專利名稱：X射線斷層攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線斷層攝影裝置，特別是涉及包括一內(nèi)置以液體金屬作為潤滑劑使用的動(dòng)壓軸承的X射線管的X射線斷層攝影裝置。
例如，稱為CT掃描儀(計(jì)算機(jī)層極攝影掃描儀)的X射線斷層攝影裝置原先在醫(yī)用方面，現(xiàn)在在工業(yè)應(yīng)用上也得到廣泛普及。尤其是需要大X射線量的斷層攝影裝置，多數(shù)場(chǎng)合采用旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管作為X射線放射源，它按規(guī)定位置關(guān)系與X射線檢測(cè)器一起固定于架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部。
眾所周知，旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管利用相互間具有軸承部的旋轉(zhuǎn)體和固定體機(jī)械支承圓盤狀陽極靶，一邊由配置于真空容器外與旋轉(zhuǎn)體位置相對(duì)應(yīng)部位的定子電磁線圈提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力，以例如每秒150轉(zhuǎn)(rps)這種高速旋轉(zhuǎn)陽極靶，一邊從陰極射出電子束與陽極靶相撞，來輻射X射線。
例如特開昭58-23199號(hào)公報(bào)、特開昭62-69495號(hào)公報(bào)、特開平6-196113號(hào)公報(bào)或USP 5140246號(hào)說明書等均揭示過象這樣高速旋轉(zhuǎn)陽極靶進(jìn)行X射線攝影的CT掃描儀。
X射線管軸承部可由球軸承這類滾動(dòng)軸承、和軸承面形成螺線槽并利用鎵(Ga)或鎵-銦-錫(Ga-In-Sn)合金這類至少工作中呈液狀的液體金屬潤滑劑的動(dòng)壓滑動(dòng)軸承構(gòu)成。
裝上具有前一種球軸承的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管的X射線CT掃描儀，由于球軸承的旋轉(zhuǎn)阻尼相對(duì)較小，因而即便架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，陽極靶的轉(zhuǎn)數(shù)也幾乎沒有下降，因而可以短時(shí)間上升至150rps或以上轉(zhuǎn)數(shù)，邊維持該轉(zhuǎn)數(shù)，邊使X射線照射持續(xù)所需時(shí)間，進(jìn)行斷層攝影。
但裝上用球軸承的X射線管的CT掃描儀中，在X射線攝影(即X射線照射)的前后使旋轉(zhuǎn)體和陽極靶停止旋轉(zhuǎn)，而在X射線攝影之前很短時(shí)間內(nèi)提升轉(zhuǎn)數(shù)，以便抑制軸承中固體軟金屬組成的潤滑劑飛散和消耗等造成壽命縮短。而且，還具有對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行電氣控制施加制動(dòng)的裝置，以便X射線照射結(jié)束后盡可能迅速地停止旋轉(zhuǎn)。
而例如特公昭60-21463號(hào)、特開昭60-97536號(hào)、特開昭60-117531號(hào)、特開昭60-160552號(hào)、特開昭62-287555號(hào)、特開平2-227947號(hào)或特開平2-227948號(hào)公報(bào)均揭示了用后一種動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承的X射線管的例子。
這種旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管的動(dòng)壓軸承如上述各公報(bào)中記載的那樣，旋轉(zhuǎn)體或固定體軸承面形成有例如20μm深度的人字形螺線槽。在旋轉(zhuǎn)體以規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)高速旋轉(zhuǎn)工作中，軸承部發(fā)生所需動(dòng)壓，確保旋轉(zhuǎn)體和固定體兩軸承面具有大體20μm的軸承間隙，處于實(shí)際無接觸工作狀態(tài)。因此，構(gòu)成軸承的螺線槽形狀和尺寸或者工作中的軸承間隙可考慮X射線管使用中的設(shè)置狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)體的重量等進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便產(chǎn)生最佳的動(dòng)壓。
但具有動(dòng)壓軸承的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，軸承部的旋轉(zhuǎn)阻尼遠(yuǎn)比球軸承大，因而要使之以150rps或以上轉(zhuǎn)數(shù)高速旋轉(zhuǎn)，需要非常大的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力。而且，裝上具有該動(dòng)壓軸承的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管的X射線CT掃描儀，當(dāng)進(jìn)行斷層攝影而使架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在X射線管陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降相當(dāng)多的現(xiàn)象。
例如，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部靜止時(shí)即便將陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為足以輻射X射線的50rps(每秒轉(zhuǎn)數(shù))，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)下降至例如40rps左右。因此，要避免陽極靶損傷，需要設(shè)法抑制到達(dá)陽極靶的入射電子束量。
