JPH09106775A

JPH09106775A - Ｘ線管装置のノイズ及び震動の低減

Info

Publication number: JPH09106775A
Application number: JP8188052A
Authority: JP
Inventors: Paul G Christean; ポール・ジー・クリスティーン; Dennis H Runnoe; デニス・エイチ・ルノエ
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1997-04-22
Also published as: US5588035A; DE19628694A1

Abstract

(57)【要約】【課題】回転陽極Ｘ線管装置の回転陽極組立体から真
空外囲器及びハウジングへの震動エネルギーの伝達を抑
制及び防止する。【解決手段】Ｘ線管装置の回転陽極組立体から真空外
囲器及びハウジングへの震動エネルギーの伝達を抑制及
び防止する絶縁構造を使用することによって音を伴うノ
イズ及び震動を低減する回転陽極Ｘ線管装置。この絶縁
構造は、陽極組立体の支持構造と真空外囲器との間に接
続され、真空外囲器を封止する少なくとも１個の可撓性
部材と、真空外囲器のネック部分及びヘッド部分とハウ
ジングとの間にそれぞれ配置される対称に配列した絶縁
部材とから成る。絶縁構造の可撓性部材は、真空外囲器
の壁に組み入れられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、Ｘ線管技術に関し、特
に、回転陽極Ｘ線管に用いるノイズ及び震動低減装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】在来の
診断用回転陽極Ｘ線管装置は、ハウジングと、ハウジン
グ内に配列された真空外囲器とから成る。陽極ターゲッ
トが、真空外囲器内で回転するシャフト組立体に取り付
けられている。この陽極ターゲットに近接して、真空外
囲器内部には、陰極組立体が配列されている。高電圧源
が陽極ターゲット及び陰極組立体に接続される。陰極か
ら放射された電子雲が高エネルギーに加速され、陽極タ
ーゲット上に集束されて衝突する。陽極ターゲットは、
入射電子に応答してＸ線を放射する。電子が陽極ターゲ
ットに衝突すると、そのエネルギーの一部だけがＸ線に
変換され、大部分のエネルギーは熱に変換され、これの
熱のため、動作中の陽極ターゲットの温度が上昇する。
陽極ターゲットを有するシャフト組立体は、約３０００
から１００００ｒｐｍで回転し、熱を分散する。このシ
ャフトは、ベアリングを介して真空外囲器に接続されて
いる。陽極構造の高速及び高加速回転がこの構造体を震
動し、この震動が真空外囲器に伝わる。真空外囲器の寸
法が比較的大きいことから、外囲器の震動が、外囲器周
辺のハウジングへと震動を伝達する主な原因となる。熱
放散及び誘電のために用いる外囲器とハウジングとの間
にオイルが充填されるが、このオイルは、ハウジングに
震動を伝達し、この震動によりノイズが発生する。これ
らの要因は、Ｘ線管装置の寿命を制限するばかりか、作
業の妨げとなる。

【０００３】Ｘ線管装置のノイズ低減を達成するための
幾つかの技術が提言されてきた。このような技術は、タ
ーゲットの回転速度を低くしたり、陽極シャンク取付領
域にマス（mass）を付加するというものであり、他の技
術もこれと同様のものである。

【０００４】ターゲットの回転速度を低くすることによ
りターゲット寿命が短くなるが、このターゲット寿命を
短くせずにＸ線管装置のノイズを低減するための従来技
術の設計が、例えば、米国特許第４９３５９４８号「リ
ング状のマスを取り付けることによるＸ線管装置のノイ
ズ低減（X-ray Tube Noise Reduction by Mounting aRi
ng Mass）」や米国特許第５２６５１４７号に説明され
ている。米国特許第４９３５９４８号では、リング状の
マスが、回転ベアリングを真空管に物理的に接続するベ
アリングシュラウド（bearing shroud）上又はその付近
に取り付けられる。このようなリング状のマスは、Ｘ線
管装置の総重量を顕著に増大し、また、Ｘ線管装置内の
高電圧領域付近に配置され、これにより、電気的に不安
定となる。米国特許第５２６５１４７号では、Ｘ線管装
置のノイズが、固定子でガラス製真空外囲器のネック部
分を封止することによって低減されるか又は機械的な締
付デバイスで締付することによって低減されている。

