(57)【要約】【課題】  Ｘ線管ターゲット組立体を提供する。【解決手段】  Ｘ線管ターゲット組立体（１６）は、ターゲット中孔（２２）を持つターゲット・ディスク要素（１８）を含む。ターゲット・シャフト（２０）がターゲット・ディスク要素（１８）に回転駆動力を伝達する。ターゲット・シャフト（２０）の上側部分には複数の軸方向調節スロット（３０）が形成されている。複数の軸方向調節スロット（３０）はターゲット・シャフト（２０）の周方向に配置されていて、複数の部分円周リブ（３６）を形成する。複数の部分円周リブ（３６）はターゲット中孔（２２）にろう付けされる。【選択図】        図２
2004342613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット中孔（２２）を持つターゲット・ディスク要素（１８）と、
前記ターゲット中孔（２２）内に配置され且つ該ターゲット中孔（２２）と連通しているターゲット・シャフト（２０）であって、前記ターゲット・ディスク要素（１８）に回転駆動力を伝達するターゲット・シャフト（２０）と、
前記ターゲット・シャフト（２０）の上側部分（３２）に形成されていて、複数の部分円周リブ（３６）を形成している複数の軸方向調節スロット（３０）であって、前記複数の部分円周リブ（３６）が前記ターゲット中孔（２２）に取り付けられている、複数の軸方向調節スロット（３０）と、
を有しているＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項２】
前記複数の軸方向調節スロット（３０）は前記ターゲット・シャフト（２０）の周方向に均等に配置されている、請求項１記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項３】
更に、前記複数の軸方向調節スロット（３０）のそれぞれの下側端（４２）に１つずつ設けられている複数の円形の孔（４０）を含んでいる請求項１又は２記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項４】
前記複数の部分円周リブ（３６）は、第１のろう付け（２３）を使用して前記ターゲット中孔（２２）にろう付けされている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項５】
前記ターゲット・ディスク要素（１８）が第１の熱膨張係数の材料（２６）で構成され、前記ターゲット・シャフト（２０）が第２の熱膨張係数の材料（２８）から形成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項６】
前記第２の熱膨張係数の材料（２８）は前記第１の熱膨張係数の材料（２６）よりも高い熱膨張係数を有している、請求項５記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項７】
更に、前記ターゲット・シャフト（２０）内に配置され且つ前記複数の部分円周リブ（３６）に取り付けられている内部ディスク（４４）を含んでいる請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項８】
前記内部ディスク（４４）は第２のろう付け（４６）を使用して前記複数の部分円周リブ（３６）にろう付けされており、前記複数の部分円周リブ（３６）は第１のろう付け（２３）を使用して前記ターゲット中孔（２２）にろう付けされている、請求項７記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項９】
前記第１のろう付け（２３）は前記第２のろう付け（４６）と等しい凝固温度を有する、請求項８記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【請求項１０】
前記内部ディスク（４４）は第３の熱膨張係数の材料（４８）で構成されている、請求項７記載のＸ線管ターゲット組立体（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に云えばＸ線管ターゲット組立体に関し、より具体的には機械的継手を改良したグラファイト製ターゲット組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管はよく知られていて、様々な医用撮像分野、医療分野、並びに材料試験及び分析産業において広く利用されている。Ｘ線管は通常、陽極組立体と陰極組立体とを有している。Ｘ線管により電子を真空中で放出させ、加速した後で、突然に停止させたとき、Ｘ線が発生される。電子は加熱したフィラメントから放出される。陽極と陰極との間の高電圧が電子を加速して、電子を陽極に衝突させる。陽極は、電子が陽極に焦点で衝突するので、ターゲットとも呼ばれている。
【０００３】
焦点で発生した熱を散逸させるため、Ｘ線管は回転陽極構造を採用することが多い。このような配置構成における陽極は、電子ビームが常にターゲット表面上の異なる点に衝突するように、回転ディスクを有するのが普通である。このような方法はターゲット表面上の一点に熱が集中するのを低減することができるが、ターゲット内には未だかなりの熱が発生される。従って、回転ディスク及び回転シャフト組立体は動作状態相互間のかなりの温度変動に加えて高温に曝されることがある。このような温度変動により、ターゲット組立体の構成要素並びにそれらの取付け手段がかなりの膨張誘起応力を受ける恐れがある。