象這樣架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)X射線管陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降的原因在于，作用于X射線管的離心力隨架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)而加大，因而X射線管軸承部產(chǎn)生的對(duì)旋轉(zhuǎn)的阻尼(即動(dòng)能損失)就變大。球軸承時(shí)，這種因架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)造成的旋轉(zhuǎn)阻尼增大不太成問題。然而，尤其是動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承，這種離心力所造成的旋轉(zhuǎn)阻尼卻大到不可忽略的程度。而且，近來X射線CT掃描儀領(lǐng)域?qū)Χ虝r(shí)間內(nèi)獲得攝影對(duì)象多個(gè)部位斷層像的需求日益高漲。因此，為了使X射線管輻射的X射線量增大，需要增加X射線管陽極靶重量，提高架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)速度，或是采取高速螺旋掃描方式等，因而存在作用于X射線管陽極靶的離心力越來越大的趨勢(shì)。尤其是最近，高速螺旋掃描方式的X射線攝影中具有將架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)速度提高到例如每秒1轉(zhuǎn)(rps)或以上轉(zhuǎn)數(shù)的趨勢(shì)，X射線管上加有相當(dāng)大的離心力。而且，該架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)速度越高，X射線管的動(dòng)壓軸承部的旋轉(zhuǎn)阻尼越大，旋轉(zhuǎn)體和陽極靶的轉(zhuǎn)數(shù)下降也就越大。
本發(fā)明正是鑒于上述情況，其目的在于提供一種即便架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)也可以避免X射線管陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降，輻射所需足夠的X射線量，對(duì)X射線斷層像攝影的X射線斷層攝影裝置。
本發(fā)明為一種X射線斷層攝影裝置，具有轉(zhuǎn)矩控制裝置，將架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)的X射線管旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)矩切換為比架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)開始以前旋轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩大的平均轉(zhuǎn)矩。
圖1是示意本發(fā)明一實(shí)施例的概略構(gòu)成圖。
圖2是示意圖1中X射線管裝置的概略縱剖面圖。
圖3是示意圖2中X射線管主要部分的縱剖面圖。
圖4是圖3中一部分的平面圖。
圖5是圖3中一部分的平面圖。
圖6是說明圖1裝置動(dòng)作的時(shí)序控制圖。
圖7是說明本發(fā)明另一實(shí)施例裝置動(dòng)作的時(shí)序控制圖。
圖8是說明本發(fā)明又一實(shí)施例裝置動(dòng)作的時(shí)序控制圖。
圖9是說明本發(fā)明又一實(shí)施例裝置動(dòng)作的時(shí)序控制圖。
圖10是說明本發(fā)明又一實(shí)施例裝置動(dòng)作的時(shí)序控制圖。
以下參照


其實(shí)施例。另外相同部分由相同標(biāo)號(hào)表示。示意概略構(gòu)成的圖1中的X射線CT掃描儀，做成為架臺(tái)11中央部形成的圓拱12的內(nèi)側(cè)置入可進(jìn)退移動(dòng)的床體13以及置于其上的攝影對(duì)象14的構(gòu)造。架臺(tái)11的內(nèi)部配置有環(huán)狀框體構(gòu)成的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15，它是利用在主電源和控制裝置16的控制下動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置17，攝影時(shí)如箭頭18所示在攝影對(duì)象14周圍旋轉(zhuǎn)的。
架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15的規(guī)定位置裝配有朝向攝影對(duì)象輻射如虛線所示的扇形束狀X射線19的X射線管裝置20，并在此相對(duì)一側(cè)配置X射線檢測(cè)器21，X射線攝影時(shí)保持它們的位置關(guān)系，并在攝影對(duì)象14周圍旋轉(zhuǎn)。由X射線檢測(cè)器21得到的X射線圖像信號(hào)是提供給計(jì)算機(jī)圖像信號(hào)處理裝置22處理，將其圖像輸出信號(hào)送至CRT監(jiān)視器23，來顯示攝影對(duì)象斷層圖像的。
由X射線管工作電源裝置24和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電源裝置25向X射線管裝置20提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力，使X射線管內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)體和陽極靶(用虛線表示，標(biāo)號(hào)26)旋轉(zhuǎn)。而且，還連接有對(duì)該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力或旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)器27。另外，本實(shí)施例中，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15的旋轉(zhuǎn)中心軸Oa和X射線管陽極靶26的旋轉(zhuǎn)軸Ob平行或大致平行配置。
X射線管裝置20如圖2所示，具有由絕緣支持體32、33固定于X射線收容容器30內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管31，并且內(nèi)部空間填充絕緣油34。該X射線裝置20包括X射線管旋轉(zhuǎn)體35和使陽極靶26旋轉(zhuǎn)用的定子28。另外，圖中標(biāo)號(hào)36為X射線管的真空容器，37為陰極，38為X射線輻射門，39為陽極一側(cè)連接電纜插口，40為陰極一側(cè)連接電纜插口。圖1所示的CT掃描儀的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部沿箭頭18方向進(jìn)行例如螺旋掃描方式旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的過程中，便有朝向圖2上方(即箭頭F所示向外的方向)的離心作用于X射線管裝置20。
旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管31其主要部分如圖3至圖5所示，重金屬制成的圓盤狀陽極靶26與圓筒狀旋轉(zhuǎn)體35一端伸出的旋轉(zhuǎn)軸41一體固定在真空36的內(nèi)部。而且，與陽極靶26的焦點(diǎn)軌道面相對(duì)配置有射出電子束的陰極37。
圓筒狀旋轉(zhuǎn)體35的內(nèi)側(cè)同軸嵌合著圓柱狀固定體42，旋轉(zhuǎn)體開口部固定有推力環(huán)43。固定體42的端部作為陽極端子42a，其一部分與真空容器的玻璃圓筒管殼36a氣密接合。旋轉(zhuǎn)體35與固定體42的嵌合部分設(shè)有前述各公報(bào)所揭示的各一對(duì)徑向動(dòng)壓軸承44、45和軸向動(dòng)壓軸承46、47。
徑向動(dòng)壓軸承44、45如圖4局部所示，由固定體42外周軸承面形成的2組人字形螺線槽44a、45a和旋轉(zhuǎn)體內(nèi)周軸承面構(gòu)成。一端的軸向動(dòng)壓軸承46由固定體42前端軸承面42a形成的如圖5(a)所示的圈狀人字形螺線槽42b和旋轉(zhuǎn)體底面所構(gòu)成。而且圖5(a)是圖4中5a-5a處的平面圖。另一端的軸向動(dòng)壓軸承47由作為旋轉(zhuǎn)體一部分的推力環(huán)43的軸承面43a形成的如圖5(b)所示的圈狀人字形螺線槽43b和固定體凸緣部軸承面42c所構(gòu)成。而且，圖5(b)是圖4中5b-5b處的平面圖。構(gòu)成各軸承的軸承面上形成的螺線槽具有大約20μm深度。
這些旋轉(zhuǎn)體和固定體的軸承軸承面在工作中保持大約20μm軸承間隙。處于旋轉(zhuǎn)中心軸Ob上的固定體42形成有中心部分軸向沖孔形成的潤滑劑收容室51。而且，該固定體42中間部分的外周壁切削成略呈錐狀，形成小直徑部52，從而有部分潤滑劑積存在由此構(gòu)成的圓筒狀空間。又等角度對(duì)稱形成四條從中心部分的潤滑劑收容室51通至小直徑部52空間的輻射方向通路53。而且，對(duì)包含旋轉(zhuǎn)體與固定體之間間隙、各軸承螺線槽、潤滑劑收容室51、小直徑部52空間和輻射方向通路53在內(nèi)的內(nèi)部空間供給Ga-In-Sn合金制成的液體金屬潤滑劑。該金屬潤滑劑的量在總體積上相當(dāng)于上述內(nèi)部空間總?cè)莘e大約60％。
旋轉(zhuǎn)體35的主要部分由三層圓筒構(gòu)成，內(nèi)側(cè)是鐵合金制的軸承圓筒，其外是鐵制成的強(qiáng)磁性體圓筒，外側(cè)則是銅圓筒，并且結(jié)合為一體。它們與配置在包圍旋轉(zhuǎn)體35的玻璃圓筒管殼36a外周的定子28一同運(yùn)轉(zhuǎn)，起電磁感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的作用。定子28包括圓筒狀的鐵芯28a和卷繞其上的定子線圈28b。該定子線圈28b如前文所述由定子驅(qū)動(dòng)電源裝置25提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力，使X射線管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體產(chǎn)生旋矩。
CT掃描儀工作過程中架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15旋轉(zhuǎn)時(shí)，如先前所述，在旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管31上作用有朝向圖上方(即箭頭F方向)的離心力。真空容器和固定體42機(jī)械固定在X射線管收裝容器上，但旋轉(zhuǎn)體35和陽極靶26卻是通過軸承間隙相對(duì)固定體處于實(shí)際懸浮狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的。因此，旋轉(zhuǎn)體和陽極靶受到朝向圖上方較強(qiáng)擠壓固定體的離心力。因而，尤其是徑向動(dòng)壓軸承44、45的軸承間隙在圖下方較寬，在圖上方較窄，在圓周方向不均勻。此外，液體金屬潤滑劑也壓向圖上方。而且，陽極靶26的重量比旋轉(zhuǎn)體35的重量大得多，重心偏向于陽極靶一側(cè)時(shí)，作用于陽極靶部分的離心力Fa比作用于旋轉(zhuǎn)體部分的那種離心力大得相當(dāng)多，動(dòng)壓軸承還受到不均勻的扭曲方向的力。
由于這種情況，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，X射線管動(dòng)壓軸承受到較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)阻尼(即較大的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)負(fù)荷)，無法發(fā)揮架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部靜止時(shí)所能達(dá)到的軸承性能，轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)大幅度下降。
因此，本實(shí)施例CT掃描儀采取圖6(a)和6(b)所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)控制措施。具體來說，圖6(a)示意提供給X射線管裝置定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)序控制概況，圖6(b)示意因此造成的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)隨時(shí)間的變化。
