Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0457063B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0457063B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0457063B2
JPH0457063B2 JP6522085A JP6522085A JPH0457063B2 JP H0457063 B2 JPH0457063 B2 JP H0457063B2 JP 6522085 A JP6522085 A JP 6522085A JP 6522085 A JP6522085 A JP 6522085A JP H0457063 B2 JPH0457063 B2 JP H0457063B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
anode
target
cathode
rotating
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
Application number
JP6522085A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61225742A (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 JP6522085A priority Critical patent/JPS61225742A/en
Publication of JPS61225742A publication Critical patent/JPS61225742A/en
Publication of JPH0457063B2 publication Critical patent/JPH0457063B2/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

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。
[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.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

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5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2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
を内蔵した陰極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、陰極構体2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、上記陰極構体2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8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1
2,13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に伝えられ、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
℃で、ベアリング13の近傍の点では通電開始
後約50分で400℃で熱平衡に達する。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。
Generally, X-ray tubes are used for medical purposes, such as X-ray diagnosis, but in cases such as stomach examinations,
Conventionally, an X-ray tube as shown in FIG. 5 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 cathode 3 containing a cathode filament that emits 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 structure 2. This anode target 4 provides a high potential difference with the cathode structure 2, accelerates electrons emitted from the cathode filament, causes them to collide, and generates X-rays by bremsstrahlung radiation. It is designed to store and dissipate large amounts of 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. Note that the support column 5 and the rotor 6 are integrated. 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 8 and the rotor 6, and one end thereof 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. A bearing 1 is provided between the stator 9 and the rotating shaft 8.
2 and 13 are interposed so that the rotating shaft 8 can freely rotate. Now, during operation, the power when the electrons emitted from the cathode filament reach target 4 is as follows: anode voltage 50KV current
For 20mA, it reaches 1KW. 99 of this power
% or more 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. And the heat of target 4 is rotor 6,
It is transmitted to the rotating shaft 8 and makes 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, the point on the support column 5 reaches 800 in about 15 minutes after the start of energization.
℃, 550 at the point of rotor 6 30 minutes after the start of energization
℃, thermal equilibrium is reached at a point near the bearing 13 at 400°C approximately 50 minutes after the start of energization. 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. Furthermore, if the temperature of the bearings 12 and 13 exceeds 500° C., the hardness of the balls will decrease, causing damage to the bulbs such as stopping rotation.

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。
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.

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高電圧ケ
ーブルが必要となり不便である。
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 as a special high voltage power supply and high voltage cable are required.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

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。
However, the conventional X-ray tube as described above has the following drawbacks. That is, when the temperature of the balls of the bearings 12, 13 increases as described above, not only does the clearance between the balls and the inner and outer rings become insufficient, but also the lubricant existing between them evaporates, causing the bearings 12, 13 to become hot. 13 may be damaged. For these reasons, there is a drawback that rotation stoppage accidents tend to occur frequently. To prevent this, it has been considered to increase the degree of blackening of the target 4, increase the degree of blackening of the surface of the rotor 6, and install a heat shield plate between the target 4 and the rotor 6, but these effects are limited. The actual situation is that the input power to the target 4 is relatively small.

又、この構造では高速回転をすると、回転寿命
が極めて短かくなる。そして、ターゲツト4の熱
容量を増すと、ターゲツト4の重量が増すため、
益々回転寿命が短くなる。これらの問題を除去す
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。
In addition, when this structure is rotated at high speed, the rotational life becomes extremely short. 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 has been developed as described in U.S. Pat.
It was proposed in No. 58-43860 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-63646. However, each of these has drawbacks as described above.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

