JP4828942B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線装置に係り、特に、回転陽極型Ｘ線管などが発生する熱の放出特性を向上させたＸ線装置に関する。

Ｘ線装置は、回転可能に支持された陽極ターゲットを真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管、回転陽極型Ｘ線管を収納するハウジングなどを備えて構成されている。このようなＸ線装置は、陽極ターゲットなどが発生する熱を放出する場合、これを冷却するための冷却機構を備えている。

冷却機構を備えたＸ線装置としては、以下のような提案が成されている。
（１）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油中に浸し、発熱が大きい部分たとえば陽極ターゲット近傍に設けられる反跳電子捕捉トラップや真空外囲器の一部に設けられた流路に熱伝達効率の大きい水系冷却液を流して冷却し、この冷却液をこれら流路とクーラーユニットとの間で循環させるＸ線装置（例えば、米国特許６５１９３１７号明細書参照。）。

（２）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油ではなく水系冷却液中に浸し、ハウジングとクーラーユニットとの間に水系冷却液を循環させる以外は、（１）と同様に構成されたＸ線装置（例えば、特表２００１−５０２４７３号公報参照。）。

（１）のように構成されたＸ線装置によれば、回転陽極型Ｘ線管の熱負荷が大きくなると、真空外囲器の外面からの発熱が増大するが、この外面を冷却する冷却媒体は外部の熱交換器により冷却されない絶縁油のみであるため、必要とされる冷却性能が十分に得られない場合がある。加えて、冷却液が水を含むため、循環路中の金属部品を腐食させるおそれがある。陽極ターゲット近傍に設けられる反跳電子捕捉トラップや真空外囲器の一部に設けられた流路を形成する金属部品は、真空と冷却液とを遮断する機能を持つため、腐食が進行すると、その機能が損なわれ、Ｘ線管が使用不可能となる。また、そのような不具合が発生すると、Ｘ線管の陽極ターゲットが高温となった場合に、水系冷却液がＸ線管中に進入して高温の陽極ターゲットに触れて蒸発気化し、圧力上昇を来たすこととなり、安全上問題である。

（２）のように構成されたＸ線装置によれば、（１）の問題に加えて、金属腐食に伴う水系冷却液の絶縁抵抗値の低下により、ステータ回路などの低電圧電気回路系の絶縁性能やハウジングと真空外囲器との間の絶縁性能が低下する問題がある。特に、回転支持機構の軸受として動圧式すべり軸受を用いる場合は、玉軸受を用いる場合に比べてステータの発熱が大きくなり、電気絶縁性能の低下が顕著になる。また、（１）の場合には水系冷却液に浸らなかったＸ線管の真空壁を腐食させる。その結果、（１）と同様の問題がより発生しやすくなるおそれがある。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線装置を提供することにある。
この発明の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
前記水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体によって被覆されたことを特徴とする。

図１は、この発明の第１実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、この発明の第２実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、この発明の第３実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図４は、この発明の第４実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図５は、この発明の第５実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図６は、この発明の第６実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図７は、変形例に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。

以下、この発明の一実施の形態に係るＸ線装置について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係るＸ線装置は、ハウジング１０、回転陽極型Ｘ線管１１などを備えて構成されている。ハウジング１０は、その一部に設けられたＸ線用出力窓１０ａを有している。また、ハウジング１０は、その内部に回転陽極型Ｘ線管１１を収納保持している。ハウジング１０は、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間を満たす非水系冷却媒体として例えば絶縁油を収納している。

回転陽極型Ｘ線管１１は、真空外囲器１３などで構成されている。真空外囲器１３は、その一部に設けられたＸ線用出力窓１３ａを有している。真空外囲器１３は、たとえば径が大きい径大部１３１、径大部１３１よりも径が小さい径小部１３２、二重円筒の筒状部１３３、円筒状の陰極収納部１３４などから構成されている。径大部１３１、径小部１３２、及び、筒状部１３３は、管軸を中心にして同軸的に設けられている。陰極収納部１３４は、管軸からずれて設けられている。

