(57)【要約】【課題】放射線放出デバイス及び製造方法を提供する。【解決手段】Ｘ線管内の回転陽極の回転シャフトを保持しているチェンバ（１２）を充填するためのバルブである。このバルブは回転する先端（１７）を有する。この先端はコンジッド（１８）を有する。先端の（したがって、コンジッドの）回転位置に応じて、管球内に真空が維持されるか、管球が潤滑剤液体のボトルやポンプに接続される。パイプ（２６）によってこのポンプやこのボトルを先端に接続させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部で放射線（９）を発生させている筐体（２）と、
前記筐体内に配置させた陰極（５）、該陰極と対面すると共にシャフト（６）上で回転するように配置させた陽極（４）、及び固定の陽極シャフト支持体（１１）と、を備える放射線放出デバイス（１）であって、
前記支持体は前記陽極シャフトを保持するためのチェンバ（１２）を備えていること、
前記チェンバは潤滑剤流体を用いた該チェンバの充填またはポンピングを可能とさせる穴／チャンネル（１５）を有すること、
前記穴／チャンネルには、軸（１９）の周りに回転すると共にコンジッド（１８）を備えた先端（１７）を備える埋め込みバルブ（１６）が設けられていること、
前記コンジッドは内部端部（２４）及び外部端部（２５）を保有していること、
前記内部端部は該デバイスの内部と前記穴／チャンネルによって連絡していると共に前記軸との整列からずれていること、
前記外部端部は該デバイスの外部と連絡していること、並びに
前記チェンバの穴／チャンネルは前記軸との整列からずれていること、
を特徴とする放射線放出デバイス。
【請求項２】
前記コンジッドは斜めになっており、前記外部端部は前記軸と整列している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記穴は前記先端の突出したエッジ（２８）を受け容れるためのレセプタクル（２２）を有しており、このエッジは複数の穴（２９、３０）による貫通を受けており、かつ該レセプタクルの穴を通して締結具（３１、３２）が固定されている、請求項１乃至２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４】
前記レセプタクルは、該レセプタクルの境界位置に斜めになった肩部（３３）を有しており、該斜めになった肩部と前記先端の間に形成される空間内にジョイント封止（３４）が配置されている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記コンジッドの外部端部に取り付けられたパイプ（２６）を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射線放出デバイスのチェンバ内に潤滑剤液体を配置させるための方法であって、
適度なねじ込みによって先端を穴の上に装着する工程と、
前記穴と対応させてコンジッドの内部端部を設ける工程と、
前記コンジッド内及び前記チェンバ内を真空にする工程と、
前記潤滑剤液体を真空下で前記チェンバ内に流入させる工程と、
を含む方法。
【請求項７】
前記先端上にパイプを装着する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記バルブの最上部にプラグまたはストッパを配置させる、請求項６乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記バルブ内に熱伝達性材料によって形成したプラグを配置させる、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ポンピング用に１つと充填用に１つの２つの異なるパイプを使用してポンピング／充填サイクルが実行されている、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【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、回転陽極Ｘ線管などの放射線放出デバイス、並びにその製造方法である。本発明の一実施形態は、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によって、陰極が放出した電子を陽極に衝突させてＸ線を発生させることができる。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ている。
【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有しており、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ベアリング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、ベアリングのボールに対して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度から始まる温度）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、この液体の工業的規模での取り扱いが中性雰囲気中や真空下で一定の注意を伴って実施されねばならないことを意味する。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、綺麗にしたばかりであるが完全には綺麗にできなかった位置に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要件を満たしていない。
