KR101891020B1

KR101891020B1 - 회전 양극형 ｘ선관

Info

Publication number: KR101891020B1
Application number: KR1020167036160A
Authority: KR
Inventors: 하루노부 후쿠시마; 데츠야 요네자와; 히토시 핫토리
Original assignee: 도시바 덴시칸 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2018-08-22
Also published as: CN106663580A; KR20170009980A; US20170084420A1; JP2015230844A; WO2015186409A1; CN106663580B

Abstract

본 발명의 회전 양극형 X선관의 회전양극(5)은, 제1 면에 형성된 양극 타겟(50)과, 회전중심축(11)의 둘레에 절개된 복수의 슬릿(8)과, 상기 제1 면의 상기 양극 타겟의 내주에 설치된 링형상의 홈(52)과, 상기 제1 면으로부터 상기 회전양극의 제2 면을 향하여 연장되는 복수의 개구구멍(7)을 구비한다. 상기 복수의 개구구멍의 각 개구구멍은, 상기 복수의 슬릿의 각 슬릿과 연통하고, 또한 상기 링 형상의 홈에 접속되어 있다. 이에 의해, 대출력의 X선을 발생함과 동시에, 열응력이 감소되고 또한 안정적으로 회전할 수 있는 회전 양극형 X선관이 실현된다.

Description

회전 양극형 Ｘ선관{ROTATING ANODE X-RAY TUBE}

실시형태는 회전 양극형 X선관에 관한 것이다.

회전 양극형 X선관은 X선 촬영을 진단에 이용하는 많은 의료용 화상진단장치에 편성되고 있다. 회전 양극형 X선관에서는 고진공으로 유지된 하우징내에서 양극이 고속 회전되고, 이 회전되고 있는 양극의 타겟에 전자빔이 충돌되어 양극타겟으로부터 X선이 방출된다. 양극이 고속 회전됨으로써 전자빔의 충돌에서 발생한 열이 양극 타겟의 한 점에 집중되지 않고, 양극 타겟 표면의 전둘레에 분산시켜 양극 타겟 표면의 과열에 의한 손상을 방지하고 있다. 전자빔의 충돌에서 발생한 열은, 열전도 작용에 의해 양극 타겟의 표면으로부터 양극 전체에 분산되고, 최종적으로 X선관밖으로 운반되어 대기에 방출된다. 열전도의 과정에서 양극의 각 부에는 큰 온도차가 발생하고, 큰 열응력이 발생되어, 경우에 따라서는 열응력에 의한 손상이 발생할 우려가 있다.

최근, 의료용 X선 CT장치에서는 단층 촬영의 고속화가 요청되고, 그 요청에 따라서 개발되는 회전 양극형 X선관은 보다 대출력의 X선을 발생하는 성능이 요구되고 있다. 따라서, 개발된 회전 양극형 X선관은 양극에 조사되는 전자빔의 입력이 증대되는 경향에 있다. 그 결과, 전자빔의 조사에서 발생하는 열과 함께 양극의 열응력이 증대하고, 양극의 수명단축이 염려되고 있다. 이와 같은 배경에서 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 열응력이 감소되고, 소정의 수명을 확보할 수 있는 X선관의 개발이 요망되고 있다.

특허문헌 1에는 양극 타겟의 열응력을 감소시키는 구조를 구비한 회전 양극형 X선관이 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 회전 양극형 X선관에서는 타겟의 외주로부터 타겟의 중심부를 향하여 타겟의 반경방향을 따라서 복수의 슬릿이 연신되고, 타겟의 중심부측에는 슬릿의 단부에 연통된 복수의 단부 구멍이 원주를 따라서 배치되어 있다. 이와 같이, 슬릿 및 단부 구멍이 설치된 구조에 의해 타겟에서 발생하는 열응력을 감소시킬 수 있다고 하고 있다.