回転可能な陽極ターゲット１５は、径大部１２１に配置されている。陰極１６は、陽極ターゲット１５に対向して陰極収納部１３４に配置されている。陰極収納部１３４の一部たとえば陰極１６を囲むように配置された壁部に反跳電子捕捉トラップ（シールド構造体）１７が設けられている。この反跳電子捕捉トラップ１７は、陽極ターゲット１５から反射した電子を捕捉する。この反跳電子捕捉トラップ１７は、銅や銅合金などの熱伝導度が比較的高い材料によって形成されている。

陰極１６は、陰極支持構体１８によって支持されている。陰極支持構体１８は、陰極収納部１３４の内側に固定されている。陽極ターゲット１５は、継手部１９を介して回転支持機構２０に連結され、回転支持機構２０によって回転可能に支持されている。

回転支持機構２０は、継手部１９と連結する回転体２２及びこの回転体２２のたとえば先端側の内側に嵌合する固定体２３などから構成されている。回転体２２における後端側の筒状部の外周面に筒状ロータ２４が接合されている。回転体２２と固定体２３との嵌合部分には、動圧式すべり軸受、たとえばラジアル方向及びスラスト方向の動圧式すべり軸受（図示せず）が設けられている。固定体２３の両端部は、真空外囲器１３に固定されている。

真空外囲器１３の外側たとえば筒状ロータ２４を囲む位置には、ステータ２６が配置されている。このステータ２６は、陽極ターゲット１５を回転させるための誘導電磁界を発生する。ここでは、ステータ２６は、ハウジング１０内において、回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納され、絶縁油に接している。

ハウジング１０のたとえば外には、クーラーユニット２７が設けられている。このクーラーユニット２７は、循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂなどから構成されている。循環ポンプ２７ａは、後述する水系冷却媒体が循環する循環路の途中に設けられ、水系冷却媒体を強制駆送する。熱交換器（ラジエータ）２７ｂは、循環ポンプ２７ａの下流側に設けられ、水系冷却媒体の熱を放出させる。ラジエータは、主に銅や銅合金などの熱伝導度が比較的高い材料によって形成されている。ここでの水系冷却媒体とは、例えば、ハウジング１０内の絶縁油よりも熱伝達効率の高い冷却媒体たとえば水とエチレングリコールやプロピレングリコールとの混合物（以下、不凍液と称する）であり、循環路に満たされている。

水系冷却媒体の循環路は、回転陽極型Ｘ線管１１の少なくとも一部に近接して設けられ、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路を含んでいる。第１冷却路Ｃ１は、径大部１３１の下方に相当する筒状部１３３側に形成されている。第２冷却路Ｃ２は、反跳電子捕捉トラップ１７に近接してまたはその内部に形成されている。第３冷却路Ｃ３は、固定体２３の内部に形成されている。

すなわち、径大部１３１の筒状部１３３側に位置する壁１３１ａの外側に、環状の壁部１４が壁１３１ａとほぼ平行に、かつ筒状部１３３を囲んで設けられている。第１冷却路Ｃ１は、壁１３１ａと壁部１４との間の円盤状空間２８である。円盤状空間２８は、第１冷却路Ｃ１に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ１１及び第１冷却路Ｃ１から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ１２を有している。これら導入口Ｃ１１及び導出口Ｃ１２は、例えば、円盤状空間２８の中心部を挟んで両端（１８０°の間隔）に形成されている。

第２冷却路Ｃ２は、例えば反跳電子捕捉トラップ１７の内部の環状空間２９である。環状空間２９は、第２冷却路Ｃ２に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ２１及び第２冷却路Ｃ２から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ２２を有している。

第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３の内部に形成された空洞２３ａ及び空洞２３ａ内に挿入されたパイプ２３ｂによって形成されている。すなわち、固定体２３は、中空の棒状体であって、その一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）が開放され、その他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）が閉じられている。また、パイプ２３ｂは、筒状ロータ２４の回転中心に固定されている。固定体２３の一端部に位置するパイプ２３ｂの一端部が第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１となる。固定体２３の一端部が第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２となる。つまり、導入口Ｃ３１から導入された水系冷却媒体は、パイプ２３ｂを通って空洞２３ａ内でＵ字状に進路変更され、導出口Ｃ３２から固定体２３の外部に導出される。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

