(57)【要約】  【課題】重心が安定し小型化が可能な回転陽極型Ｘ線管を提供する。  【解決手段】陽極ターゲット11が外部からの回転磁界にて回転する。ステータ31で形成した回転磁界の陽極ターゲット11への作用で回転する。回転トルクを発生させるロータ構造を回転機構21から取り払う。陽極ターゲット11に直接回転磁界を作用させて回転トルクを発生させる。陽極ターゲット11を回転可能に支持する回転機構21にロータ機構を設ける必要がない。回転機構21およびステータ31を小型化できる。全長が短くコンパクトで低コストの回転陽極型Ｘ線管１を提供できる。陽極ターゲット11の回転重心の安定が容易にできる。回転陽極型Ｘ線管１の信頼性を向上できる。  【選択図】図１
2006100032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空外囲器と、
電子を放出する陰極と、
この陰極に離間対向して前記真空外囲器内に設けられ前記陰極から放出された電子の入射にてＸ線を放出するターゲットを有する回転体と、
この回転体を回転可能に支持する回転機構と、
前記回転体に対して一定の角度で同心円状に回転トルクを生じさせてこの回転体を回転させる駆動部と
を具備したことを特徴とした回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】
回転体は、陽極である
ことを特徴とした請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
磁界形成手段は、回転体の回転方向に向けて離間されて複数設けられている
ことを特徴とした請求項１または２記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】
磁界形成手段は、真空外囲器の外側に設けられこの真空外囲器を介して回転体に回転磁界を作用させ、
前記真空外囲器は、磁界形成手段から回転体に作用させる回転磁界の経路上の側面に設けられファインセラミックにて構成された被覆層を備えた
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットが回転する回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回転陽極型Ｘ線管は、電子衝撃により制動輻射でＸ線を発生させるターゲット層を備えた陽極ターゲットが、真空外囲器内に取り付けられている。そして、この陽極ターゲットは、真空外囲器内に取り付けられている回転機構としての細長円筒状のロータにて回転可能に支持されている。このロータは、ステータからの回転磁界によって陽極ターゲットを高速回転させる。そして、このステータは、ロータを同心円状に囲むように真空外囲器の外側に設置された構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−１３０２９号公報（第３−５頁、図１ないし図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の回転陽極型Ｘ線管では、陽極ターゲットを高速回転させるために必要な回転トルクを得るためには、ロータの軸方向の全長をある程度長くする必要があるから、回転陽極型Ｘ線管の全長が長くなる要因となっている。また、ロータと陽極ターゲットとの接合構造が複雑で製造コストの上昇を招くおそれがある。したがって、このロータの重心位置と回転陽極型Ｘ線管の重心位置とのバランスが余り良くないので、ロータの寿命に悪影響を与えてしまうおそれがあるとともに、重心位置を調整するためにロータの大型化や製造コストの上昇を招いてしまうおそれがあるという問題を有している。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、重心が安定し小型化が可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、真空外囲器と、電子を放出する陰極と、この陰極に離間対向して前記真空外囲器内に設けられ前記陰極から放出された電子の入射にてＸ線を放出するターゲットを有する回転体と、この回転体を回転可能に支持する回転機構と、前記回転体に対して一定の角度で同心円状に回転トルクを生じさせてこの回転体を回転させる駆動部とを具備したものである。
