JPH01217840A

JPH01217840A - アノード電流を流す装置を備えるｘ線管用回転アノード

Info

Publication number: JPH01217840A
Application number: JP1009623A
Authority: JP
Inventors: Michel Laurent; ローランミシェル; Pierre Noualhaguet; ピエール　ヌアラゲ; Claude Mathieu; クロード　マチユー
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: FR2626108A1; JP2958348B2; FR2626108B1; US4964147A; EP0325507A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、Ｘ線管用の回転アノードに関し、さらに詳細
には、特にＸ線管が磁気ベアリング方式である場合にＸ
線管のアノード電流を流す手段に関するものである。

従来の技術例えば医学的診断を行うためのＸ線管は、一般にダイオ
ードとして、すなわちカソードと反力ソードであるアノ
ードとで構成されている。これら２つの電極は真空シー
ルされたエンベロープ内に封じられており、このエンベ
ロープがこれら２つの電極間の電気的絶縁性を保証して
いる。カソードは電子ビームを発生させ、アノードがそ
の狭い表面積の部分にこの電子ビームを受ける。この部
分が焦点を構成し、ここからＸ線が放射される。

電源の高電圧がカソードとアノードの電極に対してカソ
ードが負電位となるようにして印加されるときには、ア
ノード電流と呼ばれる電流が電源の高電圧を発生させる
電圧発生器を介して回路内に発生する。このアノード電
流は、電子ビームの形態でカソードとアノードの間の空
間を横切って焦点を叩く。

電子ビームを発生させるのに消費されるエネルギのうち
のわずかな割合がＸ線に変換され、残りのエネルギは熱
となって散逸する。そこで、発生する瞬間的なパワー（
約１００ｋＷ）が大きく、焦点が小さい（約数ｍｍ）こ
とを考慮して、製造者は、焦点よりも面積がはるかに大
きな焦点リングと呼ばれるリング全体に熱流を分散させ
る目的でアノードを回転させるという回転アノード式の
Ｘ線管を長年の間製造してきた。回転速度が大きくなる
ほど（一般には３．０００〜１２．０００回転／分）、
利点は大きい。

従来のタイプの回転アノードは全体の形状が円板であり
、対称軸線を備えている。アノードは、電気モータによ
ってこの対称軸線のまわりを回転する。電気モータは、
エンベロープの外側に位置するステータと、Ｘ線管のエ
ンベロープ内に対称軸線に沿って配置されたロータとを
備えている。

ロータは、支持シャフトを介してアノード−に機械的に
連結されている。

さらに−船釣な周知の構成によると、ロータはボールベ
アリングを有する機械式ベアリングに取り付けられてい
る。機械式ベアリングタイプのＸ線管はボールベアリン
グが特に摩耗するために寿命が短い。摩耗の原因の１つ
は、特にＸ線管内が真空であるために完全にすることの
できない潤滑の問題である。しかし、金属製ボールベア
リングを有する機械式ベアリングの利点は、Ｘ線管の回
転部分（ロータ、アノード）と固定部分（ロータの支持
シャフト、エンベロープ）の間に実際に導電性接触があ
ることである。この実際の接触はボールベアリングによ
り実現され、この接触は、これと同時にＸ線管のアノー
ド電流が流れることのできるようにする電気接“触とも
なる。

機械的ベアリングが早く摩耗するという問題点を解決す
るための重要な改良は、回転アノード、より厳密にはロ
ータに対して磁気式ベアリングを用いることである。一
般に、磁気式ベアリングは対向して２つずつ取り付けら
れた電磁石を備えている。電磁石が磁場を発生させると
、この磁場の効果によって回転アノードに連結されてい
てこの回転アノードの回転を保証するロータが平衡状態
に保たれる。回転アノードと、この回転アノードと一体
になって回転する機械的部材とは従ってＸ線管の残りの
部分とは実際には接触しない。

アノードを回転させるのに磁気式ベアリングを用いるこ
との利点は、主として、ノイズがなく、振動がなく、回
転システムの寿命が著しく長くなることである。

発明が解決しようとする課題しかし、磁気式ベアリングを用いると、回転アノードは
Ｘ線管の固定部分とは機械的、電気的に隔離されるため
、Ｘ線管のアノード電流を流すの　・に特別な手段を設
ける必要がある。

