53c的尺寸设置为以便紧密地配合轴942。孔与轴之间的间隙示出为图8b上的尺寸C，并且例如对于60mm的孔长度以及20mm的孔直径，该间隙可以是20 μ m。轴942与孔943c之间如此紧密的配合抑制了气流从高压强侧(空气)流动至低压强侧(真空)。
[0172]图8b的布置降低了摩擦，因为没有密封件元件与旋转轴942滑动接触，但是该布置需要非常严格的容限来工作。此外，图8b的传统密封件中的20 μπι的示范性间隙尽管抑制了气体的自由流动，但是仍然允许气体沿着大气侧与真空侧之间的孔的长度的某些粘滞流动。通过该密封件的流导(conductance)(体积流率)近似为0.00051/s，并且因此来自从大气压至10 5毫巴的压强降的质量流率是0.5mbar 1/s (lOOOmbar X 0.00051/s)。
[0173]因此，需要能够从10 5mbar的腔中去除0.5mbar 1/s的通过密封件的质量流量(SP，体积流率为5X1041/s)的非常强大的栗，以便为了高电压发生器和电子束设备的工作而将真空侧维持在足够高的真空。
[0174]进一步降低间隙在技术上是有挑战性的，并且旋转轴942与孔943c的壁之间的接触会引起大量的摩擦生热以及损伤，并且在大的旋转靶以高的角速度旋转的情况下可能会导致较大的扭矩传递至真空壳体。因此，图2的实施例有利地利用了用于旋转轴的改进的真空密封件，其能够避免过紧的间隙，但是也能够有效地抑制气体从轴承的大气侧流至轴承的真空侧。
[0175]图9中示出了图2的实施例中使用的无接触旋转真空密封件的实施例。该密封件具有限定孔301的壳体403，靶驱动轴401通过孔301。孔具有分别在真空端部301a和大气端部301b处的端子孔口，以及在高压强端部与低压强端部之间提供的中间腔室302。腔室302经由流动路径303来连通至栗或栗端口，栗可以耦合到栗端口。在一些实施例中，腔室302具有比跨孔的纵轴本身的最小内部尺寸的120%更小的跨孔的纵轴的最小内部尺寸。然而，在一些实施例中，腔室仅需要在相对于孔的最小内直径上大于孔与轴之间的最小间隙不到30倍，甚至不到20倍。
[0176]在工作中，将前级栗(未示出)提供至真空端口 303。这能够将腔室302维持在约3毫巴的低压强。轴401与孔301的壁之间的间隙与图8b中所示的间隙相当，但是维持在较低压强的中间腔室302的存在能够有效地限制通过密封件的气体总流量。
[0177]假设腔室中维持约3毫巴的压强，那么当气体分子的平均自由程小于轴与孔的壁之间的间隙时，气体在粘滞流动状态下从维持在约1巴的大气侧流动。
[0178]由于大气端部端子孔口 301b与中间腔室302之间的孔301的301c部分(采用30mm的示范性长度)约为图8b的孔的长度的一半，所以粘滞流动流导约为图8b的粘滞流动流导的两倍，近似为0.0011/s。因此，从大气至中间腔室302的质量流量约为1毫巴1/so在中间腔室302中为3毫巴时，粘滞流动流导为0.331/s。通常，维持中间腔室302中的3毫巴的真空的小的前级栗能够通过抽取0.331/s来维持中间腔室302中的3毫巴压强。
[0179]然而，在3毫巴的压强下，例空气的主要成分氮在室温下的平均自由程约为20 μπι，与孔301与轴401之间的间隙相当。当该平均自由程与该间隙相当或者大于该间隙时，在中间腔室302与孔301的高真空端子孔口 301a之间气体分子沿着孔301的部分301d的流动在分子流动状态下进行，在该分子流动状态中，从中间腔室302沿着孔的部分301d的流导并非实质上取决于中间腔室302中的压强。