미국 특허 제8126116호 명세서

특허문헌 1은 슬릿이 연통되어 있는 단부 구멍이 설치되어 있는 것만으로는, 이 단부 구멍에 둘레방향의 큰 응력이 발생하는 문제점이 있다는 취지를 기술하고 있다. 그리고, 특허문헌 1은 타겟의 외주로부터 중심부를 향하여 슬릿이 연신되고, 중심부측의 슬릿의 단부에 단부 구멍이 설치된 양극 구조에서, 타겟재료와 일체화된 응력 감소 재료를 단부 구멍 내에 배치함으로써, 타겟의 응력감소와 동시에 단부구멍의 응력을 감소시킬 수 있다고 하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에도 설명되는 바와 같이, 타겟 재료와 일체화한 이종재료인 응력감소재료를 배치하는 것은, 제조공정의 증가 및 비용의 증가를 초래하고 있다. 또한, 두 재료의 계면에서는 치수 공차, 제조공정의 편차에 의해 크랙이 발생하여 박리 등의 여러가지 문제가 발생할 우려가 있다.

이와 같은 배경으로부터 실시형태는 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 열응력이 감소되고, 소정의 수명을 확보할 수 있는 회전 양극형 X선관을 제공하는 데에 있다.

실시형태에 따르면,

전자빔을 조사하는 전자총;

회전중심축을 갖고, 상기 전자총에 대향하는 제1 면 및 이 제1 면에 관하여 상기 전자총과는 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 전자빔의 조사에서 X선을 발생하는 양극 타겟이 원주를 따라서 제1 면에 형성되어 있는 회전양극으로,

링 형상의 홈이 상기 회전중심축의 둘레에, 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 형성되어, 상기 양극 타겟의 내주측의 상기 제1 면에 설치되고,

복수의 슬릿이 상기 회전중심축의 둘레에 배치되도록 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 도달하도록 절개되어, 상기 링 형상의 홈내에까지 연장되며,

개구 구멍이 각각 상기 복수의 슬릿에 연통되고, 상기 링형상의 홈내에 개구되도록 배치되며, 상기 링형상의 홈내로부터 상기 제2 면에 도달하도록 연장되어 있는, 회전양극;

상기 회전양극이 회전 가능하게 장착되는 지지부; 및

상기 회전양극을 상기 지지부에 회전 가능하게 축 지지하는 베어링;

을 구비하는 회전 양극형 X선관이 제공된다.

도 1은 실시형태에 관한 회전 양극형 X선관을 구비하는 X선관 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에서 전자총측을 정면으로 하고 실시형태 1에 관한 X선관의 양극구조를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시되는 A-A선을 따른 양극의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 전자빔의 조사에서 도 2에 도시되는 양극에 설치된 단부 구멍 및 슬릿에 발생하는 열변형 및 단부 구멍에서의 열응역 저감의 구조를 개념적으로 설명하기 위한 양극의 일부분을 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 비교예에 관한 양극에서, 양극에 설치된 단부구멍 및 슬릿에 발생하는 열변형 및 단부구멍에서의 열응력 감소의 구조를 개념적으로 설명하기 위한 양극의 일부분을 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 양극에 설치된 슬릿의 측면에 가해지는 열변형의 모습을 등고선으로 도시하고 있는 부분 단면도로, 원고리 형상 홈이 설치됨에 의한 단부 구멍의 개구측에서의 열변형을 감소시킬 수 있는 구조를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 7은 도 1에서 전자총측을 정면으로 하여, 실시형태 2에 관한 X선관의 양극 구조를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 8은 도 1에서 전자총측을 정면으로 하여 실시형태 3에 관한 X선관의 양극구조를 개략적으로 도시한 정면도이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태에 관한 회전 양극형 X선관에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 이 실시형태에 관한 회전 양극형 X선관이 편성된 X선관 장치를 도시하고 있다.

이 X선관 장치는 회전 양극형 X선관(1) 및 자계를 발생시키는 코일로서의 스테이터 코일(2) 등을 구비하고 있다. 회전 양극형 X선관(1)은 양극 타겟(50)을 구비한 회전양극(5), 필라멘트(61)를 구비한 음극(60) 및 이 회전양극(5)의 양극 타겟(50)에 음극(60)이 대향되도록 배치되고, 그 내부가 진공으로 유지되어 있는 하우징(진공외관용기)(70)을 구비하고 있다. 필라멘트(61)에는 필라멘트 전류가 공급되어 있다. 따라서, 양극 타겟(50) 및 음극(60) 사이에는 고전압이 인가되고 음극(60)의 필라멘트(61)로부터는 전자가 방출된다. 방출된 전자는 전자빔으로서 포커스 전극(도시하지 않음)에 의해 양극 타겟(50)을 향하여 집속되고, 양극 타겟(50)에 충돌(射突)된다. 전자빔의 양극 타겟(50)에의 충돌에 의해 양극 타겟(50)으로부터는 X선이 발생되고, X선 창(도시하지 않음)을 통하여 외부로 X선이 향하게 된다.