クーラーユニット２７は、着脱自在の配管ジョイントを介してハウジング１０と接続されている。すなわち、ハウジング１０とクーラーユニット２７との間の循環路は、たとえばホースで構成されている。ホースとハウジング１０との接続部Ｔ１、Ｔ２およびホースとクーラーユニット２７との接続部Ｔ３、Ｔ４は、ハウジング１０側及びクーラーユニット２７側の少なくとも一方が着脱可能に構成されている。この構造により、ハウジング１０とクーラーユニット２７とを分離することができ、クーラーユニット２７などの据え付け作業や保守作業が容易になる。

上述した構成のＸ線装置においては、ステータ２６が発生する誘導電磁界によって回転体２２が回転する。この回転動力が継手部１９を介して陽極ターゲット１５に伝達し、陽極ターゲット１５が回転する。この状態で、陰極１６から陽極ターゲット１５に電子ビームｅが照射され、陽極ターゲット１５からＸ線が放出される。Ｘ線は、Ｘ線用出力窓１３ａ及び１０ａを通して外部に取り出される。このとき、陽極ターゲット１５で反射した電子ビームｅの一部が反跳電子捕捉トラップ１７で捕捉される。

回転陽極型Ｘ線管１１が動作状態に入ると、陽極ターゲット１５は電子ビームｅの照射により温度が上昇する。反跳電子捕捉トラップ１７も、陽極ターゲット１５から反射された電子ビームｅを捕捉することで温度が上昇する。ステータ２６もコイル部分に流れる電流で温度が上昇する。これらの熱の伝達により真空外囲器１３の温度も上昇する。

真空外囲器１３及びステータ２６の熱は、ハウジング１０内の絶縁油に伝達し、外部に放熱される。また、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。

クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。

そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ４を介してクーラーユニット２７に還流される。

ところで、水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体によって被覆されている。第１実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４などであり、それぞれの内面の少なくとも一部に被覆体が被覆されている。

金属部品に直接的に被覆体を形成する場合は、金属部品の表面に隙間なく被覆体を固着する。また、金属部品に間接的に被覆体を形成する場合は、金属部品と被覆体との間に両者を密着力を増すための中間被膜がある状態を意味する場合と、金属部品と被覆体との間に隙間があり、両者が単に接触している状態を意味する場合との２通りである。例えば、水系冷却媒体が接触する部分を包含するような袋状体を被覆体として機能させても良い。

この被覆体は、金属部品の防錆被覆膜として機能する、あるいは、電気的な絶縁膜として機能する。すなわち、被覆体、例えば有機被覆膜（ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）で形成されている。より具体的には、有機被覆膜は、エポキシ系樹脂、タールエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂の中から選ばれた樹脂またはそれを主成分とする混合樹脂からなる塗膜であることが望ましい。

また、被覆体は、無機被覆膜（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）で形成されても良い。より具体的には、クロメート被膜、フッ化物被膜、酸化被膜、金属メッキ被膜の中から選ばれた被膜であることが望ましい。また、金属メッキ被膜の場合、その主成分は、金、クロム、ニッケル、プラチナの中から選ばれた金属であることが望ましい。

この第１実施形態では、図１に示したように、例えば、第３冷却路Ｃ３を有する固定体２３は、水系冷却媒体と接触する部分が被覆体ＣＭによって被覆されている。固定体２３は、例えば鉄ニッケル合金によって形成されており、その表面に被覆される被覆体ＣＭとしては、エポキシ樹脂塗料（例えば、日本ペイント社製「ハイポン４０」）を選択可能である。また、このエポキシ樹脂塗料の下地塗装としてシリコーン樹脂塗料（例えば、（有）パイレックス社製「ＰＬ−２５０」）を塗っておくとさらに耐腐食性が向上する。

