(57)【要約】【課題】高熱サイクルをうけ繰り返し高速回転する陽極側を、強固に管容器側に固定することができる回転陽極Ｘ線管装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管外囲器２２に金属封じ部２６を介して溶接されたベアリングハウジング２１が、銅等の変形しやすい素材で、熱及び電気の伝導率に優れた金属材料で製作され、回転する陽極を、軸受けを介して保持している。そして管容器に固定された陽極支持部２０の絶縁物２０ｂにモールドされた金具２０ａが、ベアリングハウジング２１の一端を支持する嵌合部分を設け、その嵌合部分に段差２５とカシメ部２４とを設けて、止めネジ２３を締めることにより陽極支持部２０にベアリングハウジング２１を固定する。【選択図】　　　　　図２
2004063171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管容器内部の絶縁油中に陽極支持部と陰極保持部によって保持され、絶縁物からなるＸ線管外囲器の高真空中に、軸受けを備えたベアリングハウジング上を高速回転する円筒状のシャフトに取付けられた傘状のターゲットを有する陽極と、陰極とを対向配置した回転陽極Ｘ線管を備え、前記ターゲットから放射するＸ線を外部に照射する回転陽極Ｘ線管装置において、前記ベアリングハウジングに、変形しやすい、熱及び電気の伝導率に優れた金属材料を用い、そのベアリングハウジングの一端を支持する前記陽極支持部に嵌合部分を設け、前記ベアリングハウジングを陽極支持部に嵌合固定できるようにしたことを特徴とする回転陽極Ｘ線管装置。
【請求項２】
前記陽極支持部と前記ベアリングハウジングを締結する止めネジを設け、前記嵌合部分を前記止めネジを締めることによりカシメ効果によって、前記ベアリングハウジングを前記陽極支持部に固定できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の回転陽極Ｘ線管装置。
【請求項３】
前記陽極支持部に設けられた嵌合部分に、段差と、陽極のターゲットに近い部分にカシメ部とを設けたことを特徴とする請求項１記載の回転陽極Ｘ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁物からなるＸ線管外囲器の高真空中に、高速回転する傘状の陽極と、陰極とを対向配置した回転陽極Ｘ線管を、管容器の絶縁油中に封入した回転陽極Ｘ線管装置に係わり、特に、回転陽極Ｘ線管の陽極側を絶縁油中で支持する陽極支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転陽極Ｘ線管装置の構造を図３に示す。ガラス製のＸ線管外囲器５を有した回転陽極Ｘ線管１は、絶縁油７が封入された管容器６内に設けられた陽極支持部８と陰極保持部９とに保持されている。陽極２は、タングステンの傘状のターゲット４と回転子とが一体となり、固定部のベアリングハウジング１０の軸受に支えられて高速回転する。陰極３は、シリンダに保持されて、その位置は管軸より外れ、集束電極とタングステンフィラメントから構成される。陽極２は、管容器６内の陽極側に設けられたステータ１４のモータコイルの誘導回転磁界により高速で回転する。タングステンディスクのターゲット４の電子衝撃面積は回転することにより増大し、焦点の単位面積当たりの入力は大きくなる。回転機構の軸受は多くはボールベアリングが真空中で用いられ、ベアリングハウジング１０に保持されて、鉛、銀などの薄い膜が潤滑剤として使われている。Ｘ線管外囲器５のガラスバルブは硬質ガラス製のものが多く用いられ、内部を高真空にするために陰極３側のガラスのＸ線管外囲器５の端面側からガラス製の細いチップ管で真空排気され、排気終了後、このチップ管は融着・封じ切られる。管容器６の内側はＸ線の漏洩を防ぐために防護鉛１１が内張りされている。また、回転陽極Ｘ線管１の動作によって内部の温度が上昇し絶縁油７の体積が膨張するので、陰極３側にベローズ１５が設けられている。
【０００３】
回転陽極Ｘ線管１は、絶縁油７が封入された管容器６に収納され、動作時は管容器６の円筒両側に設けられたケーブルレセプタクル１３から、負の高電圧及びフィラメント電流が陰極３に、正の高電圧が陽極２に、外部から供給される。そして、陰極３のフィラメントから放出する電子流が集束電極によって集束され、高速回転する陽極２のタングステンディスクの傘状のターゲット４面に電子衝撃する。その時、衝撃を受けたタングステンディスクの面からＸ線が放射し、Ｘ線管外囲器５のガラス壁と絶縁油７を透過し、管容器６のＸ線放射口に設けられた樹脂などの絶縁物からなるＸ線放射窓１２から外部に放射する。