여기에서, 음극(60), 필라멘트(61) 및 포커스 전극은 음극 구조체로서의 전자빔을 사출하는 전자총(6)을 구성하고 있다. 회전양극(5)은 원반 형상을 갖고, 중금속 등의 재료, 예를 들어 몰리브덴 합금으로 형성된다.

또한, 양극 타겟(50)은 회전양극(5)의 표면에 원고리 형상으로, 회전양극(5)의 재료보다 융점이 높은 중금속, 예를 들어 텅스텐 합금의 층(X선 방사층)으로서 형성되어 있다.

이 회전 양극형 X선관(1)에서는 회전 양극(5)이 회전체(20)에 고정되고, 고정축(10)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 이 고정축(10)의 양단은 하우징(70)에 기밀하게 결합되어 고정되어 있다. 회전체(20)에는 스테이터 코일(2)에 동축적으로 배치된 모터 로터(4)가 고정되고, 스테이터 코일(2)로부터 모터 로터(4)에 부여되는 자계에 모터로터(4)가 반발하여 모터로터(4)가 회전된다. 도 1에 도시되는 회전 양극형 X선관(1)은 고정축(10)이 양측에서 고정되어 있는 양쪽 지지 구조이지만, 이 실시형태에서는 양쪽 지지 구조에 한정되지 않고, 고정축(10)의 일단만이 고정 지지되어 있는 한쪽 지지 구조이어도 좋다.

회전체(20)와 고정축(10)은 대향면에서 대향되고, 그 사이에는 미소갭(간극)이 설치되어 있다. 회전체(20) 및 고정축(10)의 대향면 중 적어도 한쪽에는 미소 패턴, 예를 들어 헤링본 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 미소 간극 및 미소 패턴에는 윤활제로서의 액체 금속(LM)이 충전되어 레이디얼 방향(즉, 반경방향)을 축 지지하는 슬라이딩 베어링(레이디얼 베어링)이 구성되어 있다. 회전체(20)의 회전시에는 미소 패턴의 작용에 의해 회전체(20) 및 고정축(10)과의 사이의 액체 금속(LM)의 동압(動壓)이 높아지고, 회전체(20)는 고정축(10)상에, 이 레이디얼 베어링으로 축 지지되어 회전된다. 액체 금속(LM)은 Galn(갈륨·인듐) 합금 또는 GaInSn(갈륨·인듐·주석) 합금 등의 재료를 이용할 수 있다.

또한, 고정축(10)에는 고정축(10)에 비하여 직경이 큰 디스크 형상 대직경부(12)가 설치되고, 회전체(20)에도 이 디스크 형상 대직경부(12)를 수용하는 환형상 확장부(22)가 설치되어 있다. 그리고, 디스크 형상 대직경부(12)와 환형상 확장부(22)는, 대향면에서 대향되고, 그 사이에는 미소 갭(간극)이 설치되어 있다. 디스크 형상 대직경부(12) 및 환형상 확장부(22)의 대향면 중 적어도 한쪽에는 미소 패턴이, 예를 들어 헤링본 패턴이 형성되고, 미소 간극 및 미소 패턴에는 액체 금속(LM)이 충전되어 스러스트 방향, 즉 축방향을 축 지지하는 슬라이딩 베어링(스러스트 베어링)이 구성되어 있다. 회전체(20)의 회전시에는 미소 패턴의 작용에 의해 디스크 형상 대직경부(12) 및 환형상 확장부(22)의 대향면 사이의 액체 금속(LM)의 동압(動壓)이 높아지고, 회전체(20)는 고정축(10)의 디스크 형상 대직경부(12)에 스러스트 방향(즉 축방향)에서도 지지되어 회전된다.

회전체(20)와 고정축(10) 사이의 액체 금속(LM)은 회전체(20)의 양단과 고정축(10) 사이에 설치한 시일부(도시하지 않음)에서 시일된다. 시일부는 액체금속(LM)의 누출을 억제할 수 있도록 구성되어, 예를 들어 라비린스 시일 링(labyrinth seal ring)으로서 기능하도록 구성되고 회전체(20)의 회전을 유지한다. 또한, 액체금속(LM)이 순환 및 보충 가능하게 회전체(20) 및 고정축(10) 중 적어도 한쪽내를 순환되고 있다. 따라서, 회전체(20)는 액체금속(LM)의 작용에 의해 고정축(10)의 둘레를 안정적으로 회전된다.

