(57)【要約】【課題】すべり軸受から液体金属潤滑剤の漏れを抑制すること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。【解決手段】  電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結された回転体と、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に充填された液体金属潤滑剤と、で構成される動圧式すべり軸受と、前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、前記回転体の端部において前記液体金属潤滑剤を捕獲するための第１空間を形成する捕獲部と、前記真空外囲器内において前記捕獲部とは異なる位置に第２空間を形成する中空体と、を備え、前記固定軸には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する連通孔が形成されたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。【選択図】      図１
2011233258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに連結された回転体と、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に充填された液体金属潤滑剤と、で構成される動圧式すべり軸受と、
前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、
前記回転体の端部において前記液体金属潤滑剤を捕獲するための第１空間を形成する捕獲部と、
前記真空外囲器内において前記捕獲部とは異なる位置に第２空間を形成する中空体と、
を備え、
前記固定軸には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する連通孔が形成されたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】
前記中空体は、前記真空外囲器に固定されているとともに前記動圧式すべり軸受の前記固定軸を支持する支持体であり、前記支持体の内部に前記固定軸に形成された連通孔と連通する前記第２空間が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
前記捕獲部は、前記回転体に設けられるとともに第１環状体及び第２環状体を有し、前記第１環状体及び第２環状体と前記固定軸との間で前記第１空間を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１によれば、動圧式すべり軸受を有する回転陽極型Ｘ線管が開示されており、特に、回転体の回転陽極が接続される部分は、動圧式すべり軸受内部で発生するガスを軸受の外部に排出可能に形成されている。より具体的には、回転体は、液体金属潤滑剤を外部に放出することなくガスを排出可能な直径の貫通穴を有している。
【０００３】
このような構成においては、すべり軸受からガスが排出されるのに追従して液体金属潤滑剤が外部に放出されないように十分に小さな直径の貫通孔が形成されているが、ガス排出のコンダクタンスは逆に低下するため、突出ガスが発生した場合にすべり軸受内の圧力が急上昇してしまい、ガス流に追随して液体金属潤滑剤が漏れる恐れがある。真空外囲器内に液体金属潤滑剤が漏れ出した場合、陽極ターゲット付近の高電圧領域に液体金属潤滑剤が移動し、管球の耐電圧特性を劣化させ放電の要因となる。特に、特許文献１の構成のように、陽極ターゲット付近からガスを排出する構成においては、ガスとともに液体金属潤滑剤が放出された場合には深刻な問題を引き起こすおそれがある。
【０００４】
