(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、
前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、
を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、
前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートと略同等の熱膨張係数の材料によって形成されるとともに前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有し電子衝撃を受ける前記陽極ターゲットを支持するための強度構造体をなす第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成されるとともに前記ターゲットサポートに接合された前記第１シリンダの前記一端部から前記軸受シリンダに熱を伝導させる経路を形成する第２シリンダと、を備えたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】
前記陽極ターゲット及び前記ターゲットサポートは、モリブデン系合金によって形成され、
前記第１シリンダは、コバール合金によって形成され、
前記第２シリンダは、銅、または、銅を主成分とする合金、または、アルミナ分散型銅によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
前記第２シリンダは、前記第１シリンダの前記一端部に接合される外周面と、前記外周面の内側において前記軸受シリンダとの間に空隙を形成する第１切欠と、前記第１シリンダの前記他端部と前記軸受シリンダとの接合位置よりも前記陽極ターゲット側において前記軸受シリンダに接合される内周面と、前記内周面の外側において前記第１シリンダとの間に空隙を形成する第２切欠と、を備え、
前記第１切欠の一部の外側に前記第２切欠の一部が位置することを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】
前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に接合された第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぐ連結部と、を備え、
前記連結部の管軸方向に沿った長さは、前記第１シリンダの前記一端部と前記他端部との間の管軸方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項５】
前記第２シリンダは、前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に接合された第１端部と、前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備え、
前記連結部の管軸方向に沿った長さは、前記第１シリンダの前記一端部と前記他端部との間の管軸方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項６】
前記第２シリンダは、前記第１シリンダの前記一端部に対して摺動可能に接触する外周面と、前記外周面の内側において前記軸受シリンダとの間に空隙を形成する第１切欠と、前記第１シリンダの前記他端部と前記軸受シリンダとの接合位置よりも前記陽極ターゲット側において前記軸受シリンダに接合される内周面と、前記内周面の外側において前記第１シリンダとの間に空隙を形成する第２切欠と、を備え、
前記第１切欠の一部の外側に前記第２切欠の一部が位置することを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項７】
前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に対して摺動可能に接触する外周面を含む第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぐ連結部と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項８】
前記第２シリンダは、前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に対して摺動可能に接触する外周面を含む第１端部と、前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項９】
前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの少なくとも一方には、管軸方向に平行な隙割りを設けたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１０】
