(57)【要約】【課題】陽極ターゲットを支持する支持機構部分の信頼性を高めた回転陽極型Ｘ線管を提供すること。【解決手段】Ｘ線を放出する陽極ターゲット１１と、この陽極ターゲット１１に回転力を伝達する継手部１３と、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂを相互間に設けた回転体１６および固定体２１を有し、継手部１３が回転体１６の一部に接合した回転支持機構１４とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、継手部１３と回転体１６との接合部に隣接して、継手部１３に複数のスリット１５を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を放出する陽極ターゲットと、この陽極ターゲットに回転力を伝達する継手部と、軸受機構を相互間に設けた回転体および固定体を有し、前記継手部が前記回転体の一部に接合した回転支持機構とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記継手部と前記回転体との接合部に隣接して、前記継手部に複数のスリットを設けたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】
軸受機構は液体金属潤滑材を用いた動圧式すべり軸受である請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
継手部と回転体との接合部は、軸受機構が設けられていない非軸受領域に対し、管軸を中心とするその半径方向の外側に位置する請求項２記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】
固定体内部に冷却媒体が流れる冷却用通路を設けた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｘ線を放出する陽極ターゲットが回転可能に支持された回転陽極型Ｘ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転陽極型Ｘ線管は、Ｘ線を放出する陽極ターゲットおよび継手部を介して陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構、真空容器などから構成され、陽極ターゲットおよび回転支持機構は真空容器内に収納されている。回転支持機構は回転部分と固定部分を有し、回転部分と固定部分との間に軸受機構が設けられている。
【０００３】
回転陽極型Ｘ線管の軸受機構には、ボールベアリングのようなころがり軸受、あるいは液体金属潤滑材を用いた動圧式すべり軸受などが使用されている。動圧式すべり軸受は、軸受面にらせん溝を形成し、ガリウム（Ｇａ）、またはガリウム（Ｇａ）−インジウム（Ｉｎ）−錫（Ｓｎ）合金などの液体金属潤滑材が軸受面に供給される。動圧式すべり軸受を用いた場合、液体金属潤滑材を満たした狭い環状空間を挟んで回転体と固定体が対向する広い対向領域が形成される。
【０００４】
そして、真空容器外に配置した電磁コイルを付勢し、陽極ターゲットを高速回転させる。この状態で、陽極ターゲットに対して陰極から電子ビームを照射し、陽極ターゲットからＸ線を放出させる。
【０００５】
上記の動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管は特許文献１や特許文献２などに開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
文献名：特開平９−１７１７８９号
【０００７】
【特許文献２】
文献名：特開２００２−７５２６０号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転陽極型Ｘ線管は、たとえば動作状態に入ると、電子ビームの照射で陽極ターゲットの温度が上昇する。陽極ターゲットの熱は継手部を介して回転支持機構に伝達し、動圧式すべり軸受部分の温度を上昇させ、回転支持機構の回転特性が悪化する。
【０００９】
従来の回転陽極型Ｘ線管は、軸受部分の温度上昇を防止するために、特許文献１などに示すように、たとえば陽極ターゲットから回転支持機構に伝達する熱を、軸受部分の対向領域に満たされた液体金属潤滑材を通して回転体から固定体へと伝達させ、固定体内部に流れる冷却媒体で冷却する方法が採用されている。
【００１０】
この方法は、より高い熱伝達を実現しようとすると、次のような問題が発生する。たとえば、使用時、陽極ターゲットの熱は回転体から固定体に伝達し、さらに固定体内部を流れる冷却媒体へと伝達する。このとき、熱の伝達経路に沿って温度勾配が発生し、陽極ターゲットから回転体への熱の伝達経路上に位置する継手部の温度が上昇し膨張する。
【００１１】
