(57)【要約】【課題】Ｘ線管内の構成要素の温度調整を行うために、陽極と該陽極を取り付けた回転機構との間で熱を伝達する。【解決手段】一実施形態では、Ｘ線管（１０）が、一般的に、固定のシャフト（６４）と、前記固定のシャフト（６４）の周りに配置されていて、回転軸受（６０）により前記固定のシャフト（６４）に対して回転するように構成されている回転軸受スリーブ（６２）と、前記軸受スリーブ（６２）の周りに配置されていて、前記軸受スリーブ（６２）と共に回転するように構成されている電子ビーム・ターゲット（２０）とを含んでいる場合において、前記電子ビーム・ターゲット（２０）を前記軸受スリーブ（６２）に永久的に結合する。【選択図】図２
2012099465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定のシャフト（６４）と、
前記固定のシャフト（６４）の周りに配置されていて、回転軸受（６０）により前記固定のシャフト（６４）に対して回転するように構成されている回転軸受スリーブ（６２）と、
前記軸受スリーブ（６２）の周りに配置されていて、前記軸受スリーブ（６２）と共に回転するように構成されている電子ビーム・ターゲット（２０）であって、前記軸受スリーブ（６２）に永久的に結合されている電子ビーム・ターゲット（２０）と、
を有するＸ線管（１０）。
【請求項２】
前記軸受スリーブ（６２）は、軸方向面（７２）を持つ肩部（７４）を有し、また前記ターゲット（２０）は前記肩部（７４）の前記軸方向面（７２）に結合されている、請求項１記載のＸ線管（１０）。
【請求項３】
前記ターゲット（２０）は、前記ターゲット（２０）と前記肩部（７４）の前記軸方向面（７２）との間に配置された金属結合層（７０）を介して前記肩部（７４）の前記軸方向面（７２）に結合されている、請求項２記載のＸ線管（１０）。
【請求項４】
前記結合層（７０）はろう付け用材料（８０，１０２，１０４）を有する、請求項３記載のＸ線管（１０）。
【請求項５】
前記結合層（７０）は過渡的液相結合部を有する、請求項３記載のＸ線管（１０）。
【請求項６】
前記過渡的液相結合部は、前記ターゲット（２０）を前記軸受スリーブ（６２）に結合するときに合金を形成する複数の半田層（９２，９４）及びガスケット（９０）材料を有する、請求項５記載のＸ線管（１０）。
【請求項７】
前記過渡的液相結合部は、銅層（９０）及びインジウム錫半田（９２，９４）を有する、請求項６記載のＸ線管（１０）。
【請求項８】
前記過渡的液相結合部は、結合する前に、２つのインジウム錫半田（９２，９４）層の間に銅層（９０）を有する、請求項７記載のＸ線管（１０）。
【請求項９】
前記過渡的液相結合部は、結合する前に、２つの銅層（１０２，１０４）の間にインジウム錫半田（１００）を有する、請求項７記載のＸ線管（１０）。
【請求項１０】
固定のシャフト（６４）と、
前記固定のシャフト（６４）の周りに配置されていて、回転軸受（６０）により前記固定のシャフト（６４）に対して回転するように構成されている回転軸受スリーブ（６２）であって、軸方向面（７２）を持つ肩部（７４）を備えている回転軸受スリーブ（６２）と、
前記軸受スリーブ（６２）の周りに配置されていて、前記軸受スリーブ（６２）と共に回転するように構成されている電子ビーム・ターゲット（２０）と、
前記肩部（７４）の前記軸方向面（７２）と前記電子ビーム・ターゲット（２０）との間に配置されていて、前記ターゲット（２０）を前記軸受スリーブ（６２）に固定するための結合層（７０）と、
を有するＸ線管（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に開示する内容はＸ線管内の構成要素の温度調整に関し、より具体的には、陽極と該陽極を取り付けた回転機構との間の熱伝達に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な診断用及びその他のシステムで放射線源としてＸ線管が利用されている。医用イメージング・システムでは、例えば、投影型Ｘ線システム、蛍光透視システム、トモシンセシス・システム及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおいて、Ｘ線管がＸ線放射線源として使用されている。