JPH0421300B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0421300B2
JPH0421300B2 JP60010470A JP1047085A JPH0421300B2 JP H0421300 B2 JPH0421300 B2 JP H0421300B2 JP 60010470 A JP60010470 A JP 60010470A JP 1047085 A JP1047085 A JP 1047085A JP H0421300 B2 JPH0421300 B2 JP H0421300B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
magnetic bearing
rotor
anode
ray tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60010470A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61171043A (en
Inventor
Katsuhiro Ono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP60010470A priority Critical patent/JPS61171043A/en
Priority to US06/819,822 priority patent/US4679220A/en
Priority to DE8686300357T priority patent/DE3678730D1/en
Priority to EP86300357A priority patent/EP0189297B1/en
Publication of JPS61171043A publication Critical patent/JPS61171043A/en
Publication of JPH0421300B2 publication Critical patent/JPH0421300B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/101Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
    • H01J35/1017Bearings for rotating anodes
    • H01J35/103Magnetic bearings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/16Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1006Supports or shafts for target or substrate
    • H01J2235/1013Fixing to the target or substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1006Supports or shafts for target or substrate
    • H01J2235/102Materials for the shaft

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は回転陽極型X線管装置に係り、陽極
ターゲツトを磁気軸受で非接触で支承しながら高
速度で回転させ、更にこの陽極ターゲツトに正の
高電圧を供給し、陰極に負の高電圧を供給し、真
空容器及び磁気軸受用ローターを実質的に接地電
位に保ち、磁気軸受のステーターとローターの間
隔を4mm以下に保ち、且つコンパクトな構造とし
た回転陽極型X線管装置に関する。 〔発明の技術的背景〕 一般にX線管は、例えばX線診断として医療用
に利用されているが、胃の検診などの場合には、
従来第3図に示すようなX線管が用いられてい
る。このX線管は、いわゆる回転陽極型といわれ
るもので、外囲器1の一方に陰極が配設され、
熱電子を放出する陰極フイラメント及び集束電極
を内蔵したカツプ3が偏心して設けられている。
又、外囲器1の中央付近には、陰極に対向して
略傘状の陽極ターゲツト4が配設されている。こ
の陽極ターゲツト4は、上記陰極との間に高電
位差を設け、陰極フイラメントから放出された電
子を加速して衝突させ、制動輻射によつてX線を
発生させるとともに、その際に発生する多量の熱
を貯蔵および放熱するためのものであり、熱発生
面積を実効的に広げるために高速度で回転できる
ようになつている。このような陽極ターゲツト4
は支持柱5を介して有蓋円筒状ローター6に連結
されている。このローター6は、外囲器1外に配
設されたステータ7が発生する回転磁界を受けて
回転力を生じるもので、ステータ7と共に誘導電
動機を形成している。尚、支持柱5とローター6
は一体になつている。ローター6の内側には、軸
心に沿つて回転軸8が配設され、この回転軸8の
一端はねじ等(図示せず)によりローター6に固
着されている。この回転軸6と前記ローター6と
の間には有底筒状の固定子9が同軸的に配設さ
れ、一端が封着リング10,11を介して上記外
囲器1に固定されている。尚、この固定子9は一
部が管外に露出しており、X線管全体を外部に支
持固定する役目も果している。そして固定子9と
上記回転軸8との間には、ベアリング12,13
が介在配設され、回転軸8が自由に回転するよう
になつている。さて、動作時には陰極フイラメン
トから放出された電子がターゲツト4に到達した
時のパワーは、陽極電圧50kV、電流20mAの場
合、1kWに達する。このパワーの99%以上が熱
に変換されるので、ターゲツト4は外部への熱輻
射と他の部分への熱伝導を伴いながら高温度に加
熱される。熱輻射は温度の4乗に比例して増加す
るので、高温になると放熱が大きく増加し、短時
間で熱平衡に達する。例えば前記の条件では5分
後に1100℃で平衡する。一方、熱伝導による熱の
伝達は、伝導媒体の他端が熱的にフリーの場合に
は、長時間かかつて徐々に端部が高温となる。そ
してターゲツト4の熱はローター6、回転軸8に
伝けられ、これらを高温にする。ローター6が高
温になれば、前述したように熱輻射が増加して熱
的に平衡に達する。上記した条件では、支持柱5
上の点は通電開始後約15分で800℃、ローター
6の点では通電開始後30分で550℃、ベアリン
グ13の近傍の点では通電開始後50分で400で
