(57)【要約】X線管（１０）は中空の外囲器（１４）、中空の外囲器内に置かれたカソード組立体（２０）、およびX線（４０）発生に対する、カソード組立体と相互作用可能な関係で前記中空の外囲器内に置かれた円盤状のアノード組立体（１８）、を有する。アノード組立体は回転軸（２６）、およびカソード組立体と対向するターゲット基板（２８）を有する。ヒートパイプ（３３）はアノード組立体（１８）内に配置されている。ヒートパイプは中空の殻（６０）で構成され、殻の第1の端部（７０）および第2の端部（７２）で真空封入されている。殻内の物質（８０、８２）はX線管稼動状態においてはヒートパイプ用の作動流体である。多孔質芯材（６２）は殻内に置かれ、芯材は殻の第1の端部（７０）から殻の第2の端部（７２）までの長さを有する。シールド（６４）はX線管稼動中の作動流体損を低減するため、芯材に取り付けられる。
2005520300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の外囲器；
前記中空の外囲器内に置かれたカソード組立体；
X線発生に対する、前記カソード組立体と相互作用可能な関係で前記中空の外囲器内に置かれたアノード組立体であって、回転軸と、X線を発生するため前記カソード組立体と対向するターゲット基板と、前記カソード組立体とは反対側に置かれた背板と、を有するアノード組立体；および
前記アノード組立体内に配置された少なくとも1つのヒートパイプ；
を有するX線管であって、
前記ヒートパイプが：
ほぼ長手方向の中心軸と、前記ターゲット基板内にある第1の端部と、前記背板内にある第2の端部と、を有する縦長円筒状中空殻；
X線管稼動状態においては前記ヒートパイプ用の作動流体である、前記殻内の物質；
前記殻内で、前記殻の第1の端部から前記殻の第2の端部まで、ほぼ長手方向の軸に沿って伸びた多孔質円筒状芯材；
前記芯材と前記殻の間で前記芯材に沿って伸びた前記殻内の管状空洞；および
前記芯材の長さに沿って前記芯材に取り付けられたシールド；
を有することを特徴とする、X線管。
【請求項２】
前記シールドが、アノード組立体の回転軸の方向を向いた凹状表面を有する半円筒形管であることを特徴とする請求項1に記載のX線管。
【請求項３】
前記シールドが、X線管稼動中、前記第1と第2の端部間において前記芯材から前記管状空洞への作動流体損を低減することを特徴とする請求項2に記載のX線管。
【請求項４】
前記殻、前記芯材および前記シールドが真空溶解アーク鋳造モリブデン合金製であることを特徴とする請求項1に記載のX線管。
【請求項５】
前記モリブデン合金が約0.5%のTiおよび約0.08%のZrを有することを特徴とする請求項4に記載のX線管。
【請求項６】
前記ターゲット基板が、前記ターゲット基材の外周近傍に環状の焦点軌道を有すること、および複数のヒートパイプが、前記焦点軌道の下に設置されており、当該ヒートパイプが前記ターゲット基板の周囲に円周状に相互に離されて配置されていること、を特徴とする請求項1に記載のX線管。
【請求項７】
中空の外囲器；
前記中空の外囲器内に置かれたカソード組立体；
X線発生に対する、前記カソード組立体と相互作用可能な関係で前記中空の外囲器内に置かれた円盤状アノード組立体であって、回転軸と、X線を発生するため前記カソード組立体と対向するターゲット基板と、を有するアノード組立体；および
前記アノード組立体内に配置されたヒートパイプ；
を有するX線管であって、
前記ヒートパイプが：
相互に離されて同心円状に配置され、空洞を定める第1の管状壁および第2の管状壁を有する中空の殻であって、第1および第2の各管状壁が、ほぼアノード組立体の回転軸に沿った、長手方向の中心軸を有すること、前記管状壁が前記殻の第1の端部および前記殻の第2の端部で真空封入されていること、を特徴とする中空の殻；
X線管稼動状態においては前記ヒートパイプ用の作動流体である、前記殻内の物質；
前記殻の前記空洞内に置かれた多孔質芯材であって、前記殻の第1の端部から前記殻の第2の端部まで伸びた高さを有する芯材；および
前記芯材の高さ方向に沿って伸び、前記芯材に取り付けられたシールド；
を有することを特徴とする、X線管。
【請求項８】
前記アノード組立体が、前記ターゲット基板の前記カソード組立体とは反対側に置かれた背板を有することを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項９】