【０００４】
図４に、従来の回転陽極Ｘ線管１の陽極側の断面構造を示す。ベアリングハウジング１０は、高速回転する回転部を、ボールベアリング（図示せず）を介して保持し、一方、ガラス製のＸ線管外囲器５の端に溶着されたコバール金属の金属封じ部２８で、Ｘ線管外囲器５と溶接されている。そして、絶縁物８ｂにモールドされた金具８ａから構成される陽極支持部８と、ベアリングハウジング１０とが止めネジ２７によって締結される。高電圧の供給と発生した熱の伝導は、ベアリングハウジング１０と陽極支持部８の金具８ａとの接触面を介して行われ、この接触面による止めネジ２７の締結強度によって、機械的安定性が保たれる。そして、図３に示すように、回転陽極Ｘ線管１が陽極支持部８と陰極保持部９によって固定され、ケーブルレセプタクル１３から高電圧を供給するケーブルが陽極支持部８および陰極３の端子に接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転陽極Ｘ線管装置は以上のように構成されているが、透視および撮影を繰り返すと、熱電子の陽極２のターゲット４への衝突により発生したエネルギーは、大部分が熱に変換されるため、ターゲット４のタングステンディスクは１０００℃以上の高温度になる。その熱の一部は、陽極２の陽極支持部８の金具８ａ側の方向に伝導、及び輻射によって伝播される。透視や撮影を繰り返すことによる熱サイクルと、陽極２を高速に起動回転制御させる慣性力とによって、締結部分やろう接部分に、高熱による変形と緩みが発生する。
また、特に、高速で回転する陽極２を保持しているベアリングハウジング１０の端面のみを陽極支持部８の金具８ａに接触させて、止めネジ２７で引き寄せて締結しているので、陽極２の起動回転制御および高速回転による振動と、熱伝導のヒートサイクルによる伸縮とによって緩みやすい状態になる。
これによって、回転陽極Ｘ線管１の焦点位置が僅かに移動し、焦点と検出器との相対位置に高い精度と安定性が要求されるＣＴ装置では、画像にアーティファクトなどの画像不良を生じるという問題がある。
また、固定方法が陽極２のベアリングハウジング１０の端面での固定であるため、回転体としての共振周波数が比較的低くなりやすい。このような場合は、陽極２の起動制御時や高速回転時に共振し、振動による騒音が大きくなるという問題がある。
さらに、重量の大きいターゲット４を用いた場合には、各部の締結力が不足することがある。その結果回転アンバランスが発生し、これによる振動・騒音が、回転陽極Ｘ線管１の寿命を著しく短くするという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高温による熱サイクルと起動制御の繰り返しとが行われ高速回転する陽極側を、管容器の陽極支持部に、しっかりと固定することができる回転陽極Ｘ線管装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の回転陽極Ｘ線管装置は、管容器内部の絶縁油中に陽極支持部と陰極保持部によって保持され、絶縁物からなるＸ線管外囲器の高真空中に、軸受けを備えたベアリングハウジング上を高速回転する円筒状のシャフトに取付けられた傘状のターゲットを有する陽極と、陰極とを対向配置した回転陽極Ｘ線管を備え、前記ターゲットから放射するＸ線を外部に照射する回転陽極Ｘ線管装置において、前記ベアリングハウジングに、変形しやすい、熱及び電気の伝導率に優れた金属材料を用い、そのベアリングハウジングの一端を支持する前記陽極支持部に嵌合部分を設け、前記ベアリングハウジングを陽極支持部に嵌合固定できるようにしたものである。
【０００８】
また、本発明の回転陽極Ｘ線管装置は、請求項１記載の陽極支持部とベアリングハウジングを締結する止めネジを設け、嵌合部分を前記止めネジを締めることによりカシメ効果によって、ベアリングハウジングを陽極支持部に固定できるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の回転陽極Ｘ線管装置は、請求項１記載の陽極支持部に設けられた嵌合部分に、段差と、陽極のターゲットに近い部分にカシメ部とを設けたものである。
【００１０】