熱平衡に達する。ベアリング13の熱伝導が悪化
すれば、点の温度は点と同一となり、550℃
にも達することになる。ベアリング12,13中
のボールの回転状況によつては熱膨張により外
輪、内輪とのクリアランスが不良となり、ベアリ
ング破損等の不都合が発生することとなる。又、
ベアリング12,13が500℃以上にもなれば、
ボールの硬度低下をきたし、回転停止等の管球破
損が発生することになる。 又、真空中でベアリング12,13を介してロ
ーター6及びターゲツト4を回転する場合、回転
速度を大きくすると、極端に回転寿命が低下する
ことが判つている。現実に使用されているX線管
は10000rpm程度であるが、この場合でも回転寿
命は十分ではない。 更に、ターゲツト4の熱容量が増えた場合に、
ターゲツト重量が大きくなり、やはり回転寿命が
短かくなる欠点があつた。これを解決するため
に、米国特許明細書4417171号、特公昭58−43860
号、特開昭59−63646号に記載されている磁気浮
上形X線管が提案されているが、これらは次のよ
うな欠点を有している。即ち、米国特許明細書
4417171号では、ローターの外径が極めて大きく
なり、X線管全体が大きくなるだけでなく、中央
部の支柱を高電圧にしなければならないので、そ
の保持が困難である。特公昭58−43860号では、
ローターとターゲツトの剛性が小さく、共振周波
数が低くなり、高速回転ができない欠点がある。
特開昭59−63646号では、陽極を接地電位に保た
なければならず、特別の高電圧電源及び電圧ケー
ブルが必要となり不便である。 〔背景技術の問題点〕 ところで上記のような従来のX線管には、次の
ような欠点がある。即ち、上述のようにベアリン
グ12,13の内輪は高温度になり易いが、外輪
は低温となつており、この点の温度は60℃から
550℃の間で、ベアリング12,13中のボール
の回転状況によつて変化する。ボールの温度が高
くなると、ボールと内輪及び外輪とのクリアラン
スが不足するだけでなく、これらの間に存在する
潤滑材が蒸発してしまい、ベアリング12,13
が破損する場合がある。これらの理由により回転
停止事故が多発し易い欠点がある。この防止のた
めにターゲツト4の黒化度の増大、ローター6の
表面の黒化度の増大、ターゲツト4とローター6
の間に熱遮蔽板の設置等が考えられているが、こ
れらの効果は比較的少なく、ターゲツト4への入
力パワーを過少にしているのが実状である。 又、この構造では高速回転をすると、回転寿命
が極めて悪くなる。そして、ターゲツトの熱容
量を増すと、ターゲツトの重量が増すため、
益々、回転寿命が短かくなる。これらの間題を除
去するために、磁気軸受を用いた回転陽極型X線
管が既述のように米国特許明細書4417171号、特
公昭58−43860号、特開昭59−63646号に提案され
ている。しかしながら、これらはそれぞれ前述し
たように欠点を有している。 〔発明の目的〕 この発明の目的は、大容量のX線発生用ターゲ
ツトを磁気軸受を用いて非接触で回転自在に支承
し、この磁気軸受の剛性を十分大きく保ち、しか
も回転部の剛性を大きくして共振周波数を高く
し、低振動の高速回転を可能とし、回転寿命を極
めて長くし、且つターゲツトを正の高電圧に、陰
極を負の高電圧に、真空容器及び磁気軸受のロー
ター及びステータを実質的にアース電位に保つこ
とにより、磁気ギヤツプを小さくして剛性を高く
すると共に、ローターの変位を検出する位置セン
サーにノイズが入らないようにして、信頼性を著
しく向上した回転陽極型X線管を提供することで
ある。 〔発明の概要〕 この発明は、磁気軸受用ローターの内部に絶縁
物を挿入固着し、この絶縁物を介してこの絶縁物
の外周部で分離した位置にX線発生用ターゲツト
を機械的に固着して、このターゲツトと上記磁気
軸受用ローターとを分離した上記絶縁物の部分で
電気的に絶縁し、上記磁気軸受用ローターを実質
的に接地電位に保ち、少なくとも1個のローター
の内部に貫通して設けられた導電路を通つて管外
から上記ターゲツトに正の高電圧を供給するよう
に構成されている。そして、陰極には負の高電圧
を加えることができ、従来の回転陽極型X線管と
同じ中性点接地形の高電圧電源で使用することが
でき、従来のX線管と同じ程度の重量及び外形寸
法を有し、しかも大容量のターゲツトを超高速度
で回転させることができ、極めて長寿命で低振
動、低騒音の回転陽極型X線管装置である。 〔発明の実施例〕 この発明の回転陽極型X線管装置は第1図に示
すように構成され、従来例(第3図)と同一箇所
は同一符号を付すことにする。 即ち、真空容器であるハウジング1の中央部は
金属製であり、接地電位に保たれている。そし
て、このハウジングは、X線発生用の陽極ター
ゲツトからの熱を吸収する吸熱容器部101
と、磁気軸受内真空隔壁102,103と、位置
センサー内真空隔壁104,105と、補助軸受
支持板106,107と、端部絶縁容器108,
109から成り立つている。このようなハウジン
は上記部分によつて既述のように真空容器を
形成し、その内部は高真空に保たれている。 上記磁気軸受内真空隔壁102,103の外側
には、ラジアル方向に吸引力を発生するラジアル
磁気軸受用ステーター110,111が設けられ
ている。このラジアル磁気軸受用ステーター11
0,111のそれぞれ横には、スラスト方向に吸
引力を発生するスラスト磁気軸受用ステーター1
12,113が設けられている。これら各ステー
ターの内側には、磁気軸受用ローター114
15が配設されている。この磁気軸受用ローター
114,115は純鉄等の磁性材料からなり、そ
の外周には磁性材料からなる積層板116,11
7が被覆され、この積層板116,117と上記
ラジアル磁気軸受用ステーター110,111と
の間で吸入力を発生してラジアル磁気軸受を構成
している。 又、上記ラジアル磁気軸受用ローター114
115の端部には、耐熱金属118,119を有
して例えばバリウムインプレカソードのような低
温動作の陰極120,121が取付けられてお
り、ダイオード陽極122,123との間で通電
用ダイオード124125を形成している。更
にその外側に、固定陰極126,127が設けら
れており、上記の回転する耐熱金属118,11
9の一部との間に上記通電用ダイオード124
125と逆特性の通電ダイオード128129
を形成している。これらのダイオードにより磁気
軸受用ローター114115は両方共実質的に
接地電位に保たれ、上記磁気軸受内真空隔壁10
2,103と実質的に同電位になつている。この
