(57)【要約】【課題】回転陽極型Ｘ線管装置において、動圧グルーブ軸受を用いて長寿命化を図りながら低価格で製造できるように改善する。【解決手段】アノード１１をロータ１２に取り付け動圧グルーブ軸受１３により回転自在に保持するとともに、カソード１４の電極板１５の表面にカーボンナノチューブ膜１６を形成し、その前面にゲート１７を配置し、これらアノード１１およびカソード１４などをガラス製外囲器１８に真空封入し、カーボンナノチューブ膜１６からの電界電子放出により電子流を生じさせてアノード１１に衝突させてＸ線を発生することとし、フィラメントを用いないことからフィラメント材料の蒸発・付着が生じないようにして、外囲器１８がガラス製であっても耐電圧特性を長寿命化させる。【選択図】図１
2006086000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動圧グルーブ軸受により回転自在に保持される回転アノードと、該回転アノードに対向配置される、カーボンナノチューブを電子源としたカソードと、該回転アノードとカソードとが真空封入される、ガラスにより形成された外囲器とを有することを特徴とするＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療診断、工業検査等に使用されるＸ線管装置に関し、とくに回転陽極型のＸ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転陽極型Ｘ線管装置は、電子放出源としてフィラメントを用いたカソード（陰極）が、回転するアノード（陽極）のターゲットに対向するよう、これら陰極と陽極とをガラス製の真空外囲器内に封入して構成している。回転陽極はボールベアリングにより回転自在に保持するのが通例である。ところが、ボールベアリングは固体潤滑材により潤滑されるので、長期間の使用においては潤滑材が磨耗し、潤滑切れを起こし、最後には寿命が尽きる。そこで、近年、回転部分の長寿命化のため、動圧グルーブ軸受が導入されるに至っている。
【０００３】
一方、フィラメントは長時間使用していると、徐々に蒸発し、蒸発したフィラメント材料であるタングステンがガラス外囲器の内面に付着し、ガラス外囲器の沿面耐電圧を劣化させ、耐電圧特性の劣化原因となる。
【０００４】
そのため、動圧グルーブ軸受の導入によって長寿命化が図られた回転部分に見合う耐電圧寿命を得るべく、外囲器の中央部分を金属とした金属製外囲器を用いて、フィラメント蒸着が起こっても耐電圧特性の劣化が生じないようにしている。これは、金属によって外囲器を形成するとともにその金属をアース電位とすることとすれば、フィラメント材料が外囲器内面に付着しても耐電圧特性の劣化を引き起こすことがなく、耐電圧特性を長期間維持できることによるものである。
【０００５】
しかし、金属製外囲器は、ガラス製外囲器に比べて、構造が複雑で製造に多くの工程を要し、高価であるという欠点がある。すなわち、金属製外囲器は、接合部分が多く、部品点数が多くて、組み立てが容易でなく、部品コストや組み立てコストが高い。
【０００６】
ところで、最近、たとえば下記の非特許文献１に示すようにカーボンナノチューブを電子源としたＸ線管の実現に向けた研究がなされている。このＸ線管は、従来のフィラメントからの熱電子放出の代わりに、カーボンナノチューブ先端からの電界電子放出を利用して電子源を形成し、この電子源からの電子線をターゲットに照射してＸ線を取り出そうというものである。
【非特許文献１】奥山文雄「カーボンナノチューブを電子源とするＸ線管」日本放射線技術学会雑誌58巻3号309頁（2002年3月）。
【０００７】
また、下記の特許文献１にも、カーボンナノチューブを用いたＸ線管に関する記載が見られる。しかし、平面状陰極表面に設けた平面状のカーボンナノ構造体から電界放出によって平面状で一様な電子線を効率よく発生させるという構造をとることにより、Ｘ線管装置の小型化と低消費電力化と高速パルス動作の可能性とが追求されているにすぎず、上記の回転陽極型Ｘ線管装置における問題についてはなんら触れられていない。
【特許文献１】特開２００３−２８８８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、カーボンナノチューブを電子源としたＸ線管についての研究成果を取り入れるとともに、カーボンナノチューブ電子源の特質に着目して、上記の回転陽極型Ｘ線管装置における問題の解決を目指し、製造の容易性かつ低製造コストと全体としての長寿命化との両立を図ることができるＸ線管装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、この発明によるＸ線管装置においては、動圧グルーブ軸受により回転自在に保持される回転アノードと、該回転アノードに対向配置される、カーボンナノチューブを電子源としたカソードと、該回転アノードとカソードとが真空封入される、ガラスにより形成された外囲器とが備えられることが特徴となっている。
【発明の効果】
【００１０】
