(57)【要約】【課題】  導電性を確保しながら、回転軸受の摩耗を低減できる構造のX線管装置を提供すること、及びそのX線管装置を搭載するX線CT装置を提供する。【解決手段】  電子線が照射されることでX線を放射する陽極と、前記陽極に接続される回転軸部と、前記回転軸部を回転可能に支持する回転軸受と、を備えるX線管装置であって、前記回転軸受は前記回転軸部の外周に配置されるラジアル軸受と前記回転軸部の底面に配置されるスラスト軸受とを有しており、前記ラジアル軸受はセラミック製であり、前記スラスト軸受は金属製であって、前記回転軸部は前記陽極と前記スラスト軸受とを電気的に導通させる導通部を有することを特徴とする。【選択図】          図3
2018018642.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線を放射する陽極と、
前記陽極に接続される回転軸部と、
前記回転軸部を回転可能に支持する回転軸受と、を備え、
前記回転軸受は前記回転軸部の外周に配置されるラジアル軸受と前記回転軸部の底面に配置されるスラスト軸受とを有しており、
前記ラジアル軸受はセラミック製であり、前記スラスト軸受は金属製であって、
前記回転軸部は前記陽極と前記スラスト軸受とを電気的に導通させる導通部を有することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管装置において、
前記導通部は、弾性体で構成されることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線管装置において、
前記弾性体は金属バネであることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線管装置において、
前記導通部は、前記回転軸部の中に設けられた中空部に充てんされた液体金属によって構成されることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線管装置において、
前記液体金属の充てん時の体積は、前記中空部の容積よりも小さいことを特徴とするＸ線管装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線管装置において、
前記中空部は、前記陽極または前記スラスト軸受に接触する部分の外径がそれ以外の外径よりも大きいことを特徴とするＸ線管装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＸ線管装置において、
前記回転軸部は、前記陽極または前記スラスト軸受に接触する部分の熱伝導率が、それ以外の熱伝導率よりも小さいことを特徴とするＸ線管装置。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線管装置において、
前記陽極または前記スラスト軸受に接触する部分はジルコニアであり、前記陽極または前記スラスト軸受に接触する部分以外は窒化ケイ素または炭化ケイ素であることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項９】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転する回転円盤と、前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線量に基づき被検体の断層画像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置により再構成された断層画像を表示する画像表示装置と、を備え、
前記Ｘ線源が請求項１に記載のＸ線管装置であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はX線管装置及びX線CT(Computed Tomography)装置に係わり、特に回転陽極型X線管装置の回転軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置とは、被検体にX線を照射するX線管装置と、被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、を被検体の周囲で回転させることにより得られる複数角度からの投影データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示するものである。X線CT装置で表示される画像は、被検体の中の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。
【０００３】
X線CT装置に用いられるX線管装置には、円盤形状の陽極を回転させる回転陽極型X線管装置が使用される。陽極を回転可能に支持する回転軸受は、回転軸部の回転軸方向に所定の距離を隔てて通常二か所に配置される。回転軸受は、回転軸部上の設けられる内輪と、固定部の内面に設けられる外輪と、内輪と外輪に挟まれる軸受ボールを有している。回転軸受が円滑かつ安定に回転するためには、軸受ボール及び内輪、外輪の隙間が適正な範囲に保たれることが望ましい。
【０００４】
X線管装置では、X線発生時に陽極で大きな熱負荷が与えられ、その熱が回転軸受に伝導する。その結果、回転軸受に大きな熱応力が発生し、回転軸受を摩耗させ、摩耗が進むと回転軸受の回転が不安定になり、やがて寿命を迎える。
【０００５】