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、低振動の超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線管装置を提供する
ことである。
The purpose of this invention is to rotatably support a large-capacity X-ray generation target using a magnetic bearing without contact, maintain the rigidity of the magnetic bearing sufficiently high, and increase the rigidity of the rotating part to reduce the resonance frequency. It enables ultra-high speed rotation with low vibration, extremely long rotation life, and high positive voltage to the target.
By keeping the cathode at a high negative voltage and the vacuum vessel and the rotor and stator of the magnetic bearings substantially at ground potential, the magnetic gap is reduced, increasing rigidity, and noise is removed from the position sensor that detects the displacement of the rotor. An object of the present invention is to provide a rotating anode type X-ray tube device in which the reliability is significantly improved by preventing the intrusion of

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

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。
In this invention, an insulator is inserted and fixed inside a rotor for a magnetic bearing, and an X-ray generating target is mechanically fixed to a separated position on the outer periphery of the insulator via the insulator. and the magnetic bearing rotor are electrically insulated by the separated insulator, the magnetic bearing rotor is maintained at substantially ground potential, and at least one conductor is provided penetrating through the inside of the rotor. A positive high voltage is supplied to the target from outside the tube through 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 possible to rotate targets with large weight and external dimensions at ultra-high speeds, extremely long life, low vibration,
This is a low-noise rotating anode type X-ray tube device.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

この発明の回転陽極型X線管装置は第1図乃至
第3図に示すように構成され、従来例(第5図)
と同一箇所は同一符号を付すことにする。
The rotating anode type X-ray tube device of the present invention is constructed as shown in FIGS. 1 to 3, and the conventional example (FIG. 5)
The same parts are given the same symbols.

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1は、X線発生用のターゲツ
ト4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、補助ベアリング
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
グ1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。
That is, the central portion of the housing 1, which is a vacuum container, is made of metal and is maintained at ground potential. The housing 1 includes a heat absorbing container part 101 that absorbs heat from the target 4 for generating X-rays, vacuum partitions 102 and 103 in the magnetic bearing, vacuum partitions 104 and 105 in the position sensor, and an auxiliary bearing support plate. 106, 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.

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114,1
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。
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, magnetic bearing rotors 114, 1
15 are arranged. The rotors 114 and 115 for magnetic bearings are made of a magnetic material such as pure iron, and on the outer periphery there are laminated plates 116 and 11 made of 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.

さて、磁気軸受用ローター114.115の金
属円筒部材の各端部には、熱容量が小さいタンタ
ルのような薄い耐熱金属又は表面がメタライズさ
れたSi3N4のようなセラミツクでできた耐熱円筒
118,119が電気的及び機械的に接続固定さ
れている。これら耐熱円筒の外周の一部には、バ
リウムインプレカソードのような比較的低温で熱
電子を放出する熱電子放出用回転陰極120,1
21がそれぞれ取付けられている。又、これら耐
熱円筒の回転陰極120,121に近接した部分
に電子流入用の回転陽極124,125が構成さ
れており、これら回転陰極及び回転陽極がロータ
ーと一体的に回転させられるようになつている。
Now, at each end of the metal cylindrical member of the magnetic bearing rotor 114, 115, there are heat-resistant cylinders 118, 119 made of a thin heat-resistant metal such as tantalum, which has a small heat capacity, or a ceramic such as Si3N4 with a metalized surface. Connected and fixed electrically and mechanically. A part of the outer periphery of these heat-resistant cylinders is provided with a rotating cathode 120, 1 for thermionic emission, which emits thermionic electrons at a relatively low temperature, such as a barium imprecathode.
21 are attached to each. Furthermore, rotating anodes 124 and 125 for inflowing electrons are constructed in the vicinity of the rotating cathodes 120 and 121 of these heat-resistant cylinders, and these rotating cathodes and rotating anodes are rotated integrally with the rotor. There is.

