JPS5819844A - 回転陽極x線管用磁気軸受装置 - Google Patents

回転陽極x線管用磁気軸受装置

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JPS5819844A
JPS5819844A JP56118428A JP11842881A JPS5819844A JP S5819844 A JPS5819844 A JP S5819844A JP 56118428 A JP56118428 A JP 56118428A JP 11842881 A JP11842881 A JP 11842881A JP S5819844 A JPS5819844 A JP S5819844A
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magnetic
yoke
permanent magnet
case
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Hajime Sudo
肇 須藤
Tadashi Takahashi
忠 高橋
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • F16C37/005Cooling of bearings of magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
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    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
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    • H01J35/101Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
    • H01J35/1017Bearings for rotating anodes
    • H01J35/103Magnetic bearings

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転陽11Km1着され良問転子を磁気力に依
って、完全非接触で支承することが可能な闘@WIni
tXIIa管に関するも10″CI6る。
^真空中にお−て高遍a転を行なう回転陽極を支承する
方法として、機械的軸受に代えて磁気力によって回転陽
11に固着され良問転子を支潰する方法が知られて−る
。しかるに磁気力に依って回転子を支承する公知の回転
陽極X線管においては。
磁気力を供給する永久磁石から発せられた磁束のうち、
磁気支承に使われる磁束の大部分は、回転子中を回転軸
方向に走行し、回転軸方向の安定にのみ寄与しており、
回転軸に直交する半径方向の安定は、別途に設置された
電磁石によって、確保している。従って回転軸に直交す
る半径方向の外力が回転子に印加される際、回転子の回
転軸に直交する半径方向の安定を保持する為に、電磁石
に供給される電流は大きなものとなり、上述の永久磁石
の磁気力のみで回転子の安定を確保するのは’F−T能
である。しかるに、X線管においては、使用環境に依り
回転子の回転軸に直交する半径方向への外力の印加は回
避され得ない。加えて磁気支承の為の磁気力を供給する
永久磁石が回転軸方向に着磁が施されている場合、永久
磁石から出る磁束を漏洩の少ない状態で効果的に、回転
子の回転軸方向に走行させるべく導入するには、困難が
伴い、従って永久磁石の磁気力のみでは、回転軸方向の
安定を実現するにも充分では無く、よって比較的大きな
電流を回転軸方向の磁束の増減に寄与する安定化の為の
電磁石に印加し1回転軸方向の安定の為の磁気力を補償
しなければならず安定化の為に消費する電力が比較的大
きくなる欠点があった。
又、上述した公知の磁気゛支承回転陽極X線管において
は、安定化の為の永久磁石及び電磁石は。
回転子を包含するケースの外側に設置されるため、大型
化が余儀なくされ丸。又、このような回転陽極X線管に
おいては、回転陽極及び回転陽極に固着された回転子は
高温輻射冷却によって冷却されるが、吸熱を行なう丸め
の冷却部は、回転子の外側に設けられているのみなので
冷却の効率は必ずしも良いとは首い難かった= 本発明は上記の2事情に対してなされたもので回転陽極
の安定化を非常に小さな消費電力で実現し。
更にはX線管の外形寸法の小型化が0T能であり、同時
に熱による永久磁石及び他の部材の劣化を回避できる従
来よ抄信頼性の高い回転陽極X線管を提供することを目
的とするものである。
本発明は、陰極に対向する回転陽極を回転子で非接触支
承で回転させるI!Hi陽極X線管において回転子を円
筒状に形成し、この回転子の内壁に高透磁率材料で形成
し九リングを少くと%1つ内設し、前記陰極、前記回転
陽極、前V!回転子を覆いかつ真空を保持する非磁性社
科で形成し九ケースを設け、前記回転子の内部に位置す
る前記ケースの外壁に前記回転子の半径方向に着磁した
永久磁石を前記IJングに対応して設け%ヒの永久磁石
の磁路を形成し、複数個の磁極を有する継鉄を前記永久
磁石に設け、前記−鉄の磁極に第10電磁石を設けて前
記回転子O軸方向の磁気力の制御を行い、前記リングの
端部の位置に対応す石前記−鉄の磁極の位置に第2の電
磁石を設けて前記回転子の半径方向の磁気力の制御を行
い、前記永久磁石の磁束が前記継鉄内で前記回転子O軸
方向に走行し、かつ前記リングを走行することにより前
記回転子の軸方向及び半径方向に前記永久磁石の磁気力
が作用して前記回転子を非接触支承するごとく構成する
ことによ抄省電力化、小型化、冷却効率O向上をgり九
ものである。
以下一本発明の代表的実施例を図面を用−て説明する。
第1図は本発明に係る回転陽極X線管の実施例の一つを
示す。
図に示し良問転陽極X纏°管(1)は、非磁性材料で絶
縁材である例えばガラスで形成されたケースr2)で構
成され、このケース(2)内は高真空に保持されて−る
0回転板(31)とこの回転板(3蟲)を支持する支持
棒(3b)とで構成され良問転陽極(3)は陰極(4)
に対向して設置されてぃゐ、この支持棒(3b)は導電
体で形成され、先端に陽極電流導入用接点ビン(3C)
が設けられ%さり絶縁材で形成された蓋体c1を介して
円筒状の回転子(6)に固定されてiる。そしてケース
(2)は上述し良問転陽極(3)、陰極14)、回転子
(6)を覆うように形成され、この様子は第6IjI!
