JP5200039B2 - Ｘ線装置 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線管を冷却する構造に係るＸ線装置に関する。
従来、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)などのＸ線装置においては、単位時間当りに撮影する断層写真の枚数を増やすことで撮影の高速化が図られている。単位時間当りに撮影する枚数を増やすためには、Ｘ線管からのＸ線の出力を高くすることが必要となる。
Ｘ線管は、陰極から電子を放出して加速し陽極へ衝突させることでＸ線を発生させる。このとき、電子が陽極に衝突することによって、衝突エネルギが熱エネルギに変化し、陽極では大量の熱が発生する。また、陰極から放出された電子には、陽極に衝突して反射する反射電子がある。反射電子は、再び陽極へ衝突したり、真空容器に衝突したりして、そこで、同様に、熱が発生する。
Ｘ線管は、陰極から電子を放出して加速し陽極へ衝突させることでＸ線を発生させる。このとき、電子が陽極に衝突することによって、衝突エネルギが熱エネルギに変化し、陽極では大量の熱が発生する。また、陰極から放出された電子には、陽極に衝突して反射する反射電子がある。反射電子は、再び陽極へ衝突したり、真空容器に衝突したりして、そこで、同様に、熱が発生する。
陰極から放出される電子エネルギのうち、Ｘ線となってＸ線管から外に放出される分は僅かであり、大部分がＸ線管内で熱エネルギへと変化する。Ｘ線管内で発生する熱によって、陽極、陽極に連なる部材、および陽極を真空状態で収容する真空容器が高温になる。
これらの部材には、Ｘ線が外方に向けて透過する放射線窓と真空容器とのろう付け部など、耐熱温度の低い部位が存在し、冷却する必要がある。また、陽極は常時同じ箇所に電子が衝突しないように回転軸周りに回転している。さらに、陽極の軸受は、熱に対して弱く、熱によって正常な動作が妨げられたり、長期的な信頼性が確保できなくなるため、軸受が高温にならないように冷却する必要がある。
これらの部材には、Ｘ線が外方に向けて透過する放射線窓と真空容器とのろう付け部など、耐熱温度の低い部位が存在し、冷却する必要がある。また、陽極は常時同じ箇所に電子が衝突しないように回転軸周りに回転している。さらに、陽極の軸受は、熱に対して弱く、熱によって正常な動作が妨げられたり、長期的な信頼性が確保できなくなるため、軸受が高温にならないように冷却する必要がある。
従来、Ｘ線管の冷却は、例えば、真空容器とその外側に配設されたハウジング間に充填された絶縁油を、絶縁油を送油するポンプと絶縁油を外気との熱交換で冷却するラジエータから構成された冷却ユニットで循環冷却することにより行われている。
Ｘ線管は、撮影対象の周りを回転しながらＸ線を照射するが、Ｘ線装置の高速スキャン化によって回転速度が高速化し、絶縁油に作用するコリオリ力が大きくなり、絶縁油の流れの方向が偏向する現象が発生している。
Ｘ線管は、撮影対象の周りを回転しながらＸ線を照射するが、Ｘ線装置の高速スキャン化によって回転速度が高速化し、絶縁油に作用するコリオリ力が大きくなり、絶縁油の流れの方向が偏向する現象が発生している。
以下、Ｘ線管の冷却に関する公知技術を列挙する。
特許文献１には、耐熱性の悪い真空容器に前記の反射電子が衝突し、高温になるのを防ぐために冷却液が循環する遮蔽構造体を設ける技術が開示されている。
特許文献２には、ハウジング内に充填されＸ線管から熱を吸収する第１クーラントと、Ｘ線管と第１クーラントから熱を吸収する第２クーラントの２種類のクーラントを用いるデュアル・フルイド式冷却システムが開示されている。第１クーラントとして、例えば絶縁オイル等が使用され、第２クーラントとして、例えばプロピレン・グリコールと脱イオン水から成る水溶液等が使用されることが記載されている。
特許文献３には、陽極に取り付けたフィンから熱が伝達される冷却ブロック内の流路と、遮蔽構造体内の流路に冷却液を循環させる技術が開示されている。
特許文献１には、耐熱性の悪い真空容器に前記の反射電子が衝突し、高温になるのを防ぐために冷却液が循環する遮蔽構造体を設ける技術が開示されている。
特許文献２には、ハウジング内に充填されＸ線管から熱を吸収する第１クーラントと、Ｘ線管と第１クーラントから熱を吸収する第２クーラントの２種類のクーラントを用いるデュアル・フルイド式冷却システムが開示されている。第１クーラントとして、例えば絶縁オイル等が使用され、第２クーラントとして、例えばプロピレン・グリコールと脱イオン水から成る水溶液等が使用されることが記載されている。
特許文献３には、陽極に取り付けたフィンから熱が伝達される冷却ブロック内の流路と、遮蔽構造体内の流路に冷却液を循環させる技術が開示されている。
ところで、上述の特許文献１は、陰極から放出され陽極で反射する反射電子を捕捉するように遮蔽構造体を設け、耐熱温度に劣る部分を持つ真空容器へ反射電子が入射するのを抑制する技術である。しかしながら、この技術では、遮蔽構造体の流路構造が複雑になり、加工工数が多くなる。また、遮蔽構造体の重量が重くなるという問題がある。
特許文献２には、ハウジング内に充填されＸ線管から熱を吸収する第１クーラントと、Ｘ線管と第１クーラントから熱を吸収する第２クーラントの２種類のクーラントを用いるデュアル・フルイド式冷却システムが開示されている。しかしながら、デュアル・フルイド式冷却システムでは、２種類の冷媒を用いる必要があり、また、流路構造も複雑となる。さらに、Ｘ線管の重量が重く、部品点数も多くなるという問題がある。
特許文献３には、陽極に取り付けたフィンから熱を伝達される冷却ブロック内の流路と、遮蔽構造体内の流路に冷却液を循環させる技術が開示されている。しかしながら、この技術では、陽極にフィン加工を施さねばならず、形状が複雑となり、また、遮蔽構造体の重量が重くなるという問題がある。
本発明は、上記実状に鑑み、冷却性能が高く、高信頼、かつ、シンプルな構造のＸ線管を有するＸ線装置を提供することを目的とする。
本発明は、測定対象周りを回転しＸ線を発生するＸ線管と、前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを備えたＸ線装置であって、前記Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と、前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と、前記真空容器を内包するハウジングと、前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有するＸ線装置において、次の第１から第３の発明の何れかを単独または複合して実施して前記目的を達成するものである。
第１の本発明に関わるＸ線装置は、前記Ｘ線管は、前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備えている。例えば、前記ノズルの吐出方向は、前記ノズルの吐出口から、前記陽極の回転軸に垂直であって前記吐出口の図心を含む面が、前記陰極を横切る断面の図心へ、向かう方向を基準方向にして、前記吐出口を中心に、前記基準方向を前記Ｘ線管の前記測定対象周りの回転と同じ方向に回転させ前記遮蔽構造体の外面に沿う方向とした。
第２の本発明に関わるＸ線装置は、前記陽極が接続部を介して前記陽極の回転軸の軸部と接続されるとともに、前記陽極は、前記陽極と前記軸部との間に介在する前記接続部とは独立して、前記陰極と反対方向に前記陽極の熱を拡散させる伝熱部材を有している。
第３の本発明に関わるＸ線装置は、前記真空容器を形成する壁面のうち前記陽極に隣接する壁面と隣接するノズルを備え、前記ノズルは真空容器の外周面の接線と概略平行な方向に設置され、前記ノズルが冷却液を流出させる向きは、前記陽極の回転軸周りを、前記Ｘ線管を搭載するガントリの回転方向と逆向きに回転する向きである。
第２の本発明に関わるＸ線装置は、前記陽極が接続部を介して前記陽極の回転軸の軸部と接続されるとともに、前記陽極は、前記陽極と前記軸部との間に介在する前記接続部とは独立して、前記陰極と反対方向に前記陽極の熱を拡散させる伝熱部材を有している。
第３の本発明に関わるＸ線装置は、前記真空容器を形成する壁面のうち前記陽極に隣接する壁面と隣接するノズルを備え、前記ノズルは真空容器の外周面の接線と概略平行な方向に設置され、前記ノズルが冷却液を流出させる向きは、前記陽極の回転軸周りを、前記Ｘ線管を搭載するガントリの回転方向と逆向きに回転する向きである。
本発明に関わるＸ線装置によれば、性能がよいＸ線装置を達成することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明に係る実施形態のＸ線装置１００を、図１を用いて説明する。
なお、図１は、本発明に係る実施形態のＸ線装置１００を示す斜視図であり、内部のＸ線管３００、冷却器４００、検出器２００等の構成を明らかにするために装置のカバーＣの一部を切り欠いて示している。
本発明に係る実施形態のＸ線装置１００を、図１を用いて説明する。
なお、図１は、本発明に係る実施形態のＸ線装置１００を示す斜視図であり、内部のＸ線管３００、冷却器４００、検出器２００等の構成を明らかにするために装置のカバーＣの一部を切り欠いて示している。
Ｘ線装置１００は、Ｘ線３９４を撮影対象９００に照射し、撮影対象９００の各部位のＸ線３９４の透過率の違いにより、撮影対象９００の内部を視覚化し検査するための装置である。
Ｘ線装置１００は、主に、Ｘ線３９４を患者等の撮影対象９００に照射するとともに撮影対象９００を透過したＸ線３９４を検出する装置本体１０２と、Ｘ線の照射時に撮影対象９００が横たわる架台１０６と、装置本体１０２、架台１０６等を統括的に制御する制御装置１１０とを備え構成されている。
なお、以下で説明するＸ線装置１００の動作は、制御装置１１０の制御により行われる。
Ｘ線装置１００は、主に、Ｘ線３９４を患者等の撮影対象９００に照射するとともに撮影対象９００を透過したＸ線３９４を検出する装置本体１０２と、Ｘ線の照射時に撮影対象９００が横たわる架台１０６と、装置本体１０２、架台１０６等を統括的に制御する制御装置１１０とを備え構成されている。
