(57)【要約】【課題】  鉛の潤滑材の代替品として銀よりも硬度が低く延性に富み、導電性が高く、化学的に安定し十分な寿命を有する軸受けを備えた回転陽極Ｘ線管を提供する。【解決手段】  電磁誘導によって高速回転する回転陽極３の軸受４の外輪４ｂを固定部３ｃの軸受ハウジング内に、内輪４ｃを回転部３ｂの回転中心軸に嵌合される。そして、ボール４ａの母材１０に直接金潤滑材１１、または、母材１０にニッケル下地１２の層が形成され、その上に金潤滑材１３が被覆される。金潤滑材１１、又は金潤滑材１３が金であるため、廃棄処分する時に毒性もなく環境にやさしく、また、回転時の騒音が低く、導電性を有し、十分な軸受寿命を有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に軸支され高速で回転するターゲットを有する回転陽極と、集束電極およびフィラメントを備えた陰極とを密閉式の外囲器で形成される高真空中に対向配置した回転陽極Ｘ線管において、前記軸受の潤滑材として金を使用することを特徴とする回転陽極Ｘ線管。
【請求項２】
軸受の鉄系の母材にニッケルの下地処理を施した後、その外層に金の潤滑材を形成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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線管に係わり、特に、回転陽極Ｘ線管の陽極側に設けられた軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２（ａ）に従来の回転陽極Ｘ線管の構造を示し、（ｂ）に回転陽極３の軸受５の断面を、（ｃ）に軸受５のボール５ａ断面を示す。
ガラス製のＸ線管外囲器のガラスバルブ２を有した回転陽極Ｘ線管は、絶縁油が封入された管容器（図示せず）内に設けられた陽極保持部と陰極保持部とに保持されている。回転陽極３は、タングステンの傘状のターゲットディスク３ａと回転部３ｂとが一体となり、陽極側の円筒上の固定部３ｃの内部にカラー３ｄを介して２箇所の軸受５に支えられて高速回転する。陰極１は、シリンダに保持されて、その位置は管軸より外れ、導線１ｃに接続された集束電極１ｂとタングステン材のコイル状のフィラメント１ａから構成される。そして回転陽極３は、管容器内の陽極側に設けられたステータ（図示せず）のモータコイルの誘導回転磁界により高速で回転する。回転陽極３のターゲットディスク３ａのターゲット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を大きくする。そして、Ｘ線管外囲器のガラスバルブ２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側のガラスバルブ２のＸ線管外囲器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。
回転機構の軸受５は、多くはボールベアリングが真空中で用いられ、固定部３ｃの軸受ハウジング内に保持され、外輪５ｂが固定部３ｃにカラー３ｄを挟んで２箇所で嵌合し、内輪５ｃが回転部３ｂの中心軸にカラー３ｄを挟んで２箇所に嵌め込まれる。そして、ボール５ａは高速度工具鋼製の母材１０に、固体の潤滑材２０を皮膜処理して潤滑する。この固体潤滑材としては、銀、鉛などの軟質金属を用いる場合と、二硫化モリブデンなどの層状構造物を用いる場合がある。
【０００３】
また、Ｘ線発生時に生じる高熱を効率よく放出でき、高出力化、長時間連続運転、軸受５の長寿命化を達成できる回転陽極Ｘ線管が考案されている。この回転陽極Ｘ線管は２つの軸受５間のシャフトの中央部と軸受５のハウジング内面とで、Ｇａ又はＧａ合金を収容する収容部を形成する。そして、収容部よりも軸方向の外側には、収容部内のＧａ又はＧａ合金が漏れるのを防止するためのポンピング溝とラビリンス溝とを設けているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、回転陽極Ｘ線管は、動作時は管容器の円筒両側に設けられたケーブルレセプタクル（図示せず）から、外部に設けられた高電圧電源及びフィラメント電源から、負の高電圧及びフィラメント電流が導線１ｃを介して陰極１側に、正の高電圧が回転陽極３側の固定部３ｃに、外部から供給される。そして、陰極１のフィラメント１ａから放出する電子流が集束電極１ｂによって集束され、高速回転する回転陽極３のターゲットディスク３ａの傘状のターゲット面に電子衝撃する。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線管外囲器のガラスバルブ２と管容器（図示せず）に封入された絶縁油を透過し、管容器のＸ線放射窓から外部に放射される。
【特許文献１】特開平１１−２７３５９９号公報  （第７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の回転陽極Ｘ線管は以上のように構成されているが、Ｘ線管の軸受５用の潤滑材２０として最も一般的に用いられているものは、硬度が低く延性に富む鉛である。しかし、近年の環境保全に対する規制の強化により、鉛の使用を将来に渡って継続することはできず、代替品の検討が必要になってきている。
