(57)【要約】本発明はＸ線を生成するための装置（６９）に関する。この装置は、電子（６５）を放出するソース（５）、電子の入射によりＸ線を生成する材料（９）を有するキャリア（７）、及び回転軸（１５）を中心にキャリア（７）を回転させる軸受（１７）を有する。軸受（１７）の軸受部材（２１，２３）のうちの一方（２１）は、キャリア（７）に接続される。本発明によると、この装置はキャリア（７）の熱伝達面（８９）と第１軸受部材（２１）の熱伝達面（９１）とによって境界を規定されるｃジャンバー（８１）を有する。このチャンバーには装置の動作温度では液体状態となる熱伝達材料（８５）が少なくとも部分的に充填される。この液体材料は動作中において前記熱伝達面の両方に対して付勢される。このようにしてこの液体熱伝達材料を介してキャリアから軸受（１７）への熱伝達を実現するための付加的な熱伝達経路が形成される。この付加的熱伝達経路を介する熱伝達における熱伝達率は比較的高く、この熱伝達はキャリア及び第１軸受部材の熱変形からの影響を受けない。本装置の一実施例においては、キャリアが回転されている間にこの液体熱伝達材料（８５）に掛けられる遠心力の影響によりこの液体熱伝達材料（８５）が熱伝達面（８９，９１）のほうに付勢される。また、別の実施例においては、この液体熱伝達材料（８５）は可撓性エンベロープ（１１３）に収容される。
2005518071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するソース、電子の入射によりＸ線を生成する材料を有するキャリア、及び内部軸受部材と外部軸受部材とを有し回転軸を中心に前記キャリアを回転させる軸受で、前記軸受部材のうちの一方の第１軸受部材が前記キャリアに接続されるような軸受を有するＸ線生成装置であって、
前記キャリアの熱伝達面と前記第１軸受部材の熱伝達面とによって境界を規定され、且つ前記装置の動作温度では液体状態となる熱伝達材料が少なくとも部分的に充填されるチャンバーを有し、前記液体材料は動作中において前記熱伝達面の両方に対して付勢されることを特徴とするＸ線生成装置。
【請求項２】
前記熱伝達材料は、前記動作温度では液体状態となる金属から構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記熱伝達材料は、Ｂｉ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｋａ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｓｎのうちの少なくとも１要素から構成されることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記チャンバーは環状であり、前記回転軸と同軸をなすことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記チャンバーが前記回転軸から最も離間している部分を含む前記チャンバーの少なくとも一部は前記熱伝達面の両方によって境界を規定されていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記チャンバーは前記回転軸から半径方向に向かってテーパ状に形成され、前記熱伝達面は前記チャンバーのテーパ壁を構成することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記チャンバーは環状ベース部分と円錐部分とを有し、前記円錐部分は前記回転軸と同軸をなし且つ前記円錐部分における前記回転軸から最も近い部位において前記ベース部分と接続し、前記熱伝達面は前記円錐部分の円錐壁を構成することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝達材料は可撓性エンベロープ内に収容されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記エンベロープは５〜１００μｍ程度の壁厚を有し且つＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｗのうちの少なくとも１要素を含む材料から形成されることを特徴とする請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にＸ線を生成するための装置に関し、特に電子を放出するソース、電子の入射によりＸ線を生成する材料を有するキャリア、及び内部軸受部材と外部軸受部材とを有し回転軸を中心に前記キャリアを回転させる軸受で、前記軸受部材のうちの一方の第１軸受部材が前記キャリアに接続されるような軸受を有するＸ線生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のような構成を有する装置は特許文献１に開示される。