(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供する。【解決手段】回転陽極型Ｘ線管装置は、陰極と、陽極ターゲットと、真空外囲器と、ハウジングと、固定体と、陽極ターゲットを固定し、陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、軸受機構と、磁性流体を使用して真空外囲器内の真空を保持しながら真空外囲器の回転を可能とする真空シール機構と、回転駆動装置と、固定体、回転体及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成し、回転体の回転を維持するとともに空洞部から真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、を備えている。【選択図】図１
2009016144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体に支持され、前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた筒状の回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
前記固定体と回転体との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記真空外囲器の回転を可能とする真空シール機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、回転体及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記回転体の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】
前記空洞部を囲む部材の少なくとも一部の表面は、磁性流体に濡れ難い物質で形成されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】
前記空洞部内に配置された永久磁石をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項４】
前記空洞部に近接しているとともに、前記空洞部に対して前記回転体の回転軸の反対側に配置されている永久磁石をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項５】
陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットと一体化された回転可能な真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持するハウジングと、
少なくとも前記真空外囲器の陽極ターゲットに近接して冷却媒体が循環する循環路と、
前記陽極ターゲットに対向して静止するように前記真空外囲器内に収納配置された陰極と、
前記陰極を支持する陰極支持体と、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記固定体と真空外囲器との間に設けられた軸受機構と、
前記固定体と真空外囲器との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記真空外囲器の回転を可能とする真空シール機構と、
前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、真空外囲器及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記真空外囲器の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項６】
電子を放出する陰極と、
前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器およびハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体で囲まれ、前記固定体に支持され前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記回転体の回転を可能とする真空シール機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、回転体及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記回転体の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えた回転陽極型Ｘ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転陽極型Ｘ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空排気装置の付いた真空蒸着装置等の真空処理装置の真空チャンバ内への外部回転導入機構には、昔から磁性流体を使用した真空シールが使用されている。この磁性流体を使用した真空シールをＸ線管の陽極回転機構に応用した技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
流体磁性真空シールは、例えば、神山による「潤滑」第３０巻第８号ｐｐ７５〜７８に報告がある。流体磁性真空シールは、磁性体である軸もしくは非磁性体の軸を磁性体からなる円筒で覆った軸構造体の外周に所定量の磁性流体（強磁性体の粒子を液体に分散させたコロイド溶液）を用意し、軸もしくは軸構造体に磁性片と永久磁石等を近接させて磁気回路を形成するものである。これにより、磁性流体を軸もしくは軸構造体の周囲にとどまらせることができる。流体磁性真空シールは、圧力（気圧）差を維持するシール材であり、真空シール機構を有する真空チャンバ内を所定の真空（減圧）下に維持するために有益である。上記磁気回路は回転軸方向に多段とされるのが一般的である。
【特許文献１】特公平５−２７２０５号公報
