(57)【要約】【課題】Ｘ線放射窓の製造コストの増大と大型化とを低減することができるＸ線管装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管装置は、管容器２と、Ｘ線放射窓２ｗと、Ｘ線管１と、Ｘ線管１と管容器２との間の空間に充填された冷却液と、閉塞部材と、を備えている。管容器２は、複数の分割部を液密に組合せて形成され、冷却液注入口ｈ１及びＸ線放射口ｈ２を有している。Ｘ線放射窓２ｗは、管容器２の内側に位置し、Ｘ線放射口ｈ２を液密に閉塞している。閉塞部材は、管容器２の外側に位置し、冷却液注入口ｈ１を液密に閉塞している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割部を液密に組合せて形成され、冷却液注入口及びＸ線放射口を有した管容器と、
前記管容器の内側に位置し、前記Ｘ線放射口を液密に閉塞し、Ｘ線を透過するＸ線放射窓と、
前記管容器の内部に収納され、Ｘ線を放出するＸ線管と、
前記Ｘ線管と管容器との間の空間に充填された冷却液と、
前記管容器の外側に位置し、前記冷却液注入口を液密に閉塞した閉塞部材と、を備えているＸ線管装置。
【請求項２】
前記Ｘ線放射窓は、平板状に形成されている請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項３】
前記Ｘ線放射窓は、前記管容器に取付けられる取付け領域と、前記取付け領域より厚みの小さいＸ線透過領域と、を有している請求項１又は２に記載のＸ線管装置。
【請求項４】
前記Ｘ線放射窓は、前記管容器の内面側における前記Ｘ線放射口の開口端よりも前記Ｘ線管の近くに位置している請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項５】
前記複数の分割部は、前記Ｘ線管の管軸に直交した一平面に沿った方向に液密に組合せられ、
前記Ｘ線放射口は、前記一平面に沿った方向に開口している請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項６】
前記管容器は、第１分割部及び第２分割部を有し、
前記Ｘ線放射口は、前記第１分割部及び第２分割部の何れか一方に形成され、
前記Ｘ線管は、前記第１分割部及び第２分割部の何れか一方に保持されている請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項７】
前記Ｘ線管は、回転陽極型Ｘ線管である請求項１に記載のＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｘ線管装置は、医療診断システムや工業診断システム等に用いられている。Ｘ線管装置として、例えば、回転陽極型のＸ線管装置は、Ｘ線を放射する回転陽極型のＸ線管と、ステータコイルと、これらＸ線管及びステータコイルを収容した管容器と、を備えている。
【０００３】
Ｘ線管は、軸受ユニットと、陽極と、陰極と、真空外囲器と、を備えている。軸受ユニットには、固体潤滑剤のボール軸受の他、潤滑剤としての液体金属も利用されており、後者の液体金属を用いたすべり軸受ユニットは、回転軸を中心に回転可能な筒状の回転体と、この回転体の内部に嵌合され、回転体を回転可能に支持する円柱状の固定体と、回転体及び固定体の隙間に充填された液体金属と、を有している。
【０００４】
陽極は、回転体に固定されている。陰極は、陽極に対向配置されている。真空外囲器は、軸受ユニット、陽極及び陰極を収容している。管容器に形成されたＸ線放射口にはＸ線放射窓が取付けられている。
【０００５】
上記Ｘ線管装置の動作状態において、ステータコイルは回転体に与える磁界を発生するため、回転体及び陽極は回転する。また、陽極には、陰極から電子ビームが入射される。これにより、陽極は、電子と衝突するときにＸ線を放射する。Ｘ線は、管容器のＸ線放射窓から外部に放射される。
【０００６】
また、一般的に、Ｘ線管装置は、管容器内に充填された冷却液を備えている。冷却液は、Ｘ線管の冷却を目的に利用されている。冷却液を注入する際、Ｘ線放射口を利用して管容器内に冷却液が注入される。管容器内への冷却液の注入が終わると、Ｘ線放射口はＸ線放射窓で封止される。
【０００７】