為了某一天使用CT掃描儀，將其主電源·控制裝置、X射線管工作用電源裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電源裝置等各部分電源接通升高，為進(jìn)行X射線斷層攝影時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)備，平時(shí)向X射線管裝置的定子線圈提供例如100V旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，按大約50rps轉(zhuǎn)速使X射線管旋轉(zhuǎn)體和陽極靶持續(xù)旋轉(zhuǎn)。另外，攝影裝置為某單元攝影業(yè)務(wù)所用的起動(dòng)不限于一天，既有預(yù)約攝影業(yè)務(wù)的半天的情況，又有為2天或連續(xù)一周等各種情況。從裝置主電源合上起動(dòng)之后起，到攝影業(yè)務(wù)結(jié)束為止，即到電源切斷時(shí)或略為提前，X射線管旋轉(zhuǎn)體通過連續(xù)或續(xù)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力使得旋轉(zhuǎn)長時(shí)間持續(xù)。
因此，進(jìn)行X射線斷層攝影時(shí)，首先在a時(shí)刻產(chǎn)生使架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。借助此信號(hào)，在架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，X射線管裝置定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)切換為120V，從而使旋轉(zhuǎn)X射線管旋轉(zhuǎn)體和陽極靶的轉(zhuǎn)矩增加。另外，用R表示架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)間。
這樣，在該架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)提高為120V，并一直供給該電壓直到架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)結(jié)束為止。因此，如果定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓與架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)時(shí)相同，仍然為100V(點(diǎn)劃線所示的Ye)，則因架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的影響，陽極靶的轉(zhuǎn)數(shù)如圖6(b)所示會(huì)下降至約35rps，但本實(shí)施例如實(shí)線所示，陽極靶的轉(zhuǎn)數(shù)維持在約50rps。具體來說，對(duì)因架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)造成的離心力而增加的旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，提高旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力加以補(bǔ)償，能夠在軸承部產(chǎn)生所需的足夠動(dòng)壓，以提高轉(zhuǎn)數(shù)。因而可以控制成X射線攝影時(shí)由X射線管穩(wěn)定輻射所需的足夠X射線量。另外，100V旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓(Ye)是架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部處于靜止?fàn)顣r(shí)陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到X射線輻射時(shí)所需的上述約50rps的值。
架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)持續(xù)期間按任意定時(shí)從主電源·控制裝置向X射線管工作用電源裝置發(fā)送開始由X射線管輻射X射線的控制信號(hào)，接通X射線管的高電壓電源，在所需的一段時(shí)間，從X射線管輻射X射線，進(jìn)行X射線攝影。該X射線照射時(shí)間X為從b時(shí)刻至c時(shí)刻，例如螺旋掃描方式的攝影是1分鐘時(shí)間。然后，在X射線照射結(jié)束時(shí)刻d，停止架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)切換為原來的100V，X射線陽極靶按大約50rps轉(zhuǎn)速持續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而處于下一次X射影的準(zhǔn)備狀態(tài)。
圖7所示實(shí)施例，在進(jìn)行X射線斷層攝影用的備用開始時(shí)刻a，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)X射線管定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)切換為例如150V，加上該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓約3秒鐘。因此，陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)急劇提高。然后，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)切換為130V，陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)控制成下降為例如約80rps。接下來，進(jìn)行X射線照射，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部停止以后，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)切換為原來的100V，從而繼續(xù)按50rps轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
按照該實(shí)施例，可以使架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)期間R和X射線照射時(shí)間(X)的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)彌補(bǔ)因離心力造成的下降量，而且通過使轉(zhuǎn)數(shù)提高超過它來增加電子束至陽極靶的入射量。
