JPS5845778B2 - 回転アノ−ド形ｘ線タ−ゲット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概して回転アノード形Ｘ線管に関し、さらに詳
細には変形に対する改善された耐性を有する被覆された
アノードターゲットに関する。

一般に、回転アノード形Ｘ線管は焦点トラックと呼ばれ
る環状縁部を備えたアノードターゲット円板を内部に回
転可能に支持して有する環状エンベロープから成る。

焦点トラックは通常タングステンのような比較的高い原
子番号の物質から作られ、そのような物質は高エネルギ
ーの電子により衝撃を受けると容易にＸ線を放射する。

軸方向に離隔したカソードが高エネルギーの電子ビーム
を焦点トラックの調整された焦点スポット領域に方向づ
け、それによってそこからＸ線を発生させるために配置
される。

アノード円板の焦点トラック部分は、焦点スポット領域
が管状エンベロープに半径方向に向って設けられたＸ線
透過窓の方向に傾斜するように、円板の面に関して所定
のターゲット角度で配置される。

したがって、ビーム状をなしてＸ線透過窓を通過するＸ
線は焦点スポット領域の半径方向への投影部分（通常「
焦点スポット」と呼ばれる）から発生するように見える
。

焦点トラックの焦点スポット領域に入射する電子エネル
ギーの大部分は熱に変換され、このことはターゲット物
質の急激な温度上昇によって示される。

例えば、焦点スポット領域の表面温度は３０００℃の高
さにまで上昇することがある。

したがって、焦点トラックの表面をくぼませたり傷つげ
たりすることを防ぐため、アノード円板は例えば毎分１
００００回転というような適当な高角速度で回転され、
焦点トラックの連続したセグメントが、電子ビームに整
合された焦点スポット領域を通して急激に動かされるよ
うにする。

所望の高角速度に達したときの慣性を減少させるために
、アノードターゲットはモリブテンやグラファイト。

のよ５な比較的高い熱容量を有する物質から作られた軽
量の円板基部から成ることができる。

また、焦点トラックは電子放射カソードに隣接する円板
の環状縁部を被５Ｘ線放射物質の層から成ることができ
る。

このように、焦点トラック層に発生する熱は高熱容量の
基部に伝達され、最終的にはアノード円板の支持構造を
通して放散されうる。

しかし、これらアノード円板の開発にもかかわらず、ア
ノード円板は依然として高温動作の間に変形する可能性
がある。

一般に、円板の環状縁部は、ターゲット角度を減少させ
それによりＸ線ビームの到達領域をせばめるようにカソ
ードの方向に曲がる。

円板によって達成される高角速度によって生じる遠心力
および焦点トラック層と円板の熱膨張率の相異は焦点ト
ラック層に歪みを引き起すと信じられる。

これらの歪みは前述したように円板の環状縁部のゆがみ
すなわち変形によって解放される。

したがって、遠心力および高熱負荷により内部に生じる
熱機械的歪みを解放するための手段を有する被覆された
ターゲット基部を回転アノード形Ｘ線管に備えることが
有利でありかつ望ましい。

したがって、本発明は内部に電子放射カソードを回転ア
ノードターゲットの焦点トラック表面と離隔した関係に
配置した環状エンベロープから成る回転アノード形Ｘ線
管を提供する。

アノードターゲットは円板の外周端に向って収斂する対
向した傾斜面を有する環状縁部を備える基部円板を含む
。

カソードに隣接する傾斜面は例えばタングステンやタン
グステン−レニウム合金のようなＸ線放射物質で被覆さ
れる。

焦点トラック層は円板の外周端を取り巻いて延在し、か
つその終端は円板の対向した傾斜面と合体し厚さが漸減
する環状延長端部を形成する。

このように、遠心力および高熱負荷により焦点トラック
層に生じる熱機械的歪みを解放するため、焦点トラック
層は所望の機械的可撓性とともに、必要な熱膨張特性お
よび熱収縮特性を有する非常に薄い終端を備えている。

焦点トラック層を円板の外周端の回りに延在させること
によって、熱機械的歪みを焦点トラックからアノード円
板の比較的冷たい表面上にある非常に薄い終端に導くた
めの１つの連続した通路が提供される。