上記のようにＸ線放射口が冷却液注入口を兼ねる場合、Ｘ線放射窓は、必然的に管容器の外側に位置することとなる。冷却液は、Ｘ線管とＸ線放射窓との間に存在し、Ｘ線を吸収する。このため、Ｘ線管とＸ線放射窓との間隔が大きくなると、Ｘ線放射窓から放出されるＸ線量が減少してしまう。そこで、Ｘ線放射窓を凹型形状とし、Ｘ線管とＸ線放射窓との間隔の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７２６２５２号公報
【特許文献２】特許第２８３４２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、Ｘ線放射窓は金属材料で形成されるため、Ｘ線放射窓を凹型形状とするためには、Ｘ線放射窓の製造工程において金属部材に絞り加工や複雑な切削加工を施す必要がある。しかしながら、上記加工を金属部材に施すと製造コストが増大するため、製品価格の高騰を招いてしまう。また、上記加工はＸ線放射窓の大型化を招くため、Ｘ線放射窓の収納スペースが大きくなるなど、種々の問題が生じる恐れがある。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、Ｘ線放射窓の製造コストの増大と大型化とを低減することができるＸ線管装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態に係るＸ線管装置は、
複数の分割部を液密に組合せて形成され、冷却液注入口及びＸ線放射口を有した管容器と、
前記管容器の内側に位置し、前記Ｘ線放射口を液密に閉塞し、Ｘ線を透過するＸ線放射窓と、
前記管容器の内部に収納され、Ｘ線を放出するＸ線管と、
前記Ｘ線管と管容器との間の空間に充填された冷却液と、
前記管容器の外側に位置し、前記冷却液注入口を液密に閉塞した閉塞部材と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態に係るＸ線管装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示した回転陽極型のＸ線管を示す概略構成図である。
【図３】図３は、図１に示したＸ線管装置の一部を示す断面図であり、Ｘ線放射窓を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法について詳細に説明する。始めに、Ｘ線管装置の構成について説明する。  
図１に示すように、Ｘ線管装置は、回転陽極型のＸ線管１と、回転駆動機構として磁界を発生させるステータコイル（電磁コイル）７と、Ｘ線管１及びステータコイル７を収納した管容器２と、冷却液としての絶縁油３とを備えている。絶縁油３は、Ｘ線管１とステータコイル７と管容器２との間の空間に充填されている。
【００１４】
管容器２は、Ｘ線管１の管軸に沿った方向に延在した有底筒状に形成されている。管容器２は、複数の分割部を液密に組合せて形成され、冷却液注入口ｈ１及びＸ線放射口ｈ２を有している。この実施形態において、複数の分割部は、Ｘ線管１の管軸ａ（図３）に直交した一平面に沿った方向に液密に組合せられている。Ｘ線放射口ｈ２は、上記一平面に沿った方向に開口している。より詳しくは、管容器２は、上記一平面に沿った方向ｄに分断された第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃを有している。冷却液注入口ｈ１は、Ｘ線が漏れない部位ならびに、システムへの取付時に妨げとならない場所であれば、形成箇所に制約はない。Ｘ線放射口ｈ２は、第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃの何れ一方に形成されている。ここでは、Ｘ線放射口ｈ２は第１分割部２ａに形成され、方向ｄに開口している。
【００１５】
第１分割部２ａは、開口端の外縁側に枠部２ｂを有している。第２分割部２ｃは、開口端の外縁側に枠部２ｄを有している。枠部２ｄは、枠部２ｂに対向した側に形成された枠状の溝部が形成されている。
【００１６】
