KR940009323B1 - 회전 양극형 x선관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전 양극형 X선관

제1도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 주요부의 종단면도이다.

제2도는 제1도의 2-2에서의 주요부 확대 횡단면도이다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 양극타겟 12 : 회전체

15 : 고정체 20 : 미끄럼베어링부

21 : 나선홈 22,33 : 제1회전부재

23,34 : 제2회전부재 25 : 접합부

26 : 틈새

본 발명은 회전 양극형 X선관에 관한 것으로서, 특히 양극타겟(target)을 지지하는 회전체의 구조개량에 관한 것이다.

회전 양극형 X선관은 주지하는 바와같이 베어링부를 가진 회전체 및 고정체로 원판상의 양극타겟을 지지하고, 진공용기밖에 배치한 전자코일을 가세하여 고속회전시키면서 음극에서 방출된 전자비임을 양극타겟에 씌여서 X선을 방사한다.

베어링부는 볼베어링과 같은 구름 베어링이나, 베어링면에 나선홈을 형성하는 동시에 갈륨(Ga), 또는 갈륨, 인듐(In), 주석(Sn), 기타의 금속에서 선택된 합금과 같은 동작중에 액상이 되는 금속윤활제를 사용한 동압식 미끄럼 베어링으로 구성된다.

후자의 미끄럼 베어링을 사용한 예는 가령 일본 특공소 60-21463호, 일본특개소 60-97536호, 일본특개소 60-113817호, 일본특개소 60-117531호, 일본특개소 61-2914호 또는 일본특개소 62-287555호의 각 공보에 개시되어 있다.

그런데 양극타겟을 지지하는 회전체는 통상 양극타겟에 고착되고, 이것을 지지하는 고융점 금속으로 된 회전축과 이 회전축에 연결되어 모터의 로터(rotor)로서 기능하는 철과 같은 강자성체로된 원통심부와, 이 원통심부의 외주에 끼워 맞추어 납땜 고착된 동과 같은 전기전도도가 높은 외부원통으로 이루어진다.

이 회전체의 안쪽에 베어링을 끼워서 기둥형의 고정체가 설치된다. 그리고 회전체에 관밖의 스태터에서 회전자계를 작용시켜 유도모터의 원리로 고속회전시키는 것이다.

미끄럼 베어링에 액체금속을 윤활제로서 사용한 경우에는 베어링면의 마찰과 회전음이 거의 발생하지 않는 잇점이 있다.

한편 X선관의 동작에서는 양극타겟을 지지하는 회전체는 타겟에서 전도되는 열에 의해 고온이 된다.

따라서 동압식 미끄럼 베어링부분도 고온이 되므로 각종 문제가 발생되는 것을 생각할 수 있다.

가령 베어링면 사이의 간격이 변화하여 베어링의 회전성능이 변화된다거나 액체금속이 활성이므로 베어링 부재와 반응을 일으켜 버리는등의 문제를 생각할 수 있다.

따라서 전술한 각 공보에 개시되어 있는 것처럼 미끄럼 베어링부분의 내부에 냉매를 순환시켜서 강제 냉각하는 것이 유효하다.

그러나 내부에 냉매를 순환시키는 X선관의 구성은 여분의 냉매순환장치가 필요하며 또한 종래의 X선관과의 호환성이 없어서 특수한 장치가 없다면 사용할 수 없다면 불합리함이 있다.

본 발명은 이상과 같은 불합리함을 해소하여 냉매를 사용하지 않아도 미끄럼 베어링부의 온도상승을 억제하여 안정된 회전성능을 가진 회전 양극형 X선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고정체와의 사이에 미끄럼 베어링이 설치되는 제2회전부재가 동축적으로 끼워 맞추어져 있으며 이들 제1회전부재와 제2회전부재가 양극타겟에서 축방향으로 보아 열전도 경로적으로 먼쪽의 단부에서 일체 결합되는 동시에 그 이외의 걸어맞춤부 대부분에 단열용 틈새가 설치되어서된 회전 양극형 X선관이다.

본 발명에 따르면 양극타겟을 고정하는 제1회전부재와 미끄럼 베어링부가 설치되는 제2회전부재가 동축적으로 끼워 맞추어져 있으며 이들 제1회전부재와 제2회전부재가 양극타겟에서 동축적으로 보아 열전도 경로적으로 먼쪽의 단부에서 일체 결합되는 동시에 그 이외의 끼워 맞춤부의 대부분에 단열용 틈새가 설치되어서 되므로 양극타겟에서 미끄럼 베어링부로의 열전도 경로가 길어져서 그에 따라 베어링부의 온도상승이 억제된다.

그러므로 활성의 액체금속을 윤활제로서 사용하더라도 그것과 베어링 재료와의 반응은 억제되고, 따라서 나선홈의 깊이와 베어링간격의 치수의 감소없이 충분한 동압력의 발생이 유지되어 장시간에 걸쳐 안정적인 베어링 성능이 유지된다.

이하 그 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

또한 동일부분은 동일부호로 나타낸다.