【特許文献２】特開２００６−５４１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の真空処理装置で一般的に使用されている磁性流体を使用した真空シールを、高電圧が印加されるＸ線管に応用した場合、以下に述べる理由により、Ｘ線管が必要とされる耐電圧性能を十分に得られない場合がある。
【０００５】
まず、製造段階で磁性流体が真空外囲器内に飛散する可能性がある。これは真空外囲器内が大気圧から真空に引かれ、真空シール内の回転軸方向に沿った真空度差（差圧）が初期の０から大気圧まで変化するに従って、磁性流体の流動が起こって気泡の流通が生じるためである。この際、真空外囲器に気泡とともに磁性流体が飛散して真空外囲器内面を汚染する可能性が高い。高電圧が印加されると、真空外囲器内面を汚染した磁性流体が帯電し、電界の作用により引き剥がされて対向電極を衝撃することになる。いわゆる、放電現象が発生することになる。
【０００６】
同様の現象は、回転数が毎分１万回転以上の高い値となる使用段階にも生じ易い。上記したことは、真空シール部の周速度が高くなるため、磁性流体の流動が起こって気泡の流通を生じる可能性が高まるためである。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体に支持され、前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた筒状の回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられた軸受機構と、
前記固定体と回転体との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記真空外囲器の回転を可能とする真空シール機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、回転体及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記回転体の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットと一体化された回転可能な真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持するハウジングと、
少なくとも前記真空外囲器の陽極ターゲットに近接して冷却媒体が循環する循環路と、
前記陽極ターゲットに対向して静止するように前記真空外囲器内に収納配置された陰極と、
前記陰極を支持する陰極支持体と、
前記真空外囲器及びハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記固定体と真空外囲器との間に設けられた軸受機構と、
前記固定体と真空外囲器との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記真空外囲器の回転を可能とする真空シール機構と、
前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、真空外囲器及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記真空外囲器の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えている。
【０００９】
また、本発明のさらに他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
電子を放出する陰極と、
前記陰極に対向配置され、前記陰極から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、
前記陰極及び陽極ターゲットが収納配置された真空外囲器と、
少なくとも前記真空外囲器を収納するハウジングと、
前記真空外囲器およびハウジングの少なくとも一方により固定された筒状の固定体と、
前記陽極ターゲットを固定し、前記固定体で囲まれ、前記固定体に支持され前記陽極ターゲットとともに回転可能に設けられた回転体と、
前記固定体と回転体との間に設けられ、磁性流体を使用して前記真空外囲器内の真空を保持しながら前記回転体の回転を可能とする真空シール機構と、
前記回転体を回転させるための回転駆動装置と、
前記真空シール機構より前記真空外囲器内部側で前記固定体及び回転体の少なくとも一方に設けられ、前記固定体、回転体及び真空シール機構とともに囲んだ環状の空洞部を形成し、前記回転体の回転を維持するとともに前記空洞部から前記真空外囲器内部への通路を閉塞するジャケットと、
を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。  
図１に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置に組み込まれ、対象物すなわち非検査対象に対して照射すべきＸ線を放射するものである。回転陽極型Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、ハウジング３に収容され、所定強度のＸ線を所定方向に向けて放射可能なＸ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、冷却液７を放熱及び循環させる冷却器７ａとを有する。
【００１２】
Ｘ線管本体５は、例えば主な成分が水であり、電気伝導率が所定の大きさ未満に管理された非油脂系冷却液（水系冷却媒体）７を介してハウジング３の所定の位置に収容されている。なお、冷却液（水系冷却媒体）７としては、低電圧に対する絶縁性を確保し、かつ金属部品に対する腐食性を低減するために導電率が１ｍＳ／ｍ以下に設定された冷却媒体（主として、水またはグリコールが所定量混合された水系媒体）が用いられる。また、冷却媒体として水と混合されるグリコール類としては、例えばエチレングリコールやプロピレングリコール等が利用可能である。
【００１３】