一方、ローターの耐熱円筒118,119を同
軸的に取巻く端部絶縁容器108,109の内側
には、回転陰極120,121のまわりに近接対
向して電子流入用の固定陽極122,123が配
置されている。又、これに近接して、回転陽極1
24,125のまわりに近接対向して加熱ヒータ
機能をもつ熱電子放出用固定陰極126,127
がそれぞれ配置されている。こうして、耐熱円筒
で電気的に短絡されている回転陰極及び回転陽極
に対し固定陽極及び固定陰極が互いに逆極性のダ
イオード対128,129を構成しており、それ
らの動作によりローターの外周部の金属円筒部材
がほぼ接地電位に保持されるようになつている。
On the other hand, fixed anodes 122 and 123 for electron inflow are disposed around rotating cathodes 120 and 121 in close opposition to each other on the inside of end insulating containers 108 and 109 coaxially surrounding heat-resistant cylinders 118 and 119 of the rotor. ing. Also, close to this, a rotating anode 1
Fixed cathodes 126 and 127 for thermionic emission, which have a heater function and are closely opposed to each other around 24 and 125.
are placed respectively. In this way, the fixed anode and fixed cathode form a diode pair 128 and 129 with opposite polarity to the rotating cathode and rotating anode, which are electrically short-circuited by the heat-resistant cylinder, and their operation causes the metal on the outer periphery of the rotor to The cylindrical member is maintained at approximately ground potential.

これら固定陰極126,127は例えばタング
ステン線のように高温度まで加熱できる金属でで
きており、例えば2250℃まで加熱されて自ら熱電
子発生用陰極として作動するだけでなく、その表
面から強い熱輻射を行ない、対向する上記耐熱円
筒118,119を高温度に加熱する。そして、
これらに取付けられた陰極120,121はおよ
そ900℃まで加熱され、上記したように陰極とし
て作動する。
These fixed cathodes 126 and 127 are made of metal that can be heated to high temperatures, such as tungsten wire, and when heated to, for example, 2250°C, they not only operate as cathodes for generating thermionic electrons, but also emit strong thermal radiation from their surfaces. The heat-resistant cylinders 118 and 119 facing each other are heated to a high temperature. and,
The cathodes 120, 121 attached to these are heated to approximately 900° C. and operate as cathodes as described above.

これらの陰極に対向するダイオード陽極12
2,123は例えばタングステン線のようなフイ
ラメントからできてより、自らも真空外囲器の外
部から通電されて加熱され、対向する陰極12
0.121を補助的に加熱する。上記固定陰極1
26,127は接地されており、固定の陽極12
2には抵抗器153を介して正の電圧例えば50V
が印加されている。従つて、電流値は低い値に制
限されるが、ローター114,115の電位は実
質的に常に接地電位となる。第1図では、もう1
つの接地用ダイオードの結線は省略してある。
又、上記耐熱円筒118,119の外径は上記磁
気軸受用ローター114,115の外径より小さ
くなつているので、高温になるにも拘らず遠心力
が小さくなり、高速回転に耐えることができる。
A diode anode 12 facing these cathodes
2, 123 is made of a filament, such as a tungsten wire, and is heated by being energized from outside the vacuum envelope, and is connected to the opposing cathode 12.
0.121 is heated auxiliary. Fixed cathode 1 above
26 and 127 are grounded, and the fixed anode 12
2 is connected to a positive voltage, for example 50V, through a resistor 153.
is applied. Therefore, although the current value is limited to a low value, the potential of the rotors 114, 115 is substantially always at ground potential. In Figure 1, another
The connection of the two grounding diodes is omitted.
Furthermore, since the outer diameters of the heat-resistant cylinders 118 and 119 are smaller than the outer diameters of the magnetic bearing rotors 114 and 115, the centrifugal force is reduced despite the high temperatures, making it possible to withstand high-speed rotation. .

これらのダイオードにより磁気軸受用ローター
114,115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102,103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110,11
1と磁気軸受用ローター114,115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。
These diodes keep both the magnetic bearing rotors 114 and 115 substantially at ground potential, and have substantially the same potential as the vacuum partitions 102 and 103 within the magnetic bearings. Therefore, the gap between them can be kept within 0.5mm,
Stator 110, 11 for the above radial magnetic bearing
1 and the magnetic bearing rotors 114, 115 can be reduced to within 1 mm. As a result, bearing rigidity can be extremely increased.