이 회전 양극형 X선관(1)에서는 상술한 바와 같이, 전자총(6)으로부터 회전되고 있는 양극 타겟(50)을 향하여 전자빔이 조사되고, 전자빔의 조사면에서 X 선이 발생된다. 전자빔의 에너지 중, X선의 발생에 이용되는 에너지는 수 퍼센트이고, 90퍼센트 이상의 에너지는 열로 변환된다. 따라서, 양극 타겟(50)은 이 열부하로 고온으로 상승된다. 따라서, 회전양극(5)에는 하기에 설명한 바와 같이, 그 내부에 열응력이 발생된다.

도 2는 제1 실시형태에 관한 X선관의 회전양극(5)을 전자총측으로부터 본 정면 개략도(전자총측을 정면으로 하여)를 도시하고 있다. 또한, 도 3은 도 2에 도시한 A-A선을 따른 회전양극(5)의 일부분의 단면을 도시하고 있다.

이 회전양극(5)은 회전중심축(11)에 대하여 직교하는 가상의 기준직교면(도시하지 않음)에 대해서 그 정면의 외표면이 경사져 형성되어 있다. 여기에서, 양극 타겟(50)에 집속 조사되는 전자빔은 회전양극(5)의 반경방향을 따라서 미소폭을 갖는 띠형상으로 투영되고, 회전양극(5)이 회전되므로, 도 2에 사선으로 도시한 양극 타겟(50)의 영역보다 폭이 작은 원고리 형상의 영역에 조사된다. 따라서, 양극 타겟(50)은 이 원고리 형상의 조사영역보다 큰 폭을 갖고, 또한 이 조사영역을 포함하도록 원고리(하기에 설명하는 슬릿(8)의 영역을 제외한 부분 원고리) 형상의 층으로서 회전중심축(11)에 대해서 회전 대칭이 되도록 회전 양극(5)의 정면의 외표면 상에 형성되어 있다.

이 회전양극(5)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 회전중심축(11)에 대하여 회전 대칭으로 배치되어 있는 4개의 슬릿(8)이 형성되어 있다. 각 슬릿(8)은 회전양극(5)의 정면으로부터 배면에 도달하는 듯한 절개부로서 형성되어 있다. 또한, 각 슬릿(8)은 회전양극(5)의 외주로부터 내주(도시한 고정축(10)측)를 향하여 연장되고, 양극 타겟(50)을 가로지르도록 형성되어 있다. 회전 양극(5)의 정면의 외표면에는 양극 타겟(50)에 의해 둘러싸이도록, 원고리 형상 홈(링 형상 홈)(52)이 형성되어 있다. 즉, 원고리 형상 홈(52)은 원고리 형상의 양극 타겟(50)의 내주측에, 양극 타겟(50)에 대하여 동심원 형상으로 배치되어 있다. 원고리 형상 홈(52)은 회전중심축(11)에 대하여 회전대칭이 되도록 형성되어 있다. 각 슬릿(8)은 이 원고리 형상 홈(52) 내에까지 연장되고, 이 연장된 슬릿(8)의 단부에는 회전양극(5)의 정면으로부터 배면에 달하는 단부 구멍(7)이 형성되어 있다. 단부 구멍(7)은 원고리 형상 홈(52) 내에 개구하고 있다. 단부 구멍(7)은 회전중심축(11)에 대하여 회전대칭이 되도록 형성되어 있다. 각 슬릿(8)은 회전중심축(11)을 포함하고, 각 슬릿(8)이 차지하는 회전중심축(11) 둘레의 원주각 범위의 중앙을 지나는 슬릿 기준면(도시하지 않음)에 대해서 비스듬히 형성되어 있다. 여기에서, 슬릿 기준면은 기준 직교면에 대하여 직교하고 있다. 또한, 각 슬릿(8)에 추가로 단부 구멍(7)은, 단부 구멍(7)의 중심축이 상기 슬릿 기준면에 대하여 비스듬해지도록 형성되어도 좋다. 각 슬릿(8) 및 이 슬릿(8)에 연통하는 단부 구멍(7)은 직선적으로 연장되지 않고, 호를 이루도록 연장되어도 좋다. 따라서, 회전양극(5)의 정면측에서 전자빔이 슬릿(8)에 진입해도, 슬릿(8)을 통과하여 회전양극(5)의 배면측으로부터 회전양극(5) 밖으로 튀어나가지 않고, 슬릿(8)의 벽면에 충돌된다. 따라서, 양극 타겟 이외의 장소에서의 X선과 열의 발생이 방지된다. 또한, 상술한 바와 같이, 회전중심축(11)에 대하여, 양극 타겟(50)에 추가하여 원고리 형상 홈(52) 내에까지 연장되는 슬릿(8)과, 원고리 형상 홈(52)과, 원고리 형상 홈(52) 내에 개구하는 단부 구멍(7)이 회전 대칭이 되도록 형성되어 있음으로써, 회전양극(5)의 회전 밸런스가 향상된다. 그 결과, 상기의 슬릿(8)과 원고리 형상 홈(52)과 단부 구멍(7)이 설치되어도, 회전양극(5)은 안정적으로 회전할 수 있다.

