(57)【要約】【課題】振動、騒音の発生を抑制したＸ管装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、回転陽極型のＸ線管は、回転軸の周りで回転自在に設けられた円盤状の陽極ターゲット２２と、陽極ターゲットに向けて電子を放出する陰極と、を備えている。陽極ターゲット２２は、それぞれ陽極ターゲットの外周面から前記回転軸に向かって放射状に延びる複数のスリットＳ１、Ｓ２を有し、陽極ターゲットの周方向に隣合う２つのスリットは、互いに放射方向の長さが相違している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りで回転自在に設けられた円盤状の陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに向けて電子を放出する陰極と、を備え、
前記陽極ターゲットは、それぞれ陽極ターゲットの外周面から前記回転軸に向かって放射状に延びる複数のスリットを有し、前記陽極ターゲットの周方向に隣合う２つのスリットは、互いに放射方向の長さが相違している回転陽極型のＸ線管。
【請求項２】
前記複数のスリットは、複数の第１スリットと、前記第１スリットよりも長さが短い複数の第２スリットと、を含み、前記第１スリットと第２スリットは、前記陽極ターゲットの円周方向に交互に並んで設けられている請求項１に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項３】
前記第１スリットは、前記第２スリットの長さの１０〜２０％だけ、前記第２スリットの長さよりも長く形成されている請求項２に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項４】
回転軸の周りで回転自在に設けられた円盤状の陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに向けて電子を放出する陰極と、を備え、
前記陽極ターゲットは、それぞれ陽極ターゲットの外周面から前記回転軸に向かって放射状に延びる複数のスリットと、それぞれ貫通形成され前記スリットの前記回転軸側の端に連通した複数の透孔と、を有し、前記透孔および前記スリットの端は、前記回転軸と平行な方向に対し傾斜している回転陽極型のＸ線管。
【請求項５】
前記透孔および前記スリットの端は、直線状に形成され、前記回転軸と平行な方向に対し傾斜して延在している請求項４に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項６】
前記透孔および前記スリットの端は、前記陽極ターゲットの軸方向中間部で屈曲した形状を有している請求項４に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項７】
前記透孔および前記スリットの端は、湾曲して延在している請求項４に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項８】
前記陽極ターゲットの周方向に隣合う２つのスリットは、互いに放射方向の長さが相違している請求項４から７のいずれか１項に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項９】
前記複数のスリットは、複数の第１スリットと、前記第１スリットよりも長さが短い複数の第２スリットと、を含み、前記第１スリットと第２スリットは、前記陽極ターゲットの円周方向に交互に並んで設けられている請求項８に記載の回転陽極型のＸ線管。
【請求項１０】
前記第１スリットは、前記第２スリットの長さの１０〜２０％だけ、前記第２スリットの長さよりも長く形成されている請求項９に記載の回転陽極型のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、回転陽極型のＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管装置は、医療用の診断装置、工業用の非破壊検査装置、あるいは材料分析装置など、多くの用途に利用されている。Ｘ管装置は、陰極および陽極ターゲットを有するＸ線管を備えている。代表的な例として、回転陽極型のＸ線管は、中心軸の周りで回転自在に設けられた円盤状あるいは傘状の陽極ターゲット（回転構体）と、陽極ターゲットに電子ビームを放出する陰極と、を有している。高速で回転する陽極ターゲットに電子ビームを衝突させることで、陽極ターゲットからＸ線が放出される。
