JPH1012169A - X線照射器 - Google Patents

X線照射器

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JPH1012169A
JPH1012169A JP9074868A JP7486897A JPH1012169A JP H1012169 A JPH1012169 A JP H1012169A JP 9074868 A JP9074868 A JP 9074868A JP 7486897 A JP7486897 A JP 7486897A JP H1012169 A JPH1012169 A JP H1012169A
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coolant
ray tube
ray
coolant container
casing
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JP9074868A
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Norbert Dr Bischof
ビショーフ ノルベルト
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
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    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
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    • HELECTRICITY
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    • H05G1/02Constructional details
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転X線管を有するX線照射器の平均出力
を,回転X線管の直接冷却によって高め,加えて,冷却
剤内に不都合な摩擦損失を生じないようにする。 【解決手段】 X線管1が,陽極33及び陰極38を固
定接続した真空ケーシング4を有し,冷却剤42を充填
された冷却剤容器2が,X線管1を取囲み,更に,この
冷却剤容器2を放射線保護ケーシング3が取囲むように
し,X線管1と冷却剤容器2とを,放射線保護ケーシン
グ3に対し回転可能に支承し,X線管1及び又は冷却剤
容器2の駆動手段が,X線照射器の作動時に,X線管1
と冷却剤容器2とを回転軸線を中心として回転させるよ
うにし,更にまた,偏向装置26,35が,放射線保護
ケーシング3内に,放射線保護ケーシング3に対し定置
配置されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,X線照射器,それ
も陽極及び陰極がその真空ケーシングに固定接続されて
いるX線管が備えられ,このX線管が,定置の放射線保
護ケーシングによって取囲まれていて,定置の放射線保
護ケーシングに対し回転可能に支承されており,更に,
陰極から発せられる電子ビームのための定置の偏向装置
が備えられている形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】X線照射器は,回転陽極形X線管を有
し,このX線管の回転陽極がX線管の真空ケーシング内
に収容され,放射冷却されている。冷却剤による自体望
ましい陽極直接冷却は,平均電力を著しく高めるものだ
が,これまで,大抵は定置陽極に用いられ,回転陽極に
用いることはきわめて難しいか,もしくは全く不可能だ
った。熱伝導による冷却は,回転陽極形X線管の場合,
回転陽極の回転用に用いられる軸受装置を介して行わな
ければならず,高価な液体金属滑り軸受を使用しても,
搬送熱量は僅かにすぎなかった。また,現在の回転陽極
形X線管の,真空中で動作する玉軸受にも問題がある。
X線管の真空ケーシング内に配置された玉軸受の湿式潤
滑は,事実上不可能だからである。これらの玉軸受は,
このため,しばしば振動により著しい回転騒音を発生さ