도 2에 도시되는 회전양극(5)은 도 4에 도시한 바와 같이, 그 양극 타겟(50)에 전자빔이 충돌되면, 전자빔의 열로 팽창되어 슬릿(8)이 화살표 D1으로 표시한 바와 같이 변형된다. 보다 상세하게는 회전양극(5)의 정면상에서 개구되어 있는 슬릿(8)의 개구는, 열팽창에 의해 화살표 D1으로 표시된 바와 같이 좁아지고, 슬릿(8) 자체도 전체적으로 협소화된다. 화살표 D1으로 표시되는 슬릿(8)의 개구의 변형은 개구측 변형이라 부른다. 슬릿(8)에 연통하는 단부 구멍(7)도 양극 타겟(50)의 팽창으로 수축되지만, 슬릿(8)이 협소화됨에 따라 화살표 D2로 표시되는 연통되는 단부 구멍(7)의 개구측(73)도 협소화된다. 화살표 D2로 표시되는 단부 구멍(7)의 개구측(73)의 변형은 연통측 변형이라 부른다. 이 단부 구멍(7)의 연통측 변형에 따른 응력은 개구측(73)과는 반대측의 단부구멍(7)의 기부(基部)(75)에 특히 집중된다.

비교예로서 도 5에 도시한 회전양극(5)에서는 원고리 형상 홈(52)이 설치되지 않고, 단부 구멍(7)이 원고리 형상 홈(52)내에 개구되지 않고, 양극 타겟(50)의 면에 연속되는 회전양극(5)의 정면상에 직접적으로 개구되어 있다. 슬릿(8)이 협소화됨에 따라 발생하는 화살표 D1으로 표시되는 개구측 변형에 의한 응력이 단부 구멍(7)의 기부(75)에 집중된다. 이 기부(75)에 집중되는 응력은 슬릿(8)이 협소화됨에 따라 화살표 D1으로 표시되는 개구측 변형의 변형량에 상관하고, 기부(75)에는 비교적 큰 응력(SD1)이 가해진다. 회전양극(5)은 X선관의 구동에 따라 가열냉각이 반복되고, 팽창 수축이 반복됨으로써, 기부(75)에는 반복 개구측 변형에 따른 비교적 큰 응력(SD1)이 가해져, 시간의 경과와 함께 단부 구멍(7)의 기부(75)가 파손에 이른다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 원고리 형상 홈(52)이 설치되고, 단부 구멍(7)이 원고리 형상 홈(52) 내에 개구하는 회전양극(5)에서는 회전양극(5)의 정면에 개구하는 슬릿(8)의 개구의 화살표 D1로 표시되는 개구측 변형에 비하여, 화살표 D2로 표시되는 원고리 형상 홈(52) 내에 개구하는 단부구멍(7)의 연통측 변형이 보다 작게 머무른다. 그 결과, 단부구멍(7)의 기부(75)에는 응력(SD2)이 반복하여 가해지지만, 이 응력은 비교예에 관한 응력(SD1)보다 작은 점에서, 시간의 경과와 함께 단부 구멍(7)의 기부(75)가 파손에 이르는 사태를 방지할 수 있다.