そこで、特許文献1には、回転軸受の軸受ボールをセラミック製にするとともに、内輪と外輪の軌道面にイオン窒化層を形成することで、回転軸受の耐摩耗性を向上させることが開示されている。また、軸受ボール並びに内輪と外輪の軌道面に銀や銅、鉛等の金属をコーティングしたり、セラミック製の軸受ボールの中に鋼製を混在させたりすることにより、導電性を確保することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-243694号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献1では、全ての軸受ボールをセラミック製とした場合には、コーティングされた金属の剥がれが進むことにより導電性が確保できなくなる。またセラミック製の軸受ボールと鋼製の軸受ボールを混在させた場合には、鋼製の軸受ボールの摩耗が進むにつれて回転軸受の回転が不安定になる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、導電性を確保しながら、回転軸受の摩耗を低減できる構造のX線管装置を提供すること、及びそのX線管装置を搭載するX線CT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】
上記目的を達成するために本発明は、陽極に接続される回転軸部を回転可能に支持する回転軸受のうち、前記回転軸部の円周に沿って配置されるラジアル軸受がセラミック製であり、前記回転軸部の底面に配置されるスラスト軸受が金属製であって、前記回転軸部は前記陽極と前記スラスト軸受とを電気的に導通させる導通部を有することを特徴とする。
【００１０】
より具体的には、本発明は、電子線が照射されることでX線を放射する陽極と、前記陽極に接続される回転軸部と、前記回転軸部を回転可能に支持する回転軸受と、を備えるX線管装置であって、前記回転軸受は前記回転軸部の外周に配置されるラジアル軸受と前記回転軸部の底面に配置されるスラスト軸受とを有しており、前記ラジアル軸受はセラミック製であり、前記スラスト軸受は金属製であって、前記回転軸部は前記陽極と前記スラスト軸受とを電気的に導通させる導通部を有することを特徴とするX線管装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記X線管装置と、前記X線管装置に対向配置され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線管装置と前記X線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転する回転円盤と、前記X線検出器により検出された複数角度からの透過X線量に基づき前記被検体の断層画像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置により再構成された断層画像を表示する画像表示装置と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導電性を確保しながら、回転軸受の摩耗を低減できる構造のX線管装置を提供すること、及びそのX線管装置を搭載するX線CT装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のX線CT装置1の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明のX線管装置101の全体構成を示す図
【図３】本発明のX線管装置101の陽極212周辺の構造を示す図
【図４】熱流路と電流経路とを説明する図
【図５】本発明の第1の実施形態の導通部301Aを示す図
【図６】本発明の第2の実施形態の導通部301Aを示す図
【図７】本発明の第2の実施形態の導通部301Aの変形例を示す図
【図８】本発明の第2の実施形態の変形例での液体金属の様子を示す図
【図９】本発明の第3の実施形態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明に係るX線CT装置及びX線CT装置に搭載されるX線管装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１５】
(第1の実施形態)
図1を用いて本発明を適用したX線CT装置1の全体構成を説明する。X線CT装置1はスキャンガントリ部100と操作卓120とを備える。
【００１６】
スキャンガントリ部100は、X線管装置101と、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、を備えている。X線管装置101は寝台105上に載置された被検体にX線を照射する装置である。X線管装置101の構成については図2を用いて後述する。コリメータ103はX線管装置101から照射されるX線の放射範囲を制限する装置である。
【００１７】
回転円盤102は、寝台105上に載置された被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管装置101とX線検出器106を搭載し、X線管装置101とX線検出器106を被検体の周囲で回転させるものである。
【００１８】
X線検出器106は、X線管装置101と対向配置され、被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布を計測する装置であり、多数のX線検出素子を回転円盤102の回転方向に配列したもの、若しくは回転円盤102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集する装置である。ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台105の上下前後左右動を制御する装置である。X線制御装置110はX線管装置101に入力される電力を制御する装置である。