Ｘ線管本体５は、ハウジング３内部に満たされた冷却液（水系冷却媒体）７に、全周が概ね接触可能に、かつ回転可能に設けられ、内部が所定の真空度に保持されている真空外囲器１１と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と独立に設けられた陰極電子銃（熱電子放出源）１３と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と一体的に回転可能に設けられ、電子銃１３から放出された電子が衝突されることにより所定の波長のＸ線を放射する回転陽極（陽極ターゲット，アノード）１５と、を含む。なお、真空外囲器１１は、ハウジング３の一端部の所定の位置を貫通して設けられる接地極９と接触されて、接地されている。ここで、真空外囲器１１は回転体として機能している。
【００１４】
真空外囲器１１は、ハウジング３の所定の位置に設けられた円筒状の固定部（固定体）５１の外周面の所定の位置に設けられた磁性流体真空シール部材５３と、同固定部５１の所定の位置であって、磁性流体真空シール部材５３よりも冷却液７の流路に近接する側に設けられたベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリング）部材５５により、保持されている。ここで、ベアリング部材５５は軸受機構として機能している。なお、円筒状の固定部５１は、電気絶縁性の支持部材５７を介してハウジング３の外囲器保持部５９に、同心状（同軸状）に、固定されている。固定部５１は、環状の突出部５２を含んでいる。固定部５１は磁性体で形成されている。
【００１５】
陰極電子銃１３は、円筒状で電気絶縁性の陰極保持体１３ａを有し、陰極保持体１３ａの外周面に固定された固定部材６３とハウジング３の外囲器保持部５９の円筒部分５９ａの内側の所定の領域とが、シール部材６１を介して固定されることで、真空外囲器１１の内側の所定の位置に、固定されている。なお、固定部材６３のシール部材６１と固定される側から離れた側の端部６３ａは、円筒状の固定部５１（外囲器１１の内側で外囲器１１を支持する）と接続されたばね性を示す接続構体５１ａと、溶接部６５により接続（固定）されている。なお、陰極電子銃１３の陰極保持体１３ａには、ハウジング３の外囲器保持部５９を貫通する所定の長さが与えられ、ハウジング３の接地極９が設けられる側と反対の側で、陰極電子銃１３への電源の供給に利用される接続部（高電圧供給端子）６７と電気的に接続される。
【００１６】
この固定部材６３の端部６３ａと接続構体５１ａとが溶接部６５により固定されることで、陰極電子銃１３に、真空外囲器１１が回転される際の振動が伝達されることが低減される（接続構体５１ａのばね性により真空外囲器１１が回転される際の振動が吸収される）。また、ばね性を示す５１ａにより陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１との僅かな組み立て誤差を吸収させることができる。
【００１７】
アノード（陽極ターゲット）１５を保持した側の真空外囲器１１の所定の位置であって、ベアリング部材５５の概ね外側に位置する真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍には、真空外囲器１１を回転させるための推進力（磁力）を受ける複数の永久磁石６９が設けられている。
【００１８】
真空外囲器１１の軸受け部１１ａの周囲に設けられた永久磁石６９と実質的に同軸状（同心状）となるハウジング３の所定の位置には、永久磁石６９に対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するステータ（外部から回転を制御可能に電磁石として形成されているため、コイル体である）７１が設けられている。ここで、ステータ７１は回転駆動装置として機能している。
【００１９】
このようなＸ線管装置１においては、ステータ７１に所定の電流が供給されることで、真空外囲器１１が所定の速度で回転され、真空外囲器１１の内側に設けられた陽極ターゲット（回転陽極）１５が所定の速度で回転された状態で陰極電子銃１３から放射された電子が衝突されることで、陽極ターゲット１５から所定の波長のＸ線が出力される。出力されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部へ放射される。
【００２０】
なお、真空外囲器１１の外側のほとんどの領域とハウジング３の内側の所定の領域との間には、例えば真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられた冷却液入り口５ｂを介して、ハウジング３内部に冷却液７が注入され、例えば接地極９の近傍に設けられた冷却液出口５ｃから冷却液７が排出されることで、軸受け部１１ａ及び真空外囲器１１内に組み込まれた陽極ターゲット１５が冷却される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、真空外囲器１１の内側、すなわち陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５は、磁性流体真空シール部材（真空シール機構）５３により、所定の真空下に位置されている。
【００２２】
磁性流体真空シール部材５３は、固定部５１と真空外囲器１１の端部１１ｃとの間に設けられている。磁性流体真空シール部材５３は、円筒状部の端部１１ｃの内側に設けられた複数のマグネットリング５３ａと、複数の磁性体リング５３ｂと、所定量の磁性流体（強磁性体の粒子を液体に分散させたコロイド溶液）５３ｃとを有している。マグネットリング５３ａ及び磁性体リング５３ｂは、真空外囲器１１の回転軸に沿った方向に並べられ、磁気回路を形成している。
【００２３】
マグネットリング５３ａ及び磁性体リング５３ｂは、これらの周囲に磁性流体５３ｃをとどまらせる。磁性流体真空シール部材５３は、圧力（気圧）差を維持するシール材である。磁性流体真空シール部材５３は、磁性流体５３ｃを使用して真空外囲器１１内の真空を保持しながら真空外囲器１１の回転を可能とする。磁性流体真空シール部材５３は、高速で回転される真空外囲器１１内を所定の真空（減圧）下に維持するために有益である。
【００２４】
なお、磁性流体真空シール部材５３は種々変形可能であり、例えば、神山による「潤滑」第３０巻第８号ｐｐ７５〜７８に開示されている磁性流体真空シール部材を用いても良い。
【００２５】