また、陽極ターゲット付近は１０００℃程度の高温に曝されるため、陽極ターゲット付近の部材は、耐熱性の高いモリブデンやタングステンなどの金属材料を用いて形成されるが、加工性が悪く、液体金属潤滑剤を放出することなくガスを排出するための微細な貫通穴を形成することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、すべり軸受から液体金属潤滑剤の漏れを抑制することが可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された電子が入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結された回転体と、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に充填された液体金属潤滑剤と、で構成される動圧式すべり軸受と、前記陽極ターゲット、前記陰極、及び、前記動圧式すべり軸受を収納した真空外囲器と、前記回転体の端部において前記液体金属潤滑剤を捕獲するための第１空間を形成する捕獲部と、前記真空外囲器内において前記捕獲部とは異なる位置に第２空間を形成する中空体と、を備え、前記固定軸には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する連通孔が形成されたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、すべり軸受から液体金属潤滑剤の漏れを抑制することが可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態における回転陽極型Ｘ線管の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管に備えられた捕獲部を、連通孔の横孔を通り管軸に直交する平面で切断したときの断面図である。
【図３】図３は、本実施形態における回転陽極型Ｘ線管の他の構成の一例を概略的に示す図であり、第２捕獲部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態における回転陽極型Ｘ線管の構成の一例を模式的に示す図である。
【００１２】
すなわち、回転陽極型Ｘ線管１は、真空外囲器２、陰極３、陽極ターゲット４、動圧式すべり軸受１０などを備えて構成されている。真空外囲器２は、例えばガラスによって形成され、その内部の空間２Ａは高真空に維持されている。また、真空外囲器２は、その一部に設けられたＸ線用出力窓２Ｗを有している。このような真空外囲器２の内部には、陰極３、陽極ターゲット４、動圧式すべり軸受１０などが収容されている。
【００１３】
陰極３は、電子を放出する電子源である。この陰極３は、回転陽極型Ｘ線管１の管軸Ｏから外れた位置に配置されている。このような陰極３は、図示しない支持機構により真空外囲器２の内部で支持されている。
【００１４】
陽極ターゲット４は、陰極３から放出された電子が入射してＸ線を放出するものである。この陽極ターゲット４は、概略円盤状に形成され、その一部が陰極３と対向している。このように円盤状に形成された陽極ターゲット４は、その略中心で回転支持機構である動圧式すべり軸受１０に連結され、回転可能に支持されている。
【００１５】
動圧式すべり軸受１０は、回転体１１と、固定軸１２と、これらの回転体１１と固定軸１２との間に充填された液体金属潤滑剤１３とによって構成されている。
【００１６】
回転体１１は、陽極ターゲット４に連結された回転支柱１１Ａと、この回転支柱１１Ａに連結された回転軸１１Ｂと、この回転軸１１Ｂの外側に形成された回転子１１Ｃと、から構成されている。回転軸１１Ｂは、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。この回転軸１１Ｂの管軸Ｏに沿った一端側は塞がれており、また、回転軸１１Ｂの管軸Ｏに沿った他端側は開放されている。回転支柱１１Ａは、回転軸１１Ｂの一端側に連結されている。回転子１１Ｃは、銅のような電気抵抗の低い金属材料によって形成され、管軸Ｏに沿って延びた円筒状に形成されている。この回転子１１Ｃは、回転軸１１Ｂの一端側に固定されている。
【００１７】
固定軸１２は、管軸Ｏに沿って延びた円柱状に形成されており、上記構成の回転体１１を回転可能に支持する。より具体的には、固定軸１２は、管軸Ｏに沿った先端側に径大の円柱状に形成された先端部１２Ａと、管軸Ｏに沿った後端側に先端部１２Ａよりも径小の円柱状に形成された後端部１２Ｂと、を有している。この固定軸１２のうち、先端部１２Ａは、回転軸１１Ｂの内側に嵌合している。このような固定軸１２の表面、つまり、回転軸１１Ｂに嵌合する先端部１２Ａの表面には、例えば、ヘリングボーンパターンの螺旋溝が設けられている。
【００１８】
液体金属潤滑剤１３は、真空中での蒸気圧が比較的低い液体金属、例えばインジウム（Ｉｎ）−ガリウム（Ｇａ）合金からなる。この液体金属潤滑剤１３は、回転軸１１Ｂと固定軸１２の先端部１２Ａとの間の隙間に充填されている。
【００１９】
