(57)【要約】【課題】潤滑式ベアリングを備えた放射線放出デバイス並びに製造方法を提供する。【解決手段】回転陽極（４）のシャフト（７）の潤滑キャビティに関する清潔な充填を、その開口（２２）がＸ線管の外部に開いたチャンネルを有するキャビティによって提供する。この構成によってその充填の結果はより上首尾、より清潔、かつより再現性が高くなる。本発明の一実施形態は、その内部のボリューム内でＸ線を発生させている筐体と、シャフトを有する回転陽極と、回転陽極支持体と、陽極のシャフトを支持体内で保持している機械的ベアリングと、を備えたＸ線管などの放射線放出デバイスである。この支持体は、ベアリングを包含すると共に、このベアリングをＸ線発生ボリュームから隔絶しているチェンバを備えている。このチェンバには、閉鎖することが可能な開口、並びに例えば穿孔したチャンネルを通り筐体から出るリードを設けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部のボリューム内で放射線（９）を発生させている筐体（２）と、
シャフト（７）を有する回転陽極（４）と、
回転陽極支持体（１１）と、
前記陽極のシャフトを前記支持体内で保持するベアリング（１３）と、を備える放射線放出デバイス（１）であって、
前記支持体は前記ベアリングを含んだチェンバ（１２）を備えると共に、前記ボリュームから前記ベアリングを隔絶（２６）していること、並びに
前記チェンバには閉鎖することが可能な開口（２２）及び前記筐体から出るリードが設けられること、
を特徴とする放射線放出デバイス（１）。
【請求項２】
前記チェンバ（１２）が液体を包含している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記液体が金属合金である、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記液体または合金が合金ガリウムベースの合金である、請求項２または３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記閉鎖することが可能な開口（２２）は突出したチューブ（２４）だけ延長されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス・チューブ。
【請求項６】
前記開口が先端によって塞がれている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記支持体の周りに配置された前記陽極を回転させるためのモータ（６）を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
ケーシングと、その内部のボリューム内で放射線を発生させている筐体と、シャフトを有する回転陽極と、回転陽極支持体と、該支持体のチェンバ内で陽極のシャフトを保持しているベアリングと、を備えた放射線放出デバイスを装着するための方法であって、
前記陽極及び支持体によって前記管球を構築させる工程と、
前記管球内に真空を提供するかつ／または前記チェンバ内に真空を提供する工程と、
真空下の環境で前記チェンバ内に液体を注入する工程と、
を含む方法。
【請求項９】
注入後に注入開口が閉鎖されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
使用済みの液体が、閉鎖すること及び再開放することが可能な同じ開口によって、依然として真空下で前記チェンバから排出されること、並びに
前記チェンバがその潤滑特性のすべてを保有する新鮮液体で再度満たされること、
を特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
真空下での液体の排出／充填のサイクルが数回反復されていること、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明の一実施形態は、放射線放出デバイス、特に潤滑式ベアリングを備えた回転陽極Ｘ線管、並びにその製造方法である。本発明の一実施形態は、コンピュータ断層法やマンモグラフィなどの医用イメージングにおいて、またさらには高パワーのＸ線管が使用される非破壊的管理の分野において使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
放射線医学では、回転陽極を備えた電子管によってＸ線を発生させている。陰極と陽極の間に発生させた強力な電場が、陰極が放出した電子を陽極に衝突させてＸ線を発生させる。このＸ線放出では、陽極にはそのシャフトによって正極性が加えられており、また陰極には負極性が加えられている。このユニットは、特に誘電体片によるか、電子管の筐体によって隔絶されている。この筐体はその一部がガラスから製作されることがある。