前記ヒートパイプの前記第1の端部が前記ターゲット基板内に、また前記第2の端部が前記背板内にあることを特徴とする請求項8に記載のX線管。
【請求項１０】
前記ターゲット基板が、当該ターゲット基板の外周近傍に環状の焦点軌道を有し、前記ヒートパイプが近似的に前記焦点軌道の下に置かれていることを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１１】
前記シールドが、前記芯材の前記アノード組立体の回転軸から遠い表面側に設置されていることを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１２】
前記シールドが、X線管稼動中、前記第1と第2の端部間において前記芯材から前記空洞への作動流体損を低減することを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１３】
前記殻、前記芯材および前記シールドが真空溶解アーク鋳造モリブデン合金製であることを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１４】
前記モリブデン合金が約0.5%のTiおよび約0.08%のZrを有することを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１５】
前記芯材が、前記殻の前記第1および第2の壁間にある前記空洞内に配置された管状壁であることを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１６】
前記芯材が、隣接した芯材料表面を分離する少なくとも1つの空隙を有することを特徴とする請求項15に記載のX線管。
【請求項１７】
前記芯材が、空隙によって分離された複数の芯材部分で構成されることを特徴とする請求項16に記載のX線管。
【請求項１８】
前記多孔質芯材が複数の芯材部分を有し、各芯材部分が前記空洞部に円周状となるように相互に離されて配置されていることを特徴とする請求項7に記載のX線管。
【請求項１９】
中空の外囲器；
前記中空の外囲器内に置かれたカソード組立体；
X線発生に対する、前記カソード組立体と相互作用可能な関係で前記中空の外囲器内に置かれた円盤状アノード組立体であって、回転軸と、X線を発生するため前記カソード組立体と対向するターゲット基板と、を有するアノード組立体；および
前記アノード組立体内に配置されたヒートパイプ；
を有するX線管であって、
前記ヒートパイプが：
前記殻の第1の端部および前記殻の第2の端部で真空封入された中空の殻；
X線管稼動状態においては前記ヒートパイプ用の作動流体である、前記殻内の物質；
前記殻内の多孔質芯材であって、前記殻の第1の端部から前期殻の第2の端部まで伸びた長さを有する芯材；および
X線管稼動中に前記芯材からの作動流体損を低減する手段；
を有することを特徴とする、X線管。
【請求項２０】
前記作動流体損を低減する手段が芯材に取り付けられたシールドを有することを特徴とする請求項19に記載のX線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はX線管技術に関し、特にアノードの焦点軌道領域から熱を輸送する液体金属ヒートパイプ装置を有する回転式アノードX線管に関するものであって、その観点から記載される。
【背景技術】
【０００２】
従来のX線放射の診断治療への利用は、患者の静止陰影像をX線フィルムに形成するX線撮影法、患者を透過し、蛍光スクリーン上に照射される低強度X線によって、可視的なリアルタイムの明暗像を形成する蛍光透視法、および患者の身体を取り巻く高出力X線管で発生したX線によって患者の完全なデジタル画像を構築する、コンピュータ断層撮影法（CT）、の形態を有する。
【０００３】
典型的に、X線管は、X線管ハウジング内に取り付けられた金属あるいはガラス製の中空の外囲器を有する。X線管ハウジングは、外囲器に電気的な接続を与えるが、X線管ハウジングの中には、外囲器内に設置された部品を冷却する目的で、油のような液体が充填されている。外囲器およびX線管ハウジングはそれぞれ、検査中に外囲器内で発生したX線が、患者あるいは対象の方向に向くように、相互に揃えられたX線透過用窓を有する。X線を発生させるため、外囲器にはカソード組立体およびアノード組立体が収納されている。カソード組立体は昇温用電流が流れるカソードフィラメントを有する。この電流は、電子雲が放出されるまで、すなわち熱電子放出が発生するまでフィラメントを十分に熱する。100-200kV程度の高電位がカソード組立体とアノード組立体間に印加される。
