(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空の状態に保持して真空空間を形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内部の真空空間において前記の真空容器の中心軸と同軸的に回転できるように支承された陰極側回転体組立と、この陰極側回転体組立の一部に取り付けられた電子銃組立と、この電子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極と、この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の陰極給電機構の回転部分と、前記の陰極の周回軌道を含む面と対面して取り付けられた環状のＸ線ターゲットと、このＸ線ターゲットの表面で発生したＸ線を前記の真空容器の外に取り出す為のＸ線放出窓と、前記の陰極側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構と、前記の陰極側回転体組立を前記の真空容器内で回転自在に支承する軸受機構と、前記の陰極給電機構の回転部分を前記の真空容器内で回転自在に支承する軸受機構とを有して構成されており、
これらの軸受機構は環状であってその中心軸に沿って前記真空容器の一部分が貫通して構成されており、
これらの軸受機構の内の少なくとも一方の軸受機構は、この軸受機構を固定する部分である環状の軸受固定体と、この軸受固定体に嵌め合わされて回転する環状の軸受回転体とを含んでおり、
これらの軸受固定体と軸受回転体の間には動作時に液体である液体金属を潤滑剤とした複数の動圧滑り軸受が構成されており、
それぞれの動圧滑り軸受はギャップを有して対向する軸受面を有し、これらの軸受面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受溝が設けられており、
前記の動圧滑り軸受には、回転軸方向に動圧力を生じる第一のスラスト軸受と、回転半径方向に動圧力を生じる少なくとも１個のラジアル軸受と、前記の第一のスラスト軸受と距離をもって対面して設けられた第二のスラスト軸受とが含まれており、
これらの内のいずれか２個の軸受の間に、軸受圧力が小さく、且つ、前記の真空空間に連通した、前記の液体金属潤滑剤で満たされていない真空空間部分を有する、環状に配設された第一の低圧力窪みを有しており、
前記軸受機構内には、前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を成す環状の軸受開口があり、
当該環状の軸受開口は、その直径が１８ｃｍを超えており、且つ、前記の軸受回転体に在る第一の表面と前記の軸受固定体に在る第二の表面と、これらの第一の表面と第二の表面とで挟まれたギャップとで構成されており、当該軸受開口には前記液体金属潤滑剤で濡れない表面があり、この濡れない表面で前記液体金属に表面張力が作用して前記軸受回転体が回転を停止した場合にも前記液体金属潤滑剤が前記軸受機構の外部に漏出するのを防止するように構成されており、
前記の第一の低圧力窪みを形成する表面の最小の半径は、前記の軸受開口を構成する前記の第一の表面、又は前記の第二の表面の最大の半径よりも大きくなっており、
前記軸受回転体が回転を停止した場合に、前記第一の低圧力窪み内においては鉛直上方にある前記液体金属潤滑剤が鉛直下方に移動して、前記真空空間に至るガスの通路となる空間部分が生じるようになっていることを特徴とするカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項２】
内部を真空の状態に保持して真空空間を形成するドーナツ形状の真空容器と、この真空容器の内部の真空空間において前記の真空容器の中心軸と同軸的に回転できるように支承された陽極側回転体組立と、この陽極側回転体組立に取り付けられた環状のＸ線ターゲットと、このＸ線ターゲットの表面に対向した軌道を成して周回できるように取り付けられた電子銃組立と、この電子銃組立に取り付けられており電子を放出する陰極と、この陰極に前記の真空容器の外部から給電する為の陰極給電機構と、前記のＸ線ターゲットの表面で発生したＸ線を前記の真空容器の外に取り出す為のＸ線放出窓と、前記の陽極側回転体組立に回転力を与える回転駆動機構と、前記の陽極側回転体組立を前記の真空容器内で回転自在に支承する軸受機構とを有して構成されており、
この軸受機構は環状であってその中心軸に沿って前記真空容器の一部分が貫通して構成されており、
この軸受機構は、この軸受機構を固定する部分である環状の軸受固定体と、この軸受固定体に嵌め合わされて回転する環状の軸受回転体とを含んでおり、これらの軸受固定体と軸受回転体の間には動作時に液体である液体金属を潤滑剤とした複数の動圧滑り軸受が構成されており、
それぞれの動圧滑り軸受はギャップを有して対向する軸受面を有し、これらの軸受面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受溝が設けられており、
前記の動圧滑り軸受には、回転軸方向に動圧力を生じる第一のスラスト軸受と、回転半径方向に動圧力を生じる少なくとも１個のラジアル軸受と、前記の第一のスラスト軸受と距離をもって対面して設けられた第二のスラスト軸受とが含まれており、
これらの内のいずれか２個の軸受の間に、軸受圧力が小さく、且つ、前記の真空空間に連通した、前記の液体金属潤滑剤で満たされていない真空空間部分を有する、環状に配設された第一の低圧力窪みを有しており、
前記軸受機構内には、前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を成す環状の軸受開口があり、
当該環状の軸受開口は、その直径が１８ｃｍを超えており、且つ、前記の軸受回転体に在る第一の表面と前記の軸受固定体に在る第二の表面と、これらの第一の表面と第二の表面とで挟まれたギャップとで構成されており、当該軸受開口には前記液体金属潤滑剤で濡れない表面があり、この濡れない表面で前記液体金属に表面張力が作用して前記軸受回転体が回転を停止した場合にも前記液体金属潤滑剤が前記軸受機構の外部に漏出するのを防止するように構成されており、
前記の第一の低圧力窪みを形成する表面の最小の半径は、前記の軸受開口を構成する前記の第一の表面、又は前記の第二の表面の最大の半径よりも大きくなっており、
前記軸受回転体が回転を停止した場合に、前記第一の低圧力窪み内においては鉛直上方にある前記液体金属潤滑剤が鉛直下方に移動して、前記真空空間に至るガスの通路となる空間部分が生じるようになっていることを特徴とするカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項３】
前記の動圧滑り軸受の内のいずれか２個の軸受の間に、軸受圧力が小さく、且つ前記の液体金属潤滑剤で満たされていない真空空間部分を有する、環状に配設された第二の低圧力窪みが設けてあり、
この第二の低圧力窪みは前記の第一の低圧力窪みに繋がった連通路を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項４】