【０００６】
そして、駆動部から回転体に対して一定の角度で同心円状に回転トルクを生じさせて、この回転体を回転させることにより、この回転体のターゲットが回転する。したがって、この回転体を回転可能に支持する回転機構に、ターゲットを回転させる機構を設ける必要がなくなるから、回転重心の安定が容易にできるとともに、ターゲットを回転させる機構を小型化できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、駆動部から回転体に対して一定の角度で同心円状に回転トルクを生じさせて回転体を回転させることにより、この回転体のターゲットが回転するので、この回転体を回転可能に支持する回転機構に、ターゲットを回転させる機構を設ける必要がなくなるから、回転重心の安定が容易にできるとともに、ターゲットを回転させる機構を小型化できるので、重心の安定および小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の回転陽極型Ｘ線管の一実施の形態の構成を説明する。
【０００９】
図１および図２において、１は回転陽極型Ｘ線管で、この回転陽極型Ｘ線管１は、主として医療用のレントゲン装置に用いられ、液体金属潤滑によるすべり軸受構造を有している。そして、この回転陽極型Ｘ線管１は、内部を高真空に保持する真空容器としての真空外囲器２を備えている。この真空外囲器２は、長手方向の両端部に細長円筒状の縮径部３,４がそれぞれ設けられている。そして、これら縮径部３,４の間である真空外囲器２の中央部には、これら縮径部３,４よりも拡径した円筒状の拡径部５が設けられている。
【００１０】
また、この真空外囲器２の拡径部５内には、略円環状の回転陽極構造体としての回転体である陽極ターゲット11が回転可能に配設されている。この陽極ターゲット11は、真空外囲器２の周方向に向けて回転可能に設置されている。ここで、この陽極ターゲット11の一側面の外周縁には、この陽極ターゲット11の径方向に向けて他側面側に傾斜した傾斜面部12が形成されている。この傾斜面部12は、陽極ターゲット11の周方向に沿って形成されている。そして、この傾斜面部12には、電子流である熱電子ｅの照射によってＸ線を放出する電子衝撃面としてのターゲット層13が形成されている。このターゲット層13は、陽極ターゲット11の周方向に沿った円盤状に形成されている。
【００１１】
ここで、この陽極ターゲット11は、外部からの回転磁界の作用によって、周方向に回転する。すなわち、この陽極ターゲット11には、外部からの回転磁界を受けて、この陽極ターゲット11に対して回転トルクを発生させる部分が、この陽極ターゲット11の周縁部である傾斜面部12に設けられている。このとき、この陽極ターゲット11は、この陽極ターゲット11のターゲット層13が高温となって溶解しなように回転駆動される。
【００１２】
さらに、この陽極ターゲット11のターゲット層13に離間対向した真空外囲器２の外側には、このターゲット層13に向けて熱電子ｅを放出する円筒状の陰極アッセンブリ体としての電子銃15が取り付けられている。この電子銃15は、真空外囲器２の拡径部５の軸方向に沿った一側面の外側に取り付けられて、陽極ターゲット11のターゲット層13に対して電気的に絶縁されている。
【００１３】
すなわち、この電子銃15は、この電子銃15からターゲット層13に向けて熱電子ｅを放出させて、このターゲット層13への熱電子ｅの衝撃による制動輻射にて発生するＸ線が陽極ターゲット11の径方向に沿った放射方向Ｒに向けて放出されるように構成されている。ここで、これら電子銃15および陽極ターゲット11は、これら電子銃15と陽極ターゲット11との間に高電圧が印加されて、この電子銃15から放出された熱電子ｅを加速し、回転している陽極ターゲット11に熱電子ｅを衝撃させてＸ線Ｌが発生するように構成されている。
【００１４】