圖8所示的實(shí)施例，準(zhǔn)備X射線投影的待機(jī)時(shí)間是一種間歇向定子線圈供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓以節(jié)約電力的方式。具體來說，例如以3分鐘為間隔向定子線圈供給約1分鐘120V旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓。因此，造成的平均供給電力如虛線圖解所示，大約相當(dāng)于連續(xù)供給場(chǎng)合的三分之一。
進(jìn)行X射線攝影時(shí)，與前述實(shí)施例相同，在架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將提供給定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換為120V連續(xù)供給。然后，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部停止旋轉(zhuǎn)，同時(shí)提供給定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓再次變回為間歇提供。
具有如上所述的轉(zhuǎn)矩控制裝置，將架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)X射線管旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩切換為比架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)以前持續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩大的平均轉(zhuǎn)矩。另外，平均轉(zhuǎn)矩是以單位時(shí)間例如5分鐘、10分鐘或30分鐘為單位的架臺(tái)開始旋轉(zhuǎn)前后的轉(zhuǎn)矩平均值。
圖9所示的實(shí)施例，是架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)前確定攝影對(duì)象斷層像攝影部位的透視攝影工作方式的狀況。具體來說，在架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)前時(shí)刻f，首先將定子線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓從這以前持續(xù)提供的100V切換為130V，饋電3秒鐘，使陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)急速提高。在該時(shí)刻g將定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換為110V，使陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)維持在例如60rps。維持該轉(zhuǎn)數(shù)期間從任意時(shí)刻h至i之間，進(jìn)行X射線照射(S)，確定攝影對(duì)象攝影部位的透視攝影。接下來，從確定好攝影部位后的時(shí)刻a起，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換為120V，將陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)例如提高為80rps，并維持該轉(zhuǎn)數(shù)。該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓是抵消架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)造成的離心力的影響，進(jìn)而達(dá)到高轉(zhuǎn)數(shù)(例如上述值)的電壓。然后，進(jìn)行斷層攝影用的X射線照射(X)，停止架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)后，將定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換為原來的100V，從而為下一次攝影作準(zhǔn)備。
圖10所示實(shí)施例是具有控制裝置的X射線斷層攝影裝置的情形，它補(bǔ)償X射線反復(fù)照射時(shí)定子溫度上升引起的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)遞減。具體來說，為了開始某一天X射線攝影業(yè)務(wù)，起動(dòng)該攝影裝置，向定子線圈供給100V旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓，使陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)按50rps旋轉(zhuǎn)。
接著，為進(jìn)行攝影裝置起動(dòng)后第一次X射線攝影，使架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，讓陽極靶達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)后，進(jìn)行X射線照射(X)(圖中旋轉(zhuǎn)時(shí)間R1)。因此，陽極靶逐漸變?yōu)楦邷?，由于這種輻射熱和傳導(dǎo)熱，定子的定子線圈的溫度與動(dòng)壓軸承部的溫度一起都慢慢升高。定子線圈的繞組電阻除因本身的消耗功率而提高外，還因上述陽極靶傳來的熱而提高。由于這些原因，即便加在定子線圈上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓維持為相同，陽極靶旋轉(zhuǎn)數(shù)也會(huì)慢慢下降。而且，在該圖中重復(fù)R2、R3、……進(jìn)行X射線攝影的話，陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)進(jìn)一步逐漸下降。另外，圖中的轉(zhuǎn)數(shù)下降曲線是為便于理解而夸張繪制的。而且，對(duì)架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力所造成的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)的下降進(jìn)行補(bǔ)償，在架臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)也維持在容許X射線照射的原來轉(zhuǎn)數(shù)即50rps的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓，如圖10(a)標(biāo)號(hào)Re所示，設(shè)定為108V。