検査又はイメージング・シーケンス中に制御信号に応答して放射線が放出される。放射線は人間の患者のような関心のある対象物を横切って、放射線の一部分が検出器又は写真乾板に衝突し、そこで画像データが収集される。従来の投影型Ｘ線システムでは、写真乾板が現像されて画像を生成し、この画像は診断の目的で放射線医師又は担当医によって用いることができる。ディジタルＸ線システムでは、ディジタル検出器が、検出器表面の個別の画素領域に衝突する放射線の量又は強度を表す信号を発生する。ＣＴシステムでは、一連の検出器素子を含む検出器アレイが、患者の周りをガントリが変位するにつれて様々な位置を通る同様な信号を発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｘ線管は、典型的には、Ｘ線を発生する期間と、Ｘ線源を冷却させる期間とを交互に含むサイクルで動作する。回転陽極を持つＸ線管では、電子衝撃の際に陽極に発生される大量の熱が、使用するのに適した電子ビーム束の量を制限する虞がある。このような制限は、Ｘ線管によって発生される全Ｘ線束を低くすることがある。発生された熱は、冷却剤及び他のＸ線管構成要素のような様々な機能部を介して除くことができる。一例は、シャフトを介しての熱の伝達である。残念なことに、シャフトへの熱伝達の効率が悪いと、Ｘ線管の連続動作が不可能になり、また不適切なＸ線管温度が生じることがあり、これはＸ線管の期待される有用寿命を短くする虞がある。従って、Ｘ線管の過熱を制限する方策が必要である。具体的に述べると、Ｘ線管の構成要素間の熱伝達を改善する必要があることが認識される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、Ｘ線管を提供する。このＸ線管は、一般的に、固定のシャフトと、前記固定のシャフトの周りに配置されていて、回転軸受により前記固定のシャフトに対して回転するように構成されている回転軸受スリーブと、前記軸受スリーブの周りに配置されていて、前記軸受スリーブと共に回転するように構成されている電子ビーム・ターゲットとを含む。前記電子ビーム・ターゲットは前記軸受スリーブに永久的に結合されている。
【０００５】
別の実施形態では、Ｘ線管を提供する。このＸ線管は、一般的に、固定のシャフトと、前記固定のシャフトの周りに配置されていて、回転軸受により前記固定のシャフトに対して回転するように構成されている回転軸受スリーブであって、軸方向面を持つ肩部を備えている回転軸受スリーブと、前記軸受スリーブの周りに配置されていて、前記軸受スリーブと共に回転するように構成されている電子ビーム・ターゲットと、前記肩部の前記軸方向面と前記電子ビーム・ターゲットの間に配置されていて、前記ターゲットを前記軸受スリーブに固定するための結合層とを含む。
【０００６】
更に別の一実施形態では、Ｘ線管を作る方法を提供する。本方法は、一般的に、軸方向面を持つ肩部を備えている回転軸受スリーブを、固定のシャフトの周りに配置する段階と、動作中は前記軸受スリーブと共に回転可能である電子ビーム・ターゲットを、前記軸受スリーブの周りに配置する段階と、前記ターゲットと前記軸受スリーブの前記肩部の前記軸方向面とを結合する段階とを含む。
【０００７】
本発明のこれらの及び他の特徴、側面及び利点は、添付図面を参照した以下の詳しい説明を読むことによってより良く理解されよう。図面では、全図を通じて同様な部品を同様な参照符号で表している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一面に従った、回転陽極の一部分と該陽極が取り付けられる軸受スリーブの一部分との間の熱伝達を容易にするように構成された機能部を持つＸ線管の一実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一面に従った、陽極の一部分と軸受スリーブとの間に金属結合層を配置した、図１の陽極組立体の一部分の一実施形態の概略図である。