図１に示すように、ハウジング３内に供給された冷却液７は、冷却器（クーラーユニット）７ａに設けられた熱交換器７ｂにより冷却され、ポンプ７ｃにより、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。これにより、陽極ターゲット１５及び軸受け部１１ａにおいて発生する熱が、冷却液７を介して、ハウジング３の外部へ放出される。
【００２６】
このとき、冷却液７は、ハウジング３の形状を工夫した流路の特徴により、真空外囲器１１を隔てて、磁性流体真空シール部材５３と陽極ターゲット１５の背面の近傍を流れることから、磁性流体真空シール部材５３と陽極ターゲット１５を効率よく冷却できる。なお、冷却液７は、その流路を工夫したことにより、ステータ７１も併せて冷却可能であり、Ｘ線管装置１により生じる熱の多くを、冷却液７を介して放出できる。
【００２７】
また、真空外囲器１１の一端部であって、ハウジング３の固定部５１（突出部５２）に近接する真空外囲器１１の端部１１ｄは、固定部５１の突出部５２との間の僅かな隙間、すなわち濡れ性の低い隙間５ｄを提供することから、冷却液７が真空外囲器１１の内側に入り込むことを抑止できる。これにより、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込み、磁性流体真空シール部材５３の性能（能力）が不所望に低下することが防止できる。
【００２８】
なお、濡れ性の低い隙間５ｄは、冷却液７として接触角が比較的大きな液体を冷却媒体として用いる場合、隙間（５ｄ）を一定の大きさよりも小さく規定することにより、その隙間（５ｄ）に、液体が入り込めないことを利用している。但し、この実施例においては、冷却媒体として、水またはグリコールが混合された媒体を用いるため、接触角を大きくするために、端部１１ｄ（永久磁石６９の端部を含む）および固定部５１の突出部５２に、樹脂等をコーティングすることが好ましい。
【００２９】
また、ベアリング５５のうちの磁性流体真空シール部材５３から離れた側のベアリングを、内筒と外筒との間がシール材によりシールされているシール型とすることで、一層、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込むことを、抑止できる。
【００３０】
図１及び図２に示すように、Ｘ線管本体５は、ジャケットとして、環状のフランジ１１ｅを有している。フランジ１１ｅは真空外囲器１１の内面に設けられている。フランジ１１ｅは磁性流体真空シール部材５３より真空外囲器１１内部側に位置している。
【００３１】
フランジ１１ｅは、固定部５１、端部１１ｃ及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。真空外囲器１１の回転動作により、磁性流体５３ｃがわずかに飛散した場合であっても、空洞部５４は飛散した磁性流体５３ｃを収容できる。回転動作中、磁性流体５３ｃは、遠心力により空洞部５４を形成する端部１１ｃの内壁に押し付けられる。このため、真空外囲器１１内部への磁性流体５３ｃの流入を防止することができる。
【００３２】
フランジ１１ｅは、固定部５１の一端との間に僅かな隙間を置いている。このため、フランジ１１ｅは、真空外囲器１１の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。
【００３３】
また、空洞部５４を囲む部材の少なくとも一部の表面は、磁性流体５３ｃに濡れ難い（濡れ性の低い）物質で形成されている。この実施の形態において、空洞部５４を囲む固定部５１の表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ａが形成され、空洞部５４を囲むフランジ１１ｅの表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ｂが形成されている。ここでは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂは、対向する固定部５１及びフランジ１１ｅの表面にも形成されている。濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂは、セラミックスコーティングや、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂コーティングにより形成されている。
【００３４】
固定部５１及びフランジ１１ｅの間に濡れ性の低い隙間が形成されている。真空外囲器１１が回転していない場合、磁性流体５３ｃは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂにより、固定部５１及びフランジ１１ｅ間の隙間に入り込めない。このため、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。磁性流体５３ｃが真空外囲器１１内に移動する心配はない。
【００３５】
以上のように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、Ｘ線管本体５はジャケットとしてのフランジ１１ｅを有している。フランジ１１ｅは、固定部５１、端部１１ｃ及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。このため、磁性流体５３ｃがわずかに飛散した場合であっても、空洞部５４は飛散した磁性流体５３ｃを収容できる。回転動作中、磁性流体５３ｃは、遠心力により空洞部５４を形成する端部１１ｃの内壁に押し付けられる。このため、真空外囲器１１内部への磁性流体５３ｃの流入を防止することができる。
【００３６】
フランジ１１ｅは、固定部５１の一端との間に僅かな隙間を置いている。このため、フランジ１１ｅは、真空外囲器１１の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。上記したことから、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００３７】