この公知の装置におけるソース、キャリア、及び軸受は真空空間に収容される。ここでのキャリアはディスク状に形成され、外部軸受部材に取り付けられる。装置の動作中において、ソースによって生成される電子ビームがキャリアのＸ線生成材料上における同キャリアの円周付近に位置する入射位置に入射される。これによってこの入射位置においてＸ線が生成され、このＸ線は真空空間を包囲するハウジングに設けられるＸ線出口窓から放出される。キャリアは回転軸を軸に回転し、これによって入射位置はキャリアに沿って円形の経路の形を取る。この結果電子の入射により入射位置において生成される熱はこの円形の経路において均等に分布され、よってこの熱はキャリア全体において均等に分布されるため、キャリアは均等に加熱されることになる。キャリアは真空空間内に配置されるため、キャリアから装置の周辺への熱伝達は主にキャリア及び軸受部材を介する熱伝導によって実現される。熱放射によってキャリアから移動される熱の量は比較的少量である。
【０００３】
この公知の装置において、軸受は内部軸受部材と外部軸受部材との間に環状軸受ギャップを具備する動的溝軸受けに相当する。この軸受ギャップは半径方向に比較的長い距離にわたって延び、このギャップには液体金属潤滑剤が充填される。したがって軸受は、この軸受ギャップ内の潤滑剤を介する熱伝導によって比較的大きな熱伝達容量を実現する。しかしこの公知の装置においては、この軸受の熱伝達容量が効果的に活用されていない。すなわちこの例ではキャリアとこのキャリアを搭載する外部軸受部材とが装置において別々の構成部分を構成するため、これらの構成部分が接触するマウント面の位置において熱伝達経路の中断が生じ、よって軸受を介するキャリアから装置周辺への熱伝達における熱伝達率が制限されてしまう。キャリアが比較的高温である場合、すなわち生成されるＸ線のエネルギーレベルが比較的高度である場合、これらのマウント面の熱変形が生じ、この結果これら構成部分の熱接触が劣化し、これら構成部分間における熱伝達の熱伝達率は更に低下する。
【特許文献１】米国特許５，０７７，７７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の構成を有するＸ線生成装置において、軸受を介する熱伝達における熱伝達率が改善し、キャリアが比較的高温であるときの熱伝達率の低下が可能な限り抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によるＸ線生成装置は、キャリアの熱伝達面と第１軸受部材の熱伝達面とによって境界を規定され、且つ装置の動作温度では液体状態となる熱伝達材料が少なくとも部分的に充填されるチャンバーを有し、前記液体材料は動作中において前記熱伝達面の両方に対して付勢されることを特徴とする。これにより動作中キャリアと第１軸受部材との間に付加的な熱伝達経路が設けられ、この付加的な熱伝達経路は、キャリアの熱伝達面、液体熱伝達面、第１軸受部材の熱伝達面、及び第１軸受部材を含む。この付加的な熱伝達経路は、キャリアからこのキャリアと第１軸受部材とが接続する位置を介して直接第１軸受部材へ延びる熱伝達経路と平行である。その結果キャリアから第１軸受部材へ、そして更には軸受けを介した装置の周辺への熱伝達における全体的な熱伝達率は相当上昇しうる。なお、装置が動作中のときの動作温度では、熱伝達材料は液体状態であり、キャリアの熱伝達面及び第１軸受部材の熱伝達面の両方に対して付勢されるため、これら熱伝達面と液体熱伝達材料との間では良好な熱接触、それゆえに比較的高い熱伝達率が得られる。この熱接触は、比較的高温の際キャリア及び第１軸受部材、すなわち上記熱伝達面が熱変形することによる影響を受けない。これは液体熱伝達材料がこれら熱伝達面の変形に対応することができるためである。したがって高温でも付加的熱伝達経路を介する熱伝達においては比較的高い熱伝達率が維持され、よって全体の熱伝達率の低下が制限されうる。なお、本発明による装置は、熱伝達面に対して液体熱伝達材料を付勢するための適切な付勢手段を有する。この付勢手段のいくつかの例は以下に示される。