【図３】図３は、本発明の一面に従った、陽極の一部分と軸受スリーブとの間に配置されたろう付け用金属、並びに該ろう付け用金属を融解するように構成された一対の電極を持つ、図１の陽極組立体の一部分の一実施形態の概略図である。
【図４】図４は、本発明の一面に従った、陽極の一部分と軸受スリーブとの間に配置された金属ガスケット及び一対の半田層を持ち、該金属ガスケット及び一対の半田層が、熱源から熱を加えられたときに融解して合金を形成するように構成されている、図１の陽極組立体の一部分の一実施形態の概略図である。
【図５】図５は、本発明の一面に従った、陽極の一部分と軸受スリーブとの上に配置されたろう付け金属層、並びに該ろう付け金属層相互間に配置された半田層を持ち、前記のろう付け金属層及び半田層が、熱源から熱を加えられたときに融解して合金を形成するように構成されている、図１の陽極組立体の一部分の一実施形態の概略図である。
【図６】図６は、本発明に従った、熱伝達機能部を持つＸ線管を製造し使用する方法の一実施形態を例示するプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
前に述べたように、Ｘ線管の様々な構成要素の間の熱伝導は、Ｘ線管の継続した使用を可能にすると共に、高出力（すなわち、高Ｘ線束）イメージング・シーケンスを利用するために重要であろう。高Ｘ線束を利用することのできるイメージング・シーケンスの一例は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・シーケンスであり、その場合、Ｘ線放射線源（すなわち、Ｘ線管を含む線源）はガントリ上で関心のある患者又は対象物の周りを変位する。Ｘ線管が患者の周りを動くので、供給するＸ線束は、関心のある対象物を横切って、ノイズのレベルの低い画像を生成するのに充分であるのが望ましい。従って、Ｘ線管内のＸ線ターゲットからの熱伝導を改善することが依然として必要とされている。
【００１０】
Ｘ線ターゲットによっては、熱伝導、ターゲットの動きを制限するためのターゲットの保持、及び軸受公差の維持を含めて、多数の設計上の考慮事項がある。一般に、上記３つの考慮事項の内の２つのみが所与の実施例で対処することができる。すなわち、ターゲットの動き又は軸受の動きは制御することができる。本発明の実施形態は、Ｘ線ターゲットと螺旋溝軸受(spiral groove bearing) との間の強固な取付けを対象とし、これは、ターゲットの望ましくない非回転移動を制限すると共に、ターゲットと軸受との間の熱伝導を維持する。このような強固の取付けは、ターゲットの相対的な動きを少なくし、これにより微粒子及び不平衡の生じる危険性が除かれ、また軸受公差を可変にすることにより、軸受が支持することのできる負荷を低減することができる。過大な過熱に起因したＸ線ターゲットの破断の危険性を低減するのに加えて、本発明のターゲット取付け方法は軸受を比較的低い温度（＜４００℃）に保つことができる。このような低い軸受温度は、螺旋溝軸受の内部の液体金属材料の反応に起因した過剰な金属間化合物の生成の危険性を軽減することができる。
【００１１】
具体的に述べると、本発明の実施形態は、Ｘ線ターゲットの一部分と螺旋溝軸受の一構成要素の一部分との間に金属結合層(metallic bonding layer)を設ける。これについては図１及び図２を参照して説明する。金属結合層は様々な方法によって、例えば、抵抗性ろう付けにより、金属ガスケットとの過渡的液相結合(transient liquid phase bond) により、及び／又はろう付け金属層との過渡的液相結合により形成することができ、その様々な実施形態を図２〜図５を参照して説明する。金属結合層を持つＸ線管を製造し使用する方法については図６を参照して説明する。
【００１２】
上記のことに関連して、図１は、本発明に従って熱伝導を改善するように構成された機能部を含むことのできるＸ線管１０の一実施形態を例示する。図示の実施形態では、Ｘ線管１０は陽極組立体１２及び陰極組立体１４を含む。Ｘ線管１０は外囲器１６内に陽極及び陰極組立体によって支持されており、外囲器１６は周囲と比べて比較的低い圧力（例えば、真空）の区域を画成する。外囲器１６は、オイルのような冷却媒体が充填されていて且つ外囲器１６を取り囲むケーシング（図示せず）内に設けることができる。冷却媒体はまた，高電圧絶縁を行うこともできる。