ため、それらの間隔を0.5mm以内の小ギヤツプに
保つことができ、上記ラジアル磁気軸受用ステー
ター110,111と磁気軸受用ローター11
4,115との間隔を1mm以内に小さくすること
ができる。この結果、軸受剛性を極めて大きくす
ることができる。 更に上記磁気軸受用ローター114115
外周には、上記積層板116,117に続いて金
属リング130,131が固着され、一方のロー
ター115の外周には上記金属リング131に続
いて銅リング132、非磁性リング133が固着
されている。上記銅リング132の外側にはロー
ター回転用ステーター134が設けられており、
これらは誘導モーターを形成してローターを高速
度で回転させる。上記金属リング130、非磁性
リング133の外側には、それぞれリング10
4,105を介してフラジアルセンサー135,
136が設けられ、磁気軸受用ローラー114
115の偏位を検出する。 又、上記磁気軸受用ローター114の内側に
は、貫通した電気絶縁物137が焼きばめ等によ
つて機械的に剛に固着されている。この電気絶縁
物137のうちターゲツト側の端面137−a
には、モリブデン等からなる金属板138が接合
されている。この接合は、ろう付け等によつて実
現可能であることは、実験済みである。そして、
この金属板138には、X線発生用の陽極ターゲ
ツトがボルト139により機械的に密に固定さ
れている。 上記磁気軸受用ローター114の端部と上記金
属板138の中間部では、電気絶縁物137の直
径を他の部分よりも大きな耐電圧部137−bが
形成され、ターゲツトと磁気軸受用ローラー
14の高耐電圧(例えば80kV以上)を保つてい
る。この場合、電気絶縁物137の耐電圧部13
7−bは、表面を凹凸にすることにより沿面距離
を長くしている。 上記電気絶縁物137の中央部には導電路14
0が設けられ、電気絶縁物137のターゲツト
側の端面にメタライズ処理等によつて取付けられ
た導電体141を介してターゲツトに電気的に
結合されている上記導電路140の他の部分には
耐熱金属142が設けられており、その一部に熱
電子放出陰極143が取付けられ、その外部に取
付けられたヒーター144により陰極143は
1000℃程度の高温度に加熱される。上記ヒーター
144には、動作時に管外から高電圧(例えば
75kV)が印加され、上記のように加熱されて陰
極143からの熱電子の流入により、電気的に低
インピーダンスで結合されている。従つて、ター
ゲツトに管外から非接触で高電圧を供給するこ
とができる。 もう一方の磁気軸受用ローター115の内側一
部にも、電気絶縁物145が焼きばめ等により挿
入固着されており、上記と同様にターゲツト取付
用金属板138とローター115は、径が大きい
耐電圧部分145−aによつて高耐電圧(例えば
80kV)に保たれている。そして、上記したよう
にローター115は接地電位に保たれ、ターゲツ
は正の高電圧に保たれている。尚、耐電圧部
分145−aは凹凸部分を設けて沿面距離を長く
している。 又、陰極3には図示しない導電体によつて負の
高電圧(例えば−75kV)が供給されており、熱
電子が正の高電圧(例えば+75kV)に保たれた
ターゲツトに衝突してX線146を発生する。
このX線146は、吸熱容器部101に取付けら
れた例えばベリリウムからなるX線放射窓147
を通つて管外に照射される。又、ターゲツト
ら放出された2次電子(図示せず)は、管内に設
けられた遮蔽板148,149により遮蔽され、
電気絶縁物137,145の耐電圧部137−
b、145−aに飛来するのを防いでいる。 更に、ローター114,115の端部の外側に
は、それぞれ補助ベアリング150,151が支
持板106,107によつて強固に支持されてい
る。ローター114115が正常に作動してい
るときには、ローター114115と非接触で
あるが、動作前又は異常動作の場合には、この補
助ベアリング150,151によつて回転部が支
承される。 又、ローター115の端部には、スラスト方向
の偏位を検出するための位置センサー152が取
付けられ、その出力によりスラスト磁気軸受用ス
テーター112,113を制御してスラスト方向
の位置制御を行なう。 尚、電気絶縁物137,145の材質として、
窒化シリコン(例えばSi3N4)のようなセラミツ
クスを用いると、機械的強度が大きくなり、好適
である。 〔発明の変形例〕 上記実施例では、ローター114,,115
実質的に接地電位に保つために非接触の電流通路
を採用しているが、その片方又は両方を機械的に
接触させる構造にしても良い。 同様に、ターゲツトに管外から電圧を供給す
るための非接触導電部143,144を機械的な
接触による導電機構に変えても良い。 又、ローター114(又は115)と絶縁物1
37(又は145)とを全面で接合しているが、
接合面を一部分に限定しても良いことは勿論であ
る。 又、上記実施例ではターゲツトを両側で支承
しているが、磁気軸受用ステーター111を11
0側に移して、いわゆる片持構造にしても良いこ
とは勿論である。 次に、他の変形例について第2図を用いて説明
するが、第1図と同一箇所は同一符号を付す。 即ち、電気絶縁物137,145は柱状とし、
耐電圧部分137−b,145−aは沿面距離を
長くすることにより、高電圧とすれば、上記実施
例と同様効果が得られる。更に、耐電圧部分13
7−b,145−aに凹凸部を設けて沿面距離を
長くすれば良いことは勿論である。 又、軸受部に従来の機械的ベアリングを用いて
も良い。 〔発明の効果〕 この発明によれば、次のような優れた効果が得
られる。 即ち、回転体が完全非接触であるので、
30000rpm程度の超高速回転が可能であり、X線
管の尖頭入力値を従来来管に比べて1.7位に増加
させることができる。又、回転体が完全非接触で
あるため、低振動、低騒音のX線管を提供でき、
更に機械的ボールベアリングを使わないので、回
転寿命が極めて長くなる。 又、ターゲツトを正の高電圧に、陰極12
0,121を負の高電圧に保つているので、いわ
ゆる中性点接地方式の高電圧電源が使用できる。
つまり従来のX線管用電源を使用できるため、こ
の発明の回転陽極型X線管は従来のX線発生装置
に使用することができる。 又、ローター114115が実質的に接地電
位であるため、磁気軸受の磁気ギヤツプを小さく
できると共に強い剛性を得るこことができ、極め
て重い重量((例えば4Kg)のターゲツトを高
速(例えば30000rpm)で回転させることができ
るので、超大容量(例えば6MHU)のX線管を
提供することができる。更に、ローター114
