JPS61171043A - Rotating anode x-ray tube device - Google Patents

Rotating anode x-ray tube device

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JPS61171043A
JPS61171043A JP60010470A JP1047085A JPS61171043A JP S61171043 A JPS61171043 A JP S61171043A JP 60010470 A JP60010470 A JP 60010470A JP 1047085 A JP1047085 A JP 1047085A JP S61171043 A JPS61171043 A JP S61171043A
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ray tube
rotor
tube device
magnetic bearing
magnetic
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Katsuhiro Ono
勝弘 小野
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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
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    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1006Supports or shafts for target or substrate
    • H01J2235/1013Fixing to the target or substrate
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    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1006Supports or shafts for target or substrate
    • H01J2235/102Materials for the shaft

Abstract

PURPOSE:To provide a rotating anode X-ray tube device of greatly enhanced reliability, by using magnetic bearings so that a target for generating a large capacity of X-rays is rotatably supported out of contact with the bearings. CONSTITUTION:The rotors 114, 115 of magnetic thrust bearings are provided inside their stators 112, 113. An electric insulator 137 is shrink-fitted in the rotor 114 so that the insulator extends through the rotor. A metal plate 138 of molybdenum or the like is conjoined to the end face 137a of the electric insulator 137. An anode target 4 for generating X-rays is secured to the metal plate 138 by bolts 139. The rotors 114, 115 of the magnetic bearings are both kept at the ground potential by electricity supply diodes 124, 125 and other electricity supply diodes 128, 129 whose characteristics are inverse to those of the diodes 124, 125, so that the rotors have substantially the same potential as vacuum walls 102, 103 in the magnetic bearings. For that reason, the clearances between the rotors 114, 115 and the stators 112, 113 can be kept small enough to make the stiffness of each magnetic bearing very high.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は回転陽極型X線管装置に係り、陽極ターゲッ
トを磁気軸受で非接触で支承しながら高速度で回転させ
、更にこの陽極ターゲットに正の高電圧を供給し、陰極
に負の高電圧を供給し、真空容器及び磁気軸受用ロータ
ーを実質的に接地電位に保ち、磁気軸受のステーターと
ローターの間隔を4■以下に保ち、且つコンノやクトな
構造とした回転陽極型X線管装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a rotating anode type X-ray tube device, in which an anode target is rotated at high speed while being supported in a non-contact manner by a magnetic bearing. supply a high voltage of This invention relates to a rotating anode type X-ray tube device with a compact structure.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

一般にX線管は、例えばX線診断として医療用に利用さ
れているが、胃の検診などの場合には、従来第3図に示
すようなX線管が用いられている。このX線管は、いわ
ゆる回転陽極型といわれるもので 外囲器1の一方に陰
極2が配設され、熱電子を放出する陰極フィラメント及
び集束電極を内蔵したカップ3が偏心して設けられてい
る。又、外囲器1の中央付近には、陰極2に対向して略
傘状の陽極ターゲット4が配設されている。この陽極タ
ーゲット4は、上記伊 陰極2との間に高電位差を設け、陰極フイラメ   −
ントから放出された電子を加速して衝突させ、制動輻射
によってX線を発生させるとともに、その際に発生する
多量の熱を貯蔵および放熱するためのものであり、熱発
生面積を実効的に広げるために高速度で回転できるよう
になっている。このような陽極ターゲット4は支持柱5
を介して有蓋円筒状ローター6に連結されている。
Generally, X-ray tubes are used for medical purposes, for example, for X-ray diagnosis, and in the case of stomach examinations, etc., an X-ray tube as shown in FIG. 3 has been conventionally used. This X-ray tube is of the so-called rotating anode type, and has a cathode 2 disposed on one side of an envelope 1, and an eccentric cup 3 containing a cathode filament that emits thermionic electrons and a focusing electrode. . Further, near the center of the envelope 1, a substantially umbrella-shaped anode target 4 is arranged opposite to the cathode 2. This anode target 4 provides a high potential difference with the above-mentioned cathode 2, and the cathode filament -
This is to accelerate the electrons emitted from the components and cause them to collide, generating X-rays through bremsstrahlung radiation, as well as storing and dissipating the large amount of heat generated at this time, effectively expanding the heat generation area. This allows it to rotate at high speeds. Such an anode target 4 is supported by a support column 5.
It is connected to a covered cylindrical rotor 6 via.