上述した第１実施形態に係るＸ線装置によれば、温度上昇の高い部分たとえば反跳電子捕捉トラップ１７や真空外囲器１３の一部の熱は、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を流れる熱伝達効率の高い不凍液によって効率的に放出される。また、径大部１３１では第１冷却路Ｃ１を流れる不凍液と絶縁油との間で熱交換が行われる。この場合、絶縁油は、壁部１４の外面に接触しながら移動するため、不凍液との間に効率的な熱交換が行われ、絶縁油による熱の放熱特性が向上する。その結果、絶縁油に対する熱交換器が不要となり、装置構成が簡単になる。

また、ステータ２６の周囲や真空外囲器１３の外面やハウジング１０の内面は、水系冷却媒体に接することがなく、絶縁油が流れるため、電気絶縁性の低下や金属腐食なども防止することが可能となる。加えて、熱伝達効率の高い水系冷却媒体（不凍液）に接触する金属部品は、防錆被覆膜を備えているため、循環路中における金属部品の腐食を防止することが可能となる。

したがって、熱の放出特性が良好であって、しかも、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図２に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有している。導入口Ｃ３１は固定体２３の他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられている。導出口Ｃ３２は固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

上述した構成のＸ線装置においては、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（筒状ロータ２４側から陰極収容部１３４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。

このような第２実施形態においても、水系冷却媒体に接触する金属部品少なくとも一部の表面は、被覆体によって被覆されている。第２実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、第１実施形態と同様に循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４などであり、それぞれの内面の少なくとも一部に被覆体が被覆されている。この被覆体は、第１実施形態と同様に、有機被覆膜や無機被覆膜で形成可能である。したがって、上述した第２実施形態に係るＸ線装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば第１実施形態と同様に、固定体２３の内部に形成された空洞２３ａ及び空洞２３ａ内に挿入されたパイプ２３ｂによって形成されている。すなわち、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２は、その両方が固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２と導入口Ｃ１１との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３で連結されている。導出口Ｃ１２は、第１冷却路Ｃ１に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。

つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。

このように、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

一方で、ステータ２６は、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されている。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することになるため、その少なくとも一部の表面に被覆体２６ａが形成（モールド）されている。

この被覆体２６ａは、例えば有機被覆膜で形成されている。より具体的には、有機被覆膜は、エポキシ系樹脂、タールエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂の中から選ばれた樹脂またはそれを主成分とする混合樹脂からなる厚膜の塗膜などで形成されている。

これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。

上述した構成のＸ線装置においては、真空外囲器１３、ステータ２６、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。

クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。

そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、ハウジング１０の内部空間１０ｂに導出され、真空外囲器１３、ステータ２６などを冷却する。そして、内部空間１０ｂの不凍液は、接続部Ｔ１からクーラーユニット２７に還流される。

このような第３実施形態においても、水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体ＣＭによって被覆されている。第３実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４、ハウジング１０の内面、真空外囲器１３の表面、Ｘ線用出力窓１０ａ、Ｘ線用出力窓１３ａなどであり、それぞれの少なくとも一部に被覆体が被覆されている。この被覆体ＣＭは、第１実施形態と同様に、有機被覆膜や無機被覆膜で形成可能である。

例えば、ハウジング１０は、鉛によって形成された第１層１０１と、第１層１０１の外側を覆うアルミ鋳物によって形成された第２層１０２との２重構造である。第１層１０１は、予めその表面全体（すなわち内面及び外面）が被覆体ＣＭによって被覆されることが望ましい。また、第２層１０２は、少なくともその内面が被覆体ＣＭによって被覆されている。これら第１層１０１及び第２層１０２は、接着剤を介して接着されている。これら第１層１０１及び第２層１０２を被覆する被覆体ＣＭとしては、エポキシ変性樹脂塗料（例えば、日本ペイント社製「ハイポン３０ＨＢ」）を選択可能である。また、このエポキシ変性樹脂塗料の下地塗装としてシリコーン樹脂塗料（例えば、（有）パイレックス社製「ＰＬ−２５０」）を塗っておくとさらに耐腐食性が向上する。