115が実質的に接地電位であるために、位置セ
ンサー152に入るノイズを減少させることがで
き、安定な動作が可能である。 又、ローター114115の構造が簡単であ
り、この結果、コンパクトで低価格のX線管を提
供することができる。以上説明したようにこの発
明は、磁気軸受の一部を構成する軸受用ローター
及び陽極ターゲツトを機械的に連結する電気絶縁
体が、縦断面がほぼT字状をなし、その径大部に
陽極ターゲツトが連結されるとともに径小部の外
周に磁気軸受用ローターが固着され、且つ絶縁体
径大部と陽極ターゲツトとの間にこのターゲツト
の外径寸法よりも小さい内径寸法の孔を有する遮
蔽板が配置されているので、回転体全体の剛性を
高くすることができ、而も陽極ターゲツトからの
浮遊電子が絶縁体の径大部に衝突して帯電するこ
とが抑制され、安定な動作が維持される。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a rotating anode type X-ray tube device, which rotates at high speed while supporting an anode target in a non-contact manner with a magnetic bearing, and furthermore, the anode target is , a negative high voltage is supplied to the cathode, the vacuum vessel and the magnetic bearing rotor are kept at substantially ground potential, the distance between the stator and rotor of the magnetic bearing is maintained at 4 mm or less, and the compact The present invention relates to a rotating anode type X-ray tube device with a structure. [Technical background of the invention] Generally, X-ray tubes are used for medical purposes, for example, for X-ray diagnosis, but in cases such as gastric examination,
Conventionally, an X-ray tube as shown in FIG. 3 has been used. This X-ray tube is of a so-called rotating anode type, and a cathode 2 is disposed on one side of an envelope 1.
A cup 3 containing a cathode filament for emitting thermoelectrons and a focusing electrode is provided eccentrically.
Further, near the center of the envelope 1, a substantially umbrella-shaped anode target 4 is arranged opposite to the cathode 2 . This anode target 4 provides a high potential difference between it and the cathode 2 , accelerates electrons emitted from the cathode filament, causes them to collide, and generates X-rays by bremsstrahlung radiation, as well as a large amount of radiation generated at that time. It is designed to store and dissipate heat, and is designed to rotate at high speeds to effectively expand the heat generation area. Such an anode target 4
is connected to a covered cylindrical rotor 6 via a support column 5. The rotor 6 generates rotational force by receiving a rotating magnetic field generated by a stator 7 disposed outside the envelope 1, and together with the stator 7 forms an induction motor. In addition, the support column 5 and the rotor 6
are united. A rotating shaft 8 is disposed inside the rotor 6 along the axis, and one end of the rotating shaft 8 is fixed to the rotor 6 with a screw or the like (not shown). A bottomed cylindrical stator 9 is coaxially disposed between the rotating shaft 6 and the rotor 6, and one end is fixed to the envelope 1 via sealing rings 10 and 11. . A portion of the stator 9 is exposed outside the tube, and also serves to support and fix the entire X-ray tube to the outside. Bearings 12 and 13 are provided between the stator 9 and the rotating shaft 8.