【０００４】
この電位は、中空外囲器内の中空領域を介し、カソード組立体からアノード組立体への電子の流れを生じさせる。カソードフィラメントを収納するカソード集束キャップはアノード組立体のターゲット上の小領域または焦点に電子を集束する。電子ビームは十分なエネルギーを有した状態でターゲットに衝突し、X線が発生する。発生したX線の一部は、X線管ハウジングおよび外囲器のX線透過性窓を通り、X線管ハウジングに取り付けられた照射野限定器、またはコリメータに至る。照射野限定器は、検査中に患者または対象に向けられたX線ビームの寸法および形状を調整し、それにより画像を構築することが可能となる。
【０００５】
X線発生の際に生じた熱負荷を分散させるため、回転式アノード組立体構造が多くの装置で採用されている。この構造においてはアノード組立体はある軸について回転され、ターゲットの焦点に集束された電子ビームが、絶えず回転する円周上の経路である、ターゲットの周辺端近傍の焦点軌道、に衝突する。焦点軌道の円周状経路に沿った各位置はX線発生の間、極めて高温になるため、電子ビームが再衝突する前に回転され、冷却される。CTのような多くの高出力X線管装置においては、運転仕様および部品の設計仕様下でのX線の発生によって、アノード組立体はしばしば1200から1800℃の温度範囲にまで加熱される。あるX線管においては温度は焦点で2500℃に至ることもある。管出力増大の要求に伴い、管径、回転数および回転速度は増大する。アノードの大型化に伴い、（i）回転式アノードが稼動速度に到達するまでの長時間化、（ii）X線管およびベアリング寿命の低下、（iii）製造コストおよび稼動コストの増大、（iv）回転式アノードX線管がコンピュータ断層撮影の架台システム上で高速回転するときの、余分なシステム応力、といった問題が生じる。
【０００６】
通常アノード組立体は、誘導電動機で回転するローターに取り付けられる。アノード組立体およびローターは、ベアリング組立体によって支持されている回転組立体の一部である。ベアリング組立体は、アノード組立体をその軸について最小限の摩擦抵抗で円滑に回転させるために提供される。ベアリング組立体に配置されたベアリングは、しばしば金属球のリングを有する。その金属球は、アノード組立体が取り付けられたローターを取り囲んでおり、ローターを回転可能な状態で支持している。各球は通常、外表面に鉛または銀が塗布され潤滑状態になっており、それにより最小限の摩擦抵抗で回転組立体に支持を提供する。
【０００７】
X線管に対する高出力化の要求の高まりとともに、大きな慣性モーメントを有する、より大型のアノードが必要となり、稼動速度にまで速やかに加速させるため、誘導電動機からのより大きな力が必要となる。先に掲げたいくつかの欠点には相互関係があり、例えば、アノードの加速性の低下はX線管のローターにおいてより多くの熱を生じさせることとなる。ローターの熱は、通常稼動中のアノードから輸送された熱とともに、ベアリングに伝わり、鉛および銀のボールベアリング潤滑剤を蒸発させるため、潤滑効率を低下させる結果となる。潤滑効率の低下は管およびベアリングの寿命に弊害をもたらす。
【０００８】
アノードが稼動速度にまで加速される際には、管の回転部品に主要な機械的共振が生じる回転速度を通過することとなる。稼動速度までのアノードの加速性の低い、効力の弱いモーターでは、アノードがこれらの主要な機械的共振に晒される時間が増大する。この要因はベアリングの機械的磨耗も増大させ、管材およびベアリングの寿命に有害な影響を与える。
【０００９】
現場での操作中、または人命の危機的状況下で必要な場合、X線技術者がX線管を操作することがあり、稼動条件によってはX線管部品が、運転仕様および部品の設計仕様を超える温度に晒される結果となる。現場での操作に加えて、管材の脱気および乾燥のような管材製造の間の様々な処理においてもまたX線管は高熱負荷に晒される。管材の脱気とは管材を真空引きする処理のことである。管材は内部部品とともに高温に保持され、操作のため真空ポンプが管材に取り付けられる。脱気の間、ガスが管材から除去される速度、およびその結果である管材の最終圧力は、アノードのような部品の温度に関係する。部品の温度が高くなると、管材からのガスの除去はより効果的になり、脱気後の管材の圧力はより低下する。
【００１０】