本発明の回転陽極Ｘ線管装置は上記のように構成されており、ベアリングハウジングに、変形しやすい比較的柔らかい、熱及び電気の伝導率に優れた金属材料を用い、そのベアリングハウジングの一端を支持する陽極支持部に嵌合部分を設け、その嵌合部分に、段差と、陽極のターゲットに近い部分にカシメ部とを設け、そして、陽極支持部とベアリングハウジングを締結する止めネジを設けて、嵌合部分を止めネジを締めることによりカシメ効果によって、ベアリングハウジングを陽極支持部に嵌合固定できるようにしている。
そのため、ベアリングハウジングの端部が軸方向にネジで締結され、カシメ効果により変形されて陽極支持部に強固に固定される。これより、Ｘ線管の回転方向の緩みが生じなくなる。また、陽極の端面以外の場所がカシメ効果によって固定されるので、共振周波数が高くなり振動の問題が生じなくなる。そして、重量の大きいターゲットを用いたＸ線管でも強固に固定でき、Ｘ線管の寿命を延ばすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の回転陽極Ｘ線管装置の一実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明の回転陽極Ｘ線管装置の断面構造、図２は陽極２側の保持部分の断面構造を示す図である。
本回転陽極Ｘ線管装置は、回転陽極Ｘ線管１ａと、回転陽極Ｘ線管１ａの陽極２ａ側を支持する陽極支持部２０と、陰極３側を保持する陰極保持部９と、陽極２ａを電磁誘導によって高速回転させるステータ１４と、陽極２ａ及び陰極３に高電圧を供給するケーブルレセプタクル１３を備え内部に絶縁油７を封入した管容器６とから構成されている。
【００１２】
本回転陽極Ｘ線管装置の従来の装置と異なるところは、従来の装置では、図３に示すように、高速に回転する陽極２を、ベアリングを介して保持するベアリングハウジング１０の端面を止めネジによって陽極支持部８に締結して支持する方法であるが、本装置では、高速に回転する陽極２ａをベアリングを介して保持するベアリングハウジング２１に、変形しやすい、熱及び電気の伝導率に優れた金属材料を用い、そのベアリングハウジング２１の一端を支持する陽極支持部２０に、段差２５とカシメ部２４からなる嵌合部分を設け、ベアリングハウジング２１を陽極支持部２０に止めネジ２３を締めることによりカシメ効果によって、ベアリングハウジング２１を陽極支持部２０に固定できるようにしたものである。
【００１３】
回転陽極Ｘ線管１ａは、内部を高真空にした絶縁物からなるＸ線管外囲器２２と、銅などの変形しやすい材料からなるベアリングハウジング２１にベアリングを介して、外部のステータ１４からの誘導回転磁界により高速で回転する円筒状の軸に傘状のターゲット４を有する陽極２ａと、そのターゲット４に対向配置され集束電極及びフィラメントを備えた陰極３とから構成される。
陽極支持部２０は、金具２０ａと絶縁物２０ｂから構成され、金具２０ａが絶縁物２０ｂにモールドされたもので、回転陽極Ｘ線管１ａの陽極２ａ側のベアリングハウジング２１を支持し、ステータ１４を介して管容器６に固定される。
金具２０ａは、ベアリングハウジング２１の一端を支持するための嵌合部分を設け、その嵌合部分に、段差２５と、陽極２ａのターゲット４に近い部分にカシメ部２４とを設け、そして、陽極支持部２０とベアリングハウジング２１を締結する止めネジ２３を設け、嵌合部分を止めネジ２３を締めることによりカシメ効果によって、ベアリングハウジング２１を陽極支持部２０に嵌合固定できるようにしている。
絶縁物２０ｂは、樹脂などの絶縁物で金具２０ａをはめて成形され、陽極２ａに印加される高電圧に対して絶縁する機能と、回転陽極Ｘ線管１ａの陽極２ａ側を支持する機能を有する。
陰極保持部９は、樹脂などの絶縁物で成形され、回転陽極Ｘ線管１ａの陰極３側を保持し、管容器６に固定するものである。
ステータ１４は、真空中の陽極２ａを外部から電磁誘導によって高速回転させるもので、回転磁界を形成するコイルを陽極支持部２０の絶縁物２０ｂを介して、ガラス製のＸ線管外囲器２２内の陽極２ａの周りの絶縁油７中に配置されるものである。
管容器６は、内部に回転陽極Ｘ線管１ａと陽極支持部２０およびステータ１４と、陰極保持部９とを絶縁油７中に封入し、陽極２ａ及び陰極３に高電圧を供給するケーブルレセプタクル１３と、陰極３からの高速電子が陽極２ａのターゲット４に衝突し発熱による絶縁油７の膨張を緩衝するベローズ１５と、ターゲット４から放射されるＸ線を外部に照射するためのＸ線放射窓１２と、Ｘ線防護のために内壁に張られた防護鉛１１を備えたものである。
【００１４】