を見ると明確1となる0回転子(6)の内−(7)Kは
高透磁率材料で形成され九2備のリング(8m)、(8
b)が離間されて内設されている。又、ケース(2)の
回転子(6)の内部に位置する部位に対応する6曽(9
)の前記高透磁率材料のリング(8a)、(llb)に
対応し先位置く回転子(6)の半径方向に着磁し九リン
グ状の永久磁石(10m)、(10b)を配設し、これ
らの永久磁石(10麿)、(10b)の磁路が形成でき
るように継鉄(11が設けられている。セしてこの円筒
状の一鉄αηには第1図のA −A/断面を示す第3図
のように永久磁石(10m)に対して4つの磁極ml)
 、永久磁石(10b) K対して4つの磁極(lie
)がそれぞれ同心円上に設けられ、又、前記2個のリン
グ(am)。
(8b)の端部に位置する継鉄(11)の部位にり/グ
状の磁極(llb)が設けられている。更に永久磁石(
10a)、(10b)の前記高透磁率材料のリング(8
m)。
(8b)及び継鉄(lυを走行する磁束のうち回転子(
6)の半径方向に作用する磁束の制御を行う第1の電磁
石(12a)、(12b)をそれぞれ磁極mA)、(I
C)K設ける。又、回転子(6)の回転軸方向に作用す
る磁束の制御を行う第2の電磁石(1351)、(13
b)を前記継鉄αυのリング状の磁極(flb)KIN
ける。ケース(2)の表面には回転子(6)とケース(
2)との間隔の変位又は速度を検知する弊接触の第1の
検知1)(14m)及び回転軸方向の変4位又は速度を
検知する非接触の第20検知器(14b)が設けられ、
第1.第2の電磁石(1■)バ12k)、(13m)*
(Imb) 01llllt行つf)tc使用される。
11転子(11を一転させる丸めの駆動装置としてはブ
ラシレス令−タが使用され、との回転子(6)上に設は
丸鋼す3//′鱒はケース(2)の外側にバネ(17m
)を有する板鰭を介して導電線(171) Kよって外
部から陽極電流を回転陽極(3)に導入するように構成
されている。又、ケース(匍の支持棒(3b)に対応す
る一所の内11に機械軸受(18m)。
(18b)が設けられている。これらのIll軸軸受1
8m)、(lllb)は回転子(6)が完全非摘触状趨
が保持されている間は使用されな^が、非使用時及び非
常時に回転子(6)を非破壊の會を保持するのに使用さ
れる。
崗1本発明(係ゐil轡陽極X線管O斜視図を嬉2図に
、嬉illの人−人′断面%B−B/断1をそれでれ第
3図、第4図に示す。
次に動作につ−て説−する、第5図に示すように永久磁
石(10m) Kよる磁束は回転子(6)上に設けられ
九^透磁率材料のリング(8Jl)KIN直に鎖交する
ので永久磁石(10a) O磁束の大部分を高透磁率材
料のリング(8a)に供給することができる。高透磁′
率材料のリング(8m)に供給された磁束の一部は。
リング(8a)内部を回転子(6)の回転軸方向に走行
し、継鉄aυ上の磁極(111)を介し、永久磁石(1
01)に至る磁路(19m)を形成する。永久磁石(I
Qりによる磁束の他の一部はリング(8a)を通つ先後
、−鉄aυ上の他のリング状の磁極(llb)を介し永
久磁石(IOJI)に戻る磁路(1*b)を形成する。
永久磁石(10b)についてもリング(8b) 、継鉄
a1)上の磁極(llb)、(IIC) K関して永久
磁石(101)と全く同様に磁路(19c)、(19d
)を形成する。磁極(111)。
(lie)及びリング状01ll極(llb)にはそれ
ぞれに通ろ磁束を増減する様な方向に第1の電磁石(1
2m)、(12b)及び嬉2の電磁石(131)、(1
3b)が巻かれてお9、別途に設置された制御装置から
の制御装置からの制御電I!によりて轟皺部位の磁束を
増減する。尚1図には全てO磁路のうち、代表的な一部
のみを示して%/%る。磁極ml)とリング(8m)の
関には1gl@子(6)O半径方向に磁気的吸引力が作
用し、第10検知1) (14a) K!i続された制
御装置からの信号が第10電磁石(121) K印加さ
へ磁極(111)を通過する磁束の増減の制御を行うと
とくより回転子(6)の安定化が実現される。磁極(l
ie) K関しても同様の作用が得られる。リング状の
磁極(llb)とリング($1)、(llb)との間に