【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。ベアリング内部で生じる影響が重大となる。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に相当する加速度を受ける。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、その内部でＸ線を発生させている筐体を備えたＸ線管などの放射線放出デバイスである。この筐体内には、陰極と、この陰極と対面すると共にシャフト上で回転するように配置させた陽極と、固定の陽極シャフト支持体と、がある。この支持体は陽極シャフトを保持するためのチェンバを備えている。このチェンバは潤滑剤流体によるチェンバに対する充填またはポンピングを可能とさせるための穴を有している。この穴には、先端を備えており、軸の周りで回転しており、かつコンジッドを備えた埋め込みバルブが設けられている。このコンジッドは内部端部及び外部端部を有している。内部端部は、この穴によって管球の内部と連絡していると共に、軸との整列からずれている。外部端部は管球の外部と連絡している。このチェンバの穴は軸との整列からずれている。
【００１０】
さらに本発明の一実施形態は、Ｘ線管のチェンバ内に潤滑剤液体を配置させるための方法である。本方法では、適度なねじ込みによってその先端を穴の上に装着させている。コンジッドの内部端部は穴と対応するように製作されている。コンジッド内及びチェンバ内には真空を確立させており、また真空下で潤滑剤液体がチェンバ内に流入される。
【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。これらの図面は、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、放射線放出デバイス向けの回転式バルブを含む。第１の位置では、このバルブは管球の外部と内部の間にコンジッドを有している。別の位置では、このコンジッドはシフトしており、プラグ面と対面している。コンジッドは真空を確立するために吸引パイプを有している。さらにこのパイプは、チェンバを満たす役割を果たす。次いで、ポンプ及び潤滑剤液体の入ったボトルが３方向バルブを用いてパイプ上に装着される。次いでチェンバ内に個別に真空を確立することができ、次いで真空下でこのチェンバを潤滑剤液体で満たすことができ、さらにこのチェンバを真空環境で閉じることができる。この操作様式によって、酸化物の形成が防止される。この処理では清潔が保たれる。これを簡単に云うと、そのバルブが特に安価となる。
【００１３】
液体の取り扱いを解決するための第１の手法では、陽極支持体のチェンバ内に閉鎖及び開放が可能な開口が製作される。この開口によってチェンバを満たすことが可能となる。この開口は、支持体内に製作したチャンネルを通して筐体の外部に接続されている。この場合では、管球の組み上げ後を含め任意の時点で、液体潤滑剤を真空下でチェンバ内に導入することができる。
【００１４】
しかし、この解決法は充填／流出サイクルの反復を実行する際に困難を生じさせる。管球の筐体の内部の真空を維持することが望ましく、またこれを、チェンバ内の液体の充填や流出操作の前、該操作中及び該操作の後に実施する必要がある。したがって、その開口に対応させて管球の心棒を除去または作成するか、さもなければ陽極シャフトの支持体の位置においてケーシングの壁上にねじ留めされるか該壁に沿ってはんだ付けを受けるプラグなどの従来式の部分を除去することが望ましい。プラグのねじ留めやはんだ付けを外すことを含むこれらの取り扱い操作は実施可能ではあるが、これらの取り扱い操作は困難である。とりわけ、これらの操作は周囲空気とガリウム、インジウム及びすずの混合物との間に接触を生じさせ、したがって管球のチェンバを汚染させるリスクが不可避となる。この汚染は最終的に陽極の回転を停止させることになる。
【００１５】
したがって、重力での充填のためにボトルを使用すること、並びに真空を確立させて開口を閉じる操作のために心棒または単純なプラグを使用することのため、特に真空を得てガリウム−インジウム−すず混合物を配置させる際に、依然として不備が多くなり過ぎることが不可避である。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるＸ線管１を表している。管球１は筐体２を有している。例えば、筐体２は管球１の壁３によって境界画定された筐体である。管球１はさらに回転陽極４を有している。この回転陽極４は陰極５と対面するように配置されている。管球１の筐体２の内部には、陽極４を回転駆動するためのモータ６が存在する。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を放出する。Ｘ線９は壁３内に製作されたウィンドウ１０を通過して管球１から出てくる。ウィンドウ１０は例えば、ガラスやＸ線に対して透明な材料から製作されている。このウィンドウは気密性である。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。