【０００６】
本発明による装置の一実施形態によると、熱伝達材料は動作温度において液体状態となる金属からなる。金属は比較的高い熱伝導性を有するため、これを用いることにより付加的熱伝達経路を介する熱伝達における熱伝達率は更に改善されうる。
【０００７】
本発明による装置の更なる実施形態によると、熱伝達材料はＢｉ、Ｇａ，Ｉｎ，Ｋａ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｓｎのうちの少なくとも１要素から構成される。これらの金属素子又はこれらを含む合金は比較的低い融点を有するため、付加的熱伝達経路は低い動作温度でも実現され、装置の動作温度が制限されうる。
【０００８】
本発明による装置の更なる実施形態によると、チャンバーは環状であり、回転軸と同軸をなす。よってキャリア及び第１軸受部材が回転軸を軸に回転する動作中の装置において、液体熱伝達材料は、この液体熱伝達材料に掛けられる遠心力の影響によって環状チャンバーにおいて回転軸の接線方向に沿って均等に分布されうる。この結果付加的熱伝達経路を介する熱伝達において接線方向に均等な熱伝達率が実現され、キャリアが均等に冷却されうる。
【０００９】
本発明による装置の更なる実施形態によると、チャンバーが回転軸から最も離間している部分を含む前記チャンバーの少なくとも一部は前記熱伝達面の両方によって境界を規定されている。この実施形態では、キャリア及び第１軸受部材が回転軸を軸に回転する動作中の装置において、液体熱伝達材料は、この液体熱伝達材料に掛けられる遠心力の影響によって環状チャンバーにおける回転軸に最も離間する部分のほうに付勢される。このチャンバーの部分は両熱伝達面によって境界を規定されるため、液体電熱材料はこれらの熱伝達面に効果的に付勢されうる。したがって本実施形態では、液体材料を熱伝達面のほうに付勢するための付勢手段はこのチャンバーと駆動部材から構成され、この駆動部材によりキャリアは回転軸に対して回転され、よって遠心力が生成される。
【００１０】
本発明による装置の更なる実施形態によると、チャンバーは回転軸から半径方向に向かってテーパ状に形成され、熱伝達面はこのチャンバーのテーパ壁を構成する。この実施形態では、キャリア及び第１軸受部材が回転軸を軸に回転する動作中の装置において、液体熱伝達材料は、この液体熱伝達材料に掛けられる遠心力の影響によってチャンバーのテーパ部分に付勢される。ここで熱伝達面がチャンバーのテーパ壁を構成するため、液体熱伝達材料は確実に両方の熱伝達面と接触し、またチャンバー内の液体熱伝達材料が比較的に少量である場合でもこれはいえる。
【００１１】
本発明による装置の更なる実施形態によると、チャンバーは環状ベース部分と円錐部分とを有し、この円錐部分は回転軸と同軸をなし且つこの円錐部分における回転軸から最も近い部位においてベース部分と接続し、熱伝達面は円錐部分の円錐壁を構成する。この実施形態では、キャリア及び第１軸受部材が回転軸を軸に回転する動作中の装置において、液体熱伝達材料は、この液体熱伝達材料に掛けられる遠心力の影響によってチャンバーの円錐部分に付勢される。ここで熱伝達面がこの円錐部分の円錐壁を構成するため、液体熱伝達材料はこの円錐部分における少なくとも回転軸から最も離れた部位において確実に両方の熱伝達面と接触する。
【００１２】
本発明による装置の更なる実施形態によると、熱伝達材料は可撓性エンベロープ内に収容される。この実施形態では、液体熱伝達材料がエンベロープ内に包囲されるためこの液体熱伝達材料がチャンバーから真空空間に漏れ出すことを防止できる。したがってチャンバーは真空空間から封止される必要がなくなり、真空空間に対して部分的に開放していてもよい。また、エンベロープは可撓性であるため、エンベロープ内の液体熱伝達材料熱が熱伝達面のほうに付勢される際に伝達面とエンベロープとの間では良好な熱接触が実現され、このエンベロープは更に熱伝達面の熱変形に対応することが可能である。この結果エンベロープのが十分な可撓性及び熱伝導性の備わった材料から形成されていれば、伝達面とエンベロープ内の液体熱伝達材料との間の熱接触はほとんどエンベロープの存在による影響を受けることがない。上述の実施形態と同様にエンベロープ内の液体熱伝達材料は遠心力の影響によって熱伝達面に対して付勢されうる。また、付勢手段は例えば液体熱伝達材料を収容するエンベロープを熱伝達面のほうに付勢する機械的スプリングから構成されることも可能である。
【００１３】