真空外囲器１３などの鉄ニッケル合金の表面またはその上のニッケルメッキ表面を被覆する被覆体ＣＭとしては、エポキシ樹脂塗料（例えば、日本ペイント社製「ハイポン４０」）を選択可能である。また、このエポキシ樹脂塗料の下地塗装としてシリコーン樹脂塗料（例えば、（有）パイレックス社製「ＰＬ−２５０」）を塗っておくとさらに耐腐食性が向上する。

アルミニウムによって形成されたＸ線用出力窓１０ａの内面を被覆する被覆体ＣＭとしては、ポリイミド塗料（例えば、宇部興産株式会社製「Ｕ−ワニス−Ａ」、または「Ｕ−ワニス−Ｓ」）を選択可能である。

ベリリウムによって形成されたＸ線用出力窓１３ａの表面を被覆する被覆体ＣＭとしては、ポリイミド塗料（例えば、宇部興産株式会社製「Ｕ−ワニス−Ａ」、または「Ｕ−ワニス−Ｓ」）を選択可能である。

上述した第３実施形態に係るＸ線装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、冷却媒体を水系冷却媒体の１種類のみを使用すれば良いため、コスト的に有利であるとともに、メンテナンスも容易である。また、水系冷却媒体は、絶縁油と比較して熱伝達効率が高いため、装置全体の熱の放出特性をさらに向上することが可能となる。さらに、水系冷却媒体に接触する金属部品の耐腐食性が向上するとともに電気的な絶縁性が向上する。参考までに、ハウジング１０と真空外囲器１３との間の電気抵抗値（Ω）をテスターを用いて測定した。

ハウジング１０の内面に全く被覆体を被覆しない場合、両者の間の電気抵抗値は、１ｋΩ以下となり、電気的な絶縁性が不十分であった。また、ハウジング１０を、被覆体を被覆していない第１層１０１及び第２層１０２を接着した後に第１層１０１の内面を被覆体ＣＭで３回にわたって重ねて被覆して形成した場合、両者の間の電気抵抗値は、１ＭΩ〜１０ｋΩの範囲であり、電気的な絶縁性が十分であるとは言い難かった。

これに対して、第３実施形態で説明したように、ハウジング１０を、内面に被覆体ＣＭを被覆した第１層１０１に、内面及び外面に被覆体ＣＭを被覆した第２層１０２を接着した後に、さらに、第１層１０１の内面を被覆体ＣＭで２回にわたって重ねて被覆して形成した場合、ハウジング１０と真空外囲器１３との間の電気的抵抗値は、２０ＭΩ以上となり、電気的な絶縁性を十分に確保できた。なお、このときに使用した水系冷却媒体の導電率は１〜２ｍＳ／ｍであった。

（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば第２実施形態と同様に、固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有している。導入口Ｃ３１は固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。導出口Ｃ３２は固定体２３の他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、及び、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間は、それぞれ配管Ｐ１、及び、Ｐ２で連結されている。導出口Ｃ３２は、第３冷却路Ｃ３に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。

つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。

このように、配管Ｐ１、Ｐ２、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

一方で、ステータ２６は、第３実施形態と同様に、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されており、その少なくとも一部の表面に防錆被覆膜２６ａが形成（モールド）されている。これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。

上述した構成のＸ線装置においては、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（陰極収容部１３４側から筒状ロータ２４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。

このような第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体ＣＭによって被覆されている。第４実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、第３実施形態と同様に循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４、ハウジング１０の内面、真空外囲器１３の表面、Ｘ線用出力窓１０ａ、Ｘ線用出力窓１３ａなどであり、それぞれの少なくとも一部に被覆体が被覆されている。この被覆体ＣＭは、第３実施形態と同様に、有機被覆膜や無機被覆膜で形成可能である。したがって、上述した第４実施形態に係るＸ線装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第５実施形態に係るＸ線装置は、基本的には、図３に示した第３実施形態と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第３実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第３実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。

