(57)【要約】【課題】Ｘ線を発生させるための回転陽極の敏速且つ効果的な熱排出が可能で、しかも出力を改善した回転陽極放射器を提供する。【解決手段】第１の材料から造られた陽極と、陰極とを含み、陽極の陰極と反対側の外側３において、陽極と向かい合う環状の部分４に第１の材料より高い熱伝導度を有する第２の材料から造られる熱伝導要素９を収容するための構造を設け、熱伝導要素９を構造内に伸縮継ぎ目10aを形成するように収容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料から造られた陽極と、陰極とを含み、陽極の陰極と反対側の外側（３）において、少なくとも、陽極と向かい合う環状の部分（４）に第２の材料から造られる少なくとも１つの熱伝導要素（９）を収容するための構造（S1、S2、S3）が設けられ、第２の材料は第１の材料より高い熱伝導度を有し、熱伝導要素（９）は伸縮継ぎ目（10a、10b）を形成するように構造（S1、S2、S3）内に収容されていることを特徴とする回転陽極放射器。
【請求項２】
陽極は回転管球の基部（１）の内側（２）に配置されるか、少なくとも部分的に回転管球の基部（１）を形成することを特徴とする請求項１記載の回転陽極放射器。
【請求項３】
伸縮継ぎ目（10a、10b）は、熱により引き起こされる熱伝導要素（９）の膨張による構造（S1、S2、S3）の変形が回避されるような大きさに定められることを特徴とする請求項１又は２記載の回転陽極放射器。
【請求項４】
伸縮継ぎ目（10a、10b）が軸方向及び半径方向又はそのいずれか一方の方向に延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項５】
構造（S1、S2、S3）が基部（１）にあらかじめ設けられた周回式の外壁（７）により囲まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項６】
構造（S1、S2、S3）が少なくとも１つの周回式の隔壁（８）を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項７】
構造（S1、S2、S3）が複数の半径方向に走る隔壁（１１）を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項８】
構造（S1、S2、S3）が格子状に形成された隔壁（８、１１）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項９】
隔壁（１３）が蜂の巣状に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１０】
外壁（７）及び構造（S1、S2、S3）又はそのいずれか一方が第１の材料で造られていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１１】
外壁（７）及び構造（S1、S2、S3）又はそのいずれか一方が少なくとも部分的に基部（１）と継目なしの形に造られていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１２】
第１の材料が第２の材料より低い固定したクリープ速度を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１３】
第１の材料が、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、鋼、耐熱性銅合金、耐熱性ニッケルベース合金の群から選ばれるか組み合わされることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１４】
第２の材料が、銅、銅合金、銅複合材料、グラファイトの群から選ばれるか組み合わされることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１５】
熱伝導要素（９）がろう接続によって構造（S1、S2、S3）内に固定されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１６】
構造（S1、S2、S3）が押出部（１６）又はそれから造られた押出リングを含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１７】
押出部又は押出リングが、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、鋼、耐熱性銅合金、又は耐熱性ニッケルベース合金の材料から造られていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【請求項１８】
外壁（７）が耐熱性ニッケルベース合金から造られていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の回転陽極放射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を発生させるための回転陽極放射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