【０００３】
動作時において、陽極ターゲットには、陽極ターゲット自体の回転に伴う遠心力と、陽極ターゲットの外周側と内周側との温度差に基づく熱応力と、が作用し、陽極ターゲットの内周側に大きな引っ張り歪みがもたらされる。この歪みは、陽極ターゲットの径が大きい程、また回転数が高い程、さらにまた電子ビームのパワーが高い程大きい。この歪みが許容限度を越えると、陽極ターゲット表面に亀裂が発生し、陽極ターゲットが破壊される可能性がある。  
【０００４】
このような熱応力の発生を緩和する目的で、陽極ターゲットの外周面から回転軸側に向って形成された複数のスリットを有したスリット付きの陽極ターゲットが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭４７−３４７９６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１８６４０９号
【特許文献３】特開２０１１−２３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転陽極型のＸ線管において、陽極ターゲットを回転起動、もしくは回転停止させる場合、陽極ターゲットに回転加速度が発生する。スリット付きの陽極ターゲットでは、複数のスリットで区切られた各区分ターゲット要素を、加速、もしくは減速させる力が発生する。この力は、各区分ターゲット要素の回転軸側の端部、すなわち、隣合うスリットの終端同志を結ぶ接合面を介して伝達される。従って、陽極ターゲットが起動、あるいは停止する際、この接合面に大きなせん断応力が発生する。スリットの無い陽極ターゲットに比較して、スリット付きの陽極ターゲットでは、上記接合面の面積が小さく、その分、作用するせん断応力が大きくなる。これにより、陽極ターゲットの損傷、例えば、区分ターゲット要素の基端部で破断が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明の実施形態の課題は、陽極ターゲットの損傷を防止し、信頼性が向上した回転陽極型の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】
【０００８】
実施形態によれば、回転陽極型のＸ線管は、回転軸の周りで回転自在に設けられた円盤状の陽極ターゲットと、電子を放出し前記陽極ターゲットに衝突させる陰極と、を備え、
前記陽極ターゲットは、それぞれ陽極ターゲットの外周面から回転軸に向かって放射状に延びる複数のスリットを有し、前記陽極ターゲットの周方向に隣合う２つのスリットは、互いに放射方向の長さが相違している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る回転陽極型のＸ線管の断面図。
【図２】図２は、前記Ｘ線管の陽極ターゲットを示す斜視図。
【図３】図３は、前記陽極ターゲットの平面図。
【図４】図４は、図３の線Ａ−Ａに沿った陽極ターゲットの断面図。
【図５】図５は、前記陽極ターゲットの接合面を模式的に示す陽極ターゲットの斜視図。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る回転陽極型のＸ線管の陽極ターゲットを示す斜視図。
【図７】図７は、図６の線Ｂ−Ｂに沿った陽極ターゲットの断面図。
【図８】図８は、第１変形例に係る陽極ターゲットの断面図。
【図９】図９は、第２変形例に係る陽極ターゲットの断面図。
【図１０】図１０は、第３変形例に係る陽極ターゲットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線管装置ついて説明する。  
【００１１】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の大きさ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１２】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る回転陽極型のＸ線管の縦断面図、図２は、Ｘ線管の陽極ターゲットを示す斜視図である。  