なお、以下で説明するＸ線装置１００の動作は、制御装置１１０の制御により行われる。
＜架台１０６＞
架台１０６は、ガントリ１０４において撮影対象９００にＸ線照射するに際して、図１に示すように、撮影対象９００を載せる機材である。なお、図１においては、撮影対象９００が撮影可能な場所に移動する前の状態を示している。
架台１０６は、図１の矢印α１のように、図示しない移動機構によりガントリ１０４内のＸ線３９４による撮影が可能な位置(図１の２点鎖線で示す位置Ｐ２)に移動する。一方、架台１０６は、ガントリ１０４内の位置から、図１の矢印α２のように、ガントリ１０４の外部の撮影対象９００が乗り降りする位置Ｐ１(図１の実線で示す位置Ｐ１参照)に移動する。このように、架台１０６は、矢印α１、α２方向に移動自在に構成されている。
図１の実線で示す位置Ｐ１で、患者等の撮影対象９００が架台１０６に横たわる。
その後、架台１０６が、図１の矢印α１で示す架台進行方向へ移動し、撮影対象９００が、撮影可能な場所で停止した状態(図１の２点鎖線で示す位置Ｐ２)か、或いは、撮影可能な場所で移動している状態で、Ｘ線３９４が撮影対象９００に照射され撮影が行われる。
架台１０６は、ガントリ１０４において撮影対象９００にＸ線照射するに際して、図１に示すように、撮影対象９００を載せる機材である。なお、図１においては、撮影対象９００が撮影可能な場所に移動する前の状態を示している。
架台１０６は、図１の矢印α１のように、図示しない移動機構によりガントリ１０４内のＸ線３９４による撮影が可能な位置(図１の２点鎖線で示す位置Ｐ２)に移動する。一方、架台１０６は、ガントリ１０４内の位置から、図１の矢印α２のように、ガントリ１０４の外部の撮影対象９００が乗り降りする位置Ｐ１(図１の実線で示す位置Ｐ１参照)に移動する。このように、架台１０６は、矢印α１、α２方向に移動自在に構成されている。
図１の実線で示す位置Ｐ１で、患者等の撮影対象９００が架台１０６に横たわる。
その後、架台１０６が、図１の矢印α１で示す架台進行方向へ移動し、撮影対象９００が、撮影可能な場所で停止した状態(図１の２点鎖線で示す位置Ｐ２)か、或いは、撮影可能な場所で移動している状態で、Ｘ線３９４が撮影対象９００に照射され撮影が行われる。
＜ガントリ１０４(Ｘ線管３００、冷却器４００、検出器２００)＞
装置本体１０２には、ガントリ１０４が備えられている。
ガントリ１０４は、Ｘ線３９４を発生して撮影対象９００に照射するＸ線管３００と、Ｘ線３９４を発生する際に加熱されるＸ線管３００を冷却する冷却器４００と、撮影対象９００を透過したＸ線３９４を検出する検出器２００とが搭載されている。ガントリ１０４は、Ｘ線管３００、冷却器４００、検出器２００等を撮影位置に回転させるための装置である。
そのため、ガントリ１０４は、撮影可能な場所(図１の二点鎖線で示す位置Ｐ２)に移動した撮影対象９００の周りを回転方向(図１の矢印α３方向)に回転するように構成されている。
装置本体１０２には、ガントリ１０４が備えられている。
ガントリ１０４は、Ｘ線３９４を発生して撮影対象９００に照射するＸ線管３００と、Ｘ線３９４を発生する際に加熱されるＸ線管３００を冷却する冷却器４００と、撮影対象９００を透過したＸ線３９４を検出する検出器２００とが搭載されている。ガントリ１０４は、Ｘ線管３００、冷却器４００、検出器２００等を撮影位置に回転させるための装置である。
そのため、ガントリ１０４は、撮影可能な場所(図１の二点鎖線で示す位置Ｐ２)に移動した撮影対象９００の周りを回転方向(図１の矢印α３方向)に回転するように構成されている。
ガントリ１０４は、撮影時に撮影モードに対応した適当な回転速度で回転し、また、撮影が終了して所定の時間が経過した後には、所定の回転角度の位置で停止する。
ガントリ１０４において、Ｘ線管３００から照射されたＸ線３９４は、架台１０６の上の撮影対象９００を透過し、検出器２００によって検出される。検出器２００によって検出されたＸ線量のデータをＣＴ(Computed Tomography)処理することにより、撮影対象９００の断層写真、または立体画像・動画が得られる。
ここで、Ｘ線装置１００の使用においては、撮影の作業効率を上げるためにスキャン速度を上げることが要求される。スキャン速度を上げるためには、Ｘ線管３００が照射するＸ線量(Ｘ線３９４の量)を増大させる必要がある。
ガントリ１０４において、Ｘ線管３００から照射されたＸ線３９４は、架台１０６の上の撮影対象９００を透過し、検出器２００によって検出される。検出器２００によって検出されたＸ線量のデータをＣＴ(Computed Tomography)処理することにより、撮影対象９００の断層写真、または立体画像・動画が得られる。
ここで、Ｘ線装置１００の使用においては、撮影の作業効率を上げるためにスキャン速度を上げることが要求される。スキャン速度を上げるためには、Ｘ線管３００が照射するＸ線量(Ｘ線３９４の量)を増大させる必要がある。
Ｘ線照射量の増大に伴って、Ｘ線管３００内で陰極３１０(図２のＡ−Ａ線断面図の図３参照)から放射される電子３９０、該電子３９０が陽極３２０(図３参照)で跳ね返った反射電子３９２の衝突に伴い発生する熱が増大するため、Ｘ線管３００の冷却を強化する必要がある。
そこで、発明者は、Ｘ線管３００の冷却を強化するために、Ｘ線管３００のハウジング３０２(図２参照)内の冷却液による冷却について検討を行い、その結果、以下に詳述する構成をもつＸ線装置１００を発明した。
図２は、Ｘ線管３００と冷却器４００とを循環する冷却液３４０の流れの経路と、熱の流れを分かり易く説明するための概念図であり、各構成要素の位置関係や形状を何ら限定するものではない。
そこで、発明者は、Ｘ線管３００の冷却を強化するために、Ｘ線管３００のハウジング３０２(図２参照)内の冷却液による冷却について検討を行い、その結果、以下に詳述する構成をもつＸ線装置１００を発明した。
図２は、Ｘ線管３００と冷却器４００とを循環する冷却液３４０の流れの経路と、熱の流れを分かり易く説明するための概念図であり、各構成要素の位置関係や形状を何ら限定するものではない。
＜Ｘ線管３００、冷却器４００＞
次に、図１に示すＸ線装置１００に搭載されるＸ線管３００と冷却器４００の概要について、図２を用いて説明する。
Ｘ線３９４を発生するＸ線管３００(図１参照)は、図２に示すように、Ｘ線３９４の発生に際してＸ線管３００に生じる熱を冷却するための冷却器４００に、Ｘ線管３００のハウジング３０２内に充填される冷却液３４０が、流入・流出するための流入管４０８、流出管４１０を介して接続されている。ここで、冷却器４００は、Ｘ線３９４の発生に際してＸ線管３００に生じる熱を冷却するための装置である。
なお、冷却液３４０は、ハウジング３０２とハウジング３０２内に収容される後記の真空容器３０４(図３参照)との間を絶縁するために、鉱物油のような絶縁油であってもよいが、真空容器３０４とハウジング３０２の間の電位差が高くない場合には絶縁性の高くない冷却液を用いてもよい。
次に、図１に示すＸ線装置１００に搭載されるＸ線管３００と冷却器４００の概要について、図２を用いて説明する。
Ｘ線３９４を発生するＸ線管３００(図１参照)は、図２に示すように、Ｘ線３９４の発生に際してＸ線管３００に生じる熱を冷却するための冷却器４００に、Ｘ線管３００のハウジング３０２内に充填される冷却液３４０が、流入・流出するための流入管４０８、流出管４１０を介して接続されている。ここで、冷却器４００は、Ｘ線３９４の発生に際してＸ線管３００に生じる熱を冷却するための装置である。
なお、冷却液３４０は、ハウジング３０２とハウジング３０２内に収容される後記の真空容器３０４(図３参照)との間を絶縁するために、鉱物油のような絶縁油であってもよいが、真空容器３０４とハウジング３０２の間の電位差が高くない場合には絶縁性の高くない冷却液を用いてもよい。
冷却液３４０は、Ｘ線管３００、流出管４１０、冷却器４００、流入管４０８、Ｘ線管３００、…の順に循環する。
Ｘ線管３００において冷却液３４０で吸収した熱を冷却器４００で放熱した後、放熱した冷却液３４０が、流入管４０８を介して、再びＸ線管３００に流入される。このような冷却液３４０の循環によって、Ｘ線管３００の冷却が遂行されている。
冷却液３４０が流入する冷却器４００は、冷却液３４０をＸ線管３００に送り循環させるポンプ４０２、冷却液３４０の圧力を調整するアキュームレータ４０４、冷却液３４０を冷却するラジエータ４０６、ラジエータ４０６内の冷却液３４０と熱交換させる冷却風４２０をラジエータ４０６外面に通流させる冷却ファン４１２等を有し構成されている。
Ｘ線管３００において冷却液３４０で吸収した熱を冷却器４００で放熱した後、放熱した冷却液３４０が、流入管４０８を介して、再びＸ線管３００に流入される。このような冷却液３４０の循環によって、Ｘ線管３００の冷却が遂行されている。
冷却液３４０が流入する冷却器４００は、冷却液３４０をＸ線管３００に送り循環させるポンプ４０２、冷却液３４０の圧力を調整するアキュームレータ４０４、冷却液３４０を冷却するラジエータ４０６、ラジエータ４０６内の冷却液３４０と熱交換させる冷却風４２０をラジエータ４０６外面に通流させる冷却ファン４１２等を有し構成されている。
冷却液３４０は、Ｘ線管３００で吸熱した後、流出管４１０を通って、冷却器４００に流入する。
冷却器４００において、ポンプ４０２によって循環される冷却液３４０は、Ｘ線管３００内で沸騰しないようにアキュームレータ４０４によって加圧され、沸点が上げられる。
このように、冷却液３４０が沸騰しないようにするのは、冷却液３４０とその蒸気では、Ｘ線３９４の吸収率が異なるため、本来、冷却液３４０で満たされているべきところに冷却液３４０の蒸気が有る場合、冷却液３４０の蒸気を通過するＸ線量に起因して、撮影したＸ線像にムラが生じ、悪影響が生じるためである。冷却液３４０に十分沸点の高い液体を用いる場合には、アキュームレータ４０４を設けなくてもよい。