제1도 및 제2도에 나타낸 실시예는 다음의 구성을 갖고 있다.

즉 중금속으로 된 원판형상 양극타겟(11)은 원통형상 회전체(12)의 일단에 돌출되게 설치된 회전축(13)에 고정나사(14)로 일체적으로 고정되어 있다.

원통형상 회전체(12)의 안쪽에는 고정체(15)가 끼워 맞추어져 있으며, 그 하단부에는 링형상의 개구폐쇄체(16)가 고정되어 있다.

고정체(15)의 하단부착부(17)는 유리제진공용기(18)에 기밀(氣密)하게 접합되어 있다.

진공용기(18)는 양극타겟(11)을 에워싸는 큰 지름부에 X선 방사창(18a)을 갖고 있다.

또한 타겟에 대향하여 음극구체(19)가 설치되어 있다.

회전체(12)와 고정체(15)의 끼워 맞춤부분은 상기 각 공보에 나타낸 동압식 미끄럼 베어링부(20)를 구성하고 있다.

따라서 고정체측의 미끄럼 베어링면이 되는 고정체외주벽(15a) 및 양단벽(15b)에는 상기 각 공보에 기재되어 있는 헤링본패턴(Herring bone Pattern)의 나선홈(21)이 형성되어 있다.

이것과 대면하는 회전체측의 미끄럼 베어링면은 단순한 평활면이라도 좋고, 또는 필요에 따라 나선홈을 형성한 것이라도 좋다.

회전체 및 고정체의 양베어링면은 대략 20㎛의 틈새(도시하지 않음)를 가지고 근접하도록 되어 있으며, 이 틈새 및 나선홈 내에 동작중에 액상인 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn)의 합금과 같은 액체금속윤활제(도시하지 않음)를 충전하여 개재시킨다.

그리고 진공용기(18)의 외부쪽의 회전체에 대응하는 위치에 전자코일을 가진 스태터를 배치하여 회전자계를 발생시키고, 회전양극을 화살표(P)와 같이 고속회전 시킨다.

음극구체(19)에서 방출된 전자비임은 양극타겟(11)에 투사되어 X선을 발생하는 동시에 열을 발생한다.

이 타겟에 발생한 열은 그 대부분이 복사로 방산되는 동시에 일부가 회전체(12)에서 베어링부(20)에 도달하고 또한 고정체(15)를 거쳐서 하단부착부(17)에 관밖으로 전도, 방산된다.

그래서 회전체(12)는 몰리브덴(Mo)과 같은 고융점 금속으로 된 회전축(13)과 이 회전축이 상단부(22a)에 고착된 철제의 원통으로 된 제1회전부재(22)와 이 제1회전부재의 안쪽에 동축상으로 끼워 맞추어지고 내면이 미끄럼 베어링면이 되는 몰리브덴(Mo), 또는 텅스텐(W)과 같은 액체금속과 반응하기 어려운 재료로 된 바닥이 있는 원통형상의 제2회전부재(23) 및, 제1회전부재의 외주에 끼워 맞추어진 구리로 만들어진 가장 바깥쪽 원통부(24)를 갖고 있다.

이들 원통상 부재는 양극타겟에서 축방향으로 보아 열전도 경로적으로 먼쪽 즉, 도시한 하단부의 접합부(25)로 일체적으로 납땜 접합되고 다른 대부분은 기계적으로 동축상에 끼워 맞추어져 있다.

제1회전부재(22) 및 제2회전부재(23)의 접합부(25)이외의 대부분의 영역에는 양자가 비접촉이 되도록 단열용 틈새(26)가 설치되어 있다.

회전체(12)의 바깥지름이 약 38㎜인 경우 이 틈새(26)는 0.5㎜ 정도로 되어 있다.

또한 제2회전부재(23)의 도시한 상단면에는 90도 간격으로 네군데에 작은 돌기(27)가 설치되고 이것이 제1회전부재(22)의 내면에 맞닿아서 이 상단부에서의 기계적으로 안정된 동축 끼워 맞춤 상태를 유지하도록 되어 있다.

이 작은돌기(27)와 제1회전부재(22)와의 접촉면적은 작으므로 전열저항은 충분히 크게 되어 있다.

제2회전부재(23)의 도시한 하단부에는 상기 링형상의 개구폐쇄체(16)가 복수개 나사로 고정되어 있다.

이 X선관이 동작중 양극타겟에서 제1회전부재(22)에 전도된 열은 작은돌기(27)를 거쳐서 제2회전부재(23)로 전도되는데, 이 부분은 열저항이 크므로 주로 제1회전부재(22)에서 도시한 하단부의 접합부(25)를 거쳐서 미끄럼 베어링부를 구성하는 제2회전부재(23) 및 고정체(15)에 전달한다.

그러나 이 열전도 경로는 길며 또한 제1회전부재(22)가 열전도도가 작은 부재로 이루어지므로 전체로서 열저항이 크며 따라서 베어링부의 온도상승은 충분히 억제된다.