【００１３】
図１に示すように、回転陽極型のＸ線管（以下、Ｘ線管と称する）１０は、真空外囲器１２と、真空外囲器１２内に収納された回転陽極構体２０と、枢軸１４と、陰極１６と、真空外囲器１２の外側に設けたステータコイル１８と、を備えている。真空外囲器１２は、ガラスあるいは金属で形成され、内部が真空に保持されている。
【００１４】
枢軸１４は、真空外囲器１２内で、真空外囲器１２の管軸ＴＡと同軸的に配置されている。枢軸１４は、回転陽極構体２０の回転中心軸を構成している。回転陽極構体２０は、円盤状あるいは傘状の陽極ターゲット２２と、支持体２４と、駆動ローター２６と、を備えている。
【００１５】
支持体２４は、図１において、上端が閉塞した有底の円筒形状を有している。支持体２４の上端部外周に陽極ターゲット２２が支持体２４と同軸的に設けられている。陽極ターゲット２２の外面（ここでは、上面）にＸ線放射層２２ａが形成されている。陽極ターゲット２２と支持体２４は、一体に成形されていてもよく、あるいは、別体に形成された支持体２４を陽極ターゲット２２に固定する構成としてもよい。陽極ターゲット２２は、高融点金属、例えば、モリブデン、タングステン若しくはこれらの各合金で形成されている。Ｘ線放射層２２ａも、高融点金属、例えば、タングステン、モリブデン若しくはこれらの各合金で形成されている。
【００１６】
陽極ターゲット２２は、支持体２４に枢軸１４の上端部を挿入した状態で、枢軸１４により回転自在に支持されている。陽極ターゲット２２は、枢軸１４（管軸ＴＡ）と同軸の回転中心軸の周りで回転自在に支持されている。
【００１７】
駆動ローター２６は略円筒形状であり、外筒２６ａと内筒２６ｂとの２層構造を成している。外筒２６ａは、銅又はその合金で形成され、内筒２６ｂは、鉄系金属、例えば純鉄で形成されている。内筒２６ｂの内周面には、内周側に突出した環状のフランジ部２７が形成されている。フランジ部２７には、複数のねじ孔が設けられている。
【００１８】
駆動ローター２６は、枢軸１４の下端部周囲に、枢軸１４と同軸的に配置されている。また、支持体２４の下端部は、駆動ローター２６に挿入され、かつ、支持体２４の下端部周面に形成されたねじ部が駆動ローター２６の内周面に形成されたねじ部にねじ込まれている。更に、フランジ部２７のねじ孔に複数の回り止め部材、例えば、複数のねじ３０がねじ込まれ、その先端が支持体２４の下端部に当接あるいは圧接している。このようにして、駆動ローター２６は、支持体２４に連結され、管軸ＴＡの回りで、支持体２４および陽極ターゲット２２と一体的に回転可能となっている。
【００１９】
ステータコイル１８は、真空外囲器１２の外側で、駆動ローター２６の外周面と対向して配置されている。ステータコイル１８に通電すると、ステータコイル１８から発生した磁界が駆動ローター２６に作用し、駆動ローター２６および陽極ターゲット２２が一体に回転する。このように、駆動ローター２６およびステータコイル１８は、陽極ターゲット２２を回転させるための回転駆動機構部を構成している。
【００２０】
図１に示すように、陰極１６は、真空外囲器１２内に設けられ、陽極ターゲット２２の上面外周部に隙間を置いて対向している。陰極１６は、陰極構体２１に取付けられている。陰極１６は、電子を放出する電子放出源としてのフィラメント１７を備えている。陰極１６は、Ｘ線放射層２２ａに電子を入射させ、Ｘ線放射層２２ａに焦点を形成するものである。陽極ターゲット２２が回転した状態で、陰極１６から陽極ターゲット２２に向けて電子（電子ビーム）を放出し、陽極ターゲット２２に衝突させることにより、陽極ターゲット２２のＸ線放射層２２ａからＸ線が放出される。
【００２１】
真空外囲器１２は、Ｘ線放射窓１２ｂを有し、このＸ線放射窓１２ｂはＸ線放射層２２ａの近傍に位置している。Ｘ線放射層２２ａから放出されたＸ線は、Ｘ線放射窓１２ｂを透過し、真空外囲器１２の外部に放出される。
【００２２】
次に、陽極ターゲット２２の構成についてより詳細に説明する。図２は、陽極ターゲットの斜視図、図３は、陽極ターゲットの平面図、図４は、図３の線Ａ−Ａに沿った陽極ターゲットの断面図である。なお、図２以降の図においては、陽極ターゲット２２のＸ線放射層を省略している。  