基部円板は好適には、例えばモリブテンやグラファイト
のような焦点トラック層のＸ線放射物質よりも高い熱容
量を有する比較的低原子番号の物質から作られる。

円板の傾射面は、それらに作用する対向した軸方向の力
を平衡させるため、円板の横軸平面に関してそれぞれ適
当な傾射角度に配置されうる。

したがって、内部基部は、円板の横軸平面に関して等し
くかつ対向する角度で傾斜した対向した傾斜面を有する
対称体から成ることができ、それぞれの傾斜面はあたか
も互いに鏡像をなすように見える。

その一方、円板基部は円板の横軸平面に関して対向する
異なった角度で配置された対向する傾斜面を有する非対
称体から成ることができる。

また、カソードに隣接する傾斜面上の焦点トラック層お
よび対向する傾斜面上の延長層はそれらに作用する対向
した軸方向の力を平衡させるためそれぞれ適当な厚さに
することができる。

したがって、円板の外周端に隣接して、焦点トラック層
およびその延長部は均一の厚さにすることができる。

その一方、円板の外周端に隣接して、焦点トラック層は
対向する傾斜面上の延長層よりも厚くすることもあるい
は薄くすることもできる。

第１図に例えばガラスのような誘電体物質から作られた
管状エンベロープを有する回転アノード形のＸ線管を示
す。

エンベロープ１２は再入端部１４および対向するネック
部１６を備える。

エンベロープ１２の再入端部はその周囲を例えばコバー
ルのような硬い物質から作られたカソード支持スリーブ
１８の一端に封止される。

カソードスリーブ１８はエンベロープ１２の内部で軸方
向に延在し、かつ半径方向に延在する中空の腕２２を支
持するキャップ２０に気密状態に封止された内端を有す
る。

腕２２はカソードスリーブ１８の軸に関して角度ヲ有し
かつその末端部に通常のカソードヘッド２４を支持する
。

カソードヘッド２４は一般にグリッド形焦点カップ２８
の内部に長手方向に配置された電子放射フィラメント２
６を備える。

電気導体３０は気密状態でキャップ２０を通りかつ絶縁
状態で中空の腕２２を通って周知の方法でフィラメント
２６および焦点カップ２８に適当に接続される。

ベアリングで支持された磁気形誘導電動機のロータ３２
（その外部ステータは図示されていない）がエンベロー
プ１２の焦点カップ１６の内部に封止される。

ロータ３２はエンベロープ１２の内部で軸方向に延在し
、かつその内端に取付けられた軸方向に延在する軸３４
を有する。

横方向に配置されたアノードターゲット３８が例えば六
角ナツト３６によって軸３４の末端部に適当に取付けら
れ、周知の方法でロータ３２により回転される。

アノードターゲット３８は基部円板４０を有し、基部円
板４０は対向した第１の傾斜面４６および第２の傾斜面
４８をそれぞれ備える環状縁部４４をその外周端４２に
隣接している。

第２図に示されるように傾斜面４６はＸ線放射物質から
戒る焦点トラック層５０で被覆され、その一部はカソー
ドヘッド２４と離隔して対向する関係に配置される。

層５０は例えばタングステンまたばタングステン−レニ
ウム合金のような適当なＸ線放射物質から成ることがで
き、化学的蒸着のような都合のよい手段で傾斜面４６に
施されうる。

層５０はまた円板４０の外周端４２の囲りに延在し、対
向する傾斜面４８に形成された延長層５１を含む。

延長層５１は隣接する傾斜面４８と合体し厚さが漸減す
る環状延長端部５２で終る。

このように、対向する傾斜面４８の傾斜構造によって、
マスキングあるいはさらに機械加工したりする必要なし
に所望の延長端部５２を得る手段が提供される。

動作において、導体３０を通して供給される電気エネル
ギーはフィラメント２６を鑞子放射温変にまで加熱し、
かつ放射された電子がビーム５４になるように焦点カッ
プ２８を適当な電位に維持する。

カソードヘッド２４に離隔して置かれた焦点トラック層
５０の弓形部分を急速に変化させるため、アノードター
ゲット３８は例えば毎分１００００回転のような適当な
高角速度で回転される。