【００１３】
陽極組立体１２は、一般に、回転子１８と、Ｘ線管１０の外側にあって、動作中に陽極２０を回転させるために回転子１８を少なくとも部分的に取り囲む固定子（図示せず）とを含む。陽極２０は、軸受２２によって回転可能に支持される。軸受２２は、玉軸受、螺旋溝軸受、又は同様な軸受であてよい。一般に、軸受２２は、静止部分２４と、陽極２０が取り付けられる回転部分２６とを含む。また、例示されているように、Ｘ線管１０は、その中をオイルのような冷却剤が流れることのできる中空部分２８を含む。軸受２２及びその陽極２０への接続について、図２〜図５を参照して以下に詳しく説明する。例示の実施形態では、中空部分２８はＸ線管１０の長さに沿って延在し、ストラドル形状構成として図示されている。しかしながら、他の実施形態では、中空部分２８は、Ｘ線管１０がイメージング・システムに配置されるときに片持ち張り形に延在する場合の構成のように、Ｘ線管１０の一部分のみの中に延在することができることに留意されたい。
【００１４】
陽極２０の前方部分は、ターゲット又は焦点面３０が形成されているターゲット円板として形成される。動作中、陽極２０が回転しているとき、焦点面３０に電子ビーム３２が衝突する。陽極２０は、タングステン、モリブデン、銅、又は電子が衝突したときに制動放射（すなわち、減速放射）を生じさせる任意の材料のような、任意の金属又は複合物で製造することができる。陽極の表面材料は、典型的には、電子が陽極に衝突することによって発生される熱に耐えるように、比較的高い耐火性を持つように選択される。Ｘ線管１０の動作中、陽極２０は、電子ビーム３２が陽極２０に衝突することによって生じる熱エネルギを拡散させるために高速（例えば、１００〜２００Ｈｚ）で回転させることができる。更に、陰極組立体１４と陽極２０との間の空間は、電子と他の原子との衝突を最少にし且つ電位を最大にするために、真空にすることができる。Ｘ線管によっては、２０ｋＶを越える電圧が陰極組立体１４と陽極２０との間に生成されて、陰極組立体１４から放出された電子を陽極２０へ引き付ける。
【００１５】
電子ビーム３２は陰極組立体１４によって発生される。より具体的に述べると、陰極３４が一連の電気導線３６を介して１つ以上の電気信号を受け取る。電気信号は、陰極３４から１つ以上のエネルギ及び１つ以上の周波数の電子ビーム３２を放出させるタイミング／制御信号とすることができる。陰極３４は中央絶縁殻体３８を含み、そこからマスク４０が延在する。マスク４０は導線３６を密閉し、導線３６は、マスク４０の端部に装着された陰極カップ４２まで延在する。実施形態によっては、陰極カップ４２は、該カップ４２内の熱電子フィラメントから放出された電子を集束して電子ビーム３２を形成する静電レンズとして作用する。
【００１６】
制御信号が導線３６により陰極３４へ伝送されると、カップ４２内の熱電子フィラメントが加熱されて、電子ビーム３２を発生する。ビーム３２は陽極２０の焦点面３０に衝突してＸ線放射線４６を発生させ、Ｘ線放射線４６はＸ線管１０のＸ線開口４８から放出される。Ｘ線放射線４６の方向及び幾何学的配置は、Ｘ線管１０の外側で生成された磁界によって、又は陰極３４における静電手段によって、制御することができる。生成された磁界は、一般に、Ｘ線放射線４６を、例示されるように円錐形ビームのような集束されたビームに成形することができる。Ｘ線放射線４６は管１０を出て、一般的に検査手順中の関心のある対象物へ差し向けられる。
【００１７】
前に述べたように、Ｘ線管１０は、Ｘ線管１０を患者に対して変位させるシステムで利用することができ、例えば、ＣＴイメージング・システムにおいては、Ｘ線放射線源がガントリ上で関心のある対象物の周りを回転する。従って、Ｘ線管１０は、Ｘ線管１０が動いている間にＸ線の侵入が不充分なことから発生されるノイズを防止するように、適切なＸ線束を発生することが望ましい。このような適切なＸ線束を達成するために、Ｘ線管１０は一般に、前に述べたように、（電子ビーム３２が衝突したときにＸ線と熱エネルギを発生する）陽極２０が使用中に熱くなり始めるので、熱エネルギを散逸させるように構成された多数の機能部を含むことができる。Ｘ線管内に蓄積される熱を制御するこのような１つの機能部は回転陽極である。更に、本発明の方策によれば、１つ以上の機能部は、陽極２０からＸ線管１０の他の構成要素への熱伝達を容易にするために陽極２０に近接して配置することができる。