こ、のローター6は、外囲器1外に配設されたステータ
7が発生する回転磁界を受けて回転力を生じるもので、
ステータ2と共に誘導電動機を形成している。尚、支持
柱5とローター6は一体罠なっている。ローター6の内
側には、軸心に沿って回転軸8が配設され、この回転軸
8の一端はねじ等(図示せず)によジローター6に固着
されている。この回転軸6と前記ローター6との間には
有底筒状の固定子9が同軸的に配設され、一端が封着リ
ング10.11を介して上記外囲器1に固定されている
。尚、この固定子9は一部が管外に露出しておシ、X線
管全体を外部に支持固定する役目も果している。そして
固定子9と上記回転軸8との間には、ベアリング12.
13が介在配設され、回転軸8が自由に回転するように
なっている。さて、動作時には陰極フィラメントから放
出された電子がターゲット4に到達した時のノクワーは
、陽極電圧50kV、電流20mAの場合、1 kWに
達する。
This rotor 6 generates rotational force by receiving a rotating magnetic field generated by a stator 7 disposed outside the envelope 1.
Together with the stator 2, it forms an induction motor. Incidentally, the support column 5 and the rotor 6 are integrated into a trap. A rotating shaft 8 is disposed inside the rotor 6 along the axis, and one end of the rotating shaft 8 is fixed to the gerotor 6 with a screw or the like (not shown). A bottomed cylindrical stator 9 is coaxially disposed between the rotating shaft 6 and the rotor 6, and one end is fixed to the envelope 1 via a sealing ring 10.11. . Note that this stator 9 is partially exposed outside the tube and also serves to support and fix the entire X-ray tube to the outside. Between the stator 9 and the rotating shaft 8, a bearing 12.
13 is interposed so that the rotating shaft 8 can rotate freely. Now, during operation, the power generated when electrons emitted from the cathode filament reach the target 4 reaches 1 kW when the anode voltage is 50 kV and the current is 20 mA.

この/4ワーの91%以上が熱に変換されるので、ター
ゲット4は外部への熱輻射と他の部分への熱伝導を伴い
ながら高温度に加熱される。熱輻射は温度の4乗に比例
して増加するので、高温になると放熱が大きく増加し、
短時間で熱平衡に達する。例えば前記の条件では5分後
に1100t:’で平衡する。一方、熱伝導による熱の
伝達は、伝導媒体の他端が熱的にフリーの場合には、長
時間かかつて徐々に端部が高温となる。そしてターゲッ
ト4の熱はローター6、回転軸8に伝えられ、これらを
高温にする。ローター6が高温になれば、前述したよう
に熱輻射が増加して熱的に平衡に達する。上記した条件
では、支持柱5上の0点は通電開始後約15分で800
C、ローター6の0点では通電開始後30分で55Or
、ベアリング13の近傍の0点では通電開始後約50分
で400Cで熱平衡に達する。ベアリング13の熱伝導
が悪化すれば、0点の温度は0点と同一となシ、550
Cにも達することになる。ベアリング12.13中のが
−ルの回転状況によっては熱膨張により外輪、内輪との
クリアランスが不良となシ、ベアリング破損等の不都合
が発生することとなる。
Since 91% or more of this /4 watt is converted into heat, the target 4 is heated to a high temperature with heat radiation to the outside and heat conduction to other parts. Thermal radiation increases in proportion to the fourth power of temperature, so as the temperature rises, heat radiation increases significantly.
Reach thermal equilibrium in a short time. For example, under the above conditions, equilibration occurs at 1100t:' after 5 minutes. On the other hand, when heat is transferred by thermal conduction, if the other end of the conductive medium is thermally free, the end gradually becomes hotter over a long period of time. The heat of the target 4 is then transferred to the rotor 6 and rotating shaft 8, making them hot. When the rotor 6 becomes high in temperature, thermal radiation increases and thermal equilibrium is reached as described above. Under the above conditions, the 0 point on the support column 5 reaches 800 approximately 15 minutes after the start of energization.
C. At 0 point of rotor 6, 55 Or in 30 minutes after starting energization.
At the zero point near the bearing 13, thermal equilibrium is reached at 400C approximately 50 minutes after the start of energization. If the heat conduction of the bearing 13 deteriorates, the temperature at point 0 will be the same as point 0, 550
It will also reach C. Depending on the rotational conditions of the balls in the bearings 12 and 13, thermal expansion may cause problems such as poor clearance between the outer ring and the inner ring, and damage to the bearing.

又、ベアリング12.13が500C以上にもなれば、
ゴールの硬度低下をきたし、回転停止等の管球破損が発
生することになる。
Also, if the bearing 12.13 reaches 500C or more,
This results in a decrease in the hardness of the goal, resulting in damage to the tube such as rotation stoppage.

又、真空中でベアリング12.13を介してローター6
及びターゲット4を回転する場合、回転速度を大きくす
ると、極端に回転寿命が低下することが判っている。現
実に使用されているX線管は10,000rpm程度で
あるが、この場合でも回転寿命は十分ではない。
Also, the rotor 6 is connected via bearings 12 and 13 in a vacuum.
It has been found that when rotating the target 4, increasing the rotation speed significantly reduces the rotation life. The rotational speed of the X-ray tube actually used is about 10,000 rpm, but even in this case, the rotational life is not sufficient.

更に、ターゲット4の熱容量が増えた場合に。Furthermore, when the heat capacity of target 4 increases.