冷却器４００において、ポンプ４０２によって循環される冷却液３４０は、Ｘ線管３００内で沸騰しないようにアキュームレータ４０４によって加圧され、沸点が上げられる。
このように、冷却液３４０が沸騰しないようにするのは、冷却液３４０とその蒸気では、Ｘ線３９４の吸収率が異なるため、本来、冷却液３４０で満たされているべきところに冷却液３４０の蒸気が有る場合、冷却液３４０の蒸気を通過するＸ線量に起因して、撮影したＸ線像にムラが生じ、悪影響が生じるためである。冷却液３４０に十分沸点の高い液体を用いる場合には、アキュームレータ４０４を設けなくてもよい。
図２に示すアキュームレータ４０４を通った冷却液３４０は、ラジエータ４０６において、冷却ファン４１２によりラジエータ４０６に吹き込まれた冷却風４２０と熱交換され、冷却される。ラジエータ４０６によって冷却された冷却液３４０は、流入管４０８を経て、再びＸ線管３００に流入し循環する。こうして、冷却液３４０が循環することで、Ｘ線管３００での吸熱、冷却器４００での放熱が繰り返され、Ｘ線管３００の冷却が遂行される。
ここで、ファン４１２はラジエータ４０６に対して吹き付け方向に設置することで、ファン４１２はラジエータ４０６の排熱に曝されることがないので信頼性が高くなるが、ファン４１２をラジエータ４０６に対して吸い出し方向で設置することにより、ファン４１２の風量が増加したり、冷却器４００の騒音が減少したりする効果が得られる場合には、ファン４１２をラジエータ４０６に対して吸い出し方向で設置してもよい。
なお、本実施形態では、ラジエータ４０６に冷却ファン４１２で冷却風４２０を送って冷却する場合を例示したが、ラジエータ４０６を冷却できれば、水等の空気以外のもので冷却してもよいことは勿論である。
ここで、ファン４１２はラジエータ４０６に対して吹き付け方向に設置することで、ファン４１２はラジエータ４０６の排熱に曝されることがないので信頼性が高くなるが、ファン４１２をラジエータ４０６に対して吸い出し方向で設置することにより、ファン４１２の風量が増加したり、冷却器４００の騒音が減少したりする効果が得られる場合には、ファン４１２をラジエータ４０６に対して吸い出し方向で設置してもよい。
なお、本実施形態では、ラジエータ４０６に冷却ファン４１２で冷却風４２０を送って冷却する場合を例示したが、ラジエータ４０６を冷却できれば、水等の空気以外のもので冷却してもよいことは勿論である。
＜Ｘ線管３００の内部構造＞
次に、Ｘ線管３００の内部構造について、図３を用いて詳細に説明する。
図３に示すＸ線管３００は、主に、電子３９０を放出する陰極３１０と、電子３９０が衝突しＸ線３９４を発生する金属の陽極３２０と、陰極３１０の一部および陽極３２０を真空状態で覆う容器である真空容器３０４とを具え構成されている。
真空容器３０４は、ハウジング３０２に内蔵され、真空容器３０４とハウジング３０２の間には、Ｘ線３９４の発生に際して高温となる真空容器３０４を冷却するための冷却液３４０が充填されている。
次に、Ｘ線管３００の内部構造について、図３を用いて詳細に説明する。
図３に示すＸ線管３００は、主に、電子３９０を放出する陰極３１０と、電子３９０が衝突しＸ線３９４を発生する金属の陽極３２０と、陰極３１０の一部および陽極３２０を真空状態で覆う容器である真空容器３０４とを具え構成されている。
真空容器３０４は、ハウジング３０２に内蔵され、真空容器３０４とハウジング３０２の間には、Ｘ線３９４の発生に際して高温となる真空容器３０４を冷却するための冷却液３４０が充填されている。
真空容器３０４は、例えば、ステンレス鋼板で形成されており、真空容器３０４のガントリ１０４の中心線ｃ−ｃ(図１参照)側には、陽極３２０から発生するＸ線３９４を真空容器３０４から放出する放射窓３０６が接合されている。なお、放射窓３０６は、例えばベリリウムで形成されている。
真空容器３０４には、陽極３２０に接合される伝熱部材３２４の放熱を促進するため、伝熱部材３２４に近接して凹部３２６が形成されている。
陰極３１０は、その一部が真空容器３０４内に配置されており、高い電圧で電子３９０を陽極３２０に向けて放出する。
真空容器３０４には、陽極３２０に接合される伝熱部材３２４の放熱を促進するため、伝熱部材３２４に近接して凹部３２６が形成されている。
陰極３１０は、その一部が真空容器３０４内に配置されており、高い電圧で電子３９０を陽極３２０に向けて放出する。
陽極３２０は、金属で略円板状の形状に形成されている。
陽極３２０には、中央部に放熱を促進するために、円筒形状の強磁性体の伝熱部材３２４が設けられるとともに、円筒状の伝熱部材３２４の内側に、略円筒状の接続部３３６と円柱状の軸部３３７とを有する陽極３２０の回転支持部材を成す軸部材３３８が設けられている。
軸部材３３８の軸部３３７は、転がり軸受の軸受３２２を介して、真空容器３０４に回転自在に支持されている。これにより、軸部材３３８が設置される陽極３２０が、軸受３２２を介して、真空容器３０４に回転自在に支持されている。
なお、軸部材３３８の軸部３３７のベアリングである軸受３２２は、転がり軸受であり、玉やころを介して軸部材３３８の軸部３３７と接触している。軸受３２２は真空容器３０４内の真空状態にあるため、鉛や銀といった固体潤滑剤が用いられる。
陽極３２０には、中央部に放熱を促進するために、円筒形状の強磁性体の伝熱部材３２４が設けられるとともに、円筒状の伝熱部材３２４の内側に、略円筒状の接続部３３６と円柱状の軸部３３７とを有する陽極３２０の回転支持部材を成す軸部材３３８が設けられている。
軸部材３３８の軸部３３７は、転がり軸受の軸受３２２を介して、真空容器３０４に回転自在に支持されている。これにより、軸部材３３８が設置される陽極３２０が、軸受３２２を介して、真空容器３０４に回転自在に支持されている。
なお、軸部材３３８の軸部３３７のベアリングである軸受３２２は、転がり軸受であり、玉やころを介して軸部材３３８の軸部３３７と接触している。軸受３２２は真空容器３０４内の真空状態にあるため、鉛や銀といった固体潤滑剤が用いられる。
そして、陽極３２０に設けられた伝熱部材３２４の一部に対向して、真空容器３０４の円筒状の細径部３０４ａに近接して、円筒状に巻線されたコイル３０８が配置されている。
真空容器３０４に回転自在に支持される陽極３２０は、コイル３０８に通電がなされることにより、発生する磁界によって強磁性体の伝熱部材３２４が回転力を受け、軸受３２２の周りに回転する。
また、陽極３２０において陰極３１０から放射される電子３９０が跳ね返り、その反射電子３９２が、真空容器３０４に吸収され真空容器３０４が高温となる。そこで、陽極３２０と陰極３１０との間に、円筒状の遮蔽構造体３３０が、真空容器３０４に接合して設けられ、真空容器３０４が高温となるのを抑制している。
真空容器３０４に回転自在に支持される陽極３２０は、コイル３０８に通電がなされることにより、発生する磁界によって強磁性体の伝熱部材３２４が回転力を受け、軸受３２２の周りに回転する。
また、陽極３２０において陰極３１０から放射される電子３９０が跳ね返り、その反射電子３９２が、真空容器３０４に吸収され真空容器３０４が高温となる。そこで、陽極３２０と陰極３１０との間に、円筒状の遮蔽構造体３３０が、真空容器３０４に接合して設けられ、真空容器３０４が高温となるのを抑制している。
真空容器３０４の外部に配置されるハウジング３０２には、流出管４１０が、ハウジング３０２内の冷却液３４０に連通するように、接続されている(図２参照)。
また、図３に示すように、ハウジング３０２には、流入管４０８が導液管３３４ａと導液管３３４ｂと導液管３３４ｃとの三つの流路に分かれて、ハウジング３０２内の冷却液３４０に連通するように、接続されている。
導液管３３４ａには、真空容器３０４に設置される遮蔽構造体３３０に向けて冷却液３４０が噴出される扁平状の開口をもつノズル３３２が設けられている。
また、図３に示すように、ハウジング３０２には、流入管４０８が導液管３３４ａと導液管３３４ｂと導液管３３４ｃとの三つの流路に分かれて、ハウジング３０２内の冷却液３４０に連通するように、接続されている。
導液管３３４ａには、真空容器３０４に設置される遮蔽構造体３３０に向けて冷却液３４０が噴出される扁平状の開口をもつノズル３３２が設けられている。
ノズル３３２は、円管状の導液管３３４ａの先端部を扁平になるように加工しており(図４参照)、導液管３３４ａの先端部以外の箇所に比べてノズル３３２での流路断面積を小さくして、冷却液３４０の流れをノズル３３２で加速している。これにより、冷却液３４０の遮蔽構造体３３０の表面での熱伝達を向上させている。
なお、図４は、遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す拡大斜視図である。
導液管３３４ａとノズル３３２の形状は、導液管３３４ａに比べてノズル３３２の流路断面積を小さくすることにより、ノズル３３２での冷却液３４０の流れが加速すれば、上述の形状に限定されないのは勿論である。
なお、図４は、遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す拡大斜視図である。
導液管３３４ａとノズル３３２の形状は、導液管３３４ａに比べてノズル３３２の流路断面積を小さくすることにより、ノズル３３２での冷却液３４０の流れが加速すれば、上述の形状に限定されないのは勿論である。
一方、図３に示す導液管３３４ｂには、伝熱部材３２４に近接して形成された真空容器３０４の凹部３２６の外表面３２６ａに向けて、冷却液３４０が噴出されるノズル３２８が設けられている。
なお、本実施形態では、伝熱部材３２４の熱を放熱するための真空容器３０４に形成された放熱部として、凹部３２６を例示して説明したが、真空容器３０４の放熱部が、伝熱部材３２４の近くに配置されれば、任意の平面、任意の曲面等を適宜組み合わせて構成してもよく、例示した凹部３２６の形状に限定されない。
図３に示す導液管３３４ｃには、冷却器４００で冷却され低温になった冷却液３４０を、陽極３２０からの輻射熱で加熱された陽極裏側壁面３０５付近に噴出して冷却するノズル３４６が設けられている。