【００１８】
図２は、陽極組立体１２の一実施形態を例示する。この場合、陽極２０は螺旋溝軸受（ＳＧＢ）６０によって回転可能に支持され、螺旋溝軸受６０は液体金属材料によって潤滑される。しかしながら、前に述べたように、本発明の方策はまた、陽極２０が玉軸受などの他の回転機能部によって回転可能に支持されるような実施形態にも適用可能である。ＳＧＢ６０の実施形態は、１００９年３月２５日付けの米国特許出願第１２／４１０５１８号「液体金属軸受用のインターフェース及びその製造方法」に記載されているものに準拠することができ、その開示内容はここに引用することによって本書に取り入れる。ＳＧＢ６０は、軸受スリーブ６２と固定のシャフト６４との接合によって形成され、軸受スリーブ６２は動作中はシャフト６４の周りを回転する。
【００１９】
陽極２０（これは、一般的に、環状の形状を持ち、その中心近くに環状の開口が設けられている）は、軸受スリーブ６２が回転するとき陽極２０の回転を生じさせるようなやり方で、軸受スリーブ６２の周りに配置される。本発明の実施形態によれば、金属結合層７０が陽極２０と軸受スリーブ６２との間に配置される。金属結合層７０は、一般的な意味では、陽極２０が電子の衝突の結果として熱くなるときに陽極２０から軸受スリーブ６２への熱エネルギの伝達を容易にするように構成される。更に、金属結合層７０はまた、ＳＧＢ６０の回転が熱エネルギを発生するように利用される実施形態などにおいて、軸受スリーブ６２から陽極２０へ熱を伝達することができる。このような熱伝達を可能にするために、金属結合層７０は、陽極２０と軸受スリーブ６２の肩部７４の軸方向面７２との間に配置される。このような配置は、固定のシャフト６４の冷却剤流路７６内を循環する冷却剤によって軸受スリーブ６２から熱を除去するのに有利である。
【００２０】
金属結合層７０は、熱エネルギを伝達できる任意の種類の材料で構成するか又はそれらを含むことができる。本発明の様々な実施形態によれば、金属結合層７０は少なくとも１００ワット／ケルビン／メートル（Ｗ・Ｋ-1・ｍ-1）の熱伝導率を持つことができる。実施形態によっては、熱伝導率は約２００〜７００Ｗ・Ｋ-1・ｍ-1とすることができる。一例として、金属結合層７０は、半田、合金又は金属元素のいずれか又はそれら組合せを含むことができる。本発明の実施形態で利用できる金属元素は、陽極２０及び軸受スリーブ６２を構成する材料と合金を形成することができる金属元素を含むことができ、それらには、鋼、コバール（Ｋｏｖａｒ（登録商標））、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）が含まれる。一実施形態では、陽極２０は、ＴＺＭ、モリブデン−チタン−ジルコニウム合金を含むことができ、また軸受スリーブ６２はモリブデン合金を含むことができる。従って、金属結合層７０は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）などを含有することができる。一般的な意味では、合金材料は、低い蒸気圧（例えば、＜１×１０-6トル）を持つと共に、Ｘ線管の不安定さを防止するように金属結合層７０の動作温度で固体に留まることが有利である。更に、金属結合層７０は、熱伝導、熱安定性、及び／又は機械的弾性に寄与する他の要素、例えば、金属の粒子及び／又は炭素の様々な同素体を含有することができる。
【００２１】