また、この陽極ターゲット11には、この陽極ターゲット11を回転可能に支持する回転機構21が取り付けられている。この回転機構21は、細長円筒状の回転体としての回転部材22を備えている。この回転部材22は、陽極ターゲット11の中央部に同心状に挿通された状態で、この陽極ターゲット11に固定されている。この回転部材22は、陽極ターゲット11の両側面から略等しい長さほど突出した状態で取り付けられている。さらに、この回転部材22は、真空外囲器２の電子銃15が取り付けられている側である一端側の縮径部３から他端側の縮径部４までに亘って、この真空外囲器２の同心状に取り付けられている。
【００１５】
そして、この回転部材22の両端部には、この回転部材22の両端部を回転可能に支持する固定体としての固定部材23,24が取り付けられている。ここで、この回転部材22の一端部を回転可能に支持する固定部材23は、真空外囲器２の一端側の縮径部３内に取り付けられている。また、この回転部材22の他端部を回転可能に支持する固定部材24は、真空外囲器２の他端側の縮径部４内に取り付けられている。
【００１６】
一方、真空外囲器２の拡径部５の外側には、この拡径部５内の陽極ターゲット11を回転駆動させる磁界形成手段としての駆動部であるステータ31が取り付けられている。このステータ31には、陽極ターゲット11の傾斜面部12が位置する領域に誘導電磁場を形成して、この誘導電磁場を回転磁界として真空外囲器２を介して陽極ターゲット11に作用させる磁気ギャップ(Ｇａｐ)32が設けられている。この磁気ギャップ32は、陽極ターゲット11に対して一定の角度で同心状に回転トルクを生じさせて、この陽極ターゲット11を回転駆動させるために設けられている。
【００１７】
そして、このステータ31は、回転部材22の外径寸法に略等しい厚さ寸法を有している。また、このステータ31は、図２に示すように、電子銃15が取り付けられている位置を除いた、真空外囲器２の拡径部５の周縁に、この拡径部５の周方向に向けて等間隔に所定の位相角θ(度)をもって離間されて少なくとも２つ以上、より好ましくは３つ以上、例えば３個ほど取り付けられている。具体的に、これらステータ31のそれぞれは、真空外囲器２の拡径部５における電子銃15が取り付けられている側の反対側に取り付けられている。また、これらステータ31は、相毎に分割されて構成されている。
【００１８】
さらに、これらステータ31のそれぞれは、これらステータ31それぞれの幅方向を、真空外囲器２の径方向に沿わせた状態で取り付けられている。すなわち、これらステータ31は、一定の角度で同心円状にトルクを発生させるように、これらステータ31の磁気ギャップ32で陽極ターゲット11の傾斜面部12を挟むように配置されている。言い換えると、これらステータ31は、このステータ31の磁気ギャップ32中に真空外囲器２の拡径部５を挿入させた状態で取り付けられ、陽極ターゲット11に対して同心円状の回転磁界を作用させて、この陽極ターゲット11を回転させる回転トルクを発生する。
【００１９】
よって、これらステータ31は、陽極ターゲット11に対して磁気的に接合されている。さらに、これらステータ31は、制御手段としての制御装置である図示しないインバータにてインバータ制御されることによって、陽極ターゲット11を回転駆動させる。すなわち、これらステータ31は、陽極ターゲット11で回転トルクを直接発生させて、この陽極ターゲット11を直接回転させるダイレクト・ドライブ方式である。
【００２０】
そして、これらステータ31は、真空外囲器２の拡径部５の周縁に、この拡径部５の軸方向に亘って嵌合されて取り付けられた機構部としてのコア部であるステータコア33を備えている。このステータコア33は、磁気ギャップ32を有する断面コ字状あるいは断面Ｃ字状に形成されている。そして、このステータコア33は、このステータコア33の長手方向に沿った長手方向を有する角柱状の本体部34を備えている。この本体部34の両端部のそれぞれには、同一方向に向けて突出した角柱状の一対の側片部35,36が一体的に設けられている。これら側片部35,36間と本体部34との間には、真空外囲器２の拡径部５の周縁に嵌合される凹状の嵌合凹部37が設けられている。この嵌合凹部37は、真空外囲器２の拡径部５の幅寸法より大きな幅寸法を有している。さらに、両側片部35,36それぞれの先端縁の互いに合う側には、真空外囲器２の拡径部５の両端面に当接されて取り付けられる嵌合片部38,39がそれぞれ取り付けられている。これら嵌合片部38,39は、これら嵌合片部38,39間が、真空外囲器２の拡径部５の幅寸法に略等しく形成されている。具体的に、これら嵌合片部38,39は、陽極ターゲット11の傾斜面部12に対向する位置に取り付けられている。