本発明による装置の更なる実施形態によると、エンベロープは５〜１００μｍ程度の壁厚を有し且つＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｗのうちの少なくとも１要素を含む材料から形成される。エンベロープの壁厚が上記範囲内になるよう設計され、上記の金属あるいはこの合金から形成された場合、このエンベロープは優れた可撓性及び高度な熱伝導性を有することとなる。よってエンベロープ内の液体熱伝達材料と熱伝達面との間の熱接触はエンベロープの存在にはほとんど影響されないですむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図1に示される本発明の第1実施例によるX線生成装置は、金属ハウジング１と、これに包囲される真空空間３と、この空間内に設けられる電子を放出するためのソース５又は陰極及び電子の入射によりX線を生成する材料９を有するキャリア７又は陽極とから構成される。図1においては概略的に示されるに過ぎないソース5は、電気的絶縁材料からなる第1マウント部材１１によってハウジング1に搭載される。キャリア7は実質的にディスク状に形成され、例えばWなどからなるX線生成材料９は、ソース5に対向するキャリア7の主要面１３上に環状層という形で設置される。キャリア７は比較的高い融点を有する材料からなる。ここで示される実施例においては、キャリア７はMoからなる。キャリア７の他の適切な材料としては、例えばW、W又はMoを含む合金、グラファイト、あるいはBC４やAINなどのセラミック材料などがある。また、キャリア７全体がX線生成材料から構成されることも可能である。
【００１５】
キャリア７は主要面１３に対して垂直に延びる回転軸１５を軸に回転可能である。これを実現するために本装置はキャリアを回転させる動的溝軸受１７及びキャリア７を駆動する電気モータ１９を有する。動的溝軸受１７はキャリア７に取り付けられる外部軸受部材２１及び支持部材２５と電気的絶縁材料からなる第２マウント部材２７とによってハウジング１に取り付けられる内部軸受部材２３から構成される。図１では概略的に示されているに過ぎないモータ１９は、真空空間３の内部に配置され外部軸受け部材２１に取り付けられるロータ２９及び真空空間３の外部に配置されハウジング１の外面に取り付けられるステータ３１から構成される。
【００１６】
外部軸受部材２１は回転軸１５と一致する中心線を有するシリンダ状の内面３５からなる袖型部分３３及び回転軸１５に対して垂直に延びる２つの環状内面３９，４１を有するフランジ型部分３７から構成される。内部軸受部材２３はV字型の溝を形成する２つのパターン４７、４９を有するシリンダ状の外面４５からなるシャフト型部分４３及それぞれが図１では図示されないV字型の溝のパターンを具備する２つの環状外面５３、５５を有するディスク型部分５１から構成される。袖型部分３３の内面３５とシャフト型部分４３の外面４５との間にはシリンダ状軸受ギャップ５７が設けられる。フランジ型部分３７の内面３９とディスク型部分５１の外面５３との間、及びフランジ型部分３７の内面４１とディスク型部分５１の外面５５との間にはそれぞれ環状軸受ギャップ５９及び６１が設けられる。これらの軸受ギャップ５７，５９、６１は例えばＧａＩｎＳｎなどのガリウムの合金等からなる液体潤滑剤６３を含有する。動的溝軸受１７が回転している間は、シャフト型部分４３の外面４５上に設けられるＶ字型溝４７，４９のポンプ動作により半径方向に耐力が発生することによって軸受ギャップ５７内の液体潤滑剤６３において圧力が維持される。同様に軸受ギャップ５９、６１内の液体潤滑剤６３においても、ディスク型部分５１の外面５３、５５上に設けられるＶ字型溝のポンプ動作により軸方向に耐力が発生することによって同液体潤滑剤６３において圧力が維持される。さらにこの液体潤滑剤６３内の圧力によって外部軸受部材２１と内部軸受部材２３との間の機械的接触が妨げられ、動的溝軸受１７の寿命が延長され、ノイズの低減が可能になる。
【００１７】
動作中ソース５は入射位置６７においてＸ線生成材料９に入射する電子ビーム６５を生成する。この電子ビーム６５の入射の結果材料９によって生成されるＸ線６９は真空空間３からハウジング１に配置されＢｅなどのＸ線透過材料からなる窓７１を介して発散する。Ｘ線６９の生成中、電子ビーム６５のエネルギーの極一部だけがＸ線エネルギーに変換される。電子ビーム６５のエネルギーのほとんどは熱に変換され、この結果キャリア７の温度は相当上昇する。特に比較的高エネルギーレベルのＸ線６９が生成される場合においてこの温度上昇が顕著である。したがってキャリア７の過度な局所的加熱を回避するために、動作中キャリア７を回転軸１５を中心に回転させ、入射位置６７がキャリア７におけるＸ線生成材料９からなる環状層上において円形経路をたどるようにする。これによって熱はこの円形経路、すなわちキャリア７全体において均等に分布される。