前記の第一のスラスト軸受又は前記の第二のスラスト軸受の少なくとも一方は、前記の真空空間との実質的な境界となる環状の軸受開口と繋がっており、この軸受開口に隣接した、前記の軸受回転体内において回転軸に沿った方向に窪んだ環状の窪みを有しており、
この環状の窪みと前記の第一の低圧力窪みとが連通路を介して連通していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項５】
前記の連通路は前記の液体金属潤滑剤で濡れない表面を持っていることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項６】
前記の連通路は、この連通路の端部において前記の液体金属潤滑剤内に生じる重力加速度に起因する静圧力よりも大きな表面張力の圧力効果が生じるように作られていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項７】
前記の連通路の端部において、前記の液体金属潤滑剤に生じる表面張力の圧力効果は、この液体金属潤滑剤に作用する遠心力による圧力効果よりも小さいことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項８】
前記の第一の低圧力窪みに開口した、前記の真空容器の外部に通じる通路を設け、この通路を通じて、前記の第一の低圧力窪みに在る液体金属潤滑剤の液面高さを、前記の真空容器の内部を高真空状態に保った状態で、前記の真空容器の外部から変化させられるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項９】
前記の連通路は、遠心力の作用で一方向にのみ前記の液体金属潤滑剤を移動させるように構成されたことを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項１０】
前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を形成する環状の軸受開口に隣接する軸受は前記のスラスト軸受のみに限定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項１１】
前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を形成する環状の軸受開口は、前記の液体金属潤滑剤で濡れない、互いに対向して設けられた表面とこの表面で挟まれたギャップを有しており、この環状の軸受開口から前記の軸受機構の外側の前記真空空間に至る経路に前記の液体金属潤滑剤で濡れない面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項１２】
前記の軸受回転体が回転を停止したときにおける前記の第一の低圧力窪み内に在る前記の液体金属潤滑剤の液面高さは、この液面高さによって前記の液体金属潤滑剤の重力加速度に起因して生じる静圧力が、前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を形成する環状の軸受開口において生じる液体金属潤滑剤の表面張力の圧力効果よりも大きくならないように決まられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載したカソードスキャン型Ｘ線発生器と、このカソードスキャン型Ｘ線発生器から放射されて被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを含んで構成され、この検出器で検出された信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を前記被検体の断層像に再構成し、この断層像を画像表示装置に表示するようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、小型でありながら、高速度で周回するＸ線焦点からＸ線を放射して超高速スキャンができるＸ線ＣＴスキャナ用のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使った超高速スキャンができるＸ線ＣＴスキャナに関する。Ｘ線焦点を周回させる為の回転部分を真空容器内の小型の部品に限定することにより、大気中における機械的な回転機構を持たずにＸ線焦点を披検体の周囲に高速度で安定して周回させて被検体を瞬時に撮影して３次元の画像が得られる小型のＸ線ＣＴスキャナを提供する。液体金属を潤滑剤とする動圧滑り軸受を使って真空容器内で電子銃組立を周回させると共に、真空容器内で周回している部品に真空容器の外から通電している。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線ＣＴスキャナについて、概略の断面を表している図１を参照して説明する。従来のＸ線ＣＴスキャナは、固定架台１００１と、軸受１００３を介して回転する回転架台１００２とを有している。回転架台１００２は制御器１００８を用いて制御された回転駆動機構１００９によって空気中において回転させられる。Ｘ線を発生する為のＸ線管１００４や、これに高電圧を供給する為の高電圧電源（図示せず）や、Ｘ線を受け取る為の検出器１００６や、その他の電子回路１００７等をこの回転架台１００２に取り付けた構造になっている。回転架台１００２に取り付けられた電子回路の信号は図示しないスリップリングで固定架台１００１に伝達される。この為に回転架台１００２に取り付けられた部品の質量の和が大きくなって、Ｘ線ＣＴスキャナのスキャン速度を増そうとすると大きな遠心力が働き、回転架台１００２に取り付けられた部品や回転架台１００２自体が過大な応力に耐えられないのでスキャン速度を高めることができない欠点を持っている。
【０００３】
従来構造のＸ線ＣＴスキャナに使われるＸ線管１００４は、直径が１０ｃｍ程度の円板状のＸ線ターゲットをシリンダー状の真空容器の中で３０００ｒｐｍ程度の高速度で回転させ、これに電子銃組立の陰極から放射された電子を衝突させてＸ線１００５を一方向に放出するものであり、全体が円柱状に構成されている。多量のＸ線を発生させる必要があるＸ線ＣＴスキャナ用のＸ線管では冷却器が必要であり、両者の質量の和は１００Ｋｇ程度に大きくなり、体積も大きくなり、これを取り付けて空気中で回転させる為の回転架台１００２は大型になり、Ｘ線ＣＴスキャナ全体が大きくなって取り扱いが不便であるだけでなく、設置スペースも大きくなり、運転費用も多額であった。更に、近年になってＸ線ＣＴスキャナの用途が広がるにしたがって血液や造影剤の瞬時的な観測が求められてきた。これに応える為には、Ｘ線管１００４を高速度で被検体の周りで周回させる必要が生じている。これまでの最高の周回速度は２ｒｐｓであり、これが限度と考えられている。一方では、Ｘ線量を増して画質を高めて診断能を高めたいとの要求があり、従来のＸ線管１００４の寸法と質量がますます増大する必要がある。