도 6은 회전양극(5)의 슬릿(8)의 측면에 발생하는 슬릿(8)이 협소화되는 방향의 열 변형을 등고선으로 도시하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 양극 타겟(50)에 전자빔이 조사되면, 회전양극(5)이 가열된다. 양극 타겟(50)이 발열원인 점에서, 이 양극 타겟(50)의 주위의 회전양극(5)의 영역에서, 열변형이 가장 크고, 화살표 K로 나타낸 바와 같이, 양극 타겟(50)으로부터 멀어짐에 따라서 변형 등고선으로 표시되는 열변형이 점차 작아진다. 원고리 형상 홈(52)이 설치되지 않고, 단부 구멍(7)이 원고리 형상 홈(52) 내에 개구되어 있지 않은 비교예의 구조에서는, 단부 구멍(7)이 양극 타겟(50)에 비교적 근접되어 있는 점에서, 기호 D1으로 표시되는 장소의 상기 개구측 변형이 비교적 큰 것을 알 수 있다. 그 때문에, 기부(75)에는 비교적 큰 응력이 부여된다. 이 비교예에 대해서 도 2 및 도 3에 도시되는 원고리 형상 홈(52)이 설치되고, 단부 구멍(7)이 원고리 형상 홈(52) 내에 개구되어 있는 회전양극(5)에서는, 단부 구멍(7)이 양극 타겟(50)에 비교적 떨어져 있는 점에서, 기호 D2로 표시되는 장소의 상기 연통측 변형이 비교적 작은 것을 알 수 있다. 이 때문에, 기부(75)의 응력도 비교적 작다. 따라서, 단부 구멍(7)에는 비교예에 비하여 보다 작은 응력이 가해지고, 단부 구멍(7)의 기부(75)가 파손에 이르는 사태를 방지할 수 있다. 상술한 실시형태에 따르면, 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 회전양극(5)의 열응력이 감소되고, 소정의 수명을 확보할 수 있으며, 또한 안정적으로 회전할 수 있는 회전 양극형 X선관을 제공할 수 있다.

도 7은 도 2에 도시되는 양극 구조의 변형예에 상당하는 제2 실시형태에 관한 양극을 도시하고 있다. 도 2에 도시되는 회전양극(5)에는 짝수개의 슬릿(8), 즉 4개의 슬릿(8)이 회전 중심축(11)에 대하여 회전 대칭으로 설치되어 있지만, 도 7에 도시한 바와 같이, 홀수개의 슬릿(8), 즉 5개의 슬릿(8)이 회전 대칭으로 설치되어도 좋다. 도 7에 도시된 바와 같이, 슬릿(8)의 수는 1 이상이면, 짝수개 또는 홀수개이어도 좋고, 원고리 형상 홈(52)내에 개구하는 단부 구멍(7)에 슬릿(8)이 연통되어 있으면, 단부 구멍(7)에 가해지는 응력을 작게 할 수 있고, 단부 구멍(7)의 기부(75)가 파손에 이르는 사태를 방지할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태와 동일하게, 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 회전양극(5)의 열 응력이 감소되어, 소정의 수명을 확보할 수 있고, 또한 안정적으로 회전할 수 있는 회전 양극형 X선관을 제공할 수 있다.

도 8은 도 2에 도시되는 양극 구조의 변형예에 상당하는 제3 실시형태에 관한 양극을 도시하고 있다. 도 2에 도시되는 회전양극(5)에서는 원고리 형상 홈(52)이 회전중심축(11)의 둘레에 연속하여 형성되어 있지만, 도 8에 도시되는 제3 실시형태에 관한 회전양극(5)에는, 연속하는 원고리 형상 홈(52)이 형성되지 않고, 원고리 형상 홈(52)은, 회전 중심축(11)에 대하여 회전 대칭으로 배치되고, 4개의 슬릿(8)에 각각 대응하는 4개의 원호 형상 홈 세그먼트(54)로 분리되어 있다. 이 원호형상 홈 세그먼트(54) 내에는 각각의 슬릿(8)에 연통되는 단부 구멍(7)이 개구되어 있다. 제3 실시형태에 관한 양극과 같이, 각각이 각 슬릿(8)에 대응하는 복수의 원호 형상 홈 세그먼트(54)로 분리되어도, 원호 형상 홈 세그먼트(54) 내에 개구하는 단부 구멍(7)에 슬릿(8)이 연통되어 있으면, 단부 구멍(7)에 가해지는 응력을 작게 할 수 있고, 단부 구멍(7)의 단부(75)가 파손에 이르는 사태를 방지할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태와 동일하게 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 회전양극(5)의 열응력이 감소되고, 소정의 수명을 확보할 수 있으며, 또한 안정적으로 회전할 수 있는 회전 양극형 X선관을 제공할 수 있다.

