专利名称：旋转阳极型x射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转阳极型X射线管，尤其涉及关于轴承机构的改进。
旋转阳极型X射线管，众所周知，用其间带有轴承的旋转体及固定体将圆盘状的阳极靶支承着，一边给真空容器外设置的电磁线圈通电使其高速旋转、一边由阴极发出的电子束轰击阳极靶而放射出X射线。轴承部件由如滚珠轴承的滚动轴承或在轴承面上形成螺线槽的同时用镓(Ga)或如镓、铟(In)、锡(Sn)的合金的液状金属润滑剂的动压式滑动轴承构成。采用后者的滑动轴承例子、如在特公昭60-21463号、特开昭60-97536号、特开昭60-117531号、特开昭62-287555号、特开平2-227947、或特开平2-227948号等各公报中有揭示。
上述各公报中所公开的旋转阳极型X射线管中，有螺线槽的动压滑动轴承部的相对应的轴承面，以保持有如20μm程度的微小间隙构成，并在这间隙中填充有液体金属润滑剂。在装配这种旋转阳极构体时，如果在间隙的一部分中残存有空气或从构成部件中放出气体，则由于这些所引起的气泡原因，局部地方会没有液体金属润滑剂。或，存在一部分润滑剂随气泡流到外部的危险性。如果发生上述现象，当然该滑动轴承就得不到长时间的稳定的动压轴承作用，而且由于从X射线管的真空容器内的空间中漏出、飞散的润滑剂，从而造成所谓使耐电压性能显著变坏的致命的危害。
本发明的目的在于提供一种能消除上述缺点保持稳定动作的旋转阳极型X射线管，这种射线管即使在旋转体与固定体之间的滑动轴承面中产生气泡，也能可靠和容易地与液体金属润滑剂进行置换，从而防止润滑剂飞散到真空容器内的空间中。
本发明的旋转阳极型X线射线管，其设置在旋转体及固定体的部分且具有螺线槽的滑动轴承面在通向真空容器的内部空间的终端附近中设有圆周状的空腔，在从该空腔至上述真空容器内空间的途中设有比空腔的半径方向的宽度尺寸还狭小的间隙的防止润滑剂漏出的装置。
按照本发明，由于滑动轴承面通至真空容器的内部空间的终端附近设有圆周状的空腔，并在从该空腔至上述真空容器内空间的途中设有比空腔的半径方向的宽度尺寸还狭小的间隙的防止润滑剂泄出的装置，所以在装配旋转阳极构体时，或实际的X射线管动作时，即使在滑动轴承部分万一产生气泡，由于圆周状空腔使轴承部分的气泡与液体金属润滑剂顺利地进行置换并使液体金属润滑剂的一部分滞留在该空腔内从而抑制其漏出到真空容器内的空间。因此，滑动轴承面的间隙中充满既不少也不多的润滑剂，从而获得所要的轴承润滑。这样能够保持稳定动作。
以下参照
实施例。又相同部分标以同一标号。
图1为本发明一实施例的纵向剖面图;
图2为图1的主要部分的放大图;
图3为图2的3-3横向剖面图;
图4是表示图1构件组装工序的主要部分的纵向剖面图;
图5是图4以后的装配工序的主要部分的纵向剖面图;
图6为本发明另一实施例的主要部分的纵向剖面图;
图7为本发明再一实施例的主要部分的纵向剖面图;
图8为本发明又一实施例的纵向剖面图;
图9为本发明的还有另一实施例的主要部分的纵向剖面图;
图10为本发明的其它一实施例的纵向剖面图;
图11为图10构件的组装工序主要部分的纵向剖面图。
图1至图3所示实施例有如下构成。即，由重金属构成的圆盘状阳极靶11，用固定螺钉14整体固定在下面有底的圆筒状的旋转体12的一端的底部上突起设置的旋转轴部分13上。在旋转体12的内侧，圆柱状固定体15从旋转体的图示下端开口部12a插入嵌合。在固定体15的图示下端部即旋转体开口部的近旁，形成外径缩小了的固定体径小部15a。然后在旋转体12的开口部12a上，接近并包围固定体径小部15a，用多个螺钉16a将实质上闭塞开口部的环状开口部闭塞体16固定住。在固定体径小部15a上，用钎料对机械支承该旋转体12及固定体15的铁制阳极支持部分17进行固定，并使其与玻璃制成的真空容器18密封地结合。