この相反する要求を同時に満たすことは従来の構造のＸ線ＣＴスキャナでは不可能であった。
【０００４】
一方で、スキャン速度を増す為に電子スキャン方式のＸ線ＣＴスキャナが過去に開発された。これは、横倒しに置いた魔法瓶の形をした真空容器の底の位置に固定した電子銃組立から電子を取り出し、電子を真空容器内でおよそ１００ｃｍ走行させながら電磁的に電子の位置を制御して被検体の周りを周回させた後に、この電子を円弧状のＸ線ターゲットに入射させて半周回するＸ線を取り出すようになっている。この構造では、スキャン時間が０．１秒程度の高速スキャンができるが、十分なＸ線量が得られないこと等に起因して画質が劣悪であることや、Ｘ線の焦点が大き過ぎることや、安定な動作を維持し難いことや、装置全体が大きくて取り扱い難いことや、高価であること等の欠点を持ち、特殊な用途に使用されているにすぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、Ｘ線ＣＴスキャナのスキャン時間を大幅に短縮して動きが速い被検体の撮影においてモーションアーチファクトを無くするとともに十分なレベルのＸ線量を確保してフォトンノイズが少ない良質な画像を得ることができ、装置全体が小型であって取り扱い易いＸ線ＣＴスキャナを提供することである。特に、これを実現する為に真空中で信頼性よく使える軸受機構、及び真空中で回転している部品に給電できる給電機構として、動作時に液体である金属を潤滑剤として使用した環状の動圧滑り軸受を開発し、この軸受の直径が大きくてかつ軸受の開口部の高低落差が大きいにもかかわらず、液体金属潤滑剤が軸受機構の外に漏出しないだけでなく、軸受機構の内部に異常な高圧力が生じた場合でも液体金属潤滑剤が軸受機構の外部に移動しないカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、Ｘ線ＣＴスキャナの全ての回転部分をドーナツ状の真空容器の中に取り付けて最小限度まで小さくし、空気中での機械的な回転部分をなくすることにより超高速スキャンができるＸ線ＣＴスキャナを実現している。真空容器はドーナツ状に作られており、真空容器の中心軸近傍の大気中に在る寝台上に被検体が置かれている。真空容器の中で周回する電子銃組立の陰極から電子が放出され、陰極の周回軌道に対向して真空容器内に取り付けてある環状のＸ線ターゲットに加速された電子が衝突してＸ線を発生させる。発生したＸ線は真空容器の小径側の壁に設けられたＸ線放出窓を通って大気中に在る被検体に照射される。被検体を通過したＸ線は前記の真空容器と同軸状に大気中において取り付けられた環状のＸ線検出器で検出され、コンピュータで断層像に再構成されて表示装置に表示される。真空容器内のＸ線焦点を周回させる為の回転部分は軽量な電子銃組立などに限定されておりその体積が小さく、全体としてほぼ対称な形状であるので回転周期が０．１秒以下の高速回転をしても回転体にかかる応力が十分に小さくでき、安定して高速回転を続けることができる。また、同一の陰極側回転体組立に３個程度の電子銃組立が取り付けられるのでスキャン時間が０．０３秒程度の超高速スキャンが行える。
【０００７】
ドーナツ型の真空容器の内部で電子銃部分を周回させる方式のＸ線ＣＴスキャナは過去に提案されているがこれまでに実現していない。その理由の一つは真空中において安定した回転を続ける手段と、回転体の電位を安定して一定値に設定する確かな手段が見出されなかった為である。本発明では真空中において信頼性よく使える軸受機構として、動作時に液体である液体金属を潤滑剤として使用した環状の動圧滑り軸受を採用し、この軸受の直径が大きくて軸受の開口部の高低落差が大きいにもかかわらず、液体金属潤滑剤が軸受機構の外に漏出しない手段を提供している。また、液体金属潤滑剤を介して回転体の電位を一定値に設定している。
【０００８】
軸受機構の回転部分を構成する軸受回転体が回転しているときには、軸受の表面に設けた軸受溝の吸引作用で液体金属潤滑剤が内部に閉じ込められる。一般的に、軸受回転体が回転を停止した時には、軸受の端部に在る開口部において生じる液体金属潤滑剤の表面張力によって液体金属潤滑剤の漏出が防止される。しかるに、本発明のＸ線ＣＴスキャナでは軸受回転体の回転中心が実質的に水平方向にあり、軸受の直径がおよそ１００ｃｍと大きい為に軸受ギャップ内の高低落差が大きく、前記の軸受ギャップの鉛直下方に位置する部分に在る液体金属潤滑剤は、重力加速度によって大きな静圧力を受ける。前記の軸受の開口部において、前記の液体金属潤滑剤に生じる表面張力の圧力効果がこの静圧力に打ち勝つ為に、鉛直下方の軸受ギャップのサイズは極めて小さくしてある。これを実現する手段のひとつとして、軸受の開口部と隣接する軸受をスラスト軸受に限定し、この部分の軸受ギャップのサイズを小さく保ってある。この影響で鉛直下方における表面張力の圧力効果が液体金属潤滑剤の静圧力よりも大きくなり、液体金属潤滑剤が外部に漏出するのが防止され、安定な動作が保証される。しかしながら、軸受機構の内部に残留気体の膨張等の不都合が生じた場合にも液体金属潤滑剤が軸受機構の外部に移動しないようにする必要がある。
【０００９】
本発明では、軸受の開口部の外側に位置する面の角度を大きくし、液体金属潤滑剤が、軸受の内部の圧力が増えて外部に向かって膨らんだ場合でも、この部分が周囲の面に接触しないようになっているので、圧力が正常に戻れば液体金属潤滑剤は軸受内に戻るようにしてある。また、軸受と軸受の間に容積が大きく圧力が低い環状の窪みが設けてあり、軸受内にガスが発生した場合でも軸受の近傍にあるこの低圧力窪みで減圧されて、液体金属潤滑剤を軸受の外部に押し出す作用が生じないようになっている。更に、この低圧力窪みは真空空間に通じており常に低い圧力に保たれるようになっている。従って、本発明のカソードスキャン型Ｘ線発生器は軸受内に異常な圧力変化が発生しても液体金属潤滑剤が軸受の外部に漏出することなく、長期間にわたって安定な動作を続けることができる。
【００１０】
本発明を採用すれば、軸受面は真空容器に熱的に連通しており、真空容器は外部から強制冷却されているので軸受での発熱があるにもかかわらず、軸受面の温度が上がらず、熱膨張が少なく、長時間にわたって安定な動作を続けることができる。さらに、電子銃組立やＸ線ターゲットなどのように発熱する部品も軸受ギャップ内に在る液体金属潤滑剤を介して強制冷却され、熱膨張等が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
カソードスキャン型Ｘ線発生器はドーナツ型の真空容器で包まれており、この真空容器は中心軸がほぼ水平になるように設置してあり、その中心軸の近くの大気中に被検体（人体）が置かれており、真空容器は被検体を取り囲むように配置されている。真空容器は回転せずに固定されており、被検体との角度及び水平方向の位置は変えることができるようになっている。この真空容器の内部でＸ線焦点が被検体の周りを周回するように、Ｘ線焦点が移動しながら被検体に向ってＸ線が発生される。この周回するＸ線を使用することにより、大気中に回転機構を持たないＸ線ＣＴスキャナを実現している。従来の構造のＸ線ＣＴスキャナでは実現が不可能であった超高速スキャンが行えて、且つ大出力が得られるＸ線ＣＴスキャナ用のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使った超高速Ｘ線ＣＴスキャナを簡単な構造で安価にしかも信頼性良く実現した。