継手部が膨張すると、継手部に接合した回転体に外向きの引張り応力が作用する。この引張り応力で、回転体と固定体の対向領域の間隔が広がり、たとえば軸受間隙が大きくなって軸受特性に悪影響を与える。この影響が大きいと、回転体が変形し回転不良が発生する。
【００１２】
このような問題は、継手部および回転体の両方がモリブデンやモリブデン合金などの同じ材料で形成され、熱膨張係数が同じ場合にも発生する。一方の継手部がモリブデンやモリブデン合金で形成され、もう一方の回転体が鉄や工具鋼のような鉄合金で形成され、両者の材料が相違し、熱膨張係数が異なる場合は、さらに次のような問題が発生する。
【００１３】
継手部と回転体との接合は、たとえば７００℃乃至１１００℃の高温で、拡散接合やろう接合によって行われる。この場合、外側に位置する継手部の方が内側に位置する回転体よりも熱膨張係数が小さいため、接合後の冷却状態では、内側に位置する回転体の収縮が大きくなる。その結果、回転体の収縮で継手部に亀裂が発生したり、あるいは継手部が破損したりする。また残留応力の影響で、仕上げ加工後に変形する場合もある。回転体の方も、残留応力の影響で仕上げ加工後に変形する場合がある。
【００１４】
上記した理由から、陽極ターゲットを支持する支持構造部分、たとえば継手部や回転支持機構の信頼性が低下する。
【００１５】
また、特許文献２には、回転支持機構の回転部分を、外側筒状回転体および中間筒状回転体、内側筒状回転体の３層構造で構成した例が示されている。そして、内側筒状回転体に接合する中間筒状回転体にスリットを設けている。この構造は、陽極ターゲットの熱の伝熱経路である継手部と、軸受が設けられた内側筒状回転体とが、中間筒状回転体を介して陽極ターゲットから遠い位置で接合している。そのため、継手部の熱膨張によって、軸受間隙が大きくなるようなことがなく、また、軸受を設けた内側筒状回転体の収縮によって発生する継手部の亀裂を防止する構造でもない。
【００１６】
この発明は、上記した欠点を解決し、陽極ターゲットを支持する支持機構部分の信頼性を高めた回転陽極型Ｘ線管を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、Ｘ線を放出する陽極ターゲットと、この陽極ターゲットに回転力を伝達する継手部と、軸受機構を相互間に設けた回転体および固定体を有し、前記継手部が前記回転体の一部に接合した回転支持機構とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記継手部と前記回転体との接合部に隣接して、前記継手部に複数のスリットを設けたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１９】
符号１１はＸ線を放出する陽極ターゲットで、陽極ターゲット１１は真空容器（図示せず）内に配置されている。陽極ターゲット１１はたとえばナット１２で継手部１３に固定され、継手部１３は陽極ターゲット１１を回転可能に支持する回転支持機構１４に連結されている。
【００２０】
継手部１３は、たとえば陽極ターゲット１１を固定する筒状径小部１３ａおよびこの径小部１３ａから外側に広がる鍔状部１３ｂ、陽極ターゲット１１から遠い側に位置し、その外径および内径が径小部１３ａよりも大きい筒状径大部１３ｃなどから構成されている。
【００２１】
径大部１３ｃは、図１（ａ）の線分ｂ−ｂで断面にした図（ｂ）に示すように、複数たとえば８個のスリット１５が円周方向に等間隔に設けられている。スリット１５は管軸ｍの延長方向たとえば管軸ｍに平行に形成されている。これらのスリット１５は、たとえば陽極ターゲット１１から遠い径大部１３ｃの図示下端から径大部１３ｃのほぼ全長部分にわたる長さＬで、かつ所定幅Ｗの狭い隙間を形成している。また、鍔状部１３ｂおよび径大部１３ｃで囲まれた内側空間に、回転支持機構１４が位置している。
【００２２】
回転支持機構１４は回転部分と固定部分とで構成され、その回転部分は、たとえば有底円筒状の回転体１６および回転体１６の図示下端開口を封止するスラストリング１７、回転体１６の外側に位置する筒状ロータ１８などから構成されている。
【００２３】
回転体１６は内径が小さい径小部１６ａおよび径小部１６ａよりも内径が大きい径大部１６ｂなどから構成されている。回転体１６外側面の一部に突出部１６ｃが環状に形成され、この突出部１６ｃ外周面が継手部１３の径大部１３ｃ端部の内周面に接合されている。この場合、継手部１３と回転体１６との接合区間ｌは、たとえば突出部１６ｃの管軸ｍ方向の長さに一致する。また、継手部１３と回転体１６との接合部分に隣接して、スリット１５により複数の隙間が継手部１３に形成されている。また、回転体１６の径大部１６ｂに外側に突出する突出部１６ｄが環状に形成され、突出部１６ｄの図示上面および回転体１６の外側面に筒状ロータ１８が接合されている。
【００２４】