せ,また比較的著しい摩耗の結果,回転陽極形X線管の
寿命が制限され,このことが,また経済性に悪影響を与
えている。
【0003】回転陽極形X線管を有するX線照射器の平
均出力を高める従来の解決策は,大抵の場合,熱容量及
び放射出力を増大させることで,回転陽極を,より高い
平均出力にも使用できるようにすることを目指すものだ
った。そのような措置によって達成可能な平均出力は,
約10kWが限度である。しかも,X線管は,平均出力
が増すにつれて重くなり,かさ高になるので,一層扱い
にくくなる。
【0004】別の解決策は,X線管をいわゆる回転X線
管として構成し,絶縁媒体又は冷却剤内で回転させよう
というものである。この種のX線照射器は,例えばドイ
ツ連邦共和国実用新案第8713042号明細書により
公知である。このX線管は,X線管の真空ケーシングと
固定接続された陰極及び陽極を有し,絶縁オイルを充填
された保護ケーシングによって取囲まれ,中心軸線を中
心として回転可能に保護ケーシング内に支承されてい
る。保護ケーシング内には,同時に冷却剤としても役立
つ絶縁オイルが貫流循環して,X線照射器の作動時に発
生する損失熱の放熱に役立っている。X線管の中心軸線
上に配置された陰極から発せられる電子ビームが,確実
に回転軸線上の固定焦点に入射するようにするために,
X線管の真空ケーシングの外部に,電子ビームのための
定置偏向装置が配置されている。
【0005】更に,ドイツ連邦共和国特許第88197
4号明細書により公知の,回転X線管を有するX線照射
器の場合,回転X線管の陽極が,中空陽極として構成さ
れ,この中空陽極が,陰極を取り囲まず,回転X線管の
真空ケーシングのガラス体から突出している。この場
合,回転X線管の真空ケーシングが冷却剤内で回転し,
特に陽極が冷却剤によって冷却される。
【0006】更に,ドイツ連邦共和国特許出願公開第4
425021号明細書に開示されているX線照射器の場
合,X線管の真空ケーシングが,冷却剤の充填されたケ
ーシング内で回転し,しかも真空ケーシングの円筒形壁
部区域が,真空ケーシング内部で壁部に取付けられた円
筒形スリーブと共に,軸箱を形成している。
【0007】しかし,これらの解決策の場合,極めて大
きな問題となるのは,X線照射器の作動時に冷却剤内に
発生する高い摩擦損失である。こうした摩擦損失が,こ
れまで実際にはほとんど克服できない問題となってお
り,その種のX線照射器使用の障害となっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は,回転X線管を有するX線照射器を次ぎのように構
成することにある。すなわち,その平均出力を,回転X
線管の直接冷却によって高め,しかも,それによって,
冷却剤内に不都合な摩擦損失を生じることのないように
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,この課
題は,X線照射器を次のように構成することによって解
決された。すなわち,X線管が備えられ,このX線管が
真空ケーシングを有し,この真空ケーシングが陽極及び
陰極と固定接続されており,また,X線管を取囲み冷却
剤を充填した冷却剤容器が備えられ,更に,冷却剤容器
を取囲む放射線保護ケーシングが備えられ,しかもX線
管と冷却剤容器とが放射線保護ケーシングに対し回転可
能に支承されており,更に,X線管及び又は冷却剤容器
の駆動手段が備えられ,この駆動手段が,X線照射器の
作動時に,X線管と冷却剤容器とを回転軸線を中心とし
て回転させるように構成されており,更にまた,偏向装
置が備えられ,この偏向装置が,放射線保護ケーシング
内に放射線保護ケーシングに対し定置的に配置され,X
線管の作動時に,陰極から発せられる電子ビームを偏向
させ,陽極上の固定焦点に入射させるようにしたのであ
る。したがって,本発明によれば,冷却剤をX線管に直
接に負荷することが可能であり,それによって,放熱
と,ひいてはX線照射器の平均出力とを著しく高めるこ
とができる。X線管と冷却剤容器とを,X線照射器の放
射線保護ケーシングに対し回転可能に支承しておくこと
により,X線管か冷却剤容器のいずれかを回転させるだ
けで,始動段階を経過した後,摩擦によって,X線管,