【００１２】
【実施例】
以下に、図面を参照して、本発明の一実施例によるカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナの実施例を説明する。図２は本発明のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナの全体構造体の概略の断面図であり、図３は原理図であり、図４は本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器の、ある瞬間に鉛直上方に位置する一部分の断面を拡大した図であり、ある瞬間に鉛直上方に位置した状態における電子銃組立周辺の断面の一部を拡大して示している。同じ部分は同じ記号を付している。図５は本発明のカソードスキャン型Ｘ線発生器の主要部を拡大した断面図であり、図６は図５の下方の一部を拡大した断面図であり、図７は他の実施例を表す拡大した断面図の一部である。
【００１３】
図２に示すように、ドーナツ型の真空容器ＶＶは中心軸がほぼ水平になるように設置してあり、図示しない真空ポンプによって排気口ＶＣから高真空状態にいつも排気されている。図２又は図４に示すように、この真空容器ＶＶの内部の真空空間に円筒状の陰極側回転体組立ＣＲがあり、陰極側回転体組立ＣＲは常温で液体である液体金属を潤滑剤とした動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢＧによって真空中で回転自在に支承されており、これらの中心軸はＣＣ’に一致している。陰極側回転体組立ＣＲには電子銃組立ＥＧが周方向に分離して３個取り付けてある。図２又は図４に示すように、陰極側回転体組立ＣＲには銅でできた円筒状のロータＲＴ２が同軸状に取り付けられており、これと同軸状に磁性体から成る磁路円筒が取り付けられている。ロータＲＴ２に対向した状態で真空容器ＶＶの外側において真空容器壁に沿って円弧状のステータＬＭ２が取り付けられている。前記のロータＲＴ２は前記の磁路円筒とステータＬＭ２で挟まれた状態に配設されている。ロータＲＴ２はステータＬＭ２から真空容器ＶＶの非磁性の材質で出来た壁を通して電磁誘導作用を受けて回転トルクを与えられるので陰極側回転体組立ＣＲは回転する。陰極側回転体組立ＣＲは動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢＧ内の液体金属潤滑剤を通して電気的にも熱的にも真空容器ＶＶに接続されている。
【００１４】
図４に示すように、電子銃組立ＥＧの先端部には熱電子２を放出する陰極１が取り付けられている。この陰極１の周回軌道に対向した状態で環状のＸ線ターゲットＴＧが取り付けられている。図２に示すように、Ｘ線ターゲットＴＧは円筒状の陽極側回転体組立ＡＲに機械的に結合されている。陽極側回転体組立ＡＲは常温で液体である液体金属を潤滑剤とした動圧滑り軸受から成る軸受機構ＡＢＧを介して真空容器ＶＶの一部に回転自在に取り付けられている。陽極側回転体組立ＡＲには銅管でできたロータＲＴ１が取り付けられており、これと同軸状に磁性体から成る磁路円筒が取り付けられている。ロータＲＴ１に対向した状態で真空容器の外側において真空容器壁に沿って円弧状のステータＬＭ１が取り付けられている。前記のロータＲＴ１は前記の磁路円筒とステータＬＭ１で挟まれた状態に配設されている。ロータＲＴ１はステータＬＭ１から真空容器ＶＶの非磁性の材質で出来た壁を通して電磁誘導作用を受けることによって回転トルクを与えられるので、陽極側回転体組立ＡＲは回転する。Ｘ線ターゲットＴＧの回転中心軸と前記の電子銃組立ＥＧの陰極１の周回中心軸ＣＣ’とは一致しており、陰極１は常にＸ線ターゲットＴＧの表面と対向した状態で両者は互いに反対方向に回転する。
【００１５】
図２又は図４を参照して陰極給電機構ＳＬ１について説明する。図２又は図４に示す実施例では３個の陰極給電機構ＳＬ１が同軸状に取り付けられており、３本の独立した電流通路を形成している。これらの図では陰極給電機構ＳＬ１の内部構造は簡略化して表している。電子銃組立ＥＧの陰極１は、真空容器ＶＶ内において電子銃組立ＥＧの周回中心軸ＣＣ’と実質的に同じ中心軸を持つ環状の陰極給電機構ＳＬ１を通して高電圧端子ＨＴに電気的に接続されている。高電圧端子ＨＴには真空容器ＶＶの外に在る図示しない高電圧電源からおよそー１５０ＫＶの負の高電圧と電子銃組立ＥＧの陰極１を加熱する電力が供給される。それぞれの陰極給電機構ＳＬ１は固定部と回転部とを有し、固定部は絶縁体２２０を介して電気絶縁を保ちながら真空容器ＶＶの一部に機械的に固定されている。陰極給電機構ＳＬ１の回転部と固定部は、液体金属を潤滑剤とする動圧滑り軸受を構成しており、液体金属潤滑剤を介して両者間で通電される。陰極給電機構ＳＬ１の回転部が電子銃組立ＥＧに弾力性のある回転トルク伝達機構２１７で機械的に連結されており、陰極給電機構ＳＬ１はある程度の偏芯及び軸方向の変位を許容した状態で電子銃組立ＥＧと共に回転する。
【００１６】
Ｘ線ターゲットＴＧは陽極側回転体組立ＡＲの軸受機構ＡＢＧ内に在る液体金属潤滑剤を介して電気的にも熱的にも真空容器ＶＶに接続されている。真空容器ＶＶは接地電位になっており、冷却水等で強制冷却されている。従って、Ｘ線ターゲットＴＧは接地電位に設定されると共に、Ｘ線ターゲットＴＧから発生した多量の熱は液体金属潤滑剤を介して真空容器ＶＶの壁の部分を流れる冷却水で効率良く取り去られる。Ｘ線ターゲットＴＧと冷却水との間の熱抵抗は十分に小さいのでＸ線ターゲットＴＧの温度は低く保たれる為に大きな入力が許容され、極めて多量のＸ線を短時間に発生することができる。
【００１７】
電子銃組立ＥＧは、図３に示すＦ１，Ｆ２，Ｆ３のように陰極側回転体組立ＣＲの周囲に等配に３個取り付けられている。ここで、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は前記の電子２が加速されてＸ線ターゲットＴＧに衝突してできるＸ線の３つの焦点を示している。Ｘ線焦点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は同時にＸ線を発生させながら図３に示すように同時に同じ方向に周回する。これらのＸ線焦点の現在位置は陰極側回転体組立ＣＲに取り付けられた角度検出機構（図示せず）によって検出される。Ｘ線焦点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から放射されたＸ線は、図２又は図４に示すようにＸ線ターゲットＴＧの内側にあるＸ線分布制限機構によってファン状に整形され、陰極側回転体組立ＣＲに取り付けられたファン方向分布整形器ＷＦ（図４参照）を通過した後に真空容器ＶＶのＸ線放出窓ＸＷ（図４参照）を通過し、外部の環状のスリットＳＬＴを通過した後に、被検体Ｍを通過してＸ線ターゲットＴＧと同軸状に取り付けられた２個の環状のＸ線検出器ＤＦ，ＤＢのそれぞれの対向面に到達する。