【０００５】Ｘ線管装置のノイズを低減する他の方法が
米国特許第５２５３２８４号「非ガラス製挿入物を使用
するＸ線管装置のノイズ低減（X-ray Tube Noise Reduc
tionUsing Non-Glass Inserts）」に説明され、ノイズ
は低減できるが、このようなＸ線管装置には問題点があ
る。よって、挿入物として使用する剛性リングがＸ線管
装置の設計に必要となり、真空外囲器を震動源から絶縁
することができない。

【０００６】その他の在来のノイズ低減法に、Ｘ線管装
置外側に震動減衰手段を配置したものがある。この方法
の応用が米国特許第４４３３４３２号「Ｘ線管装置（X-
rayTube Apparatus）」に開示され、ここで、回転陽極
Ｘ線管装置の端部が弾力的に支持され、震動減衰手段を
具備している。この震動減衰手段は、陽極ターゲットの
ベアリングと係合されている。このような設計では、ガ
ラス製真空外囲器を回転陽極震動源から切り離すことが
できない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、在来のＸ線管装置のノイズ低減技術に関する上述
の問題点を解消することである。

【０００８】本発明の利点は、Ｘ線管装置設計において
絶縁構造を組み入れることで電気的特性を変化させな
い、ということである。

【０００９】本発明の利点は、また、医療用として広く
応用されているＸ線管装置が、設計上の主要部分を変更
せずに、要求される技術に容易に適用できる、というこ
とである。

【００１０】本発明の好適実施例において、ハウジング
と、このハウジング内に配列した真空外囲器とから成る
Ｘ線管装置が提供される。真空外囲器は、ヘッド部分と
ネック部分とを有する。陽極組立体が真空外囲器内に配
列され、陽極組立体は真空外囲器のヘッド部分及びネッ
ク部分を通じて伸張している。陽極組立体は、シャフト
に取り付けられた回転可能なターゲットから成る。シャ
フトは、所定の速度でＸ線管装置の軸線に関して陽極組
立体を回転させるための回転子に接続されている。陰極
組立体が、陽極組立体に近接して真空外囲器のヘッド部
分の内部に配列され、Ｘ線を発生させるために電子ビー
ムを生成してターゲット表面上に集束させる。可撓性絶
縁部材が、真空外囲器のネック部分と回転子の底部との
間に配列され、これらの間を封止し、これにより、陽極
組立体から真空外囲器への震動エネルギーの伝達を防止
する。可撓性絶縁部材は、Ｘ線管装置の主な震動源であ
る回転子に接続され、震動エネルギーを実質的に絶縁す
る。対称的に配列される絶縁部材の一方が、陽極取付組
立体とハウジングとの間に配置され、他方が、真空外囲
器のヘッド部分とハウジングとの間に配置され、これに
より、真空外囲器からハウジングへの震動エネルギーの
伝達を防止する。

【００１１】本発明の他の実施例において、ハウジング
と、このハウジング内に配列した真空外囲器とから成る
Ｘ線管装置が提供される。真空外囲器は、ヘッド部分と
ネック部分とを有する。陽極組立体が真空外囲器内に配
列され、陽極組立体は真空外囲器のヘッド部分及びネッ
ク部分を通じて伸張している。真空外囲器は、ヘッド及
びネック部分によって画成され、ヘッド及びネック部分
の各々は円筒壁を有する。真空外囲器のヘッド及びネッ
ク部分の少なくとも一方の部分の円筒壁には可撓性部材
が組み入れられる。

【００１２】本発明の主な利点は、追加的な絶縁部材が
真空外囲器の位置を固定し、ハウジング内の真空外囲器
の震動を抑制する一方、可撓性絶縁部材により、陽極組
立体及び真空外囲器が相互に相対的に独立して動くこと
ができるようになっている、ということである。特に、
回転する陽極組立体や真空外囲器のような震動源からの
震動エネルギーの上述のような抑制方法は、Ｘ線管装置
からの音を伴うノイズを除去することができる。

【００１３】本発明のこれら及び他の特徴及び利点が、
図面を参照して説明される実施例の以下の詳細な説明か
ら明らかになるであろう。詳細な説明は本発明を図説す
るが、これに限定されることを意図としない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に、ハウジング１０と、ハウ
ジング１０内に配列された真空外囲器１１とを有する在
来の回転陽極Ｘ線管装置を概略を示す。陽極組立体は、
真空外囲器１１の大径部分の内部に配列され、シャフト
１３に一体に取り付けられたターゲット１２から成る。
ベアリング組立体１４が、ターゲット１２の回転を容易
にする働きをする。陰極組立体が、陽極のターゲット１
２に対向して配置され、陰極ヘッド１５と、適当な電力
源に接続したフィラメントとから成る。固定子組立体１
６が、真空外囲器１１の壁を介して固定子に対向するシ
ャフト１３に取り付けられた回転子に面する回転磁場を
生成し、所定の速度で陽極ターゲット１２を回転する。