【００１９】
操作卓120は、入力装置121と、画像演算装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124とを備えている。入力装置121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイスである。画像演算装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理して断層画像を再構成する装置である。
【００２０】
表示装置125は、画像演算装置122で再構成された断層画像を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像演算装置122で再構成された断層画像の画像データを記憶する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。
【００２１】
システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110を制御する装置である。
【００２２】
入力装置121から入力された撮影条件、特にX線管電圧やX線管電流などに基づきX線制御装置110がX線管装置101に入力される電力を制御することにより、X線管装置101は撮影条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器106は、X線管装置101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。回転円盤102はガントリ制御装置108により制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特に回転速度などに基づいて回転する。寝台105は寝台制御装置109によって制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特にらせんピッチなどに基づいて動作する。
【００２３】
X線管装置101からのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円盤102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。取得された様々な角度からの投影データは画像演算装置122に送信される。画像演算装置122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することにより断層画像を再構成する。再構成して得られた断層画像は表示装置125に表示される。
【００２４】
図2を用いて、X線管装置101の構成について説明する。X線管装置101は、X線を発生するX線管210と、X線管210を収納する容器220とを備える。
【００２５】
X線管210は、電子線を発生する陰極211と、陰極211に対し正の電位が印加される陽極212と、陰極211と陽極212を真空雰囲気中に保持する外囲器213とを備える。
【００２６】
陰極211はフィラメントもしくは冷陰極と、集束電極とを備える。フィラメントはタングステンなどの高融点材料をコイル状に巻いたものであり、電流が流されることにより加熱され、電子を放出する。冷陰極はニッケルやモリブデンなどの金属材料を鋭利に尖らせたもので、陰極表面に電界が集中することで電界放出により電子を放出する。集束電極は、放出された電子を陽極212上のX線焦点へ向けて集束させるための集束電界を形成する。フィラメントもしくは冷陰極と、集束電極とは同電位である。
【００２７】
陽極212はターゲットと陽極母材とを備える。ターゲットはタングステンなどの高融点で原子番号の大きい材質で構成される。ターゲット上のX線焦点に陰極211から放出された電子が衝突することにより、X線焦点からX線217が放射される。陽極母材は、銅などの熱伝導率の高い材質からなり、ターゲットを保持する。ターゲットと陽極母材とは同電位である。
【００２８】
外囲器213は陰極211と陽極212の間を電気的に絶縁するために、陰極211と陽極212を真空雰囲気中に保持する。外囲器213にはX線217をX線管210外へ放射するための放射窓218が備えられる。放射窓218は、X線透過率が高いベリリウムなどの原子番号の小さい材質で構成される。放射窓218は後述する容器220にも備えられる。外囲器213の電位は接地電位である。
【００２９】
陰極211から放出された電子は、陰極と陽極との間に印加される電圧により加速され電子線216となる。電子線216が集束電界により集束されてターゲット上のX線焦点に衝突すると、X線焦点からX線217が発生する。発生するX線のエネルギーは、陰極と陽極との間に印加される電圧、いわゆる管電圧によって決まる。発生するX線の線量は、陰極から放出される電子の量いわゆる管電流と、管電圧によって決まる。
【００３０】