この目的で、回転アノードに機械的に接続された１つま
たは複数の熱電子放出性補助カソードから放出された電
子を利用することが知られている。

電子は位置が固定された１つまたは複数の補助アノード
に捕えられる。主要な問題点の１つは、回転している補
助カソードの温度を熱電子放出の法則に合うレベルまで
上げるのに必要とされるエネルギをこの補助カソードに
供給することである。

この種の解決法は複雑でコストがかかる。

また、Ｘ線管の回転部分と固定部分の間の電気的接触が
２つの部材の一方を他方に対して摩擦させることによっ
て得られる摩擦システムを利用することが知られている
。２つの部材というのは、一方の部材は回転アノードに
対して回転可能に接続されるとともに電気的に接続され
ている部材であり、他方の部材はＸ線管の高電圧電源の
正の極性に電気的に接続された固定部材である。この最
後の解決法は優れていて構成も簡単であるが、機械的摩
擦による方法である。これは、磁気式ベアリングよりも
はるかに早く摩耗し、従ってＸ線管の可能な寿命を短く
する傾向があることを意味する。

課題を解決するための手段本発明は、Ｘ線管のアノード電流が摩擦接触装置を介し
て流れ、構成は、時間が経過すると接触装置の動作が制
限されて摩耗が少なくなるようにされているタイプのＸ
線管に関する。本発明は、磁気式ベアリングタイプの回
転アノード式Ｘ線管に特に応用することができるが、応
用がそれだけに限定されることはなく、特にボールベア
リングが電気的に絶縁性であるときには機械式ベアリン
グに本発明を応用するのも興味深い。

本発明によれば、回転アノードと、このアノードに連結
されたロータと、カソードと、摩擦接触装置とを備える
Ｘ線管であって、ロータはアノードに電気的に接続され
、高電圧が印加されるこのＸ線管は負電位側がカソード
に印加され、正電位側が摩擦接触装置を介してアノード
に印加され、摩擦接触装置は第１と第２の部分を備え、
第１の部分はロータ内に位置していて高電圧の正電位側
とアノードとに接続され、第２の部分はアノードと一緒
に回転するようにアノードに結合され、これら第１と第
２の部分はアノード電流を流すために両者の間が電気的
接触をするよう相互に摩擦接触しているＸ線管において
、このＸ線管は、上記第１と第２の部分の間の電気的接
触を遮断または確立するためにこれら第１と第２の部分
を分離または結合する手段をさらに備えることを特徴と
するＸ線管が提供される。

本発明は、添付の３枚の図面を参照した以下の説明によ
りさらによく理解できよう。なお、本発明がこの図面に
示した実施例に限定されることはない。

実施例第１図は、本発明のＸ線管１の概略図である。

Ｘ線管１は真空封止したエンベロープ２を備えており、
このエンベロープ内には特にカソード３とアノード４と
ロータ１６とが収容される。カソード３は、エンベロー
プ２の端部７に固定されたカソード支持体８によってア
ノード４と対向した位置に支持される。

動作中は、アノード４は高電圧発生装置１０が発生させ
た高電圧の疋電位十ＨＴにされ、カソード３はこの高電
圧の負電位−ＨＴにされる。負電位−ＨＴは高電圧発生
装置１０の出力端子１１から供給される。高電圧発生装
置１０は従来と同様にしてカソード３に接続されており
、そのためには絶縁性かつ気密性のフィードスルー１３
を介して端子１１とカソード３の間に接続された接続線
１２が用いられる。

回転アノード４は全体の形状が円板であり、対称軸線１
４を備えている。このアノード４は支持シャフト１５に
固定されており、この支持シャフトを介してアノードが
ロータ１６に連結されている。ロータ１６と支持シャフ
ト１５は対称軸線１４に沿って配置されている。ロータ
１６の回転はエンベロープ２の外側のステータ１７によ
って発生され、このロータ１６が回転することによって
アノード４が例えば矢印１８で示されているように対称
軸線１４のまわりを回転する。