冷却剤容器,冷却剤のいずれをも,少なくとも事実上等
しい角速度で,放射線保護ケーシングに対して回転させ
ることができる。冷却剤内での摩擦損失は,その場合,
冷却剤容器内の小区域に,例えばころがり軸受及び又は
シールリングのところに限定される。したがって,本発
明によるX線照射器によって,冒頭に挙げた形式のX線
照射器の実現に従来障害となっていた冷却剤内の摩擦損
失の問題は克服された。
【0010】本発明の1実施形式によれば,冷却剤容器
に対し,少なくとも各1個の供給接続管及び排出接続管
が,冷却剤を供給・排出し,それによって,冷却剤が,
冷却剤容器を貫流し,X線管の真空ケーシングが十分に
冷却される。
【0011】X線照射器の特に有利な実施形式の場合に
は,X線管と冷却剤容器とが,互いに固定結合されてい
る。こうすることによって,冷却剤容器とX線管とが,
X線照射器の作動時に,静止状態の放射線保護ケーシン
グ内で事実上等しい角速度で回転軸線を中心として回転
するが,相互には静止状態となる。
【0012】本発明の1変化形によれば,X線管と,X
線管を取囲む冷却剤容器との,偏向装置区域に位置する
区分が,陽極の直径より小さくされた直径を有してお
り,更に,前記偏向装置が,冷却剤容器の外壁近くに配
置されている。その場合,X線管ケーシングの直径は,
電子ビームがまだ妨げられずに通過し得る程度にまで減
少させることができる。偏向装置が,陽極より直径はの
小さくされた冷却剤容器ケーシング区分,したがってま
たX線管ケーシング区分の外壁近くに配置されているこ
とによって,確実に,偏向装置が,電子ビームのすぐ近
くに配置されることになり,その結果,電子ビームを精
確に偏向でき,集束ずれ現象が防止される。本発明によ
るX線照射器では,したがって,高い写像品質が保証さ
れる。
【0013】本発明の別の変化形の場合,放射線保護ケ
ーシングに対しX線管及び冷却剤容器を回転可能に支承
するために,ころがり軸受,特に玉軸受が用いられてい
る。これらのころがり軸受は,冷却剤容器内の冷却剤内
に配置されている。こうすることによって,効果的にこ
ろがり軸受の湿式潤滑が可能になり,それによって,摩
耗や振動,ひいては回転騒音を,大幅に低減できる。こ
のような構成上の措置は,X線照射器の寿命を延長する
のに大いに役立つ。冷却剤としては,この場合には,有
利には液体,例えば絶縁オイルを用いる。
【0014】また,本発明の1変化形の場合,X線管の
放熱は,いわばX線管の“主熱源”をなす陽極が,冷却
剤の負荷されるX線管真空ケーシング壁部の一部を形成
するようにすることで,更に改善されている。
【0015】本発明の別の特に有利な1実施形式の場
合,X線管への電圧供給が,冷却剤内のスリップリング
を介して行われる。スリップリングを介して電圧供給を
行うことによって,冷却剤内の摩擦損失を低い値の範囲
に限定することができる。X線管が,陽極側に駆動軸を
有するようにした場合,駆動軸を例えば中空軸として構
成すれば,駆動軸を介しても,例えば陽極への電圧供給
が可能である。
【0016】更に,本発明の1変化形によれば,偏向装
置が,少なくとも1個の電磁石を有するようにされてい
る。電子ビームの偏向は,しかし,永久磁石を用いて行
っても,静電式に行ってもよい。
【0017】また,本発明の1実施形式によれば,駆動
手段として,伝動装置付き又は伝動装置なしの電動機又
は空気力式駆動装置が用いられる。本発明の特に有利な
実施形式の場合,冷却剤容器とX線管とが相互に固定結
合されているので,冷却剤容器かX線管のどちらかを駆
動すれば十分である。冷却剤容器とX線管とを相互に固
定結合せず,双方が独立して回転できるようにした場合
でも,冷却剤容器又はX線管のいずれかを駆動すればよ
い。例外的な場合には,双方を駆動できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に,図面に略示した1実施例
につき,本発明を説明する。
【0019】図1に示した本発明のX線照射器は,冷却
剤容器2に取囲まれたX線管1を有している。冷却剤容
器2は,また放射線保護ケーシング3に取囲まれてい
る。冷却剤容器2と放射線保護ケーシング3とは,それ
ぞれ,ケーシング上部18又は16と,ケーシング下部