[0180]在超过30mm的长度并且轴401与孔301之间的间隙再次为20 μπι的情况下，可以估计通过孔301的部分301d的分子流动流导约为10 4l/s，或者为通过孔301的区域301c中的部分的分子流动流导的十分之一。因此，从腔室302通过孔301的部分301d至高真空端子孔口 301a的质量流率约为3X 10 4毫巴Ι/s。这是小于通过孔301的部分301c的质量流量超过103倍的因子，并且是小于通过图8b的密封件的流量超过103倍的因子，两者都是由于从通过流动通道303的腔室302去除的气体比例，以及由于孔301的部分301d在分子状态而非粘滞的流动状态下的工作。
[0181]因此，图9的布置能够提供比图8b的布置更加有效的真空密封件，而无需引发提供图8a的密封件所涉及的摩擦损耗，并且也无需将工程容差降低为超出图8b的布置所需要的工程容差。
[0182]尽管图9所示的孔301如中间腔室302 —样实质上是圆柱形的，但是这对于图9的实施例的操作并非是必需的。特别地，孔301可以具有其它几何形状而没有限制，例如具有轻微的锥度。然而，在图9中使用了圆柱形孔，因为其易于制造并且呈现出相对于圆柱形轴的不变间隙。此外，孔的将大气孔口 301b与中间腔室302连接的部分301c无需具有与孔的将中间腔室302与真空孔口 301a连接的部分301d相同的尺寸。然而，再次为了制造的简单，图9的实施例使孔的这些部分维持为具有相同的尺寸。最后，尽管从加工的角度来看圆柱形腔室302是有利的，但是这并非是必需的。
[0183]在一些实施例中，将尺寸选择为使得维持在高压强端部处的1巴的压强以及维持在腔室中的1毫巴的压强导致在标准温度下高压强端部与腔室之间氮的质量流率小于1毫巴Ι/s。在一些实施例中，将尺寸选择为使得维持在腔室中的1毫巴的压强以及维持在低压强端部的10 5毫巴的压强导致腔室与低压强端部之间氮的质量流率小于10 3毫巴1/s。
[0184]当在图2的实施例中实施时，在孔301的每一个端部处提供滚珠轴承以使得轴401实质上维持在轴承内中心。在该配置下，该布置提供了集成的旋转真空密封件以及用于旋转轴的轴承，并且消除了使外部轴承与密封件对齐的任何困难。
[0185]轴承超扭矩限制器以及动能吸收器
[0186]在图9的布置中，仍然存在一个或其它滚珠轴承的故障可以导致轴401接触孔301的壁的可能性。由于通常通过经由变速箱145起作用的发动机144来将轴401驱动至非常高的速度，在该情况下，轴相对于孔301的壁的摩擦力可以将大的扭矩施加于真空密封件以及设备中连接到其的任何部件。替代地，污染物或颗粒物进入轴401与滚珠轴承之间的间隙中可以导致类似的摩擦力。在诸如图2所示的大直径迅速旋转的靶盘的情况下，产生的摩擦力可以到如此程度以致迅速地加热轴401，并且导致轴401卡在滚珠轴承内。然后，存储在以飞轮的方式起作用的旋转靶中的全部能量经由产生的扭矩传递至轴承壳体，引发对整个设备的大量机械损伤的可能性以及操作人员的潜在风险。
[0187]因此，图2的布置包括以图10中详细示出的形式的旋转靶组件，其具有在失效的情况下防止过大的扭矩从轴承壳体传递至设备的剩余部分的扭矩限制器，以及使传递至轴承壳体的动能安全地耗散的动能吸收器。在图2中，通过图10所示的靶组件400的共同方面来提供这些功能元件。
[0188]在图10所示的靶组件中，旋转X射线靶500安装在驱动轴401上，该轴401通过真空外壳110的壁并且由安装在轴承壳体403中的滚珠轴承402a和402b来支撑。轴承壳体403可移除地安装至真空外壳110的壁，并且借助于密封件409来密封轴承壳体403，因而形成真空外壳110的部分。轴401的旋转轮流地驱动靶500。