電子線216のエネルギーの内、X線に変換される割合は1％程度に過ぎず、残りのほとんどのエネルギーは熱となる。医療用のX線CT装置1に搭載されるX線管装置101では、管電圧は百数十kV、管電流は数百mAであるので、陽極212は数十kWの熱量で加熱される。このような加熱により陽極212が過熱溶融することを防止するため、陽極212は回転体支持部215に接続されており、回転体支持部215の駆動により、図2中の1点鎖線219を回転軸として回転する。以降の説明では、陽極212の回転軸を、符号219を用いて回転軸219と呼ぶ。回転体支持部215は、励磁コイル214が発生した磁界を回転駆動力として駆動する。陽極212を回転させることで、電子線216が衝突する部分であるX線焦点が常に移動するので、X線焦点の温度をターゲットの融点より低く保つことができ、陽極212が過熱溶融することを防止できる。
【００３１】
X線管210と励磁コイル214とは、容器220の中に収納される。容器220の中には、X線管210を電気的に絶縁するとともに冷却媒体となる絶縁油が充填される。容器220内に充填された絶縁油は、X線管装置101の容器220に接続された配管を通じて冷却器に導かれ、冷却器にて熱を放散した後、配管を通じて容器220内に戻される。
【００３２】
X線焦点で発生した熱により陽極212は平均温度1000℃程度となる。発生した熱の大半は陽極212の表面からの輻射により外囲器213へ放熱され、残りの熱は熱伝導により回転体支持部215を通じて外囲器213へ流れる。
【００３３】
図3を用いて、陽極212に接続される回転体支持部215について説明する。図3(a)は陽極212周辺の構造を示す図であり、回転軸219に沿った断面図である。なお、図面を簡略化するため、図3(a)には回転軸219より上側の半分を図示している。回転体支持部215は、陽極212が陰極211と対向する面の裏側に接続され、固定部300と、回転軸部301と、回転軸受であるラジアル軸受303a、303bとスラスト軸受304と、回転円筒部302と、間座305を備えている。図3において、金属製の部分を斜線で、セラミック製の部分を陰影で示している。
【００３４】
固定部300は、円筒の一端に底面が設けられた形状と段付き円柱部を組み合わせた形状を有する金属製の部材であり、円柱部の一端が外囲器213に支持される。
【００３５】
回転軸部301は、段付き円柱形状を有しており、固定部300の円筒の内側に配置され、回転軸受であるラジアル軸受303a、303bとスラスト軸受304によって固定部300に対して回転可能に支持される。回転軸部301には陽極212が接続され、陽極212には回転円筒部302が接続される。回転軸部301の大部分はセラミック製であるが、回転軸部301の一部は金属製である導通部301Aで構成される。導通部301Aは回転軸219の方向に細長い形状を有する。導通部301Aについては後で詳細に説明する。
【００３６】
回転円筒部302は円筒形状を有し、回転円筒部302の内側には固定部300及び回転軸部301が配置される。回転円筒部302は、励磁コイル214が発生する磁界を駆動力として、回転軸219を中心として回転する。回転円筒部302の回転に伴い、回転円筒部302に接続される陽極212及び回転軸部301が回転する。すなわち、X線管装置101において、回転円筒部302と、陽極212、回転軸部301が回転体となる。
【００３７】
回転軸受であるラジアル軸受303a、303bとスラスト軸受304は、回転軸部301を固定部300に対して回転可能に支持するものであって、いわゆる転がり軸受である。以下、図3(b)、図3(c)を用いながら、ラジアル軸受303a、303b、及びスラスト軸受304の構造をそれぞれ説明する。
【００３８】
ラジアル軸受303a、303bは、回転軸部301の外周であって、回転軸219方向に所定の距離を隔てた二か所に配置される。ラジアル軸受303a、303bの間には、円筒形状のスペーサである間座305が配置される。ラジアル軸受303aとラジアル軸受303bとは、配置される位置と向きが異なるだけであり構造は同じであるので、以降ではラジアル軸受303bの構造についてのみ図3(b)を用いて説明する。図3(b)は図3(a)中のラジアル軸受303bの点線四角部を拡大した図である。ラジアル軸受303bは、内輪303b-1と、軸受ボール303b-2と、外輪303b-3とを有する。
【００３９】
内輪303b-1は回転軸部301の外周に形成された円弧形状の溝である。外輪303b-3は、内側に円弧形状の溝を有する円環形状の部材であって、固定部300の内周面に接している。外輪303b-3は回転軸部301と同心であって、内輪303b-1と外輪303b-3の溝が対向するように配置される。内輪303b-1と外輪303b-3との間には、複数個の軸受ボール303b-2が回転軸部301の外周に沿って配置される。回転軸部301、すなわち内輪303b-1の回転にともなって、複数個の軸受ボール303b-2が回転することにより、回転軸部301が固定部300に対して回転可能に支持される。
【００４０】
内輪303b-1、軸受ボール303b-2、外輪303b-3はセラミック製であって、例えば窒化ケイ素(Si3N4)や炭化ケイ素(SiC)で構成される。つまり、ラジアル軸受303a、303bはセラミック製であって、耐熱性及び耐摩耗性について、金属製の回転軸受よりも優れた特性を有する。
【００４１】
スラスト軸受304は、回転軸部301の底面に配置される。図3(a)中のスラスト軸受304の点線四角部を拡大した図である図3(c)を用いて、スラスト軸受304を説明する。スラスト軸受304は、回転側軌道面304-1と、軸受ボール304-2と、固定側軌道面304-3とを有する。
【００４２】