空洞部５４を囲む固定部５１及びフランジ１１ｅの表面に、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂが形成されている。真空外囲器１１が回転していない場合や、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂにより、固定部５１及びフランジ１１ｅ間の隙間に入り込めない。上記したことから、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００３８】
また、上述した回転陽極型Ｘ線管装置を用いることにより、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。
【００３９】
さらに、上述した実施の形態によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。さらに、この発明によれば、回転陽極型Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストも低減される。  
上記したことから、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態において、回転陽極型Ｘ線管装置は永久磁石８０を備えていても良い。例えば、図３に示すように、永久磁石８０は空洞部５４内に配置されている。ここでは、永久磁石８０は、環状に複数並べられ、端部１１ｃの内面に設けられている。
【００４１】
また、図４に示すように、永久磁石８０は、空洞部５４に近接しているとともに、空洞部５４に対して真空外囲器１１の回転軸ａｘの反対側に配置されている。ここでは、永久磁石８０は、環状に複数並べられ、端部１１ｃの外面側に設けられている。上述した永久磁石８０は、環状に一体に形成されていても良い。
【００４２】
永久磁石８０は空洞部５４内に飛散した磁性流体５３ｃを吸引するため、磁性流体５３ｃは空洞部５４にとどまり易くなる。上記永久磁石８０を設けることにより、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を一層防止することができる。
【００４３】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。  
図５に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、ハウジング３に収容されたＸ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５とを有する。
【００４４】
Ｘ線管本体５は、例えば主な成分が水であり、電気伝導率が１ｍＳ／ｍ以下に設定された水系冷却媒体（非油脂系冷却媒体）７を介して、ハウジング３の所定の位置に収容されている。  
真空外囲器１１は、ハウジング３の一端部の所定の位置を貫通して設けられる接地極９と接触されて、接地されている。
【００４５】
内部が所定の真空度に保持されている真空外囲器１１の内側には、真空外囲器１１と独立に設けられた陰極電子銃（熱電子放出源）１３と、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と一体的に回転可能に設けられ、電子銃１３から放出された電子が衝突されることにより所定の波長のＸ線を放射する回転陽極（陽極ターゲット，アノード）１５と、が設けられている。
【００４６】
真空外囲器１１は、ハウジング３の所定の位置に設けられた円筒状の固定部５１の内周面の所定の位置に設けられた磁性流体真空シール部材５３と、同固定部５１の所定の位置であって、磁性流体真空シール部材５３よりも冷却液７の流路に近接する側に設けられたベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリング）部材５５により、保持されている。なお、円筒状の固定部５１は、電気絶縁性の支持部材５７を介してハウジング３の外囲器保持部５９に、同心状（同軸状）に、固定されている。
【００４７】
陰極電子銃１３は、円筒状で電気絶縁性の陰極保持体１３ａを有し、陰極保持体１３ａの外周面に固定された固定部材６３とハウジング３の外囲器保持部５９の円筒部分５９ａの内側の所定の領域とが、シール部材６１を介して固定されることで、真空外囲器１１の内側の所定の位置に、固定されている。なお、固定部材６３のシール部材６１と固定される側から離れた側の端部６３ａは、円筒状の固定部５１（真空外囲器１１の外側で真空外囲器１１を支持する）と接続されたばね性を示す接続構体５１ａと溶接部６５により接続（固定）されている。
【００４８】
なお、陰極電子銃１３の陰極保持体１３ａには、ハウジング３の外囲器保持部５９を貫通する所定の長さが与えられ、ハウジング３の接地極９が設けられる側と反対の側で、陰極電子銃１３への電源の供給に利用される接続部（高電圧供給端子）６７と電気的に接続される。
【００４９】
この固定部材６３の端部６３ａと接続構体５１ａとが溶接部６５により固定されることで、陰極電子銃１３に、真空外囲器１１が回転される際の振動が伝達されることが低減される（接続構体５１ａのばね性により真空外囲器１１が回転される際の振動が吸収される）。
【００５０】
アノード（陽極ターゲット）１５を保持した真空外囲器１１の所定の位置であって、接地極９の近傍で、真空外囲器１１の外径が陽極ターゲット１５を囲む部分の真空外囲器１１の外径よりも小さくなる部分（以下先端部と称する）１１ｆには、真空外囲器１１を回転させるための推進力（磁力）を受ける複数の永久磁石６９が設けられている。
【００５１】
真空外囲器１１の先端部１１ｄを囲むように設けられた永久磁石６９と実質的に同軸状（同心状）となるハウジング３の所定の位置には、永久磁石６９に対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するものであって、外部から回転を制御可能に電磁石として形成されているステータ７１が設けられている。
【００５２】
このような回転陽極型Ｘ線管装置１においては、ステータ７１に所定の電流が供給されることで真空外囲器１１が所定の速度で回転され、真空外囲器１１の内側に設けられた陽極ターゲット（回転陽極）１５が所定の速度で回転された状態で陰極電子銃１３から放射された電子が衝突されることで、陽極ターゲット１５から所定の波長のＸ線が出力される。出力されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部へ放射される。