乾燥処理もまた、様々なX線管に対してかなりの熱負荷を生じさせる。乾燥は、管材を徐々に高電圧および高電力に保持する処理である。この「バーンイン」処理は、管材が使用時に晒される高電圧下で、より電気的に安定になるようにするため実施される。乾燥処理の間、アノードターゲット焦点軌道は、それが実際に晒されることとなるいくつかの最高温度に晒される。乾燥処理の間、アノードの焦点軌道はガス放出し、ガス分子が中空外囲器に発生する結果、ガス圧力が増大する。
【００１１】
運転仕様および部品の設計仕様よりも大きな熱負荷によるX線管の損傷は、保証請求につながるとともに、製品特性が低下する結果となる。従って、より強力なX線装置用の運転特性を提供するため、所望の耐久力を持つ、より小さなアノードを有するX線管を提供する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、焦点軌道のより効果的な冷却によって稼動性能を向上させた、より小型のアノードに対するニーズを満足する、X線ターゲットに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の原理を具体化した装置は、中空の外囲器、中空の外囲器内に置かれたカソード組立体、およびX線発生に対する、カソード組立体と相互作用可能な関係で中空の外囲器内に設置されたアノード組立体、を有するX線管を有する。アノード組立体は、回転軸、X線発生用のカソード組立体と対向するターゲット基板、およびカソード組立体と反対側に置かれた背板を有する。少なくとも1本のヒートパイプがアノード組立体内に設置されている。ヒートパイプは、ほぼ長手方向の中心軸を有する縦長円筒状の中空殻を有する。殻の第1の端部はターゲット基板内に置かれ、第2の端部は背板内に置かれる。殻内の物質はX線管稼動状態においてはヒートパイプを流れる作動流体である。殻内の多孔質円筒状芯材は、ほぼ縦軸に沿って殻の第1の端部から殻の第2の端部まで伸びている。殻内の管状の空洞は芯材と殻の間で芯材に沿って伸びている。シールドが芯材の長さに沿って芯材に取り付けられている。シールドは、X線管稼動中、第1および第2の端部の間において芯材から管状空洞への作動流体損を低減させる。
【００１４】
本発明の原理を具体化した別の装置は、中空の外囲器、中空の外囲器内に設置かれたカソード組立体、およびX線発生に対する、カソード組立体と相互作用可能な関係で、中空の外囲器内に設置された円盤形状のアノード組立体、を有するX線管を有する。アノード組立体は、回転軸、およびX線発生用のカソード組立体と対向するターゲット基板、を有する。ヒートパイプは、相互に離されて同心円状に配置され、空隙を定める、第1の管状壁および第2の管状壁を有する中空の殻を有する。第1および第2の各管状壁は、ほぼアノード組立体の回転軸に沿った長手方向の中心軸を有する。管状壁は第1の殻の端部および第2の殻の端部で真空封入されている。殻内の物質はX線管稼動条件においてはヒートパイプを流れる作動流体である。多孔質芯材が殻の空洞内に配置されている。芯材は第1の殻の端部から第2の殻の端部までの高さを有する。シールドは芯材の高さ方向に沿って、芯材に取り付けられている。
【００１５】
本発明は前述の特徴とともに、以下に説明され、特に請求の範囲に示された他の特徴を提供する。以下の説明および添付の図面は本発明のある実施例を示すものである。本発明の異なる実施例を様々な構成物および構成物の配置で構成しても良いことは明らかである。これらの開示された実施例は、本発明の原理を利用した様々な方法のうちの2、3として示されたものである。図面は好適実施例を示す目的にのみ用いられ、本発明を制限するものとしては解釈されない。
【００１６】
本発明の前述および他の特徴、ならびに利点は、添付図面を参照し、本発明の好適実施例に関する以下の詳細な説明を考慮することで、本発明が関連する技術分野の当業者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図1によると、X線管10は油13または他の適当な冷却媒体を充填されたX線ハウジング12内に組み込まれている。油13はX線管ハウジング12を介して送り込まれ、X線管10から熱を吸収し、X線管ハウジング12の外部に設置された冷却システムおよび熱交換器（示されていない）に熱を輸送する。X線管10は中空室または中空部16を定める外囲器14を有する。外囲器14はガラス製であるが、他のセラミックスまたは金属を含む他の適当な材料も利用できる。