【００２１】
ここで、これら嵌合片部38,39が接続されている真空外囲器２の他端側の縮径部４の外周面には、透磁率が高く、耐熱性、真空気密性、耐電圧性に優れているファインセラミックにて構成された被覆層41が形成されている。この被覆層41は、他端側の縮径部４の外周面に周方向に沿って形成されている。さらに、この被覆層41は、ステータコア33の嵌合片部38,39が接続される部分よりも他端側の縮径部４の外周面と、この縮径部４の端面とのそれぞれにも形成されている。そして、この被覆層41は、ステータ31から陽極ターゲット11へと作用する回転磁界の磁気ギャップ32の経路上に位置する縮径部４の外周面に設けられている。すなわち、この被覆層41は、ステータ11からの磁力線が通過する位置に取り付けられている。また、この被覆層41は、この被覆層41を介して各ステータ31が真空外囲器２の他端側の縮径部４に対して磁気的に結合されている。
【００２２】
さらに、各ステータ31のステータコア33には、ステータ巻線としての巻線コイルである略円柱状のステータコイル42が取り付けられている。このステータコイル42は、ステータコア33の厚さ寸法より大きな外径寸法を有しているとともに、このステータコア33の長さ寸法より小さな長さ寸法を有する略円筒状に形成されている。そして、このステータコイル42は、ステータコア33の長手方向の中央部に取り付けられている。すなわち、このステータコイル42は、図１に示すように、ステータコア33の本体部34の略中央に１相分の巻線が巻かれた形状に形成されている。
【００２３】
このとき、各ステータ31のステータコイル42には、インバータから３相の交流が供給される。そして、この交流の供給による電磁誘導によって各ステータ31から渦電流が発生して、この渦電流が陽極ターゲット11の回転トルクとして作用する。具体的に、これら各ステータ31による陽極ターゲット11の回転原理は、機械式の家庭用電力使用量を測定する計量計の回転原理に使用されているものと同一の原理である。すなわち、この陽極ターゲット11の回転周波数は、インバータの駆動周波数ｆに対し、回転磁界の同期速度＝ｆ／(３６０度／θ)で与えられる同期速度からすべり分を引いた値となる。
【００２４】
次に、上記一実施の形態の作用について説明する。
【００２５】
まず、インバータから各ステータ31のステータコイル42に３相の交流を供給して、これら各ステータ31のステータコイル42に渦電流を生じさせる。このとき、これら各ステータ31のステータコイル42での渦電流の発生によって、これらステータ31から電磁誘導による回転磁界が形成される。
【００２６】
そして、この回転磁界が各ステータ31のステータコア33から被覆層41および真空外囲器２を介して陽極ターゲット11へと作用して、この陽極ターゲット11に回転トルクが発生して、この陽極ターゲット11が高速回転する。
【００２７】
この状態で、この高速回転している陽極ターゲット11のターゲット層13に向けて、電子銃15から熱電子ｅを放出させる。
【００２８】
同時に、これら電子銃15と陽極ターゲット11との間に高電圧を印加して、この電子銃15から放出された熱電子ｅを加速して、この熱電子ｅを陽極ターゲット11のターゲット層13に衝突させて、このターゲット層13から熱電子ｅの衝撃による制動輻射によってＸ線Ｌを発生させる。
【００２９】
このとき、このＸ線Ｌは、ターゲット層13が設けられている傾斜面部12によって、陽極ターゲット11の径方向に沿った放射方向Ｒに向けて真空外囲器２の外部へと放出される。
【００３０】
上述したように、上記一実施の形態によれば、真空外囲器２の拡径部５内に回転可能に取り付けられている陽極ターゲット11を外部からの回転磁界によって回転する構成した。同時に、この陽極ターゲット11が内部に取り付けられている拡径部５にステータ31を嵌合させて磁気的に結合させて、このステータ31にて回転磁界を形成して、この回転磁界を真空外囲器２を介して陽極ターゲット11に作用させて回転駆動させる構成とした。