【００１８】
図３に示すように、Ｘ線焦点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から出たＸ線は、それぞれが検出器の対向する部分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３にある細分化された検出素子で受信される。検出器の部分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が互いに重ならないように照射野範囲などが決められている。検出器の部分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の合計は環状検出器のほとんど全体を占めるのでＸ線検出器ＤＦ，ＤＢ内の全ての検出素子が有効に活用され、コスト対性能比が改善される。環状の検出器ＤＦ，ＤＢはそれぞれが中心軸ＣＣ’の方向にも多数の検出素子列に分けられており、それぞれの検出素子で検出された信号は図示しない電子回路でデジタル信号に変換され、図示しないコンピュータで断層像に再構成され、図示しない画像表示装置に表示されてマルチスライスのＣＴ画像を得ることができるようになっている。
【００１９】
ある瞬間に鉛直上方に位置した状態における電子銃組立周辺の断面の一部を拡大して図４に示しており、同じ部分は同じ記号を付している。陰極側回転体組立ＣＲは全体的に見ると概略回転対称構造であり、これに取り付けられた電子銃組立ＥＧ等の部品は小型で軽量であるので１０ｒｐｓ程度の高速回転に十分耐えることができる。この場合、Ｘ線焦点が３個であるのでスキャン時間は０．０３秒まで短縮することができる。Ｘ線ターゲットＴＧは直径が１２０ｃｍと大型であり、Ｘ線焦点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３と反対方向に回転しており、前記のように強制冷却されているのでＸ線ターゲットＴＧの表面温度が高くなり難く、大電力の入力が許容されるので短時間に十分な量のＸ線を発生することができ、超高速スキャンであるにもかかわらずフォトンノイズが少ない良質なＣＴ画像を得ることができる。また、マルチスライススキャンを実現しているのでＸ線の有効利用ができ、中心軸ＣＣ’と平行な方向の解像度を高めることもできるだけでなく、広い範囲の撮影を短時間で完了して３次元のリアルタイムＣＴ画像を得ることができる。
【００２０】
上記の構成のＸ線ＣＴスキャナを実現する為に避けて通れないのは、前記の機器構成で実用できる動圧滑り軸受からなる軸受機構ＣＢＧ、ＡＢＧ、及び前記の陰極給電機構ＳＬ１の回転部分を回転自在に支承する動圧滑り軸受を実現させることである。従来は、直径が５ｃｍ以下である小型で且つ開口部が片側のみにある動圧滑り軸受は実用化されている。この場合には、動圧滑り軸受の内部に挿入された液体金属潤滑剤は軸受の開口における表面張力の作用で軸受の開口より内側に留められていた。動圧滑り軸受の十分な軸受圧力を得る為には回転部分と固定部分のギャップのサイズは数十μｍに限定されていた。例えば軸受の開口部におけるギャップのサイズが５０μｍの場合には液体金属潤滑剤の高低落差がおよそ１８ｃｍを超えると、重力加速度による液体金属潤滑剤の静圧力が軸受の開口における表面張力に打ち勝って液体金属潤滑剤が外部に漏出する。このことは、軸受の回転部分が回転を停止したときに深刻な問題となる。特に、本発明の場合のように軸受の開口の周方向における高低落差が１００ｃｍ程度の動圧滑り軸受は従来の技術では実現不可能であった。
【００２１】
図５と図６と図７を参照して動圧滑り軸受から成る軸受機構ＣＢＧについて説明する。図５は陰極側回転体組立ＣＲと陰極側の軸受機構ＣＢＧの断面の一部を拡大して表している。図５の上方の部分は実使用時において、ある瞬間に鉛直上方に位置する部分を示し、下方の部分は同じ瞬間に鉛直下方に位置する部分を示している。図５においては中央部を省略して短縮して表示している。図６と図７は、図５の下方に位置する一部分の拡大図であり、それぞれ異なる実施例を示している。陰極側回転体組立ＣＲには軸受機構ＣＢＧの回転部分である軸受回転体１０２が同軸状に取り付けてある。軸受回転体１０２には軸受機構ＣＢＧの固定部分である軸受固定体１０１がギャップを有して嵌め合わせてある。軸受固定体１０１の一部は真空容器ＶＶに機械的及び熱的に結合されている。真空容器ＶＶは図示しない支持架台に取り付けられており、設置床に対して適正な姿勢及び水平方向の位置が保てるようになっている。軸受固定体１０１と軸受回転体１０２とは互いに対向した面を有し、この対向した面は第一の軸受ギャップ１０３、１０８、第二の軸受ギャップ１０４，１０９、第三の軸受ギャップ１０６、１１１を有している。これらの軸受ギャップを構成する対向面の少なくとも一方にはヘリンボーン状の軸受溝がある。第一、第二、第三の軸受ギャップ内には常温で液体である液体金属、好適にはガリウム、インジューム、鈴の合金からなる潤滑剤が充填されており、それぞれの軸受ギャップは、ラジアル軸受と、これを挟んで互いに距離をもって対向して取り付けられた第一のスラスト軸受、及び第二のスラスト軸受を構成するそれぞれの軸受ギャップと成っている。軸受ギャップ１０３と１０８、軸受ギャップ１０４と１０９、軸受ギャップ１０６と１１１とはそれぞれ同一のものであり、異なる番号は示す位置の違いを表している。ここで、軸受ギャップとは対向する面の少なくとも一方に前記の軸受溝を有していることを示している。
【００２２】
陰極側回転体組立ＣＲに回転トルクが与えられた場合には、これらの軸受内に動圧力が生じるので回転部分を浮上させて回転自在に支承することができる。軸受回転体１０２が回転している場合にはそれぞれの軸受ギャップ内の液体金属潤滑剤は、軸受の内部に閉じ込める作用が生を受けるので軸受のギャップから外部の真空空間に漏出することは無い。
【００２３】
図５及び図６に示すように、前記の軸受固定体１０１と軸受回転体１０２が構成する対向面には第一の端部ギャップ１０５、１１０、第二の端部ギャップ１０７、１１２があり、ラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８と、第一の端部ギャップ１０５，１１０、及び第二の端部ギャップ１０７，１１２とを構成する対向面の中心軸は概略水平方向になった状態でＣＣ’に一致している。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０４，１０９、及び第二のスラスト軸受の軸受ギャップ１０６，１１１を構成するそれぞれの対向面は平面状になっており、第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０４、１０９はラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８と第一の端部ギャップ１０５，１１０とに、第二のスラスト軸受の軸受ギャップ１０６，１１１はラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８と第二の端部ギャップ１０７，１１２とに連通している。