【０００４】
このようなことはグラファイト及びグラファイト複合材ターゲット組立体の場合に当てはまることが多い。ターゲット組立体の要素相互間の継手はしばしば動作後の冷却中にかなりの引張り荷重を受ける。これにより継手組立体が破損し又は弱体化することがある。この継手応力現象は、上記のグラファイト複合材のような熱膨張係数（ＣＴＥ）の異なる材料を使用することによって更に増大することもある。このようなＣＴＥが整合していない材料が接合されている場合、ターゲット組立体の加熱及び冷却段階により継手（接合部）にかなりの応力が誘起される恐れがある。多くの既存の構成は、これらの応力の結果としての継手の破壊を防止するのに機械的継手にのみ依存せざるをえない。しかし、機械的継手は厳密な許容公差で形成しなければならず、それに伴い経費がかかり、また複雑な機械加工を必要とすることがあり、更にそれら自身が冷却／加熱速度の相違から生じる応力の影響を受けやすい。ＣＴＥの不整合が大きい場合、またグラファイト材料、溶接不可能な材料の組合せ、脆い又は非常に硬い材料を使用する場合、及び有意な加工により材料が溶接不可能になった場合、溶接を利用できないことが多いので、慣性溶接（Inertia welding: Ｉ−ウェルディング）のような従来の溶接法に代わる方法が必要とされることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、現在のターゲット組立体は、Ｘ線管ターゲット組立体に通常生じるＣＴＥの不整合や温度変動に対応できる取付け方法を提供していないことが多い。更に、現在のターゲット組立体は非常に高価な工具整備及び製造方法を必要とすることが多い。従って、ターゲット・ディスク部材とターゲット・シャフト部材との間に頑丈な機械的継手が存在するように改善した設計のターゲット組立体があれば、非常に望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
Ｘ線管ターゲット組立体が提供される。該組立体は、ターゲット中孔を持つターゲット・ディスク要素を含む。ターゲット・シャフトがターゲット・ディスク要素に回転駆動力を伝達する。ターゲット・シャフトの上側部分には複数の軸方向調節スロットが形成されている。複数の軸方向調節スロットはターゲット・シャフトの周方向に配置されていて、複数の部分円周リブを形成する。複数の部分円周リブはターゲット中孔にろう付けされる。
【０００７】
本発明の他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を参照しながら好ましい実施形態についての詳しい説明をみたとき明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ここで図１について説明すると、図１は本発明によるＸ線管組立体１０を例示している。特定のＸ線管組立体１０を例示しているが、本発明が多種多様なＸ線管組立体に有用であると考えられることは勿論である。Ｘ線管組立体１０はＸ線管外被１２を含んでいる。Ｘ線管外被１２内には陰極１４が設けられている。陰極１４は、電流が供給されたとき、電子を放出する。この電子はＸ線管組立体１０内を走行して、最終的には陽極／Ｘ線管ターゲット組立体１６に衝突する。Ｘ線管ターゲット組立体１６に衝突したとき、電子はＸ線を発生する。このようなＸ線管の動作は当該分野では周知である。
【０００９】
しかしながら、電子が単一のスポットに連続的に衝突し続けると、ターゲット・ディスク要素１８に過大な熱が生じ得ることも知られている。従って、ターゲット組立体１６は、ターゲット・ディスク要素１８のターゲット中孔２２内に配置され且つ該中孔２２と連通しているターゲット・シャフト２０を含んでいる。このようにして、ターゲット・シャフト２０は、陰極１４からの電子流が絶えずターゲット・ディスク要素１８の衝突面２４の異なる場所に衝突するように、ターゲット・ディスク要素１８を回転させるために利用できる。ターゲット・ディスク要素１８の回転により局部的な極端な温度変化が低減されるけれども、ターゲット・ディスク要素１８には未だかなりの温度変動が生じる。これは、ターゲット・シャフト２０がターゲット中孔２２に取り付けられている場所で望ましくない応力を誘起する恐れがある。第１のろう付け２３（図３参照）のような比較的柔軟性のない取付け方法では望ましくない引張り応力が生じることがあり、これは耐久性の低下を招く。
【００１０】
これらの応力は、ターゲット・ディスク要素１８が第１の熱膨張係数の材料２６で構成され且つターゲット・シャフト２０が第２の熱膨張係数の材料２８で構成されている場合に更に増大する恐れがある。熱膨張係数（ＣＴＥ）がターゲット・ディスク要素１８とターゲット・シャフト２０との間で変化していると、それらは熱エネルギに応答して異なる割合で膨張／収縮する。これは、ターゲット・シャフト２０をターゲット中孔２２に取り付けるために利用される第１のろう付け２３のような任意の方法の際に応力を増大させる可能性がある。また締まり嵌めのような他の取付け方法を使用すると、ＣＴＥの不整合は取り付けの完全さに影響を与える恐れがある。ターゲット・ディスク要素１８は、これらに限定されないが、グラファイト、ＴＺＭ（モリブデンと少量添加したチタン及びジルコニウムとの合金）及びＣ−Ｃ複合材（高強度炭素繊維及び炭素マトリクス材料）を含む様々な材料から形成できると考えられる。ターゲット・シャフト２０は同様に多種多様な材料から同様に形成することができる。しかしながら、ターゲット・シャフト２０はターゲット・ディスク要素１８よりも高いＣＴＥを持つ材料から構成されることがある。この状況では、第１の熱膨張係数の材料２６と第２の熱膨張係数の材料２８との間のＣＴＥ不整合の結果として、第１のろう付け２３に望ましくない応力が生じる恐れがある。