【００１８】
キャリア７は真空空間３内に配置されるため、キャリア７の過度な過熱を回避するために必要であるキャリア７から装置の周囲又は装置の冷却ユニット（図１においては非図示）への熱伝達は主に動的溝軸受１７を介する熱伝導によって実現される。すなわち熱は外部軸受部材２１、外部軸受部材２１の内面３５、３９、４１、軸受ギャップ５７、５９，６１内の液体潤滑剤６３、内部軸受部材２３の外面４５、５３、５５、及び内部軸受部材２３を介して、支持部材２５及び第２マウント部材２７へ伝導される。なお、熱放射によってキャリア７外へ転送される熱の量は比較的少ない。したがって動的溝軸受１７は比較的大きな熱伝達容量を有する。これは軸受ギャップ５７、５９、６１がそれぞれ軸方向及び半径方向において比較的長い距離にわたって延びるからである。キャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達は部分的にはキャリア７の環状マウント面７３、７５及びこのキャリア７の環状マウント面７３、７５と接触する外部軸受部材２１の環状マウント面７７、７９を介して実現される。これらのマウント面７３、７５、７７、７９は、本発明の第１実施例の構成図である図１における符号IIの箇所の詳細図に相当する図２において示される。しかしこれらのマウント面７３、７５、７７、７９はキャリア７から動的溝軸受１７への熱伝達経路における中断要素となり、キャリア７から装置の周囲への熱伝達に際する全体的な熱伝達率を制限する。特にキャリア７の温度が比較的高い場合、すなわち生成されるＸ線６９のエネルギーレベルが比較的高い場合、マウント面７３，７５，７７，７９を介する熱伝達において、これらマウント面７３，７５，７７，７９の熱変形によりマウント面７３，７５とマウント面７７，７９との接触が劣化するためここでの熱伝達率は更に制限されることとなる。
【００１９】
本発明による装置の第１実施例において、キャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達の熱伝達率は以下の方法によって改善される。図２に示されるように本実施例による装置は回転軸１５と同軸の環状チャンバー８１を有する。図２の例によると、このチャンバー８１は共に回転軸１５と同軸である環状ベース部分８３及び円錐部分８５から構成され、この円錐部分８５は回転軸１５から最短距離の位置にある部位においてベース部分８３と接続する。このチャンバー８１には装置の動作温度では液体である熱伝達材料８７が部分的に充填される。本実施例においては、この熱伝達材料８７は動的溝軸受１７内の液体潤滑剤６７と同様の材料、すなわちＧａ，Ｉｎ，及びＳｎの合金からなる。このような合金の代わりに装置の動作温度においては液体をなし、比較的高い熱伝導性を有する他の材料を用いることも可能である。金属が高い熱伝導性を有するという観点から、この熱伝達材料は好ましくは金属からなる。十分に低い融点を有する金属としては例えばＢｉ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｋａ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｓｎ、及びこれらの合金などが挙げられる。さらに十分に低い融点を有するという観点からＣｕやＡｇからなる合金などを用いることも可能である。装置の組立工程において、この熱伝達材料８７は例えば環状体などの形をとった固体の状態でチャンバー８１の環状ベース部分８３に設置される。
【００２０】