このような第５実施形態においても、第３実施形態と同様に、水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体ＣＭによって被覆されている。第５実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、第３実施形態と同様に循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４、ハウジング１０の内面、真空外囲器１３の表面、Ｘ線用出力窓１０ａ、Ｘ線用出力窓１３ａなどであり、それぞれの少なくとも一部に被覆体が被覆されている。この被覆体ＣＭは、第３実施形態と同様に、有機被覆膜や無機被覆膜で形成可能である。したがって、上述した第５実施形態に係るＸ線装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

（第６実施形態）
次に、この発明の第６実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第４実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第６実施形態に係るＸ線装置は、基本的には、図４に示した第４実施形態と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第４実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第４実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。

このような第６実施形態においても、第３実施形態と同様に、水系冷却媒体に接触する金属部品の少なくとも一部の表面は、被覆体ＣＭによって被覆されている。第６実施形態においては、水系冷却媒体に接触する金属部品とは、第３実施形態と同様に循環路を構成するものであり、例えば循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４、ハウジング１０の内面、真空外囲器１３の表面、Ｘ線用出力窓１０ａ、Ｘ線用出力窓１３ａなどであり、それぞれの少なくとも一部に被覆体が被覆されている。この被覆体ＣＭは、第３実施形態と同様に、有機被覆膜や無機被覆膜で形成可能である。したがって、上述した第６実施形態に係るＸ線装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、上述した第１及び第２実施形態においては、ハウジング内を満たす第１冷却媒体として絶縁油を利用し、循環炉を満たす第２冷却媒体として第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、第１冷却媒体及び第２冷却媒体は、それぞれ絶縁油及び不凍液の組み合せに限られるものではなく、他の冷却媒体の組み合せを用いることもできる。

同様に、上述した第３乃至第６実施形態においては、ハウジング内及び循環炉を満たす冷却媒体として絶縁油よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、これらの実施形態で適用可能な冷却媒体は、不凍液に限られるものではなく、他の冷却媒体を用いることもできる。

上述した第１乃至第６実施形態では、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構に動圧式すべり軸受を用いている。しかしながら、この発明は、ボールベアリングを利用するころがり軸受や磁気軸受などを用いた場合にも適用できる。これらの軸受を使った場合も、ステータコイルと回転体の回転駆動部とのカップリングが悪かったり、超高速回転を行ったりする場合にはコイルの発熱が高くなる場合があり、上述した各実施形態と同様の構成とすることで、同様の効果が得られる。

また、クーラーユニットから供給される水系冷却媒体は、熱に対する耐久性が低い部位あるいは発熱量が大きな部位などの優先して冷却すべき部位から導入されることが望ましい。例えば、第３実施形態の変形例として、図７に示すように、クーラーユニット２７と導入口Ｃ３１との間、導出口Ｃ３２と導入口Ｃ２１との間、及び、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３で連結されても良い。

導出口Ｃ１２は、第１冷却路Ｃ１に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。このように、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。

この場合、クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ４を介してクーラーユニット２７に還流される。

このような構成により、優先して冷却すべき部位が効率的に放熱され、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線装置を提供することができる。なお、ここでは、第１実施形態の変形例についてのみ説明したが、他の各実施形態についても同様の構成が可能である。

以上説明したＸ線装置によれば、温度の高い部分を熱伝達効率の高い冷却媒体を用いて冷却している。これにより、良好な熱放出性能を実現することができる。その結果、熱の放出特性を向上することが可能であるとともに、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線装置を提供することができる。

この発明によれば、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線装置を提供することができる。

Claims (3)

1. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
   前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
   少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
   前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
   前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
   を具備したＸ線装置であって、
   前記循環路を構成する金属部品は、前記ハウジングの内面を含み、
   前記ハウジングの内面は、有機被覆膜で形成された被覆体によって被覆され、
   前記ハウジングは、鉛によって形成された第１層と、前記第１層の外側を覆う第２層との２重構造であり、前記第１層の内面及び外面は、前記被覆体によって被覆されたことを特徴とするＸ線装置。
2. 前記被覆体は、下地塗装を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
3. 前記有機被覆膜は、エポキシ系樹脂、タールエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂の中から選ばれた樹脂またはそれを主成分とする混合樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。

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