【００１１】
本発明は、図２に例示した新規な設計により、ＣＴＥ不整合によって生じる問題を解消する。ターゲット・シャフト２０は、ターゲット・シャフト２０の上側部分３２に形成された複数の軸方向調節スロット３０を含むことができる。これらの軸方向調節スロット３０は様々な態様で形成してよいが、一実施形態では、軸方向調節スロット３０は、ターゲット・シャフト２０の上側部分３２に複数の部分円周リブ３６を形成するようにターゲット・シャフト２０の上側表面３４（図３参照）を貫通する。これにより、シャフトをターゲット中孔２２に取り付ける場合にシャフト直径３８を調節可能にすることができる。このようにして、シャフト直径３８は、第１のろう付け２３や他の取付け方法に不当なストレスを加えることなく様々な熱負荷の下でターゲット中孔２２に合わせて自然に変化することができる。複数の軸方向調節スロット３０の数及び位置は変えてよいが、複数の軸方向調節スロット３０はターゲット・シャフト２０の円周に沿って等間隔に設けるのが好ましい。更に、ターゲット・シャフト２０は、複数の軸方向調節スロット３０のそれぞれの下側端４２に１つずつ位置する複数の円形の孔４０を含むことができる。これらの円形の孔４０はシャフト直径３８の柔軟性を増大させるだけでなく、動作中のターゲット・シャフト２０内に亀裂やクリープが生じるのを防止するように作用する。軸方向調節スロット３０及び円形の孔４０の寸法上の特性はターゲット・シャフト２０の完全さを保持しながらシャフト直径３８の許容可能な柔軟性を制御するように修正することができるが、それらはターゲット中孔２２より下の方まで延在するのが好ましい。
【００１２】
本発明は更に、ターゲット・シャフト２０／ターゲット中孔２２取付け部における応力を低減するために付加的な方策を利用することができる。この付加的な方策が図３に例示してある。本発明は更に、ターゲット・シャフト２０内に配置され且つターゲット・シャフト２０に取り付けられた内部ディスク４４を含むことができる。内部ディスク４４は様々な態様でターゲット・シャフト２０に取り付けることができる。内部ディスク４４に関して「ディスク」という用語を使用したが、用語「ディスク」には、中実なディスク（円板）、並びにリング又は他の同様な構造も含まれることを理解されたい。例示した内部ディスク４４は、事実上、図１及び図３にリング型ディスクとして示されている。しかしながら、他の実施形態では、内部ディスク４４は１つの孔（リング）又は複数の孔を持つていてもよく、これらの１つ又は複数の孔は内部ディスク４４を完全に貫通していても又は完全には貫通していなくてもよい。
【００１３】
一実施形態では、内部ディスク４４を複数の部分円周リブ３６に取り付けるために第２のろう付け４６を使用する。第１のろう付け２３と第２のろう付け４６との様々な組合せが考えられるが、一実施形態では、第１のろう付け２３の凝固温度を第２のろう付け４６とほぼ等しくする。内部ディスク４４は多種多様な材料で構成することができる。内部ディスク４４は、好ましくは、第１のろう付け２３によって生じる歪みを最小限にするように設計された第３の熱膨張係数の材料４８で構成する。一実施形態では、この第３の熱膨張係数の材料４８は第１の熱膨張係数の材料２６と同じＣＴＥにすることができる。内部ディスク４４は、熱膨張又は収縮の際に応力が最小になるようにターゲット・シャフト２０及び第１のろう付け２３に対する支持を行う。この観点から、内部ディスク４４は、ターゲット・シャフト２０に軸方向調節スロット３０を使用しても使用しなくても、利用することができる。従って、本発明は、ターゲット・シャフト２０とターゲット・ディスク要素１８との間の取付けについて、所望の材料構成の選択を行った際に屡々存在するＣＴＥの不整合を許容するような強力な解決策を提供する。
【００１４】
本発明の特定の実施形態を図示し説明したが、当業者には種々の変形及び代替実施形態が考えられよう。従って、本発明は特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるＸ線管を例示する図である。
【図２】図１に例示したＸ線管内に使用するための本発明によるＸ線管組立体の一実施形態を例示する図である。
【図３】図１に例示したＸ線管内に使用するための本発明によるＸ線管組立体の代替実施形態を例示する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  Ｘ線管組立体
１２  Ｘ線管外被
１４  陰極
１６  Ｘ線管ターゲット組立体
１８  ターゲット・ディスク要素
２０  ターゲット・シャフト
２２  ターゲット中孔
２３  第１のろう付け
２４  衝突面
２６  第１の熱膨張係数の材料
２８  第２の熱膨張係数の材料
３０  軸方向調節スロット
３６  部分円周リブ
３８  シャフト直径
４０  円形の孔
４２  スロットの下側端
４４  内部ディスク
４６  第２のろう付け
４８  第３の熱膨張係数の材料
【図１】
2004342613.tif 000003
【図２】
2004342613.tif 000004
【図３】
2004342613.tif 000005