おいては、リン/ (8aL(8b) 0それぞれof
lIA面(am’L(8b勺に喬直な方向すなわち回転
子(6)の軸方向に磁気力が作用し、端1if(III
O2端ffi (Imb勺のそれ(れの磁気力の向きは
逆であるので、第2の位置検出器(14b)に接続され
九制御装置によって第2の電磁石(13m)、(13b
) fi磁極(lig)を通過する磁束を制御すゐこと
Kより回転子(6)の回転軸方向の安定化が図れる。
尚、永久磁5 (10m)、(Rob)の個数、形状、
着磁の向きは、永久磁石(10m)*(10b)からの
磁束が上鮎の様に作用するように構成できれば任意であ
る。
Vさ号(la)はケース(2)の回転陽極(3)及び陰
極(4)の対向する位置に設は九X線射出孔を示す。
次に、上記の説明において用い九制御装置くついて説明
する。第1の検知器(14a)によって検出された回転
子(6)の変位あるいは速度は電気信号として波形・位
相処理装置G1)に伝えられ、更に、信号増巾装置(至
)パワ一層中装置(至)を経てallの電磁石(12b
)に電流変化として印加され、回転子(6)の安定化に
寄与する。以上の様な制御装置−はそれツレo電111
石(12a)、(13m)、(13b) K設はルコと
に置を設定するには制御装置(至)からの信号によって
電磁石(12a)、(12b)、(l1m)、(13b
)に所定の電流を印加することにより行うことができる
。又、この制御装置(至)によって回転軸方向の制御を
行うことにより回転陽極(3)に陽極電流を導入する接
点ピン(4)と接触板(17)との間の開閉を行うスイ
ッチとして作用させることができる。
尚、ブラシレスモータの1位置は回転子(6)に回転力
の付与が可能塘場所であれば任意である。
以上の説明で明らかなととく、永久磁石(101)。
(10b) Kよる磁気力が回転子(6)の回転軸方向
及び回転子(6)の半径方向に作用している丸め磁気力
と回転子(6)K加わる外力とのバランスで回転子(6
)を完全非接触支承することができるので回転子(6)
の位置制御を行う電磁石(121)、(12b)、(1
3m)、(13b)の消費電力はわずかで済む。
又、ケース(2)が円筒状の1転子(6)を内部を覆う
ように形成され、ケース(2)内は高真空になっている
。従ってケース(2)のうち、回転子(6)の表面を覆
う箇所は内部に向うカヂ作用するので肉厚を厚くしてお
く必要があるが、ケース(2)のうち回転子(8)の内
部を覆う箇所は外部に向う力が作用するので肉厚はそれ
程必要でな(、肉厚を低減化することができるので、永
久磁石(10a)、(10b)力1らの磁束が効果的に
回転子(6)に供給でき、かつ、装置全体の軽量化、小
型化を図ることがで?!%だに冷却効果も向上させるこ
とができる。
第6図は、上述し木ケース(′2)及び磁気力支承に係
る装置部(1)及びケース(2)の内部の高真空中に装
置部(至)で支承される回転子(6)の位置関係を示し
九ものである。装置部(7)はケース(2)の外側に設
置されてお9、回転陽極(3)及び回転子(6)より輻
射された熱は回転子(6)を包含するケース(2)の内
側及び外側に設は九図示しない通路を同時に環流する図
示しない冷却剤によシ効釆的に吸収される。又、装置部
1はケース(2)の外側にあるので継鉄(1m内部に通
路を設けて冷却剤を環流させてもよい、更に、ケース・
2)の内面の一部に熱吸収率の高い材料でコーティング
した沙、ケース(2)の内面を熱吸収率の高い材料で構
成することにより、回転子(6)から装*gcnを環流
する冷却剤への熱の移動は促進され、従って回転陽極(
3)及び回転子(6)の冷却効果の向上を図ることがで
きる。これにより、X線の照射時間を回転陽極(3)の
回転数を増加させることなく。
長くすることが可能となり、接点ビン(4)と接触板面
との接触による摩耗、回転数増加に伴う電力の増加を抑
制することができる。
第7図は本発fIAK係る回転陽極x1g管の他の実施
例を示す、第illと同じものは同一符号を用いて詳細
壜説嘴は省略する。第1図と異なるのは回転陽1[(3
)を構成する支持棒(3b)を短かくシ、この支持棒(
3b)を絶縁替で形成1れた蓋体(5)を介して、蓋体