なお、本実施形態では、伝熱部材３２４の熱を放熱するための真空容器３０４に形成された放熱部として、凹部３２６を例示して説明したが、真空容器３０４の放熱部が、伝熱部材３２４の近くに配置されれば、任意の平面、任意の曲面等を適宜組み合わせて構成してもよく、例示した凹部３２６の形状に限定されない。
図３に示す導液管３３４ｃには、冷却器４００で冷却され低温になった冷却液３４０を、陽極３２０からの輻射熱で加熱された陽極裏側壁面３０５付近に噴出して冷却するノズル３４６が設けられている。
＜Ｘ線管３００がＸ線３９４を発生させる過程＞
次に、図３に示すＸ線管３００がＸ線３９４を発生させる過程を説明する。
陰極３１０から高い電圧で放出された電子３９０は、陰極３１０と陽極３２０の間の高電位差によって陽極３２０の方向へ加速され、陽極３２０に衝突する。陽極３２０に電子３９０が衝突することによって、金属の陽極３２０の表面からＸ線３９４が発生する。
陽極３２０の表面から発生したＸ線３９４の一部(図３中の破線で示す)は、放射窓３０６を通過し、ガントリ(１０４(図１参照))回転中心方向８０４へ照射され、撮影に利用される。
このとき、陽極３２０に電子３９０が衝突することによって衝突エネルギにより多量の熱が発生し、陽極３２０は非常に高温となる。
次に、図３に示すＸ線管３００がＸ線３９４を発生させる過程を説明する。
陰極３１０から高い電圧で放出された電子３９０は、陰極３１０と陽極３２０の間の高電位差によって陽極３２０の方向へ加速され、陽極３２０に衝突する。陽極３２０に電子３９０が衝突することによって、金属の陽極３２０の表面からＸ線３９４が発生する。
陽極３２０の表面から発生したＸ線３９４の一部(図３中の破線で示す)は、放射窓３０６を通過し、ガントリ(１０４(図１参照))回転中心方向８０４へ照射され、撮影に利用される。
このとき、陽極３２０に電子３９０が衝突することによって衝突エネルギにより多量の熱が発生し、陽極３２０は非常に高温となる。
こうして、陽極３２０の表面における電子３９０が衝突した箇所が局所的に高温となり、溶融するのを防ぐために、前記したように、陽極３２０を、コイル３０８を流れる電流で発生する磁界で、軸受３２２周りに伝熱部材３２４を介して回転させ、熱の分散化を図っている。
また、陽極３２０に衝突した電子３９０の一部は、陽極３２０から反射する反射電子３９２となる。反射電子３９２は、真空容器３０４や陽極３２０に吸収され、反射電子３９２の衝突エネルギにより、真空容器３０４や陽極３２０に熱が発生する。
真空容器３０４は、放射窓３０６を接合しているため熱に対して弱い。そこで、陽極３２０と陰極３１０との間に真空容器３０４に接合して設けられた円筒状の遮蔽構造体３３０により、反射電子３９２を吸収し、真空容器３０４に吸収される反射電子３９２の量を減らしている。
また、陽極３２０に衝突した電子３９０の一部は、陽極３２０から反射する反射電子３９２となる。反射電子３９２は、真空容器３０４や陽極３２０に吸収され、反射電子３９２の衝突エネルギにより、真空容器３０４や陽極３２０に熱が発生する。
真空容器３０４は、放射窓３０６を接合しているため熱に対して弱い。そこで、陽極３２０と陰極３１０との間に真空容器３０４に接合して設けられた円筒状の遮蔽構造体３３０により、反射電子３９２を吸収し、真空容器３０４に吸収される反射電子３９２の量を減らしている。
＜Ｘ線管３００で発生する熱の放熱経路＞
次に、Ｘ線管３００で発生する熱の放熱経路について説明する。
上述したように、真空容器３０４に設けられる遮蔽構造体３３０は、吸収した反射電子３９２によって発生した熱によって高温となる。遮蔽構造体３３０は、真空容器３０４の周囲に充填される冷却液３４０によって冷却される。遮蔽構造体３３０の温度を下げることによって、遮蔽構造体３３０と真空容器３０４との接合部の損傷を防ぐことができる。
また、遮蔽構造体３３０の温度を下げることは、遮蔽構造体３３０と接合されている真空容器３０４の温度も下げることにも繋がり、真空容器３０４と放射窓３０６の接合部の損傷を防ぐことができることとなる。
次に、Ｘ線管３００で発生する熱の放熱経路について説明する。
上述したように、真空容器３０４に設けられる遮蔽構造体３３０は、吸収した反射電子３９２によって発生した熱によって高温となる。遮蔽構造体３３０は、真空容器３０４の周囲に充填される冷却液３４０によって冷却される。遮蔽構造体３３０の温度を下げることによって、遮蔽構造体３３０と真空容器３０４との接合部の損傷を防ぐことができる。
また、遮蔽構造体３３０の温度を下げることは、遮蔽構造体３３０と接合されている真空容器３０４の温度も下げることにも繋がり、真空容器３０４と放射窓３０６の接合部の損傷を防ぐことができることとなる。
ここで、遮蔽構造体３３０を冷却液３４０の噴流で冷却する様子を、図４を使って説明する。
図４に示す導液管３３４ａを通って流れる冷却液３４０は、ノズル３３２から噴出し(図４の矢印β１)、噴流となって遮蔽構造体３３０に衝突し、遮蔽構造体３３０を冷却する。ノズル３３２を設けることで、冷却液３４０が遮蔽構造体３３０に対して衝突噴流による冷却を行う。そのため、ノズル３３２が無い場合に比べて冷却液３４０の熱伝達率が向上し、冷却熱量が多くなっている。
さらに、前記したように、ノズル３３２は、円管状の導液管３３４ａの先端部を扁平に形成し導液管３３４ａの先端部以外の箇所に比べてノズル３３２での断面積を小さくしている。これにより、冷却液３４０の流れが、断面積が小さいノズル３３２で加速し、遮蔽構造体３３０の表面での冷却液３４０の熱伝達率を向上させ、効果的な冷却を可能としている。
図４に示す導液管３３４ａを通って流れる冷却液３４０は、ノズル３３２から噴出し(図４の矢印β１)、噴流となって遮蔽構造体３３０に衝突し、遮蔽構造体３３０を冷却する。ノズル３３２を設けることで、冷却液３４０が遮蔽構造体３３０に対して衝突噴流による冷却を行う。そのため、ノズル３３２が無い場合に比べて冷却液３４０の熱伝達率が向上し、冷却熱量が多くなっている。
さらに、前記したように、ノズル３３２は、円管状の導液管３３４ａの先端部を扁平に形成し導液管３３４ａの先端部以外の箇所に比べてノズル３３２での断面積を小さくしている。これにより、冷却液３４０の流れが、断面積が小さいノズル３３２で加速し、遮蔽構造体３３０の表面での冷却液３４０の熱伝達率を向上させ、効果的な冷却を可能としている。
ところで、Ｘ線装置１００が撮影対象９００にＸ線３９４を照射している最中には、ガントリ１０４は、図１の矢印α３のように、回転しているため、Ｘ線管３００に固定した座標系で考えると、流動する冷却液３４０にはコリオリ力が作用する。体積がｄＶである流体の微小要素に働くコリオリ力ＦＣは、次のように表わされる。
ここで、ρは流体(冷却液３４０)の密度、ｖは流体(冷却液３４０)の速度ベクトル、ωはガントリ１０４の角速度ベクトルである。角速度ベクトルは、ベクトルの大きさが角速度の大きさであり、ベクトルの方向がガントリ１０４の回転の方向(図４の矢印α３方向)に右ねじを回したときに右ねじが進む方向と定義される。数（１）のように、コリオリ力は冷却液３４０の流速の速度ベクトルｖとガントリ１０４の角速度ベクトルωのベクトル積で表され、図４に図示した矢印β２の方向に作用する。
そのため、冷却液３４０の流れ方向が矢印β２の方向、すなわち円柱状の遮蔽構造体３３０の軸方向に偏向され、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０の周りを沿う流れとなる。
そのため、冷却液３４０の流れ方向が矢印β２の方向、すなわち円柱状の遮蔽構造体３３０の軸方向に偏向され、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０の周りを沿う流れとなる。
このようなコリオリ力の影響により生じる遮蔽構造体３３０の周りを沿う流れによって、冷却液３４０の自然対流のみの場合に比べて熱伝達が促進されている。この作用は、図１に示すガントリ１０４の回転(図１の矢印α３方向)が速い、スキャン速度の速いＸ線装置１００において顕著となる。
前記したように、陰極３１０側の遮蔽構造体３３０を冷却するための手段として、ハウジング３０２内に充填した冷却液３４０を遮蔽構造体３３０に噴出するノズル３３２を設けている。しかしながら、冷却液３４０はコリオリ力の作用を受けて偏向するため、遮蔽構造体３３０を効果的に冷却するためにはノズル３３２の設置方法に工夫が必要である。そこで、発明者は、以下のノズル３３２の変形形態１、変形形態２を発明したものである。
前記したように、陰極３１０側の遮蔽構造体３３０を冷却するための手段として、ハウジング３０２内に充填した冷却液３４０を遮蔽構造体３３０に噴出するノズル３３２を設けている。しかしながら、冷却液３４０はコリオリ力の作用を受けて偏向するため、遮蔽構造体３３０を効果的に冷却するためにはノズル３３２の設置方法に工夫が必要である。そこで、発明者は、以下のノズル３３２の変形形態１、変形形態２を発明したものである。
＜＜ノズル３３２の変形形態１＞＞
次に、コリオリ力の作用により遮蔽構造体３３０周りの熱伝達を向上させる変形形態１のノズル３３２Ａについて、図５を用いて説明する。
図５は、変形形態１のノズル３３２Ａを示す遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す斜視図である。図５では、陰極３１０が見えるように遮蔽構造体３３０の一部を切り欠いて表示している。
図５に示すように、ノズル３３２Ａは冷却液３４０をガントリ回転中心方向８０４と概略同じ方向へ吐出すノズルである。なお、ガントリ回転中心とは図１に示すｃ−ｃ線である。