支持体５は、中空体であり、その内部に空間（第２空間）５Ａを形成している。この支持体５は、その底部が真空外囲器２に固定されているとともに、その上部で固定軸１２を支持している。特に、図示した例では、固定軸１２の後端部１２Ｂのみが支持体５によって支持されている（片持ち軸受）。この支持体５には、貫通穴５Ｔが形成されている。支持体５の内部の空間５Ａは、貫通穴５Ｔを介して、真空外囲器２の内部の空間２Ａと連通しており、空間２Ａと同様に高真空である。
【００２０】
また、真空外囲器２の内部における適当な位置には、ゲッター材６が配置されている。図示した例では、ゲッター材６は、支持体５の内部に配置されているが、この例に限らない。このゲッター材６は、真空外囲器２の内部に放出されたガス成分を吸着するものであり、真空外囲器２内の空間２Ａの真空度を維持している。
【００２１】
本実施形態においては、動圧式すべり軸受１０を構成する回転体１１の端部において、液体金属潤滑剤１３を捕獲する捕獲部２０が設けられている。この捕獲部２０は、回転体１１に設けられた第１環状体２１及び第２環状体２２を有している。
【００２２】
より具体的には、第１環状体２１は、回転軸１１Ｂの他端側に取り付けられたスラストリングであり、回転体１１と固定軸１２との間に液体金属潤滑剤１３を封入するとともに、回転軸１１Ｂの内部に嵌合した固定軸１２の先端部１２Ａの抜けを防止している。この第１環状体２１は、液体金属潤滑剤１３の漏れ出しを防止するためには、その内縁２１ｉｎが固定軸１２の後端部１２Ｂに密着していることが望ましいが、第１環状体２１は回転軸１１Ｂとともに回転する一方で固定軸１２は回転しないため、回転体１１がスムースに回転するために第１環状体２１と後端部１２Ｂとの間には僅かな隙間が存在している。
【００２３】
第２環状体２２は、その一部が第１環状体２１に接し、図示しないネジ等により、第１環状体２１とともに回転軸１１Ｂに固定されている。また、この第２環状体２２の一部は、第１環状体２１よりも管軸Ｏに沿った後端側に向かって離間している。この第２環状体２２と後端部１２Ｂとの間には僅かな隙間が存在している。
【００２４】
このような構成により、第１環状体２１と、第２環状体２２と、後端部１２Ｂとの間には、回転体１１と固定軸１２との間に封入された液体金属潤滑剤１３を捕獲するための捕獲空間（第１空間）２０Ａが形成される。つまり、この捕獲空間２０Ａは、動圧式すべり軸受１０と真空外囲器２内の空間２Ａとの境界に設けられている。また、図示したように、真空外囲器２の内部において、このような捕獲空間２０Ａと、支持体５の内部の空間５Ａとは、異なる位置に形成されている。
【００２５】
このような構成の回転陽極型Ｘ線管１において、固定軸１２には、捕獲空間２０Ａと、この捕獲空間２０Ａとは異なる位置に形成された空間５Ａとを連通する連通孔３０が形成されている。より具体的には、連通孔３０は、固定軸１２の後端部１２Ｂに形成されている。この連通孔３０は、管軸Ｏに対して直交する方向に延びて捕獲空間２０Ａに到達する横孔３０Ａと、この横孔３０Ａに繋がるとともに管軸Ｏに沿って延びて空間５Ａに到達する縦孔３０Ｂとで構成されている。
【００２６】
図２は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１において、連通孔３０の横孔３０Ａを通り管軸Ｏに直交する平面での断面図である。
【００２７】
固定軸１２の後端部１２Ｂには、３つの連通孔３０が形成されている。各連通孔３０は、横孔３０Ａと縦孔３０Ｂとで構成されている。図示した例では、３つの連通孔３０は、管軸Ｏを中心として１２０°の方向に等間隔に形成されている。３つの連通孔３０の各横孔３０Ａは、環状に形成された捕獲空間２０Ａに連通している。
【００２８】
このような構成の本実施形態によれば、液体金属潤滑剤１３を捕獲する捕獲空間２０Ａが設けられるとともに、この捕獲空間２０Ａとは異なる位置に形成された空間５Ａとの間に連通する連通孔３０が形成されている。これにより、動圧式すべり軸受１０の内部で発生するガスを回転体１１と固定軸１２とが形成する隙間とは別の経路で空間５Ａに排出することが可能となる。
【００２９】