第一の端部ギャップ１０５，１１０と第二の端部ギャップ１０７，１１２を構成するそれぞれの対向面の直径はラジアル軸受の軸受ギャップ１０３，１０８を構成する対向面の直径より小さくなっている。第一の端部ギャップ１０５、１１０のサイズと第二の端部ギャップ１０７、１１２のサイズはラジアル軸受の軸受ギャップ１０３、１０８のサイズよりも大きくなっており、第一の端部ギャップ１０５，１１０と第二の端部ギャップ１０７，１１２は両方とも真空空間と連通しており、それらを構成する対向面には前記の液体金属潤滑剤で濡れない表面（図示せず）を持っている。第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０４，１０９と第一の端部ギャップ１０５、１１０との間には環状の軸受開口１２１、１２１’があり、第二のスラスト軸受の軸受ギャップ１０６、１１１と第二の端部ギャップ１０７、１１２との間には環状の軸受開口１２０、１２０’がある。これらの軸受開口は前記の液体金属潤滑剤で濡れない互いに対向する表面と、これで挟まれたギャップを持っている。端部ギャップ１０５と１１０、端部ギャップ１０７と１１２、軸受開口１２０と１２０’、軸受開口１２１と１２１’とはそれぞれ同一のものであり、異なる番号は示す位置の違いを表している。ここで、端部ギャップとは対向する面の少なくとも一方に前記の濡れない面を有していることを示している。
【００２４】
図６を参照して鉛直下方の部分について説明する。ここでの説明は図示されている鉛直下方の部分のみについて述べる。軸受機構ＣＢＧ内の前記の液体金属潤滑剤が存在する領域と前記の真空空間との実質的な境界を成す軸受開口１２０、及び軸受開口１２１には液体金属潤滑剤で濡れない表面があり、この部分で液体金属潤滑剤に表面張力が作用して、前記の軸受回転体１０２が回転を停止した場合にも液体金属潤滑剤が外部に漏出するのが防止される。重力加速度による液体金属潤滑剤内の静圧力は液体金属潤滑剤の喫水線からの深さに比例する。言い換えると、鉛直下方に位置するに従って液体金属潤滑剤内の静圧力が、より大きいことになる。一方、前記の液体金属潤滑剤を押し戻す表面張力の圧力効果は軸受開口のギャップのサイズに反比例する。従って、軸受開口のギャップのサイズを十分に小さくしておくと、大きな直径を持つ動圧滑り軸受の内部から液体金属潤滑剤が漏出するのを防止することができる。これは、前記のスラスト軸受の端部に軸受開口を構成することによって達成できる。この理由は、本発明に使用される軸受の直径が１００ｃｍ程度と大きい為にラジアル軸受のギャップのサイズは十分に小さな値に保つことが困難であるが、スラスト軸受では、対向する軸受環の距離が短いので熱膨張の影響を受け難いことや、水平な回転中心軸ＣＣ’を持つように取り付けられているので重力の影響も、遠心力の影響も受け難いことや、軸受面が平面状に作られているので高精度を維持しやすいこと等である。更に、スラスト軸受では、軸受ギャップのサイズを小さくしても軸受の幅を狭くすることにより軸受損失が過大にならないようにできる特徴がある。軸受開口のギャップのサイズは、これと隣接するスラスト軸受の軸受ギャップのサイズと同程度に小さくできる。
【００２５】
しかしながら、真空容器ＶＶの内部を真空状態に排気している過程や長時間の運転の間には前記の液体金属潤滑剤の中に含まれていたガスや、前記の軸受面を構成する材質に残留するガスが膨張する場合があり、液体金属潤滑剤が前記の軸受開口から押し出されることもある。この場合でも、液体金属潤滑剤を軸受の内部に押し戻す作用が生じるようになっていることが求められる。仮に、液体金属潤滑剤が非可逆的に軸受開口の外側に押し出された場合にでも、これが真空容器の内部の真空空間に飛散するのは防止する必要がある。本発明では、これらの要求に応えるために、以下に説明するように、液体金属潤滑剤で満たされていない空間を持ち、圧力が低い環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３を軸受と軸受の間に設けており、この低圧力窪み１５１，１５２，１５３はいつも真空空間と同じ圧力に保たれるようになっている。
【００２６】
図６を参照して更に詳細に説明する。ここでの説明は図示されている鉛直下方の部分のみについて述べる。前記の第二スラスト軸受の軸受ギャップ１１１、及び前記の第一スラスト軸受の軸受ギャップ１０９は、真空空間とのそれぞれの実質的な境界を成す環状の軸受開口１２０、及び１２１を持っている。軸受回転体１０２には環状の低圧力窪み１５１、１５２、１５３が設けてあり、これらの部分では回転する面と固定の面とのギャップのサイズは１ｍｍ以上と大きくなっており、軸受圧力は実質的に生じない。低圧力窪み１５２は第二のスラスト軸受の軸受ギャップ１１１に隣接しており、低圧力窪み１５３は第一のスラスト軸受の軸受ギャップ１０９に隣接しており、低圧力窪み１５２と低圧力窪み１５３の中間に第三の低圧力窪み１５１がある。低圧力窪み１５２と１５１の間及び低圧力窪み１５３と１５１の間にはそれぞれラジアル軸受が構成されている。これまでの説明ではこれらの軸受ギャップをまとめて１０８で示している。環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３の少なくとも一部はいかなる場合でも液体金属潤滑剤で満たされない空間ができるように液体金属潤滑剤の量が決められている。
【００２７】
環状の低圧力窪み１５１、１５２、１５３内に在る液体金属潤滑剤の量を制御する手段について述べる。前記の低圧力窪み１５１、１５２、１５３のいずれかの鉛直最下端に開口する管（図示せず）を前記の軸受固定体１０１に取り付け、この管を前記の真空容器ＶＶの外に導いておき、この管を真空容器ＶＶの外に設けた潤滑剤収容容器（図示せず）に接続しておく。この潤滑剤収容容器内に前記の液体金属潤滑剤が移動できるようにしておき、この潤滑剤収容容器の鉛直方向の高さを変えられるようにして、真空容器ＶＶ内は高真空状態に保ちながら、連通管の原理に従って前記の低圧力窪み１５１、１５２、１５３における液体金属潤滑剤の液面高さＨ（図示せず）を真空容器ＶＶの外から制御する。例えば、前記の軸受回転体１０２が回転を停止している時には前記の潤滑剤収容容器を鉛直下方に移動して前記の潤滑剤存在領域における液面高さＨ（図示せず）を低くし、反対に前記の軸受回転体１０２が回転いる時には前記の潤滑剤収容容器を鉛直上方に移動して前記の低圧力窪み１５１、１５２、１５３における液面高さＨ（図示せず）を高くする。このようにすると、前記の低圧力窪み１５１、１５２、１５３内の液体金属潤滑剤の量を真空容器ＶＶの外部から常に最適値に制御できる。又、常に最良の潤滑状態を保つことができるだけでなく、軸受の保守が容易になる。
【００２８】