ターゲット重量が大きくなシ、やはシ回転寿命が短かく
なる欠点があった。これを解決するために、米国特許明
細書4,417,171号、特公昭58−43860号
、特開昭59−63646号に記載されている磁気浮上
形X線管が提案されているが、これらは次のような欠点
を有している。即ち、米国特許明細書4,417,17
1号では、ローターの外径が極めて大きくなり、X線管
全体が大きくなるだけでなく、中央部の支柱を高電圧に
しなければならないので、その保持が困難である。特公
昭5g−43860号では、ローターとターゲットの剛
性が小さく、共振周波数が低くなり、高速回転ができな
い欠点がある。特開昭59−63646号では、陽極を
接地電位に保たなければならず、特別の高電圧電源及び
高電圧ケーブルが必要とな)不便である。
The problem is that the target weight is large, and the rotation life is shortened. To solve this problem, magnetically levitated X-ray tubes have been proposed as described in U.S. Pat. These have the following drawbacks. That is, U.S. Pat. No. 4,417,17
In No. 1, the outer diameter of the rotor is extremely large, which not only increases the size of the entire X-ray tube, but also requires a high voltage to be applied to the central column, making it difficult to maintain it. In Japanese Patent Publication No. 5g-43860, the rotor and target have low rigidity, the resonance frequency is low, and high-speed rotation is not possible. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-63646, the anode must be kept at ground potential, which is inconvenient (requiring a special high voltage power supply and high voltage cable).

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

ところで上記のような従来のX線管には、次のような欠
点がある。即ち、上述のようにベアリング12.13の
内輪は高温度になシ易いが、   J外輪は低温となっ
ており、この点の温度は60Cから550Cの間で、ベ
アリング12.13中のが一ルの回転状況によって変化
する。?−ルの温度が高くなると、?−ルと内輪及び外
輪とのクリアランスが不足するだけでなく、これらの間
に存在する潤滑材が蒸発してしまい、ベアリング12.
13が破損する場合がある。これらの理由によシ回転停
止事故が多発し易い欠点がある。この防止のためにター
ゲット4の黒化度の増大、ローター6の表面の黒化度の
増大、ターゲット4とローター6の間に熱遮蔽板の設置
等が考えられているが、これらの効果は比較的少なく、
ターゲット4への入力/4ワーを過少にしているのが実
状である。
However, the conventional X-ray tube as described above has the following drawbacks. That is, as mentioned above, the inner ring of the bearing 12.13 tends to get hot, but the outer ring J is at a low temperature, and the temperature at this point is between 60C and 550C, and the temperature of the inner ring of the bearing 12.13 is high. It changes depending on the rotation status of the wheel. ? -What happens when the temperature of the tube increases? - Not only is there insufficient clearance between the bearing ring and the inner and outer rings, but the lubricant existing between them evaporates, causing the bearing 12.
13 may be damaged. For these reasons, there is a drawback that rotational stoppage accidents tend to occur frequently. In order to prevent this, increasing the degree of blackening of the target 4, increasing the degree of blackening of the surface of the rotor 6, and installing a heat shield plate between the target 4 and the rotor 6 have been considered, but these effects are Relatively few;
The actual situation is that the input to target 4/4 watts is too small.

又、この構造では高速回転をすると、回転寿命が極めて
悪くなる。そして、ターゲット4の熱容量を増すと、タ
ーゲット4の重量が増すため、益々、回転寿命が短かく
なる。これらの問題を除去するために、磁気軸受を用い
た回転陽極型X線管が既述のように米国特許明細書4.
417,171号、特公昭58−43860号、特開昭
59−63646号に提案されている。
Furthermore, when this structure is rotated at high speed, the rotational life becomes extremely poor. Increasing the heat capacity of the target 4 increases the weight of the target 4, which further shortens the rotational life. In order to eliminate these problems, a rotating anode type X-ray tube using a magnetic bearing has been developed as described in US Patent Specification 4.
417,171, Japanese Patent Publication No. 58-43860, and Japanese Patent Publication No. 59-63646.