【００１８】
外囲器14内にはアノード組立体18およびカソード組立体20が設置されている。カソード組立体20は、実際には静止しており、焦点軌道30に関してアノード組立体18と、焦点軌道30上の焦点35に電子が集束する位置関係となるように置かれたカソード集束キャップ34を有する。カソード集束キャップ34に組み込まれたカソードフィラメント36（破線で示されている）は電子38を放射するため励起される。電子38は焦点35まで加速され、X線40を発生する。
【００１９】
アノード組立体18は、ターゲット28の外周端部に沿って焦点軌道30を有する円形ターゲット基板28有する。焦点軌道30はタングステン合金または他の適当なX線発生材料で構成される。アノード組立体18はさらに、ターゲット28を冷却する、周知のグラファイト製の背板32を有する。複数のヒートパイプ33は基板28から背板32内に伸びている。複数のヒートパイプ33は、焦点軌道30の下の基板28内に相互に離されて同心円状に配置されている。ヒートパイプ33の本数は、焦点軌道30の領域から背板32に輸送すべき熱量に応じて変えても良い。
【００２０】
アノード組立体18は締め付けナット24でローターの幹部22に取り付けられ、稼動中は回転軸26に対して回転される。ローター幹部22はローター本体42と接続しており、ローター本体42は電気的ステータ（示されていない）によって軸26に対して回転する。ローター本体42はベアリング組み立て部品44を収容しており、ベアリング組み立て部品44はローター本体42を支持している。ベアリング組立体44はベアリングハウジング46、ボールベアリング48a、48b、およびベアリングシャフト50を有する。ベアリングシャフト50はローター本体42と結合されており、回転しながらアノード組立体18を支持する。ベアリングシャフト50は、内部溝の組52a、52bを定め、その溝の組52a、52bは内部溝にベアリング48a、48bそれぞれの回転を提供する。対応する外部溝54a、54bが静止ベアリングハウジング46内で定められる。各ベアリング48a、48bはベアリングシャフト50を取り囲む複数の金属球で構成される。本実施例では金属球は高速度鋼製であり、摩擦抵抗を抑制するため、各々は鉛または銀の潤滑剤で被覆されている。
【００２１】
X線発生の間、アノード組立体18の焦点35に衝突する電子ビーム38の影響により熱が生じる。そのような熱発生部分はその後、背板32に伝熱し、その背板32からアノード組立体18を冷却するため放熱される。しかしながら、焦点軌道30からターゲット基板28を介して背板32まで伝熱輸送する本法は、幾分非効率であり、X線管の稼動特性を制限する。焦点軌道30および基板28から背板32までの、より効率的な熱輸送によって、稼動中の焦点軌道30の温度を抑制し、X線管の稼動特性を向上させることができる。
【００２２】
図2および3は本発明の態様を表わすアノード組立体18を示している。アノード組立体18は、アノード基板28の外周部に相互に円周状に分配された複数の液体金属ヒートパイプ33を有する。ヒートパイプ33の位置は焦点軌道30の領域の下側である。ヒートパイプ33は長手方向に伸びており、ターゲット基板28内に1つの端部を、グラファイト背板32内に別の端部を有している。ヒートパイプ33とターゲット構成物間の接触部は密着しており、ロウ付け、またはヒートパイプとターゲット構成物との拡散接合によって得ることができる。ターゲット18内のヒートパイプ33の数量と配置は、ターゲット基板28から背板32への熱輸送の要求仕様に応じて変えても良い。
【００２３】
図4によると、液体金属ヒートパイプ33は、各端部が封入された、中空の金属円筒状パイプの殻60を有する。ヒートパイプ33は部分的に作動流体で満たされており、この流体はX線管の稼動条件および温度においては液体金属である。稼動温度で作動流体である適当な金属の例はナトリウム、リチウム、亜鉛、カドミウム、アンチモンであり、低融点で中間的な沸点を有する他の同様の金属も同様に使用できる。ヒートパイプおよびX線管が稼動温度にないときには、作動流体として使用される金属は固体状態であっても良い。円筒状の毛管状構造芯材62は、ほぼ円筒状パイプの殻60の長手中心軸A-Aに沿っている。芯材62は均一スクリーン構造であって、殻60の径よりも小さな径を有する。管状空洞68は芯材62を取り囲んでおり、芯材と殻60の間に位置している。半円筒形管のシールド64は、シールドの凹面が、アノード組立体18の回転の中心66に面するように芯材62に取り付けられている。