管軸ａに沿った方向でＸ線放射窓２ｗより冷却液注入口ｈ１側において、第２分割部２ｃの内壁には、固定部２ｐが形成されている。ここでは、第２分割部２ｃ及び固定部２ｐは、一体形成されている。固定部２ｐには部分的に雌ねじの加工が成されている。固定部２ｐよりＸ線放射窓２ｗ側において、第２分割部２ｃの内壁には、全域に亘ってＸ線遮蔽板９ｂが設けられている。Ｘ線遮蔽板９ｂと方向ｄに対向した側において、Ｘ線放射窓２ｗを除く第１分割部２ａの内壁には、全域に亘ってＸ線遮蔽板９ａが設けられている。Ｘ線遮蔽板９ａ、９ｂは、例えば鉛板で形成されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、Ｘ線放射窓２ｗは、Ｘ線を透過するものであり、管容器２の内側に位置している。Ｘ線放射窓２ｗは、Ｘ線透過性を示し、かつ機械的強度の高い材料を利用して形成することができる。この実施形態において、Ｘ線放射窓２ｗは、アルミニウムを利用して形成されているが、他の金属材料や樹脂などを利用して形成することも可能である。
【００１８】
Ｘ線放射窓２ｗは平板状に形成されている。Ｘ線放射窓２ｗは、管容器２に取付けられる取付け領域と、Ｘ線透過領域と、を有している。管容器の外側に露出した側において、Ｘ線放射窓２ｗのＸ線透過領域の表面は削られている。Ｘ線放射窓２ｗにおいて、Ｘ線透過領域の厚みは取付け領域の厚みより小さい。
【００１９】
Ｘ線放射窓２ｗに対向した第１分割部２ａの内壁には、取付け面が形成されている。取付面は平坦であり、方向ｄに直交した平面である。Ｘ線放射口ｈ２を囲むように第１分割部２ａの取付け面には枠状の溝部が形成されている。溝部にはＯリング２０が配置されている。
【００２０】
ねじ２１は、Ｘ線放射窓２ｗの取付け領域に形成された貫通孔を通って、第１分割部２ａの取付け面に形成されたネジ穴に締め付けられている。第１分割部２ａに形成されたネジ穴も、ねじ２１とともに押圧機構を形成している。これにより、第１分割部２ａ（管容器２）に対するＸ線放射窓２ｗの位置を固定することができる。
【００２１】
また、この実施形態において、ねじ２１の頭部の端面は、管容器２の内側のＸ線放射窓２ｗの表面と同一平面上に位置している。なお、Ｘ線遮蔽板９ａは、Ｘ線照射野領域Ｒの外側を覆うように設けられている。
【００２２】
Ｏリング２０は第１分割部２ａとＸ線放射窓２ｗとの間に介在している。Ｏリング２０は、管容器２外部への絶縁油３の漏れを防止する機能を有している。このため、Ｘ線放射窓２ｗは、Ｏリング２０とともにＸ線放射口ｈ２を液密に閉塞することができる。
【００２３】
図１及び図３に示すように、Ｘ線管１は、管容器２の内部に収納され、Ｘ線を放出する。Ｘ線管１は、第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃの何れか一方に保持されている。Ｘ線管１は、陽極ターゲット１０と、陰極１８と、真空外囲器１７と、回転体１３と、固定体１５と、を備えている。この実施形態において、Ｘ線管１は、すべり軸受けを使っているが、これに限らず、玉軸受などのころがり軸受を使っていてもよい。
【００２４】
回転体１３は、筒状に形成され、一端部が閉塞されている。回転体１３は、Ｘ線管１の管軸ａに沿って延出している。回転体１３は、固定体１５を回転軸に回転可能である。回転体１３は、Ｆｅ（鉄）やＭｏ（モリブデン）等の材料で形成されている。
【００２５】
固定体１５は円柱状に形成されている。固定体１５の直径は回転体１３の内径より小さい。固定体１５は、回転体１３と同軸的に設けられ、管軸ａに沿って延出している。固定体１５は、ＦｅやＭｏ等の材料で形成されている。固定体１５の一端部は回転体１３の閉塞された一端部側に位置し、固定体１５の他端部は回転体１３の外側に突出し露出されている。
【００２６】
回転体１３及び固定体１５は、互いに２０乃至３０μｍ程度の隙間を置いて設けられている。固定体１５は、回転体１３を回転可能に支持している。図示しないが、回転体１３及び固定体１５間の隙間には、金属潤滑剤が充填されている。回転体１３、固定体１５及び金属潤滑剤は、ラジアルすべり軸受けを形成している。
【００２７】
回転体１３の開口した他端部にシール部１６が設けられている。シール部１６は、回転体１３の他端部に固定ねじで固着されている。シール部１６は、円環状に形成され、固定体１５の側面全周に亘って隙間を置いて設けられている。シール部１６は、回転体１３及び固定体１５の管軸ａに沿った方向への相対的なズレを規制するものである。
【００２８】