しかしながら、これらはそれぞれ前述したように欠点を
有している。
However, each of these has drawbacks as described above.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は、大容量のX線発生用ターゲットを磁
気軸受を用いて非接触で回転自在に支承し、この磁気軸
受の剛性を十分大きく保ち、しかも回転部の剛性を大き
くして共振周波数を高くし、低振動の高速回転を可能と
し、回転寿命を極めて長くし、且つターゲットを正の高
電圧に、陰極を負の高電圧に、真空容器及び磁気軸受の
ローター及びステータを実質的にアース電位に保つこと
によシ、磁気ギヤラグを小さくして剛性を高くすると共
に、ローターの変位を検出する位置センサーにノイズが
入らないようにして、信頼性を著しく向上した回転陽極
型X線管を提供することである。
The purpose of this invention is to rotatably support a large-capacity X-ray generation target using a magnetic bearing without contact, maintain the rigidity of the magnetic bearing sufficiently high, and increase the rigidity of the rotating part to achieve a resonance frequency. It makes high-speed rotation with low vibration possible, extremely long rotation life, and also makes the target a positive high voltage, the cathode a negative high voltage, and virtually protects the rotor and stator of the vacuum vessel and magnetic bearing. A rotating anode type X-ray tube that significantly improves reliability by keeping it at ground potential, making the magnetic gear lug smaller and increasing its rigidity, and preventing noise from entering the position sensor that detects the displacement of the rotor. The goal is to provide the following.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、磁気軸受用ローターの内部に絶縁物を挿入
固着し、この絶縁物を介してこの絶縁物の外周部で分離
した位置にX線発生用ターゲットを機械的に固着して、
とのター1”yトと上記磁気軸受用ローターとを分離し
た上記絶縁物の部分で電気的に絶縁し、上記磁気軸受用
ローターを実質的に接地電位に保ち、少なくとも1個の
ローターの内部に貫通して設けられた導電路を通って管
外から上記ターゲットに正の高電圧を供給するように構
成されている。そして、陰極には負の高電圧を加えるこ
とができ、従来の回転陽極型X線管と同じ中性点接地形
の高電圧電源で使用することができ、従来のX線管と同
じ程度の重量及び外形寸法を有し、しかも大容量のター
ゲットを超高速度で回転させることができ、極めて長寿
命で低振動、低騒音の回転陽極型X線管装置である。
In this invention, an insulator is inserted and fixed inside a rotor for a magnetic bearing, and an X-ray generating target is mechanically fixed at a separated position on the outer periphery of the insulator via this insulator.
The rotor for magnetic bearings is electrically insulated by the portion of the insulating material that separates the rotor for magnetic bearings, and the rotor for magnetic bearings is maintained at substantially ground potential. It is configured to supply a positive high voltage to the target from outside the tube through a conductive path provided through the tube.A negative high voltage can be applied to the cathode, and the conventional rotating It can be used with the same high-voltage power supply with the same neutral point grounding as anode-type X-ray tubes, has the same weight and external dimensions as conventional X-ray tubes, and can target large-capacity targets at ultra-high speeds. It is a rotating anode type X-ray tube device that can be rotated, has an extremely long life, and has low vibration and noise.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

この発明の回転陽極型X線管装置は第1図に示すように
構成され、従来例(第3図)と同一箇所は同一符号を付
すことにする。
The rotating anode type X-ray tube device of the present invention is constructed as shown in FIG. 1, and the same parts as in the conventional example (FIG. 3) are given the same reference numerals.

即ち、真空容器であるハウジング1の中央部は金属製で
あシ、接地電位に保たれている。そして、このハウジン
グ1は、X線発生用の陽極ターダッ)4からの熱を吸収
する吸熱容器部101と、磁気軸受内真空隔壁102,
103と、位置センサー内真空隔壁104,105と、
補助軸受支持板106,107と、端部絶縁容器108
,109から成シ立っている。このようなハウジングJ
は上記部分によって既述のように真空容器を形成し、そ
の内部は高真空に保たれている。
That is, the central portion of the housing 1, which is a vacuum container, is made of metal and is maintained at ground potential. The housing 1 includes a heat absorbing container portion 101 that absorbs heat from the anode 4 for generating X-rays, a vacuum partition 102 in the magnetic bearing,
103, vacuum partitions 104 and 105 within the position sensor,
Auxiliary bearing support plates 106, 107 and end insulating container 108
, 109. Housing J like this
The above-mentioned parts form a vacuum container as described above, and the inside of the container is kept at a high vacuum.

上記磁気軸受内真空隔壁102,103の外側には、ラ
ジアル方向に吸引力を発生するラジアル磁気軸受用ステ
ーター110,111が設けられている。このラジアル
磁気軸受用ステーター110,111のそれぞれ横には
、スラスト方向に吸引力を発生するスラスト磁気軸受用
ステーター112,113が設けられている。
Radial magnetic bearing stators 110 and 111 that generate an attractive force in the radial direction are provided outside the vacuum partition walls 102 and 103 within the magnetic bearings. Thrust magnetic bearing stators 112 and 113 that generate an attractive force in the thrust direction are provided beside the radial magnetic bearing stators 110 and 111, respectively.

これら各ステーターの内側には、磁気軸受用ローター1
14,115が配設されている。この   J磁気軸受
用ローターLL4.115は純鉄等の磁性材料からなり
、その外周には磁性材料からなる積層板116,111
が被覆され、この積層板116,117と上記ラジアル
磁気軸受用ステーター110,111との間で吸入力を
発生してラジアル磁気軸受を構成している。
Inside each of these stators is a magnetic bearing rotor 1.
14 and 115 are arranged. This J magnetic bearing rotor LL4.115 is made of a magnetic material such as pure iron, and has laminated plates 116, 111 made of magnetic material on its outer periphery.
A suction force is generated between the laminated plates 116, 117 and the radial magnetic bearing stators 110, 111 to form a radial magnetic bearing.

又、上記磁気軸受用ローター114,115の端部には
、耐熱金属218,119を有して例、tばバリウムイ
ンブレカソードのような低温動作の陰極120,121
が取付けられており、ダイオード陽極122,123と
の間で通電用ダイオード124,125を形成している
。更にその外側に、固定陰極126.12’lが設けら
れておシ、上記の回転する耐熱金属118゜119の一
部との間に上記通電用ダイオード124.125と逆特
性の通電ダイオード128 。
Furthermore, the ends of the magnetic bearing rotors 114 and 115 are provided with heat-resistant metals 218 and 119, for example, low-temperature operating cathodes 120 and 121 such as barium imbre cathode.
are attached to form current-carrying diodes 124 and 125 with diode anodes 122 and 123. Furthermore, a fixed cathode 126.12'l is provided on the outside thereof, and a current-carrying diode 128 having a characteristic opposite to that of the current-carrying diode 124, 125 is provided between the fixed cathode 126.12'l and a part of the rotating heat-resistant metal 118.119.