本実施例では、回転中のロータ１６の浮上は磁気式ベア
リングによって保証される。この磁気式ベアリングは、
例えば第１と第２の円錐形ベアリングＰＭＩＳＰＭ２を
備えるタイプのものである。

本実施例ではロータ１６は中空であり、対称軸線１４を
軸線とする固定された支持シャフト２０のまわりを回転
する。支持シャフト２０はエンベロープ２の第２の端部
２１に固定されており、第１の端部２６がエンベロープ
２から突出している。支持シャフト２０のこの端部２６
は、第２の接続線２２によって高電圧発生装置１０の第
２の端子２３に接続されている。

この端子２３からは、高電圧の正電位子ＨＴが供給され
る。

固定支持シャツ）２０．ロータ１６、それに支持シャフ
ト１５は金属製であり、従って正電位子ＨＴをアノード
４に伝送するのに使用することができる。

しかし、ロータ１６は回転しているときに磁気的に浮上
しているため、ロータ１６と固定支持シャフト２０の間
が実際に接触することはまったくない。ロータ１６の内
側で固定支持シャフト２０に取り付けられているベアリ
ング２４は、ロータ１６がもはや磁気式ベアリングＰＭ
Ｉ、ＰＭ２によって支持されなくなったときにのみロー
タ１６と接触する。

そこで、固定支持ジャ７）２０とロータ１６の間の電気
的接続は、摩擦接触装置２５によって実現される（点線
の長方形で図示）。

本実施例では、摩擦接触装置２５がロータ１６の内部で
固定支持シャフト２０の第２の端部２７に取り付けられ
ており、この摩擦接触装置２５によって固定支持シャフ
ト２０とロータの内壁２８の間の電気的接触が確立され
る。内壁は、対称軸線１４と支持シャフト２０にほぼ垂
直である。

本発明の１つの特徴によると、Ｘ線管１は、支持シャフ
ト２０とロータ１６の間に摩擦接触装置２５によって実
現する電気的接触を望みのままに確保したり抑制したり
するための手段３０（点線の長方形で図示）をさらに備
えている。この手段というのはすなわち、摩擦接触装置
２５を手段３０の制御のもとに自由に開閉することので
きるスイッチ回路に変換することのできる手段である。

実際、この手段３０は、電源３１からエネルギを得て摩
擦接触装置２５を作動させる制御装置３０を構成する。

本実施例では、制御装置３０はＸ線管１内に取り付けら
れており、固定支持シャフト２０の内側に配置されてい
る。この目的で、固定支持シャフト２０は中空である。

この点に関しては第２図を参照してあとでさらに詳しく
説明する。低電圧が電源３１の２つの端子３３．３４か
ら供給される。この低電圧は第３と第４の接続線３５．
３６によって固定支持シャフト２０の第１の端部２６に
位置する端部壁４０内に設けられた絶縁性かつ気密性の
第２と第３のフィードスルー３８．３９を介して制御装
置３０に印加される。

この構成では、Ｘ線管１を作動させるにはまず第１にス
テータ１７と磁気式ベアリングＰＭＩ、ＰＭ２に公知の
ようにして（図示せず）電力を供給して回転アノード４
を回転させ、次に、摩擦接触装置２５を作動させてロー
タ１６と摩擦接触装置２５０間の電気的接触を確実にし
、最後に、アノード４とカソード３の間に高電圧発生装
置１０から供給される高電圧を印加する。するとアノー
ド電流Ｉが回路内に流れ、電子ビーム４２としてカソー
ド３とアノード４の間の空間を横切る。高電圧は撮影が
終了すると遮断され、次に制御装置３０が摩擦接触装置
２５を作動させて電気的接触を停止させ、従ってこの電
気的接触を確立するのに使用される部材（第１図には図
示せず）の摩耗が止められる。次にアノード４０回転が
止められる。しかし、摩擦接触装置２５の摩耗が止まる
ため、アノード４を傷めることなしに回転させ続けるこ
とが可能であることはもちろんである。