シール部１６及び固定体１５間の隙間（クリアランス）は、回転体１３の回転を維持するとともに金属潤滑剤の漏洩を抑制できる値に設定されている。上記したことから、隙間はわずかである。また、管軸ａに沿った方向において、固定体１５、シール部１６及び金属潤滑剤は、スラストすべり軸受けを形成している。
【００２９】
陽極ターゲット１０は、管軸ａに沿った方向に、回転体１３の一端部に対向配置されている。陽極ターゲット１０は、ターゲット本体１１と、ターゲット面１１ａとを備えている。ターゲット本体１１は、形状が円環状であり、モリブデン合金で形成されている。ターゲット面１１ａは、後述する陰極１８と対向した側のターゲット本体１１の表面に形成されている。ターゲット面１１ａは、形状が円環状であり、タングステン合金で形成されている。ターゲット面１１ａには、電子が衝突されることによりＸ線を放出する焦点Ｆが形成される。
【００３０】
陽極ターゲット１０は、回転体１３の閉塞された一端部にナット１４で固定されている。陽極ターゲット１０は、回転体１３及び固定体１５と同軸的に設けられている。陽極ターゲット１０は、固定体１５を中心に回転可能である。
【００３１】
陰極１８は、陽極ターゲット１０のターゲット面１１ａに間隔を置いて対向配置されている。陰極１８は、陰極構体１９に取付けられている。陰極１８は、陽極ターゲット１０に照射する電子を放出する電子放出源としてのフィラメント１８ａを有している。
【００３２】
真空外囲器１７は、円筒状に形成されている。真空外囲器１７は金属およびガラスで形成されている。真空外囲器１７において、陽極ターゲット１０と対向した個所の径は、回転体１３と対向した個所の径より大きい。真空外囲器１７は、真空外囲器１７の気密状態を維持するよう、固定体１５の他端部及び陰極構体１９と接合されている。真空外囲器１７は、陰極１８と対向したターゲット面１１ａ付近にＸ線を出射させるＸ線放射窓１７ｗを有している。Ｘ線放射窓１７ｗは、Ｘ線放射窓２ｗと対向している。真空外囲器１７は、密閉され、回転体１３、固定体１５、陽極ターゲット１０及び陰極１８等を収容している。真空外囲器１７の内部は真空状態に維持されている。
【００３３】
図１に示すように、高電圧絶縁部材５は、桶状に形成され、全てを図示しないが複数のねじ８を用い、固定部２ｐに取り外し可能にねじ止めされている。固定体１５（Ｘ線管１）は、高電圧絶縁部材５にナット６で固定されている。このため、Ｘ線管１は、第２分割部２ｃに保持されている。高電圧絶縁部材５は、固定体１５と、管容器２及びステータコイル７との間を電気的に絶縁するものである。
【００３４】
ステータコイル７は、回転体１３の側面に対向して真空外囲器１７の外側を囲むように高電圧絶縁部材５に取り付けられている。ステータコイル７は回転体１３を回転させるものである。ステータコイル７に所定の電流が供給されることで回転体１３に与える磁界を発生するため、回転体１３が所定の速度で回転され、陽極ターゲット１０が所定の速度で回転される。
【００３５】
陽極コネクタ４ａは、第２分割部２ｃ（管容器２）に気密に取付けられている。陰極コネクタ４ｂは、陽極コネクタ４ａとは独立して第２分割部２ｃ（管容器２）に気密に取付けられている。陽極コネクタ４ａ及び固定体１５は電気的に接続されている。陰極コネクタ４ｂ及びフィラメント１８ａ（陰極１８）は電気的に接続されている。
【００３６】
管容器２の内部には、Ｘ線管１、高電圧絶縁部材５及びステータコイル７等が収容されている。絶縁油３は、冷却液注入口ｈ１を利用して管容器２の内部に注入され、Ｘ線管１と管容器２と高電圧絶縁部材５とステータコイル７との間の空間に充填されている。
【００３７】
閉塞部材としての蓋部３０は、管容器２の外側に位置し、冷却液注入口ｈ１を液密に閉塞している。ここで、冷却液注入口ｈ１は、方向ｄを含む上記一平面に直交した方向に開口している。冷却液注入口ｈ１を囲むように第２分割部２ｃの外面には枠状の溝部が形成されている。溝部にはＯリングが配置されている。
【００３８】
ねじ３１は、蓋部３０に形成された貫通孔を通って、第２分割部２ｃの外面に形成されたネジ穴に締め付けられている。第２分割部２ｃに形成されたネジ穴も、ねじ３１とともに押圧機構を形成している。これにより、第２分割部２ｃ（管容器２）に対する蓋部３０の位置を固定することができる。
【００３９】