【００１５】動作上、陰極及び陽極ターゲットは高電位
に維持され、陰極から焦点領域１８への電子ビームを得
る。電子は、十分な運動エネルギーでこの焦点領域に衝
突し、診断用画像を得るために使用されるＸ線を生成す
る。

【００１６】図２に示す本発明の好適実施例では、陽極
ターゲット１２が、円筒状スリーブ部分を有する中空円
筒状の回転子１９にシャフト１３を介して接続されてい
る。固定子構造１６が、真空外囲器１１の外側の円筒状
の支持構造２０に取り付けられている。これら構成要素
の組立体は、ベアリング及び支持構造２１に取り付けら
れる。ベアリング及び支持構造２１は、密閉部材２３に
取り付けられ、陽極ターゲット１２と反対側の真空外囲
器１１のネック部分に配列されている。密閉部材２３
は、陽極取付組立体に支持される。可撓性ベローズ２５
が、ベアリング及び支持構造２１と真空外囲器１１との
間に配列され、その間で自由に移動できるようになって
いる。このベローズは、溶着、鑞付け又はＸ線管装置の
封止に使用できる他の方法によって、真空外囲器の壁及
び陽極組立体の構成要素に取り付けてもよい。ベローズ
をガラス又は金属材料に取り付けるためのこのような方
法は、従来技術では周知のものである。ベローズ材料
は、震動応力下で可撓であるために十分な弾性をもつ封
止材料であればよい。典型的に、この材料は、スチー
ル、ニッケル、モリブデン又はこのような材料の合金の
いずれを使用してもよい。

【００１７】第１の絶縁部材２６が、ハウジング１０と
円筒状の支持構造２０との間に取り付けられる。第２の
絶縁部材２７が、真空外囲器１１のヘッド部分とハウジ
ング１０との間に取り付けられる。第１及び第２の絶縁
部分は、陽極組立体の回転に起因する真空外囲器の震動
を抑制し、Ｘ線管装置のハウジングに対して真空外囲器
を整列させて、ハウジングポート２８を通じるＸ線の経
路を確実にする。第１及び第２の絶縁部材は、ネオプレ
ン又はゴムのような震動減衰材から成る。

【００１８】陽極組立体からハウジングへの震動エネル
ギーの伝達を防止することにおいて、少なくとも１個の
可撓性部材が、真空外囲器の異なった部分に配置され
る。図３に示すように、ベローズ３０が、真空外囲器の
ヘッド部分３１の円筒壁を封止し、可撓性ベローズ３２
が真空外囲器のネック部分３３の円筒壁に組み入れられ
る。可撓性ベローズ３２、３３は、回転子の底部と真空
外囲器１１のネック部分３３との間に配列される可撓性
ベローズ２５とともに使用されてもよく、また、ベロー
ズ２５を配列せずに使用してもよい。図４に示す実施例
では、回転子の底部と真空外囲器１１のネック部分３３
との間に配列される可撓性ベローズ２５と、ネック部分
３３の円筒壁に組み入れられた可撓性ベローズ３４とか
ら成る。

【００１９】Ｘ線管挿入物構造の要素として、可撓性Ｘ
線管のように、陽極組立体と真空外囲器との間に自由な
移動を与えることができるように設計された可撓性ベロ
ーズや他の手段の使用により、陽極組立体及び真空外囲
器が相互に独立して動くことができるようになる。ま
た、陽極組立体及び真空外囲器の独立した動きが、第１
及び第２の絶縁部材によってそれぞれ独立して抑制され
る。

【００２０】図５及び６のノイズヒストグラムが、１８
０Ｈｚの陽極組立体の回転（１００００ｒｐｍ）におけ
る、在来のＸ線管装置（図５）と本発明のＸ線管装置
（図６）の音圧レベルの低減を示す。一連の音響測定の
３分の１オクターブバンドが１０バンドの可聴範囲を網
羅する。これらバンドの中心周波数がＸ軸に示される。
Ｘ線管装置から約６１ｃｍのところでの測定値に基づい
て、本発明のＸ線管装置の新規な設計が、２４ｄＢ
（Ａ）のノイズ低減を可能にする。このデータは、Ａ−
重み音圧レベルアルゴリズムに関して計算される。