第２図は、摩擦接触装置２５と制御装置３０についての
本発明の第１の実施例を示すためにロータ１６を第１図
と同様ではあるが拡大して示した図である。

摩擦接触装置２５は、端部４５がロータ１６の内壁２８
に押し付けられた金属製摩擦装置４４を備えている。

この摩擦装置４４は、支持シャフト２０の内部に形成さ
れたハウジング４６内に取り付けられる。摩擦装置４４
と内壁２８の間の接触領域４７が対称軸線１４を中心に
もつようにするため、ハウジング４６と摩擦装置４４は
対称軸線１４に沿って配置されている。一方、摩擦装置
４４の端部４５が球形であり、対称軸線１４がロータ１
６の回転軸線を構成しているため、接触領域４７におい
て直線速度がほぼゼロになり、摩耗がなくなる。摩擦装
置４４は、ハウジング４６の底部５１と摩擦装置４４の
間で圧縮されているバネ５０に押されてロータ１６の内
壁２８に押し付けられる。この結果、ロータ１６と、支
持シャフト２０そのものとバネ５０によってこの支持シ
ャフト２０に接触している摩擦装置４４との間が電気的
に接触する。支持シャフト２０は、第１図に示したよう
に正電位子ＨＴに接続されている。

ロータ１６と固定支持シャフト２０の間の電気的接触を
除くためには、摩擦装置４４をハウジング４６の底部５
１のほうに引くだけで十分である。これは、制御装置３
０によって実現される。この目的で、本発明のこの第１
の実施例では、制御装置３０が、ロッド５７によって摩
擦装置４４に機械的に接続されたそれ自体は公知の電気
機械装置または電磁石装置５６を備えている。本実施例
では、電磁石５６は、固定支持シャフト２０内に形成さ
れたキャビティ６８内でこの支持シャフトの第１の端部
２６の側に配置されている。キャビティ６８は対称軸線
１４に沿って配置された通路５５によってハウジング４
６と連通している。この通路５５の中をロッド５７が滑
る。電磁石５６は、従来と同様に、コイル５８と、ロッ
ド５７に連結した可動要素、すなわちコア５９とを備え
ている。

コイル５８は、端部壁４０内に取り付けられた絶縁性か
つ気密性のフィードスルー３８．３９を介して電源３１
（第１図に図示）に電気的に接続されている。

端部壁４０は例えば溶接によって端部２６に気密に取り
付けられている。

このような条件でコイル５８に電圧を印加すると、コア
５９が第２の矢印６１の方向に第１の端部２６に向かっ
て移動し、この同じ方向に摩擦装置４４を移動させる。

するとバネ５０がさらに圧縮され、内壁２８から離れる
。摩擦装置４４は、コイル５８に電圧が印加されている
限りは内壁２８とはもはや接触せず、コイル５８への電
圧印加が遮断されたときにこの接触状態が復元される。

このようにすると動作の安全が確保され、コイル５８に
電圧が印加されないときでも電気的接触が確保される。

本実施例では、固定支持シャフト２０は全長にわたって
直径りが同じであるが、第１の端部２６の側の直径がよ
り大きく、例えば円錐形または円錐台形（図示せず）に
なるようにして、必要に応じてキャビティ６８、すなわ
ち制御装置３０に対するスペースをより多く確保するこ
とも可能である。

第３図は、ロータ１６と摩擦接触装置２５に関する第２
図と同様の図であり、対称軸線、すなわち回転軸線１４
に沿って伸ばすことのできる変形可能気密チェンバ７０
を用いた第２の実施態様による制御装置３０が示されて
いる。

チェンバ７０は、流体（図示せず）としてガスまたは液
体、例えば油を含んでいる。このチェンバにはさらに、
絶縁性かつ気密性のフィードスルー３８．３９を介して
電源３１（第１図に図示）に接続された加熱用電気抵抗
７１が含まれている。この加熱用抵抗７１に電圧を印加
するとチェンバ７０内に含まれている流体が膨張し、チ
ェンバが、長さＬｌの静止位置から、これよりも長い第
２の長さＬ２である変形位置に移動する。加熱用抵抗７
１にもはや電圧が印加されなくなると、流体は冷えてチ
ェンバ７０は静止位置に戻り長さが最初の値Ｌ１になる
。