前記第１シリンダの前記一端部と前記第２シリンダの前記外周面との間に、インジウム、ガリウム、スズ、銀のいずれかの単体、または、いずれかを主成分とする合金からなる潤滑剤が保持されたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１１】
前記一端部及び前記外周面のそれぞれの表面に、ダイヤモンドライクカーボン、セラミックス、モリブデン、タングステンのいずれかのコーティングが施されたことを特徴とする請求項１０に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１２】
前記一端部及び前記外周面は、セラミックスによって形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１３】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、
前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、
を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、
前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有する第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成された第２シリンダと、を備え、
前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に接合された第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備え、
前記連結部の管軸方向に沿った長さは、前記第１シリンダの前記一端部と前記他端部との間の管軸方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１４】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、
前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、
を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、
前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有する第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成された第２シリンダと、を備え、
前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に対して摺動可能に接触する第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備えたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転陽極型Ｘ線管は、高真空中の容器に電子を放出する陰極と、これに対向して回転する陽極ターゲットとを設け、陰極から放出された電子を陰極と陽極ターゲットとの間の電界で加速して回転している陽極ターゲットに照射し、制動輻射でＸ線を発生させるものである。
【０００３】
陽極ターゲットは、電子衝撃加熱により、平均温度１０００℃以上に達する場合がある。このため、陽極ターゲットから伝導してくる熱から、これを支持し円滑に回転させるための回転機構を守るため、高温状態で十分な機械的強度を有し且つ熱伝導率が悪い金属材料を使用し、且つ陽極ターゲットと回転機構との結合経路を複雑におり返して熱伝播経路を長くとる断熱構造を採用して、輻射で陽極ターゲットを冷却するか、陽極ターゲットの熱の一部を構造体の熱抵抗で制限しながら回転機構の軸受部を介して軸受を支持する固定側構造体の中に流した絶縁油などの冷却媒体へ伝導させて冷却する伝導冷却を併用する方式がある。
【０００４】
伝導冷却の場合、軸受の素材を耐熱性が高いモリブデン系材質を用いて軸受全体を製作する方法があるが、モリブデン系の素材は材料コスト、加工コストともに高く、また、軸受がかじって故障し易い問題点が有る。
【０００５】
一方で、熱伝導率あるいは熱膨張係数が比較的大きく異なる部材間では、高温環境下で大きな応力が生じ、場合によっては部材の破損に至ることも有り得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１３０３１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施形態の目的は、部材間の熱変形に伴った破損を抑制することが可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートと略同等の熱膨張係数の材料によって形成されるとともに前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有し電子衝撃を受ける前記陽極ターゲットを支持するための強度構造体をなす第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成されるとともに前記ターゲットサポートに接合された前記第１シリンダの前記一端部から前記軸受シリンダに熱を伝導させる経路を形成する第２シリンダと、を備えたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管が提供される。