【００５３】
なお、真空外囲器１１の外側のほとんどの領域とハウジング３の内側の所定の領域との間には、例えば真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられた冷却液入り口５ｂを介して、ハウジング３内部に冷却液７が注入され、例えば接地極９の近傍に設けられた冷却液出口５ｃから冷却液７が排出されることで、軸受け部１１ａおよび真空外囲器１１内に組み込まれた陽極ターゲット１５が冷却される。
【００５４】
また、ハウジング３内に供給された冷却液７は、冷却器（クーラーユニット）７ａに設けられた熱交換器７ｂにより冷却され、ポンプ７ｃにより、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。これにより、陽極ターゲット１５および軸受け部１１ａにおいて発生する熱が、冷却液７を媒介として、ハウジング３の外部へ放出される。
【００５５】
このとき、冷却液７は、一般に金属で形成される固定部５１に接して流れるよう工夫された流路の特徴により、固定部５１を隔てて磁性流体真空シール部材５３およびベアリング５５を効率よく冷却するとともに、真空外囲器１１の内側に位置された陽極ターゲット１５の背面の近傍を流れることから、軸受け部１１ａと陽極ターゲット１５を効率よく冷却できる。
【００５６】
また、真空外囲器１１の所定の位置であって、ハウジング３の固定部５１の一端部５１ｂに近接する真空外囲器１１の陽極ターゲット１５の近傍には、濡れ性低減フランジ１１ｇが設けられている。フランジ１１ｇは、ベアリング５５および磁性流体真空シール部材５３に、冷却液７が回り込むことを低減可能に真空外囲器１１に一体的に設けられている。これにより、固定部５１の一端部５１ｂとの間の僅かな隙間、すなわち濡れ性の低い隙間５ｄを提供することから、冷却液７が真空外囲器１１の内側に入り込むことを抑止できる。
【００５７】
これにより、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込み、磁性流体真空シール部材５３の性能（能力）が不所望に低下することが防止できる。なお、濡れ性の低い隙間５ｄは、冷却液７として接触角が比較的大きな液体を冷却媒体として用いる場合、隙間（５ｄ）を一定の大きさよりも小さく規定することにより、その隙間（５ｄ）に、液体が入り込めないことを利用している。
【００５８】
但し、この実施の形態においては、冷却媒体として、水またはグリコールが混合された媒体を用いるため、接触角を大きくするために、真空外囲器１１のフランジ１１ｅおよび固定部５１の一端部５１ｂに、樹脂等をコーティングすることが好ましい。また、ベアリング５５のうちの磁性流体真空シール部材５３から離れた側のベアリングをシール型とすることで、一層、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込むことを、抑止できる。
【００５９】
Ｘ線管本体５は、ジャケットとして、環状の突出部５２を有している。突出部５２は固定部５１に設けられている。突出部５２は磁性流体真空シール部材５３より真空外囲器１１内部側に位置している。
【００６０】
突出部５２は、固定部５１、端部１１ｄ及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。突出部５２は、端部１１ｄの一端との間に僅かな隙間を置いている。このため、突出部５２は、真空外囲器１１の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。
【００６１】
また、空洞部５４を囲む部材の少なくとも一部の表面は、磁性流体５３ｃに濡れ難い（濡れ性の低い）物質で形成されている。図示しないが、この実施の形態において、空洞部５４を囲む端部１１ｄの表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ａが形成され、空洞部５４を囲む突出部５２の表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ｂが形成されている。ここでは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂは、対向する端部１１ｄ及び突出部５２の表面にも形成されている。端部１１ｃ及び突出部５２の間に濡れ性の低い隙間が形成されている。
【００６２】
以上のように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、Ｘ線管本体５はジャケットとしての突出部５２を有している。突出部５２は、固定部５１、端部１１ｄ及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。このため、磁性流体５３ｃがわずかに飛散した場合であっても、空洞部５４は飛散した磁性流体５３ｃを収容できる。回転動作中、磁性流体５３ｃは、遠心力により空洞部５４を形成する固定部５１の内壁に押し付けられる。このため、真空外囲器１１内部への磁性流体５３ｃの流入を防止することができる。
【００６３】
突出部５２は、端部１１ｄの一端との間に僅かな隙間を置いている。このため、突出部５２は、真空外囲器１１の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。上記したことから、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００６４】
空洞部５４を囲む端部１１ｄ及び突出部５２の表面に、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂが形成されている。真空外囲器１１が回転していない場合や、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂにより、端部１１ｄ及び突出部５２間の隙間に入り込めない。上記したことから、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００６５】