前に述べたように、金属結合層７０は陽極２０と軸受スリーブ６２との間の強固な取付けに有利である。例えば、金属結合層７０の剛性は、回転中に軸受スリーブ６２上の陽極２０の位置を保持するのに役立つ。このような位置の保持は、とりわけＸ線管の信頼性の欠如及び画像ノイズを生じさせる可能性のあるＸ線管１０内部の不平衡を防止することができる。金属結合層７０は、Ｘ線管１０の構成要素の特定の寸法及び他の設計上の考慮事項に基づいて寸法を定めることができる。適切な熱伝導を可能にするために、金属結合層７０の縦方向（すなわち、ＳＧＢ６０の軸によって規定される方向）における厚さは、約１ミクロン（例えば、１、２、３、５、又は１０ミクロン）と約１０ミリメートル（ｍｍ）（例えば、１、２、３、５、又は１０ｍｍ）との間の任意の値にすることができる。更に、金属結合層７０は、軸受スリーブ６２の軸方向面７２の一部分の高さまで延在することができ、又は軸方向面７２の直径方向範囲と実質的に同じ高さにすることができ、或いは軸方向面７２を越えて延在させることができる。
【００２２】
ここで、金属結合層７０におけるＸ線管１０の動作温度は約４００℃に近づき又はそれを越えることがあることに留意されたい。従って、金属結合層７０は、少なくとも４００℃（例えば、４２０、４５０、５００、５５０、６００℃、又はそれ以上）の融点を持つことが望ましい。使用中の金属結合層７０の高い熱安定性及び剛性の組合せにより、例えば陽極２０と軸受スリーブ６２との間の剪断力の結果として生じることのある小さい粒状物の生成を防止することができる。このような粒状物は、状況によっては、Ｘ線管１０の動作に悪影響をもたらすことがある。例えば、（例えば、粒状物に電子ビーム３２が衝突したとき）粒状物によってアークが発生することがあり、及び／又は粒状物の増大に起因して管１２内の真空度が減少することがある。従って、剛性の金属結合層７０は不所望なアーク発生及び真空度の低下を有利に防止し、Ｘ線管１０の寿命を延長させる。前に述べたように、図３〜図５は、陽極２０と軸受スリーブ６２との間に金属結合層７０を配置する構成の実施形態を例示する。
【００２３】
具体的に述べると、図３は、ろう付け用金属８０が軸受スリーブ６２の肩部７４の軸方向面７２と陽極２０との間に配置される実施形態を例示する。例示の実施形態では、ろう付け用金属８０は局部加熱により融解させることができる。このような局部加熱は、陽極２０、ろう付け用金属８０及び軸受スリーブ６２に電流を通すことによって行える。電流は第１の電極８２及び第２の電極８４を介して印加することができる。第１の電極８２はろう付け用金属８０の側とは反対の陽極２０の軸方向面８６上に配置することができ、他方、第２の電極８４はろう付け用金属８０の側とは反対の軸受スリーブ６２の肩部７４の第２の軸方向面８８上に配置される。このようにして、電極８２，８４と、陽極２０と、ろう付け用金属８０と、軸受スリーブ６２とが、回路を形成する。
【００２４】
形成された回路に電流を通すことによって、電極８２，８４近くの区域が局部加熱を受け、その範囲は、印加される電位と、陽極２０、ろう付け用金属８０及び軸受スリーブ６２を形成する又はそれらに含まれる材料とに依存する。このように局部加熱の適用によって、ろう付け用金属８０をその融解点より高い温度まで加熱することができ、これにより、ろう付け用金属８０はそれと接触する表面、すなわち、陽極２０及び軸受スリーブ肩部７４のそれぞれの軸方向面と金属結合部を形成することができる。ここで、局部加熱温度がＸ線管１０の通常の動作温度を越えることがあるが、その局部加熱は、実質的に電極８２，８４近くの区域内に留まり、これにより、軸受６０は、構成要素を損傷し及び／又は適切な動作を妨げることのある温度になるのが防止されることに留意されたい。
【００２５】
図３に関して前に述べた金属結合層を形成する方法は、一般に、殆どのＸ線管に適用可能である。しかしながら、他の実施形態では、２つ以上の金属を用いて、それらの純金属よりも高い融解温度を持つ合金を形成するのが望ましいことがある。図４は、陽極組立体１２に関連して提供される１つのこのような実施形態を例示する。この場合、金属結合層７０はＣｕ−Ｉｎ−Ｓｎ又は同様な合金である。
【００２６】