キャリア７及び外部軸受部材２１が回転軸１５を軸に回転している動作中の装置における動作温度では熱伝達材料８７は液体の状態となり、同材料８７はチャンバー８１の円錐部分８５のほうに付勢される。すなわち液体材料８７に付与される遠心力の影響によってこの液体材料８７はチャンバー８１内における回転軸１５から最も離れた部位に付勢される。この結果液体材料８７は円錐部分８５の円錐壁８９，９１のほうに付勢され、これらと接触させられる。こうしてキャリア７と外部軸受部材２１との間にキャリア７の円錐壁８９、チャンバー８１の円錐部分８５内の液体材料８７、及び外部軸受部材２１の円錐壁９１を介する付加的な熱伝達経路が形成される。よって円錐壁８９，９１はそれぞれチャンバー８１の円錐部分８５の境界を規定するキャリア７の付加的熱伝達面及び外部軸受部材２１の付加的熱伝達面を形成する。この付加的熱伝達経路は、マウント面７３，７５，７７，７９を介する熱伝達経路と平行であり、よってキャリア７から外部軸受部材２１へ、そして更に動的溝軸受１７を介する装置周囲への熱伝達における全体的な熱伝達率が相当上昇し、動的溝軸受１７の熱伝達容量がより効果的に活用されうる。なお、熱伝達材料８７は液体であって円錐壁８９,９１に接触するよう付勢されるため、この円錐壁８９,９１と熱伝達材料８７との間では好適な熱接触が実現されうる。この熱接触は比較的高温度でのキャリア７と外部軸受部材２１、すなわち円錐壁８９,９１の熱変形による影響を受けることがない。これは遠心力の影響によって液体材料８７が円錐壁８９,９１の接触を維持し、円錐壁８９,９１の変形に対応することができるからである。この結果付加的熱伝達経路を介する熱伝達においては高温度でも比較的高い熱伝達率が維持され、高温度でのキャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達における全体的な熱伝達率の低下が抑制されうる。
【００２１】
チャンバー８１は円錐部分８５を有し、円錐壁８９,９１はそれぞれキャリア７の熱伝達面と外部軸受部材２１の熱伝達面とを構成するため、チャンバー８１内に備えられる液体熱伝達材料８７が少量である場合でも装置の動作中、液体熱伝達材料８７は少なくとも回転軸１５から最も離れた円錐部分８５の部位においては両方の熱伝達面と接触することは確実である。特にチャンバー８１の円錐部分８５は環状で回転軸１５と同軸であるため、動作中液体材料８７は遠心力の影響によってチャンバー８１内の特に円錐部分８５において均等に分布される。その結果付加的熱伝達経路を介する熱伝達において回転軸１５に対する接線方向からみて均等な熱伝達率が得られ、キャリア７は均等に冷却されうる。
【００２２】
図３及び図４は、本発明の第２実施例によるＸ線生成装置の構成を示す。これらの図はそれぞれ第１実施例を示す図１及び図２に対応し、これらの実施例において共通する要素は同一の符号によって示される。よって以下においては第１実施例と第２実施例との主要な相違点について述べる。第２実施例においても、第１実施例と同様にキャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達は部分的にはキャリア７のマウント面９３及びこのキャリア７のマウント面９３と接触する外部軸受部材２１のマウント面９５を介して実現される。マウント面９３,９５は第２実施例の構成図である図３における符号IVの箇所の詳細図である図４において示される。第１実施例のマウント面７３，７５，７７，７９と同様に第２実施例のマウント面９３，９５は、特にキャリア７の温度が比較的高温である場合などにおいて、キャリア７から動的溝軸受１７への熱伝達経路における中断を形成する。
【００２３】
本発明によるＸ線生成装置の第２実施例における第１実施例との主な相違点として、第２実施例はキャリア７と外部軸受部材２１との間において異なる付加的熱伝達経路を有し、キャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達における熱伝達率をさらに改善する。図４に示されるように、実施例２による装置は回転軸１５と同軸の環状チャンバー９７を有する。このチャンバー９７はキャリア７の低面９９と、外部軸受部材２１と一体構成をなすフランジ型熱伝達体１０１との間に設けられ。チャンバー９７は部分的に開放されていることで、すなわちキャリア７の底面９９と熱伝達体１０１の襟部分１０５との間に環状の開口部が設置されることによって真空空間３に接続される。チャンバー９７の境界を規定する底面９９の一部分はキャリア７の熱伝達面１０７を構成し、熱伝達体１０１の内面は外部軸受部材２１の熱伝達面１０９を構成する。チャンバー９７は回転軸１５から半径方向に離れていくようにつれテーパになっていき、熱伝達面１０７、１０９はこのチャンバー９７のテーパ壁を構成する。
【００２４】