また、上述した回転陽極型Ｘ線管装置を用いることにより、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、回転陽極型Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。
【００６６】
さらに、上述した実施の形態によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。さらに、この発明によれば、回転陽極型Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストも低減される。  
上記したことから、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。
【００６７】
なお、上述した第１の実施の形態の回転陽極型Ｘ線管装置１あるいは第２の実施の形態の回転陽極型Ｘ線管装置１においては、それぞれ図６もしくは図７に示すように、陰極電子銃（熱電子放出源）１３と真空外囲器１１とを接続する固定部５１に設けられる接続構体５１ａの形状と溶接部６５により溶接された（陰極電子銃１３を保持する）陰極保持体１３ａに固定された固定部材６３の形状を、ベローズ（蛇腹）状の円筒状とすることで、回転される真空外囲器１１の振動が、陰極電子銃１３に不所望に伝達されることが、一層低減され、陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１とのより大きな組み立て誤差を吸収させることができる。
【００６８】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６９】
図８に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１は、Ｘ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、回転駆動装置として、磁界を発生させるステータ７１と、Ｘ線管本体５及びステータ７１を収容したハウジング３とを備えている。
【００７０】
Ｘ線管本体５は、固定体としての固定部５１と、回転体２０と、陽極ターゲット１５と、陰極としての陰極電子銃１３と、真空外囲器１１と、真空シール機構としての磁性流体真空シール部材５３と、ベアリング（球軸受）５５と、永久磁石６９とを備えている。
【００７１】
陽極ターゲット１５は、円盤状に形成され、陰極電子銃１３に対向配置されている。陽極ターゲット１５は、陰極電子銃１３から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出する。真空外囲器１１は、陰極電子銃１３及び陽極ターゲット１５が収納配置されている。
【００７２】
固定部５１は、形状が筒状であり、Ｆｅ（鉄）や鉄合金等の磁性材料で形成されている。後述するが、固定部５１は、陽極ターゲット１５と同軸的に設けられている。固定部５１は、真空外囲器１１及びハウジング３の少なくとも一方により固定されている。ここでは、固定部５１は、真空外囲器１１と一体に形成され、真空外囲器１１により固定されている。
【００７３】
回転体２０は、Ｆｅや鉄合金等の磁性材料で形成されている。回転体２０は、円柱部２１と、円柱部２１の一端に接続された円盤部２２とを有している。回転体２０は、陽極ターゲット１５を固定し、固定部５１で囲まれている。回転体２０は固定部５１に支持され、陽極ターゲット１５とともに回転可能に設けられている。回転体２０は、固定部５１と同軸的に設けられている。
【００７４】
回転体２０及び固定部５１は、互いに隙間を置いて設けられている。回転体２０及び固定部５１の隙間には、真空シール機構としての磁性流体真空シール部材５３及びベアリング５５が設けられている。磁性流体真空シール部材５３は、磁性流体５３ｃを使用して真空外囲器１１内の真空を保持しながら回転体２０の回転を可能とする。
【００７５】
永久磁石６９は、筒状に形成され、円盤部２２に固定されている。永久磁石６９は固定部５１を囲むように設けられている。真空外囲器１１は、ハウジング３に固定されている。真空外囲器１１の内部は真空状態に維持されている。  
ステータ７１は、永久磁石６９の外面を囲むように設けられている。ステータ７１の形状は環状である。冷却液７は、ハウジング３内に充填されている。
【００７６】
図８及び図９に示すように、Ｘ線管本体５は、ジャケットとして、環状の突出部２１ａを有している。突出部２１ａは円柱部２１の外面から突出して形成されている。突出部２１ａは磁性流体真空シール部材５３より真空外囲器１１内部側に位置している。
【００７７】
突出部２１ａは、固定部５１、円柱部２１及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。回転体２０の回転動作により、磁性流体５３ｃがわずかに飛散した場合であっても、空洞部５４は飛散した磁性流体５３ｃを収容できる。回転動作中、磁性流体５３ｃは、遠心力により空洞部５４を形成する固定部５１の内壁に押し付けられる。このため、真空外囲器１１内部への磁性流体５３ｃの流入を防止することができる。
【００７８】
突出部２１ａは、固定部５１の内面との間に僅かな隙間を置いている。このため、突出部２１ａは、回転体２０の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。
【００７９】
また、空洞部５４を囲む部材の少なくとも一部の表面は、磁性流体５３ｃに濡れ難い（濡れ性の低い）物質で形成されている。この実施の形態において、空洞部５４を囲む固定部５１の表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ａが形成され、空洞部５４を囲む突出部２１ａの表面に濡れ性の低い濡れ防止層１２０ｂが形成されている。ここでは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂは、対向する固定部５１及び突出部２１ａの表面にも形成されている。