【０００９】
本実施形態によれば、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有する第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成された第２シリンダと、を備え、前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に接合された第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備え、前記連結部の管軸方向に沿った長さは、前記第１シリンダの前記一端部と前記他端部との間の管軸方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管が提供される。
【００１０】
本実施形態によれば、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結された回転体と、前記回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、前記回転体と前記固定体との間に保持された液体冷媒と、で構成される動圧式すべり軸受と、前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、を備えた回転陽極型Ｘ線管であって、前記回転体は、前記陽極ターゲットを支持するターゲットサポートと、前記ターゲットサポートの内側に配置された軸受シリンダと、前記ターゲットサポートに接合された一端部及び前記軸受シリンダに接合された他端部を有する第１シリンダと、前記第１シリンダより熱膨張係数が大きい材料によって形成された第２シリンダと、を備え、前記第２シリンダは、前記軸受シリンダから離間しているとともに前記第１シリンダの前記一端部に向かって突出し前記一端部に対して摺動可能に接触する第１端部と、前記第１シリンダから離間しているとともに前記軸受シリンダに向かって突出し前記軸受シリンダに接合された第２端部と、前記軸受シリンダ及び前記第１シリンダから離間しているとともに前記第１端部と前記第２端部とを繋ぎ且つ径方向の厚みが前記第１端部及び前記第２端部よりも薄い連結部と、を備えたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態における回転陽極型Ｘ線管の主要部の構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管に適用可能な回転体の構造例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した回転体を構成する第２シリンダの構造例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態の構成における第１シリンダ及び第２シリンダの管軸方向に沿った熱膨張の様子を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態の構成における第１シリンダ及び第２シリンダの径方向に沿った熱膨張の様子を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管に適用可能な回転体の他の構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態における回転陽極型Ｘ線管１の主要部の構成例を概略的に示す図である。
【００１４】
すなわち、回転陽極型Ｘ線管１は、真空外囲器２、陰極３、陽極ターゲット４、動圧式すべり軸受５などを備えて構成されている。真空外囲器２は、例えばガラスによって形成され、その内部の空間２Ａは高真空に維持されている。また、真空外囲器２は、その一部に設けられたＸ線用出力窓２Ｗを有している。このような真空外囲器２の内部には、陰極３、陽極ターゲット４、動圧式すべり軸受５などが収容されている。
【００１５】
陰極３は、電子を放出する電子源である。この陰極３は、回転陽極型Ｘ線管１の管軸（あるいは回転軸）Ｏから外れた位置に配置され、陽極ターゲット４と対向している。このような陰極３は、図示しない支持機構により真空外囲器２の内部で支持されている。なお、以下の説明において、管軸方向とは、管軸Ｏに平行な方向に相当する。
【００１６】
陽極ターゲット４は、陰極３から放出された電子が入射してＸ線を放出するものである。この陽極ターゲット４は、概略円盤状に形成され、その一部が陰極３と対向している。このように円盤状に形成された陽極ターゲット４は、その略中心で回転支持機構である動圧式すべり軸受５に連結され、回転可能に支持されている。
【００１７】