(5)とともに円筒状の一転子(6)の一部を形成する
ように構成し死点に11)る=尚、機械軸受(188)
はケース(2)の回転子(6)の内部を覆う箇所の内−
に設けられている。
以上のように構成すると継鉄(110中空部分を減らす
ととができる。従つてB@R@X線管(1)の外形寸、
法を大きくすることなく回転子(6)の内部に設は電磁
気支承の九めの磁気力供給用としての永久磁石(8m)
、(8b)を大きくすることができるので磁気力を増加
させる・ことができる。
次に第8図に他の実施例を示す、第1図と同一〇ものは
同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
本実施例におりては回転陽@(菊を−はさんで相対する
位置に円筒状の回転子(6a)e(6b)を配置し、そ
れぞれの回転子(6m)バ1lb)を覆うようにケース
(2)を形成する。ケース(2)のそれセれの回転子(
$1)。
(6b)の内部に対応する箇所にリング状の永久磁石(
8a)、(8b)をそれぞれ設置する。そしてこれらの
永久磁石(8m)、(8b)を覆うようにそれぞれ継鉄
(l11)、(l1g)を設ける0図に示し九実施例に
訃いでは、−鉄(llr)、(llz)は中空状に形成
され、内部に機械軸受(18m)、(11b)を配置し
九構成となりているが、第7図のように構成することも
できる。
尚、本実施例では回転子(8m)、(6b)の回転軸方
向の変位を検知する検知at (14b)をケース(2
)の回転子(6a)の内部を覆う箇所に設け、支持棒(
3b)との変位を検知するように構成している。
以上のように構成し良問転陽極X線管(1)においては
1g1転陽極(3)の軸すなわち支持棒(3b)の両端
で支持しているのできわめて安定し良問転を得るととが
できる。
第959は本発明の他O実施例を示す0本図においては
磁気力を供給する永久磁石及び電磁石から、・− の磁束に係る部材のみを記載し、□他の部材の記載は省
略しである。尚、第1図と同一のものは同一符号を付し
ている0本実施例においては、磁気力を供給する永久磁
石aQは第1図等と異な)1つのリング状の永久磁石で
形成されている。永久磁石(11は継鉄(IIX)上K
JIE着され、永久磁石α・の外周には別〇−鉄(II
Y)が取着される。−鉄(IIX)上には第1図に訃い
て述べ良知11回転子(6)の半径方向の安定に寄与す
る磁極(l1m)、(lie)及び第10電磁石(12
31)、(12b)が取着される。上述の1鉄(flb
)上には$111図OI!嘴で述べ良知II回転子(6
)の回転軸方向の安定に寄与し更には陽極電流導入の丸
めの接点ビン(3c)と−触[鰭との間のスイッチ作用
を構成する磁極(flb)及び1112の電磁石(13
a)、(1!lb)及び同形状の磁極(lid)、(1
1りが取着されている。永久m ;it asはこの永
久磁石a・からの磁束の方向が回転子(6)上の高透磁
率材料のリング(8a)、(8b)と垂直を威す方向に
着磁を施され、従って永久磁石a呻からの磁束は、はと
んど漏洩すること無く、磁気支承〇九め0磁路の一部を
形成する。永久磁石a呻からの磁束〇一部は、磁極(l
id)を通)回転子(6)上OS透磁率材料のリング(
8a)を回転軸方向に走行し、磁II (tta)から
永久磁石す1に至る磁路(211)を形成し、永久磁石
a1からの磁束の他の一部は、リング状の磁極(llb
)を通り、リング(81)の端面(8a1)を介し、リ
ング(8m)を回転軸方向に走行した後、磁極(lla
)から永久磁石1Gに至る磁路(21b)を形成する。
第1の電磁石(12m)は磁極(11m)における磁束
を増減し、磁極(l1M)とリング(8m)の間の磁気
的吸引力の増減を行なう、継鉄(IIX)の中心軸に対
称な位置に取着された磁極(lla)と同形状の磁極(
11C)も同様の動作を行ない、上述の磁極(lla)
と共に回転子(6)の回転子(6)の半径方向の安定化
を実現する。
磁極(IIC)及び図面に−直な方向に取着された磁極
においても同様な作用が行なわれる。第2の電磁石(1
3a)、(13b)は高透磁率材料のリイグ(8a)。
(8b) 17)端面(8at)、(8bt)における
磁束の増減を行ない、回転軸方向の安定化を実現する。