19又は17とから構成されている。これら上部と下部
とは,それぞれ互いにネジにより締結されている(数個
のネジを,その中心線で示すにとどめる)。付加的に,
2つの支持部10,11が,ネジによって放射線保護ケ
ーシング3と締結されている。支持部10,11は,後
述する2個の電磁石26,35を保持している。冷却剤
容器2とX線管真空ケーシング4とは,ころがり軸受,
すなわち玉軸受5〜8により,定置の放射線保護ケーシ
ング3に対して回転可能に支承されている。冷却剤容器
2は,その場合,玉軸受5,6により放射線保護ケーシ
ング3に対し回転可能に支承されている。これに対し,
X線管1の真空ケーシング4は,一端が駆動軸34と相
対回動不能に結合され,駆動軸34を介して,玉軸受
7,8により放射線保護ケーシング3に対し回転可能に
支承されている。X線管1が排気されているのに対し,
冷却剤容器2には冷却剤42が貫流する。冷却剤42
は,冷却剤容器2に対し,例えば,図1に示されていな
いポンプと2個の導管とにより,供給接続管20を介し
て供給され,排出接続管21を介して排出される。放射
線保護ケーシング3の内部には,空気が充填されてい
る。この内部には,また事情によりある程度の負圧が支
配するようにしてもよい。
【0020】図示の実施例の場合,X線管1の真空ケー
シング4と冷却剤容器2とは,回転対称に構成されてお
り,環状の連結部材23,24を介して相互回動不能に
結合されている。環状の連結部材23,24は,この場
合,冷却剤容器2とX線管1の真空ケーシング4との間
のクランプ継手を形成する。
【0021】環状の連結部材23は,軸方向に延びる貫
通穴を有する扁平なリングとして構成され,他方,環状
の連結部材24のほうは,半径方向に延びる貫通穴を有
する管状部材として構成されている。連結部材23,2
4の全周にわたって,互いに一様の間隔で設けられた貫
通穴によって,冷却剤容器2の内部で,したがってX線
管1の真空ケーシング4の外壁全体にわたって,冷却剤
42の円滑な循環が可能になり,それによって,X線管
1の真空ケーシング4の効果的冷却が達せられる。
【0022】冷却剤42としては,図示の実施例の場
合,絶縁オイルが用いられる。冷却剤容器2から放射線
保護ケーシング3内への,絶縁オイルの漏出を防止する
ために,漏出の危険のある箇所,すなわち玉軸受5〜8
の区域にシールリング12〜15が配置されている。言
うまでもなく,X線管1を取囲む冷却剤42は,真空ケ
ーシング4内へは侵入できない。
【0023】特に有利に構成するには,玉軸受5〜8
を,冷却剤容器2内に,つまり絶縁オイル42内に配置
する。これにより,玉軸受5〜8の湿式潤滑が保証され
る。また,こうすることにより,玉軸受5〜8の振動傾
向や,ひいては回転騒音発生傾向,更には玉軸受5〜8
の摩耗が,大幅に低減され,X線管照射器の安定性が増
し,寿命が延長される。
【0024】X線管1の駆動軸34の自由端部には,図
1に示したように,電動機が接続されている。電動機
は,駆動軸34と相対回動不能に結合された回転子31
と,固定子32とを有している。この電動機により,X
線管1と,X線管1に結合された冷却剤容器2とが,回
転軸線を中心として回転せしめられる。この回転軸線
は,駆動軸34の縦軸線と合致し,したがってX線管1
及び冷却剤容器2の共通の中心軸線と合致している。こ
の駆動は,また,空気力式駆動装置を用いても行うこと
ができ,その場合には,使用状況により必要とあれば,
伝動装置を用いることもできる。
【0025】X線照射器の作動時には,相互に固定結合
されたX線管1と冷却剤容器2とは,回転軸線を中心と
して,定置の放射線保護ケーシング3内で回転する。そ
のさい,絶縁オイルも,X線管1と冷却剤容器2と等し
い角速度で回転する。これにより,従来形式のX線照射
器と異なり,絶縁オイル内の摩擦は,小区域に,つま
り,後述する陰極プラグ44,供給接続管20及び排出
接続管21,玉軸受5〜8,シールリング12〜15の
区域に限定される。
【0026】図1には,X線管1の内部に,陰極38と
陽極33とが略示されている。陰極38及び陽極33
は,X線管1の真空ケーシング4と固定結合されている
ため,X線管1と一緒に回転する。この場合,回転軸線