ノズル３３２Ａの吐出方向は、吐出口３３３Ａから、吐出口３３３Ａの図心３３３Ａｃ(吐出口３３３Ａにおける吐出方向に垂直な面での面積の中心)を含む陽極の回転軸３２１に垂直な面での陰極３１０の断面図の図心３１０ｃへ向かう方向を基準方向として、吐出口３３３Ａを中心に、当該基準方向をＸ線管の回転の方向（図５の矢印α３方向）と同方向（図５の矢印α４方向）に回転させ遮蔽構造体３３０の外面に沿う方向としている。この場合、ノズル３３２Ａから吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図５、図１の矢印α３方向)へコリオリ力(図５の矢印β４方向)の作用を受けて偏向し、円筒状の遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。
次に、コリオリ力の作用により遮蔽構造体３３０周りの熱伝達を向上させる変形形態１のノズル３３２Ａについて、図５を用いて説明する。
図５は、変形形態１のノズル３３２Ａを示す遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す斜視図である。図５では、陰極３１０が見えるように遮蔽構造体３３０の一部を切り欠いて表示している。
図５に示すように、ノズル３３２Ａは冷却液３４０をガントリ回転中心方向８０４と概略同じ方向へ吐出すノズルである。なお、ガントリ回転中心とは図１に示すｃ−ｃ線である。
ノズル３３２Ａの吐出方向は、吐出口３３３Ａから、吐出口３３３Ａの図心３３３Ａｃ(吐出口３３３Ａにおける吐出方向に垂直な面での面積の中心)を含む陽極の回転軸３２１に垂直な面での陰極３１０の断面図の図心３１０ｃへ向かう方向を基準方向として、吐出口３３３Ａを中心に、当該基準方向をＸ線管の回転の方向（図５の矢印α３方向）と同方向（図５の矢印α４方向）に回転させ遮蔽構造体３３０の外面に沿う方向としている。この場合、ノズル３３２Ａから吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図５、図１の矢印α３方向)へコリオリ力(図５の矢印β４方向)の作用を受けて偏向し、円筒状の遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。
別言すれば、図５に示すように、導液管３３４Ａの端部に形成されたノズル３３２Ａを、遮蔽構造体３３０の中心から回転方向(図５、図１の矢印α３方向)と概略逆の方向に、オフセットした位置に配置し、冷却液３４０をガントリ回転中心(図１のｃ−ｃ線)方向８０４と概略同じ方向へ吐出している(図５の矢印β３方向)。この場合、ノズル３３２Ａから吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図５、図１の矢印α３方向)へコリオリ力(図５の矢印β４方向)の作用を受けて偏向し、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。
このように、コリオリ力(図５の矢印β４方向)の作用から、ノズル３３２Ａを、遮蔽構造体３３０における陽極３２０が配置される側に配置するほうが望ましい。
このように、コリオリ力(図５の矢印β４方向)の作用から、ノズル３３２Ａを、遮蔽構造体３３０における陽極３２０が配置される側に配置するほうが望ましい。
なお、上述以外の構成は、前記実施形態と同様であるから、同様な構成要素には、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
図４に示す導液管３３４ａおよび図５に示す導液管３３４Ａは、真空容器３０４と熱的に接して、真空容器３０４から熱を吸収してもよい。この場合、導液管３３４ａ、導液管３３４Ａは、熱伝導性の良好な材料、例えば鋼管、銅管等で構成するとよい。また、図４に示す導液管３３４ａと真空容器３０４との接触面積および図５に示す導液管３３４Ａと真空容器３０４との接触面積を、それぞれ拡大するように構成することにより、伝熱面積が拡大されるので、真空容器３０４からの熱の吸収がより効果的に行われる。
このように、冷却液３４０により遮蔽構造体３３０の冷却が促進されることによって、真空容器３０４の温度上昇が低減し、信頼性が向上する。さらに、遮蔽構造体３３０に冷却のための流路を形成する必要がないために、軽量化および部品点数を減らすことが可能である。
図４に示す導液管３３４ａおよび図５に示す導液管３３４Ａは、真空容器３０４と熱的に接して、真空容器３０４から熱を吸収してもよい。この場合、導液管３３４ａ、導液管３３４Ａは、熱伝導性の良好な材料、例えば鋼管、銅管等で構成するとよい。また、図４に示す導液管３３４ａと真空容器３０４との接触面積および図５に示す導液管３３４Ａと真空容器３０４との接触面積を、それぞれ拡大するように構成することにより、伝熱面積が拡大されるので、真空容器３０４からの熱の吸収がより効果的に行われる。
このように、冷却液３４０により遮蔽構造体３３０の冷却が促進されることによって、真空容器３０４の温度上昇が低減し、信頼性が向上する。さらに、遮蔽構造体３３０に冷却のための流路を形成する必要がないために、軽量化および部品点数を減らすことが可能である。
＜＜ノズル３３２の変形形態２＞＞
次に、変形形態２のコリオリ力の作用により遮蔽構造体３３０周りの熱伝達を向上させるノズル３３２Ａ1について、図６を用いて説明する。
図６は、変形形態２のノズル３３２Ａ１を示す遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す斜視図である。図６では、陰極３１０が見えるように遮蔽構造体３３０の一部を切り欠いて表示している。
図６に示すように、ノズル３３２Ａ１は、冷却液３４０をガントリ回転中心方向８０４と概略反対方向へ吐出するノズルである。
ノズル３３２Ａ１の吐出方向は、ノズル３３２Ａ１の吐出口３３３Ａ１から、ノズル３３２Ａ１の吐出口３３３Ａ１の図心(吐出口３３３Ａ１における吐出方向に垂直な面での面積中心)３３３Ａ１ｃを含む陽極の回転軸３２１に垂直な面での陰極３１０の断面図の図心３１０ｃ(陰極３１０の断面図の面積の中心)へ向かう方向を基準方向にして、吐出口３３３Ａ１を中心に、当該基準方向をＸ線管の回転の方向（図６の矢印α３方向）と同方向（図６の矢印α４方向）に回転させ遮蔽構造体３３０の外面に沿う方向（図６の矢印β５方向）としている。この場合、ノズル３３２Ａ１から吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図６、図１の矢印α３方向)と逆の方向へコリオリ力(図６の矢印β６方向)の作用を受けて偏向し、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。これにより、冷却液３４０による遮蔽構造体３３０からの熱の吸収が、より効果的に行われる。
次に、変形形態２のコリオリ力の作用により遮蔽構造体３３０周りの熱伝達を向上させるノズル３３２Ａ1について、図６を用いて説明する。
図６は、変形形態２のノズル３３２Ａ１を示す遮蔽構造体３３０の周辺の冷却液３４０の流れを示す斜視図である。図６では、陰極３１０が見えるように遮蔽構造体３３０の一部を切り欠いて表示している。
図６に示すように、ノズル３３２Ａ１は、冷却液３４０をガントリ回転中心方向８０４と概略反対方向へ吐出するノズルである。
ノズル３３２Ａ１の吐出方向は、ノズル３３２Ａ１の吐出口３３３Ａ１から、ノズル３３２Ａ１の吐出口３３３Ａ１の図心(吐出口３３３Ａ１における吐出方向に垂直な面での面積中心)３３３Ａ１ｃを含む陽極の回転軸３２１に垂直な面での陰極３１０の断面図の図心３１０ｃ(陰極３１０の断面図の面積の中心)へ向かう方向を基準方向にして、吐出口３３３Ａ１を中心に、当該基準方向をＸ線管の回転の方向（図６の矢印α３方向）と同方向（図６の矢印α４方向）に回転させ遮蔽構造体３３０の外面に沿う方向（図６の矢印β５方向）としている。この場合、ノズル３３２Ａ１から吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図６、図１の矢印α３方向)と逆の方向へコリオリ力(図６の矢印β６方向)の作用を受けて偏向し、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。これにより、冷却液３４０による遮蔽構造体３３０からの熱の吸収が、より効果的に行われる。
別言すれば、図６に示すように、ノズル３３２Ａ１を、遮蔽構造体３３０の中心から回転方向(図６、図１の矢印α３方向)と同じ方向にオフセットした位置に配置し、冷却液３４０をガントリ回転中心方向８０４(図１のｃ−ｃ線)の概略反対方向へ吐出している(図５の矢印β５方向)。この場合、ノズル３３２Ａ１から吐出された冷却液３４０は、図示するように回転方向(図６、図１のα３方向)と逆の方向へコリオリ力(図６の矢印β６方向)の作用を受けて偏向し、遮蔽構造体３３０の軸方向に遮蔽構造体３３０を沿う流れとなる。これにより、冷却液３４０による遮蔽構造体３３０からの熱の吸収が、より効果的に行われる。
この場合、ノズル３３２Ａ１を、遮蔽構造体３３０における陽極３２０が配置される側または遮蔽構造体３３０における陽極３２０が配置される側の反対側の何れに配置してもよいが、コリオリ力(図６の矢印β６方向)の作用から、ノズル３３２Ａ１を、遮蔽構造体３３０における陽極３２０が配置される側の反対側に配置するほうが望ましい。
なお、この際、真空容器３０４の形状またはノズル３３２Ａ１が形成される導液管３３４Ａ1の形状を変更し、導液管３３４Ａ1を真空容器３０４に隣接して設け、真空容器３０４の熱を導液管３３４Ａ1で吸収するとよい。このとき、真空容器３０４と導液管３３４Ａ1との接触面積または近接面積を増加させ、伝熱面積を増加させるとより望ましい。このように、真空容器３０４の形状またはノズル３３２Ａ１が形成される導液管３３４Ａ1の形状は、適宜選択可能である。
なお、この際、真空容器３０４の形状またはノズル３３２Ａ１が形成される導液管３３４Ａ1の形状を変更し、導液管３３４Ａ1を真空容器３０４に隣接して設け、真空容器３０４の熱を導液管３３４Ａ1で吸収するとよい。このとき、真空容器３０４と導液管３３４Ａ1との接触面積または近接面積を増加させ、伝熱面積を増加させるとより望ましい。このように、真空容器３０４の形状またはノズル３３２Ａ１が形成される導液管３３４Ａ1の形状は、適宜選択可能である。
＜＜陽極３２０からの熱の流れ＞＞