すなわち、動圧式すべり軸受１０の内部でガスが発生したのに伴って、動圧式すべり軸受１０の内圧が上昇し、第１環状体２１と固定軸１２の後端部１２Ｂとの間の隙間からガスが排出される。このガス排出に伴い、回転軸１１Ｂと固定軸１２の先端部１２Ａとの間に封入された液体金属潤滑剤１３が第１環状体２１と後端部１２Ｂとの間の隙間から漏れ出したとしても、漏れ出した液体金属潤滑剤１３は、捕獲部２０に形成された捕獲空間２０Ａに捕獲される。一方で、動圧式すべり軸受１０の内部から排出されたガスは、捕獲空間２０Ａから連通孔３０を介して支持体５の内部の空間５Ａに導かれる。このガスは、支持体５の貫通穴５Ｔから真空外囲器２の内部の空間２Ａに排出されるが、最終的にはゲッター材６に吸着される。
【００３０】
このため、動圧式すべり軸受１０の回転により発生するガスにより動圧式すべり軸受１０の内部あるいは液体金属潤滑剤１３を捕獲する捕獲空間２０Ａの内部の圧力が急上昇するのを防ぐことができ、また、回転体１１と固定軸１２との間の隙間からの液体金属潤滑剤１３の漏れを大幅に抑制することが可能となる。つまり、本実施形態によれば、動圧式すべり軸受１０からのガス排出と液体金属潤滑剤１３の漏れ防止の相反する課題を同時に解決することができる。
【００３１】
したがって、真空外囲器２の内部における陽極ターゲット４付近などの高電圧領域への液体金属潤滑剤１３の移動が抑制され、管球の耐電圧特性の劣化を防止することが可能となる。
【００３２】
なお、捕獲空間２０Ａで捕獲し切れなかった液体金属潤滑剤１３の一部は、連通孔３０を介して支持体５の内部の空間５Ａに導かれる。支持体５が形成する空間５Ａと外側の空間２Ａとは、支持体５に形成された貫通穴５Ｔによりつながっているが、この部分におけるガス排出のコンダクタンスは十分大きいため空間５Ａ内の圧力が急上昇することはなく、ガス排出に追従した液体金属潤滑剤１３の飛散粒は貫通穴５Ｔを通過して空間２Ａに放出されず、空間５Ａ内に捕獲される。なお、貫通穴５Ｔには、例えばメッシュ状構体５Ｘなどを取りつけておくことが望ましい。これにより、空間５Ａ内に捕獲された液体金属潤滑剤１３が真空外囲器２の内部の空間２Ａに移動するのをより効果的に防止することが可能である。
【００３３】
また、本実施形態では、陽極ターゲット４付近からガスを排出する構成と比較して、陽極ターゲット４から離れた側からガスを排出するとともに液体金属潤滑剤１３を捕獲する構成としたため、たとえ液体金属潤滑剤１３が放出されたとしても、耐電圧特性への影響が少ない。また、連通孔３０が形成される固定軸１２は、陽極ターゲット４付近とは異なり、高温に曝されにくいため、鉄系などの比較的安価で加工性が良好な素材を用いて形成可能である。したがって、コストの低減が可能となるとともに、高精度の加工が可能となる。
【００３４】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００３５】
例えば、本実施形態においては、捕獲空間２０Ａと連通孔３０を介して連通する空間は、支持体５の内部に形成したが、液体金属潤滑剤１３を捕獲できる機能を持っている空間であれば真空外囲器２の内部のどこにでも配置可能であり、その位置を規定するものではない。例えば、図３に示すように、捕獲部２０と支持体５との間に第２捕獲部４０を形成しても良い。第２捕獲部４０の内部に形成された空間４０Ａは、連通孔３０を介して捕獲部２０の内部の捕獲空間２０Ａと連通している。このような構成においても、上記した例と同様の効果が得られる。
【００３６】
また、本実施形態においては、動圧式すべり軸受１０は、その固定軸１２の後端部１２Ｂのみが支持体５によって支持されている構成を例に説明したが、回転軸１１Ｂが円筒状に形成され、陽極ターゲット４が回転軸１１Ｂの略中央部に取り付けられ、しかも、固定軸１２の両端部が支持された構成（両持ち軸受）であっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１…回転陽極型Ｘ線管
２…真空外囲器  ２Ａ…空間  ２Ｗ…Ｘ線用出力窓
３…陰極
４…陽極ターゲット
５…支持体  ５Ａ…空間  ５Ｔ…貫通穴  ５Ｘ…メッシュ状構体
６…ゲッター材
１０…動圧式すべり軸受
１１…回転体  １１Ａ…回転支柱  １１Ｂ…回転軸  １１Ｃ…回転子
１２…固定軸  １２Ａ…先端部  １２Ｂ…後端部
１３…液体金属潤滑剤
２０…捕獲部  ２０Ａ…捕獲空間  ２１…第１環状体  ２２…第２環状体
３０…連通孔  ３０Ａ…横孔  ３０Ｂ…縦孔
４０…第２捕獲部  ４０Ａ…空間
【図１】
2011233258.tif 000003
【図２】
2011233258.tif 000004
【図３】
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