チャンバー９７には部分的に装置の動作中は液体状態である熱伝達材料１１１が充填される。第１実施例と同様にこの熱伝達材料１１１は動的溝軸受１７における液体潤滑剤６３と同一の材料、すなわちＧａ，Ｉｎ，及びＳｎの合金等からなる。図４に示されるようにこの熱伝達材料１１１は可撓性エンベロープ１１３内に含有され、これによって動作中は液体状態である熱伝達材料１１１がチャンバー９７から真空空間３へ漏れ出すことが防止される。このような構成ではチャンバー９７が例えば一般的な封止ガスケットなどによって真空空間３から封止される必要がないため、高温でガスケットの周囲の材料が熱変形し信頼性が低下するなどといった事態が解消される。
【００２５】
キャリア７及び外部軸受部材２１が回転軸１５を中心に回転する動作中の装置の動作温度では、熱伝達材料１１１は液体状態であり、この材料１１１は遠心力の影響及び可撓性エンベロープ１１３の弾性変形によりチャンバー９７における回転軸１５から最も離れた部位、すなわち図４に示されるようにチャンバー９７におけるにテーパ部分のほうに付勢される。キャリア７の熱伝達面１０７及び外部軸受部材２１の熱伝達面１０９がチャンバー９７のテーパ壁を構成するため、この熱伝達剤労１１は確実に両方の熱伝達面１０７，１０９のほうに付勢される。エンベロープ１１３は可撓性であるため、熱伝達材料１１１が両方の熱伝達面１０７，１０９に付勢されることによって熱伝達面１０７，１０９とエンベロープ１１３との間では良好な熱接触が実現される。図４の例においては、エンベロープ１１３をＣｕから形成し、壁厚を５０μｍ程度に設計することにより十分な可撓性及び熱伝導性の備わったエンベロープ１１３が実現される。なお、エンベロープ１１３における十分な可撓性及び熱伝導性は、このエンベロープ１１３の壁厚を5μｍ〜１００μｍ程度の範囲内に設定し、材料をＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｗのうちの少なくとも１つから形成することによっても実現されうる。このような場合、熱伝達面１０７，１０９とエンベロープ１１３内の熱伝導材料１１１と熱接触は実質的にこのエンベロープ１１３の存在による影響を受けることはない。
【００２６】
この結果キャリア７と外部軸受部材２１との間にはキャリア７の熱伝達面１０７、エンベロープ１１３内の液体熱伝達材料１１１、外部軸受部材２１の熱伝達面１０９、及び外部軸受部材２１の熱伝達体１０１を介する付加的な熱伝達経路が形成される。この付加的な熱伝達経路はマウント面９３，９５を介する熱伝達経路と平行であるため、キャリア７から外部軸受部材２１へ、更には動的溝軸受１７を介する装置周辺への熱伝達における全体的な熱伝達率は相当上昇する。なお、ここでの液体熱伝達材料１１１と熱伝達面１０７，１０９との間の熱接触は比較的高温度においてキャリア７及び外部軸受部材２１、すなわち熱伝達面１０７，１０９、が熱変形することによる影響を受けることはない。これは可撓性エンベロープ１１３が熱伝達面１０７，１０９の熱変形に対応し、熱伝達材料１１１に掛かる遠心力の影響によってこの熱伝達面１０７，１０９との良好な接触を維持することができるからである。この結果高温でも付加的な熱伝達経路を介する熱伝達においては比較的高い熱伝達率が維持され、高温でのキャリア７から外部軸受部材２１への熱伝達における全体的な熱伝達率の低減が抑制される。なお、エンベロープ１１３内の熱伝達材料１１１による熱伝達は熱伝達材料１１１を介する熱伝導によって実現される。しかし一部の熱伝達はエンベロープ１１３内における熱伝達材料１１１の流れに起因する熱対流によっても実現される。
【００２７】
本発明の第３実施例によるＸ線生成装置は、その一部分が図５において示される。この装置は、閉鎖環状チャンバー１１５を有し、このチャンバー１１５はその一部分、すなわち回転軸１５から最も離れた部位のみにおいてキャリア７の熱伝達面１１７と外部軸受部材２１の熱伝達面１１９とによって境界を規定される。この実施例においては、キャリア７の熱伝達面１１７はこのキャリア７と一体構造をなす第１熱伝達体１２１の内壁を構成し、外部軸受部材２１の熱伝達面１１９は、この外部軸受部材２１と一体構造をなす第２熱伝達体１２５の環状襟型部分１２３の内壁を構成し、この第１熱伝達体１２１及び第２熱伝達体１２５の襟型部分１２３は同一の直径を有し、それぞれのマウント面１２７、１２９の箇所において対面し、この間には適切な封止ガスケットが設けられる。また、この実施例では、液体熱伝達材料１３１がチャンバー１１５内に設けられる。熱伝達面１１７，１１９はチャンバー１１５における回転軸１５から最も離れた部位の境界を規定するため、装置の動作中に液体材料１３１は遠心力の影響の下に確実に熱伝達面１１７、１１９の両方に接触するように付勢される。