動圧式すべり軸受５は、回転体１０と、固定体６と、これらの回転体１０と固定体６との間に保持された液体冷媒７とによって構成されている。
【００１８】
回転体１０は、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。この回転体１０の構造については、後により詳細に説明するが、管軸Ｏに沿った一端側は塞がれており、また、管軸Ｏに沿った他端側は開放されている。陽極ターゲット４は、回転体１０の一端側に連結されている。
【００１９】
固定体６は、上記構成の回転体１０に嵌合され、回転体１０を回転可能に支持している。この固定体６は、管軸Ｏに沿って伸びた円筒状に形成されている。このような固定体６の内部には、冷却媒体として、例えば絶縁油を循環させるための流路６Ａが形成されている。
【００２０】
図示した例では、流路６Ａは、固定体６の略中央を管軸Ｏに沿って伸び、先端部で折り返す循環路となっている。冷却媒体は、図中の矢印で示したように、流路６Ａにおいて固定体６の中央から上方つまり陽極ターゲット４に向かって流れ、その先端部で折り返して大気圧側の管外に向かって流れる。
【００２１】
液体冷媒７は、真空中での蒸気圧が比較的低い液体金属、例えばインジウム（Ｉｎ）−ガリウム（Ｇａ）合金からなる。この液体冷媒７は、回転体１０と固定体６との間の隙間に充填され、その表面張力によって保持されている。なお、液体冷媒７は、上記の例に限らない。
【００２２】
図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１に適用可能な回転体１０の構造例を示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを概略的に図示しており、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１の右側半分を拡大して図示している。
【００２３】
回転体１０に嵌合される固定体６は、管軸Ｏに沿って延出した円柱状に形成されている。固定体６と回転体１０との間には、液体冷媒７が封入されている。このような固定体６の側面６Ｓには、液体冷媒７を掻き寄せるためのヘリングボーンパターン６Ｈが設けられている。
【００２４】
回転体１０は、ターゲットサポート１１と、軸受シリンダ１２と、第１シリンダ１３と、第２シリンダ１４と、を備えて構成されている。
【００２５】
ターゲットサポート１１は、傘状の形状を有する陽極ターゲット４を支持するものであって、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。このターゲットサポート１１は、その一端側で陽極ターゲット４と接合されている。また、このターゲットサポート１１は、陽極ターゲット４との接合部とは反対側、つまり、陽極ターゲット４から遠ざかる側に下端部１１Ａを有している。これらの陽極ターゲット４及びターゲットサポート１１は、耐熱性に優れ且つ高温強度の高い素材であるモリブデン（Ｍｏ）系合金を用いて形成されている。
【００２６】
軸受シリンダ１２は、ターゲットサポート１１の内側に配置されている。この軸受シリンダは、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。この軸受シリンダ１２は、後述する第１接合部１２Ａと、管軸方向に沿って第１接合部１２Ａよりも陽極ターゲット４側に位置する第２接合部１２Ｂとを有している。このような軸受シリンダ１２は、鉄（Ｆｅ）系素材を用いて形成されている。軸受シリンダ１２の内側には、液体冷媒７を介して固定体６が嵌合している。
【００２７】
第１シリンダ１３は、ターゲットサポート１１と略同等の熱膨張係数の材料によって形成されている。特に、ここでは、第１シリンダ１３は、ターゲットサポート１１と略同等の熱膨張係数を有していながらモリブデン系合金とは異なる素材であって、耐熱性に優れ且つ高温強度の高い素材であるコバール合金（鉄−ニッケル−コバルト合金）を用いて形成されている。コバール合金は、モリブデン系合金と略同等の特性を有していながら、モリブデン系合金よりも安価であるため、モリブデン系合金の使用量を低減することができ、コストダウンが可能となる。このような第１シリンダ１３は、電子衝撃を受ける陽極ターゲット４を支持するための強度構造体をなしている。
【００２８】
また、この第１シリンダ１３は、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成され、ターゲットサポート１１に接合された一端部１３Ａ、軸受シリンダ１２に接合された他端部１３Ｂ、及び、一端部１３Ａと他端部１３Ｂとの間の中間部１３Ｃを有している。一端部１３Ａは管軸方向に沿って陽極ターゲット４側に位置し、他端部１３Ｂは一端部１３Ａよりも管軸方向に沿って陽極ターゲット４から遠ざかる側に位置している。
【００２９】