更に上記磁気軸受用ローター114,115の
外周には、上記積層板116,117に続いて非
磁性金属からなる金属リング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1
32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104,105を介してラジアルセ
ンサー135,136が設けられ、磁気軸受用ロ
ーター114,115の偏位を検出する。
Further, metal rings 130 and 131 made of non-magnetic metal are fixed to the outer periphery of the magnetic bearing rotors 114 and 115 following the laminated plates 116 and 117, and metal rings 130 and 131 made of non-magnetic metal are fixed to the outer periphery of the rotor 115. Subsequently, a copper ring 132 and a non-magnetic ring 133 are fixed. Above copper ring 1
32 has a stator 134 for rotating the rotor.
are provided and these form an induction motor to rotate the rotor at high speed. Radial sensors 135 and 136 are provided outside the metal ring 130 and non-magnetic ring 133 via rings 104 and 105, respectively, to detect the displacement of the magnetic bearing rotors 114 and 115.

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のうちローター114のターゲツト側の
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4がボルト139により機械
的に密に固定されている。
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. A metal plate 138 made of molybdenum or the like is bonded to an end surface 137-a of the electrical insulator 137 on the target side of the rotor 114. Experiments have shown that this joining can be achieved by brazing or the like. An anode target 4 for generating X-rays is mechanically and tightly fixed to this metal plate 138 by bolts 139.

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4と磁気軸受用ローラー1
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。
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.

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4
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4に電気的に
結合されている。上記導電路140の他の端部に
は耐熱円筒142が設けられており、その一部に
熱電子放出用陰極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。この陰極14
3とヒーター144とで構成されるダイオードの
パービアンスは、上記陰極3とターゲツト4から
なるダイオードのパービアンスよりも大きくなつ
ているため、この部分での電圧低下は少なくなつ
ている。従つて、ターゲツト4に管外から非接触
で高電圧を供給することができる。
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
It is electrically coupled to the target 4 via a conductor 141 attached to the side end face by metallization or the like. A heat-resistant cylinder 142 is provided at the other end of the conductive path 140, and a thermionic emission cathode 143 is attached to a part of the cylinder.
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. This cathode 14
Since the perveance of the diode composed of the cathode 3 and the heater 144 is greater than that of the diode composed of the cathode 3 and the target 4, the voltage drop in this portion is smaller. Therefore, high voltage can be supplied to the target 4 from outside the tube in a non-contact manner.

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
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
ト4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。
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 have a large diameter and a withstand voltage. The portion 145-a provides high withstand voltage (e.g.
80KV). As described above, the rotor 115 is kept at 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 creeping distance.

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4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4か
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。
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.

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114,115が正常に作動してい
るときには、ローター114,115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。
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, 115 are operating normally, they are not in contact with the rotors 114, 115, but before operation or in the case of abnormal operation, the rotating parts are supported by the auxiliary bearings 150, 151.

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。
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.

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。
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.

〔発明の変形例〕[Modified example of the invention]

上記実施例では、ローター114,115を実
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、その片方を機械的に接触させる
構造にしても良い。
In the above embodiment, a non-contact current path is used to maintain the rotors 114 and 115 at substantially ground potential, but a structure may be adopted in which one of the rotors 114 and 115 is brought into mechanical contact.

又、ローター114又は115と絶縁物137
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。
Moreover, the rotor 114 or 115 and the insulator 137
or 145 are bonded over the entire surface, but it goes without saying that the bonding surface may be limited to a portion.

又、ターゲツト4と電気絶縁物137,145
の間に、それぞれ金属板138を介して両者を結
合しているが、これらを直接接合しても良い。
Moreover, the target 4 and the electrical insulators 137, 145
Although the two are connected via metal plates 138 between them, they may be directly joined.

又、上記実施例では、ターゲツト4を両側で支
承しているが、磁気軸受用ステータ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。
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 is also possible to move it to the 0 side and create a so-called cantilever structure.