本実施例では、チェンバ７０の長さがＬｌである静止位
置は、ロータ１６と摩擦装置４４０間の電気的接触を解
除することに対応している。このチェンバ７０の長さが
これよりも長いＬ２であるチェンバの変形状態では摩擦
装置４４が開放されておりバネ５０の作用が妨げられな
いため、摩擦装置４４が内壁２８に押し付けられる。

この目的で、チェンバ７０は長さＬｌ、Ｌ２の方向が対
称軸線、すなわち回転軸線１４に平行になるようにキャ
ビティ６８内に配置される。チェンバ７０は端部壁４０
の側の端部７２の第１の面に固定されているため、この
チェンバ７０の第２の面７３はこのチェンバが伸びるこ
とができるよう自由状態になっている。カラー７４が端
部８５を介してチェンバ７０の第２の端部面７３に固定
されている。カラー７４は対称軸線１４に沿って配置さ
れており、その第２の端部７５はプレート７６によって
閉じられている。プレート７６は中央部に穴７７が開け
られており、その中にロッド５７が嵌合する。カラー７
４内に位置していて摩擦装置４４と対向するロッド５７
の端部７８には、ロッド５７の端部７８がカラー７４の
穴７７から出るのを防止するカラー８０、すなわちロッ
ク部材が取り付けられている。

加熱用電気抵抗７１に電圧が印加されていないときには
チェンバ７０は最も短い長さＬｌとなり、従ってこのチ
ェンバがロッド５７を介して摩擦装置４４に引張力を及
ぼす。コンド５フ０ロフ２部材８０は、カラー７４のプ
レート７６によって保持される。すると摩擦装置４４は
内壁２８から距離ｄ離れる。この距離ｄは例えば約３／
１０ｍｍである。

抵抗７１に電圧が印加されているときには、チェンバ７
０は変形して長さＬｌが長くなり徐々に第２の長さＬ２
になる。この第２の長さは、チェンバ、７０内に含まれ
る流体の膨張の程度に依存する。チェンバ７０の膨張開
始時には、プレート７６が第３の矢印８７の方向に移動
してロッド５７を徐々に開放状態にする。バネ５０は摩
擦装置４４を押してロータ１６”の内壁２８と接触させ
る。この瞬間から摩擦装置４４とロッド５７は不動とな
り、一方カラー７４と第２の端面７３はチェンバ７０が
第２の長さＬ２に達するまでこのチェンバの変形ととも
に移動を続ける。第１の長さＬｌと第２の長さＬ２の間
の差ΔＬは内壁２８と摩擦装置４４の間の距離ｄよりも
はるかに大きいため、摩擦装置４４がロータ１６の内壁
２８に支持される力はバネ５０のみによって与えられる
ことに注意されたい。

チェンバ７０は、先に説明したように抵抗７１を用いて
長さＬｌ、Ｌ２となるように変形させることができるが
、本発明の精神では、チェンバが伸びるまで流体を注入
する手段（図示せず）を抵抗７１の代わりに使用するこ
とが可能である。

変形可能なチェンバ７０を用いると摩擦接触装置２５を
極めて迅速に作動させることができることに注意された
い。このことは、ロータの浮上が磁気式ベアリングシス
テムによって保証される場合には特に重要である。実際
には磁気式ベアリングの芯出しシステムの剛性はボール
ベアリングシステムよりははるかに小さいため、回転軸
線の位置はロータの方向に依存する可能性がある。この
方向は、摩擦装置４４とロータ１６の内壁２８の間の接
触が急激に起こりすぎる場合には少なくとも瞬間的に変
化させることができる。この結果としてアノードの回転
運動が乱れて特に焦点の位置が変化する可能性がある。

本実施例では、制御装置３０がカラー７４を備えている
。内壁２８に摩擦装置４４を押し付ける力が変形可能な
チェンバ７０の変形とは独立となるように、このカラー
７４にはロッド５７が引っ掛けられている。