良好な蓄熱能力と良好な熱放射を有するグラファイトからなる陽極皿状体を備えた回転陽極放射器は種々の文献に開示されている（例えば特許文献１〜４参照）。陽極皿状体はその陰極に向く側上に焦点路が被層形成されている。焦点路は、高温耐性で、Ｘ線を発生させるために適した材料、例えばタングステン、モリブデン、タンタルから造られている。
【０００３】
従来技術として回転管球放射器ないし回転管球管も種々の文献から一般に知られている（例えば特許文献５〜８参照）。その従来技術においては、回転可能に支持された回転管球が第１の材料から造られた陽極を有する。陽極に向き合うように陰極が設けられている。それから出来する電子線は磁石装置を用いて方向を変えられ、電子線は回転管球が回転する際陽極上に環状の焦点路を形成する。熱を排出するため陽極はその外側の周りを液状の冷却媒体で洗われる。
【０００４】
できるだけ敏速且つ効果的な熱排出を達成するために、回転管球は１秒あたり180回転までの比較的高い回転速度で回転される。そのような回転管球放射器の出力をさらに高めるために、回転管球をさらに高い回転速度で回転することが実際に試みられている。その際ただし、回転速度をさらに高めることによっては陽極上に導入される熱は十分な程度に排出され得ないことが確認されている。
【０００５】
回転管球の基部がその内側において第１の材料で造られた陽極を含むような回転管球放射器が種々の文献に開示されている（例えば特許文献９〜１１参照）。その基部の陽極と反対側の外側において、陽極と向かい合う環状の部分の形で第２の材料から造られた少なくとも１つの熱伝導要素を収容するための構造が設けられている。第２の材料は第１の材料より高い熱伝導度を持っている。
【特許文献１】独国特許出願公開第1937351 A1号明細書
【特許文献２】米国特許第3751702号明細書（特許文献1の対応米国特許）
【特許文献３】独国特許出願公開第3236386 A1号明細書
【特許文献４】米国特許第4531227号明細書（特許文献3の対応米国特許）
【特許文献５】独国特許出願公開第19741750 A1号明細書
【特許文献６】米国特許第6084942号明細書（特許文献5の対応米国特許）
【特許文献７】独国特許出願公開第19956491 A1号明細書
【特許文献８】米国特許第6396901 B1号明細書（特許文献7の対応米国特許）
【特許文献９】独国特許出願公開第102004003370 A1号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第2005/0185761 A1号明細書（特許文                    献９の対応米国出願）
【特許文献１１】独国特許出願公開第102004003368 A1号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術の欠点を解消することにある。それは特に改善された出力を有する回転陽極放射器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は特許請求の範囲の請求項１の特徴によって解決される。本発明の目的にかなう実施形態は特許請求の範囲の請求項２〜１８の特徴から明らかである。
【０００８】
本発明に従えば、回転陽極放射器として、第１の材料から造られた陽極と、陰極とを含み、陽極の陰極と反対側の外側において、少なくとも、陽極に向かい合った環状の部分の形で、第２の材料から造られた少なくとも１つの熱伝導要素を収容するための構造が設けられ、第２の材料は第１の材料より高い熱伝導度を有し、熱伝導要素は伸縮継ぎ目を形成するように構造内に収容されている回転陽極放射器が提案される。
【０００９】
回転陽極放射器の有利な構成によれば、陽極は回転管球の基部にその内部に配置されるか、陽極は少なくとも部分的に回転管球の基部を形成する。そのような変形としてはいわゆる回転管球放射器が対象となる。
【００１０】
本発明に従い収容のための構造を備えることによって、第２の材料のクリープによって引き起こされる不平衡が避けられ得る。従って回転陽極ないし回転管球の回転速度をさらに高め、それによって回転陽極放射器ないし回転管球放射器の出力を高めることが可能である。
【００１１】
伸縮継ぎ目は、熱伝導要素の熱により引き起こされる膨張による構造の変形が避けられるような大きさに定められるのが目的にかなっている。伸縮継ぎ目は軸方向及び半径方向又はそのいずれか一方の方向に延びることができる。それらは特に、第２の材料で造られた熱伝導要素内を走ることができる。熱伝導要素はまた少なくとも部分ごとに伸縮継ぎ目によって囲まれていることも可能である。
【００１２】
別の有利な構成によれば、構造は基部に備えられた周回式の外壁によって囲まれている。この提唱された周回式の外壁は、構造の機械的安定化に、従って回転陽極放射器の有効寿命を高めるのに役立つ。
【００１３】
構造は少なくとも１つの周回式の隔壁を含むことができる。構造はさらに半径方向に走る複数の隔壁を含むことができる。特に、構造は格子状に形成された隔壁を含むことができる。また隔壁は蜂の巣状に形成されていてもよい。この提唱された隔壁を有する構造は、従って第２の材料の収容を可能にする空所を基部の外側に形成する。
【００１４】