129を形成している。これらのダイオードによシ磁気
軸受用ローター114,115は両方共実質的に接地電
位に保たれ、上記磁気軸受内真空隔壁102,103と
実質的に同電位になりている。このため、それらの間隔
をO,S W以内の小ギャップに保つことができ、上記
ラジアル磁気軸受用ステーター110,111と磁気軸
受用ローター114,115との間隔をIW以内に小さ
くすることができる゛。この結果、軸受剛性を極めて大
きくすることができる。
129 is formed. By means of these diodes, both the magnetic bearing rotors 114 and 115 are maintained at substantially ground potential, and are substantially at the same potential as the vacuum partitions 102 and 103 within the magnetic bearings. Therefore, the distance between them can be kept small within O, SW, and the distance between the stators 110, 111 for radial magnetic bearings and the rotors 114, 115 for magnetic bearings can be reduced to within IW.゛. As a result, bearing rigidity can be extremely increased.

更に上記磁気軸受用ローター114,115の外周には
、上記積層板116,117に続いて金属リング130
,131が固着され、一方のローター115の外周には
上記金属リング131に続いて銅リング132、非磁性
リング133が固着されている。上記鋼リング132の
外側にはローター回転用ステーター134が設けられて
おり、これらは誘導モーターを形成してローターを高速
度で回転させる。上記金属リング130、非磁性リング
133の外側には。
Further, on the outer periphery of the magnetic bearing rotors 114 and 115, a metal ring 130 is provided following the laminated plates 116 and 117.
, 131 are fixedly attached thereto, and a copper ring 132 and a non-magnetic ring 133 are fixedly attached to the outer periphery of one rotor 115 following the metal ring 131. A stator 134 for rotating the rotor is provided on the outside of the steel ring 132, and these form an induction motor to rotate the rotor at high speed. On the outside of the metal ring 130 and non-magnetic ring 133.

それぞれリング104,105を介してフラジアルセン
サー135,136が設けられ、磁気軸受用ローラー1
14,115の偏位を検出する。
Fradial sensors 135 and 136 are provided via rings 104 and 105, respectively, and the magnetic bearing roller 1
14,115 deviations are detected.

又、上記磁気軸受用ローター114の内側には、貫通し
た電気絶縁物137が焼きばめ等によりて機械的に剛に
固着されている。この電気絶縁物137のうちターグツ
)4側の端面137−1には、モリブデン等からなる金
属板138が接合されている。この接合は、ろう付は等
によって実現可能であることは、実験済みである。
Furthermore, a penetrating electrical insulator 137 is mechanically and rigidly fixed to the inside of the magnetic bearing rotor 114 by shrink fitting or the like. A metal plate 138 made of molybdenum or the like is bonded to an end surface 137-1 of the electric insulator 137 on the TAG4 side. Experiments have shown that this joining can be achieved by brazing or the like.

そして、この金属板13&ICは、X線発生用の陽極タ
ーグツ)4が?ルト139によシ機械的に密に固定され
ている。
And this metal plate 13 & IC has an anode terminal (4) for generating X-rays? It is mechanically and tightly fixed by a bolt 139.

上記磁気軸受用ローター114の端部と上記金属板13
8の中間部では、電気絶縁物137の直径を他の部分よ
りも大きな耐電圧部137−bが形成され、ターグツ)
4と磁気軸受用ローラー114の高耐電圧(例えば80
 kV以上)を保っている。この場合、電気絶縁物13
7の耐電圧部137−bは、表面を凹凸にすることによ
り沿面距離を長くしている。
The end of the magnetic bearing rotor 114 and the metal plate 13
8, a withstand voltage part 137-b is formed in which the diameter of the electrical insulator 137 is larger than that of other parts.
4 and the high withstand voltage of the magnetic bearing roller 114 (e.g. 80
kV or higher). In this case, the electrical insulator 13
The withstand voltage portion 137-b of No. 7 has a roughened surface to increase the creepage distance.

上記電気絶縁物137の中央部には導電路140が設け
られ、電気絶縁物137のターゲット4側の端面にメタ
ライズ処理等によって取付けられた導電体141を介し
てターゲット!に電気的に結合されている。上記導電路
140の他の端部には耐熱金属142が設けられておシ
、その一部に熱電子放出陰極143が取付けられ、その
外部に取付けられたヒーター144によシ陰極143は
1000C程度の高温度に加熱される。上記ヒーター1
44には、動作時に管外から高電圧(例えば75 kV
 )が印加され、上記のように加熱されて陰極143か
らの熱電子の流入によシ、電気的に低インピーダンスで
結合されている。従って、ターグツ)4に管外から非接
触で高電圧を供給することができる。
A conductive path 140 is provided in the center of the electrical insulator 137, and is connected to the target via a conductor 141 attached to the end face of the electrical insulator 137 on the target 4 side by metallization or the like. electrically coupled to. A heat-resistant metal 142 is provided at the other end of the conductive path 140, and a thermionic emission cathode 143 is attached to a part of the heat-resistant metal 142. heated to high temperatures. Above heater 1
44 is supplied with a high voltage (e.g. 75 kV) from outside the tube during operation.
) is applied, heated as described above, and is electrically coupled with low impedance due to the inflow of thermoelectrons from the cathode 143. Therefore, high voltage can be supplied to the terminal (4) from outside the tube without contact.