【００３１】
この結果、回転機構21に対して回転トルクを発生させる機構であるロータ構造を取り払い、この陽極ターゲット11に直接回転磁界を作用させて回転トルクを発生させる構成となる。このため、この陽極ターゲット11を回転可能に支持する回転機構21に、この回転機構21を回転駆動させるロータ機構を設ける必要がなくなる。したがって、この回転機構21の長手方向の一端部にロータ機構を設けて、このロータ機構を覆うようにステータ31を取り付ける場合に比べ、回転機構21の長手方向に沿った長さを小さくできる。
【００３２】
よって、回転機構21の長手方向に沿った全長を小さくできるとともに、陽極ターゲット11を回転駆動させる回転機構21およびステータ31それぞれを小型化できる。よって、全長が短くコンパクトで低コストの回転陽極型Ｘ線管１を提供できる。すなわち、回転陽極型Ｘ線管１の全長を短くして小型化が可能となるため、可搬式のＸ線装置用として適した形状の回転陽極型Ｘ線管１の提供が可能となる。
【００３３】
また、回転機構21の長さを短くできるので、この回転機構21と陽極ターゲット11との重心位置のバランスを良くできるから、この陽極ターゲット11の回転重心の安定が容易にできる。よって、回転機構21の寿命に悪影響を与えず、重心位置を調整するために回転機構21を大きくする必要がなくなる。すなわち、この回転機構21の構造が簡素化できるので、この回転機構21と陽極ターゲット11との接合構造が容易になるから、回転陽極型Ｘ線管１の製造コストの削減が可能となり、この回転陽極型Ｘ線管１の信頼性を向上できる。
【００３４】
なお、上記一実施の形態では、真空外囲器２の拡径部５に３つのステータ31を取り付けたが、この真空外囲器２の拡径部５の電子銃15が取り付けられている部分以外に、ステータ31を少なくとも１つ以上取り付けて、この真空外囲器２内の陽極ターゲット11を回転駆動できる構成であれば、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３５】
さらに、ターゲット層13が設けられている陽極ターゲット11にステータ31からの回転磁界を直接作用させて、この陽極ターゲット11を回転駆動させたが、外部からの回転磁界の作用によって回転する回転体としての図示しない駆動機構部を陽極ターゲット11とは別個に構成し、この駆動機構部を円盤状にして陽極ターゲット11に対して同心状に所定の間隙を介して取り付けて、この駆動機構部にステータ31からの回転磁界を作用させて、陽極ターゲット11を回転駆動させる構成とすることもできる。
【００３６】
この場合、陽極ターゲット11を直接回転駆動させる場合に、この陽極ターゲット11に生じる発熱を、この陽極ターゲット11ではなく駆動機構部に生じさせることができる。したがって、この陽極ターゲット11での発熱量を小さくできるとともに、この陽極ターゲット11の回転に伴う発熱をより容易に放熱できる。さらに、この駆動機構部にて陽極ターゲット11を回転駆動させる場合には、駆動機構部の周方向に沿った全体に亘って複数のステータ31を取り付けることができる。このとき、これらステータ31にて駆動機構部を周方向に亘ってより広く覆った場合には、この駆動機構部の回転を安定できる。これに対し、この駆動機構部を周方向に亘って余り覆わない場合には、この駆動機構部に作用させる回転磁界の変位をより大きくできるから、この駆動機構部をより速く回転できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の回転陽極型Ｘ線管の一実施の形態を示す説明側面図である。
【図２】同上回転陽極型Ｘ線管を示す説明平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    回転陽極型Ｘ線管
２    真空外囲器
11    回転体としての陽極である陽極ターゲット
13    ターゲットとしてのターゲット層
15    陰極としての電子銃
21    回転機構
31    駆動部としてのステータ
41    被覆層
【図１】
2006100032.tif 000003
【図２】
2006100032.tif 000004