より具体的には、第１シリンダ１３は、ターゲットサポート１１の内側であって、軸受シリンダ１２よりも外側に配置されている。この第１シリンダ１３の外径は、ターゲットサポート１１の内径と略同一である。このような第１シリンダ１３において、一端部１３Ａは、ターゲットサポート１１の下端部１１Ａと接合されている。このとき、ターゲットサポート１１の下端部１１Ａにおける内周面と第１シリンダ１３の一端部１３Ａにおける外周面とが接合されている。また、第１シリンダ１３において、他端部１３Ｂは、軸受シリンダ１２の第１接合部１２Ａと接合されている。
【００３０】
これらのターゲットサポート１１と第１シリンダ１３との接合、及び、軸受シリンダ１２と第１シリンダ１３との接合は、例えば、溶接、ロウ付け、ねじ止めなどの手法によってなされる。
【００３１】
このような第１シリンダ１３において、中間部１３Ｃは、ターゲットサポート１１及び軸受シリンダ１２などのいずれにも接合されておらず、比較的自由度が高い非固定部となるため、熱変形（すなわち、膨張あるいは収縮）を生じやすい。ここでは、第１シリンダ１３の一端部１３Ａと他端部１３Ｂとの間の管軸方向に沿った長さ、つまり、中間部１３Ｃの管軸方向に沿った長さをＬ１とする。
【００３２】
第２シリンダ１４は、第１シリンダ１３より熱膨張係数が大きい（あるいは、熱伝導率が高い）材料によって形成されている。特に、ここでは、第２シリンダ１４は、銅（Ｃｕ）、または、銅を主成分とする合金、または、アルミナ分散型銅によって形成されている。このような第２シリンダ１４は、ターゲットサポート１１に接合された第１シリンダ１３の一端部１３Ａから軸受シリンダ１２に熱を伝導させる経路を形成するものである。
【００３３】
また、この第２シリンダ１４は、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成され、第１シリンダ１３の一端部１３Ａに接合された第１端部１４Ａ、軸受シリンダ１２に接合された第２端部１４Ｂ、及び、第１端部１４Ａと第２端部１４Ｂとを繋ぐ連結部１４Ｃを有している。このような第２シリンダ１４において、第１端部１４Ａは管軸方向に沿って陽極ターゲット４側に位置し、第２端部１４Ｂは第１端部１４Ａよりも管軸方向に沿って陽極ターゲット４から遠ざかる側に位置している。
【００３４】
より具体的には、第２シリンダ１４は、第１シリンダ１３の内側であって、軸受シリンダ１２の外側に配置されている。また、第２シリンダ１４の管軸方向に沿った長さは、第１シリンダ１３の管軸方向に沿った長さよりも短い。
【００３５】
この第２シリンダ１４において、第１端部１４Ａは、軸受シリンダ１２から離間している。また、この第１端部１４Ａは、第１シリンダ１３の一端部１３Ａに向かって突出している。第２端部１４Ｂは、第１シリンダ１３から離間している。また、この第２端部１４Ｂは、軸受シリンダ１２に向かって突出している。これらの第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂのそれぞれの径方向の厚みは、比較的厚い。連結部１４Ｃは、軸受シリンダ１２及び第１シリンダ１３から離間している。また、この連結部１４Ｃの径方向の厚みは、第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂのそれぞれの径方向の厚みよりも薄い。
【００３６】
このような第２シリンダ１４において、第１端部１４Ａは、径方向において最も外側に突出した外周面を含んでいる。この第１端部１４Ａにおける外径（つまり、断面が円形の外周面における直径）は、第１シリンダ１３の内径と略同一である。この第１端部１４Ａにおける外周面は、第１シリンダ１３の一端部１３Ａの内周面に接合されている。一端部１３Ａと第１端部１４Ａとが接合される管軸方向に沿った位置は、下端部１１Ａと一端部１３Ａとが接合される管軸方向に沿った位置と略同一である。つまり、一端部１３Ａは、下端部１１Ａと第１端部１４Ａとの間に挟持された状態となっている。
【００３７】
また、第２シリンダ１４において、第２端部１４Ｂは、径方向において最も内側に突出した内周面を含んでいる。この第２端部１４Ｂにおける内径（つまり、断面が円形の内周面における直径）は、軸受シリンダ１２の第２接合部１２Ｂにおける外径と略同一である。この第２端部１４Ｂにおける内周面は、軸受シリンダ１２の第１接合部１２Ｂにおける外周面に接合されている。第２接合部１２Ｂと第２端部１４Ｂとが接合される管軸方向に沿った位置は、第１接合部１２Ａと他端部１３Ｂとが接合される管軸方向に沿った位置よりも陽極ターゲット４側である。
【００３８】
これらの第１シリンダ１３と第２シリンダ１４との接合、及び、軸受シリンダ１２と第２シリンダ１４との接合は、例えば、溶接、ロウ付け、ねじ止めなどの手法によってなされる。
【００３９】
このような第２シリンダ１４において、連結部１４Ｃは、軸受シリンダ１２及び第１シリンダ１３などのいずれにも接合されておらず、非固定部となる。しかも、連結部１４Ｃは、第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂよりも薄い厚みを有しているため、自由度が高く、比較的大きな熱変形（すなわち、膨張あるいは収縮）を生じやすい。
【００４０】