代替品としては、一部のＸ線管に使用実績のある銀および二硫化モリブデンを上げることができるが、銀は硬度が高いためそれを使用したＸ線管の騒音は大きくなると共に、保管環境に敏感で潤滑性のない酸化銀に変質しやすいといった問題がある。
また、二硫化モリブデンは導電性がないことから、軸受５の内輪５ｃから外輪５ｂへの通電を確保する必要のある回転陽極Ｘ線管では十分な耐摩耗性を確保できるほど潤滑膜を厚くできないという問題がある。
【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、鉛の潤滑材の代替品として銀よりも硬度が低く延性に富み、導電性が高く、化学的に安定し十分な軸受寿命を有する回転陽極Ｘ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の回転陽極Ｘ線管は、軸受に軸支され高速で回転するターゲットを有する回転陽極と、集束電極およびフィラメントを備えた陰極とを密閉式の外囲器で形成される高真空中に対向配置した回転陽極Ｘ線管において、前記軸受の潤滑材として金を使用するものである。
【０００８】
また、本発明の回転陽極Ｘ線管は、軸受の鉄系の母材にニッケルの下地処理を施した後、その外層に金の潤滑材を形成したものである。
【０００９】
本発明の回転陽極Ｘ線管は上記のように構成されており、回転陽極に配置された軸受の潤滑材として金を使用する。金の硬度は銀よりも低く、酸化による変質も起こりにくい。また、導電性に優れ、環境への悪影響もない。
しかし、軸受の母材である鉄系の合金、例えば、高速度工具鋼への付着性が比較的弱いことから、母材にニッケルの下地処理を行う。そして、下地処理を施した後、その外層に金の潤滑材を形成する。これにより金の付着強度を向上させ、耐摩耗性を確保する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転陽極Ｘ線管は上記のように構成されており、高温・高真空中で高速回転する回転陽極の軸受に、潤滑材としてニッケルによる下地処理を行った後、その外層に金を用いているため、従来から使用されてきた銀よりも硬度が低く延性に富み、騒音レベルが低く静かになる。また、従来の二硫化モリブデンでは導電性が低かったが、金は高い導電性を有するので、軸受の内輪から外輪に導電性の高い金の潤滑膜を介して電流が流れやすくなる。また、従来の鉛のように毒性がなく、環境に対する規制強化後において製品寿命を終えたＸ線管を回収する場合、軸受母材からの分離作業が不要で、製品のトータルライフコストを抑えることができる。また、酸化に強い金からなる潤滑材を使用するため、銀からなる潤滑材のように酸素による劣化が少なく、安定した回転性能を得ることができ、十分な軸受寿命を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の回転陽極Ｘ線管は、回転陽極の軸受に、潤滑材として、地球環境にやさしく、騒音も低く、導電性を有し、十分な軸受寿命を有する金を用いた回転陽極Ｘ線管を実現した。
【実施例】
【００１２】
本発明の回転陽極Ｘ線管の１実施例を、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は回転陽極Ｘ線管の構造を示し、（ｂ）は回転陽極３の軸受４の断面を示し、（ｃ）はボール４ａの母材１０に金潤滑材１１を被覆した状態を示し、（ｄ）はボール４ａの母材１０の下地にニッケル下地１２を施しその上層に金潤滑材１３を被覆した状態を示す。
本発明の回転陽極Ｘ線管は、高真空に排気されたガラス製のＸ線管外囲器からなるガラスバルブ２と、タングステンの傘状のターゲットディスク３ａと回転部３ｂとが一体となり、円筒上の固定部３ｃのハウジング内部にカラー３ｄを介して２箇所の軸受４に支えられて高速回転する回転陽極３と、それに対向して配置されたシリンダに保持され管軸より外れ、導線１ｃに接続され集束電極１ｂとタングステン材のコイル状のフィラメント１ａからなる陰極１とから構成される。
【００１３】
本発明の回転陽極Ｘ線管と従来のＸ線管と異なるところは、従来の回転陽極Ｘ線管は、図２に示すように、軸受５の潤滑材２０として、環境によくない鉛や、酸素と結合しやすく硬度が高い銀、導電性が低い二硫化モリブデンなどが用いられていたが、これに対し、本回転陽極Ｘ線管の軸受４には、母材１０に直接金潤滑材１１、または、母材１０にニッケル下地１２の層を形成し、その上層に金潤滑材１３が被覆される。金潤滑材１１、１３が用いられているため、毒性もなく環境にやさしく、化学的に安定し延性に富み、導電性を有し、回転時の騒音が低く十分な軸受寿命を有する。
【００１４】
次に、本回転陽極Ｘ線管の構成各部に付いて説明する。
ガラスバルブ２は、Ｘ線管外囲器をなす硬質ガラス製またはセラミックス製のものが用いられ、陰極１側に設けられたチップ管で内部を高真空に真空排気され、排気終了後このチップ管は融着・封じ切られる。
回転陽極３は、高電圧電源から正の高電圧がケーブルレセプタクル（図示せず）を介して印加され、絶縁油中に設けられたステータのモータコイル（図示せず）の回転磁界により高真空中で高速回転する。そのターゲットディスク３ａには傘状のタングステンなどが使われる。
