JPH0513030A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、冷媒を用いないでもすべり軸受
部の温度上昇を抑制して、安定な回転性能を有する回転
陽極型Ｘ線管を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、固定体15との間にすべり軸受20
が設けられる回転体12が、陽極ターゲット11を支持する
第１回転部材22とすべり軸受部20が設けられる第２の回
転部材23とが同軸的に嵌合しており、これら第１の回転
部材と第２の回転部材とが陽極ターゲットから軸方向に
みて熱伝導経路的に遠い方で結合25されるとともにそれ
以外の嵌合部の大部分に断熱層26,35 が設けられてなる
回転陽極型Ｘ線管である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転陽極型Ｘ線管に
係わり、とくに陽極ターゲットを支える回転機構の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、軸
受部を有する回転体および固定体で円盤状の陽極ターゲ
ットを支え、真空容器外に配置したステータ電磁コイル
を付勢し高速回転させながら、陰極から放出した電子ビ
ームを陽極ターゲットに当て、Ｘ線を放射する。軸受部
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とともにガリウム（Ｇａ）、又は
ガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金の
ような、動作中に液状となる金属潤滑剤を用いた動圧式
すべり軸受で構成される。後者のすべり軸受を用いた例
は、たとえば特公昭60-21463号、特開昭60-97536号、特
開昭 60-113817号、特開昭 60-117531号、特開昭 61-29
14号、特開昭 62-287555号、あるいは特開平2-227947号
の各公報に開示されている。

【０００３】ところで、陽極ターゲットを支える回転体
は、通常、陽極ターゲットに固着されこれを支持する高
融点金属からなる回転軸と、この回転軸に結合されモー
タのロータとして機能する鉄のような強磁性体からなる
円筒芯部と、この円筒芯部の外周に嵌合してろう接固着
された銅のような電気伝導度の高い外側円筒とからな
る。この回転体の内側に、軸受を介して柱状の固定体が
設けられる。そして、回転体に管外のステータ電磁コイ
ルから回転磁界を作用させ、誘導モータの原理で高速回
転させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すべり軸受に液体金属
を潤滑剤として使用した場合には、軸受面の摩耗や回転
音がほとんど生じない利点がある。一方、Ｘ線管の動作
では陽極ターゲットを支える回転体は、ターゲットから
伝導する熱により高温になる。そのため、動圧式すべり
軸受部分も高温になるので、種々の問題が生じることが
考えられる。例えば、軸受面間の間隔が変化して軸受の
回転性能が損なわれるとか、液体金属が活性であるため
に軸受材料と反応を起こしてしまうなどの問題が考えら
れる。そのため、前述の各公報に開示されている如く、
すべり軸受部分の内部に冷媒を循環させて強制冷却する
ことが有効である。しかし、内部に冷媒を循環させるＸ
線管の構成は、余分の冷媒循環装置が必要であるし、ま
た、従来のＸ線管との互換性がなく、特殊な装置にしか
使用できないという不都合がある。

【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消
し、冷媒を用いないでもすべり軸受部の温度上昇を抑制
して、安定な回転性能を有する回転陽極型Ｘ線管を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、固定体との
間に液体金属潤滑すべり軸受が設けられる回転体が、陽
極ターゲットを固定する第１の回転部材とすべり軸受部
が設けられる第２の回転部材とが同軸的に嵌合してお
り、これら第１の回転部材と第２の回転部材とが陽極タ
ーゲットから軸方向にみて熱伝導経路的に遠い方で一体
結合されるとともにそれ以外の嵌合部の大部分に半径方
向にみて熱伝導を抑制する断熱層が設けられてなる回転
陽極型Ｘ線管である。尚この断熱層は、隙間（空間）で
もよいし、断熱材料であってもよいし、それらの組み合
わせでもよい。。

【０００７】

【作用】この発明によれば、陽極ターゲットを固定する
第１の回転部材とすべり軸受部が設けられる第２の回転
部材とが同軸的に嵌合しており、これら第１の回転部材
と第２の回転部材とが陽極ターゲットから軸方向にみて
熱伝導経路的に遠い方で結合されるとともにそれ以外の
嵌合部の大部分に断熱層が設けられてなるため、陽極タ
ーゲットからすべり軸受部分への熱伝導経路が長くな
り、それによって軸受部の温度上昇が抑制される。した
がって、活性な液体金属を潤滑剤として使用しても、そ
れと軸受材料との反応は抑制され、長時間にわたって安
定な軸受性能が維持される。

