(57)【要約】【課題】長期に亘って安定に所定強度のＸ線を出力可能なＸ線管装置を提供する。【解決手段】この発明は、液体金属潤滑材を用いた動圧式すべり軸受６を有する回転陽極型Ｘ線管において、外輪型回転軸４の首部４ａに動圧式すべり軸受の内部で発生するガスを排気する貫通穴７を設けたことを特徴とする。この構成により、動圧式すべり軸受６の内部で発生するガスにより液体金属潤滑材が外部へ押し出されることを防止できる。【選択図】  図１
2006073254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線が照射されることでＸ線を放出する回転陽極と、この回転陽極と接続された外輪回転型の回転体と、この回転体の内側の所定の位置に位置され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸と、前記回転体と前記固定軸との間の隙間に供給される液体金属潤滑材とを有し、前記回転体と前記固定軸と前記液体金属潤滑材とが動圧式すべり軸受として機能する回転陽極型Ｘ線管装置において、
前記回転体の前記回転陽極が接続される部分は、前記動圧式すべり軸受内部で発生するガスを前記軸受の外部へ排出可能に形成されていることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】
前記回転体の前記回転陽極が接続される部分は、前記動圧式すべり軸受内部で発生するガスを、前記液体金属潤滑材を外部に放出することなく排出可能な直径の貫通穴を有することを特徴とする請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
前記回転体の前記回転陽極が接続される部分は、前記動圧式すべり軸受内部で発生するガスを、前記液体金属潤滑材を外部に放出することなく排出可能な内径に規定された円筒状の軸部とその軸部の内径に対して所定の間隔となる直径が与えられた突起部とを有することを特徴とする請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】
一端が非固定に形成された固定軸と、
この固定軸の前記非固定の端部側から前記固定軸の外側に位置されるとともに、前記非固定の端部側に、電子線が照射されることでＸ線を放出する陽極部材を保持した外輪型回転軸と、
前記固定軸と前記外輪型回転軸との間に介在される液体金属潤滑材と、
前記外輪型回転軸の前記非固定の端部側に設けられ、前記液体金属潤滑材の近傍で発生するガスを排気可能な排気穴と、
を有することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項５】
固定軸と、
円筒状に形成された首部を有し、前記首部に電子線が照射されることでＸ線を放出する陽極部材が固定されるとともに、前記固定軸に対し、前記固定軸の一端側から前記固定軸の回りを回転可能に位置された外輪型回転軸と、
前記固定軸と前記外輪型回転軸との間に介在される液体金属潤滑材と、
前記固定軸の前記一端側に、前記外輪回転軸の前記首部の円筒状部の内径に対して所定の隙間をおいて介在されるとともに前記固定軸の軸方向に対して所定の長さが与えられることで、前記液体金属潤滑材の近傍で発生するガスを排気可能な突起部と、
を有する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】
この発明は、対象物の透過像を得るためのＸ線装置において、Ｘ線源として利用されるＸ線管装置、特に回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医療用診断装置や非破壊検査装置の分野では、検査対象すなわち被写体の透視撮影に、Ｘ線が広く利用されている。
【０００３】
図３に示すように、回転陽極型Ｘ線管１０１において、Ｘ線管本体１０２のターゲット層１０３ａが形成された円盤状回転陽極１０３は、支持シャフト１０４ａを介して円筒状の回転体１０４に連結されている。円筒状の回転体１０４は、円柱状の固定体１０５を含み、支持シャフト１０４ａと接続されることで、回転子として機能する。すなわち、回転体１０４は、固定体１０５と協働して動圧式すべり軸受を構成する。
【０００４】
固定体１０５と回転体１０４との間には、所定の間隙が与えられ、らせん溝１０５ａ，１０５ｂおよび両者の間隙部分に、回転体１０４が回転される間は液状となる液体金属潤滑、たとえばＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金が供給されている。
【０００５】