旋转体12与固定体15的嵌合(配合)部分，构成如前述各公报中所示的动压式滑动轴承部分。因此，在构成固定体侧的滑动轴承面的固定体外周壁和两端壁上形成如前述各公报中记载的人字形的螺线槽20、21。与这相对的旋转体侧的滑动轴承面，可以是单一的平滑面，或根据需要也可以形成螺线槽。这些旋转体和固定体的两轴承面之间约有20μm的间隙G。
在固定体15中，设有由其中心部位被轴向挖通的孔形成的润滑剂收容室22。该润滑剂收容室22的图示上端开口22a，经具有图示上部分的人字形螺线槽的滑动轴承面与有固定体外周的螺线槽20的滑动轴承面的间隙相连通。另外，在该固定体15的中间部分的外周壁四周稍微切削成锥形，而形成径小部分23，从润滑剂收容室22以间隔120度轴对称形成通入该径小部23的3个辐射方向通路24。
因此，在旋转体12的开口部设置在开口部闭塞体16与因它而被接近包围的固定体径小部分15a之间，设有将固定体径小部的一部分切削成圆周状而构成的圆周状的空腔25。这样，在构成旋转体和固定体15的滑动轴承面与真空容器内空间的分界处中，设有比轴承面间隙G还大得多的半径方向的宽度尺寸的圆周状空腔25。然后，在从该圆周状空腔25至真空容器内空间的途中，配置有防止润滑剂漏出的构件26，以避免液体金属润滑剂的泄漏。这种防止润滑剂漏出的构件25，在开口部闭塞体16的圆筒部16b的内周面上，安装有用如氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、或氮化硅(Si3N4)的陶瓷等材料构成的环27，这种材料可以几乎不沾湿液体金属润滑剂，实质上是弹开该润滑剂，并且将该环27与固定体径小部15a之间有一半径方向大小为10μm以下的间隙，以使其保持非接触。
当组装这种旋转阳极构体时，如图4所示，有加热装置31，在部分接入排气泵32的真空钟罩33的内部，旋转体12以其开口部12a向上载置在用点划线表示的保持台34的上面。而且在这个真空钟罩33的内部，设有在上方通过悬挂而保持着固定体15的固定体保持器35、是把固定体15，定位于旋转体的上方而悬挂着的。在固定体15的上方外周上，用保持体(图中未示)保持着开口部闭塞体16，并且，用于固定它的多个螺钉16a由紧固工具36保持在预定的位置上。又，配设有内装如Ga合金的金属润滑剂的润滑剂注入器37，通过钟罩外的控制装置(未图示)如图示将注入孔移至旋转体开口部内，以便能向旋转体内部注入预定量的润滑剂。首先，配置有如同一图中所示各部件及装置，钟罩内抽成例如10-3Pa程度的高真空。然后，用加热装置31使各轴承构体至少升温到200℃以上，例如约到250℃为止，并保持一定时间。这样，从各部件及液体金属润滑剂放出内部气体，并排出气体。接着，如同一图所示，将润滑剂注入器37移至旋转体开口部内，并向旋转体内部注入经计量的预定量的液体金属润滑剂L。然后，对钟罩外的控制装置进行驱动控制，把润滑剂注入器37移至起始位置，从上方慢慢下降固定体15并将其插入旋转体12的内侧。这样，存在于旋转体底部的液体金属润滑剂L，经两者的轴承面相互间的间隙、再经放射方向通路流入固定体中心部的润滑剂收容室内。然而这时，各部件中残留的空气内部气体万一放出并产生气泡的情况下，气泡通过轴承面的间隙向上方移动并到达圆周状空腔排出气体。代替它而润滑剂浸透到各部分中。又，润滑剂的极少的一部分也溢入圆周状空腔26中。如上在两者嵌合状态下进行气体置换处理，之后如图5所示，使开口部闭塞体16适配于旋转体开口部12a，并用紧固工具36对多个螺钉16a进行紧固。然后在真空状态中徐徐冷却。这样，就可获得在含有螺线槽的轴承部的轴承面间隙G和与它连通的润滑通路及润滑剂收容室中均匀填充有液体金属润滑剂的旋转阳极构体。把这种旋转阳极构体装配到玻璃制成的真空容器内，再通过排放管内气体便完成X射线管。