【０００８】

【実施例】以下その実施例を図面を参照して説明する。
なお同一部分は同一符号であらわす。図１および図２に
示す実施例は、次の構成を有している。すなわち、重金
属からなる円盤状陽極ターゲット11は、円筒状回転体12
の一端に突設された回転軸13に固定ナット14により一体
的に固定されている。円筒状回転体12の内側には、固定
体15が嵌合されており、その下端部にはリング状の開口
部閉塞体16が固定されている。固定体15の下端取付部17
は、ガラス製真空容器18に気密接合されている。真空容
器18は、陽極ターゲット11を包囲する径大部にＸ線放射
窓18a を有している。また、ターゲットに対向して陰極
構体19が設けられている。回転体12と固定体15との嵌合
部分は、前述の各公報に示されるような動圧式すべり軸
受部20を構成している。そのため、固定体側のすべり軸
受面となる固定体外周壁15a および両端壁15b には、前
述の各公報に記載されているようなヘリンボン・パター
ンのらせん溝21が形成されている。これと対面する回転
体側のすべり軸受面は、単なる平滑な面でもよく、ある
いは必要に応じてらせん溝を形成したものでもよい。

【０００９】回転体及び固定体の両軸受面は、およそ２
０マイクロメートルの軸受間隙（図示せず）をもって近
接するようになっており、この軸受間隙およびらせん溝
内に動作中に液状であるＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のような
液体金属潤滑剤（図示せず）を充填し介在させる。そし
て、真空容器18の外側の、回転体に対応する位置に電磁
コイルをもつステータ電磁コイル30を配置して回転磁界
を生じさせ、回転陽極を矢印Ｐの如く高速回転させる。
陰極構体19から放出された電子ビームは、陽極ターゲッ
ト11に射突してＸ線を発生するとともに熱を発生する。
このターゲットに生じた熱は、その多くが輻射で放散さ
れるとともに、一部が回転体12から軸受部20に達し、さ
らに固定体15を経て下端取付部17から管外に伝導、放散
する。

【００１０】そこで、回転体12は、モリブデン（Ｍｏ）
のような高融点金属からなる回転軸13と、この回転軸が
上端部22a に固着された鉄製の円筒からなる第１の回転
部材22と、この第１回転部材の内側に同軸状に嵌合され
内面がすべり軸受面となるモリブデン（Ｍｏ）、あるい
はタングステン（Ｗ）のような液体金属でよく濡れると
ともにそれと反応しにくい材料からなる有底円筒状の第
２回転部材23、および第１回転部材の外周に嵌合された
銅製最外側円筒部24を有してなる。これら円筒状部材
は、陽極ターゲットから軸方向にみて熱伝導経路的に遠
い方の端部すなわち図示下端部のろう接部25で一体的に
接合され、他の大部分は機械的に同軸状に嵌合されてい
る。第１の回転部材22および第２の回転部材23のろう接
部25以外の大部分の領域には、両者が非接触となるよう
に断熱用の隙間26が設けられ、半径方向にみて伝熱的に
分離されている。回転体12の外径が約３８ｍｍの場合、
この隙間26は０．５ｍｍ程度になっている。なお、第２
の回転部材23の図示上端部には、９０度間隔で４カ所に
小突起27が設けられ、これらが第１回転部材22の内面に
当接されてこの上端部での機械的に安定な同軸嵌合状態
を保つようになっている。この小突起27と第１回転部材
22との接触面積は小さいので、伝熱抵抗は十分大きくな
っている。第２回転部材23の図示下端部に、上述のリン
グ状のフランジ16が複数個のねじにより固定されてい
る。

【００１１】このＸ線管の動作中、陽極ターゲットから
第１回転部材22に伝導した熱は、小突起27を経て第２回
転部材23に伝導するとともに輻射で伝わるが、この部分
は熱抵抗が大きいので熱伝達は少ない。熱は、主として
第１回転部材22から図示下端部のろう接部25を経てすべ
り軸受部を構成する第２回転部材23及び固定体15に伝わ
る。しかし、この熱伝導経路は長く、且つ第１回転部材
22が熱伝導度の小さい材料からなるので、全体として熱
抵抗が大きく、したがってすべり軸受部の温度上昇は十
分抑制される。そして、各回転部材の熱膨張に差が生じ
ても、これらはろう接部以外の部分が単に機械的に嵌合
し合っているのみなので、各々は独立に膨脹、収縮で
き、したがって熱膨脹差による不所望な応力は特定のと
ころに集中せず、安定な動作が維持される。すべり軸受
面付近の温度は、第１および第２の回転部材の間に断熱
用の隙間26がない構成のものに比べて、この実施例のも
のは約１３０℃低くなった。それによって、動圧式すべ
り軸受部の間隙の変化が少なく、また活性な液体金属潤
滑剤を使用しても、軸受材料との反応が抑制され、さら
にまた回転体の共振周波数を例えば２００Ｈｚよりも十
分高くでき、高速回転にも耐える構造体にすることがで
きる。