因此，本實(shí)施例中，架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)要將加在定子線圖上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換為比108V高例如是120V。具體來說，攝影裝置起動(dòng)初期第一次X射線照射時(shí)間或此前，即因陽極靶的熱傳遞而定子線圈溫度升高之前，控制成為將加上比補(bǔ)償架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力所造成的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降所需的驅(qū)動(dòng)電壓量(上述例中為8V)后還高的電壓(上述例中為超過108V的驅(qū)動(dòng)電壓)提供給定子線圈。另外，所加電壓增量最好是設(shè)定為補(bǔ)償架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力造成的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降的最低電壓量(上述例中為8V)的1.2倍以上。因此，即便長時(shí)間重復(fù)攝影也可以在實(shí)際應(yīng)用上充分消除定子線圈溫度升高造成的不良影響。
這樣，邊以規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)使架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)行X射線攝影時(shí)，使供給定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓為將攝影裝置起動(dòng)后第一次或此前停止架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)可獲得轉(zhuǎn)數(shù)與上述規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)相同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓，加上該條件下對(duì)架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力造成的陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降進(jìn)行補(bǔ)償以達(dá)到上述規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)所需的最低電壓部分高的電壓后所得的電壓。
按照該實(shí)施例，不僅對(duì)離心力造成的影響，而且還對(duì)X射線重復(fù)照射造成的陽極靶熱傳遞影響進(jìn)行修正，從而架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)陽極靶的轉(zhuǎn)數(shù)可以維持在所需足夠高的轉(zhuǎn)數(shù)。因此，在例如按基本上相同轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)陽極靶重復(fù)X射線攝影的場(chǎng)合，也能可靠地補(bǔ)償陽極靶溫度升高造成的定子旋轉(zhuǎn)性能的下降，維持所需足夠的陽極轉(zhuǎn)數(shù)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)可靠性進(jìn)一步提高的X射線斷層攝影裝置。
另外，本發(fā)明也可適用于使旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管旋轉(zhuǎn)中心軸朝向沿架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)方向的裝置。這時(shí)，不僅徑向動(dòng)壓軸承有離心力作用，在軸向動(dòng)壓軸承上也加有架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)荷，但可以通過本發(fā)明來抑制由此造成的轉(zhuǎn)數(shù)下降。
架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)X射線管陽極靶和旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)最好是控制成為2000rpm至6000rpm范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。這樣，可以避免供給定子線圈的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力不希望的增加，并獲得所需足夠X射線照射量。
架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)速度可設(shè)計(jì)成可變，配以一控制裝置，根據(jù)架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)速度，使定子線圈所加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力產(chǎn)生的使旋轉(zhuǎn)體和陽極靶旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增減。
而且，使X射線管旋轉(zhuǎn)體和陽極靶旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩的增減可變控制裝置可以用供給定子線圈的電功率、電壓、電流、頻率或其中至少一種產(chǎn)生控制。
綜上所述，按照本發(fā)明，可以避免旋轉(zhuǎn)架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部進(jìn)行X射線斷層攝影時(shí)X射線管陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)不希望的下降，以輻射所需足夠的X射線量，來獲得優(yōu)良的X射線斷層像。因而，可保證可靠性高的X射線斷層攝影。