【００２４】
ヒートパイプ33は蒸発器端部70から作動流体が凝集する凝縮器端部72まで、長手方向に伸びている。毛管状構造芯材62によって、ヒートパイプ33は、矢印80で示されているように、ヒートパイプ33の蒸発器端部70まで、液体作動流体を移動させることが可能である。作動液体80が蒸発器端部70に到達した際、作動流体80はX線の発生により生じた熱で気化される。気化した作動流体はヒートパイプ33に気体圧力勾配を形成する。気体圧力勾配が駆動力となり、矢印82で示されるように、気体が凝縮器端部72の方向に流れ、グラファイト背板32内の凝縮部で熱を放出する。気体82は放熱板に気化熱を放出し、凝縮し、液体となる。作動流体は毛細管引力で多孔質芯材62を介して蒸発器70に戻るため、サイクルは継続する。回転式アノードにおける遠心力は、作動液体がヒートパイプの蒸発器端部に移動できる前に、作動液体を芯材から押し出す。シールド64は、アノード組立体18の回転により、X線管稼動中の、多孔質毛管状芯材62からの半径方向における作動流体損を低減する。
【００２５】
殻60、芯材62およびシールド64は、X線ターゲット内での高温に耐えられるモリブデンまたは同様の耐熱性かつ耐食性材料からなる。防食のため、酸素量を低減したアーク鋳造モリブデンを使用することができる。より具体的には、モリブデン合金は約0.5%のTiおよび約0.08%のZrを含む真空溶解合金であっても良い。この組成では、標準の粉末冶金のモリブデンよりも、液体金属作動流体と反応する残留酸素量が少なくなる。シールド64は代わりに適当な薄膜で形成されても良い。
【００２６】
通常、ヒートパイプ33の冷却効果によって、熱はターゲット28の焦点軌道30のような熱源から放熱される。あるシミュレーションによる稼動中の90Kwアノードの静的な等温線おいて、焦点軌道の温度は、焦点軌道下にヒートパイプを設けた場合は1450゜Kであるのに対して、ヒートパイプがない場合は2070゜Kであった。従ってターゲットの熱容量は増大し、物理的により小型のターゲットからより大きな出力を得ることが可能となる。走査出力の高出力化はCT走査器の高速走査化、または断層の薄細化を可能にする。この設計は、所与の期間内により小型のターゲットでより多くの走査を行うことを可能とする。
【００２７】
図5には、本発明の1態様としてヒートパイプ133を有するアノード組立体に対する別の構造が示されている。ヒートパイプ133の構成物の材料、および作動原理は前述のものと同様である。ターゲットは基板128と、ほぼ中心のアノード軸166、および背板132、を有する。これらは図中に破線で示されている。ヒートパイプ133は殻160、芯材162および液体金属作動流体で構成される。
【００２８】
殻160は、内部壁161および外部壁163の2つの同心円状の、平行なほぼ管状の壁を有する。ほぼ管状の各壁161、163は軸166に沿って長手方向に伸びている。ほぼ管状の空洞165が壁161、163の間に存在する。殻160は両端部を封入され、内部は中空になっている。芯材162は、ほぼ管状であり、殻160の空洞165内に置かれる。芯材162は空洞165に取り囲まれ、近似的に各壁161、163から等距離に置かれている。シールド164は外壁163に最近接するように、芯材162の表面に配置される。稼動温度においては液体金属である作動流体（示されていない）は、芯材162とともに中空165内に存在している。上述のように、シールド164は、アノード118が中心166に対して回転する間、多孔質芯材162からの作動液体損を低減する。
【００２９】
ヒートパイプ133は、ターゲット基板128内に位置する蒸発器端部170から、作動流体が凝集するグラファイト製の背板132内にある凝縮器端部172まで伸びている。毛管状構造芯材162によって、ヒートパイプ133は、液体作動流体をヒートパイプ133の蒸発器端部170まで輸送するよう機能することが可能となり、液体作動流体は蒸発器端部170でX線発生によって生じた熱により気化される。気化した作動流体はヒートパイプ133内に気体圧力勾配を生じさせる。気体圧力勾配が駆動力となり、気体は凝縮器端部172の方向へ流れ、グラファイト製の背板132内の凝縮器で熱を放出する。気体は放熱板に気化熱を放出し、その熱を失い凝縮し、液体になる。作動流体は毛細管引力によって多孔質芯材162を介して蒸発器端部170に戻るため、サイクルは継続する。
