JP5566062B2 - X線管装置及びx線撮影装置 - Google Patents
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Description
〈全体構成〉
図1は本発明の実施形態1のX線管装置の概略構成を説明するための図であり、図1に示すように、実施形態1のX線管装置1は、陰極4、ターゲット6、ロータ10、及び軸受け部材11が高真空を維持するためのX線管(真空外囲器)2内に封入される構成となっている。ロータ10の一端側にはシャフト7が形成されており、シャフト7の先端部分にターゲット6が接合されると共に、ナット(締結部材)8でも締結される構成となっている。また、X線管2は図示しない放射窓が設けられた管容器12内部に支持部材13〜15で支持され、収容される構成となっている。このように、実施形態1のX線管装置1は管容器12とX線管2との二重構造となっており、内部が真空に保持されるX線管2と管容器12との間には、絶縁性の冷媒16が循環可能に封入される構成となっている。
図2は本発明の実施形態1のX線管装置におけるターゲット部分を拡大した断面図であり、図3は本発明の実施形態1のX線管装置におけるターゲット部分を拡大した加熱時の断面図である。以下、図2及び図3に基づいて本発明の実施形態1のX線管装置におけるターゲットとシャフトとの拡散接合の詳細について説明する。
図4は本発明の実施形態1のX線管装置の陽極の形成時における各部材の膨張係数及び膨張に伴い各部に印可される力を説明するための図である。以下、図4に基づいて、実施形態1のX線管装置の陽極形成時(拡散接合時)における圧力維持リングの効果を説明する。
ΔL1=F1/S1×L÷E1 ・・・(2)
例えば、室温での接合部座面の圧力σ1=50Mpa、接合部の面積S1=400mm2の場合には、この式1より室温での軸力F1は20000Nとなる。一方、シャフトの長さL=10mm、常温時のシャフト材料のヤング率E1=300000Mpaの場合には、シャフトの伸び量ΔL1は0.00667mmとなる。ただし、このような条件となるための陽極組立時には、ターゲットとシャフト座面間にろう材を挟んだ後、ナットをトルクレンチ等を用いて締結し、座面の圧力を50MPaとする。
σ2=F2/S1 ・・・(4)
前述したように、F2は拡散接合時に締結部にかかる軸力であり、E1#はナット材料のヤング率である。
ただし、式5において、kは熱応力と軸力との比例定数(係数)であり、実施形態1の構成ではk=0.5となる。
なお、前述した説明では、陽極形成時の軸力についてのみ説明したが、実施形態1のX線管装置では、前述した構成の陽極が当該X線管装置に用いられる構成となるので、X線管装置の使用時すなわちX線ビームの放射時においても陽極は高温となり、使用時においてもシャフトに印可される軸力を増加させることが可能となるので、拡散接合によるシャフトとターゲットとの接合による固定と共に、ナットによるシャフトとターゲットとの固定も可能となるという格別の効果を得ることができる。
図5は本発明の実施形態2のX線管装置の概略構成を説明するための図であり、圧力維持リングの構成及び当該圧力維持リングと接するナットとターゲットとの傾斜部が異なるのみで、他の構成は実施形態1と同様の構成である。従って、以下の説明では、圧力維持リングの構成及び当該圧力維持リングと接するナットとターゲットとの傾斜部について、詳細に説明する。
図6は本発明の実施形態3のX線管装置の概略構成を説明するための図であり、圧力維持リングの構成及び当該圧力維持リングと接するナットとターゲットとの形状が異なるのみで、他の構成は実施形態1と同様の構成である。ただし、実施形態3のX線管装置では、シャフトの延在方向(軸力方向)への圧力維持リングの変形量を直接用いて、拡散接合時の軸力の低下を防止する構成が、実施形態1、2のX線管装置と異なる構成である。従って、以下の説明では、圧力維持リングの構成及び当該圧力維持リングと接するナットとターゲットとの形状について、詳細に説明する。また、以下の説明では、1つの圧力維持リング60を用いる場合について説明するが、ターゲット6とナット8との間に2つ以上の圧力維持リングを用いる構成でもよい。
図7は本発明の実施形態4のX線CT装置の概略構成を説明するための図である。図7に示すX線CT装置は、X線管装置701を除く他の構成は従来のX線CT装置と同様の構成となる。なお、本発明のX線管装置の適用範囲はX線CT装置に限定されることはなく、他のX線撮影装置にも適用可能である。
5・・・陽極(回転陽極)、6・・・ターゲット、7・・・シャフト、8・・・ナット
10・・・ロータ、11・・・軸受け部材、12・・・管容器
13〜15・・・支持部材、16・・・絶縁性の冷媒、17・・・陰極支持体
18・・・ボールベアリング、19・・・回転軸、21・・・係止部
20、50、60・・・圧力維持リング、701・・・X線管装置
702・・・X線検出器、703・・・回転体、704、705・・・電源
707・・・架台、708・・・モータ、709・・・寝台、710・・・画像処理装置
711・・・モニタ、712・・・被検体
Claims (4)
- 回転機構部から伸延され、係止部を有するシャフト部材と、貫通孔を有し該貫通孔に前記シャフト部材が挿入され、前記係止部で係止されるX線ターゲット部材と、前記シャフト部材の先端領域に形成されるねじ溝に嵌合し、前記X線ターゲット部材を前記係止部に押圧する締結部材と、を備え、
陰極から放出した電子ビームを回転する前記X線ターゲット部材に衝突させ、該衝突位置を焦点位置とするX線を発生させるX線管装置であって、
前記X線ターゲット部材と、前記締結部材と、の間に配置され、前記シャフト部材、前記X線ターゲット部材、及び前記締結部材、とは異なる膨張係数の材料からなり、自身の温度上昇に伴う膨張により、前記X線ターゲット部材を前記係止部に押圧する圧力部材を備え、
前記圧力部材は、内周側が外周側より厚く、又は内周側が外周側より薄く、周方向の断面がくさび形をしたリング状の形状であって、前記X線ターゲット部材及び前記締結部材は、前記くさび形に沿うよう形成されたテーパー状の接触部を有することを特徴とするX線管装置。 - 前記X線ターゲット部材と、前記係止部と、の間に 前記X線ターゲット部材と、前記係止部と、を接合するための接合部材を有することを特徴とする請求項1に記載のX線管装置。
- 前記接合部材はろう材であることを特徴とする請求項2に記載のX線管装置。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のX線管装置と、被検体を介して前記X線管装置と対向配置されるX線検出手段と、を備えることを特徴とするX線撮影装置。
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