【０００３】
この管球を高パワーで使用すると、陽極上への電子の衝突によってこの陽極を異常に加熱させる結果が生じる。パワーが過度に大きいと、陽極のエミッタ・トラックが劣化して衝突穴ができることがある。こうした過熱を防ぐために、電子流に対して常に新たでかつ常に低温の表面が提示されるように陽極を回転させている。
【０００４】
したがって、管球のモータによって機械式ベアリング内で陽極のシャフトを自由に駆動させている。このシャフトは陽極チェンバ内に配置させている。この陽極チェンバ自体は陽極の支持体内に形成される。ベアリングは一方では陽極支持体によって保持されると共に、また一方では陽極のシャフトを保持している。
【０００５】
実際に工業的規模で製作する場合、このベアリングは典型的なボールベアリングを含んでおり、一方磁気ベアリングは滅多に使用されない。回転陽極によって提起される問題点は、ベアリング内でのシャフトの回転中にボールをコーティングしている金属が急速に損耗することに起因する。ここでその実用寿命は約１００時間であり、約６ヶ月から１年までの管球の使用期間に相当する。この問題を克服するために、ベアリングを鉛や銀などの金属を薄い層状にしてコーティングすることが提唱されている。金属層のこの早期の損耗を抑えるために当技術分野では、ボールベアリングとシャフトの各表面間、ベアリングと陽極のシャフトの間の境界面に潤滑剤薄膜を配置させている。このためには、チェンバの内部をガリウム−インジウム−すずベースの液体で満たしている。こうした液体が選択される理由は、これによれば摩擦係数が改善され、ボール同士の衝突のノイズが低下し、かつ対流と伝導のいずれかによるシャフトの加熱を通じた陽極からその固定部分への熱伝達が増大するためである。これ以外の潤滑剤液体は脱ガス特性が悪いために選択されない。
【０００６】
ガリウム−インジウム−すずベースの合金を使用していることが困難の一因となることが分かっている。実際に、この合金は、周囲温度（摂氏１０度より上の温度）では液体であり、空気と接触すると非常に急激に酸化を受ける。この酸化物は固体であり、また約１から２分という非常に短い時間内に表面薄膜の形態をとる。このことは、この混合物に関する工業的規模の取り扱いを想定することが実際上不可能であることを意味する。その上、この薄膜は潤滑品質を有しておらず、実際にこれからほど遠い。さらに、ガリウムは腐食性が極めて高い。この混合物を取り扱おうとすると実験室内であっても、液体がこぼれる可能性や漏れやあふれを起こし操作表面上に液溜まり（ｐｕｄｄｌｅ）や付着を生じさせる可能性がある。このため、ホワイトルーム内（特に、製造中のシステム内（管球の筐体内））においてこれらの液溜まりや付着をすべて除去することは極めて困難である。実際に、しみをぬぐい取ったとしても、綺麗にしたばかりの位置で完全には綺麗にできなかった位置に続く数秒以内に別の茶色がかったしみの形で再度出現することになる。このため、その空間の状態は高品質製造標準への適合に不都合となる。
【０００７】
ここで、この困難には、実験室またはプラント内における合金の取り扱い自体に関するもの、及び管球の製造中の真空下でのベアリング内への挿入様式に関するものという２つのタイプがある。さらに、この液体はベアリングのボールに関連したベアリング潤滑に寄与しているが、その純度が時間の経過と共に劣化する可能性があり、また最終的には、ボールのコーティングの場合と同様に、その効果がなくなる可能性がある。
【特許文献１】欧州特許出願ＥＰ０９６６０１９Ａ号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
目下の放射線医学や将来的な放射線医学では、診断を向上させるために電子管により要求されるパワーが増大しつつある。このパワーの増大は、陽極の重量を６〜８キログラムまで増大させつつある。この結果、ベアリング内におけるその影響が重大となる。さらに、毎秒２回転で連続回転させるコンピュータ断層法で使用する場合、そのベアリングは約８Ｇの加速度を受ける。毎秒３〜４回転の回転速度が予想される。この結果、ボールと液体を伴ったベアリングの（したがって、管球の）実用寿命はその時間が限られることがある。実際にこの液体は、ベアリング内部で加熱や摩擦が発生するに連れて（また、発生した際に）その特性を失う（したがって、その品質が下がる）ことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、その内部のボリューム内でＸ線を発生させている筐体と、シャフトを有する回転陽極と、回転陽極支持体と、陽極のシャフトを支持体内で保持している機械的ベアリングと、を備えたＸ線管などの放射線放出デバイスである。この支持体は、ベアリングを包含すると共に、このベアリングをＸ線発生ボリュームから隔絶しているチェンバを備えている。このチェンバには、閉鎖することが可能な開口、並びに例えば穿孔したチャンネルを通り筐体から出るリードを設けることができる。