有利な構成によれば、外壁及び構造又はそのいずれか一方は第１の材料で造られている。特に、外壁及び構造又はそのいずれか一方は少なくとも部分的に基部と継目なしの形に造られることが可能である。構造は従って基部の外側を特別に形成することによって造られ得る。
【００１５】
本発明の別の構成によれば、第１の材料は第２の材料より低い固定したクリープ速度を有するように定められる。“固定したクリープ速度”の定義には、イルシュナ（Ilschner）著「材料学（Werkstoffwissenschaften）」Springer Verlag 1982年119〜121頁を参照されたい。それによって回転管球の高い温度及び回転速度における構造の望ましくない変形は回避される。従って特に確実に不平衡の形成が妨げられる。
【００１６】
第１の材料は以下の群から選ばれるか組み合わされるのが目的にかなっている。即ち、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、鋼、耐熱性銅合金がそれである。上述の材料の鋼及び耐熱性銅合金は、特に残りの上述の材料と組み合わせて用いられる。
【００１７】
第２の材料は以下の群から選ばれるか組み合わされるのが目的にかなっている。即ち、銅、銅合金、銅複合材料、グラファイトがそれである。上述の第２の材料のグラファイトは通常残りの上述の材料と組み合わせて用いられる。グラファイトには、原子面の高度の秩序で特徴のある良熱伝導性の熱分解グラファイトが使用されるのが有利である。
【００１８】
第２の材料は一般に行われている固定方法で構造に取り付けることができる。特に、第２の材料はろう接続で構造内に固定されるのが目的にかなっていることが立証された。しかしまた、第２の材料を隔壁から形成された空所内に鋳造し、凝固後伸縮継ぎ目を例えば放電加工を用いて加工することも可能である。
【００１９】
別の構成によれば、構造は、特に隔壁の安定化のために、押出部又はそれから造られた押出リングを含むことができる。押出部又は押出リングは特に以下の材料から造ることができる。即ち、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、鋼、耐熱性銅合金、耐熱性ニッケルベース合金がそれである。外壁もまた耐熱性ニッケルベース合金で造られていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に本発明の実施例を図面について詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は回転管球放射器のここでは詳細に示されていない回転管球の基部１の断面概略図を示す。回転管球の内部に向く内側は符号２が付され、冷却液体（図示せず）で周りを洗われる外側は符号３が付されている。内側２には環状の焦点路４が存在する。この実施例では基部１の内側２は陽極を形成する。しかしまた、基部１の内側２には、特に焦点路４の範囲に個別の材料で造られた陽極を設けることもできる。外側３は、焦点路４に向かい合って空所５を有し、この空所は中高に突き出た基面６を持っている。空所５は半径方向外側で周回式の外壁７により区切られている。
【００２２】
基部１は高温耐性を持った第１の材料から造られている。その材料としては、例えばモリブデン、マイクロアロイングモリブデン（プランゼー社（Plansee AG）のTZM(Titanium-Zirconium-Molybdenum)）、タングステン又はタングステン合金が問題となる。第１の材料は、わずかの固定したクリープ速度を有する、即ちその材料は高い温度においても狭い限度でのみ変形するだけである。
【００２３】
外壁７は基部１と継目なしに造ることができる。この場合外壁７は同様に第１の材料で造られている。しかしまた外壁７は基部１と結合される部材とすることもできる。この場合外壁７は他の材料、例えば鋼、耐熱性の銅合金、耐熱性のニッケルベース合金などから造ることもできる。
【００２４】
空所５内には周回式の複数の隔壁８が取り付けられている。隔壁８は同様に基部１と継目なしの形に造ることができる。しかしまた、隔壁８をまず分離した部材として造り、それから基部１と結合することも可能である。隔壁８は第１の材料から造ることができるが、また外壁７に対して使用される別の材料で造ることもできる。
【００２５】
空所５は隔壁８と共に第１の構造S1を形成する。隔壁８には第２の材料で造られた熱伝導要素９が取り付けられている。第２の材料としては、第１の材料より高い熱伝導度を有する材料が問題になる。第２の材料は、例えば銅、銅ベース材料などから造ることができる。基部１を有する基体からのできるだけ良好な熱排出を保証するために、熱伝導要素９は少なくとも１つの面の全面で基体に取り付けられている。個別の機械的取付具を設けるのを避けるために、熱伝導要素９は付加的に隔壁８の１つ又は複数にもたせかけるか又はそれを用いて例えばろう付けにより結合できるようにするのが目的にかなっている。
【００２６】
図１及び２から明らかなように、熱伝導要素９は周回式の伸縮継ぎ目10a及び半径方向の伸縮継ぎ目10bによって区切られる。伸縮継ぎ目10a,10bは、熱伝導要素９の熱膨張によって引き起こされる応力が回避されるような大きさに定められる。特に図１及び２から明らかなように、空所５は場合によっては外壁７及び隔壁８と組み合わせて、熱伝導要素を収容するのに適した構造S1を形成する。