is interposed so that the rotating shaft 8 can freely rotate. Now, during operation, the power when the electrons emitted from the cathode filament reach the target 4 reaches 1kW when the anode voltage is 50kV and the current is 20mA. Since more than 99% of this power is converted into heat, the target 4 is heated to a high temperature with heat radiation to the outside and heat conduction to other parts. Thermal radiation increases in proportion to the fourth power of temperature, so as the temperature rises, heat radiation increases significantly and thermal equilibrium is reached in a short time. For example, under the above conditions, equilibration occurs at 1100°C after 5 minutes. On the other hand, when heat is transferred by thermal conduction, if the other end of the conductive medium is thermally free, the end gradually becomes hotter over a long period of time. The heat of the target 4 is transmitted to the rotor 6 and rotating shaft 8, making them high temperature. When the rotor 6 becomes high in temperature, thermal radiation increases and thermal equilibrium is reached as described above. Under the above conditions, supporting column 5
The upper point reaches thermal equilibrium at 800°C approximately 15 minutes after the start of energization, the point at the rotor 6 reaches 550°C 30 minutes after the start of energization, and the point near the bearing 13 reaches thermal equilibrium at 400°C 50 minutes after the start of energization. If the heat conduction of the bearing 13 deteriorates, the temperature at the point will be the same as the point, 550℃
It will also reach. Depending on the rotational conditions of the balls in the bearings 12 and 13, thermal expansion may cause poor clearance between the outer ring and the inner ring, resulting in problems such as damage to the bearings. or,
If bearings 12 and 13 reach a temperature of 500°C or higher,
This will cause a decrease in the hardness of the ball, causing damage to the tube such as stopping rotation. Furthermore, it has been found that when the rotor 6 and target 4 are rotated via the bearings 12 and 13 in a vacuum, if the rotational speed is increased, the rotational life is extremely reduced. The rotational speed of X-ray tubes actually used is about 10,000 rpm, but even in this case, the rotational life is not sufficient. Furthermore, when the heat capacity of target 4 increases,
The disadvantage was that the weight of the target was increased and the rotational life was shortened. In order to solve this problem, US Pat.
Magnetic levitation type X-ray tubes have been proposed, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 59-63646, but these have the following drawbacks. i.e. U.S. patent specifications
In No. 4417171, the outer diameter of the rotor is extremely large, which not only increases the size of the entire X-ray tube, but also requires a high voltage to be applied to the central column, making it difficult to maintain it. In Special Publication No. 58-43860,
The disadvantage is that the rotor and target have low rigidity, the resonance frequency is low, and high speed rotation is not possible.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-63646, the anode must be kept at ground potential, which is inconvenient because a special high voltage power supply and voltage cable are required. [Problems with Background Art] The conventional X-ray tube as described above has the following drawbacks. That is, as mentioned above, the inner rings of the bearings 12 and 13 tend to reach high temperatures, but the outer rings are at a low temperature, and the temperature at this point ranges from 60°C to 60°C.
The temperature varies between 550°C depending on the rotational conditions of the balls in the bearings 12 and 13. When the temperature of the balls increases, not only will there be insufficient clearance between the balls and the inner and outer rings, but the lubricant existing between them will evaporate, causing damage to the bearings 12 and 13.
may be damaged. For these reasons, there is a drawback that rotation stoppage accidents tend to occur frequently. To prevent this, the degree of blackening of the target 4 is increased, the degree of blackening of the surface of the rotor 6 is increased, and the degree of blackening of the target 4 and the rotor 6 is increased.
Although it has been considered to install a heat shield plate between the two, the effect of these is relatively small, and the reality is that the input power to the target 4 is too small. Furthermore, when this structure is rotated at high speed, the rotational life becomes extremely poor. When the heat capacity of the target 4 is increased, the weight of the target 4 increases, so
The rotation life becomes shorter and shorter. In order to eliminate these problems, a rotating anode type X-ray tube using a magnetic bearing was proposed in U.S. Patent No. 4417171, Japanese Patent Publication No. 58-43860, and Japanese Patent Application Laid-open No. 59-63646, as mentioned above. has been done. However, each of these has drawbacks as described above. [Objective of the Invention] The object of the present invention is to support a large-capacity X-ray generating target in a contactless and rotatable manner using a magnetic bearing, to maintain the rigidity of the magnetic bearing sufficiently high, and to reduce the rigidity of the rotating part. By increasing the resonant frequency, high-speed rotation with low vibration is possible, and the rotation life is extremely long.The target is set to a positive high voltage, the cathode is set to a negative high voltage, and the rotor and A rotating anode type that significantly improves reliability by keeping the stator essentially at ground potential, which reduces the magnetic gap and increases rigidity, and prevents noise from entering the position sensor that detects rotor displacement. An object of the present invention is to provide an X-ray tube. [Summary of the Invention] This invention involves inserting and fixing an insulator inside a rotor for a magnetic bearing, and mechanically fixing an X-ray generating target at a separated position on the outer periphery of the insulator through the insulator. The target and the magnetic bearing rotor are electrically insulated by the separated portion of the insulator, the magnetic bearing rotor is maintained at substantially ground potential, and at least one of the magnetic bearing rotors is penetrated into the inside of the rotor. A positive high voltage is supplied to the target from outside the tube through a conductive path provided in the tube. A negative high voltage can be applied to the cathode, and it can be used with the same high voltage power supply with the same neutral point grounding as a conventional rotating anode X-ray tube, and the same level of power as a conventional X-ray tube. It is a rotating anode type X-ray tube device that can rotate a large-capacity target at an ultra-high speed, has an extremely long life, and has low vibration and noise. [Embodiments of the Invention] A rotating anode type X-ray tube device of the present invention is constructed as shown in FIG. 1, and the same parts as in the conventional example (FIG. 3) are given the same reference numerals. That is, the central portion of the housing 1, which is a vacuum container, is made of metal and is maintained at ground potential. This housing 1 includes an endothermic container section 101 that absorbs heat from the anode target 4 for generating X-rays.