回転側軌道面304-1は、回転軸部301の底面に配置された金属製の円板の底面に形成された円弧形状の溝である。固定側軌道面304-3は、固定部300の底面に形成された円弧形状の溝であり、回転側軌道面304-1に対向するように形成される。回転側軌道面304-1と固定側軌道面304-3との間には、複数個の軸受ボール304-2が配置される。回転軸部301、すなわち回転側軌道面304-1の回転にともなって、複数個の軸受ボール304-2が回転することにより、回転軸部301が固定部300に対して回転可能に支持される。なお、軸受ボール304-2と、回転側軌道面304-1及び固定側軌道面304-3の間には、回転にともなう摩擦を低減するために軟質金属の潤滑剤が塗布される。
【００４３】
図4を用いて、回転体支持部215における熱流路と電流経路とについて説明する。図4は回転体支持部215の断面図である。図4では、熱流路は実線の矢印で、電流経路は点線の矢印で示され、実線の矢印の太さは流れる熱量の大きさを示し、セラミック製の部分を陰影で示している。なお図4に示すように、スラスト軸受304と固定部300との間に、回転軸受内の隙間を適切に保つための予圧バネ400を設けても良い。予圧バネ400を設けた場合は、予圧バネ400と軸受ボール304-2との間に配置された金属製の円板の底面に形成された円弧形状の溝が固定側軌道面304-3となる。
【００４４】
陽極212で発生した熱のほとんどは、セラミック製の回転軸部302により遮蔽され、陽極212や回転円筒部302の表面から輻射によって外囲器に213へ流れる。また、残りの熱はラジアル軸受303a、303bを介して固定部300へ伝導する。さらに、わずかな残りの熱は、ラジアル軸受303a、303bよりも陽極212から遠い位置にあるスラスト軸受304を介して固定部300へ伝導する。よってスラスト軸受304及びスラスト軸受304に塗布される軟質金属の潤滑剤は熱の影響を低減することができる。
【００４５】
一方、陽極212に照射された電子は、ラジアル軸受303a、303b を介してX線管装置101の外部へ流れることができないが、導通部301Aを介してスラスト軸受304、予圧バネ400、固定部300という経路でX線管装置101の外部へ流れることができる。すなわち、固定部300、予圧バネ400、スラスト軸受304、導通部301A、陽極212という経路で電流が流れる。
【００４６】
次に、図5を用いて導通部301Aの具体例についてより詳細に説明する。図5に示す導通部301Aは、金属の弾性体であって、例えばらせん形状を有する金属製のバネである。導通部301Aを弾性体とすることにより、金属製である導通部301Aとセラミック製である回転軸部301との熱膨張率の差を導通部301Aが吸収することができる。
【００４７】
また導通部301Aは、高温になる陽極212と接続されるので、タングステンやタンタル、ニッケルベースの合金のような耐熱性のある材質が望ましい。さらに、導通部301Aを伝導する熱量を低減するために、バネの巻き数を可能な限り多くし、スラスト軸受304までの熱流路を長くすることが好ましい。なお、図5にはらせん形状を有する金属バネの例を示したが、導通部301Aは金属の弾性体であればよく、板バネであっても良い。
【００４８】
以上のように、ラジアル軸受303a、303bをセラミック製、スラスト軸受304を金属製とし、大部分がセラミック製である回転軸部301の一部を、回転軸219の方向に細長い形状の金属製の導通部301Aとすることにより、X線管装置101の外部と陽極212との導電性を確保しながら、回転軸受であるラジアル軸受303a、303b及びスラスト軸受304の摩耗を低減させることができる。
【００４９】
特に、X線CT装置1の回転円盤102の中心軸と回転軸219とが平行であることも相まって、大きな荷重がかかるラジアル軸受303a、303bを耐摩耗性に優れたセラミック製とすることによりX線管装置101の長寿命化を図ることができる。またラジアル軸受303a、303bを耐熱性に優れたセラミック製とすることにより、陽極212の近傍にラジアル軸受303a、303bを配置することが可能となる。回転円筒部302と、陽極212、回転軸部301で構成される回転体の重心は陽極212の近傍にあるので、陽極212の近傍にラジアル軸受303a、303bを配置することにより、ラジアル軸受303a、303bを安定駆動させることができる。
【００５０】
さらに、導通部301Aが弾性体であることにより、セラミック製の回転軸部301と金属製の導通部301Aとの熱膨張率の差によって生じる熱応力を導通部301Aが吸収するので、回転軸部301と導通部301Aとの界面で破断を防止することができる。
【００５１】
(第2の実施形態)
図6を図5と対比させながら第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では図5に示したように、導通部301Aが金属の弾性体、例えばらせん形状を有する金属製のバネであった。これに対し、本実施形態では導通部301Aを液体金属で構成する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００５２】
図6に示すように本実施形態では、回転軸部301の中心に回転軸219に沿って円柱形状の中空部を設け、中空部の中に液体金属を封入することにより導通部301Aを構成する。本実施形態に用いられる液体金属には、相転移による体積変化が小さいことが望ましく、例えばガリウム/インジウム/スズの合金が用いられる。
【００５３】