【００２８】
なお、本発明は動作中液体熱伝達材料が上述の実施例ように遠心力の影響からではなく、別の付勢手段によってキャリア及び外部軸受部材の熱伝達面に付勢される実施例をも含む。図６は本発明の第４実施例によるＸ線生成装置の一部分を示す。この実施例は図４に示される第２実施例の変形例であり、この実施例では熱伝達材料１１１が例えば外部軸受部材２１のシリンダ外壁１３５の周りに規則的な間隔で配置される複数の機械的スプリング１３３から構成される付勢手段によって熱伝達面１０７及び１０９のほうに付勢される。スプリング１３３はそれぞれ外壁１３５と、液体材料１１１を含有する可撓性エンベロープ１１３に接触する押板１３７との間において予め張力を掛けられている。したがって、エンベロープ１１３内の材料１１１は押板１３７によって半径方向に圧縮され、材料１１１はこの圧縮の影響によって熱伝達面１０７及び１０９のほうに付勢される。
【００２９】
また別の付勢手段として、例えば圧縮ガスが充填されていて且つ液体熱伝達材料と接触している可撓性エンベロープから構成される付勢手段を適用し、このガスの圧力によって液体材料が熱伝達面のほうに付勢されるようにすることも可能である。
【００３０】
なお、本発明によるＸ線生成装置は、軸受が図面に示される実施例のような動的溝軸受とは異なる別の構成を有する実施例をも含む。例えば本発明の範囲内において軸受として一般的な玉軸受などを適用することも可能である。しかし動的溝軸受が良好な熱伝達特性を有することからこれを適用することが好適である。
【００３１】
また、本発明によるＸ線生成装置においてキャリア及びこのキャリアと接続する軸受部材は図示される実施例のように装置おいて別々の要素を構成する必要はなく、キャリアと軸受部材が１つの構成要素に一体化される、すなわち１つの材料から形成されることも可能である。このような実施例ではキャリアから軸受部材への熱伝達において、熱伝達率がキャリアと軸受部材との分離よる悪影響を受けることはない。またこの別実施例では液体熱伝達材料を介する付加的熱伝達経路によってキャリアから軸受部材への熱伝達における全体的な熱伝達率が相当上昇しうる。したがって請求項における「接続」という表現は適切な取り付け手段によってキャリアが軸受部材に取り付けられる実施形態及びキャリアと軸受部材とが装置における１つの構成要素を形成する実施形態の両方を含む意味で用いられる。また、本発明においてキャリアは内部軸受部材に接続されることも可能であり、この場合は外部軸受部材が固定部材となる。
【００３２】
また、本発明によるＸ線生成装置において、チャンバーに図示される実施例のように部分的にだけ液体熱伝達材料が充填されるのではなく、チャンバーに液体熱伝達材料が完全にあるいは実質的に完全に充填されることも可能である。
【００３３】
また、本発明によるＸ線生成装置における液体熱伝達材料を含有するチャンバーは図示される実施例におけるチャンバーとは異なる形状を有することが可能である。例えば本発明による装置は、１つの環状チャンバーの代わりに、回転実の周りに規則的な間隔で配置される複数の比較的小型なチャンバーを有することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるＸ線生成装置の第１実施例の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置の液体熱伝達材料を収容するチャンバーの動作中における状態を詳細に示す図である。
【図３】本発明による装置の第２実施例の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】図３の装置の液体熱伝達材料を収容するチャンバーの動作中における状態を詳細に示す図である。
【図５】本発明によるＸ線生成装置の第３実施例の液体熱伝達材料を収容するチャンバーの動作中における状態を詳細に示す図である。
【図６】本発明によるＸ線生成装置の第４実施例の液体熱伝達材料を収容するチャンバーの動作中における状態を詳細に示す図である。
【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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【国際調査報告】
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