ここでは、第２シリンダ１４の第１端部１４Ａと第２端部１４Ｂとの間の管軸方向に沿った長さ、つまり、連結部１４Ｃの管軸方向に沿った長さをＬ２とする。このとき、連結部１４Ｃの管軸方向に沿った長さＬ２は、第１シリンダ１３における中間部１３Ｃの管軸方向に沿った長さＬ１よりも短い。
【００４１】
図３は、図２に示した回転体１０を構成する第２シリンダ１４の構造例を示す斜視図である。
【００４２】
第２シリンダ１４において、第１端部１４Ａ、第２端部１４Ｂ、及び、連結部１４Ｃは、それぞれ管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。第１端部１４Ａは、外周面１４Ｏを含んでいる。この外周面１４Ｏは、管軸Ｏに沿って延びた円筒面であり、その全面でターゲットサポート１１に接合されている。第２端部１４Ｂは、内周面１４Ｉを含んでいる。この内周面１４Ｉは、管軸Ｏに沿って延びた円筒面であり、その全面で軸受シリンダ１２に接合されている。
【００４３】
換言すると、第２シリンダ１４は、第１シリンダ１３に接合される外周面１４Ｏの内側において軸受シリンダ１２との間に空隙を形成する第１切欠Ｃ１と、軸受シリンダに接合される内周面１４Ｉの外側において第１シリンダ１３との間に空隙を形成する第２切欠Ｃ１と、を備えている。これらの第１切欠Ｃ１及び第２切欠Ｃ２は、ともに環状に形成されている。第１切欠Ｃ１の一部の外側には、第２切欠Ｃ２の一部が位置している。
【００４４】
すなわち、第１切欠Ｃ１は、第１端部１４Ａから連結部１４Ｃに亘って延出している。第２切欠Ｃ２は、第２端部１４Ｂから連結部１４Ｃに亘って延出している。つまり、連結部１４Ｃの内側には第１切欠Ｃ１が形成され、連結部１４Ｃの外側には第２切欠Ｃ２が形成されている。
【００４５】
このような構成によれば、陽極ターゲット４で発生した熱が動圧式すべり軸受５に伝導された際に、以下のようにして放熱・冷却される。すなわち、陽極ターゲット４で発生した熱は、動圧式すべり軸受５を構成する回転体１０に伝達されてくる。回転体１０に伝導した熱は、ターゲットサポート１１、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４を介して軸受シリンダ１２に伝達される。軸受シリンダ１２に伝達された熱は、液体冷媒７を介して固定体６の側面６Ｓに伝達される。固定体６の側面６Ｓに伝達された熱は、固定体６の内部を循環する冷却媒体に伝達され、冷却媒体により管外に運び去られる。これにより、陽極ターゲット４からの熱の少なくとも１％以上が冷却媒体に伝導され、冷却される。
【００４６】
このような熱の伝達に際して、第１シリンダ１３は、ターゲットサポート１１と略同等の熱膨張率の材料によって形成されているため、ターゲットサポート１１とともに熱膨張した際に、両者の接合面に大きな応力は生じない。この第１シリンダ１３は、陽極ターゲット４を支持するための強度構造体をなしているため、その材料には大きな機械的強度が要求される一方で、大きな熱伝導率は要求されない。これに対して、第２シリンダ１４は、第１シリンダ１３から軸受シリンダ１２への熱伝道経路を形成するため、その材料には大きな熱伝導率を有することが要求される。このような大きな熱伝導率を有する材料は、膨張係数も大きい。
【００４７】
つまり、第２シリンダ１４の熱膨張係数は、第１シリンダ１３の熱膨張係数よりも大きい。このため、管軸方向及び径方向のそれぞれについて、第２シリンダ１４の単位長さ当たりの熱膨張量は、第１シリンダ１３の単位長さ当たりの熱膨張量よりも大きい。このような熱膨張率が異なる第１シリンダ１３と第２シリンダ１４との間では、単位長さ当たりの熱膨張量の差に起因して大きな熱応力が発生する。また、これらの第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４にそれぞれ接合された部材に対しても熱膨張あるいは変形に伴って大きな熱応力が発生する。このため、このような熱応力に対応するための構造が必要となる。
【００４８】
本実施形態においては、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の管軸方向に沿った単位長さ当たりの熱膨張量の差を吸収するために、熱膨張率の小さい第１シリンダ１３において非固定部となる中間部１３Ｃの管軸方向に沿った長さＬ１は、熱膨張率の大きな第２シリンダ１４において非固定部となる連結部１４Ｃの管軸方向に沿った長さＬ２よりも長く設定されている。
【００４９】
図４は、本実施形態の構成における第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の管軸方向に沿った熱膨張の様子を説明するための図である。
【００５０】
上記の熱伝達に際しては、第１シリンダ１３においては、陽極ターゲットに近い一端部１３Ａで高温となり、陽極ターゲットから離れた他端部１３Ｂで低温となり、比較的大きな温度勾配が形成され、一端部１３Ａと他端部１３Ｂとでは大きな温度差が形成される。第２シリンダ１４においては、第１シリンダ１３ほど大きな温度勾配は形成されず、第１端部１４Ａと第２端部１４Ｂとの間の温度差も比較的小さい。