상술한 여러가지 실시형태에 따르면, 대출력의 X선을 발생하는 성능과 동시에, 열응력이 감소되고 소정의 수명을 확보할 수 있으며, 또한 안정적으로 회전할 수 있는 회전 양극형 X선관을 제공할 수 있다.

본 발명의 몇가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

1 회전 양극형 X선관 2: 스테이터 코일
4: 모터로터 5: 회전양극
6: 전자총 7: 단부구멍
8: 슬릿 10: 고정축
11: 회전중심축 12: 디스크 형상 대직경부
20: 회전체 22: 환형상 확장부
50: 양극 타겟 52: 원고리 형상 홈
54: 원호 형상 홈 세그먼트 60: 음극
61: 필라멘트 70: 하우징
73: 개구측 75: 기부
LM: 액체 금속

Claims

전자빔을 조사하는 전자총;
회전중심축을 갖고, 상기 전자총에 대향하는 제1 면 및 이 제1 면에 관하여 상기 전자총과는 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 전자빔의 조사에서 X선을 발생시키는 양극 타겟이 원주를 따라서 제1 면에 형성되어 있는 회전양극으로,
링 형상의 홈이 상기 회전중심축의 둘레이고, 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 형성되며, 상기 양극 타겟의 내주측의 상기 제1 면에 설치되고,
복수의 슬릿이 상기 회전중심축의 둘레에 배치되도록 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 도달하도록 절개되어, 상기 링 형상의 홈 내에까지 연장되며,
개구 구멍이 각각 상기 복수의 슬릿에 연통되고, 상기 링 형상의 홈내에 개구하도록 배치되며, 상기 링 형상의 홈내로부터 상기 제2 면에 도달하도록 연장되어 있는 회전양극;
상기 회전양극이 회전 가능하게 장착되는 지지부; 및
상기 회전양극을 상기 지지부에 회전 가능하게 축 지지하는 베어링;
을 구비하고,
상기 슬릿은 상기 회전중심축을 포함하고, 상기 슬릿이 차지하는 상기 회전중심축 둘레의 원주각 범위의 중앙을 지나는 슬릿 기준면에 대하여 비스듬히 형성되어 있는, 회전 양극형 X선관.
전자빔을 조사하는 전자총;
회전중심축을 갖고, 상기 전자총에 대향하는 제1 면 및 이 제1 면에 관하여 상기 전자총과는 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 전자빔의 조사에서 X선을 발생하는 양극 타겟이 원주를 따라서 제1 면에 형성되어 있는 회전양극으로,
복수의 원호 형상의 홈이 상기 회전중심축의 둘레의 원주상이고, 상기 양극 타겟의 내주측의 상기 제1 면의 영역에 설치되며,
복수의 슬릿이 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 배치되도록 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 도달하도록 절개되고, 각각 상기 복수의 원호 형상의 홈에 대응하여 상기 원호 형상의 홈내에까지 연장되며,
개구 구멍이 각각 상기 복수의 슬릿에 연통되고, 상기 원호 형상의 홈내에 각각 개구하도록 배치되며, 상기 원호 형상의 홈내로부터 상기 제2 면에 도달하도록 연장되어 있는 회전양극;
상기 회전양극이 회전 가능하게 장착되는 지지부; 및
상기 회전양극을 상기 지지부에 회전 가능하게 축 지지하는 베어링;
을 구비하고,
상기 슬릿은 상기 회전중심축을 포함하고, 상기 슬릿이 차지하는 상기 회전중심축 둘레의 원주각 범위의 중앙을 지나는 슬릿 기준면에 대하여 비스듬히 형성되어 있는, 회전 양극형 X선관.
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제 1 항에 있어서,
상기 복수의 슬릿이 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 배치되는, 회전 양극형 X선관.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 원호형상의 홈이 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 배치되는, 회전 양극형 X선관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 개구구멍이 상기 회전중심축에 관하여 회전 대칭으로 배치되는, 회전 양극형 X선관.
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