그리고 각 회전부재의 열팽창에 차이가 발생하더라도 이들은 납땜 접합이외의 부분이 단지 기계적으로 끼워 맞추어져 있으므로 각각은 독립적으로 팽창, 수축할 수 있으며 따라서 열팽창차이에 의한 불필요한 응력은 특정한 곳에 집중되지 않고 안정된 동작이 유지된다.

미끄럼 베어링면 부근의 온도는 제1 및 제2의 회전부재 사이에 틈새(26)가 없는 구성의 것에 비하여 이 실시예의 약 130℃ 낮게 되었다.

그에 따라 동압식 미끄럼 베어링부의 틈새 변화가 적고 또한 활성인 액체금속 윤활제를 사용하더라도 베어링 재료와의 반응이 억제되고, 또한 회전체의 공진 주파수를 가령 200Hz 이상으로 높게 할 수 있어서 고속회전에도 견딜 수 있는 구조체로 할 수 있다.

제3도에 나타낸 실시예는 중심부에 양극타겟(11)과 일체화되어 회전하는 원기둥형상의 회전체(12)를 배치한 것이다.

그리고 이 회전체(12)를 에워싸서 대략 원통형상의 고정체(15)가 설치되어 있다.

이 고정체(15)에는 도시한 상단부에 회전축(13)이 관통하는 뚫린 구멍이 설치되고 도시한 하단 개구부에 원판형상의 개구 폐쇄체(31) 및 양극지지체(17)가 복수개 나사로 고정되어 있다.

개구폐쇄체(31)는 제1회전부재(33)의 하단면에 접촉되어 있으며 그면에 나선홈(21)이 형성되어 있다.

또한 이 고정체(15)의 외주에는 모터의 로터(rotor)로서 기능하는 강자성체 원통(32) 및 그 바깥쪽에 끼워 맞추어진 동체의 가장 바깥쪽 원통(24)이 배치되고 그 상단부가 회전축(13)에 기계적으로 단단하게 고착되어 있다.

그래서 회전체(12)는 양극타겟(11)을 지지하는 회전축(13)이 기둥형상의 제1회전부재(33)에 고착되고 이 제1회전부재(33)의 외부쪽에 동축상으로 끼워 맞추어져 외부면이 미끄러 베어링면이 되는 원통형상의 제회전부재(34)를 구비하고 있다.

이들 제1회전부재(33)와 제2회전부재(34)는 양극타겟에서 축방향으로 보아 열전도 경로적으로 먼쪽의 단부, 즉 도시한 하단부의 접합부(25)에서 일체적으로 접합되어 있다.

제1회전부재(33) 및 제2회전부재(34)의 접합부(25)이외의 대부분의 영역에는 양자가 실질적으로 비접촉이 되도록 단열용의 틈새(26)가 설치되어 있다.

제1회전부재(33)의 도시한 상단부에는 네개의 작은 돌기(27)가 설치되어 제2회전부재(34)의 내면에 접촉되어 기계적으로 안정된 동축 끼워 맞춤상태를 유지하도록 되어있다.

제2회전부재(34)의 외주면 및 도시한 상단면은 동압 미끄럼 베어링의 베어링면을 구성하고 있으며 헤링본 패턴의 나선홈(21)이 형성되어 있다.

이렇게 해서 틈새(26)에 의해 양극타겟에서 미끄럼 베어링면에 이르는 열전도 경로는 큰 열저항을 갖는다.

또한 단열용 틈새(26)는 실용상 0.1㎜ 이상, 1㎜ 이하의 반지름방향 치수로 설정하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 베어링부의 온도상승이 제어되고, 따라서 미끄럼 베어링면의 소정 간격의 변화가 거의 없으며 또한 활성인 액체금속을 사용하더라도 그것과 베어링 재료와의 반응이 억제되고, 따라서 나선홈의 깊이와 베어링간격의 치수가 감소가 없이 충분한 동압력의 발생이 유지되어 장기간에 걸쳐 안정된 미끄럼 베어링의 회전성능이 유지된다.

Claims (1)

1. 일부에 양극타겟(11)이 고정된 회전체(12)와, 이 회전체(12)와 끼워 맞춰서 해상 회전체(12)를 회전가능하게 지지하는 고정체(15)와, 상기 회전체(12) 및 고정체(15)의 끼워 맞춤부에 설치된 나선홈(21)을 갖고 액체금속으로 윤활되는 동압식 미끄럼 베어링부(20)를 구비한 회전 양극형 X선관에 있어서, 상기 회전체(12)는 상기 양극타겟(11)이 회전축(13)을 통하여 일체적으로 결합고정된 제1회전부재(22)와, 상기 미끄럼 베어링부(20)를 통하여 고정체(15)에 근접하는 제2회전부재(23)가 서로 동축적으로 끼워 맞추어져 있으며, 상기 제1회전부재(22)와 제2회전부재(23)는 상기 양극타겟(11)에서 축방향으로 보아 열전도 경로적으로 먼쪽의 단부에서 일체 결합되고 또한 그 이외의 끼워 맞춤부에는 단열용 틈새가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 양극형 X선관.