【００５１】
第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４において、動作時における上記のような温度勾配が生じることに鑑み、中間部１３Ｃの長さＬ１及び連結部１４Ｃの長さＬ２は、動作時温度分布での単位長さ当たりの熱膨張量の差を打ち消すように設定されている。このような長さＬ１及びＬ２の適切な比あるいは値は、例えば有限要素法などにより算出される。
【００５２】
これにより、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の双方に熱膨張が発生した際に、第１シリンダ１３における総膨張量αと、第２シリンダ１４における総膨張量βとを釣り合せている。つまり、図中の左側に示すように、非動作時（熱膨張前）において、第１シリンダ１３の中間部１３Ｃの長さはＬ１であり、第２シリンダ１４の連結部１４Ｃの長さはＬ２である。そして、図中の右側に示すように、動作時（膨張時）においては、中間部１３Ｃの長さは、初期の長さＬ１に総膨張量αを加えた長さＬ１’となる一方で、連結部１４Ｃの長さは、初期の長さＬ２に総膨張量βを加えた長さＬ２’となる。
【００５３】
それぞれの総膨張量α及びβが略同一であるため、第１シリンダ１３と第２シリンダ１４との接合面における管軸方向に沿った熱応力を緩和することが可能となるとともに変形を抑制することが可能となる。同時に、第１シリンダ１３とターゲットサポート１１との接合面、及び、軸受シリンダ１２と第２シリンダ１４との接合面における管軸方向に沿った熱応力の緩和及び変形の抑制が可能となる。
【００５４】
また、本実施形態においては、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の径方向に沿った単位長さ当たりの熱膨張量の差を吸収するために、第２シリンダ１４の剛性を設計的に下げて、熱応力を第２シリンダ１４の変形で吸収する構造としている。
【００５５】
図５は、本実施形態の構成における第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の径方向に沿った熱膨張の様子を説明するための図である。
【００５６】
すなわち、第２シリンダ１４では、第１シリンダ１３と接合される第１端部１４Ａの管軸方向に沿った位置と、軸受シリンダ１２と接合される第２端部１４Ｂの管軸方向に沿った位置とをずらし、これらの間に連結部１４Ｃが設けられている。この連結部１４Ｃは、比較的薄く形成されており、剛性が低く、しかも、自由度が高い。
【００５７】
図中の左側に示すように、非動作時（熱膨張前）においては、第２シリンダ１４の連結部１４Ｃは管軸方向に沿って略直線状に形成されており、軸受シリンダ１２と第１シリンダ１３との間の径方向に沿った距離はＤとなる。そして、図中の右側に示すように、動作時（膨張時）においては、第２シリンダ１４が熱膨張によって外側、つまり軸受シリンダ１２から第１シリンダ１３に向かって反る方向に変形しようとした際に、連結部１４Ｃが変形し、軸受シリンダ１２と第１シリンダ１３との間の径方向に沿った距離Ｄを維持することが可能となる。これにより、径方向に作用する応力が緩和されるとともに変形を抑制することが可能となる。
【００５８】
また、第１シリンダ１３は、陽極ターゲット４の実質的な支持を受け持ち、熱が加わった場合の熱膨張による変形は小さい一方で、第２シリンダ１４は、熱が加わった場合の熱膨張による変形を受け持つため、ダイナミックバランスの変化で回転振動や繰り返し応力による疲労破壊等の問題の発生も抑制することが可能となる。
【００５９】
したがって、部材間の変形に伴った破損を抑制することが可能となり、信頼性を向上することができる。
【００６０】
次に、本実施形態の他の構造例について説明する。
【００６１】
図６は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１に適用可能な回転体１０の他の構造例を示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを概略的に図示しており、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１の右側半分を拡大して図示している。また、図２を参照して説明した構造例と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
図６に示した構造例は、図２に示した構造例と比較して、第２シリンダ１４の第１端部１４Ａが第１シリンダ１３の一端部１３Ａに対して摺動可能に接触している点で相違している。すなわち、第１シリンダ１３と第２シリンダ１４とは、互いに機械的に接合されていない。なお、その他の構成については、図２に示した構造例と同一である。
【００６３】