【００８０】
回転陽極型Ｘ線管装置は永久磁石８０を備えていている。永久磁石８０は空洞部５４に近接し、固定部５１の外面側に配置されている。ここでは、永久磁石８０は、環状に複数並べられ、固定部５１の外面に設けられている。永久磁石８０は、空洞部５４に対して真空外囲器１１の回転軸ａｘの反対側に配置されている。上述した永久磁石８０は、環状に一体に形成されていても良い。
【００８１】
永久磁石８０は空洞部５４内に飛散した磁性流体５３ｃを吸引するため、磁性流体５３ｃは空洞部５４にとどまり易くなる。上記永久磁石８０を設けることにより、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を一層防止することができる。
【００８２】
固定部５１及び突出部２１ａの間に濡れ性の低い隙間が形成されている。回転体２０が回転していない場合、磁性流体５３ｃは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂにより、固定部５１及び突出部２１ａ間の隙間に入り込めない。このため、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。磁性流体５３ｃが真空外囲器１１内に移動する心配はない。
【００８３】
上記回転陽極型Ｘ線管装置の動作状態において、ステータ７１は永久磁石６９に与える磁界を発生するため、回転体２０は回転する。これにより、陽極ターゲット１５も回転する。また、陰極電子銃１３は陽極ターゲット１５に対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲット１５は、電子と衝突するときにＸ線を放出する。放出されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定された窓部１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定された窓部３ａから外部へ放射される。
【００８４】
以上のように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、Ｘ線管本体５はジャケットとしての突出部２１ａを有している。突出部２１ａは、固定部５１、円柱部２１及び磁性流体真空シール部材５３とともに囲んだ環状の空洞部５４を形成している。このため、磁性流体５３ｃがわずかに飛散した場合であっても、空洞部５４は飛散した磁性流体５３ｃを収容できる。回転動作中、磁性流体５３ｃは、遠心力により空洞部５４を形成する固定部５１の内壁に押し付けられる。このため、真空外囲器１１内部への磁性流体５３ｃの流入を防止することができる。
【００８５】
突出部２１ａは、固定部５１の内面との間に僅かな隙間を置いている。このため、突出部２１ａは、回転体２０の回転を維持するとともに空洞部５４から真空外囲器１１内部への通路を閉塞する。上記したことから、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００８６】
空洞部５４を囲む突出部２１ａ及び固定部５１の表面に、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂが形成されている。回転体２０が回転していない場合や、真空外囲器１１内部の真空排気処理時等において、磁性流体５３ｃは、濡れ防止層１２０ａ、１２０ｂにより、突出部２１ａ及び固定部５１間の隙間に入り込めない。上記したことから、磁性流体５３ｃの真空外囲器１１内への飛散を防止することができる。
【００８７】
上記したことから、長期間に亘って安定した動作が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。
【００８８】
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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。
【図２】図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の一部を示す拡大断面図。
【図３】図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置に永久磁石を設けた変形例を示す断面図。
【図４】図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置に永久磁石を設けた他の変形例を示す概略断面図。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。
【図６】図１に示した回転陽極型Ｘ線管装置の固定部材の変形例を示す断面図。
【図７】図５に示した回転陽極型Ｘ線管装置の固定部材の変形例を示す断面図。
【図８】この発明の第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。
【図９】図８に示した回転陽極型Ｘ線管装置の一部を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００９０】
１…回転陽極型Ｘ線管装置、３…ハウジング、５…Ｘ線管本体、７…冷却液、１１…真空外囲器、１１ｃ…端部、１１ｅ…フランジ、１３…陰極電子銃、１５…陽極ターゲット、２０…回転体、２１…円柱部、２１ａ…突出部、５１…固定部、５２…突出部、５３…磁性流体真空シール部材、５３ａ…マグネットリング、５３ｂ…磁性体リング、５３ｃ…磁性流体、５４…空洞部、５５…ベアリング部材、７１…ステータ、８０…永久磁石、１２０ａ，１２０ｂ…濡れ防止層、ａｘ…回転軸。
【図１】
2009016144.tif 000003
【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】
2009016144.tif 000008
【図７】
2009016144.tif 000009
【図８】
2009016144.tif 000010
【図９】
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