【００２１】在来のＸ線管装置の平均ノイズは約５８ｄ
Ｂである。本発明のＸ線管装置の平均ノイズは約３４ｄ
Ｂである。同様のノイズ低減が他の回転速度で得られ
る。

【００２２】本発明は、Ｘ線管装置の真空挿入物の回転
する構成要素から真空外囲器への震動エネルギーの伝達
を顕著に低減する一方、真空外囲器を取り囲む絶縁部材
がハウジングへの震動伝達を防ぐ。

【００２３】本発明が好適実施例及び他の実施例により
開示されたが、当然に、その変更物及び変形物が添付の
特許請求の範囲に定義されるような本発明の精神及び範
囲を逸脱せずになされ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、在来のＸ線管装置の断面図である。

【図２】図２は、本発明の好適実施例を組み入れたＸ線
管装置の断面図である。

【図３】図３は、本発明の他の実施例を組み入れたＸ線
管装置の断面図である。

【図４】図４は、本発明の他の実施例を組み入れたＸ線
管装置の断面図である。

【図５】図５は、陽極組立体の回転速度が１８０Ｈｚの
ときの、在来のＸ線管装置のノイズヒストグラムであ
る。

【図６】図６は、陽極組立体の回転速度が１８０Ｈｚの
ときの、本発明のＸ線管装置のノイズヒストグラムであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線管装置であって、（a）ハウジング；（b）前記ハウジングの内部に配列され、ヘッド部分
とネック部分とから成る真空外囲器；（c）前記ヘッド部分及び前記ネック部分を通じて伸
張し、前記真空外囲器の内部に配列された陽極組立体で
あって、前記陽極組立体が、回転可能なターゲットと、当該Ｘ線管の軸線に沿って内部へと伸張し、前記ターゲ
ットに取り付けたシャフトと、所定の速度で前記軸線に関して前記陽極組立体を回転さ
せるための、前記シャフトに取り付けた回転子とから成
る、陽極組立体；（d）前記陽極組立体に取り付けたベアリング及び支
持構造；（e）前記陽極組立体に近接して前記ヘッド部分の内
部に配列され、電子のビームを生成して前記ターゲット
に集束させ、前記ターゲットでＸ線を発生させる、陰極
組立体；（f）回転する前記陽極組立体と前記陰極組立体との
間の電位を維持するための高電圧源；及び（g）前記軸線に沿って前記真空外囲器の前記ネック
部分と前記ベアリング及び支持構造との間に配列され
た、前記真空外囲器と一体の可撓性絶縁部材であって、前記可撓性絶縁部材が、前記陽極組立体から前記真空外
囲器への震動エネルギーの伝達を防止する、可撓性絶縁
部材、から成るＸ線管装置。
【請求項２】請求項１記載のＸ線管装置であって、前記可撓性絶縁部材がベローズである、ところのＸ線管
装置。
【請求項３】請求項２記載のＸ線管装置であって、さらに、前記真空外囲器から前記ハウジングへの震動エネルギー
の伝達を防止するための第１及び第２の絶縁部材から成
り、前記第１の絶縁部材が、前記ハウジングと前記真空外囲
器の前記ネック部分との間に配列され、前記第２の絶縁部材が、前記ハウジングと前記真空外囲
器の前記ヘッド部分との間に配列される、ところのＸ線
管装置。
【請求項４】請求項３記載のＸ線管装置であって、前記第１及び第２の絶縁部材が、震動減衰材から成る、
ところのＸ線管装置。
【請求項５】請求項４記載のＸ線管装置であって、前記震動減衰材が、ネオプレンである、ところのＸ線管
装置。
【請求項６】請求項５記載のＸ線管装置であって、前記震動減衰材が、ゴムである、ところのＸ線管装置。
【請求項７】Ｘ線管装置であって、（a）ハウジング；（b）前記ハウジングの内部に配列される真空外囲器
であって、前記真空外囲器が、前記真空外囲器と同軸に配列された
少なくとも１個の可撓性部材を有し、前記可撓性部材が
前記真空外囲器と一体である、ところの真空外囲器；（c）前記真空外囲器の内部に配列される第１及び第
２の電極構造であって、前記第１の電極構造が、ターゲ
ットと、前記ターゲットに回転可能に取り付けたシャフ
ト組立体とから成る陽極を形成し、前記第２の電極が、前記陽極と空間をあけ、前記陽極と