次に、動作について説明する。先ず、図６の実施例について説明する。環境の低圧力窪み１５１、１５２、１５３は十分に大きな容積を持っており、この中に溜まっている液体金属潤滑剤の体積は比較的少ない。軸受回転体１０２が回転を停止している場合にはそれぞれの動圧滑り軸受には動圧力を生じない。しかもこれらの軸受の直径が大きく、高低落差が大きいので、鉛直上方にある液体金属潤滑剤は鉛直下方に移動して空間が生じて真空空間に至るガスの通路を作り易い。従って、この状態において低圧力窪み１５１、１５２、１５３内部の空間部分は実質的に真空容器の真空空間と同じ高真空状態となる。
【００２９】
軸受回転体１０２が回転している場合にはそれぞれの軸受には動圧力が生じる。軸受回転体１０２内や軸受固定体１０１内や液体金属潤滑剤内から残留ガスが出現した場合に、このガスは軸受の動圧力により移動を妨げられる。しかるに、回転速度が停止するとガスの圧力が相対的に大きくなり移動する。これらのガスは前記の環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３のいずれかに達して、その体積が膨張して圧力が低くなる。これらの環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３に溜まったガスは軸受回転体１０２が回転を停止したときに前記のように液体金属潤滑剤が移動して出来た通路を通って高真空に排気される。このようにして、軸受内の圧力が過度に高くなるのが防げるので液体金属潤滑剤が軸受機構の外部に漏出するのが防げ、長時間にわたって安定な動作を続けることができる。
【００３０】
次に、更に好適な他の実施例について図７を参照して説明する。ここでの説明は図示されている鉛直下方の部分のみについて述べる。それぞれの低圧力窪み１５１、１５２，１５３の間には軸受回転体１０２の全周囲に渡って等配に作られた多数の連通孔から成る連通路１６２、１６３が設けてあり、液体金属潤滑剤が移動できるようになっている。環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３の少なくとも一部はいかなる場合でも液体金属潤滑剤で満たされない空間ができるように液体金属潤滑剤の量が決められている。
【００３１】
軸受回転体１０２には環状の軸受開口１２０に隣接して環状の窪み１３２が設けてあり、他の環状の軸受開口１２１の近傍にも環状の窪み１３３が設けてある。これらの環状の窪み１３２，１３３は軸受回転体１０２の全周囲に渡って等配に作られた多数の細孔から成る連通路１６０、１６１で環状の低圧力窪み１５１と繋がっている。これらの細孔から成る連通路１６０，１６１は液体金属潤滑剤で濡れない表面を持っており、且つ十分に小さな孔であるので液体金属潤滑剤の表面張力が大きく、通常は液体金属潤滑剤がこれらの中に入り込むことは無い。前記のように低圧力窪み１５１，１５２，１５３の少なくとも一部はいかなる場合でも液体金属潤滑剤で満たされない空間ができるように成っているので、多数の連通孔から成る連通路１６２、１６３の内少なくとも一個を介して前記の環状の低圧力窪み１５１内の空間は真空領域と同程度の高真空状態に保たれる。環状の低圧力窪み１５１は前記の環状の窪み１３２，１３３よりも直径が大きくなっており常に低圧力窪み１５１の方向に向かった遠心力を受ける。
【００３２】
予期しない理由によって液体金属潤滑剤が環状の軸受開口１２０、又は軸受開口１２１より真空空間側に出てきて、環状の窪み１３２、１３３に到達した場合には遠心力を受けてこの液体金属潤滑剤は細孔から成る連通路１６０、又は１６１を通って前記の低圧力窪み１５１に移動させられる。この効果により、液体金属潤滑剤が軸受機構ＣＢＧの外の真空空間に漏出する可能性は更に低下する。前記の連通孔から成る連通路１６２，１６３により全ての環状の低圧力窪み１５１，１５２，１５３は液体金属潤滑剤の移動又は鉛直上方部の空間を通して前記の低圧力窪み１５１と同じ真空状態に保たれることになる。このようにして、軸受内の圧力が過度に高くなるのが防げるので液体金属潤滑剤が軸受機構の外部に漏出するのが防げ、長時間にわたって安定な動作を続けることができる。
【００３３】
これまでの説明では陰極側回転体ＣＲに使用している軸受機構ＣＢＧについて説明したが、陽極側回転体組立ＡＲに使用している軸受機構ＡＢＧも、前記の陰極給電機構ＳＬ１の回転部分に使用している動圧滑り軸受から成る軸受機構も同様の構造と成っている。
【００３４】
軸受回転体１０２が十分な高速度で回転している場合には前記のそれぞれの軸受ギャップにおいて比較的大きな軸受損失が発生するが、軸受固定体１０１は、外部から強制冷却されている真空容器ＶＶに熱的にも結合されているので、低い温度に保たれる。軸受回転体１０２は、それぞれの軸受ギャップ内に在る液体金属潤滑剤を介して軸受固定体１０１に熱的に結合されており、十分に低い温度に保たれる。また、軸受回転体１０２には陰極側回転体組立ＣＲが機械的に結合してあり、陰極側回転体組立ＣＲには電子銃組立ＥＧなどの発熱体が取り付けてある。特に、陽極側の軸受機構ＡＧＢでは多量の熱を発生するＸ線ターゲットＴＧから多量の熱が流入する。これらの場合でも、上記の理由により軸受機構部分の温度を十分に低く保つことができる。
【００３５】
本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。例えば、この発明では電子銃組立が３個取り付けてあるが１個でも３個以上でも良い。また、この発明では陰極側回転体組立ＣＲとＸ線ターゲットＴＧの両方を回転させる構造を示しているが、Ｘ線ターゲットＴＧ及びこれに繋がっている部分を固定にした構造のカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナを含む事は勿論である。軸受固定体１０１は真空容器の一部として構成しても良いことは勿論である。また、上記の実施例では常温で液体である液体金属を潤滑剤として使用した例を示しているが、やや高い融点を持っており常温で固体であっても動作の前に加熱して液化させてから動作させれば同じ効果が得られることは勿論である。更に、前記のＸ線ターゲットから発生したＸ線を前記の真空容器の外に取り出す為のＸ線放出窓は真空容器と一体になっていても、真空容器の一部として構成されていてもこの部分でのＸ線の減衰率が小さければＸ線放出窓と見なすことが出来るのは勿論である。真空容器ＶＶは回転対称な形状でなくても良い事は勿論である。真空容器の中心軸と陰極側回転体組立又は陽極側回転体組立の中心軸がある程度ずれていても良い事は勿論である。Ｘ線ターゲットが分割して構成されており、それぞれの分割された部分に隙間があっても良い事は勿論である。低圧力窪みは軸受固定体に設けてもよいことは勿論である。尚、本発明では、ギャップのサイズとは、ギャップを構成する対向面の一方の面上の任意の点から、このギャップを構成する対向面の他方の面への最短の距離を意味している。
【００３６】