具体的に述べると、例示された実施形態では、金属結合層７０が過渡的液相結合により形成される。陽極２０と軸受スリーブ肩部７４の軸方向面７２との間には、Ｃｕガスケットのような金属ガスケット９０が一対の半田層９２，９４に挟まれて配置される。半田層９２，９４は陽極２０の表面及び軸方向面７２にそれぞれ接触して配置され、またＣｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、ビスマス（Ｂｉ）、シリコン（Ｓｉ）のような金属、及び同様な半田材料を含有することができる。本発明の実施形態によれば、半田層９２，９４は、Ｘ線管の最高動作温度よりも低い融解温度（例えば、約１２５〜４００℃）を持つ。陽極組立体１２全体、実施形態によっては、Ｘ線管１０全体を、概ね矢印９６で示すように、熱源９８によって、半田（例えば、Ｉｎ−Ｓｎ半田）が融解する温度まで加熱する。熱源９８は、Ｘ線管１０及び／又は陽極組立体１２に熱エネルギを伝達することのできる任意の熱源であってよい。
【００２７】
適当量の熱９６が伝達されたとき、融解した半田が金属ガスケット９０と冶金反応を行う。その結果の金属結合部は永久的な結合部になることができ、また合金（例えば、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ合金）を含むことができる。実際に、半田が陽極２０の表面及び軸方向面７２と直接接触している間に融解されるので、永久的な結合部が、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ又は同様な合金と、陽極２０と、軸受スリーブ６２との間に形成される。従って、前に述べたように、陽極２０に対する電子ビーム３２の衝突から発生された熱は、少なくとも一部が陽極２０から、金属結合層７０（例えば、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ又は同様な合金）を通り、軸受スリーブ６２を通って、固定のシャフト６４へ伝達される。固定のシャフト６４で、熱エネルギは、中心に配置された冷却剤流路７６を循環する冷却剤（例えば、オイル）によって除去することができる。
【００２８】
図５は、金属結合層７０が金属の混合物から形成される図４に関して例示した方策と同様な方策を例示する。しかしながら、２つの半田層の間に金属ガスケットを配置するのと異なり、図５の実施形態では、２つのろう付け金属層１０２，１０４の間に半田層１００を配置して、過渡的液相結合により金属結合層７０を形成する。例えば、金属層１０２，１０４は、半田層１００を導入する前に（例えば、陽極組立体１２の組み立て前に）陽極２０及び肩部７４に結合することができる。ろう付け金属層は、Ｃｕ及びその合金、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ、硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）などを含むことができる。
【００２９】
半田層１００は、一般に、図４に関して述べたように、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｉ、及び同様な半田材料を含むことができる。本実施形態によれば、半田層１００は、Ｘ線管１０で最高動作温度となるような温度よりも低い融解温度を持つことができる。一例として、半田層１００は、約１２５〜４００℃の融解温度を持つことができる。一実施形態では、半田層はＩｎ−Ｓｎ半田であり、金属層１０２，１０４はろう付け銅（Ｃｕ）である。
【００３０】
金属結合層７０を形成するために、半田層１００が所定位置に（例えば、ろう付け金属層１０２，１０４の間に）あるとき、熱源９８から熱９６を陽極組立体１２全体に（例えば、Ｘ線管１０に）供給する。陽極組立体１２は半田層１００の融解温度より高い温度（例えば、約１２５〜４００℃まで）に加熱することができる。次いで、液化した半田は冶金反応を生じて、半田材料とろう付け材料との合金を形成する。得られた合金は、有利なことに、Ｘ線管の最高動作温度より高い融解温度（例えば、４００℃より高い温度）を持ち、これにより、陽極２０及びスリーブ２６は動作全体を通じて固体の結合層によって結合された状態に留まる。このような永久的な結合層は、少なくとも陽極２０と軸受スリーブ６２との間のほぼ一定の熱伝導を可能にする。
【００３１】