權(quán)利要求
1.一種X射線斷層攝影裝置，包括具有陽極靶(26)、向該陽極靶發(fā)射電子束的陰極(37)、固定所述陽極靶的旋轉(zhuǎn)體(35)、同軸嵌合在該旋轉(zhuǎn)體上的固定體(42)、這些旋轉(zhuǎn)體與固定體的嵌合部充填具有規(guī)定熔點(diǎn)的液體金屬潤滑劑的動(dòng)壓軸承(44-47)的X射線管(31)，配置于該X射線管旋轉(zhuǎn)體外周處的定子線圈(28b)，與該定子線圈連接以提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力的定子驅(qū)動(dòng)電源裝置(25)，檢測(cè)從所述X射線管輻射通過置有攝影對(duì)象(14)的區(qū)域的X射線(19)的X射線檢測(cè)器(21)，以及規(guī)定位置裝配有所述X射線管和定子線圈，并設(shè)置成X射線攝影時(shí)在置有攝影對(duì)象的區(qū)域周圍旋轉(zhuǎn)的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)，其特征在于，所述X射線管(31)的旋轉(zhuǎn)體(35)利用從所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)開始旋轉(zhuǎn)前起，提供給所述定子線圈28b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力所激勵(lì)的轉(zhuǎn)矩持續(xù)旋轉(zhuǎn)，所述X射線斷層攝影裝置包括將所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)旋轉(zhuǎn)時(shí)的所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩切換為比所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)開始前所述旋轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩大的平均轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管(31)陽極靶(26)的旋轉(zhuǎn)中吣軸的方向和所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)的旋轉(zhuǎn)中心軸的方向平行配置或基本上平行配置。
3.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩控制裝置包括在所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)開始旋轉(zhuǎn)以前使所述X射線管旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)矩提高的控制裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩控制裝置包括在所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)開始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)或其后使所述X射線管旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)矩提高的控制裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩控制裝置包括將所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)旋轉(zhuǎn)時(shí)所述X射線管旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)數(shù)控制為所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部開始旋轉(zhuǎn)前所述持續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)的平均轉(zhuǎn)數(shù)的90％以上轉(zhuǎn)數(shù)的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩控制裝置包括將所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15旋轉(zhuǎn)時(shí)所述X射線管旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)數(shù)控制為2000rpm至6000rpm范圍內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的轉(zhuǎn)矩控制裝置包括基于提供給定子線圈的電功率、電壓、電流、頻率、或其中至少一種的控制裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)速度可變，所述X射線管(35)轉(zhuǎn)矩控制裝置包括根據(jù)所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度增減該轉(zhuǎn)矩的控制裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于包括該X射線斷層攝影裝置主電源合上起動(dòng)后，使所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的旋轉(zhuǎn)長時(shí)間持續(xù)直到斷開所述主電源時(shí)或即將斷開之前為止的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