第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の各々の構造については、図２に示した構造例と同一である。すなわち、第１シリンダ１３は、ターゲットサポート１１に接合された一端部１３Ａ、及び、軸受シリンダ１２に接合された他端部１３Ｂを備えている。第２シリンダ１４は、第１シリンダ１３の一端部１３Ａに接触する外周面１４Ｏを含む第１端部１４Ａ、軸受シリンダ１２に接合された第２端部１４Ｂ、及び、第１端部１４Ａと第２端部１４Ｂとを繋ぐ連結部１４Ｃを備えている。このような構成の第２シリンダ１４も、ターゲットサポート１１に接合された第１シリンダ１３の一端部１３Ａから軸受シリンダ１２に熱を伝導させる経路を形成する。
【００６４】
このような構造例においては、図２などに示した例のように、第１シリンダ１３の中間部１３Ｃの長さＬ１や第２シリンダ１４の連結部１４Ｃの長さＬ２の設計が不要である。すなわち、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４が管軸方向に沿って熱膨張した場合には、第２シリンダ１４の外周面１４Ｏが第１シリンダ１３の一端部１３Ａに沿って摺動する。このため、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の管軸方向に沿った単位長さ当たりの熱膨張量の差を吸収することが可能となり、各部材間の熱応力の緩和及び変形の抑制が可能となる。
【００６５】
また、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４が径方向に沿って熱膨張した場合には、上記の構造例と同様に、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の径方向に沿った単位長さ当たりの熱膨張量の差を吸収することが可能である。このとき、第２シリンダ１４の第１端部１４Ａには、第１シリンダ１３の一端部１３Ａにより密着する方向に応力が作用するため、第１シリンダ１３と第２シリンダ１４の密着性を上げ、熱伝導の促進を図ることが可能となる。
【００６６】
なお、第１シリンダ１３及び第２シリンダ１４の少なくとも一方に管軸方向に平行な隙割りを設けることにより、機械的弾力性がさらに付与されるため、径方向に沿って熱膨張した場合には、第１シリンダ１３と第２シリンダ１４の密着性をさらに向上することが可能となる。
【００６７】
厳密には、第１シリンダ１３の一端部１３Ａと第２シリンダ１４の外周面１４Ｏとの間には潤滑剤１５が保持されている。しかしながら、このような潤滑剤１５の厚みはほとんど無視できるほど微小であり（図６では、誇張して図示されているため、潤滑剤１５が厚い層を形成している）、本実施形態においては、一端部１３Ａと外周面１４Ｏとは接触しているあるいは密着しているものとみなしている。
【００６８】
潤滑剤１５は、高真空中で蒸気圧が高い液体または流体として存在し得る材質、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）のいずれかの単体、または、いずれかを主成分とする合金からなる液体金属である。このような潤滑剤１５は、一端部１３Ａと外周面１４Ｏとの間の隙間において表面張力により保持可能な厚みで配置されている。このような潤滑剤１５により、一端部１３Ａと外周面１４Ｏとの接触面の熱抵抗を下げることが可能となる。
【００６９】
また、一端部１３Ａ及び外周面１４Ｏのそれぞれの表面に、潤滑剤１５との反応性の低い材料、ダイヤモンドライクカーボン、セラミックス、モリブデン（Ｍｏ）、タングステンのいずれかからなるコーティングが施されていることが望ましい。あるいは、一端部１３Ａ及び外周面１４Ｏは、潤滑剤１５との反応性の低いセラミックスによって形成されていてもよい。これにより、摺動面における潤滑剤１５との反応を防止することが可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、部材間の熱変形に伴った破損を抑制することが可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することができる。
【００７１】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１…回転陽極型Ｘ線管
２…真空外囲器
３…陰極
４…陽極ターゲット
５…動圧式すべり軸受
６…固定体
７…液体冷媒
１０…回転体
１１…ターゲットサポート  １１Ａ…下端部
１２…軸受シリンダ  １２Ａ…第１接合部  １２Ｂ…第２接合部
１３…第２シリンダ  １３Ａ…一端部  １３Ｂ…他端部  １３Ｃ…中間部
１４…第２シリンダ  １４Ａ…第１端部  １４Ｂ…第２端部  １４Ｃ…連結部
１４Ｏ…外周面  １４Ｉ…内周面
Ｃ１…第１切欠  Ｃ２…第２切欠
１５…潤滑剤
【図１】
0005582975.tif 000002
【図２】
0005582975.tif 000003
【図３】
0005582975.tif 000004
【図４】
0005582975.tif 000005
【図５】
0005582975.tif 000006
【図６】
0005582975.tif 000007