は,陰極38を通過して延びるよう位置せしめられてい
る。陽極は,陰極38から発せられる電子ビーム39が
入射する環状のターゲット面25を有している。電子ビ
ームは,図1に1点鎖線で示してある。回転軸線に合致
する中心軸線を有するターゲット面25に,電子ビーム
39を入射させるために,2個の向かい合った電磁石2
6,35を有する電子ビーム偏向装置が備えられてい
る。この偏向装置は,陰極38と陽極33との間に,そ
れもX線管1の真空ケーシング4と冷却剤容器2との外
側かつ放射線保護ケーシング3の内側に,2つの支持部
材10,11によって定置保持されている。異なる極性
の,電子ビーム39に向いた極を有する電磁石26,3
5が発生させる磁界の作用により,電子ビーム39は,
偏向され,陽極33のターゲット面25の固定焦点40
へ入射する。1点鎖線で図示したX線束4が,この焦点
40から発せられる。
【0027】X線照射器からX線束41が妨げられずに
射出されるように,冷却剤容器2と放射線保護ケーシン
グ3とは,射出窓36,37を有している。冷却剤容器
2の射出窓36は,環状に構成されている。
【0028】陰極38とX線管1の加熱コイル27と
は,冷却剤容器2の内部の絶縁オイル内に設けられた接
触面上に配置されているスリップリング28〜30を介
して,外部と電気接触している。放射線保護ケーシング
3内へ差し込まれ,冷却剤容器2の内部に達している陰
極プラグ44は,スリップリング28〜30への接点を
形成し,加熱コイルに線条電流を供給し,陰極に負の高
圧を印加する。X線管1の陽極33は大地電位にある。
【0029】図1で分かるように,陽極33は,X線管
1の真空ケーシング4の底部43と直接に熱伝導接続さ
れており,底部43は,また,冷却剤42である絶縁オ
イルと直接に接触するようにされている。したがって,
ターゲット面25への電子ビーム39の入射時に発生す
る損失熱を,効果的に除去することができる。
【0030】X線管1の真空ケーシング4と冷却剤容器
2とは,加えて,電磁石26,36により形成される偏
向装置の区域に,図示の実施例の場合,中空円筒形のケ
ーシング区分を有しており,このケーシング区分の直径
が,陽極33の直径より小さくされている。冷却剤容器
2のこのケーシング区分の外側近くに,偏向装置,すな
わち電磁石26,35が,支持部材10,11に保持さ
れている。したがって,電磁石26,35は,電子ビー
ム39の近くに配置されていることになり,このため,
電子ビーム39を,正確に偏向させることができる。加
えて,電子ビーム39の集束ずれ現象も,偏向装置によ
って防止される。
【0031】ところで,X線管1及び冷却剤容器2の回
転のために,X線管1は,必ずしも駆動軸34を有して
いなくともよい。冷却剤容器2も,例えば歯車伝動装置
又はベルト伝動装置を用いて,X線管1と一緒に回転さ
せることもできる。更に,駆動軸34は,かならずしも
陽極側にではなく,陰極側に配置してもよい。したがっ
て,陽極33の電気接触も,同じようにスリップリング
を介して行うこともできる。
【0032】X線管1と冷却剤容器2とを相互に固定結
合しない場合には,X線管1又は冷却剤容器2を,適当
な駆動装置を介して回転させることにより,始動段階を
経た後,摩擦作用によって,X線管1,冷却剤容器2,
冷却剤42が,少なくともほぼ等しい角速度で回転する
ようにすることができる。あるいはまた,X線管1と冷
却剤容器2とを互いに別個に回転させることが好都合で
あれば,適当な駆動装置によって別々に回転させること
もできる。
【0033】放射線保護ケーシング3内での,X線管1
の真空ケーシング4及び冷却剤容器2の支承は,ころが
り軸受のみでなく,滑り軸受が適当であれば,滑り軸受
も使用できる。
【0034】更に,冷却剤42の供給接続管又は排出接
続管の数も,かならず1個ずつに限定する必要はない。
むしろ,1基の効率的なポンプ装置と接続して,より多
くの接続管を備え,冷却剤の循環や,ひいては放熱を更
に改善することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるX線管照射器の縦断面図である。
【符号の説明】
1 X線管, 2 冷却剤容器, 3 放射線保護ケー