次に、陽極３２０に発生する熱の流れについて、図７を用いて説明する。
図７は、図３に示すＸ線管３００の断面図において、陽極３２０からの熱移動の経路に関わる部分を拡大した図である。
図１に示すＸ線装置１００では、Ｘ線３９４の照射は断続的に行われるため、陽極３２０で発生する熱も断続的に変化する。このような加熱条件であるため、陽極３２０の体積を大きくすることで熱容量を大きくし、発熱量に対する昇温を低く抑えている。
陽極３２０で発生した熱が、陽極３２０内を熱伝導によって広げられ(図７の矢印γ０)、陽極３２０から、真空中を輻射伝熱によって真空容器３０４、伝熱部材３２４へ熱が移動する(図７の矢印γ１)。陽極３２０の熱が伝達される真空容器３０４は、外側の冷却液３４０の対流により冷却される。
次に、陽極３２０に発生する熱の流れについて、図７を用いて説明する。
図７は、図３に示すＸ線管３００の断面図において、陽極３２０からの熱移動の経路に関わる部分を拡大した図である。
図１に示すＸ線装置１００では、Ｘ線３９４の照射は断続的に行われるため、陽極３２０で発生する熱も断続的に変化する。このような加熱条件であるため、陽極３２０の体積を大きくすることで熱容量を大きくし、発熱量に対する昇温を低く抑えている。
陽極３２０で発生した熱が、陽極３２０内を熱伝導によって広げられ(図７の矢印γ０)、陽極３２０から、真空中を輻射伝熱によって真空容器３０４、伝熱部材３２４へ熱が移動する(図７の矢印γ１)。陽極３２０の熱が伝達される真空容器３０４は、外側の冷却液３４０の対流により冷却される。
また、陽極３２０に発生した熱は、陽極３２０に接合される伝熱部材３２４へ熱伝導によって移動し(図７の矢印γ2)、伝熱部材３２４から輻射伝熱(図７の矢印γ3)によって、真空容器３０４に設けた凹部３２６に熱が移動する。
真空容器３０４の凹部３２６は、ノズル３２８から流出した冷却液３４０の対流により冷却される(図７の矢印γ4)。陽極３２０の熱は、さらに、軸部材３３８の接続部３３６を経て軸部材３３８の軸部３３７へも熱伝導により熱が移動する(図７の矢印γ5)。陽極３２０からの熱が浸入した軸部材３３８の軸部３３７は温度が上昇する。
軸部３３７のベアリングとなる軸受３２２は、転がり軸受であり、玉やころを介して軸部３３７と接触している。軸受３２２は真空容器３０４内にあるため、鉛や銀といった固体潤滑剤が用いられるが、軸部３３７が高温になると、固体潤滑剤がスパッタリングを起こしてしまうおそれがある。そこで、軸部３３７の温度を低減する必要がある。
また、軸受３２２は流体軸受を採用してもよいが、この場合も接合部の信頼性を保つために温度上昇を抑制する必要があり、軸部３３７の温度を低減する必要がある。
真空容器３０４の凹部３２６は、ノズル３２８から流出した冷却液３４０の対流により冷却される(図７の矢印γ4)。陽極３２０の熱は、さらに、軸部材３３８の接続部３３６を経て軸部材３３８の軸部３３７へも熱伝導により熱が移動する(図７の矢印γ5)。陽極３２０からの熱が浸入した軸部材３３８の軸部３３７は温度が上昇する。
軸部３３７のベアリングとなる軸受３２２は、転がり軸受であり、玉やころを介して軸部３３７と接触している。軸受３２２は真空容器３０４内にあるため、鉛や銀といった固体潤滑剤が用いられるが、軸部３３７が高温になると、固体潤滑剤がスパッタリングを起こしてしまうおそれがある。そこで、軸部３３７の温度を低減する必要がある。
また、軸受３２２は流体軸受を採用してもよいが、この場合も接合部の信頼性を保つために温度上昇を抑制する必要があり、軸部３３７の温度を低減する必要がある。
そのため、伝熱部材３２４は、軸部材３３８の接続部３３６より断面積が大きく形成され、かつ冷却液３４０によって冷却されている凹部３２６に放熱するため、接続部３３６より陽極３２０からの熱を導き易い。さらに、伝熱部材３２４の材質を軸部材３３８の接続部３３６の材質よりも熱伝導率の高い材料とすることにより、伝熱部材３２４が熱を導く効果を大きくできる。伝熱部材３２４が熱を導く作用により、軸部材３３８の軸部３３７の温度上昇を低減できる。
このように、伝熱部材３２４を設けて軸部材３３８の軸部３３７の温度上昇を低減することにより、陽極３２０にフィン構造を形成する必要がない。また、冷却液３４０とは別に、第二の冷却液を冷却液３４０の冷却のために用いる必要もない。これにより、Ｘ線管３００の軽量化と、部品点数を減らすことが可能である。
このように、伝熱部材３２４を設けて軸部材３３８の軸部３３７の温度上昇を低減することにより、陽極３２０にフィン構造を形成する必要がない。また、冷却液３４０とは別に、第二の冷却液を冷却液３４０の冷却のために用いる必要もない。これにより、Ｘ線管３００の軽量化と、部品点数を減らすことが可能である。
ここで、陽極３２０を囲んで形成される真空容器３０４の壁面のなかでも、図７の矢印γ１のように、陽極３２０から直接輻射によって熱が移動する部分(陽極裏側壁面３０５)はより高温となる。
そのため、図８のように、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５に隣接した位置にノズル３４６を設け、ノズル３４６から真空容器３０４の高温となる陽極裏側壁面３０５近傍に冷却液３４０を吐き出すことにより真空容器３０４の冷却を促進する。なお、図８は、Ｘ線管３００の斜視図であるが、ハウジング３０２の内部の形状を説明するために外側のハウジング３０２を一部切り欠いて示している。
ノズル３４６より流出する冷却液３４０には矢印β７の方向にコリオリ力が作用するため、矢印β７の方向に流れが偏向する。
そのため、図８のように、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５に隣接した位置にノズル３４６を設け、ノズル３４６から真空容器３０４の高温となる陽極裏側壁面３０５近傍に冷却液３４０を吐き出すことにより真空容器３０４の冷却を促進する。なお、図８は、Ｘ線管３００の斜視図であるが、ハウジング３０２の内部の形状を説明するために外側のハウジング３０２を一部切り欠いて示している。
ノズル３４６より流出する冷却液３４０には矢印β７の方向にコリオリ力が作用するため、矢印β７の方向に流れが偏向する。
図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図であり、ノズル３４６から流出した直後の冷却液３４０に作用するコリオリ力の方向を矢印β７で図示している。コリオリ力の作用により冷却液３４０の流れの向きが変わることに従い、コリオリ力が作用する方向も変化する。ノズル３４６より流出する冷却液３４０にコリオリ力の作用する方向は、冷却液３４０の流れと直角の真空容器３０４に向けての方向(図９参照)である。
よって、図９に示すように、コリオリ力の作用によって、真空容器３０４を中心とする旋回流３４２が発生する。旋回流３４２が生じることによって、真空容器３０４のノズル３４６の反対側まで冷却液３４０の流れが到達し冷却を行い、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５近傍の熱溜まりを解消する効果がある。
よって、図９に示すように、コリオリ力の作用によって、真空容器３０４を中心とする旋回流３４２が発生する。旋回流３４２が生じることによって、真空容器３０４のノズル３４６の反対側まで冷却液３４０の流れが到達し冷却を行い、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５近傍の熱溜まりを解消する効果がある。
このように、Ｘ線管３００が回転していることにより冷却液３４０に自然に作用する力であるコリオリ力を利用して旋回流３４２を発生させることにより、真空容器３０４のノズル３４６の反対側まで冷却液３４０を導く導液管などを設ける必要がないため、部品点数を減らすことが可能となる。
しかしながら、ノズル３４６の取り付け位置によっては図９に示す旋回流３４２が減退することがある。
しかしながら、ノズル３４６の取り付け位置によっては図９に示す旋回流３４２が減退することがある。
図１０は、図９において、真空容器３０４の細径部３０４ａとハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対して、真空容器３０４の細径部３０４ａとノズル３４６との間の距離δ２の割合が大きくなる位置にノズル３４６を移動させた形態のＸ線管３００の図８のＢ−Ｂ線断面図である。
図１０に示す形態においては、コリオリ力が矢印β７の方向に作用した結果、ノズル３４６から流出した冷却液３４０が旋回流３４２を形成するが、ノズル３４６から流出した冷却液３４０の一部が渦３４４を形成する。渦３４４が生じることにより、旋回流３４２は減退し、旋回流３４２による冷却効果は低減する。そのため、ノズル３４６は渦３４４が生じない位置に取り付けることが望ましい。
図１０に示す形態においては、コリオリ力が矢印β７の方向に作用した結果、ノズル３４６から流出した冷却液３４０が旋回流３４２を形成するが、ノズル３４６から流出した冷却液３４０の一部が渦３４４を形成する。渦３４４が生じることにより、旋回流３４２は減退し、旋回流３４２による冷却効果は低減する。そのため、ノズル３４６は渦３４４が生じない位置に取り付けることが望ましい。
ここで、コリオリ力による冷却液３４０の流れの偏向の大きさを考える。
流体(冷却液３４０)にコリオリ力のみが作用しているとすると、コリオリ力によって偏向する曲率半径ｒは、流体(冷却液３４０)の渦の円運動の式と数(１)とを用いて、以下のように表せる。
ここで、コリオリ力に対する慣性力の大きさの比を表わす無次元数であるロスビー数Ｒｏを以下のように定義する。
流体(冷却液３４０)にコリオリ力のみが作用しているとすると、コリオリ力によって偏向する曲率半径ｒは、流体(冷却液３４０)の渦の円運動の式と数(１)とを用いて、以下のように表せる。
真空容器３０４とノズル３４６の距離δ２を、数（３）の代表長さＬにとると、数（２）と数（３）より、