, vacuum partitions 102 and 103 in the magnetic bearing, vacuum partitions 104 and 105 in the position sensor, auxiliary bearing support plates 106 and 107, and an end insulating container 108,
It consists of 109. The above-mentioned parts of the housing 1 form a vacuum container as described above, and the inside of the housing 1 is maintained at a high vacuum. Radial magnetic bearing stators 110 and 111 that generate an attractive force in the radial direction are provided outside the vacuum partition walls 102 and 103 within the magnetic bearings. This radial magnetic bearing stator 11
Next to each of 0 and 111, there is a stator 1 for a thrust magnetic bearing that generates an attractive force in the thrust direction.
12 and 113 are provided. Inside each of these stators are rotors 114 , 1 for magnetic bearings.
15 are arranged. The magnetic bearing rotors 114 and 115 are made of a magnetic material such as pure iron, and on the outer periphery thereof are laminated plates 116 and 11 made of a magnetic material.
7 is coated, and a suction force is generated between the laminated plates 116, 117 and the stators 110, 111 for the radial magnetic bearing to constitute a radial magnetic bearing. Further, the rotor 114 for the radial magnetic bearing,
At the ends of 115, low temperature operation cathodes 120, 121 made of heat-resistant metals 118, 119, such as barium imprecathode, are attached . 125 is formed. Furthermore, fixed cathodes 126 and 127 are provided outside the rotating heat-resistant metals 118 and 11.
9, the current-carrying diode 124 ,
Current-carrying diodes 128 , 129 with opposite characteristics to 125
is formed. These diodes keep both the magnetic bearing rotors 114 and 115 substantially at ground potential, and the magnetic bearing internal vacuum bulkhead 10
It has substantially the same potential as 2,103. Therefore, the gap between them can be kept at a small gap of 0.5 mm or less, and the stators 110 and 111 for the radial magnetic bearing and the rotor 11 for the magnetic bearing can be kept at a small gap of 0.5 mm or less.
4, 115 can be reduced to within 1 mm. As a result, bearing rigidity can be extremely increased. Furthermore, metal rings 130 and 131 are fixed to the outer peripheries of the magnetic bearing rotors 114 and 115 following the laminated plates 116 and 117, and a copper ring 132 is attached to the outer periphery of one rotor 115 following the metal ring 131. , a non-magnetic ring 133 is fixed. A stator 134 for rotor rotation is provided outside the copper ring 132,
These form an induction motor that rotates the rotor at high speed. A ring 10 is provided on the outside of the metal ring 130 and the non-magnetic ring 133, respectively.
4,105 through the radial sensor 135,
136 are provided, and magnetic bearing rollers 114 ,
115 deviation is detected. Furthermore, a penetrating electrical insulator 137 is mechanically and rigidly fixed to the inside of the magnetic bearing rotor 114 by shrink fitting or the like. An end surface 137-a of this electrical insulator 137 on the target 4 side
A metal plate 138 made of molybdenum or the like is bonded to. Experiments have shown that this joining can be achieved by brazing or the like. and,
An anode target 4 for generating X-rays is mechanically and tightly fixed to this metal plate 138 by bolts 139. A withstand voltage portion 137-b is formed between the end of the magnetic bearing rotor 114 and the metal plate 138 , and the diameter of the electric insulator 137 is larger than that of the other portions.
14 high withstand voltage (e.g. 80kV or more). In this case, the withstand voltage portion 13 of the electrical insulator 137
7-b has a longer creepage distance by making the surface uneven. A conductive path 14 is provided in the center of the electrical insulator 137.
0 is provided and the target 4 of the electrical insulator 137
A heat-resistant metal 142 is provided on the other part of the conductive path 140, which is electrically connected to the target 4 via a conductor 141 attached to the side end face by metallization or the like. A thermionic emission cathode 143 is attached to the part, and the cathode 143 is heated by a heater 144 attached to the outside.