回転体１６およびスラストリング１７は、液体金属潤滑材の漏れを防止するリング状の第１潤滑材捕捉体１９とともに、ボルト２０で共通に固定されている。また、回転体１６およびスラストリング１７で囲まれた内部空間に、回転支持機構１４の固定部分を構成する固定体２１が配置されている。
【００２５】
固定体２１は、回転体１６の径小部１６ａに嵌合する第１径小部２１ａおよび第１径小部２１ａに連続し第１径小部２１ａよりも外径の大きい径大部２１ｂ、スラストリング１７を貫通する第２径小部２１ｃなどから構成され、第２径小部２１ｃに第２潤滑材捕捉体２２が固定されている。固定体２１の図示下端２１ｄはたとえば陽極支持部として利用され、固定体２１内部に空洞２３が形成されている。
【００２６】
空洞２３は、その内部に管軸ｍに沿ってパイプ２４が配置され、冷却媒体が流れる冷却用通路を形成している。冷却媒体は、たとえば矢印Ｙ１、Ｙ２に示すように、回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器外からパイプ２４の内側２４ａを上昇し、パイプ２４の上端からパイプ２４の外側２４ｂを下降し、真空容器外へと流れる。
【００２７】
また、回転体１６と固定体２１との間およびスラストリング１７と固定体２１との間に動圧式すべり軸受が設けられている。たとえば回転体１６内周面と固定体２１外周面とが対向する領域で、管軸ｍ方向に離れた２つの領域にラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが設けられている。また、回転体１６と固定体径大部１６ｂの図示上面とが対向する領域およびスラストリング１７と固定体径大部１６ｂの図示下面とが対向する領域に、スラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。
【００２８】
なお、回転体１６の突出部１６ｃ、たとえば継手部１３と回転体１６の接合区間ｌは、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂで挟まれた非軸受領域に対し、管軸ｍを中心とするその半径方向の外側に位置している。接合区間ｌは、同時に、固定体２１内部の空洞２３部分、たとえば管軸ｍに沿って伸びる冷却用通路部分に対しても、管軸ｍを中心とするその半径方向の外側に位置している。
【００２９】
上記の構成において、真空容器外に配置した電磁コイル（図示せず）が付勢され、筒状ロータ１８が回転する。この回転は、継手部１３などを経て陽極ターゲット１１に伝わり、陽極ターゲット１１が高速回転する。この状態で、陽極ターゲット１１に対して電子ビームが照射され、陽極ターゲット１１からＸ線が放出する。
【００３０】
回転陽極型Ｘ線管は、動作時や製造時など、電子ビームの照射で陽極ターゲット１１の温度が上昇する。陽極ターゲット１１の熱は継手部１３を経由して回転支持機構１４の回転体１６に伝達する。回転体１６に伝達した熱は、さらに回転体１６および固定体２１の対向領域に満たされた液体金属潤滑材を通して固定体２１に伝達し、空洞２３内を流れる冷却媒体によって冷却される。このとき、継手部１３の温度が上昇し、継手部１３と回転体１６の接合部に外向きの引張り応力が作用する。
【００３１】
この場合、継手部１３の回転体１６との接合部にスリット１５が設けられ、継手部１３に複数の隙間が形成されているため、回転体１６に作用する外向きの引張り応力が緩和される。したがって、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂなど軸受部分の隙間が大きくなるようなことがなくなる。また、軸受特性に対する影響が防止され、回転体１６の変形や回転不良の発生が防止される。
【００３２】
また、継手部１３と回転体１６の接合区間ｌは、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂに挟まれた非軸受領域の外側に位置している。したがって、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂの位置が、継手部１３から回転体１６、さらに固定体２１へと熱が伝達する熱伝達経路から離れ、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ部分の温度上昇が抑えられる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態について図２の断面図を参照して説明する。
【００３４】
符号３０は回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器で、図２では、陰極側の一端に位置する平板状部３０ａおよび他端に位置する筒状部３０ｂのそれぞれ一部が示されている。そして真空容器３０内に陽極ターゲット３１が配置されている。陽極ターゲット３１は、たとえば中央に透孔が設けられている。その透孔の縁に環状の段部３１ａが設けられ、段部３１ａに継手部３２が接合されている。