【００３０】
図6にはヒートパイプ233を有するアノード組立体218に対する別の構造が本発明の1態様として示されている。ヒートパイプ233の構成物の材料、および作動原理は前述のものと同様である。ターゲットは基板228と、ほぼ中心の軸266、および背板232、を有する。これらは図中に破線で示されている。ヒートパイプ233は殻260、複数の芯材262a、b、c、…n、芯材262a-nに対応した複数のシールド264a、b、c、…n、および液体金属作動流体で構成される。
【００３１】
殻260は、内部壁261および外部壁263の2つの同心円状の、平行なほぼ管状の壁を有し、各壁261、263は、軸266に沿ってほぼ長手方向に伸びている。ほぼ管状の空洞265が壁261、263の間に存在する。殻260は両端部を封入され、内部は中空になっている。複数の芯材262a-nは、長方形状であるが、凹状にすることも可能である。芯材262a-nは殻260の空隙265内に置かれている。芯材262a-nは、ヒートパイプ233の周囲に相互に円周状になるように配置される。芯材262a-nの数は、各芯材の寸法と同様、変化させることができる。芯材262a-nは、空隙265によってほぼ取り囲まれ、近似的に各壁261、263から等距離に置かれている。シールド264a-nは外壁263に最近接するように、芯材262a-nそれぞれの表面に配置される。稼動温度においては液体である金属作動流体は、芯材262a-nとともに空洞265内に存在している。上述のように、シールド264a-nは、アノード218が中心266に対して回転する間、多孔質芯材262a-nからの作動流体（示されていない）損を低減する。
【００３２】
ヒートパイプ233は、ターゲット基板228内に位置する蒸発器端部270から、作動流体が凝集するグラファイト製の背板232内にある凝縮器端部272まで伸びている。毛管状構造芯材262a-nによって、ヒートパイプ233は、液体作動流体をヒートパイプ233の蒸発器端部270まで輸送するよう機能することが可能となり、液体作動流体は蒸発器端部270でX線発生によって生じた熱により気化される。気化した作動流体はヒートパイプ233内に気体圧力勾配を生じさせる。気体圧力勾配が駆動力となり、気体は凝縮器端部272の方向へ流れ、グラファイト製の背板232内の凝縮器で熱を放出する。気体は放熱板に気化熱を放出し、その熱を失い凝縮し、液体になる。作動流体は毛細管引力によって多孔質芯材262a-nを介して蒸発器端部270に戻るため、サイクルは継続する。
【００３３】
ヒートパイプは、小さな断面積を通じて極めて大きな熱流束および熱負荷を分散させる効果を有する。ヒートパイプは極めて大きな有効熱伝導度を有し、大量の熱を熱源から放熱板へ移動させることができる。典型的なヒートパイプは、同等の固体の銅の伝熱体より実質上、大きな有効熱伝導度を有する。ヒートパイプは全体的に不活性であり、最小温度勾配で、熱源から放熱板、または等温化された表面へ熱を輸送することに用いることができる点で有利である。
【００３４】
本発明の固有の特徴が、ただ1つの実施例に関連して上記のように説明されているが、そのような特徴は、望まれるように、およびいかなる所与の特定の用途に有利であるように、他の実施例の1以上の他の特徴と組み合わされても良い。
【００３５】
本発明の上記の説明から、当業者には本発明の改良、変更および変形が理解されるであろう。そのような技術分野の範囲内での改良、変更、および変形は、添付された特許請求の範囲に含まれるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の特徴を示すX線管の部分断面図である。
【図２】本発明の特徴を示すアノード組立体の上面図である。
【図３】図2のアノード組立体の側断面図である。
【図４】本発明の特徴を示す回転式アノード組立体内のヒートパイプの部分断面図である。
【図５】本発明の特徴を示すヒートパイプを有する別のアノード組立体の透視部分断面図である。
【図６】本発明の特徴を示すヒートパイプを有する別のアノード組立体の透視部分断面図である。
【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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