カソードの電子源としてカーボンナノチューブが用いられており、電界放出により電子を放出するので、フィラメントを用いた場合のように加熱することがない。そのため、フィラメント材料が蒸発して外囲器内面に付着し耐電圧特性を劣化させる、ということも起こらない。このことは、外囲器をガラスで形成しても、長期間にわたり、耐電圧特性が劣化しないことを意味している。そこで、カーボンナノチューブ電子源を有するカソードを用いることにより、ガラス製外囲器でも、動圧グルーブ軸受の寿命に見合う長い寿命を持つＸ線管装置を得ることの道が開ける。外囲器をガラスで作製することができるなら、製造は容易であり、かつ製造コストも低いもので済む。そのため、製造容易で低製造コストでありながらＸ線管装置全体の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、この発明を実施したＸ線管装置について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、この発明の一実施例の模式的な断面図である。この図１において、一実施例にかかる回転陽極型Ｘ線管装置１０は、円盤状のアノード１１を有しており、この円盤状のアノード１１はロータ１２に取り付けられ、動圧グルーブ軸受１３により回転自在に保持されている。アノード１１に対向するようカソード１４が配置され、このカソード１４に設けられた電極板１５の表面にはカーボンナノチューブ膜１６が形成され、さらにこのカーボンナノチューブ膜１６の前面にメッシュ状の導電性金属でなるゲート１７が配置されている。これら回転アノード１１やカソード１４はガラスにより形成された外囲器１８中に真空封入される。
【００１３】
ガラス製外囲器１８の外部には固定子（図示しない）が設けられ、この固定子により形成された回転磁界によって、ロータ１２に誘導電流が流されトルクが発生して、このロータ１２が高速に回転し、アノード１１もこれと一体に高速に回転する。カソード１４においては、カーボンナノチューブ膜１６が形成された電極板１５に対してプラスの電位がゲート１７に加えられることにより、カーボンナノチューブ膜１６より電子が引き出され、電子流はさらにプラスの高電位とされたアノード１１へと向かい、アノード１１表面のターゲットに衝突してＸ線を発生する。
【００１４】
ベアリングを用いてアノードを回転自在に保持する従来の回転陽極型Ｘ線管装置では、ベアリングの寿命を考慮してＸ線を発生する（負荷を印加する）ときのみ所定の回転数に立ち上げるが、この実施例の回転陽極型Ｘ線管装置では、上記のように磨耗が発生せず長寿命の動圧グルーブ軸受１３を採用しているため、使用時には、常時負荷をかけることができるように連続的に高速回転させておくことができる。これにより、負荷をかけるための準備として回転を立ち上げる時間が不要となる。
【００１５】
また、カーボンナノチューブ膜１６からの電界電子放出により電子源を形成しているため、ゲート１７にプラス電位をかければ瞬時に電子を発生させてＸ線を発生させることができる。この点は、従来のフィラメントを用いたカソードの場合と対照的である。フィラメントからの熱電子を利用する場合、フィラメントを加熱する必要があるため、その加熱に０．５秒から１．５秒程度の時間を要してしまうが、この時間が不要となる。
【００１６】
さらにフィラメントを用いる場合、加熱されたフィラメントからタングステンなどのフィラメント材料が蒸発し、外囲器内面に付着するが、カーボンナノチューブ膜１６からの電界電子放出を用いることにより、このような蒸発・付着とは無縁となる。そこで、外囲器１８をガラス製としても、フィラメント材料が蒸発して外囲器１８の内面に付着することがないのであるから、耐電圧特性の劣化・寿命の短縮は生じることがない。したがって、外囲器１８をガラスで形成しても、その耐電圧特性を、動圧グルーブ軸受１３の長寿命性に見合うほどに長寿命化することが可能である。
【００１７】
そして、外囲器１８をガラスで形成することにすれば、金属製外囲器のように部品点数や製造工程数が多いということはなく、少ない部品を用いて簡単な製造工程で製造することができるため、部品コストや組み立てコストが高くなることを回避できる。すなわち、ガラス製外囲器１８を用いることにより、金属製外囲器の場合と比較して部品コストおよび組み立てコストを低くし、回転陽極型Ｘ線管装置全体を安価に製造することができる。
【００１８】
なお、本発明はこの実施例に限定されることなく、具体的な構造などは種々に構成できることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明の回転陽極型のＸ線管装置によれば、カーボンナノチューブでの電界電子放出の性質に着目してカーボンナノチューブを電子源として用いたので、ガラス製外囲器を用いても耐電圧特性の長寿命化が達成でき、そのため動圧グローブ軸受の長寿命に見合うほどに耐電圧特性を長寿命化した外囲器をガラスで形成することを可能とし、低コストで製造することができる。また、陽極を常時回転させておくことができるので回転立ち上げに要する時間が不要となり、しかもフィラメント加熱に要する時間も不要なので、ただちにＸ線を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例にかかる回転陽極型Ｘ線管装置を示す模式的な断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１０……回転陽極型Ｘ線管装置
１１……回転アノード
１２……ロータ
１３……動圧グローブ軸受
１４……カソード
１５……電極板
１６……カーボンナノチューブ膜
１７……ゲート
１８……ガラス製外囲器
【図１】
2006086000.tif 000003