10.一種X射線斷層攝影裝置，包括具有陽極靶(26)、向該陽極靶發(fā)射電子束的陰極(37)、固定所述陽極靶的旋轉(zhuǎn)體(35)、同軸嵌合在該旋轉(zhuǎn)體上的固定體(42)、這些旋轉(zhuǎn)體與固定體的嵌合部充填具有規(guī)定熔點(diǎn)的液體金屬潤滑劑的動(dòng)壓軸承(44-47)的X射線管(31)，配置于該X射線管旋轉(zhuǎn)體外周位置的定子線圈(28b)，與該定子線圈連接以提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力的定子驅(qū)動(dòng)電源裝置(25)，檢測(cè)從所述X射線管輻射通過置有攝影對(duì)象(14)的區(qū)域的X射線(19)的X射線檢測(cè)器(21)，以及規(guī)定位置裝配有所述X射線管和定子線圈，并設(shè)置成X射線攝影時(shí)在置有攝影對(duì)象的區(qū)域周圍旋轉(zhuǎn)的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)，其特征在于，所述X射線管(31)的旋轉(zhuǎn)體(35)利用從所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)開始旋轉(zhuǎn)前起，提供給所述定子線圈28b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力所激勵(lì)的轉(zhuǎn)矩持續(xù)旋轉(zhuǎn)，所述X射線斷層攝影裝置包括所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)開始前通過X射線照射進(jìn)行第一X射線攝影，然后所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)并且切換所述X射線管旋轉(zhuǎn)體35驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩后，通過X射線照射進(jìn)行第二X射線攝影的控制裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)旋轉(zhuǎn)時(shí)所述X射線管旋轉(zhuǎn)體(35)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩切換為比所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)開始前大的值。
12.一種X射線斷層攝影裝置，包括具有陽極靶(26)、向該陽極靶發(fā)射電子束的陰極(37)、固定所述陽極靶的旋轉(zhuǎn)體(35)、同軸嵌合在該旋轉(zhuǎn)體上的固定體(42)、這些旋轉(zhuǎn)體與固定體的嵌合部充填具有規(guī)定熔點(diǎn)的液體金屬潤滑劑的動(dòng)壓軸承(44-47)的X射線管(31)，配置于該X射線管旋轉(zhuǎn)體外周位置的定子線圈(28b)，與該定子線圈連接以提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力的定子驅(qū)動(dòng)電源裝置(25)，檢測(cè)從所述X射線管輻射通過置有攝影對(duì)象(14)的區(qū)域的X射線(19)的X射線檢測(cè)器(21)，以及規(guī)定位置裝配有所述X射線管和定子線圈，并設(shè)置成X射線攝影時(shí)在置有攝影對(duì)象的區(qū)域周圍旋轉(zhuǎn)的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)，其特征在于，邊按規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部(15)邊進(jìn)行X射線攝影時(shí)提供給所述定子線圈28b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓是將所述攝影裝置起動(dòng)后第一次或此前使所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部停止旋轉(zhuǎn)可獲得轉(zhuǎn)數(shù)與所述規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)相同的所提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電壓，加上比該條件下對(duì)所述架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力造成的所述陽極靶(26)轉(zhuǎn)數(shù)下降進(jìn)行補(bǔ)償使之成為所述規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)所需的最低電壓部分高的電壓后所得的電壓。
13.如權(quán)利要求12所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，所述增加的電壓為對(duì)所述離心力造成的陽極靶(26)轉(zhuǎn)數(shù)下降進(jìn)行補(bǔ)償所需的最低電壓的1.2倍以上。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種即便架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)也能避免具有動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承的X射線管陽極靶轉(zhuǎn)數(shù)下降，以輻射所需足夠的X射線量，對(duì)斷層像攝影的X射線斷層攝影裝置。該裝置的架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部15在攝影對(duì)象配置區(qū)域周圍旋轉(zhuǎn)期間，包括動(dòng)壓滑動(dòng)軸承44-47的X射線管31在按規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)邊高速旋轉(zhuǎn)陽極靶26邊輻射X射線時(shí)，向定子線圈28b提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電力。本發(fā)明具有將該驅(qū)動(dòng)電力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩切換得比架臺(tái)旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)前大的手段。
文檔編號(hào)H05G1/26GK1162128SQ9710261
公開日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1997年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月31日
發(fā)明者小野勝弘, 北出康一, 阿武秀郎, 北見隆幸 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社