次に、回転陽極Ｘ線管１ａの陽極２ａの支持機構について説明する。陽極２ａを、ベアリングを介して保持するベアリングハウジング２１の材料に、比較的柔らかい銅などの変形しやすい、熱及び電気伝導率の高い金属を用いる。そして、そのベアリングハウジング２１の一端を支持する陽極支持部２０の金具２０ａの先端部に、ベアリングハウジング２１が挿入できる円筒状の嵌合部分を設ける。この嵌合部分に接触するベアリングハウジング２１は、微かに傾斜面を有し、ベアリングハウジング２１の端面の位置が、金具２０ａの円筒状の底部に、嵌合した状態で接触するように寸法が設計される。金具２０ａの嵌合部分には、段差２５と、陽極２ａのターゲット４に近い部分にカシメ部２４とを設け、そして、陽極支持部２０の金具２０ａ側からベアリングハウジング２１を引き寄せ、両者を締結する止めネジ２３を設けている。そして、止めネジ２３を締めることにより嵌合部分のカシメ部２４で、ベアリングハウジング２１の端部の円周をカシメ効果によって締結し、ベアリングハウジング２１の端面を金具２０ａの円筒部の底部に接触させ、金具２０ａの嵌合部分と円筒部の底部の２箇所で締結される。そのため、陽極２ａがベアリング軸受けを介して、及び、Ｘ線管外囲器２２が金属封じ部２６を介してベアリングハウジング２１によって、陽極支持部２０に強固に固定される。
【００１５】
陽極２ａのベアリングハウジング２１が銅などの比較的柔らかい金属で構成されているので、止めネジ２３を締めることにより、ベアリングハウジング２１の端部が軸方向に変形し、外側の段差２５の空間に広がり、陽極支持部２０の金具２０ａに接触し、高い面圧が発生する。同時に、嵌合部分のカシメ部２４で、ベアリングハウジング２１の端部の円周をカシメ効果によって締結し、この面圧は回転方向の緩みを防止する効果を生む。また、陽極支持部２０の金具２０ａの嵌合部内面に段差２５を設けているので、ベアリングハウジング２１との接触部分を陽極２ａのターゲット４に近い部分に特定することができ、陽極２ａの固定を強固にして共振周波数を高くすることができる。
【００１６】
上記の実施例ではベアリングハウジング２１に銅などの比較的柔らかい金属の一体もので説明したが、ベアリングハウジング２１にステンレス鋼などの鉄系材料に端部の部分のみを、銅などの柔らかい金属を高温ろう材によりろう付けした構造にしても同様な効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の回転陽極Ｘ線管装置は上記のように構成されており、Ｘ線管の陽極の端部に、比較的柔らかい銅などの変形しやすい素材を用い、それを支持する陽極支持部に、段差とカシメ部を設けた嵌合部分を設け、止めネジを締めることによりカシメ効果によって陽極端部を陽極支持部に嵌合固定できるようにしているので、陽極の起動回転制御によるＸ線管の回転方向の緩みと、陽極の高速回転による振動と、熱伝導のヒートサイクルによる伸縮とによる緩みが生じにくくなる。そして、陽極の端面以外の場所がカシメ効果によって固定されるので、共振周波数が高くなり振動の問題が生じなくなりＸ線管の寿命を延ばすことができる。そして、重量の大きいターゲットを用いたＸ線管でも強固に固定できる。
また、焦点位置に高い精度と安定性が要求されるＸ線ＣＴ装置においても、アーティファクトなどのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転陽極Ｘ線管装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の回転陽極Ｘ線管装置の陽極支持部の構造を示す図である。
【図３】従来の回転陽極Ｘ線管装置の断面構造を示す図である。
【図４】従来の回転陽極Ｘ線管装置の陽極支持部の構造を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ…回転陽極Ｘ線管装置
２、２ａ…陽極
３…陰極
４…ターゲット
５、２２…Ｘ線管外囲器
６…管容器
７…絶縁油
８…陽極支持部
８ａ、２０ａ…金具
８ｂ、２０ａ…絶縁物
９…陰極保持部
１０、２１…ベアリングハウジング
１１…防護鉛
１２…Ｘ線放射窓
１３…ケーブルレセプタクル
１４…ステータ
１５…ベローズ
２３、２７…止めネジ
２４…カシメ部
２５…段差
２６、２８…金属封じ部
【図１】
2004063171.tif 000003
【図２】
2004063171.tif 000004
【図３】
2004063171.tif 000005
【図４】
2004063171.tif 000006