もう一方の磁気軸受用ローター115の内側一部にも、
電気絶縁物145が焼きばめ等によシ挿入固着されてお
シ、上記と同様にターゲット取付用金属板138とロー
ター115は、径が大きい耐電圧部分145−*によっ
て高耐電圧(例えば80 kV ) K保たれている。
Also in a part of the inside of the other magnetic bearing rotor 115,
The electric insulator 145 is inserted and fixed by shrink fitting or the like, and similarly to the above, the target mounting metal plate 138 and the rotor 115 have a high withstand voltage (for example, 80 kV) K is maintained.

そして、上記したようにローター115は接地電位に保
    Jたれ、ターグツ)4は正の高電圧に保たれて
いる。尚、耐電圧部分145−*は凹凸部分を設けて沿
面距離を長くしている。
As described above, the rotor 115 is kept at the ground potential, and the terminal 4 is kept at a positive high voltage. Note that the withstand voltage portion 145-* is provided with an uneven portion to increase the creepage distance.

又、陰極3には図示しない導電体によって負の高電圧(
例えば−75kV )が供給されており、熱電子が正の
高電圧(例えば+75 kV )に保たれたターグツ)
4に衝突してX線146を発生する。このX線146は
、吸熱容器部101に取付けられた例えばベリリウムか
らなるX線放射窓147を通って管外に照射される。又
、ターグツ)4から放出された2次電子(図示せず)は
、管内に設けられた遮蔽板148,149によシ遮蔽さ
れ、電気絶縁物137,145の耐電圧部J、?7−b
、145−aK飛来するのを防いでいる。
In addition, a negative high voltage (
e.g. -75 kV) and thermionic electrons are kept at a positive high voltage (e.g. +75 kV).
4 and generates X-rays 146. The X-rays 146 are irradiated to the outside of the tube through an X-ray emission window 147 made of, for example, beryllium and attached to the heat-absorbing container section 101. In addition, secondary electrons (not shown) emitted from the electrical insulators 137, 145 are shielded by shielding plates 148, 149 provided inside the tube, and the withstand voltage portions J, ? 7-b
, 145-aK is prevented from flying into the air.

更に、ローター114,115の端部の外側には、それ
ぞれ補助ベアリング150,151が支持板106,1
01によって強固に支持されている。ローター114,
115が正常に作動しているときには、ローター114
,115と非接触であるが、動作前又は異常動作の場合
には、この補助イアリング150,151によって回転
部が支承される。
Further, auxiliary bearings 150, 151 are provided on the outer sides of the ends of the rotors 114, 115, respectively, on support plates 106, 1.
It is strongly supported by 01. rotor 114,
When rotor 115 is operating normally, rotor 114
, 115, but the rotating part is supported by these auxiliary earrings 150, 151 before operation or in case of abnormal operation.

又、ローター115の端部には、スラスト方向の偏位を
検出するための位置センサー152が取付けられ、その
出力によシスラスト磁気軸受用ステーター112,11
3を制御してスラスト方向の位置制御を行なう。
Further, a position sensor 152 is attached to the end of the rotor 115 to detect deviation in the thrust direction, and its output is used to control the stators 112, 11 for syst thrust magnetic bearings.
3 to control the position in the thrust direction.

尚、電気絶縁物137,145の材質として、窒化シリ
コン(例えば81.N4)のようなセラミックスを用い
ると、機械的強度が大きくなり、好適である。
Note that it is preferable to use ceramics such as silicon nitride (for example, 81.N4) as the material for the electrical insulators 137 and 145 because the mechanical strength increases.

〔発明の変形例〕[Modified example of the invention]

上記実施例では、ローター114,115を実質的に接
地電位に保つために非接触の電流通路を採用しているが
、その片方又は両方を機械的に接触させる構造にしても
良い。
In the above embodiment, a non-contact current path is used to maintain the rotors 114, 115 at substantially ground potential, but one or both of them may be in mechanical contact.

同様に、ターゲット41C管外から電圧を供給するため
の非接触導電部143,144を機械的な接触による導
電機構に変えても良い。
Similarly, the non-contact conductive parts 143 and 144 for supplying voltage from outside the target 41C may be changed to a conductive mechanism using mechanical contact.

又、ローター114(又は115)と絶縁物137(又
は145)とを全面で接合しているが、接合面を一部分
に限定しても良いことは勿論である。
Furthermore, although the rotor 114 (or 115) and the insulator 137 (or 145) are bonded over the entire surface, it goes without saying that the bonding surface may be limited to only a portion.