本発明の別の面に従って、図６は、熱伝導性金属結合層を持つＸ線管を製造し使用する方法１１０を、プロセスの流れ図で例示する。方法１１０は、一般に、固定のシャフトの周りに軸受スリーブを配置すること（ブロック１１２）によって開始する。軸受スリーブと固定のシャフトとの間の接合は、一般的に、軸受と見なすことができる。これまでの実施形態で述べたように、軸受は螺旋溝軸受とすることができる。
【００３２】
ブロック１１２に表された行為を遂行した後、電子ビーム・ターゲット（すなわち、陽極）を軸受スリーブの周りに配置する（ブロック１１４）。いったん電子ビーム・ターゲットが所望の位置に配置されると、電子ビーム・ターゲットは、金属結合層を用いて軸受スリーブに結合される（ブロック１１６）。一例として、１つ以上の金属ガスケットを軸受スリーブの肩部の軸方向面と電子ビーム・ターゲットとの間に配置し、次いで、１つ以上の金属ガスケットを融解させることによって、電子ビーム・ターゲットを軸受スリーブに固定する（例えば、永久的に取り付ける）合金を形成することができる。実施形態によっては、電子ビーム・ターゲット及び軸受スリーブは、各々にろう付け用金属を付着させるように予備処理することができる。ろう付け用金属は冶金反応における反応金属として作用することができ、これにより電子ビーム・ターゲットを軸受スリーブに結合する合金を形成することができる。このような実施形態では、１つ以上の金属ガスケットは、冶金反応を開始するために低い温度（例えば、約１２５〜４００℃）で融解する半田層を含むことができる。
【００３３】
以上のことから、金属結合層を形成する金属ガスケットは、軸受スリーブ上にターゲットを配置する前に、軸受スリーブ上に配置することができることに留意されたい。しかしながら、他の実施形態では、金属結合層を形成する金属ガスケットは、軸受スリーブに上から被せることができるように半円形にするか又はスリットを設けることができる。このような構成では、金属ガスケットは、いったん融解すると、毛管作用により電子ビーム・ターゲットと軸受スリーブとの間にある空所を充填することができる。
【００３４】
ブロック１１２〜１１６によって表された行為と任意の他のＸ線管製造プロセスを遂行した後で、Ｘ線管は利用することができる。使用に際して、軸受（例えば、ＳＧＢ）を回転させ（ブロック１１８）、次いで電子ビーム・ターゲットに電子ビームを衝突させる（ブロック１２０）。図１に関して述べたように、電子ビームは、熱電子エミッタを持つ陰極組立体によって発生される。電子ビームは電子ビーム・ターゲットに衝突し、これにより少なくともＸ線及び熱エネルギが生じる。熱エネルギの少なくとも一部分は、電子ビーム・ターゲットから熱伝導性金属結合層を通って軸受スリーブへ伝達される（ブロック１２２）。前に述べたように、金属結合層は、電子ビーム・ターゲットの非回転移動を防止すると共に、検査、ウォームアップ及び／又はクールダウン・シーケンス全体を通じて熱伝導を維持する合金又は同様な材料とすることができる。
【００３５】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３６】
１０  Ｘ線管
１２  陽極組立体
１４  陰極組立体
１６  外囲器
１８  回転子
２０  陽極
２２  軸受
２４  静止部分
２６  回転部分
２８  中空部分
３０  焦点面
３２  電子ビーム
３４  陰極
３６  電気導線
３８  中央絶縁殻体
４０  マスク
４２  陰極カップ
４６  Ｘ線放射線
４８  Ｘ線開口
６０  螺旋溝軸受（ＳＧＢ）
６２  軸受スリーブ
６４  固定のシャフト
７０  金属結合層
７２  軸方向面
７４  肩部
７６  冷却剤流路
８０  ろう付け用金属
８２  第１の電極
８４  第２の電極
８６  軸方向面
８８  第２の軸方向面
９０  金属ガスケット
９２  半田層
９４  半田層
９６  熱
１００  半田層
１０２  ろう付け金属層
１０４  ろう付け金属層
１１０  方法
【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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