【００１７】
陽極４の回転状態を維持するために、管球１には金属から製作した陽極支持体１１が設られている。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、ベアリングまたは滑材１３が支持体１１によって陽極４を維持している。陽極４の回転の間の潤滑及び熱伝達の問題を解決するために、チェンバ１２をガリウム−インジウム−すず液体合金で満たすことがある。先ずチェンバ１２内に導かれ次に管球１から出るようなチャンネル１５を追加することによって、チェンバ１２の充填が可能となる。この充填は、管球１を組み上げた後でも可能であり、かつ充填操作の成功率を高めている。しかしこの場合であっても、チェンバ１２の重力での充填のためにボトルを使用しており、かつ真空の確立及びチャンネル１５の閉鎖を含む操作のために心棒または単純なプラグまたはストッパを使用しているため、依然として不備が多くなり過ぎること、並びにガリウム−インジウム−すずの混合物の酸化物により管球１が汚染するリスクが不可避である。
【００１８】
本発明の一実施形態では、この問題は埋め込みバルブ１６が設けられた穴またはチャンネル１５によって対処される。このバルブ１６は、コンジッド１８が設けられた回転する先端１７を有している。この回転先端は、回転軸１９の周りに回転することができる。このバルブはその支持面２０（図２）とレセプタクル２２の受け入れ面２１の間に、非常に精密かつ非常に低摩擦で装着される。レセプタクル２２は支持体１１内に製作されるか、好ましくは支持体１１の端部に装着した外装２３内に製作される。コンジッド１８は内部端部２４を有している。この端部２４は軸１９を基準としてずらしてある。端部２４のずれは当該先端１７の回転位置に関して穴１５の開口部が対応するように設計される。したがって、穴１５の開口部も軸１９からずれている。
【００１９】
コンジッド１８は斜めにすることが好ましいが、必ずしもこれが必須ではない。コンジッド１８の別の外部端部２５はしたがって軸１９上に整列させることが好ましい。端部２５は管球１の外部と連絡している、さらに厳密には支持体１１によって形成されるカートリッジの外部と連絡している（管球内ですでに潤滑を受けたこうしたカートリッジのアセンブリを想定した場合）。端部２５はねじ切りしてあることが好ましく、また注入または放出パイプ２６を受け容れることがある。軸１９の周りでのその先端の位置に応じて、穴１５の開口部はコンジッドの端部２４に一致することや一致しないことになり、これにより穴１５の開放または閉鎖が得られる。
【００２０】
レセプタクル２２はさらに、先端１７の突き出たリム２８を受け容れるように設計された中間平坦部２７を有している。したがって、先端１７の断面形状は、全体としてＴ字形であり、その内部にコンジッド１８が穿たれている。この先端は、図３において斜視図と断面図で詳細に表している。この先端は円形のエッジ２８を有している。エッジ２８の周辺上のリング部分上には少なくとも２つのバナナ形状に穴２９及び３０が延びている。これらのバナナ形状の穴２９及び３０は、ヘッドねじ３１及び３２のそれぞれを通過させるように設計されている。ねじ３１及び３２は先端を支持体１１上に保持する役割を果たす。
【００２１】
中間平坦部２７のエッジの位置に、レセプタクル２２はさらに円形の斜めになった肩部３３を有している。この斜めの肩部には、先端１７のＴ字形の垂直部分の近くで円形のリム２８の下にＯリング・ジョイント３４を配置させている。ねじ３１及び３２が適度にねじ込まれると、このＯリング・ジョイント３４によって軸１９の周りでの先端１７の回転を可能としながら一時的な密着封止が提供される。これらのねじを完全にねじ込むと、Ｏリング・ジョイント３３は閉鎖されて永続的な密着封止を提供する。
【００２２】
図４〜１１は、本明細書の上で記載した管球を製作するための本発明の一実施形態を表しており、これらは、先端１７が設けられたバルブ１６を通して潤滑用液体合金を配置させる前にその内部に真空を確立している。
【００２３】
図４では、先端１７が外装２３上のレセプタクル２２内に配置される。締結用ねじは完全にはねじ込まない。これらによって先端１７が保持される。これらのねじによって、先端１７のリム２８がＯリング３４に対して適度に押しつけられる。Ｏリング３４はさらに、外装２３の斜めの肩部３３上に載せられる。したがって、チェンバ１２内に真空を生成させて一時的に維持することができる。この適度な支持によって、バナナ形状の穴２９及び３０に沿った面内でねじが摺動しながら、先端はレセプタクル内で回転することができる。この位置において、チェンバ１２の真空及び充填を実施することができる。
【００２４】