【００１２】図３に示す実施例は、中心部に陽極ターゲ
ット11と一体化されて回転する円柱状の回転体12を配置
したものである。そして、この回転体12を包囲して略円
筒状の固定体15が設けられている。この固定体15には、
図示上端部に回転軸13が貫通する透孔が設けられ、図示
下端開口部に円板状の開口部閉塞体31、および陽極支持
体17が複数個のボルトにより固定されている。開口部閉
塞体31は、回転体12の下端面に接しており、その面にら
せん溝21が形成されている。さらに、この固定体15の外
周には、モータのロータとして機能する強磁性体円筒32
およびその外側に嵌合された銅製の最外側円筒24が配置
され、その上端部が回転軸13に機械的に強固に固着され
ている。

【００１３】そこで、回転体12は、陽極ターゲット11を
支える回転軸13が柱状の第１回転部材33に固着され、こ
の第１回転部材33の外側に同軸状に嵌合され外面がすべ
り軸受面となる円筒状の第２回転部材34を備えている。
これら第１回転部材33と第２回転部材34とは、陽極ター
ゲットから軸方向にみて熱伝導経路的に遠い方の端部す
なわち図示下端部のろう接部25で一体的に接合されてい
る。第１円筒部22および第２円筒部23のろう接部25以外
の大部分の領域には、両者が実質的に非接触となるよう
に断熱用の隙間26が設けられている。第１回転部材33の
図示上端部には４個の小突起27が設けられて第２回転部
材34の内面に接し、機械的に安定な同軸嵌合状態を保つ
ようになっている。第２回転部材34の外周面および図示
上端面は、動圧すべり軸受の軸受面を構成しており、ヘ
リンボン・パターンのらせん溝21が形成されている。こ
うして、断熱用隙間26によって陽極ターゲットからすべ
り軸受面に至る熱伝導経路は、大きい熱抵抗を有する。
なお断熱層となる隙間26は、実用上、０．１ｍｍ以上、
１ｍｍ以下の半径方向寸法に設定することが望ましい。

【００１４】図４に示す実施例は、図１と同様の構成の
Ｘ線管において、第１の回転部材22と第２の回転部材23
との間に、断熱層としてセラミックスまたはその他の低
熱伝導材料からなる円筒状断熱体35を挟んだものであ
る。そして、これら円筒状部材は、陽極ターゲットから
軸方向にみて熱伝導経路的に遠い方のろう接部25で一体
的に結合されている。なお、断熱体は第１の回転部材22
の内周面、または第２の回転部材23の外周面、もしくは
これらの両方に、低熱伝導材料のコーティング層を形成
したものであってもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
軸受部の温度上昇が抑制され、したがって、すべり軸受
面の軸受間隙の変化がほとんどなく、且つ活性な液体金
属を使用してもそれと軸受材料との反応が抑制され、長
時間にわたって安定なすべり軸受の回転性能が維持され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図２】図１の２−２における要部拡大横断面図であ
る。

【図３】この発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】この発明のさらに他の実施例を示す要部縦断面
図である。

【符号の説明】

11…陽極ターゲット、 12…回転体、 15…固定体、 20…すべり軸受部、 21…らせん溝、 22,33 …第１の回転部材、 23,34 …第２の回転部材、 25…接合部、 26…隙間（断熱層）、 35…断熱体（断熱層）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北見 隆幸 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須電子管工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 一部に陽極ターゲットが固定された回転
   体と、この回転体と嵌合し合い該回転体を回転可能に保
   持する固定体と、前記回転体および固定体の嵌合部に設
   けられたらせん溝を有する液体金属潤滑すべり軸受部と
   を具備する回転陽極型Ｘ線管において、 上記回転体は、上記陽極ターゲットが結合された第１の
   回転部材と、上記すべり軸受部が設けられた第２の回転
   部材とが同軸的に嵌合しており、 上記第１の回転部材と第２の回転部材とは、上記陽極タ
   ーゲットから軸方向にみて熱伝導経路的に遠い方で結合
   され、且つそれ以外の嵌合部の大部分に断熱層が設けら
   れてなることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。