【００２７】
図３は第２の構造S2を示す。第２の構造S2はここでは空所５の内側に設けられた周回式の隔壁８と周回式の隔壁８を半径方向に交差する半径方向の隔壁１１によって形成される。交差する隔壁８、１１によって形成されるポケット内にそれぞれ熱伝導要素９が収容されている。熱伝導要素９はまたもや部分ごとに周回式の伸縮継ぎ目10a及び半径方向の伸縮継ぎ目10bによって区切られている。熱伝導要素はここでも少なくとも２つの面によって全面で基部１及び隔壁８、１１の１つと結合されている。
【００２８】
図４は第３の構造S3を示す。この構造では空所５内に蜂の巣状の隔壁１２が設けられ、その中に熱伝導要素９が収容されている。この場合も熱伝導要素９は別の伸縮継ぎ目１３によって別の伸縮継ぎ目１２の少なくとも一部から分離されている。
【００２９】
図５は図１に示される基部１の部分断面を示す。その際外側３には伸縮継ぎ目10a,10bを覆う第１の密封部１４及び第２の密封部１５が設けられている。密封部１４、１５は冷却流体が伸縮継ぎ目10a、10b内に入るのを阻止する。密封部１４、１５は例えば軟金属から造ることができ、この軟金属は熱伝導要素９及び隔壁８、１１又は１２とろう接続によって結合されている。軟金属としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀、タンタル、チタン、錫又は前述の金属の軟ろう合金を問題にすることができる。図５から分るように、第１の密封部１４は例えば金属薄板から、第２の密封部１５は円形断面を持った輪から形成され得る。密封部１４、１５はまた別様に形成することもできる。また、第１の密封部１４のみ、又は第２の密封部１５のみを使用することもできる。
【００３０】
図６は別の基部１の部分断面を示す。その際空所５においてそこにあらかじめ設けられた中高に突き出た基部部分６上に半径方向に周回する第１の隔壁８が設けられている。半径方向に周回する隔壁８は、外側３に向けまず第１の材料から、及びさらに続いて第３の材料から造ることができ、その第３の材料は第１の材料より高い熱伝導度を持っている。第１の材料から造られる隔壁８と第３の材料から造られる隔壁８との間には押出部１６を設けることができる。押出部１６の代わりに押出リングを使用することもできる。
【００３１】
熱伝導要素９は基面６に隣接する部分において別の材料、例えばグラファイト、Cメソ繊維、又はCナノ繊維、又はCナノチューブを持ったグラファイト、又は極めて高い熱伝導度の特殊グラファイトからなることができる。外側３に向かう部分において熱伝導要素９は第２の材料から造ることができる。
【００３２】
上述の構造S1、S2、S3の機能は次のとおりである。
【００３３】
電子にブレーキをかけて減速されることにより焦点路４へ取り込まれた熱は、熱的に連結された熱伝導要素９に伝達される。熱膨張により引き起こされる基部１の変形は、特に基体の中高のアーチによる基面６の範囲における基体の大きな厚みにより阻止される。熱伝導要素９は、隔壁８、１１、１２及び外壁７に比して低い形状安定性を有する、即ちその静的クリープ速度はより高い。場合によって基部１の高い回転速度によって引き起こされる第２の材料のクリープは、上述の構造S1、S2、S3においては隔壁８、１１、１２及び外壁７によって阻止される。構造S3においては、隔壁８の付加的な機械的安定化が押出部１６によって行われる。この場合隔壁８は薄く形成することができ、それによって熱の搬出が改善される。熱伝導要素９の熱膨張により引起こされる熱応力の形成は、伸縮継ぎ目10a、10b及び１３を備えることによって回避される。
【００３４】
熱伝導要素９と組み合わされて提唱された構造S1、S2、S3によって、高い回転速度においても焦点路４からの極めて敏速で効果的な熱排出が保証され得る。提唱された構造S1、S2、S3を熱伝導要素９と組み合わせて含む基部１を有する回転陽極放射器は、より高い出力で作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の回転管球放射器として形成された回転陽極放射器の基部の部分断面図を示す。
【図２】図１に示された第１の構造の下方から見た斜視図である。
【図３】図１に示された第２の構造の下方から見た斜視図である。
【図４】図１に示された第３の構造の下方から見た斜視図である
【図５】図１に示された基部に密封部を設けたものの部分断面図を示す。
【図６】本発明の回転管球放射器として形成された回転陽極放射器の基部の別の例の部分断面図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  基部
２  回転管球の内側
３  回転管球の外側
４  焦点路
５  空所
６  基部面
７  外壁
８  隔壁
９  熱伝導要素
10a、10b  伸縮継ぎ目
１１  隔壁
１２  蜂の巣状隔壁
１３  伸縮継ぎ目
１４、１５  密封部
S1、S2、S3  構造
【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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