図５では、スレッド２５上でコンジッド１８の軸方向端部と対面させて先端上に吸引／充填パイプ２６が装着される。管球のカートリッジを逆さまにし、パイプ２６の自由端にポンピング／充填ツールを装着する。この真空及びこの充填は、パイプ２６に（例えば、Ｔ字接続によって）接続された真空ポンプによって得ることができる。このＴ字接続の１つの先端はパイプ２６に接続されている。このＴ字接続の残りの２つの先端はそれぞれ１つの流入口を有しており、この流入口はタップによって交互に開放及び閉鎖される。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、もう一方は潤滑剤液体のボトルに接続されている。
【００２５】
図６を参照すると、コンジッド１８によってチェンバ１２内に真空がつくられる。図７を参照すると、この同じ経路を通る逆の方向で、チェンバ１２内に液体潤滑剤が注入される。この充填では、ボトルをシリンジ形状としパイプ２６を下方向に向けた状態でアセンブリを維持するか、重力によってこの操作を実施し、この際にアセンブリを再度ひっくり返すか、のいずれかである。
【００２６】
図８を参照すると、カートリッジ、チェンバ１２を満たした後、先端１７をその軸１９の周りで回転させて穴１５を閉鎖する。図９を参照すると、この位置では、ねじ３１及び３２を完全にねじ込みかつＯリング３４を密着性に圧迫することによって先端は最終的に固定状態となる。次いで、ボトル、ポンプ及びパイプを除去し（図１０）、さらに封止プラグ３５をコンジッドの外部端部内にねじ込み（図１１）、アセンブリの密着封止性能を強化する。次いで、プラグまたはストッパ３５を外装２３に沿ってはんだ付けすることがある。プラグ３５はスレッド２５内にねじ込むことが好ましい。プラグの組成に使用する材料は、チェンバ１２の外部への熱伝導によるチェンバ１２及び支持体１１から出る熱の放出を向上させることが好ましい。したがって、プラグ３５によって、バルブ内に潤滑剤の残留物が存在することによる外部の汚染が防止される。
【００２７】
チェンバ１２内で潤滑剤液体がその特性を失ったときは、本明細書の上で記載した工程を逆転させることによってこれを交換する。換言すると、封止プラグが除去され、前に使用していたパイプ（また前のパイプがすでに汚損している場合は新たなパイプ）がバルブ１６内に導入される。Ｔ字接続子を装着し、真空を確立し、ねじを若干ゆるめ、先端を回転させ、さらにチェンバ１２内に存在する液体を重力作用によって除去する。次いで、図７〜１１に対応する手順を実施し、新たな液体合金を配置させる。この新規充填操作は、流出で使用したパイプとは別の新たなパイプを用いて実施することが可能である。この場合では、流出させた後パイプを除去する前に先端をその軸の周りに回転させなければならない。次いで、新たなすなわち清潔なパイプを配置させて真空を確立させる。次いでこの先端は図７に示す充填位置まで戻される。
【００２８】
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】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線管の模式的断面図である。
【図２】断面に沿って表したバルブの詳細図である。
【図３】透視方向と断面に沿って表したバルブの詳細図である。
【図４】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図５】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図６】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図７】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図８】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図９】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図１０】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【図１１】チェンバの充填方法の一連の工程のそれぞれを表した図である。
【符号の説明】
【００３０】
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  支持体
１２  チェンバ
１３  ベアリング
１５  チャンネル、穴
１６  埋め込みバルブ
１７  先端
１８  コンジッド
１９  回転軸
２０  支持面
２１  受け入れ面
２２  レセプタクル
２３  外装
２４  内部端部
２５  スレッド
２５  外部端部
２６  放出パイプ
２７  中間平坦部
２８  円形エッジ
２９  バナナ形状の穴
３０  バナナ形状の穴
３１  ヘッドねじ
３２  ヘッドねじ
３３  肩部
３４  Ｏリング・ジョイント
３５  ストッパ、封止プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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