シング, 4 真空ケーシング, 5〜8 ころがり軸
受, 10,11 支持部材, 12〜15シールリン
グ, 16 放射線保護ケーシングの上部, 17 放
射線保護ケーシングの下部, 18 冷却剤容器の上
部, 19 冷却剤容器の下部, 20冷却剤供給接続
管, 21 冷却剤排出接続管, 23,24 環状連
結部材, 25 電子ビームのターゲット面, 26
電磁石, 27 加熱コイル,28〜30 スリップリ
ング, 33 陽極, 34 駆動軸, 35 電磁
石, 36,37 X線束の射出窓, 38 陰極,
39 電子ビーム, 40 焦点, 41 X線束,
42 冷却剤, 43 真空ケーシングの底部,44
陰極プラグ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線照射器において,X線管(1)が備
    えられ,このX線管が真空ケーシング(4)を有し,こ
    の真空ケーシングが陽極(33)及び陰極(38)と固
    定接続されており,また,X線管(1)を取囲み冷却剤
    (42)を充填した冷却剤容器(2)が備えられ,更
    に,冷却剤容器(2)を取囲む放射線保護ケーシング
    (3)が備えられ,しかもX線管(1)と冷却剤容器
    (2)とが放射線保護ケーシング(3)に対し回転可能
    に支承されており,更に,X線管(1)及び又は冷却剤
    容器(2)の駆動手段が備えられ,この駆動手段が,X
    線照射器の作動時に,X線管(1)と冷却剤容器(2)
    とを回転軸線を中心として回転させるように構成されて
    おり,更にまた,偏向装置が備えられ,この偏向装置
    が,放射線保護ケーシング(3)内に放射線保護ケーシ
    ング(3)に対し定置的に配置されていることを特徴と
    する,X線照射器。
  2. 【請求項2】 冷却剤容器(2)に対し,冷却剤(4
    2)が,少なくとも各1個の供給接続管(20)又は排
    出接続管(21)により供給又は排出される,請求項1
    記載のX線照射器。
  3. 【請求項3】 X線管(1)と冷却剤容器(2)とが,
    相互に固定結合されている,請求項1又は2記載のX線
    照射器。
  4. 【請求項4】 X線管(1)と,X線管(1)を取囲む
    冷却剤容器(2)との,偏向装置区域に位置する区分
    が,陽極(33)の直径より小さくされた直径を有して
    おり,更に,前記偏向装置が,冷却剤容器(2)の外壁
    近くに配置されている,請求項1から3までのいずれか
    1項記載のX線照射器。
  5. 【請求項5】 放射線保護ケーシング(3)に対し,X
    線管(1)及び冷却剤容器(2)を回転可能に支承する
    ために,ころがり軸受(5,6,7,8)が備えられて
    いる,請求項1から4までのいずれか1項記載のX線照
    射器。
  6. 【請求項6】 ころがり軸受(5,6,7,8)が,冷
    却剤容器(2)内の冷却剤(42)内に配置されてい
    る,請求項5記載のX線照射器。
  7. 【請求項7】 冷却剤(42)として,液体,例えば絶
    縁オイルが用いられいる,請求項1から6までのいずれ
    か1項記載のX線照射器。
  8. 【請求項8】 陽極(33)が,X線管(1)の真空ケ
    ーシング(4)の,冷却剤(42)を負荷される壁部の
    一部を形成している,請求項1から7までのいずれか1
    項記載のX線照射器。
  9. 【請求項9】 X線管(1)への電圧供給が,冷却剤
    (42)内のスリップリング(28,29,30)を介
    して行われる,請求項1から8までのいずれか1項記載
    のX線照射器。
  10. 【請求項10】 前記偏向装置が,少なくとも1個の電
    磁石(26,35)を有している,請求項1から9まで
    のいずれか1項記載のX線照射器。
  11. 【請求項11】 駆動手段として,伝動装置付き又は伝
    動装置なしの電動機又は空気力式駆動装置を備えてい
    る,請求項1から10までのいずれか1項記載のX線照
    射器。
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