Ｏリングは、第２分割部２ｃと蓋部３０との間に介在し、管容器２外部への絶縁油３の漏れを防止する機能を有している。このため、蓋部３０は、Ｏリングとともに冷却液注入口ｈ１を液密に閉塞することができる。  
上記のように、回転陽極型のＸ線管装置が構成されている。
【００４０】
次に、上記Ｘ線管装置の製造方法について説明する。  
図１に示すように、Ｘ線管装置の製造が開始されると、まず、第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃを用意する。続いて、第１分割部２ａには、Ｘ線放射窓２ｗを取付けた後、Ｘ線遮蔽板９ａを設ける。一方、第２分割部２ｃには、Ｘ線遮蔽板９ｂを設けた後、ステータコイル７が設けられた高電圧絶縁部材５を取付ける。続いて、Ｘ線管１を高電圧絶縁部材５に固定する。
【００４１】
次いで、固定体１５と配線された陽極コネクタ４ａ、及び陰極１８と配線された陰極コネクタ４ｂを、第２分割部２ｃに密着させる。その後、第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃを組合せる。これにより、空状態のＸ線管装置が完成する。
【００４２】
空のＸ線管装置を用意した後、冷却液注入口ｈ１が重力方向と反対の方向に向って開口するよう管容器２（空のＸ線管装置）を配置する。次いで、絶縁油３を冷却液注入口ｈ１から管容器２内に注入する。これにより、管容器２内には、絶縁油３が充填される。その後、蓋部３０を第２分割部２ｃにねじ止めし、冷却液注入口ｈ１を蓋部３０で閉塞する。これにより、Ｘ線管装置の製造が終了する。
【００４３】
以上のように構成された一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法によれば、Ｘ線管装置は、管容器２と、Ｘ線放射窓２ｗと、Ｘ線管１と、絶縁油３と、蓋部３０と、を備えている。
【００４４】
Ｘ線放射窓２ｗは、管容器２の内側に位置している。管容器２の内面側におけるＸ線放射口ｈ２の開口端よりも焦点Ｆ（Ｘ線源）に近い位置にＸ線放射窓２ｗを設置している。Ｘ線放射窓２ｗは、管容器２の内面側におけるＸ線放射口ｈ２の開口端を閉じている。
【００４５】
Ｘ線放射窓２ｗは管容器２の内側に位置しているため、金属部材に絞り加工や複雑な切削加工を施すこと無しにＸ線放射窓２ｗを形成することができる。この実施形態において、Ｘ線放射窓２ｗを平板状に形成することができる。樹脂を利用してＸ線放射窓２ｗを形成する場合は特殊な形状の金型を用意すること無しにＸ線放射窓２ｗを形成することができる。Ｘ線放射窓２ｗを安価に製造することができるため、製品価格の高騰を抑制することができる。また、Ｘ線放射窓２ｗの小型化が可能であるため、Ｘ線放射窓２ｗの収納スペースが大きくなるなどの種々の問題を解消することができる。
【００４６】
上記のことから、Ｘ線放射窓２ｗの製造コストの増大と大型化とを低減することができるＸ線管装置を得ることができる。
【００４７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００４８】
例えば、管容器２は、第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃに分断され、概ね半分に分断されているが、これに限定されるものではない。第１分割部２ａ及び第２分割部２ｃのサイズの割合は、種々変形可能である。管容器２は、３つ以上の分割部を液密に組合せて形成されていてもよい。
【００４９】
Ｘ線管１は、回転陽極型のＸ線管に限定されるものではなく、固定陽極型のＸ線管でもよく、この場合も上述した効果を得ることができる。  
本発明の実施形態は、上述したＸ線管装置に限定されるものではなく、各種のＸ線管装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…Ｘ線管、２…管容器、２ａ…第１分割部、２ｃ…第２分割部、２ｗ…Ｘ線放射窓、３…絶縁油、７…ステータコイル、１０…陽極ターゲット、１３…回転体、１５…固定体、１７…真空外囲器、１８…陰極、２０…Ｏリング、３０…蓋部、ｈ１…冷却液注入口、ｈ２…Ｘ線放射口、ａ…管軸、ｄ…方向、Ｆ…焦点。
【図１】
2013157176.tif 000003
【図２】
2013157176.tif 000004
【図３】
2013157176.tif 000005