しかじロッド５７はチェンバ７０の第２の端面７３に直
接連結することがもちろん可能である。場合によっては
、摩擦装置４４が内壁２８に押し付けられる力を例えば
回転速度の関数として調節することができるようにチェ
ンバ７０の膨張を決定することも可能である。

本実施例では、チェンバ７０が変形したときにのみ、す
なわち抵抗７１に電圧が印加されたときにのみ摩擦装置
４４が内壁２８と接触する。しかし、本発明の精神では
、例えばチェンバ７０の第２の端面７３を固定して第１
の端面７２を自由状態にし、さらにロッド５７の端部７
８を第１の端面７２に機械的に接続することによって逆
の効果を得ることも可能である。これは様々な方法（図
示せず）で実現することができる。例えば、ロッド５７
の端部７８をチェンバ７０に沿ってこのチェンバのそれ
ぞれの側を通過する２つのブランチにして第１の端面７
２に到達させることや、長さＬ２方向に沿った中央の穴
（図示せず）を変形可能チェンバ７０に設けてその中に
ロッド５７を嵌合させて第１の端面７２と接合すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＸ線管の一例の概略図である。第２図は、第１図に示されたロータと、本発明の手段の
第１の実施例の概略断面図である。第３図は、ロータと、本発明の手段の第２の実施例の概
略図である。（主な参照番号）１・・Ｘ線管、　　　　　　２・・エンベロープ、３・
　・カソード、　　　　　４・　・アノード、８・・カ
ソード支持体、　ｌＯ・・高電圧発生装置、１３．３８
．３９・・フィードスルー、１４・・対称軸線、１５．２０・・支持シャフト、１６・・ロータ、　　　　　１７・・ステータ、２４・
・ベアリング、　　　２５・・摩擦接触装置、２８・・
内壁、　　　　　　３０・・制御装置、３１・・電源、
　　　　　　４２・・電子ビーム、４４・・摩擦装置、
　　　　４６・・ハウジング、４７・・接触領域、　　
　　５０・・バネ、５５・・通路、　　　　　　５６・
・電磁石（装置）、５７・・ロッド、５８・・コイノペ５９・・コア、６８・・キャビティ、７０・・チェンバ、　　　　７１・・加熱用抵抗、７４
・・カラー、　　　　７６・・プレート、ＰＭＩ、ＰＭ
２・・磁気式ベアリング特許出願人　　ジェネラル　エレクトリックセージニー
エール　ニス５　アー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転アノードと、このアノードに連結されたロー
タと、カソードと、摩擦接触装置とを備えるＸ線管であ
って、ロータはアノードに電気的に接続され、高電圧が
印加されるこのＸ線管は負電位側がカソードに印加され
、正電位側が摩擦接触装置を介してアノードに印加され
、摩擦接触装置は第１と第２の部分を備え、第１の部分
はロータ内に位置していて高電圧の正電位側とアノード
とに接続され、第２の部分はアノードと一緒に回転すよ
うにアノードに結合され、これら第１と第２の部分はア
ノード電流を流すために両者の間が電気的接触をするよ
う相互に摩擦接触しているＸ線管において、このＸ線管
は、上記第１と第２の部分の間の電気的接触を遮断また
は確立するためにこれら第１と第２の部分を分離または
結合する手段をさらに備えることを特徴とするＸ線管。
（２）上記ロータ内に侵入する固定された支持シャフト
を備え、固定されたこの支持シャフトは上記ロータの回
転の中心となる対称軸線に沿って配置されており、上記
第１の部分は固定された上記支持シャフトの一端に取り
付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線
管。
（３）上記第１と第２の部分を分離または結合する上記
手段が上記第１の部分の運動を制御する電気機械装置を
備え、この電気機械装置は上記第１の部分と機械的に連
結されてこの第１の部分を対称軸線に沿って移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。（４）上記
第１と第２の部分を分離または結合する上記手段が上記
第１の部分の運動を制御する変形可能なチェンバを備え
、変形可能なこのチェンバは上記第１の部分と機械的に
連結されていてこの第１の部分を対称軸線に沿って移動
させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。