となる。数（４）のように、ロスビー数Ｒｏは、真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２に対するコリオリ力の曲率半径ｒ(冷却液３４０の渦３４４の半径)の比を表わしている。
ロスビー数Ｒｏが１より小さくなると、コリオリ力の曲率半径ｒ(冷却液３４０の渦３４４の半径)がδ２(真空容器３０４とノズル３４６との間の距離)より小さくなり、渦３４４が発生しやすくなり、冷却効果が低減する。一方、ロスビー数Ｒｏが１以上になると、曲率半径ｒがδ２以上になり、旋回流が発達しやすくなり、冷却効果が向上する。
図１１は、ロスビー数Ｒｏと、真空容器３０４とハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対する真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２の割合によって旋回流が発達するか、減退するかをまとめた表である。
図１１は、ロスビー数Ｒｏと、真空容器３０４とハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対する真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２の割合によって旋回流が発達するか、減退するかをまとめた表である。
図１１に示すように、ロスビー数Ｒｏが１以上(すなわち、真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２が冷却液３４０の渦３４４の半径以下)であり、真空容器３０４とハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対する真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２の割合が０．３１以下となる位置にノズル３４６を設けた場合、旋回流３４２が発達するので好適である。
また、ノズル３４６が冷却液３４０を噴出させる方向は、真空容器３０４の外周面の接線と概略平行で、真空容器３０４周りにガントリ回転方向α３と逆向きがよい。
また、ノズル３４６が冷却液３４０を噴出させる方向は、真空容器３０４の外周面の接線と概略平行で、真空容器３０４周りにガントリ回転方向α３と逆向きがよい。
ノズル３４６が冷却液３４０を噴出させる方向が真空容器３０４の外周面の接線と概略平行よりも内側に向いた場合、冷却液３４０は真空容器３０４に衝突するために、旋回流３４２が発達しづらくなる。一方、ノズル３４６が冷却液３４０を噴出させる方向が真空容器３０４の外周面の接線と概略平行よりも外側に向いた場合、旋回流３４２が真空容器３０４の外周面から離隔する向きとなり真空容器３０４に沿わないために、渦３４４が発生しやすくなる。
＜＜まとめ＞＞
本実施形態のＸ線装置１００は、図３に示すように、電子３９０を放出する陰極３１０と、陰極３１０から放出される電子３９０が衝突することによってＸ線３９４を放出する陽極３２０と、陰極３１０の一部と陽極３２０を真空中に内包する容器である真空容器３０４と、真空容器３０４を内包するハウジング３０２と、ハウジング３０２内を循環し真空容器３０４から発する熱の一部を吸収し、真空容器３０４から吸収した熱の一部をＸ線管３００外の空気に放熱する冷却液３４０を有したＸ線管３００と、検出器２００を備えたＸ線装置において、Ｘ線管３００は、陰極３１０から放出された電子３９０のうち陽極３２０から反射する反射電子３９２の一部を吸収する遮蔽構造体３３０と、冷却液３４０の一部を遮蔽構造体３３０に噴出するノズル３３２(３３２Ａ(図５参照)、３３２Ａ１(図６参照))とを備える。
本実施形態のＸ線装置１００は、図３に示すように、電子３９０を放出する陰極３１０と、陰極３１０から放出される電子３９０が衝突することによってＸ線３９４を放出する陽極３２０と、陰極３１０の一部と陽極３２０を真空中に内包する容器である真空容器３０４と、真空容器３０４を内包するハウジング３０２と、ハウジング３０２内を循環し真空容器３０４から発する熱の一部を吸収し、真空容器３０４から吸収した熱の一部をＸ線管３００外の空気に放熱する冷却液３４０を有したＸ線管３００と、検出器２００を備えたＸ線装置において、Ｘ線管３００は、陰極３１０から放出された電子３９０のうち陽極３２０から反射する反射電子３９２の一部を吸収する遮蔽構造体３３０と、冷却液３４０の一部を遮蔽構造体３３０に噴出するノズル３３２(３３２Ａ(図５参照)、３３２Ａ１(図６参照))とを備える。
図５に示すように、ノズル３３２Ａは、遮蔽構造体３３０から回転方向(図５の矢印α3方向)と逆の方向にオフセットして位置し、ガントリ回転中心方向８０４に冷却液３４０を噴出する。或いは、図６に示すように、ノズル３３２Ａ１は、遮蔽構造体３３０から回転方向(図６の矢印α3方向)にオフセットして位置し、ガントリ回転中心方向８０４と逆方向に冷却液３４０を噴出する。これによって、ノズル３３２Ａ、３３２Ａ１より噴出される冷却液３４０は回転によるコリオリ力の作用を受けて遮蔽構造体３３０の軸方向に偏向し、遮蔽構造体３３０を効果的に冷却する。
また、陽極３２０から、陰極３１０と概略反対方向に伸びる伝熱部材３２４を設け、伝熱部材３２４の内面と対向するように真空容器３０４に放熱部の凹部３２６を形成し、凹部３２６に冷却液３４０の一部が循環するようにノズル３２８(図７参照)を設けている。
さらに、図８に示すように、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５に隣接し、真空容器３０４とハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対する真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２の割合が０．３１以下となる位置に、真空容器３０４の外周面の接線と概略平行、かつ、真空容器３０４周りにガントリ１０４の回転方向α３(Ｘ線管３００の回転方向α３)と逆向き方向に冷却液３４０を噴出するようにノズル３４６を設けている。
さらに、図８に示すように、真空容器３０４の陽極裏側壁面３０５に隣接し、真空容器３０４とハウジング３０２の内面３０２ａとの間の距離δ１に対する真空容器３０４とノズル３４６との間の距離δ２の割合が０．３１以下となる位置に、真空容器３０４の外周面の接線と概略平行、かつ、真空容器３０４周りにガントリ１０４の回転方向α３(Ｘ線管３００の回転方向α３)と逆向き方向に冷却液３４０を噴出するようにノズル３４６を設けている。
＜作用効果＞
上記構成によれば、ノズル３３２(３３２Ａ、３３２Ａ１)より吐出された冷却液３４０が、コリオリ力の作用を受けて偏向し、反射電子３９２により加熱される遮蔽構造体３３０を効果的に冷却することで温度上昇が低減され、遮蔽構造体３３０と接合される真空容器３０４の温度上昇が低減される。そのため、Ｘ線管３００の機械的な信頼性が向上する。
さらに、陽極３２０で発生した熱の一部が、伝熱部材３２４を経由して真空容器３０４に形成した凹部３２６で冷却液３４０によって冷却されるため、陽極３２０の温度上昇を効果的に低減できる。そのため、陽極３２０と連結された軸受３２２の温度上昇を低減でき、軸受３２２の信頼性を高くすることができる。
上記構成によれば、ノズル３３２(３３２Ａ、３３２Ａ１)より吐出された冷却液３４０が、コリオリ力の作用を受けて偏向し、反射電子３９２により加熱される遮蔽構造体３３０を効果的に冷却することで温度上昇が低減され、遮蔽構造体３３０と接合される真空容器３０４の温度上昇が低減される。そのため、Ｘ線管３００の機械的な信頼性が向上する。
さらに、陽極３２０で発生した熱の一部が、伝熱部材３２４を経由して真空容器３０４に形成した凹部３２６で冷却液３４０によって冷却されるため、陽極３２０の温度上昇を効果的に低減できる。そのため、陽極３２０と連結された軸受３２２の温度上昇を低減でき、軸受３２２の信頼性を高くすることができる。
また、ノズル３４６から吐き出される冷却液３４０に働くコリオリ力の作用により生じる旋回流３４２によって真空容器３０４のノズル３４６と反対側の冷却液３４０の流れが淀みやすい部分の熱溜まりの発生を抑制し、冷却効果を高めている。これにより、真空容器３０４の放射窓３０６付近の温度上昇を低減できる。
そのため、真空容器３０４、陽極３２０、陽極３２０に連結した部材等のうち高温になることで構造的な問題が起こりうる部位の温度を低下させ、遮蔽構造体３３０を効果的に冷却するとともに、軸受３２２の温度上昇を抑制するために冷却を行うことによって、冷却性能が高く、高信頼、かつ、軽量で部品点数が少ないＸ線管３００を搭載したＸ線装置１００を提供できる。
そのため、真空容器３０４、陽極３２０、陽極３２０に連結した部材等のうち高温になることで構造的な問題が起こりうる部位の温度を低下させ、遮蔽構造体３３０を効果的に冷却するとともに、軸受３２２の温度上昇を抑制するために冷却を行うことによって、冷却性能が高く、高信頼、かつ、軽量で部品点数が少ないＸ線管３００を搭載したＸ線装置１００を提供できる。
なお、本実施形態では、Ｘ線管３００の陰極３１０側を冷却する構成(遮蔽構造体３３０、ノズル３３２、３３２Ａ、３３２Ａ１等)と、Ｘ線管３００の陽極３２０側を冷却する構成(伝熱部材３２４、真空容器３０４の凹部３２６、ノズル３２８等)と、旋回流３４２を発生させて冷却する構成（ノズル３４６）をＸ線管３００に設けた場合を例示して説明したが、Ｘ線管３００の陰極３１０側を冷却する構成または陽極３２０側を冷却する構成または旋回流３４２を発生させて冷却する構成の何れかのみを設けて構成してもよいことは、勿論である。
１００ Ｘ線装置
１０４ ガントリ
２００ 検出器
３００ Ｘ線管
３０２ ハウジング
３０２ａ (ハウジングの)内面
３０４ 真空容器
３０５ 陽極裏側壁面(陽極に隣接する壁面)
３１０ 陰極
３１０ｃ (陰極の)図心
３２０ 陽極
３２４ 伝熱部材
３２６ 凹部
３２６ａ 凹部の外表面
３２８ ノズル(請求項５のノズル)
３３０ 遮蔽構造体
３３２ ノズル(請求項１のノズル)