[0189]在图2的实施例中，通过采用有关图9所描述的旋转真空密封件抑制了通过轴承壳体403中的孔404的气体的流动，轴401通过轴承壳体403。然而，密封件的细节对于扭矩限制功能以及动能吸收功能的工作并不重要。
[0190]在图10中，轴承壳体403在外轮廓上通常是圆柱形的，并且具有从轴承壳体403的外部径向表面径向延伸的法兰411。法兰411是环形的，并且与真空外壳110的相应的环形板412滑动接触，以使得轴承部件403能够围绕由轴承部件403的孔404所限定的轴相对于真空外壳110的剩余部分来旋转，该真空外壳110的剩余部分具有与板412滑动摩擦接触的法兰411的表面。轴承壳体403的外部圆周旋转地插入真空外壳110的壁中形成的相应的圆形孔口 410中，其同时借助于环形密封元件409提供真空密封件。
[0191 ] 提供夹钳420以推动法兰411和板412进行滑动摩擦接触。夹钳420包括滚珠轴承421，滚珠轴承421旋转安装在臂422的轴422a上并且由端盖422b保留。滚珠轴承421安装为以便围绕孔404的半径的轴来旋转。通过弹簧426来相对于孔404轴向地推动滚珠轴承421，弹簧426将轴向力施加于衬圈423，滚珠轴承421经由臂422安装在衬圈423上。
[0192]衬圈423被布置为以以下方式在调整螺钉424(其本身保留在壳体110的螺纹孔427内)的轴424a上轴向地滑动:调整螺钉424的螺帽424b的旋转对螺帽424b与衬圈423之间的距离进行调整，因而对介于螺帽424b与衬圈423之间的弹簧426的压缩进行调整，并从而对被施加于螺帽424b与衬圈423之间的力进行调整。因此，可以容易地对经由滚珠轴承421施加于法兰411与板412之间的力进行调整。
[0193]在图10中，在轴承壳体403的两侧上彼此正好相反地提供了夹钳的两个实例，以便在轴承的两侧上提供推力；当然这是示范性的，并且可以提供更多或更少数量的夹钳420并将更多或更少数量的夹钳420绕孔404的轴周向间隔开。优选地，以等角度间隔提供三个或更多个夹钳。
[0194]在工作中，提供在法兰411与环形板412之间的压缩夹钳力足够大，以致于法兰411与板412之间的摩擦力抑制了轴承壳体403相对于真空外壳110的旋转。然而，如果轴401相对于轴承壳体403卡住，例如通过滚珠轴承402a或402b中的一个滚珠轴承的故障，通过真空密封件的故障，或者通过孔404的污染物或者轴401相对于孔404的移动以使得轴401卡在孔404中，那么经由轴401从旋转靶500传递至轴承壳体403的扭矩足以克服法兰411与板412之间的静摩擦，并且因此轴承组件403整体上相对于真空外壳110以及设备的剩余部分而旋转。
[0195]尽管某些扭矩将经由法兰411与板412之间的滑动接触传递至真空外壳110，但是由于轴承的失效或者轴的卡滞(sticking)，这个传递的扭矩实质上小于已从革E 500施加于真空外壳110的总扭矩。因此，由于较小的扭矩传递至真空外壳，存在较小的损坏设备的可能性并且对于操作人员存在较小的风险。
[0196]所传递的扭矩上的差异是由与抵靠着板412滑动的法兰411所做的功(work)的结果。所做的功生成热。因此，不仅仅夹钳420、法兰411和板412的布置充当用于抑制过大的扭矩传递至真空外壳110的扭矩限制器，其还通过法兰411与板412之间的摩擦接触使存储在旋转靶500中的飞轮能量能够相对慢地耗散为热。相反，由于夹钳420经由滚珠轴承421将夹钳力施加于法兰411，仅很少的能量耗散在夹钳420中。