又、上記実施例ではターグツ)4を両側で支承している
が、磁気軸受用ステーター111を110側に移して、
いわゆる片持構造にしても良いことは勿論である。
In addition, in the above embodiment, the magnetic bearing stator 4 is supported on both sides, but the stator 111 for the magnetic bearing is moved to the 110 side,
Of course, a so-called cantilevered structure may also be used.

次K、他の変形例について第2図を用いて説明するが、
第1図と同一箇所は同一符号を付す。
Next, another modification will be explained using FIG.
The same parts as in Figure 1 are given the same symbols.

即ち、電気絶縁物137,145は柱状とし、耐電圧部
分137−b、145−hは沿面距離を長くすることに
よシ、高電圧とすれば、上記実施例と同様効果が得られ
る。更に、耐電圧部分1st−b、x4s−mVc凹凸
部を設けて沿面距離を長くすれば良いことは勿論である
That is, if the electrical insulators 137 and 145 are made columnar and the voltage-withstanding portions 137-b and 145-h are made to have a high voltage by increasing the creeping distance, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Furthermore, it goes without saying that the creepage distance may be increased by providing uneven portions in the voltage withstanding portions 1st-b and x4s-mVc.

又、軸受部に従来の機械的ベアリングを用いても良い。Alternatively, a conventional mechanical bearing may be used for the bearing portion.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、次のような優れた効果が得られる。 According to this invention, the following excellent effects can be obtained.

即ち、回転体が完全非接触であるので、3(ロ)00r
pm程度の超高速回転が可能であシ、X線管の尖頭入力
値を従来管に比べて1.7位に増加させることができる
。又、回転体が完全非接触であるため、低振動、低騒音
のX線管を提供でき、更に機械的ゾールベアリングを使
わないので、回転寿命が極めて長くなる。
In other words, since the rotating body is completely non-contact, 3(b)00r
It is possible to rotate at extremely high speeds of about 100 pm, and the peak input value of the X-ray tube can be increased to about 1.7 compared to conventional tubes. Furthermore, since the rotating body is completely non-contact, it is possible to provide an X-ray tube with low vibration and low noise, and since no mechanical sol bearings are used, the rotational life is extremely long.

又、ターゲット4を正の高電圧に、陰極120゜121
を負の高電圧に保っているので、いわゆる中性点接地方
式の高電圧電源が使用できる。
In addition, the target 4 is set to a positive high voltage, and the cathode 120°121
Since it is maintained at a negative high voltage, a so-called neutral point grounded high voltage power supply can be used.

つまり従来のX線管用電源を使用できるため、この発明
の回転陽極型X線管は従来のX線発生装置に使用するこ
とができる。
In other words, since a conventional X-ray tube power source can be used, the rotating anode X-ray tube of the present invention can be used in a conventional X-ray generator.

又、ローター114,115が実質的に接地電位である
ため、磁気軸受の磁気ギャップを小さくできると共に強
い剛性を得ることができ、極めて重い重量(例えば4k
)のターグツ)4を高速(例えば30.00 Orpm
 )で回転させることができるので、超大容量(例えば
6 MHU )の  JX線管を提供することができる
。更に、ローター114,115が実質的に接地電位で
あるために、位置センサー152に入るノイズを減少さ
せることができ、安定な動作が可能である。
In addition, since the rotors 114 and 115 are substantially at ground potential, the magnetic gap of the magnetic bearing can be made small and strong rigidity can be obtained.
) 4 to high speed (e.g. 30.00 Orpm)
), it is possible to provide a JX-ray tube with an extremely large capacity (for example, 6 MHU). Furthermore, since the rotors 114 and 115 are substantially at ground potential, noise entering the position sensor 152 can be reduced, allowing stable operation.

又、ローター114,115の構造が簡単であり、この
結果、コン・ダクトで低価格のX線管を提供することが
できる。
Further, the structure of the rotors 114 and 115 is simple, and as a result, an inexpensive X-ray tube with a conductive duct can be provided.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例に係る回転陽極型X線管を
示す断面図、第2図はこの発明の変形例を示す断面図、
第3図は従来の回転陽極型X線管を示す断面図である。 1・・・ハウジング、!・・・陽極ターゲット、11o
。 111・・・ラジアル磁気軸受用ステータ、112゜1
13・・・スラスト磁気軸受用ステータ、114゜11
5・・・磁気軸受用ロータ、120,121・・・陰極
、137,145・・・電気絶縁物。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦N3図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a sectional view showing a rotating anode type X-ray tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a modification of the invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a conventional rotating anode type X-ray tube. 1...Housing! ...Anode target, 11o
. 111... Stator for radial magnetic bearing, 112°1
13...Stator for thrust magnetic bearing, 114°11
5... Rotor for magnetic bearing, 120, 121... Cathode, 137, 145... Electrical insulator. Applicant's agent Patent attorney Takehiko SuzueN3