また、ビーム５４の電子を焦点トラック５０上の調整さ
れた焦点スポット領域５６に加速するために、ターゲッ
ト３８はフィラメント２６に関して充分高い電位に維持
される。

焦点スポット領域５６に衝突した高エネルギー電子はＸ
線を発生し、Ｘ線のあるものはビーム５８となって環状
エンベロープ１２に半径方向に合わせて設けられたＸ線
透過窓６０を通過する。

したがって、Ｘ線ビーム５８は、通常管の「焦点スポッ
ト」と呼ばれる焦点スポット領域５８の半径方向への投
影部分から発生するように見える。

それ故、もし焦点スポット領域５６が全体として長方形
を構成していると、焦点スポットは通常はぼ正方形をな
し、例えば３平方ミリメータはどの小さいものでありう
る。

したがって、Ｘ線ビーム５８によって作られるレントゲ
ン写真像の解像度を高めるよ５に、管の「焦点スポット
」は通常Ｘ線ビーム５８のための点源にほぼ近似する。

このように円板４０の傾斜面４６および４８はアノード
ターゲット３８の高角速度により生じる遠心力の対向す
るそれぞれの軸方向成分を受けるしたがって、第３Ａ−
３Ｃ図に示すように、円板４０は縁部４４を通って延在
する横軸平面に関して等しくかつ反対向きの角度に置か
れた対向する第１の傾斜面４６ａおよび第２の傾斜面４
８ａを有する対称体４０ａから成ることができる。

このようにして、それぞれの傾斜面４６ａおよび４８ａ
に作用する遠心力の対向する軸方向成分は平衡されうる
。

同様に、焦点トラック層５０および延長層５１はこれら
の層を隣接する傾斜面４６および４８からそれぞれ持ち
上げようとする遠心力のそれぞれ対向する軸方向成分を
受ける。

したがって、第３Ａ図に示すように、焦点トラック層５
０ａと、外周端４２に隣接する延長層５１ａの環状部分
とをほぼ同じ厚さにすることができる。

このようにして、層５０ａおよび５１ａに作用する遠心
力のそれぞれ対向する軸方向成分は平衡されうる。

一方、第３Ｂ図に示すように、外周端４２に隣接する延
長層５１ｂの環状部分は焦点トラック層５０ｂよりも大
きな厚さを持たせてもよい。

他方、第３Ｃ図に示すように、延長層５１ｃは焦点トラ
ック５０ｃ″よりも小さな厚さにすることもできる。

このよ５にして、それぞれの層５０および５１に作用す
る遠心力の軸方向成分以外の力を打消すことができる。

一般に、焦点トラック層５０のＸ線放射物質の熱膨張係
数は円板４０の高熱容量物質のそれよりもかなり小さい
。

例えば、タングステンの熱膨張係数はモリブテンのそれ
の約−である。

したがつて、焦点トラック層５０より大きな割合で半径
方向に膨張する傾向のある円板４０によってバイメタル
効果が生じる。

その結果、従来技術の回転アノードは一般にカソードヘ
ッド２４に向って軸方向に曲がるアノードターゲット３
８の環状縁部４４によって変形される。

しかし、焦点トラック層印を円板４０の外周端４２の囲
りに延長して円板の第２の傾斜面４８と合体する終端と
して環状延長端部５２を有する延長層５１を形成するこ
とによって、前述した種類の変形は本発明の回転アノー
ドターゲットによって避けられる。

このように焦点トラック層５０および熱的に結合された
延長層５１は円板４０の半径方向の膨張を規制する傾向
がある。

焦点トラック層５０および連続的に結合された延長層５
１に引き起こされる熱的および機械的歪みは延長層５１
の終端としての環状延長端部５２を通じて解放されるも
のと信じられる。

そのテーパ状の厚みのために、延長端部５２は隣接する
円板４０の傾斜面４８の熱膨張および機械的特性と緊密
に釣合うようにされる。

一方、第４Ａ−４Ｃ図に示すように、アノードターゲッ
ト３８は外周端４２を通る横軸平面に関して対向しかつ
異なった大きさの角度に配置されたそれぞれの第１の傾
斜面４６ｂおよび第２の傾斜面４８ｂを有する非対称な
円板４０ｂから成ることができる。