次に他の変形例について、第4図を用いて説明
する。尚、第2図は第1図の左端の部分のみを表
わしており、第1図と同一箇所は同一符号を付し
てある。
Next, another modification will be explained using FIG. 4. Note that FIG. 2 shows only the left end portion of FIG. 1, and the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

即ち、ローター114,115内の絶縁物13
7とローター端部に取付けられた耐熱円筒118
の中間にシールド板160が取付けてある。この
シールド板160は端部絶縁容器108に機械的
に支持されており、その電位は接地電位又はター
ゲツト4の電位に比べて低い電位に保たれてい
る。
That is, the insulator 13 in the rotors 114, 115
7 and a heat-resistant cylinder 118 attached to the end of the rotor.
A shield plate 160 is attached in the middle. This shield plate 160 is mechanically supported by the end insulating container 108, and its potential is maintained at a lower potential than the ground potential or the potential of the target 4.

され動作時には、通電用ダイオードの陰極12
6,120は高温に加熱されるので、金属が蒸発
するが、シールド板160によつて捕捉されるの
で、電気絶縁物137,108の表面を汚さな
く、高耐電圧が保たれ、信頼性が高い回転陽極型
X線管装置を提供することができる。
During operation, the cathode 12 of the current-carrying diode
6, 120 are heated to a high temperature, the metal evaporates, but it is captured by the shield plate 160, so the surface of the electrical insulators 137, 108 is not contaminated, high withstand voltage is maintained, and reliability is improved. A highly rotating anode type X-ray tube device can be provided.

更に、高温度に加熱された耐熱円筒118から
の輻射熱がシールド板118によつて遮蔽され、
電気絶縁物137を加熱しないため、電気絶縁物
137の信頼性が高くなる。
Furthermore, the radiant heat from the heat-resistant cylinder 118 heated to a high temperature is shielded by the shield plate 118,
Since the electrical insulator 137 is not heated, the reliability of the electrical insulator 137 is increased.

尚、図示しない他の通電用ダイオードについて
も同様の考え方が成立つことは勿論である。
It goes without saying that the same concept holds true for other current-carrying diodes (not shown).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、次のような優れた効果が得
られる。
According to this invention, the following excellent effects can be obtained.

即ち、回転体が遠心応力に対して強いので、
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。
In other words, since the rotating body is strong against centrifugal stress,
It is possible to rotate at an ultra-high speed of about 30,000 rpm, and the peak input value of the X-ray tube can be increased to about 1.7 compared to conventional tubes. Furthermore, since the rotating body is completely non-contact, it is possible to provide an X-ray tube with low vibration and low noise, and since no mechanical ball bearings are used, the rotational life is extremely long.

又、ターゲツト4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線管装置は従来のX線発生
装置に使用することができる。
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 type X-ray tube device of the present invention can be used in a conventional X-ray generator.

又、ローター114,115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とができ、極めて
重い重量(例えば4Kg)のターゲツト4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114,11
5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。
Furthermore, since the rotors 114 and 115 are substantially at ground potential, the magnetic gap of the magnetic bearing can be reduced and strong rigidity can be obtained, allowing the target 4, which is extremely heavy (for example, 4 kg), to be moved at high speed (for example, 30,000 rpm). Since it can be rotated, it is possible to provide an X-ray tube with an extremely large capacity (for example, 6 MHU). Furthermore, the rotors 114, 11
5 is substantially at ground potential, noise entering the position sensor 152 can be reduced;
Stable operation is possible.

又、ローター114,115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。
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.