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも1個の陰極と、この陰極に対向して設
けられた回転自在のX線発生用陽極ターゲットと、この
陽極ターゲットを回転自在に支承する軸受部とを有し、
この軸受部を構成する軸受用ローターと上記陽極ターゲ
ットとを電気絶縁物を介して機械的に取付けたことを特
徴とする回転陽極型X線管装置。
(1) having at least one cathode, a rotatable X-ray generating anode target provided opposite to the cathode, and a bearing portion rotatably supporting the anode target;
A rotating anode X-ray tube device, characterized in that a bearing rotor constituting the bearing portion and the anode target are mechanically attached via an electrical insulator.
(2)上記軸受部が上記陽極ターゲットを磁気的に非接
触で支承する磁気軸受であり、この磁気軸受用ローター
部分に同軸的に上記電気絶縁物の一部を挿入固着し、こ
の電気絶縁物のうち上記磁気軸受用ローターの端部外側
の部分は上記挿入部分よりも大きな外径を有し、この大
きな外径を有する部分に対して上記磁気軸受用ローター
と反対側に上記陽極ターゲットを機械的に固着した特許
請求の範囲第1項記載の回転陽極型X線管装置。
(2) The bearing part is a magnetic bearing that magnetically supports the anode target in a non-contact manner, and a part of the electrical insulator is coaxially inserted and fixed into the rotor part for this magnetic bearing, and the electrical insulator is The outer end portion of the magnetic bearing rotor has a larger outer diameter than the insertion portion, and the anode target is machined on the side opposite to the magnetic bearing rotor with respect to the larger outer diameter portion. A rotary anode type X-ray tube device according to claim 1, which is fixed in aspect.
(3)上記電気絶縁物は窒化シリコンのセラミックスで
ある特許請求の範囲第1項又は第2項記載の回転陽極型
X線管装置。
(3) A rotating anode type X-ray tube device according to claim 1 or 2, wherein the electrical insulator is a silicon nitride ceramic.
(4)上記電気絶縁物の上記磁気軸受用ローターと上記
陽極ターゲットとの中間の部分に凹凸部を設け、両者間
の沿面距離を長くした特許請求の範囲第2項記載の回転
陽極型X線管装置。
(4) A rotating anode type X-ray according to claim 2, wherein an uneven portion is provided in an intermediate portion between the magnetic bearing rotor and the anode target of the electrical insulator to increase the creeping distance between the two. tube device.
(5)上記電気絶縁物の中央部に貫通した導電路を設け
、上記電気絶縁物の外側の端部から上記導電路を通って
上記陽極ターゲットに高電圧を供給し、上記磁気軸受用
ローターを接地電位にした特許請求の範囲第2項記載の
回転陽極型X線管装置。
(5) A conductive path passing through the center of the electrical insulator is provided, and a high voltage is supplied from the outer end of the electrical insulator to the anode target through the conductive path to drive the magnetic bearing rotor. The rotating anode type X-ray tube device according to claim 2, wherein the rotating anode type X-ray tube device is set to a ground potential.
(6)上記陽極ターゲットの両端に上記電気絶縁物を介
して磁気軸受を設け、その各々のローターを接地電位に
保ち、その少なくとも片方のローターを貫通した電気絶
縁物の中央部を貫通して設けた導電路を通って管外から
陽極ターゲットに高電圧を供給する特許請求の範囲第2
項記載の回転陽極型X線管装置。
(6) Magnetic bearings are provided at both ends of the anode target via the electrical insulator, each rotor is maintained at ground potential, and the magnetic bearing is provided by penetrating the central part of the electrical insulator that passes through at least one of the rotors. Claim 2: Supplying high voltage to the anode target from outside the tube through the conductive path
Rotating anode type X-ray tube device as described in .
(7)上記磁気軸受用ローターの外周部を積層構造とし
た特許請求の範囲第2項記載の回転陽極型X線管装置。
(7) The rotating anode type X-ray tube device according to claim 2, wherein the outer peripheral portion of the magnetic bearing rotor has a laminated structure.
(8)上記磁気軸受用ローター及びステータの中間に非
磁性の薄板から出来た真空壁を有し、上記磁気軸受用ロ
ーター側を高真空に保ち、磁気ギャップを4mm以下に
設定した特許請求の範囲第2項記載の回転陽極型X線管
装置。
(8) A claim that includes a vacuum wall made of a non-magnetic thin plate between the magnetic bearing rotor and the stator, the magnetic bearing rotor side being kept in a high vacuum, and the magnetic gap set to 4 mm or less. 2. The rotating anode X-ray tube device according to item 2.
(9)上記電気絶縁物の陽極ターゲット側に金属を接合
し、この金属に上記陽極ターゲットを機械的に固定した
特許請求の範囲第1項乃至第8項のうちのいずれかの項
に記載の回転陽極型X線管装置。
(9) The method according to any one of claims 1 to 8, wherein a metal is bonded to the anode target side of the electrical insulator, and the anode target is mechanically fixed to the metal. Rotating anode type X-ray tube device.
JP60010470A 1985-01-23 1985-01-23 Rotating anode x-ray tube device Granted JPS61171043A (en)

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EP86300357A EP0189297B1 (en) 1985-01-23 1986-01-20 X-ray tube devices
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010257902A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Toshiba Corp Rotary anode type x-ray tube assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543586A (en) * 1978-09-22 1980-03-27 Fuji Photo Film Co Ltd Photosensitive sheet for color diffusion transfer photography

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