【００２３】
図２ないし図４に示すように、陽極ターゲット２２には、複数本、例えば、８本のスリットＳが設けられている。各スリットＳは、陽極ターゲット２２の放射方向（径方向）に沿って、陽極ターゲット２２の外周面から回転中心軸Ｃの近傍まで延在している。各スリットＳは、陽極ターゲット２２の外周面、上面、および下面に開口している。各スリットＳの端部（中心軸Ｃ側の端）に、応力集中を緩和するための透孔（貫通孔）３２が設けられ、スリットＳに連通している。透孔３２は、例えば、円形の断面形状を有し、中心軸Ｃとほぼ平行に延在している。
【００２４】
本実施形態において、複数のスリットＳは、４本の第１スリットＳ１と、４本の第２スリットＳ２とを含んでいる。第１スリットＳ１と第２スリットＳ２とは、放射方向の長さが互いに相違している。第１スリットＳ１の長さＬ１は、第２スリットＳ２の長さＬ２よりも長く（Ｌ１＞Ｌ２）形成されている。長さＬ１は、例えば、長さＬ２の１０〜２０％だけ、長さＬ２よりも長く設定されている。
【００２５】
第１スリットＳ１と第２スリットＳ２とは、陽極ターゲット２２の円周方向に交互に並んで、かつ、一定の角度間隔を置いて設けられている。なお、スリットＳの本数は、８本に限らず、適宜、増減可能である。また、第１スリットＳ１と第２スリットＳ２は、それぞれ偶数本に限らず、奇数本ずつ設けるようにしてもよい。
【００２６】
図５は、陽極ターゲットにおいて、隣合う２本のスリットＳ１、Ｓ２間に区分された区分ターゲット要素を陽極ターゲットの中心部分から切り離した状態を示す陽極ターゲットの斜視図である。図２および図３に二点鎖線で示すように、また、図５に示すように、陽極ターゲット２２において、隣合う２本のスリットＳ１、Ｓ２で区切られた各区分ターゲット要素２２ｄと陽極ターゲット２２の中心部分との仮想の接合面ＣＰは、スリットＳ１、Ｓ２の中心軸Ｃ側の端部（ここでは、透孔２３）を結ぶ面となる。本実施形態のように、スリットＳ１、Ｓ２を互いに異なるスリット長とした場合、接合面ＣＰは、接線方向に対して傾斜した面となり、２本のスリットを同じスリット長さとした場合に対して、接合面ＣＰの面積を大きく取ることが可能となる。従って、陽極ターゲット２２が起動、もしくは停止する際に、接合面（接合部）ＣＰに発生する単位面積当たりのせん断応力を低減あるいは緩和することが可能となる。これにより、起動、停止時の陽極ターゲットの破損リスクを低減し、Ｘ線管１０の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
なお、第１の実施形態において、スリット長さはＬ１、Ｌ２の２種類に限らず、３種類以上のスリット長さを採用することも可能である。陽極ターゲットの円周方向に隣合う２本のスリットの長さが互いに相違していればよい。
【００２８】
以上のように構成された第１の実施形態によれば、回転陽極型のＸ線管１０において、陽極ターゲット２２に応力緩和のための複数のスリットＳ１、Ｓ２が設けられ、また、これらスリットが異なる２種類以上の長さに形成されている。陽極ターゲット部品に発生する熱応力をスリットにより緩和し、かつ、回転起動、停止時に区分ターゲット要素２２ｄの接合部に発生するせん断応力を低減することができる。これにより、陽極ターゲットの破損リスクを低減し、信頼性の高い回転陽極型のＸ線管が得られる。
【００２９】
次に、他の実施形態および変形例に係るＸ管装置について説明する。以下に述べる他の実施形態および変形例において、上述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
（第２の実施形態）  
図６は、第２の実施形態に係るＸ線管の陽極ターゲットを示す斜視図、図７は、図６の線Ｂ−Ｂに沿った陽極ターゲットの断面図である  
図６および図７に示すように、本実施形態によれば、陽極ターゲット２２の複数のスリットＳは、全て同じスリット長さ（放射方向に沿った長さ）としている。各スリットＳの中心軸Ｃ側の端および応力緩和用の透孔３２は、中心軸Ｃと平行な方向に対して、傾斜している。例えば、スリットＳの端および透孔３２は直線状に形成され、陽極ターゲット２２の上面側から下面側に向かって、中心軸Ｃに接近する方向に傾いている。
【００３０】