以上の説明で明らかなように本発明に係る回転陽極xq
j管を用いればX線照射時以外では回転子はほとんど永
久磁石O磁気力によって支承されるので電磁石の大電流
の印加はX線照射時のみ行なわれるため、消費、電力を
最小にすることができる。
又、継鉄を第7図の如く中空部分の減少あるいは第8図
の如く磁気支承部位を回転陽極(3)の支持棒(3b)
の両端に位置させる等の変形を行なうことにより、よ抄
氷久磁石の磁気力を増加させ、かつ回転の安定化を図る
ことが可゛能である。更に回転子を包含するケース部位
は、外側及び内側の両方に冷却剤が環流するため、回転
陽極及び回転子の効果的な冷却が可能である等の種々の
優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る回転陽極X線管の断面図、第2図
、第3図は第1図における八−A′断面、Bf31断面
を示す断面図、第4図は第1図に示す回転陽極X線管の
1部切欠き斜視図、第5図は第1図における回転陽極X
線管の動作を説明する丸めの部分拡大図、第6図は^真
空を保持する丸めのケースと磁気支承に係ゐ装置部の位
置関係を示す断面図、第7図乃至第9図は本発明に係る
回転陽極x@管の変形例を示す断面図である。 (1)・・・回転陽極X線管、(2)・・・ケース、(
3)・・・回転陽極、  (31)・・・回転板% (
3b)・・・支持棒。 (3C)・・・陽極電流導入用接点ビン、(4)・・・
陰極、(6)、 (6a)、(6b)・・・円筒状の回
転子、(8a)、(8b)・・・高透磁率材料のリング
、Ill 、 (10a)、(10b) ・・・永久磁
石。 (11)、(111)、(1!2)、(IIX)、(I
IY) −継鉄、(12a)、(12b)−・・第1の
電磁石、(131)、(13b) ・・・第20g1石
、(14a)−・・第112)検知器、(14b)・・
・第2の検知器、α埠・・パ鋼リング(駆動装置)H・
・・回定子(駆動装f)、αη・・・接触板。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 1J!1図 第  5  図          第  6  図鴫
7図 第゛9図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)陰極に対向する回転陽極を回転子で非接触支承で
    回転させるa転陽極X線管において、前記回転子を円筒
    状Km成し、この回転子O内−に高透磁率材料で形成し
    九リングを少くと41つ内設し、前記陰極、前記回転陽
    極、前配回転子を覆いかつ真空を保持する非磁性社科で
    形成したケースを設け、前記回転子O内部に位置する前
    記ケースの外壁に前記回転子の半径方向に着磁した永久
    磁石を前記リングに対応して設け、この永久磁石の磁路
    を形成し、複数個の磁極を有する継鉄を前記永久磁石に
    設け、前記−鉄の磁極に第1の電磁石を設けて前記回転
    子の軸方向の磁気力O制御を行い前記リングの端部の位
    置に対応する前記−鉄の磁極の位置に第2の電磁石を設
    けて前配回転子の半径方向の磁気力の制御を行い、前記
    永久磁石の磁束が前記継鉄内で前記回転子の軸方向に走
    行し、かつ前記リングを走行することにより前記回転子
    の軸方向及び半径方向く前記永久磁石の磁気力が作用し
    て前記回転子を非接触支承するごとく構成し九ことを特
    徴とする回転陽極X線管。
  2. (2)ケースO内面を熱吸収率の^−材料で構成してな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転陽
    極X線管。
  3. (3)ケースに冷却剤を還流させる通路を設けてなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転陽m1
    xs管。
  4. (4)−鉄の内部に冷却剤を一流させる通路を設けてな
    ることを特徴とする特許請求の範S第1項記載の回転陽
    極X線管。
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