在这种旋转阳极型X射线管的动作中，在真空容器18的外侧对应于旋转体12的位置上配置有未图示的定子即电磁线圈，以使其产生旋转磁场并使旋转阳极如箭头P所示高速旋转。液状金属润滑剂填满了滑动轴承部从而可完成圆滑的动压轴承动作。然而这样的液体金属润滑剂通过伴随动作的部分的压力差，使其移动、循环至中心润滑剂收容室22、放射方向通路24及具有螺线槽20、21的轴承面上，从而完成稳定的动压轴承作用。润滑剂即使伴随动作而渗出旋转体开口部侧，也会滞留在该开口部附近设有的大容积的圆周状空腔内并直接或经各润滑剂通路再度向轴承面循环。从图中未示的阴极放出的电子束射入阳极靶产生X射线的同时，在该靶中产生的热大多数通过辐射散发，与此同时，其一部分从旋转体通过滑动轴承部的液体金属润滑剂经固定体散放到外部。
图6所示实施例，在开口部闭塞体16的内周壁上形成泵用螺线槽28，并把它作为防止润滑剂漏出的构件26。泵用螺线槽28，形成在圆周状空腔25的范围至圆筒部16b的途中，通过形成这种槽28的圆筒部16b的旋转而引起的泵的作用，可防止液体金属润滑剂从真空容器内空间漏出。
图7所示实施例，在固定体径小部15a上纵列形成3个圆周状空腔25、25……。并且从这些空腔的相互之间，及从最远端的空腔至真空容器内空间的范围的圆筒部内周壁与固定体径小部之间的间隙尺寸比各空腔的半径方向的尺寸要狭小得多，且在这种圆筒部内周壁上分别形成泵用螺线槽28，从而构成多个防止润滑剂漏出的装置。
用上述构成，即使在滑动轴承部中万一产生气泡，该气泡也会与液体金属润滑剂顺利地进行置换。而且，即使润滑剂从轴承部流出来，它会滞留在多个空腔内，同时由于各狭小间隙的润滑剂漏出防止装置的存在，能更确实有效地抑制其从真空容器内空间中漏出。
图8所示实施例，在开口部闭塞体圆筒部16b的内周上形成3组圆周状空腔25、25……及狭窄间隙的防止润滑剂漏出的装置。
又，在构成多个圆周状空腔的情况下，可做成组合结构，在这结构中，一部分空腔可形成在固定体径小部中，其它空腔可形成在旋转体的开口部闭塞体中。
图9所示实施例，在固定体径小部15a的外周上有这样的结构，该结构用螺钉将具有由圆周状凹部构成的空腔25的开口部闭塞体16和具有润滑剂捕捉室29的半剖面U字状的环16c一体安装在旋转体开口部12a上。在润滑剂捕捉室29的内面，被覆有易于附着液体金属润滑剂并对润滑剂吸湿性好的被膜30。润滑剂捕捉室29，通过半径方向的通路29a与固定体径小部15a及开口部闭塞体16之间的微小间隙连通。在润滑剂万一从该间隙漏出的情况下，漏出的润滑剂因离心力流入润滑剂捕捉室29中，附着于内表面的被膜30上使之不会漏入真空容器内空间。
在该实施例中，通过开口部闭塞体16的内周壁上形成的空腔25，能顺利地排出组装时所产生的轴承部的气体，从而填充上液体金属润滑剂，与此同时更能确实有效地防止润滑剂漏出进入真空容器内空间。另外还可以沿着轴向设置多个润滑剂捕捉室29。并且，在图7或图8所示的构造中，在近于真空容器内空间的1个或多个圆周状空腔的内面上也可以附着对润滑剂有良好吸湿性的被膜，使这些空腔实质上成为润滑剂捕捉室。