上記構成によれば、隣合う２本のスリットＳで区切られた各区分ターゲット要素２２ｄと陽極ターゲット２２の中心部分との仮想の接合面ＣＰは、中心軸Ｃと平行な面に対して傾斜した傾斜面となる。そのため、スリットＳの端および透孔３２が中心軸Ｃと平行に延びている場合に比較して、接合面ＣＰの面積を大きく取ることができる。従って、陽極ターゲット２２が起動、もしくは停止する際に、接合面（接合部）ＣＰに発生する単位面積当たりのせん断応力を低減あるいは緩和することが可能となる。これにより、起動、停止時の陽極ターゲットの破損リスクを低減し、Ｘ線管１０の信頼性を向上させることができる。よって、第２の実施形態においても、陽極ターゲットの破損リスクを低減し、信頼性の高い回転陽極型のＸ線管が得られる。
（第１変形例）  
図８は、第１変形例に係る陽極ターゲットの断面図である。第１変形例によれば、各スリットＳの中心軸Ｃ側の端および応力緩和用の透孔３２は、中心軸Ｃと平行な方向に対して、傾斜している。スリットＳの端および透孔３２は直線状に形成され、陽極ターゲット２２の上面側から下面側に向かって、中心軸Ｃに離間する方向に傾いている。すなわち、スリットＳの端および透孔３２は、上述した第２の実施形態と逆の方向に傾斜している。
（第２変形例）  
図９は、第２変形例に係る陽極ターゲットの断面図である。第２変形例によれば、スリットＳの中心軸Ｃ側の端および応力緩和用の透孔３２は、直線状ではなく、軸方向中間部で屈曲した形状としている。すなわち、スリットＳの端および透孔３２は、陽極ターゲット２２の上面側から軸方向中間部に向かって、中心軸Ｃに接近する方向に傾斜し、上記中間部から下面側に向かって、中心軸Ｃから離間する方向に傾斜している。
（第３変形例）  
図１０は、第３変形例に係る陽極ターゲットの断面図である。第３変形例によれば、スリットＳの中心軸Ｃ側の端および応力緩和用の透孔３２は、直線状ではなく、湾曲した形状としている。すなわち、スリットＳの端および透孔３２は、陽極ターゲット２２の上面側から下面側に向かって、中心軸Ｃに向かって凸となる円弧状に湾曲している。
【００３１】
以上の第１ないし第３変形例で示したように、スリットの端および透孔２３の傾き方向は、中心軸Ｃに向かう方向あるいは中心軸Ｃから離間する方向のいずれでもよい。スリットの端および透孔３２は、直線状に限らず、屈曲あるいは湾曲していてもよい。これらスリットの端および透孔３２の形状は、回転陽極型Ｘ線管の個別の設計要因により、適宜選択可能である。そして、第１ないし第３変形例のいずれにおいても、前述した第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第４変形例）  
前述した第１の実施形態において、スリットＳ１、Ｓ２の端および透孔３２は、中心軸Ｃと平行な直線状に形成されているが、これに限らず、図７、図８、図９、図１０に示したように、中心軸Ｃに対して傾斜していてもよく、また、屈曲あるいは湾曲していてもよい。
【００３２】
本発明は上記実施形態あるいは変形例そのままに限定されるものではなく、実施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、上記実施形態あるいは変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
【００３３】
Ｘ線管を構成する要素の材料、形状、大きさ等は、上述した実施形態および変形例に限定されることなく、必要に応じて種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…Ｘ線管、１２…真空外囲器、１４…枢軸、１６…陰極、１８…ステータコイル、  
２０…回転陽極構体、２２…陽極ターゲット、２２ｄ…区分ターゲット要素、  
２４…支持体、２６…駆動ローター、３２…透孔、Ｓ…スリット、Ｓ１…第１スリット  
Ｓ２…第２スリット
【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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【図１０】
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