この発明は、これまで述べてきたように超高速スキャンができるＸ線ＣＴスキャナを実現させるものであるが、次のように小変更することにより周回中心軸方向に向かって全周囲方向から電子線を照射する電子線照射装置に応用することができる。即ち、前記の実施例で説明した機器構成からＸ線ターゲット及びこれに関する部分と、Ｘ線のＸ線分布制限機構及びファン方向分布整形器ＷＦ及びその他のＸ線に関する部品を省略して、Ｘ線放出窓ＸＷを薄いチタン板から成る電子線放出窓に変更し、電子銃組立ＥＧから電子を放出する方向を電子線放出窓の方向に変えるだけでそのまま実用になる。これを使用すると、プラスチックやガラスやその他の改質処理に使用できて工業的に大きな効果を得る電子線照射装置を提供することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカソードスキャン型Ｘ線発生器を採用すると、回転する部分を真空容器内部の概略回転対称な構造体に軽い部品を取り付けた構造にできるので遠心力の影響が少なくなり、例えばスキャン時間が０．０３秒の超高速スキャン型Ｘ線ＣＴスキャナを簡単な構造で安価に実現させることができる。特に、複数のＸ線焦点から同時に短時間に多量のＸ線を発生することができ、フォトンノイズが少ない十分に良質な画像を得ることができる。発生したＸ線は環状の面検出器で有効に受信され、広い範囲の領域における多数の断面を瞬時に撮影することができ、このデータを使用して被検体の３次元の内部構造を瞬時に検査できるようになる。その為に例えば人間の心臓のように動きが速い部分が被検体の内部にあっても、これを忠実に即時性をもって撮影できるＸ線ＣＴスキャナを提供することができる。軸受機構には液体金属を潤滑剤とした動圧滑り軸受を採用しているので真空中で長時間にわたって安定に使用できるだけでなく、回転している部分の電位を一定に保つことができて微小放電などの不安定な現象の発生を防止できる。さらに、動圧滑り軸受を通して内部で発生した熱を有効に真空容器の外部に導いて冷却することができる。軸受機構を高真空の環境で十分な信頼性を保って安定に動作させることができる。外部に機械的な回転機構がなく、これに関連した電源や電子回路は静止状態で使用できるので全体として信頼性がよく、Ｘ線ＣＴスキャナ全体がコンパクトになる。軸受機構の内部で突発的な不都合が生じても動作特性に影響を受けない信頼性が高いカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使った超高速Ｘ線ＣＴスキャナを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＸ線ＣＴスキャナの概略の断面を表す図である。
【図２】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナの全体構造体の主要部の断面である。
【図３】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器、及びこれを使ったＸ線ＣＴスキャナの原理を説明する図である。
【図４】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器の、ある瞬間において鉛直上方に位置する一部分の断面を拡大した図である。
【図５】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器の主要部である陰極側回転体組立の部分を拡大した断面図である。
【図６】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器の主要部である図５の一部を更に拡大した断面図である。
【図７】本発明に係わるカソードスキャン型Ｘ線発生器の他の実施例の主要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
ＡＢＧ      陽極側の軸受機構
ＡＲ        陽極側回転体組立
Ｂ          寝台
ＣＢＧ      陰極側の軸受機構
ＣＲ        陰極側回転体組立
ＤＢ        後方検出器組立
ＤＦ        前方検出器組立
Ｄ１        検出器ＤＦ，ＤＢの一部
Ｄ２        検出器ＤＦ，ＤＢの一部
Ｄ３        検出器ＤＦ，ＤＢの一部
ＥＧ        電子銃組立
Ｆ１        Ｘ線焦点
Ｆ２        Ｘ線焦点
Ｆ３        Ｘ線焦点
ＨＴ        高電圧端子
ＬＭ１      円弧状のステータ
ＬＭ２      円弧状のステータ
Ｍ          被検体
ＲＴ１      ロータ
ＲＴ２      ロータ
ＳＬ１      陰極給電機構
ＳＬＴ      スリット
ＴＧ        Ｘ線ターゲット
ＶＣ        排気口
ＶＶ        真空容器
ＷＦ        ファン方向分布整形器
ＸＷ        Ｘ線放出窓
１          陰極
２          電子ビーム
１０１      軸受固定体
１０２      軸受回転体
１０３      ラジアル軸受ギャップの鉛直上方部分
１０４      第一スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直上方部分
１０５      端部ギャップの鉛直上方部分
１０６      第二スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直上方部分
１０７      端部ギャップの鉛直上方部分
１０８      ラジアル軸受ギャップの鉛直下方部分
１０９      第一スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直下方部分
１１０      端部ギャップの鉛直下方部分
１１１      第二スラスト軸受の軸受ギャップの鉛直下方部分
１１２      端部ギャップの鉛直下方部分
１２０      軸受開口の鉛直下方部分
１２０’     軸受開口の鉛直上方部分
１２１      軸受開口の鉛直下方部分
１２１’     軸受開口の鉛直上方部分
１３２      環状の窪み
１３３      環状の窪み
１５１      低圧力窪み
１５２      低圧力窪み
１５３      低圧力窪み
１６０      細孔から成る連通路
１６１      細孔から成る連通路
１６２      連通孔から成る連通路
１６３      連通孔から成る連通路
２１７      回転トルク伝達機構
２２０      絶縁体
１００１    従来のＸ線ＣＴスキャナの固定架台
１００２    従来のＸ線ＣＴスキャナの回転架台
１００３    従来のＸ線ＣＴスキャナの軸受
１００４    従来のＸ線ＣＴスキャナのＸ線管
１００５    従来のＸ線ＣＴスキャナのＸ線
１００６    従来のＸ線ＣＴスキャナの検出器
１００７    従来のＸ線ＣＴスキャナの電子回路
１００８    従来のＸ線ＣＴスキャナの制御器
１００９    従来のＸ線ＣＴスキャナの回転駆動機構
【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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