图10所示实施例，在旋转中心轴上，设有与阳极靶成一体结合旋转的圆柱状的旋转体12。在该旋转体12的图示上部，固定着管子制作的旋转轴13，而阳极靶11固定在其上。并且，包围旋转体12设置有有底的圆筒状的固定体15。该固定体15的图示上端开口部15b中，用螺钉安装着开口部闭塞体16。在固定体15的外周，同轴地配置有作为电机的转子起作用的强磁性体圆筒41和其外侧上嵌合的铜制最外侧圆筒42。而强磁性体圆筒41的上端部41a与旋转轴13在机械上牢固地连接着。开口部闭塞体16，与旋转体12的上端面相接，且在它的接触面上形成螺纹槽21。这样，该开口部闭塞体16的接近旋转轴的内周壁下半部及旋转体12的旋转轴周围形成圆周状挖空的空腔。该空腔25设置得连通于具有螺纹槽21的轴承面。而且，从该空腔25经固定体外周壁与强磁性圆筒内周壁之间的间隙通入管球内空间的途中，设置有防止润滑剂漏出的微小间隙Q及半径方向的折返部43。且也可在该折返部43的内面上形成有确保润滑剂附着的被膜。
当组装该旋转阳极构体时，如图11所示，固定体15的开口部15b向上载放在图中未示的真空钟罩内。在该固定体15的上方，对未安装阳极靶状态的旋转体12、及开口部闭塞体16和多个螺钉16a进行定位后加以悬挂。使钟罩内作成高真空，与此同时用加热装置加热各轴承构件排放出内部气体。此后，将液体金属润滑剂L注入固定体15的内部。接着，从上方降下旋转体12并插入固定体15的内侧，并用螺钉安装开口闭塞体16。润滑剂L流动到两者的轴承面相互间的间隙和润滑剂收容室22内。此时，若万一从各部分产生气体，则气泡通过轴承面的间隙向上移动到达圆周状空腔25，再排压出外部。于是润滑剂代替它而浸透轴承面的间隙。
另外，金属润滑剂，可使用如Ga、Ga-In、或Ga-In-Sn这种以Ga为主体的，但并不限于这些，也可使用例如铋含量相对多的Bi-In-Pb-Sn合金、或铟含量相对多的In-Bi合金、或In-Bi-Sn合金。因为这些材料的融点在室温以上，所以希望在使阳极靶旋转之前将金属润滑剂预热到该温度以上之后再使其旋转。
在上述所有附图中，11为阳极靶，12为旋转体，18为真空容器，15为固定体，16为开口闭塞部，19为滑动轴承部，20、21为螺线槽，25为空腔，26为防止润滑剂漏出的装置。
如以上述，按照本发明，在滑动轴承面通入真空容器的内部空间的终端附近设有圆周状的空腔，由于从该空腔至真空容器内空间的途中设置有狭小间隙的防止润滑剂漏出的装置，所以在组装旋转阳极构体时，或在实际的X射线管动作时，滑动轴承部万一产生气泡，通过圆周状空腔使轴承部的气泡与液体金属润滑剂能顺利地进行置换。这样，能防止润滑剂从轴承面的间隙直接漏出到真空容器内空间，因此，滑动轴承面的间隙中能既不多也不少地充满润滑剂从而可得到所需要的轴承润滑。由此保持X射线管稳定地动作。
权利要求
1.一种旋转阳极型X射线管、它包含设置在真空容器18的内部并与阳极靶11成整体结构的旋转体12，使该旋转体12保持可能旋转的固定体15，设置在上述旋转体12和固定体15的一部分中、且在具有螺线槽20、21的轴承面2相互间存在至少在动作中为液态的金属润滑剂的轴承部19，其特征在于，上述滑动轴承面在通往上述真空容器18的内部空间的终端附近设有圆周状的空腔25，从该空腔25至上述真空容器18内空间的途中设有比该空腔25的半径方向的宽度尺寸狭窄的间隙Q的抑制润滑剂漏出的装置26、27。
全文摘要
一种旋转阳极型X射线管，其特征在于，设置在旋转体12和固定体15的一部分中且具有螺线沟的滑动轴承面，在通往真空容器18内部空间的终端附近设有圆周状的空腔25，从该空腔25至真空容器内空间的途中设有狭窄间隙的防止润滑剂漏出的装置。其优点在于，即使旋转体与固定体间的滑动轴承面中产生气泡，也能容易、可靠地与液体金属润滑剂进行置换且防止润滑剂漏出，维持了该管的稳定安全的动作。
文档编号H01J35/10GK1060556SQ9110521
公开日1992年4月22日 申请日期1991年7月24日 优先权日1990年10月5日
发明者小野胜弘, 阿武秀朗, 杉浦弘行, 北见隆幸, 田沢宏明 申请人:株式会社东芝