It is heated to a high temperature of around 1000℃. The heater 144 is supplied with a high voltage (for example,
75 kV), heated as described above, and electrically coupled with low impedance due to the inflow of thermoelectrons from the cathode 143. Therefore, high voltage can be supplied to the target 4 from outside the tube without contact. An electrical insulator 145 is also inserted and fixed into a part of the inside of the other magnetic bearing rotor 115 by shrink fitting, etc. Similarly to the above, the target mounting metal plate 138 and the rotor 115 are connected to a large diameter resistant material. The voltage portion 145-a provides high withstand voltage (e.g.
80kV). As described above, the rotor 115 is kept at the ground potential, and the target 4 is kept at a high positive voltage. Note that the withstand voltage portion 145-a is provided with an uneven portion to increase the creepage distance. Further, a negative high voltage (for example, -75 kV) is supplied to the cathode 3 by a conductor (not shown), and the thermoelectrons collide with the target 4 kept at a positive high voltage (for example, +75 kV), causing X Generate line 146.
The X-rays 146 are transmitted through an X-ray emission window 147 made of, for example, beryllium and attached to the heat-absorbing container 101.
It is irradiated to the outside of the tube through. Further, secondary electrons (not shown) emitted from the target 4 are shielded by shielding plates 148 and 149 provided inside the tube.
Withstand voltage portion 137- of electrical insulators 137, 145
b, preventing it from flying to 145-a. Furthermore, auxiliary bearings 150 and 151 are firmly supported by support plates 106 and 107 on the outer sides of the ends of the rotors 114 and 115, respectively. When the rotors 114 and 115 are operating normally, they are not in contact with the rotors 114 and 115 , but before operation or in the case of abnormal operation, the rotating parts are supported by the auxiliary bearings 150 and 151. Further, a position sensor 152 for detecting deviation in the thrust direction is attached to the end of the rotor 115 , and the output thereof controls the thrust magnetic bearing stators 112 and 113 to perform position control in the thrust direction. In addition, as the material of the electrical insulators 137 and 145,
It is preferable to use ceramics such as silicon nitride (for example, Si 3 N 4 ) because of its increased mechanical strength. [Modification of the Invention] In the above embodiment, a non-contact current path is employed to maintain the rotors 114 , 115 at substantially ground potential, but a structure in which one or both of them are brought into mechanical contact may be used. It's okay. Similarly, the non-contact conductive parts 143 and 144 for supplying voltage to the target 4 from outside the tube may be changed to a conductive mechanism using mechanical contact. Also, the rotor 114 (or 115 ) and the insulator 1
37 (or 145) is joined on the entire surface,
Of course, the bonding surface may be limited to a portion. Further, in the above embodiment, the target 4 is supported on both sides, but the stator 111 for magnetic bearing is supported on both sides.
Of course, it may be moved to the 0 side to form a so-called cantilevered structure. Next, another modification will be explained using FIG. 2, where the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. That is, the electrical insulators 137 and 145 are columnar,
If the withstand voltage portions 137-b and 145-a are made to have a high voltage by increasing the creeping distance, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Furthermore, withstand voltage portion 13
Of course, the creeping distance may be increased by providing uneven portions on 7-b and 145-a. Alternatively, a conventional mechanical bearing may be used for the bearing portion. [Effects of the Invention] According to this invention, the following excellent effects can be obtained. In other words, since the rotating body is completely non-contact,
It is capable of ultra-high-speed rotation of approximately 30,000 rpm, and can increase the peak input value of the X-ray tube by 1.7 compared to conventional tubes. In addition, since the rotating body is completely non-contact, it is possible to provide an X-ray tube with low vibration and low noise.
Furthermore, since no mechanical ball bearings are used, the rotational life is extremely long. Also, the target 4 is set to a positive high voltage, and the cathode 12 is set to a positive high voltage.
Since 0,121 is maintained at a negative high voltage, a so-called neutral point grounded type high voltage power supply can be used.