対向して配列された陰極を形成する、ところの第１及び
第２の電極構造；（d）当該Ｘ線管装置の軸線に関して前記陽極を回転
させるための回転子組立体であって、前記回転子組立体が前記シャフト組立体に同軸に配列さ
れる、ところの回転子組立体；及び（e）前記真空外囲器と前記ハウジングとの間に配置
される少なくとも一対の対称に配列した絶縁部材、から
成るＸ線管装置。
【請求項８】請求項７記載のＸ線管装置であって、前記真空外囲器が、さらに、円筒壁を有するヘッド部分
から成り、前記可撓性部材が、前記ヘッド部分の前記円筒壁に組み
入れられる、ところのＸ線管装置。
【請求項９】請求項７記載のＸ線管装置であって、前記真空外囲器が、さらに、円筒壁を有するネック部分
から成り、前記可撓性部材が、前記ネック部分の前記円筒壁に組み
入れられる、ところのＸ線管装置。
【請求項１０】請求項７記載のＸ線管装置であって、前記可撓性部材が、ベローズである、ところのＸ線管装
置。
【請求項１１】Ｘ線管装置であって、（a）ハウジング；（b）前記ハウジングの内部に配列される真空外囲器
であって、前記真空外囲器が、ネック部分とヘッド部分とを有し、
前記ネック及びヘッド部分の各々が、それぞれ円筒壁を
有し、前記ネック部分及び前記ヘッド部分の少なくとも
一方の前記円筒壁にベローズを組み入れた、ところの真
空外囲器；（c）陽極組立体であって、前記陽極組立体が、ターゲットと、前記ターゲットに回
転可能に取り付けたシャフト組立体とから成る、ところ
の陽極組立体；（d）前記陽極組立体から空間をあけ、前記陽極組立
体に対向して配列された陰極組立体；及び（e）当該Ｘ線管装置の軸線に関して前記ターゲット
を回転させるための回転子組立体であって、前記回転子組立体が、前記シャフト組立体と同軸に配列
される、ところの回転子組立体、から成る、Ｘ線管装
置。
【請求項１２】陽極組立体の回転によって生成され、
Ｘ線管装置のハウジングの内部に配列された真空外囲器
に前記陽極組立体のベアリング及び支持構造を介して伝
達されるＸ線管装置の震動エネルギーを低減するための
絶縁装置であって、（a）前記陽極組立体の前記ベア
リング及び支持構造と前記真空外囲器との間に配列さ
れ、前記陽極組立体からの前記震動エネルギーを抑制す
る、少なくとも１個の可撓性部材；及び（b）前記Ｘ
線管装置の前記ハウジングと前記真空外囲器との間に配
列され、前記真空外囲器の位置を固定し且つ前記真空外
囲器からの前記震動エネルギーを抑制する、一対の取付
手段、から成る絶縁装置。
【請求項１３】Ｘ線管装置のハウジングの内部に配列
された真空外囲器の内部の回転陽極組立体によって生成
されるＸ線管装置の震動エネルギーを低減するための方
法であって、（a）前記真空外囲器のネック部分と前記回転陽極組
立体の支持構造との間に可撓性絶縁部材を同軸に配置す
る行程；（b）前記可撓性絶縁部材を前記真空外囲器及び前記
支持構造に封止する行程；及び（c）前記真空外囲器と前記Ｘ線管装置のハウジング
との間に一対の絶縁部材を位置させる行程、から成る方
法。
【請求項１４】請求項１３記載の方法であって、前記可撓性絶縁部材が、金属製ベローズである、ところ
の方法。
【請求項１５】それぞれ円筒壁を有するネック部分及
びヘッド部分を有し、Ｘ線管装置のハウジングの内部に
配列される真空外囲器の内部に配列された回転陽極組立
体によって生成されるＸ線管装置の震動エネルギーを低
減するための方法であって、（a）前記真空外囲器の
前記ネック部分及び前記ヘッド部分の少なくとも一方の
前記円筒壁に少なくとも１個の可撓性部材を組み入れる
行程；及び（b）前記円筒壁と前記可撓性部材との間に
封止部を形成する行程、から成る方法。
【請求項１６】請求項１５記載の方法であって、さらに、前記真空外囲器の前記ヘッド部分と前記ネック部分との
間に第１及び第２の絶縁部材をそれぞれ配置する行程、
から成る方法。
【請求項１７】請求項１６記載の方法であって、さらに、前記真空外囲器の前記ネック部分と前記回転陽極組立体
の支持構造との間に追加的可撓性絶縁部材を配置する行
程、から成る方法。