[0197]在图10的实施例中，板412被选择为当其与法兰411处于压缩接触下时在低于100°C的工作温度下无磨损的材料。因此，降低了法兰411与板412之间随着时间而粘附的可能性，并且可以依赖于该机制在设计条件下工作。特别地，当真空外壳110是不锈钢时，板412可以由黄铜制成。
[0198]当然，图10的布置仅是扭矩限制组件和/或动能耗散旋转靶组件的一个实施例。例如，为了单独提供扭矩限制特征，可以提供借助于剪切销被安装至真空外壳110的壁的轴承壳体，剪切销适合于在至轴承的预定的扭矩传递下进行剪切。一旦已经超过扭矩阈值，并且已经出现剪切销的剪切，然后轴承将相对于设备的剩余部分简单地自由旋转。
[0199]然而，该布置并未控制或者限制靶500中的动能在工作扭矩限制器之后耗散的速率，并且可能出现至真空外壳110的不可接受的热应力或机械应力。为了处理该顾虑，期望一种使从旋转靶500传递的动能耗散的额外的或替代的方法。例如，可以提供具有伸出至诸如油之类的粘性流体的周围的槽内的鳍片的轴承，并且在其内部具有鳍片的轴承可以旋转。因此，将通过鳍片与油的相互作用来使动能耗散。本领域技术人员应当理解的是，使动能耗散的其它方法也是可能的。
[0200]然而，图10的布置提供了针对旋转靶组件中过大的扭矩传递的问题的一种特别有效且有效率的解决方案。
[0201]在图10的布置的一个特定的实施例中，具有8kg的主质量、以1200rpm旋转的400mm直径的靶可以具有约130，000J的动能。假设在卡住的时候将轴承壳体加速至以靶的十转数的靶的速度，那么可以生成约2，000Nm的扭矩。然而，在图10的布置中，如果将调整螺钉424b调整为在法兰411与板412之间提供约80kg的力，并且假设法兰具有约为80mm的直径，并且还假设法兰411与板412之间的摩擦系数为0.25，那么靶中的能量将在20秒与30秒之间完全耗散，生成10kW的热的峰值热功率并且仅将约8Nm的峰值扭矩传递至真空外壳110。然而，图10的布置可以通过调整螺钉424b的适当调整而应用于其它靶速度、质量以及可能需要的任何最大扭矩。例如，在某些情况下，适当的力可以是50kg。
[0202]尤其是，图10的布置可以有若干变形。例如，在一些情况下，可能期望不提供调整螺钉424b，而是施加预定的且固定的力，以避免扭矩限制器的疏忽的或者错误的调整。在一些实施例中，50kg的夹钳力或者甚至更小的夹钳力可能是足够的，并且允许传递的最大连续扭矩或最大瞬时扭矩可能是lONm或更小。
[0203]在图10的实施例中，通常轴承壳体403是圆柱形的，并且插入在真空外壳110的壁中的相应的圆柱形孔口 410内；然而，这并非是必需的，并且可以仅通过法兰至板的夹钳来提供非圆柱形轴承壳体与真空外壳的壁之间的接触。但优选地，用于容纳轴承孔口的孔口形成于能量吸收板412中，以使得轴承的外部圆柱形壁与孔口之间的任何摩擦接触以受控的方式来使摩擦生成的能量耗散。
[0204]可以将能量吸收板412提供给轴承壳体，并且可以将法兰411提供给真空外壳110的外部壁。动能吸收板或法兰可以是间断的，即可以形成为具有径向缝隙，以使得法兰或能量吸收板的至少一部分可以形成为径向伸出的纹理(vein)。然而，连续的法兰或者连续的能量吸收板使两个部件之间的摩擦接触最大化，并且还提供了所生成的热耗散于其中的较大的热质量。法兰本身不需要存在，并且可以简单地在轴承壳体的端面与真空外壳的内部壁的表面之间提供滑动接触。
[0205]环形能量吸收板和法兰可以与轴承壳体或真空外壳110的壁形成一个整体，或者环形能量吸收板和法兰可以如图10所示地提供为例如具有与轴承壳体和/或真空外壳的剩余部分不同的组分的分立部件。这样有利于容许能量吸收板的属