なお、透視撮影に適した所定の線量のＸ線を長時間に亘って出力可能な動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管が既に実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−０２５４８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示した回転陽極型Ｘ線管１０１のＸ線管本体１０２においては、液体金属潤滑材は、固定体１０５の一端すなわち回転陽極１０３が設けられる側と反対の側にスラストリング１０５ｃが位置されることにより、回転体１０５との間に封止されている。
【０００７】
しかしながら、回転体１０５と固定体１０４との間の間隙部分に供給される液体金属潤滑材は、回転体１０５が回転されることで生じるガスが、スラストリング１１１から離れた側、すなわち「Ａ」部の近傍にたまって内圧が高まることにより、間隙（軸受）部分から漏れる問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、長期に亘って安定に所定強度のＸ線を出力可能なＸ線管装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、電子線が照射されることでＸ線を放出する回転陽極と、この回転陽極と接続された外輪回転型の回転体と、この回転体の内側の所定の位置に位置され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸と、前記回転体と前記固定軸との間の隙間に供給される液体金属潤滑材とを有し、前記回転体と前記固定軸と前記液体金属潤滑材とが動圧式すべり軸受として機能する回転陽極型Ｘ線管装置において、
前記回転体の前記回転陽極が接続される部分は、前記動圧式すべり軸受内部で発生するガスを前記軸受の外部へ排出可能に形成されていることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置を提供するものである。
【００１０】
また、この発明は、一端が非固定に形成された固定軸と、この固定軸の前記非固定の端部側から前記固定軸の外側に位置されるとともに、前記非固定の端部側に、電子線が照射されることでＸ線を放出する陽極部材を保持した外輪型回転軸と、前記固定軸と前記外輪型回転軸との間に介在される液体金属潤滑材と、前記外輪型回転軸の前記非固定の端部側に設けられ、前記液体金属潤滑材の近傍で発生するガスを排気可能な排気穴と、を有することを特徴とする回転陽極型線管を提供するものである。
【００１１】
また、この発明は、固定軸と、円筒状に形成された首部を有し、前記首部に電子線が照射されることでＸ線を放出する陽極部材が固定されるとともに、前記固定軸に対し、前記固定軸の一端側から前記固定軸の回りを回転可能に位置された外輪型回転軸と、前記固定軸と前記外輪型回転軸との間に介在される液体金属潤滑材と、前記固定軸の前記一端側に、前記外輪回転軸の前記首部の円筒状部の内径に対して所定の隙間をおいて介在されるとともに前記固定軸の軸方向に対して所定の長さが与えられることで、前記液体金属潤滑材の近傍で発生するガスを排気可能な突起部と、を有することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、動圧式すべり軸受を用いる外輪回転型の回転陽極型Ｘ線装置の耐久性が向上され、長期に亘って安定に所定の強度のＸ線が得られる。従って、回転陽極型Ｘ線管を用いる医療用診断装置や非破壊検査装置の長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態の一例を説明する。
【００１４】
図１に示すように、例えばＸ線透視像を得るために利用されるＸ線源として利用され、所定波長および所定強度のＸ線を放射する回転陽極型Ｘ線管装置１は、図示しない真空外囲器内に、Ｘ線管本体２を収容している。なお、真空外囲器内には、詳述しないが、Ｘ線管本体２を気密支持する絶縁油が満たされている。
【００１５】
Ｘ線管本体２は、図示しない電子源から電子線が照射されることによりＸ線を放出するターゲット層３ａが設けられた円盤状回転陽極３、回転陽極３を回転可能に支持する外輪型回転軸４、および外輪型回転軸４の内側に外輪型回転軸４の内壁との間に所定の間隔で配置され、外輪型回転軸４と協働して動圧式すべり軸受６を構成する固定軸５を有している。
【００１６】
外輪型回転軸４は、外輪型回転軸４の外周は例えば銅に代表される導体により円筒状に形成され、回転陽極３を回転させるための推力（回転力）を発生するロータとして機能する。なお、外輪型回転軸４の外周に対向する所定の位置には、外輪型回転軸４をロータとして動作させるための磁界を提供する図示しないステータコイルが設けられている。