したがって、傾斜面４６ｂの方が大きな熱負荷を受ける
ので、対向する傾斜面４８ｂは外周端４４を通る横軸平
面に関してより大きな角度で配置され５る。

かくして、傾斜面４８ｂに作用する遠心力のより大きな
軸方向成分は傾斜面二４６ｂに作用する遠心力のより小
さな軸方向成分および前述したバイメタル効果によって
引き起される熱的歪みを補償することができる。

また、第４Ａ図に示すように、傾斜面４６ｂおよび４８
ｂはそれぞれ縁部４４に隣接するほぼ均一な厚さの環状
部分を有する焦点トラック層５０ａおよび延長層５１ａ
で被うことができる。

他方、第４Ｂ図に示すように、縁部４４に隣接する延長
層５１ｂの環状部分は焦点トラック層５０ｂの厚さより
も大きな厚さにしうる。

また反対に、第４Ｃ図に示すように、延長層５１ｃの環
状部分は焦点トラック層５０ｃの厚さよりも小さな厚さ
にしうる。

こＣよ５にこの明細書において、円板の外周端に向って
収斂する対向した傾斜面を備えた環状部分を有する基部
円板から戒り、前記一方の傾斜面は外周端の回りに延在
して延長端を形成する焦点トラック層で被われ、前記延
長端は円板の対向した傾斜面と合体する環状延長端部を
有することを特徴とする回転形のＸ線アノードターゲッ
トが開示されている。

前述より、本発明のすべての目的はここに記載された構
造から達成されることは明らかである。

しかし、特許請求の範囲に記載される発明の精神から離
れることなく種々の変更が当業者により成され５ること
もまた明らかである。

したがってここに記載されたすべての事柄は例示的なも
のであり制限的なものではないと理解されるべきである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したＸ線管の軸部の部分断面図
である。 第２図は第１図におげろ線２−２に沿って切断し矢印の
方向に見たアノードターゲット円板の平面図。 第３Ａ−３Ｃ図は円板の対向する傾斜面上の延長層と比
べて種々の厚さの焦点トラック層を有する対称なターゲ
ット円板の部分断面図である。 第４Ａ−４Ｃ図は円板の対向する傾斜面上の延長層と比
べて種々の厚さの焦点トラック層を有する非対称なター
ゲット円板の部分断面図である。 １２・・・管状エンベロープ、１４・・・再入端部、１
６・・・ネック部、１８・・・カソード支持スリーブ、
２０・・・キャップ、２２・・・腕、２４・・・カソー
ドヘッド、２６・・・フィラメント、２８・・・焦点カ
ップ、３０・・・導体、３２・・・ロータ、３４・・・
軸、３６・・・六角ナツト、３８・・・アノードターゲ
ット、４０・・・基部円板、４０ａ・・・対称体、４０
ｂ・・・非対称体、４２・・・外周端、４４−・・環状
縁部、４６，４６ａ、４６ｂ＝第１の傾斜面、４Ｌ４８
ａｔ４８ｂ”・第２の傾斜面、５０．５０ａ 、５０ｂ
、５０ｃｍ・・焦点トラック層、５１ ｔ５１ａｔ５
１ｂｔ５１ｃ”・延長層、５２．５２ａ 、５２ｂ 、
５２ｃ・・・環状延長端部、５４．５Ｂ・・・電子ビー
ム、５６・・・焦点スポット領域、６０・・・Ｘ線透過
窓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周端に隣接して配置されかつこの外周端に収斂す
   る対向した傾斜面を備える環状縁部を有する円板と、前
   記傾斜面の１つの上に配置されかつ内側に厚さが漸減す
   る延長端部を有し、前記外周端の囲りおよび対向する傾
   斜面の上に延在するＸ線放射物質の層とから成る回転ア
   ノード形Ｘ線ターゲット。 ２ 前記円板が前記Ｘ線放射物質よりも高い熱容量の物
   質から作られることを特徴とする特許請求の範囲１に記
   載のＸ線ターゲット。 ３ 前記円板が対称体であることを特徴とする特許請求
   の範囲１′に記載のＸ線ターゲット。 ４ 前記円板が非対称体であることを特徴とする特許請
   求の範囲１に記載のＸ線ターゲット。