【００３５】
継手部３２は、たとえば筒状部３２ａおよびその図示上端から外方に突出する外方突出部３２ｂから構成され、陽極ターゲット３１の段部３１ａに継手部３２の外方突出部３２ｂが接合されている。継手部３２は陽極ターゲット３１を回転可能に支持する回転支持機構３３に結合されている。
【００３６】
回転支持機構３３は回転部分および固定部分から構成され、回転部分は、たとえば筒状回転体３４およびこの回転体３４の上下開口を封止する第１スラストリング３５、第２スラストリング３６、この第２スラストリング３６の下面に接合する筒状ロータ３７などから構成され、回転体３４の外側面に継手部３２が接合されている。たとえば回転体３４の外周面の一部に環状突出部３４ａが設けられ、その環状突出部３４ａの外端面が継手部３２の筒状部３２ａ端部の内面に接合されている。
【００３７】
継手部３２は、図１の場合と同様、その筒状部３２ａに複数たとえば８個のスリット３８が円周方向に等間隔に設けられている。スリット３８は、筒状部３２ａの図示下端から筒状部３２ａのほぼ全長部分にわたる長さＬの区間に形成されている。
【００３８】
回転支持機構３３の固定部分は固定体３９などから構成されている。固定体３９は回転体３４内側に嵌合する径大部３９ａおよびこの径大部３９ａのそれぞれ上下に連続する第１径小部３９ｂ、第２径小部３９ｃから構成され、第１径小部３９ｂの図示上端が真空容器の一端３Ｏａに固定されている。
【００３９】
たとえば真空容器３０ａの一部に円筒状の第１固定部材４０が気密接合され、第１固定部材４０上端の内側に折り曲げられた折曲部４０ａ内側に筒状の第２固定部材４１が気密接合され、さらに第２固定部材４１内側に筒状の第３固定部材４２が気密接合されている。そして、第３固定部材４２内側に固定体３９の図示上端たとえば第１径小部３９ｂが気密に固定されている。
【００４０】
固定体３９の第２径小部３９ｃは第２スラストリング３６を貫通し、真空容器３０ｂの外側まで伸び、封止部材４３を介して真空容器３０ｂに気密に固定されている。また、固定体３９はその上端面から下端面まで管軸ｍ方向に貫通する空洞４４が設けられている。空洞４４は冷却媒体が流れる冷却用通路を形成し、冷却媒体はたとえば矢印Ｙで示すように、真空容器３０外に位置する下端開口４４ａから入り、真空容器３０外に位置する上端開口４４ｂから出ていく。
【００４１】
また、回転体３４内周面と固定体３９の径大部３９ａ外周面との間にラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが設けられ、第１スラストリング３５および第２スラストリング３６と固定体径大部３９ａのそれぞれ上下端面との間にスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂが設けられている。
【００４２】
この場合も、継手部３２と回転体３４の接合区間ｌは、たとえば回転体３４に設けられた突出部３４ａの管軸ｍ方向の長さに一致し、また、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂで挟まれた非軸受領域に対し、管軸ｍを中心としたその半径方向の外側に位置している。
【００４３】
上記した構成によれば、動作時や製造時、陽極ターゲット３１に発生した熱は継手部３２を経由して回転支持機構３３の回転体３４に伝達する。さらに回転体３４および固定体３９の対向領域に満たされた液体金属潤滑材を通して固定体３９に伝達し、空洞４４内を流れる冷却媒体で冷却される。このとき、継手部３２の温度が上昇し、回転体３４の継手部３２との接合部に外側向きの引張り応力が作用する。
【００４４】
しかし、継手部３２の回転体３４との接合領域に、管軸ｍ方向のスリット３８により、継手部３２に複数の隙間が形成されているため、回転体３４に作用する外向きの引張り応力が緩和される。その結果、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂなど軸受部分の隙間が大きくなるようなことがなくなる。また、軸受特性に対する影響が防止され、回転体３４の変形や回転不良の発生などが防止される。
【００４５】
また、継手部３２と回転体３４の接合区間ｌは、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂに挟まれた非軸受領域の外側に位置している。したがって、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂの位置が、継手部３２から回転体３４への熱伝達経路から離れ、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ部分の温度上昇が防止される。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態について図３の断面図を参照して説明する。図３は図２に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００４７】