【００１７】
固定軸５には、軸方向に沿って特定の方向性が与えられた第１および第２の螺旋溝５ａおよび５ｂが形成されている。また、固定軸５の所定の位置には、液体金属潤滑材、例えばＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金が供給される潤滑材保持部５ｃが形成されている。なお、固定軸５と外輪型回転軸４の内壁との間の間隔は、例えば２０μｍに設定される。
【００１８】
従って、第１および第２の螺旋溝５ａおよび５ｂすなわち固定軸５と液体金属潤滑材と外輪型回転軸４とにより、動圧式すべり軸受６が構成される。なお、固定軸５の一端部、すなわち外輪型回転軸４が装着される際に回転陽極３が位置される側と反対の側になる位置には、外輪型回転軸４が軸方向に移動する（抜ける）ことを防止するとともに、液体金属潤滑材が漏れ出すことを防止するスラストリング５ｄが設けられている。また、液体金属潤滑材は、固定軸５の軸と直交する方向であって、スラストリング５ｄと対向する部分および外輪型回転軸４の首部４ａの近傍に位置する端部においても、図示しない隙間に回り込んで介在される。
【００１９】
外輪型回転軸４は、回転陽極３が固定される部分（以下首部と呼称する）４ａを貫通する貫通穴７を有する。貫通穴７は、外輪型回転軸４が回転することにより生じる熱等に起因して生じるガスを、Ｘ線管本体２の外部（すなわち真空外囲器内）に排出するために有益である。
【００２０】
より詳細には、貫通穴７は、外輪型回転軸４すなわち回転陽極３の回転による熱の影響で発生するガスが外輪型回転軸４の内側に挿入される固定軸５との間に供給される液体金属潤滑材を、外部に押し出すことを防止可能な所定の形状および内径に形成されている。すなわち貫通穴７を設けたことにより、第１および第２の螺旋溝５ａおよび５ｂならびに潤滑材保持部５ｃと外輪型回転軸４の内壁との間に規定される空間は、非密閉構造となる。換言すると、固定軸５と液体金属潤滑材と外輪型回転軸４とにより規定される動圧式すべり軸受６は、軸受の外部に対して解放された構造を取る。なお、貫通穴７の内径は、回転陽極３の回転数や外輪型回転軸４と固定軸５との間の間隔あるいは液体金属潤滑材の特性（組成）により支配されるが、一例を示すと０．１〜０．５ｍｍである。
【００２１】
この非密閉（解放された）構造により、図１において、符号Ａで示した付近で発生するガスは、貫通穴７から動圧式すべり軸受の外部に排出される。従って、動圧式すべり軸受６において発生するガスの影響により動圧式すべり軸受６の内圧が高まることに起因して、液体金属潤滑材が軸受の外部に押し出されることが防止される。なお、固定軸５のスラストリング５ｄ側は、スラストリング５ｄの構造上、多くの場合、非密閉構造であるから、本発明は、主として外輪型回転軸４の首部４ａ側に適用される。
【００２２】
上述した回転陽極型Ｘ線装置１は、動作時においては、外輪型回転軸４に図示しないステータから所定の磁界が提供されることで、外輪型回転軸４が回転される。外輪型回転軸４が回転されることで、外輪型回転軸４に一体に設けられている円盤状回転陽極３が所定の速度で回転される。
【００２３】
この状態で、円盤状回転陽極３のターゲット層３ａに、図示しない電子源から電子線が照射されることで、ターゲット層３ａからＸ線が放出される。このとき、液体金属潤滑材および液体金属潤滑材に接する部分は、動圧式すべり軸受６として機能するので、回転陽極３のターゲット層３ａから放出されるＸ線は、図示しない真空外囲器を通って、目標（照射対象物）の所定の位置に正確に照射される。また、動圧式すべり軸受６の内部で発生するガスは、貫通穴７を通じて、真空外囲器内部（Ｘ線管本体２外部）に放出される。なお、真空外囲器内部に放出されたガス（不純物元素）は、真空外囲器内に設けられる図示しない不純物回収機構、例えばゲッタにより吸着される。
【００２４】
このように、回転陽極３を支持する外輪型回転軸４の首部４ａに貫通穴７を設けた構造とすることにより、動圧式すべり軸受６の外輪型回転軸４と固定軸５との隙間に供給される液体金属潤滑材が、軸受６内部で発生するガスにより、軸受６の外部へ押し出されることが防止できる。従って、軸受６の焼付きや摩耗等が抑止され、軸受６の耐久性が向上する。
【００２５】
これにより、真空外囲器内部に設けられたＸ線管本体２が、軸受６の損傷（焼付きや摩耗）して動作不能となることが低減され、Ｘ線管装置１を用いる医療用診断装置や非破壊検査装置の寿命が長寿命となる。
【００２６】