３３２Ａ ノズル(請求項２のノズル)
３３２Ａ1 ノズル(請求項２のノズル)
３３３Ａ 吐出口
３３３Ａ1 吐出口
３３３Ａｃ (吐出口の)図心
３３３Ａ1ｃ (吐出口の)図心
３３４ａ 導液管(導管)
３３４ｂ 導液管(導管)
３３４ｃ 導液管(導管)
３３６ 接続部
３３７ 軸部(軸)
３４０ 冷却液
３４２ 旋回流
３４４ 渦
３４６ ノズル(請求項１０のノズル)
３９０ 電子
３９２ 反射電子
３９４ Ｘ線
４００ 冷却器(冷却回路)
４０８ 流入管(冷却回路)
４１０ 流出管(冷却回路)
８０２ 回転方向
８０４ ガントリ回転中心方向(Ｘ線管の回転の中心軸方向)
９００ 撮影対象
α３ Ｘ線管の回転の方向(測定対象周りの回転方向、ガントリの回転方向)
δ１ 真空容器とハウジング内面との間の距離(真空容器の外周面とハウジングの内面との間の半径方向の距離)
δ２ 真空容器とノズルとの間の距離(真空容器の外周面と前記ノズルとの間の前記陽極の回転軸を中心とした円の半径方向の距離)
１０４ ガントリ
２００ 検出器
３００ Ｘ線管
３０２ ハウジング
３０２ａ (ハウジングの)内面
３０４ 真空容器
３０５ 陽極裏側壁面(陽極に隣接する壁面)
３１０ 陰極
３１０ｃ (陰極の)図心
３２０ 陽極
３２４ 伝熱部材
３２６ 凹部
３２６ａ 凹部の外表面
３２８ ノズル(請求項５のノズル)
３３０ 遮蔽構造体
３３２ ノズル(請求項１のノズル)
３３２Ａ ノズル(請求項２のノズル)
３３２Ａ1 ノズル(請求項２のノズル)
３３３Ａ 吐出口
３３３Ａ1 吐出口
３３３Ａｃ (吐出口の)図心
３３３Ａ1ｃ (吐出口の)図心
３３４ａ 導液管(導管)
３３４ｂ 導液管(導管)
３３４ｃ 導液管(導管)
３３６ 接続部
３３７ 軸部(軸)
３４０ 冷却液
３４２ 旋回流
３４４ 渦
３４６ ノズル(請求項１０のノズル)
３９０ 電子
３９２ 反射電子
３９４ Ｘ線
４００ 冷却器(冷却回路)
４０８ 流入管(冷却回路)
４１０ 流出管(冷却回路)
８０２ 回転方向
８０４ ガントリ回転中心方向(Ｘ線管の回転の中心軸方向)
９００ 撮影対象
α３ Ｘ線管の回転の方向(測定対象周りの回転方向、ガントリの回転方向)
δ１ 真空容器とハウジング内面との間の距離(真空容器の外周面とハウジングの内面との間の半径方向の距離)
δ２ 真空容器とノズルとの間の距離(真空容器の外周面と前記ノズルとの間の前記陽極の回転軸を中心とした円の半径方向の距離)
Claims (15)
- 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記Ｘ線管は、
前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、
前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備え、
前記ノズルの吐出方向は、
前記ノズルの吐出口から、前記陽極の回転軸に垂直であって前記吐出口の図心を含む面が、前記陰極を横切る断面の図心へ、向かう方向を基準方向にして、
前記吐出口を中心に、前記基準方向を前記Ｘ線管の前記測定対象周りの回転と同じ方向に回転させ前記遮蔽構造体の外面に沿う方向とした
ことを特徴とするＸ線装置。 - 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記Ｘ線管は、
前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、
前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備え、
前記ノズルの吐出口が、前記遮蔽構造体の中心より、前記Ｘ線管の回転の方向と反対方向にオフセットして位置し、
前記ノズルから吐出される前記冷却液の吐出方向が、前記Ｘ線管の回転の中心軸方向と概略同方向である
ことを特徴とするＸ線装置。 - 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記Ｘ線管は、
前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、
前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備え、
前記ノズルの吐出口が、前記遮蔽構造体の中心から、前記Ｘ線管の回転の方向と同方向にオフセットして位置し、前記ノズルから吐出される前記冷却液の吐出方向が、前記Ｘ線管の回転の中心軸方向とは概略反対方向である
ことを特徴とするＸ線装置。 - 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記Ｘ線管は、
前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、
前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備え、
前記ノズルが前記Ｘ線管の回転の中心軸側に向けて配置された場合、前記ノズルは、前記遮蔽構造体における前記陽極が配置される側に配置される
ことを特徴とするＸ線装置。 - 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記Ｘ線管は、
前記陰極から放出された電子のうち前記陽極から跳ね返る電子の一部を吸収する遮蔽構造体と、
前記冷却液の一部を前記遮蔽構造体に噴出するノズルとを備え、
前記ノズルが前記Ｘ線管の回転の中心軸の反対側に向けて配置された場合は、前記ノズルは、前記遮蔽構造体における前記陽極が配置される側の反対側に配置される
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１または請求項５の何れか一項に記載のＸ線装置において、
前記ノズルに前記冷却液を導く導管は、前記真空容器から熱伝導によって吸熱するように、前記真空容器に隣接して配置された
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１から請求項６のうちの何れか一項記載のＸ線装置において、
前記Ｘ線管の陽極は、接続部を介して前記陽極の回転軸である軸部と接続され、かつ、前記陽極と前記軸部との間に介在する前記接続部とは独立して、前記陰極と反対方向に前記陽極の熱を拡散させる伝熱部材を有する
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項７記載のＸ線装置において、
前記真空容器は、前記伝熱部材と対向する放熱部を有し、
かつ、
前記Ｘ線装置は、前記放熱部の外表面に向けて前記冷却液を噴出するノズルをさらに備えた
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項８記載のＸ線装置において、
前記放熱部は、前記伝熱部材の近くに配置される凹部である
ことを特徴とするＸ線装置。 - 電子を放出する陰極と前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と前記真空容器を内包するハウジングと前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有し、前記陽極が接続部を介して前記陽極の回転軸である軸部と接続されるとともに、測定対象周りを回転し前記Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを
備えたＸ線装置であって、
前記陽極は、前記陽極と前記軸部との間に介在する前記接続部とは独立して、前記陰極と反対方向に前記陽極の熱を拡散させる伝熱部材を有する
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１０記載のＸ線装置において、
前記真空容器は、前記伝熱部材と対向する放熱部を有し、
かつ、
前記Ｘ線装置は、前記放熱部の外表面に向けて前記冷却液を噴出するノズルをさらに備えた
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１１記載のＸ線装置において、
前記放熱部は、前記伝熱部材の近くに配置される凹部である
ことを特徴とするＸ線装置。 - 測定対象周りを回転しＸ線を発生するＸ線管と、前記測定対象を透過したＸ線を検出する検出器とを備え、
前記Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝突することによってＸ線を放出する陽極と、前記陰極の一部および前記陽極を真空中に内包する容器である真空容器と、前記真空容器を内包するハウジングと、前記ハウジング内を循環し前記真空容器から発する熱の一部を吸収して該吸収した熱の一部をＸ線管外に放熱する冷却液による冷却回路とを有するＸ線装置であって、
前記真空容器を形成する壁面のうち前記陽極に隣接する壁面に隣接するとともに前記真空容器の外周面の接線と略平行な方向に設置され、前記冷却液を、前記陽極の回転軸周りに、前記Ｘ線管を搭載するガントリの回転方向と逆向きに回転する向きに流出するノズルを備える
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１３記載のＸ線装置において、
前記真空容器の外周面と前記ノズルとの間の前記陽極の回転軸を中心とした円の半径方向の距離は、前記真空容器の外周面と前記ハウジングの内面との間の前記半径方向の距離の３１％以下とする
ことを特徴とするＸ線装置。 - 請求項１３記載のＸ線装置において、
前記真空容器の外周面と前記ノズルとの間の前記陽極の回転軸を中心とした円の半径方向の距離は、前記ノズルから流出された冷却液が形成する渦の半径以下の長さとする
ことを特徴とするＸ線装置。
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|---|---|---|---|
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