このような構成とすることにより、陽極212とスラスト軸受304との間の導電性は、液体金属で構成される導通部301Aにより確保される。また回転体支持部215の温度が変化した場合であっても、セラミック製の回転軸部301もガリウム/インジウム/スズの合金で構成される導通部301Aも体積変化が小さいので、発生する熱応力はわずかである。また、第1の実施形態と同様に、ラジアル軸受303a、303bはセラミック製であるので、回転軸受の摩耗を低減できる。
【００５４】
次に図7を用いて第2の実施形態の変形例を説明する。中空部に封入される金属の体積が相転移によって変化する場合、相転移後の金属内に空隙が発生し、陽極212とスラスト軸受304との間の導電性を確保できないときがある。より具体的には、常温では固体であるガリウムで中空部を満たした場合、X線発生時の熱によって固体から液体への相転移後に体積が約3％減少する。その結果、中空部内の内圧が下がり、導通部301Aの途中に空隙が発生することで、陽極212からスラスト軸受304までの経路で導電性が確保できないことがある。
【００５５】
そこで図7では、中空部の一部の外径を他の部分の外径よりも大きくする。より具体的には、陽極212またはスラスト軸受304に接触する部分の外径をそれ以外の外径よりも大きくした大径部700を設け、大径部700の形状を円錐台にする。大径部700の形状を円錐台にすると、回転軸部302の回転によって生じる遠心力の作用で、導電性を確保することができる。
【００５６】
遠心力の作用により導電性を確保できるメカニズムについて図8を用いて説明する。なお、図8では金属製の部分を斜線で、セラミック製の部分を陰影で、空隙の部分を白色で示している。図8(a)は回転軸部301が静止している時であり、図8(b)は回転軸部301が回転している時である。回転軸部301が静止している時に空隙800によって陽極212と導通部301Aとの導電性が確保されない場合であっても、回転軸部301の回転によって生じる遠心力により、重い液体金属は中空部内の外側へ、軽い空隙800は中空部内の内側へ移動する。その結果、導通部301Aと陽極212またはスラスト軸受304とが必ず接触することになり、陽極212からスラスト軸受304までの経路での導電性を確保することができる。
【００５７】
以上説明したように、第2の実施形態の変形例によれば、金属の体積が相転移によって変化し空隙が発生する場合であっても、回転軸部301の回転によって生じる遠心力により導電性を確保することができる。
【００５８】
(第3の実施形態)
図9を図5と対比させながら第3の実施形態について説明する。第1の実施形態では図5に示したように、セラミック製の回転軸部301の一部を金属製である導通部301Aで構成した。これに対し、本実施形態では導通部301Aはそのままとしながら、セラミック製の回転軸部301の一部をセラミック製断熱部材900で構成する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００５９】
図9に示すように、本実施形態の回転軸部301は、陽極212またはスラスト軸受304に接触する部分をセラミック製断熱部材900で構成する。セラミック製断熱部材900は、その他の回転軸部302を構成するセラミック製の部材よりも熱伝導率の小さな部材であり、例えばジルコニア等である。セラミック製断熱部材900と、陽極212や回転軸部301、スラスト軸受304との接合には、拡散接合やメタライズのようなセラミック接合法が用いられる。
【００６０】
このような構成とすることにより、陽極212と回転軸部301との間、又は回転軸部301と スラスト軸受304との間に、セラミック製断熱部材900を設けることにより、回転軸受、特にスラスト軸受304への熱流入を著しく低減することができる。
【００６１】
また、第1の実施形態と同様に、ラジアル軸受303a、303bはセラミック製であり、スラスト軸受304は金属製であって、回転軸部301の一部が導通部301Aで構成されるので、導電性を確保しながら、回転軸受の摩耗を低減できる。
【００６２】
以上、複数の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、第3の実施形態において、導通部301Aを液体金属で構成しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
1  X線CT装置、100  スキャンガントリ部、101  X線管装置、102  回転円盤、103  コリメータ、104  開口部、105  寝台、106  X線検出器、107  データ収集装置、108  ガントリ制御装置、109  寝台制御装置、110  X線制御装置、120  操作卓、121  入力装置、122  画像演算装置、123  記憶装置、124  システム制御装置、125  表示装置、210  X線管、211  陰極、212  陽極、213  外囲器、214  励磁コイル、215  回転体支持部、216  電子線、217  X線、218  放射窓、219  回転軸、220  容器、300  固定部、301  回転軸部、301A  導通部、302  回転円筒部、303a、303b  ラジアル軸受、303b-1  内輪、303b-2  軸受ボール、303b-3  外輪、304  スラスト軸受、304-1  回転側軌道面、304-2  軸受ボール、304-3  固定側軌道面、400  予圧バネ、700  大径部、800  空隙、900  セラミックス製断熱材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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