図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の別の実施の形態の一例を説明している。なお、図１に示したと同一の構成には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、図１に示した構成と類似した構成には、１０を加算した符号を付して説明の一部を省略する。
【００２７】
図２に示すように、Ｘ線管本体１２は、円盤状回転陽極３、外輪型回転軸１４、および固定軸１５を有している。なお、図２においても、図１と同様に真空外囲器を省略し、Ｘ線管本体１２のみを示している。
【００２８】
固定軸１５には、軸方向に沿って特定の方向性が与えられた第１および第２の螺旋溝５ａ，５ｂおよび潤滑材保持部５ｃが形成され、外輪型回転軸１４との間の隙間に、液体金属潤滑材が供給されるとともに、スラストリング５ｄにより液体金属潤滑材が封止されている。なお、液体金属潤滑材は、固定軸１５の軸と直交する方向であって、スラストリング５ｄと対向する部分および外輪型回転軸１４の首部１４ａの近傍に位置する端部においても、図示しない隙間に回り込んで介在される。従って、外輪型回転軸１４、固定軸１５および液体金属潤滑材により、動圧式すべり軸受６が構成される。
【００２９】
外輪型回転軸１４の首部１４ａは、実質的に所定の内径の貫通穴１７が開けられた円筒状であり、固定軸１５の端部に形成された突起部１５ｅが挿入されることで、外輪型回転軸として回転可能である。なお、突起部１５ｅの外径と外輪型回転軸１４の首部１４ａの内径との間の隙間は、回転陽極３の回転数や外輪型回転軸１４と固定軸１５との間の間隔、あるいは液体金属潤滑材の特性（組成）により支配されるが、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下に規定されている。また、突起部１５ｅが外輪型回転軸１４の首部１４ａに挿入されるべき長さ、すなわち突起部１５ｅの軸方向長さは、同様に、回転陽極３の回転数や外輪型回転軸１４と固定軸１５との間の間隔および液体金属潤滑材の特性（組成）により支配されるが、好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。すなわち、突起部１５ｅと首部１４ａの貫通穴１７の内壁との間の隙間および突起部１５ｅの長さを適切に設定することにより、図１に示した実施の形態に比較して、さらに効果的に動圧式すべり軸受６の内部で発生するガスを、Ｘ線管本体１２の外部（すなわち真空外囲器内）に排出することができる。
【００３０】
このように、回転陽極３を支持する外輪型回転軸１４の首部１４ａを円筒状の穴１７とし、固定軸１５の端部の突起部１５ｅを、円筒状の穴１７内に所定の隙間をおいて位置させることにより、動圧式すべり軸受６の外輪型回転軸１４と固定軸１５との隙間に供給される液体金属潤滑材が、軸受６内部で発生するガスにより、軸受６の外部へ押し出されることが防止できる。従って、軸受６の焼付きや摩耗等が抑止され、軸受６の耐久性が向上する。
【００３１】
これにより、真空外囲器内部に設けられたＸ線管本体１２が、軸受６の損傷（焼付きや摩耗）して動作不能となることが低減され、Ｘ線管装置１１を用いる医療用診断装置や非破壊検査装置の寿命が長寿命となる。
【００３２】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００３３】
以上説明したように本発明によれば、動圧式すべり軸受を用いる外輪回転型の回転陽極型Ｘ線装置の耐久性が向上され、長期に亘って安定に所定の強度のＸ線が得られる。従って、回転陽極型Ｘ線管を用いる医療用診断装置や非破壊検査装置の寿命が長寿命となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態のＸ線管の一例を説明するための概略図。
【図２】本発明の他の実施の形態のＸ線管の一例を説明するための概略図。
【図３】動圧式すべり軸受を有する周知のＸ線管を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００３５】
１，１１…回転陽極Ｘ線管装置、２，１２…Ｘ線管本体、３…円盤状回転陽極、４，１４…外輪型回転軸、４ａ，１４ａ…首部、５，１５…固定軸、５ａ，５ｂ…らせん溝、５ｃ…潤滑材保持部、５ｄ…スラストリング，１５ｅ…突起部、６…動圧式すべり軸受、７…貫通穴、１７…貫通穴。
【図１】
2006073254.tif 000003
【図２】
2006073254.tif 000004
【図３】
2006073254.tif 000005