【００１０】
本発明の一実施形態は、その内部のボリューム内でＸ線を発生させている筐体と、シャフトを有する回転陽極と、回転陽極支持体と、陽極のシャフトを支持体のチェンバ内で保持している機械的ベアリングと、を備えたＸ線管を装着するための方法である。本方法の一実施形態は、陽極及び支持体によって管球を構築させる工程と、管球内に真空を提供するかつ／またはチェンバ内に真空を提供する工程と、真空下の環境でチェンバ内に液体を注入する工程と、を含む
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、以下の説明及び添付の図面からより明瞭に理解できよう。この図は純粋に表示のために提供したものであり、いかなる意味でも本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
本発明の一実施形態は、その問題がチェンバ内に潤滑用液体を導入するフェーズに起因することを認識している。この問題を解決するには、充填剤チューブが設けられる。この充填剤チューブは筐体の外部で始まりチェンバ自体の内部に配置された充填剤穴に合流している。この方式ではそのチェンバは管球の筐体の外部に向かう流出口を有することになり、一方以前の方式では陽極の支持体が管球の筐体内に配置されており外部に対して開くことは不可能である。このため、潤滑用液体を最も高効率の状態で内部に導入することができる。
【００１３】
この構成によって、管球の別の編成が導かれる。この管球は上述のようにチェンバを引き出して製作される。次いで、管球内に真空が提供される。このチェンバ内にはリードアウト穴によって液体が導入される。従来技術では、チェンバの充填は、管球内に真空が確立される前に周囲空気内で実施しなければならなかった。
【００１４】
実際には、管球を組み立てて真空を確立した後に、陽極シャフトの端部においてリードアウト開口部を通過して液体を挿入することができる。液体の流れがこうしてより効率よく通されるため、関連する汚染のリスクが回避される。
【００１５】
この実施形態によりさらに、不可逆性の先端またはバルブを通じて、そのアクセス並びにチェンバ内の液体の流出口を閉鎖することが可能となる。この実施形態によりさらに、ボール及びベアリングに対して適正な潤滑が提供できなくなった時点で液体を交換することが可能となる。さらに、液体ガリウム−インジウム−すず混合物によるチェンバの充填を真空下で実施しているため、充填剤パイプとその穴を存在させることによって、真空下操作が効率よく維持され、したがって気体の任意の発生や出現が抑制される。詳細には、充填剤ボトルやフラスコを用いれば、充填操作の間にこのボトルを下向きにできることが理解できよう。したがってこの充填は重力によって実施される。このため、液体混合物の表面上に酸化した外皮が発生しても、これらはボトル内の液体の上側表面に限定された状態のままとなり、したがって充填の時点ではチェンバを通り抜けることはない。
【００１６】
ベアリングの潤滑のための液体金属は、好ましくはこの構造の装着後に導入することができる。このため、新たな液体合金を充填するための様々な操作において、液体合金のこの後段での導入によってＸ線管の実用寿命が長くなる。
【００１７】
この単一の図１はＸ線管１を表している。本図は模式図であり、本発明の一実施形態を理解するために有用な部分に限定されている。管球１は、壁３によって囲繞された筐体２を有している。一例として、壁３はガラスから製作されている。管球１はさらに回転陽極４を有している。回転陽極４は陰極５と対面するように配置されている。管球１は、陽極４を回転駆動するためにモータ６を含む周知のデバイスを備えている。陽極４は陽極シャフト７を有している。陰極５は陽極トラック８と対面するように配置されている。陽極４に高電圧をパワー供給すると、電子が陰極５から解放されると共に、これらは強力な電場の影響下で陽極トラック８に衝突する。この入射の影響下で、Ｘ線放出性材料によって形成された陽極トラック８は、Ｘ線９を放出しこれが管球１から出てくる。管球１は壁２９で仕切られたケーシング２８内に装着される。壁２９内に例えばガラスやＸ線に対して透明な材料から製作されたウィンドウ１０はＸ線を通過させる。こうして形成した筐体２は従来方式で（詳細には後で心棒によって塞がれる吸引穴（図示せず）を通じて）真空状態にする。
【００１８】