この実施形態の場合、回転支持機構３３の回転部分を構成する回転体３４外周面に第１および第２の２つの環状突出部５１、５２が、管軸ｍ方向に所定間隔で形成されている。２つの環状突出部５１、５２は、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂを避けた領域、たとえばラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂで挟まれた非軸受領域に対し、管軸ｍを中心としたその半径方向の外側に位置している。
【００４８】
また、継手部３２は、筒状部３２ａおよび外方突出部３２ｂ、外方突出部３２ｂ内側に接合された筒状部１２ａに平行な内側円筒部５３などから構成されている。たとえば、内側円筒部５３外周面の中央に外側に突出する突出部５３ａが設けられ、突出部５３の外端面を筒状部１２ａ内周面に接合している。また、内側円筒部５３の図示上下の両端から突出部５３ａの近傍まで、それぞれ複数たとえば８個ずつのスリット５４ａ、５４ｂが円周方向に等間隔に設けられている。各スリット５４ａ、５４ｂは、たとえば所定長さＬ１、Ｌ２で、かつ狭い幅に形成されている。
【００４９】
そして、内側円筒部５３の図示上下の両端内周面に回転体３４の２つの環状突出部５１、５２が接合されている。この場合も、回転体３４の環状突出部５１、５２、つまり継手部３２と回転体３４との接合区間ｌ１、ｌ２は、ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂで挟まれた非軸受領域に対し、管軸ｍを中心としたその半径方向の外側に位置している。
【００５０】
この実施形態の場合も、継手部３２の回転体３４との接合部分に複数の隙間が形成されている。そのため、継手部３２の膨張時に回転体３４に作用する外向きの引っ張り応力が緩和される。したがって、動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂなど軸受部分の隙間が大きくなるようなことがなくなる。また、軸受特性に対する影響が防止され、回転体３４の変形や回転不良の発生などが防止される。
【００５１】
上記の各実施形態の場合、回転支持機構の回転力を陽極ターゲットに伝える継手部は、たとえばモリブデンまたはモリブデン合金で形成される。また、回転支持機構の回転部分を構成し、一方の面に継手部が接合され、他方の面に軸受機構が設けられる回転体は、継手部と同じモリブデンまたはモリブデン合金、あるいは、鉄または鉄合金で形成される。
【００５２】
なお、上記の実施形態では、軸受機構を動圧式すべり軸受で構成する場合で説明している。しかし、この発明は、動圧式すべり軸受以外の軸受機構、たとえばころがり軸受などを用いる場合にも適用できる。
【００５３】
また、継手部の内側に回転体が接合する場合で説明しているが、継手部の外側に回転体が接合する構造にすることもできる。また、陽極ターゲットと継手部を別個に設けずに、両者を一体で構成することもできる。
【００５４】
上記した構成によれば、陽極ターゲットを支持する支持機構、たとえば継手部や回転体の変形や破損が防止され、とくに軸受機構として動圧式すべり軸受を用い、回転支持機構の固定体部分に冷却媒体が流れる冷却用通路を設けた構造の回転陽極型Ｘ線管に有効である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、陽極ターゲットの熱の伝達経路上に位置する継手部と回転支持機構を構成する回転体との接合部に発生する熱応力を緩和した回転陽極型Ｘ線管を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明する要部縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明する要部縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する要部縦断面図である。
【符号の説明】
１１…陽極ターゲット
１２…ナット
１３…継手部
１４…回転支持機構
１５…スリット
１６…回転体
１７…スラストリング
１８…筒状ロータ
１９…第１潤滑材捕捉体
２０…ボルト
２１…固定体
２２…第２潤滑材捕捉体
２３…空洞
２４…パイプ
Ｒａ、Ｒｂ…ラジアル方向の動圧式すべり軸受
Ｓａ、Ｓｂ…スラスト方向の動圧式すべり軸受
ｍ…管軸
【図１】
2004349158.tif 000003
【図２】
2004349158.tif 000004
【図３】
2004349158.tif 000005