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

第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
2図及び第3図はそれぞれその要部拡大図、第4
図はこの発明の他の実施例を示す要部断面図、第
5図は従来構造を示す概略断面図である。 1……ハウジング(真空容器)、4……ターゲ
ツト、3……電子ビーム放出用陰極、110,1
11,112,113……磁気軸受用ステータ、
114,115……ローター、118,119…
…耐熱円筒、120,121……回転陰極、12
4,125……回転陽極、122,123……固
定陽極、126,127……固定陰極。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are enlarged views of the main parts, and FIG.
The figure is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic sectional view showing a conventional structure. 1...Housing (vacuum container), 4...Target, 3...Cathode for electron beam emission, 110,1
11, 112, 113... Stator for magnetic bearing,
114,115...rotor, 118,119...
... Heat-resistant cylinder, 120, 121 ... Rotating cathode, 12
4,125...rotating anode, 122,123...fixed anode, 126,127...fixed cathode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 真空容器内に設けられたX線発生用陽極ター
ゲツトと、この陽極ターゲツトに対向して設けら
れ且つこの陽極ターゲツトに向けて電子ビームを
放出する陰極と、上記陽極ターゲツトを支持する
ローターと、このローターを非接触で回転自在に
支承する磁気軸受とを備え、 上記ローターは、その外周に上記磁気軸受の一
部を構成するとともに上記陽極ターゲツトから電
気的に絶縁された金属円筒状部材、及びこの金属
円筒状部材に電気的に接続された小熱容量の耐熱
円筒が接続されてなり、前記耐熱円筒の一部に熱
電子放出用回転陰極及び電子流入用回転陽極が互
いに近接して設けられ、 且つ上記耐熱円筒の熱電子放出用回転陰極及び
電子流入用回転陽極に近接対向して、電子流入用
固定陽極及び加熱ヒータ機能をもつ熱電子放出用
固定陰極が上記耐熱円筒を取巻く真空容器の内側
に設けられてなることを特徴とする回転陽極型X
線管装置。
[Scope of Claims] 1. An anode target for generating X-rays provided in a vacuum container, a cathode provided opposite to the anode target and emitting an electron beam toward the anode target, and an anode target including the anode target. The rotor includes a rotor to support and a magnetic bearing to rotatably support the rotor in a non-contact manner, and the rotor has a metal plate on its outer periphery that forms part of the magnetic bearing and is electrically insulated from the anode target. A cylindrical member and a heat-resistant cylinder with a small heat capacity electrically connected to this metal cylindrical member are connected, and a rotating cathode for thermionic emission and a rotating anode for electron inflow are located close to each other in a part of the heat-resistant cylinder. A fixed anode for electron inflow and a fixed cathode for thermionic emission having a heater function are provided in close opposition to the rotating cathode for thermionic emission and the rotating anode for electron inflow of the heat resistant cylinder. A rotating anode type X characterized by being provided inside a surrounding vacuum container.
wire tube device.
JP6522085A 1985-03-29 1985-03-29 Rotary anode x-ray tube device Granted JPS61225742A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6522085A JPS61225742A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Rotary anode x-ray tube device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6522085A JPS61225742A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Rotary anode x-ray tube device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61225742A JPS61225742A (en) 1986-10-07
JPH0457063B2 true JPH0457063B2 (en) 1992-09-10

Family

ID=13280612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6522085A Granted JPS61225742A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Rotary anode x-ray tube device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61225742A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61225742A (en) 1986-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3256579B2 (en) Rotating cathode X-ray tube device
EP0186937B1 (en) Rotating anode x-ray tube
EP1449232B1 (en) Rotating anode x-ray tube heat barrier
EP0189297B1 (en) X-ray tube devices
EP0715333A1 (en) X-ray tube assemblies
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
US6295338B1 (en) Oil cooled bearing assembly
JPH0355933B2 (en)
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
JPH0457063B2 (en)
JPH0421300B2 (en)
US2121632A (en) X-ray tube
JPH0515028B2 (en)
US6157702A (en) X-ray tube targets with reduced heat transfer
JP2726252B2 (en) X-ray tube
JPS61224251A (en) Rotary anode x-ray tube
JPS61225743A (en) Rotary anode x-ray tube device
JPH0334183B2 (en)
JPS61259445A (en) Rotary anode x-ray tube
JP2004063171A (en) Rotating anode X-ray tube device