回転機構の軸受４は、多くはボールベアリングが真空中で用いられ、固定部３ｃの軸受ハウジング内に保持され、外輪４ｂが固定部３ｃにカラー３ｄを挟んで２箇所で嵌合し、内輪４ｃが回転部３ｂの中心軸にカラー３ｄを挟んで２箇所に嵌め込まれる。そして、ボール４ａは高速度工具鋼製の母材１０に、潤滑材として図１（ｃ）に示す金潤滑材１１が皮膜処理される。また、図１（ｄ）に示すように、母材１０に金との接着強度を高めるためにニッケル下地１２層が形成され、その上層に金潤滑材１３が皮膜処理される。
陰極１は、集束電極１ｂとタングステン材のコイル状のフィラメント１ａからなり、回転陽極３に対向して配置されたシリンダに保持され、その位置は管軸より外れ、高電圧電源から負の高電圧がケーブルレセプタクル（図示せず）を介し、導線１ｃから印加される。
【００１５】
次に、軸受４の製作について、図１の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参考しながら説明する。
軸受４の主要部分は、（ｂ）に示すように、ボール４ａ、外輪４ｂ、内輪４ｃから構成される。ボール４ａには（ｃ）に示すように鉄合金である母材１０に金からなる金潤滑材１１が皮膜される。また、軸受４の母材１０である鉄系の合金、例えば、高速度工具鋼への接着性が比較的弱いことから、母材１０との接着強度を高めるために、（ｄ）に示すように母材１０の表面にはニッケルからなるニッケル下地１２が被覆され、その上に金からなる金潤滑材１３が形成される。ニッケルからなるニッケル下地１２は、例えば、０．１〜０．２μｍの厚さでコーティングされる。皮膜形成方法は、例えば電気メッキや真空蒸着で形成する。この実施例のニッケル下地１２の膜厚は、内部摩擦の発生を抑えるために製造方法の許す限り０．１μｍに近い薄い膜とすることが望ましい。金からなる金潤滑材１３は、例えば、０．１〜０．４μｍの厚さでコーティングしたものであり、被膜形成方法は、例えば、電気メッキ、真空蒸着やイオンプレーティングで行う。金からなる金潤滑材１１又は金潤滑材１３は耐摩耗性において、従来使用されることの多かった鉛からなる図２（ｃ）に示す潤滑材２０に比べて優れているため、０．１〜０．２μｍの厚さがあれば十分な耐摩耗性が確保できる。
【００１６】
次に、本回転陽極Ｘ線管の動作に付いて説明する。
回転陽極３と陰極１間に直流の高電圧（０から１５０ｋＶ）が印加され、フィラメント１ａに電流が流され、熱電子が放出される。放出された電子は集束電極１ｂによって集束され、高電圧により加速され、回転陽極３のターゲットディスク３ａに衝突し、そのターゲット面からＸ線が放射される。透視・撮影を繰り返すと回転陽極３のターゲットディスク３ａは高温になり、その熱量は、回転陽極３の回転部３ｂに伝導され、一部は輻射によってＸ線管が封入された管容器（図示せず）の油中にガラスバルブ２を介して放射される。回転部３ｂに伝導された熱は軸受４を介して、又は輻射によって回転部３ｂから固定部３ｃ、又は、真空、ガラスバルブ２を介して油中に輻射される。回転陽極３は、管容器内の陽極側に設けられたステータ（図示せず）のモータコイルの誘導回転磁界により高速で回転し、軸受４は高温にさらされて電流を流し、高速回転する。軸受４のボール４ａに金潤滑材１１、またはニッケル下地１２と金潤滑材１３を潤滑材としているので、銀の潤滑材を用いたときよりも騒音が低く、金を用いているため導電性がよい。そして、ニッケル下地１２により鉄系の母材１０に対して金潤滑材１３の付着力が強く、軸受４の耐摩耗性を向上し、十分な軸受寿命を有する。
特に、高速で回転する回転陽極３を保持している軸受４は、回転陽極３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こともなく、熱伝導のヒートサイクルによる伸縮に対しても十分な軸受寿命を有する。
そして、従来の鉛のように毒性がなく、環境に対する規制強化後において製品寿命を終えたＸ線管を回収する場合、軸受母材からの分離作業が不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
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線管に係わり、特に、回転陽極Ｘ線管の陽極側に設けられた軸受に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の回転陽極Ｘ線管の１実施例を示す図である。
【図２】従来の回転陽極Ｘ線管とその軸受を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  陰極
１ａ  フィラメント
１ｂ  集束電極
１ｃ  導線
２  ガラスバルブ
３  回転陽極
３ａ  ターゲットディスク
３ｂ  回転部
３ｃ  固定部
３ｄ  カラー
４、５  軸受
４ａ、５ａ  ボール
４ｂ、５ｂ  外輪
４ｃ、５ｃ  内輪
１０  母材
１１、１３  金潤滑材
１２  ニッケル下地
２０  潤滑材
【図１】
2005332679.tif 000003
【図２】
2005332679.tif 000004