member can be efficiently transferred to the supporting member through the liquid metal. Moreover, a liquid metal can be functioned also as a coolant. For this reason, the temperature rise of the target, the supported member, and the bearing can be prevented, and the output of the X-ray tube can be increased, the operation can be continued for a long time, and the life of the bearing can be extended. Further, the rotary anode X-ray tube according to the invention of claim 1 has a tapered surface in which the housing portion has the largest diameter in the center in the axial direction, and the diameter becomes smaller toward the end in the axial direction. In addition, the liquid metal can be easily filled in the accommodating portion without a gap. Further, when the shaft is rotated, the liquid metal is collected at the center in the axial direction having the largest diameter of the accommodating portion by the centrifugal force acting on the liquid metal, so that the liquid metal can be prevented from leaking from the accommodating portion.
[0047]
In the rotary anode X-ray tube of the invention of
[0048]
In the rotary anode X-ray tube according to the third aspect of the present invention, since the housing portion is made of stainless steel coated with TiN, the housing portion can be prevented from being corroded by Ga or Ga alloy. Moreover, since the said accommodating part is formed by coat | covering stainless steel or tool steel with TiN, the whole can be manufactured cheaply rather than making a corrosion-resistant material with respect to Ga or Ga alloy.
[0049]
Since the rotary anode X-ray tube according to the invention of
[0050]
In the rotary anode X-ray tube according to the fifth aspect of the present invention, the injection hole is threaded and the injection hole is closed with a screw plug, so that the liquid metal can be prevented from leaking from the injection hole. .
[0051]
In the rotary anode X-ray tube according to the sixth aspect of the present invention, since the gap between the supported member and the support member on the outer side in the axial direction from the housing portion is 0.2 mm or less, the liquid metal leaks from the housing portion. Can be prevented.
[0052]
In the rotary anode X-ray tube according to the seventh aspect of the present invention, the pumping groove formed in the supported member or the supporting member pushes back the liquid metal in the gap between the supported member and the supporting member to the accommodating portion. The liquid metal can be prevented from leaking out of the housing portion.
[0053]
In the rotary anode X-ray tube of the invention of
[0054]
In the rotary anode X-ray tube according to the ninth aspect of the invention, since the groove angle of the pumping groove is 10 to 20 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the supported member, the supported member is rotating. A pumping force that sometimes pushes the liquid metal back into the housing portion can be secured by the pumping groove, and leakage of the liquid metal from the pumping groove when the supported member is stationary can be suppressed.
[0055]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary anode X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the relationship between the gap at the end of the accommodating portion of the rotating anode X-ray tube of FIG. 1 and the amount of leakage.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotary anode X-ray tube according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional rotary anode X-ray tube.
FIG. 5 is a front view of a pumping groove of the rotating anode X-ray tube of FIG. 1;
6 is a diagram showing the relationship between the groove angle and the groove length of the pumping groove and the relationship between the groove angle and the pumping force of the rotating anode X-ray tube of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary anode X-ray tube, 3 ... Target, 6,76 ... Shaft,
8, 78 ... Bearing housing, 10 ... Housing, 11 ... Tapered surface,
12 ... Screw plug, 13 ... Injection hole, 14 ... Pumping groove,
15 ... Labyrinth groove, 70 ... TiN.
Claims (9)
上記収容部は複数の上記転がり軸受の間の軸方向の略中央部に設けられていると共に、上記収容部は軸方向の中央の直径が最も大きく、かつ、軸方向の端に行くに従って、直径が小さくなるテーパ面を有することを特徴とする回転陽極X線管。A supported member connected to the target, a support member that supports the supported member via a rolling bearing, a storage portion formed between the supported member and the support member, and a storage portion With liquid metal that does not substantially evaporate even in vacuum,
The housing portion is provided at a substantially central portion in the axial direction between the plurality of rolling bearings, and the housing portion has the largest diameter in the center in the axial direction, and the diameter increases toward the end in the axial direction. A rotating anode X-ray tube characterized by having a tapered surface with a small diameter.
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