陽極４の回転状態を維持するために、管球１には陽極支持体１１が設られている。モータ６はその一部が支持体１１の周りに配置されている。この支持体１１は中空であると共に、チェンバ１２を有している。このチェンバ１２内において、ベアリング１３が支持体１１によって陽極４を維持している。概略的一例として、そのベアリング１３はシャフト７の周辺上に配置された円弧の側断面をもつ溝１４と、チェンバ１２の壁１６内に対応して配置された対応する側断面をもつ溝１５と、によって形成されている。参照番号１７などの１組のボールによって機械的連続性を提供している。陽極シャフト７の軸１８がチェンバ１２の対応する軸と完全に一致するように保証するために、軸１８に沿って確認できるようにベアリング１３の位置を基準としてずらして別のベアリング１９を配置することができる。このベアリング１９はさらに、ベアリング１７と同様にボールベアリング２０によって形成することができる。一変形形態として、ボールベアリング２０（またさらに、ボールベアリング１７）は、シャフト７上を無摩擦で摺動する状態にある滑材（ｓｋｉｄ）２１に置き換えられることがある。通常は、筐体２が真空下に置かれるとチェンバ１２は真空下に置かれる。
【００１９】
陽極４の回転によって生じる摩擦の問題においては、ガリウム、インジウム及びすずの液体合金でチェンバ１２を満たすことが有用である。この液体の取り扱いは困難を示すことや、不可能となることさえあり、これによって成功率が低下する。本発明の一実施形態では、その管球は上述のように構築することができ、また潤滑用液体合金を配置する前にその内部に真空を確立することができる。本発明の一実施形態では、支持体１１の位置において筐体２の壁３にリードアウト穴２２（詳細には、筐体２の外部の空気中につながる穴）を設けている。製造上の利便性のためには、穴２２と対面する壁２９につくられた穴２３によってチェンバ１２がケーシング２８の外部内に開くことを可能とすることになる。この構成によれば、壁２９上への支持体１１のクリンプ処理及び保持のために、穴２３を使用することが可能となる。
【００２０】
穴２２からは、ボトルのバルブがその上に突き刺し固定（ｉｍｐａｌｅｄ）される突出したチューブ２４を延ばすことができる。この延長部２４は開いたり閉じたりできる斜めの端部を有している。
【００２１】
もちろん、穴２２またより具体的にはチューブ２４は充填作業の前及び後においてプラグまたはストッパ２５によって閉鎖される。充填作業のうちの１つにはプラグ２５を除去し、チェンバ１２内に潤滑用液体を流し込むことを含むことがある。この流し込みは、チューブ２４を下方向に向けかつ液体の入ったボトルを穴２２の上に位置決めした（すなわち、逆さまにした）状態で重力によって実施することが好ましい。この場合では、ベアリング１９の不浸透性の封止が適正であり、かつその操作が十分に迅速であれば、この液体は、チェンバ１２に液体が入るのを確認するための較正を受けた期間の間流入させ、かつベアリング１９を通ってベアリング１３に対して付着させることができる。この液体合金はチェンバ及びそのベアリングの内部で適正かつ清浄に流れる。
【００２２】
潤滑用液体が筐体２の残りの部分に浸透するのを防止するためには、典型的には陽極４及び陰極５のすぐ近くで、チェンバ１２からの出口の位置に摩擦が非常に小さい封止２６を設けることができる。この封止は、特に合金の毛管張力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｔｅｎｓｉｏｎ）の効果によって密着封止を提供する。実際には、穴２２は、支持体内において陽極シャフト７上で封止２６の近くのこのシャフト７の出口（ｅｘｉｔ）と反対側位置に配置させる。このシャフト７の出口は陽極４につながっている。しかしこの穴２２は、別の位置に配置することも可能である。
【００２３】
ベアリング（複数のこともある）を効率よく機能させるのに必要な潤滑特性、伝導性及び脱ガス性をすべて有するならば、別の液体を使用することも可能となり得る。
【００２４】
真空を維持するためには、例えばＴ継手が使用される。このＴ継手の先端の１つは穴２２に接続させている。このＴ継手の残りの２つの先端はそれぞれ、タップによって交互に開いたり閉じたりする流入口を備えている。この残りの２つの先端のうちの一方は真空ポンプに接続されており、またもう一方は潤滑用液体のボトルに接続されている。さらに、例えばガラスから製作された延長部を有するようにチューブ２４を延長し、これを充填操作の直前に切断することが可能である。例えば、ボトルのストッパまたはプラグのストライカーによればこの延長片の綺麗な破断が可能である。
【００２５】
ボトルの体積が充填しようとする体積と厳密に一致していれば、正確な充填を実現することができる。一方では、ボトルが空になった時点で充填が終わったことが分かる。また他方では、この時点でボトルを除去し穴２２を塞ぐ操作が十分に迅速に実施されなくとも、これによる酸化のしみが生ずるのはチューブ２４の位置だけとなる（すなわち、チェンバ１２内に直接生じることがない）。充填の終了時点で、注入穴２２は塞がれプラグ２５が配置される。
【００２６】