In other words, since a conventional X-ray tube power source can be used, the rotating anode X-ray tube of the present invention can be used in a conventional X-ray generator. Furthermore, since the rotors 114 and 115 are substantially at ground potential, the magnetic gap of the magnetic bearing can be made small and strong rigidity can be obtained. ), it is possible to provide an X-ray tube with an extremely large capacity (for example, 6MHU).Furthermore, the rotor 114 ,
Since 115 is substantially at ground potential, noise entering the position sensor 152 can be reduced and stable operation is possible. Further, the structure of the rotors 114 and 115 is simple, and as a result, a compact and low-cost X-ray tube can be provided. As explained above, the present invention has an electrical insulator that mechanically connects a bearing rotor and an anode target that constitute a part of a magnetic bearing, and has a substantially T-shaped longitudinal section, and has an anode in its large diameter portion. A shielding plate to which the targets are connected, a magnetic bearing rotor is fixed to the outer periphery of the small diameter part, and a hole having an inner diameter smaller than the outer diameter of the target is provided between the large diameter part of the insulator and the anode target. This arrangement increases the rigidity of the entire rotating body, and prevents stray electrons from the anode target from colliding with the large diameter part of the insulator and causing it to become charged, maintaining stable operation. be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係る回転陽極型
X線管を示す断面図、第2図はこの発明の変形例
を示す断面図、第3図は従来の回転陽極型X線管
を示す断面図である。 ……ハウジング、……陽極ターゲツト、1
10,111……ラジアル磁気軸受用ステータ、
112,113……スラスト磁気軸受用ステー
タ、114115……磁気軸受用ロータ、12
0,121……陰極、137,145……電気絶
縁物。
FIG. 1 is a sectional view showing a rotating anode X-ray tube according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a modified example of the invention, and FIG. 3 is a sectional view showing a conventional rotating anode X-ray tube. FIG. 1 ...Housing, 4 ...Anode target, 1
10,111... Stator for radial magnetic bearing,
112, 113... Stator for thrust magnetic bearing, 114 , 115 ... Rotor for magnetic bearing, 12
0,121...Cathode, 137,145...Electric insulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 真空容器内に配置された電子ビーム放出陰極
と、この陰極に対向して設けられた回転自在のX
線発生用陽極ターゲツトと、この陽極ターゲツト
を回転自在に支承する磁気軸受と、この磁気軸受
の一部を構成する軸受用ローター及び上記陽極タ
ーゲツトを機械的に連結する電気絶縁体とを備え
る回転陽極型X線管装置において、 上記電気絶縁体は、縦断面がほぼT字状をな
し、その径大部に上記陽極ターゲツトが連結され
るとともに径小部の外周に上記磁気軸受用ロータ
ーが固着され、且つ上記絶縁体径大部と陽極ター
ゲツトとの間に該ターゲツトの外径寸法よりも小
さい内径寸法の孔を有する遮蔽板が配置されてな
ることを特徴とする回転陽極型X線管装置。
[Claims] 1. An electron beam emitting cathode placed in a vacuum container, and a rotatable X provided opposite to this cathode.
A rotating anode comprising a line-generating anode target, a magnetic bearing rotatably supporting the anode target, a bearing rotor forming a part of the magnetic bearing, and an electrical insulator mechanically connecting the anode target. In the X-ray tube device, the electric insulator has a substantially T-shaped longitudinal section, the anode target is connected to the large diameter part, and the magnetic bearing rotor is fixed to the outer periphery of the small diameter part. A rotating anode type X-ray tube device, further comprising a shielding plate having a hole having an inner diameter smaller than the outer diameter of the target, and disposed between the large diameter portion of the insulator and the anode target.
JP60010470A 1985-01-23 1985-01-23 Rotating anode x-ray tube device Granted JPS61171043A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60010470A JPS61171043A (en) 1985-01-23 1985-01-23 Rotating anode x-ray tube device
US06/819,822 US4679220A (en) 1985-01-23 1986-01-17 X-ray tube device with a rotatable anode
DE8686300357T DE3678730D1 (en) 1985-01-23 1986-01-20 X-RAY TUBE DEVICES.
EP86300357A EP0189297B1 (en) 1985-01-23 1986-01-20 X-ray tube devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60010470A JPS61171043A (en) 1985-01-23 1985-01-23 Rotating anode x-ray tube device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61171043A JPS61171043A (en) 1986-08-01
JPH0421300B2 true JPH0421300B2 (en) 1992-04-09

Family

ID=11751024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60010470A Granted JPS61171043A (en) 1985-01-23 1985-01-23 Rotating anode x-ray tube device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61171043A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5582719B2 (en) * 2009-04-28 2014-09-03 株式会社東芝 Rotating anode type X-ray tube device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944624B2 (en) * 1978-09-22 1984-10-31 富士写真フイルム株式会社 Photographic sheet for color diffusion transfer method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61171043A (en) 1986-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3256579B2 (en) Rotating cathode X-ray tube device
EP0186937B1 (en) Rotating anode x-ray tube
US6707882B2 (en) X-ray tube heat barrier
US4679220A (en) X-ray tube device with a rotatable anode
EP0917176B1 (en) Straddle bearing assembly for a rotating anode X-ray tube
US6570960B1 (en) High voltage isolated rotor drive for rotating anode x-ray tube
US4115718A (en) Rotary-anode X-ray tube
CA1155899A (en) Flat rotary-anode x-ray tube with liquid metal bearing
JPH0355933B2 (en)
US6295338B1 (en) Oil cooled bearing assembly
US3842305A (en) X-ray tube anode target
JP4967854B2 (en) X-ray tube device
US6144720A (en) Iron oxide coating for x-ray tube rotors
EP1076351B1 (en) Rotary anode type X-ray tube and X-ray tube apparatus provided with X-ray tube
JPH0421300B2 (en)
JPH0515028B2 (en)
US2121632A (en) X-ray tube
JPH0457063B2 (en)
JPS61224251A (en) Rotary anode x-ray tube
JP2726252B2 (en) X-ray tube
JPS61225743A (en) Rotary anode x-ray tube device
US5708695A (en) Electrical coupling of rotating members of medical imaging devices
JPH0334183B2 (en)
JPS61259445A (en) Rotary anode x-ray tube
US20050041780A1 (en) X-rays emitter and X-ray apparatus and method of manufacturing an X-ray emitter