チェンバ１２とベアリング１３及び１４とがガリウム−インジウム−すず混合物、あるいは同等な特性を有する別の任意の混合物によって部分的または完全に満たされた状態で、ボトルが除去されると共にプラグ２５が再度はめ込まれる。プラグ２５が存在しない場合は、ケーシング２８及び壁２９を超えたチューブ２４の延長部に、その上に製作されてその後に塞がれる先端を設けることがある。
【００２７】
したがって、管球１の組み上げにおいて実行される操作は以下であることが好ましい。ケーシング２８及びその筐体２には、陽極４及びその支持体１１と、陰極５及びその支持体と、必須の様々な電気的接続（特に、陽極４の駆動モータ６をケーシング２８内に配置させる場合に必要となる接続）と、が設けられる。この筐体２内には、指定の穴を通じた吸引によって真空が提供される。これが、ベアリング１３、またさらには封止２６を通してチェンバ１２内にも進むことができる。補完的または副次的方式として、穴２２を通じた吸引によって筐体２内に真空を提供することがある。その液体がガリウム、インジウム及びすずの混合物である場合、注入の時点でチェンバ１２が全く空気を包含しないようにすべきである。次いでチェンバ１２が潤滑用液体で部分的または全体的に満たされる。
【００２８】
これにより管球１は、チェンバ１２内に存在する混合物がその特性のすべてまたは一部を失う時点まで機能することができる。この時点は例えば、かなりの加熱を示すような伝導及び接続の特性の損失によるか、陽極４の劣化及びそのトラック８の劣化によるか、ボールベアリングのノイズのかなりの増大を引き起こす粘度特性の劣化によって検出することができる。この場合には、潤滑用液体の交換を必要とすることがある。この場合では、プラグ２５を開放しさらに穴２２を開放し、続いて使用済みの混合物を（依然として、真空下で）流出させるという逆操作を実行する。この流出または排出は特に、下方向に向けた穴２２を通してチェンバ１２から流すことによって重力により実施される。この逆操作では、管球の筐体２またはチェンバ１２に汚染が起こり得るリスクは限定される。この操作は数回反復することができる。
【００２９】
一例として、プラグ２５は後部キャビティ２７の整合用スレッド上に装着するための単一のスレッドを有している。このキャビティ２７は支持体１１内で穴２２と対面するようにくり抜かれている。キャビティ２７はチューブ２４（存在する場合）を包含している。この例では、支持体１１は、キャビティ２７の外側リムをはんだ３０を用いて壁２９の内側リムに付けることによって装着されている。
【００３０】
さらに、本発明の一実施形態に関して例示的な実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく機能及び／または方法及び／または結果について様々な変更が可能であると共に、その要素の等価物による置換が可能であることは当業者であれば理解するであろう。さらに、多くの修正形態により、本発明の本質的範囲を逸脱することなく具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させることができる。したがって、本発明を実施するように企図したベストモードとして開示した特定の実施形態に本発明を限定しようという意図ではなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内に入るすべての実施形態を包含するように意図している。さらに、「第１」、「第２」などの用語の使用は、何らかの順序や重要度を意味しておらず、「第１」、「第２」などの用語はむしろ、ある要素や特徴を別の要素や特徴と区別するために使用したものである。さらに、「ａ」、「ａｎ」などの用語の使用は、数量の限定を意味したものではなく、むしろ言及された要素や特徴が少なくとも１つ存在することを意味している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】Ｘ線で実現させて本発明の一実施形態を表した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  Ｘ線管
２  筐体
３  壁
４  回転陽極
５  陰極
６  モータ
７  陽極シャフト
８  陽極トラック
９  Ｘ線
１０  ウィンドウ
１１  陽極支持体
１２  チェンバ
１３  ベアリング
１４  溝
１５  溝
１６  壁
１７  ベアリング
１８  軸
１９  ベアリング
２０  ベアリング
２１  滑材
２２  穴
２３  穴
２４  チューブ
２５  プラグ、ストッパ
２６  封止
２７  後部キャビティ
２８  ケーシング
２９  壁
３０  はんだ
【図１】
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