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日立回転陽極X線管ヒッターノードについて

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U.D.C.521.38d

日立回転陽極X線管ヒッターノードについて

=Hitanode"RotatingAnode X-Ray Tubes

夫*

Shizuo Takano 内 容 梗 概 診察創の日立回転陽陣Ⅹ稗管すなわちヒッターノード について総括的に記した「ノ なお診察用の良いⅩ鞭′ラニ1■トを i二

彦*

Yulくihiko Utamura / -ノき構造,種煩,規格,性佗および寿命など るには回転慨凋Ⅹ線管が,いかに良いかとい うことを,Ⅹ練写貴の解像ルこついて10kW国電陽輿Ⅹ規菅と比較して示したっ

1.緒

診察刑の良いⅩ な条件は,短 写真をとるうえにⅩ線管として必要 問における許容魚荷が大きく,そして焦 点ができるだけ小さいことである。それにほ回転l易極Ⅹ 緑粋が最適であることは今さらいうまでもない.二 Lかし. 回転陽極Ⅹ線管は真空管の内部に設けられた陽偏オ履批 中高 度でl =1転するので,兵力命のⅩ線符を製作するに ほ高蛙の技術を必安とするため,国産品の実用化ほ外いミl 品に比べて大分おくれていた。日立製作所でほ多年各部 門で養われた技術を絶含的に発揮して,さきに実川的な 診矧川‖1転陽極Ⅹ線管を完成し「ヒッターノード」とい う商品名で市販を行うに至った。このⅩ線管の構造ほ複 雑であるにかかわらず,使相加勘・よ同定陽梯Ⅹ線管両様 に簡†ilであり,また 寿命も十分長くできているので,そ の後は医療方価に広く利川されるようになった。ヒッタ ーノードの種類も微小焦点をもつもの,高電圧撮影用の ものあるいほ比 的′ト形′ト容量のものなど出そろったの でこれらをとりまとめて紹介する。

2.構

造 2.1一般白勺構造 軋/†三字引lさ1でj削、ている阿転陽極Ⅹ緑管ほほとんど油浸 式で,外形もだいたいにている(.第2図にヒッターノー ドの概略隅造を示す.二.ガラス球の内部に陽極と陰極が封 入さjL,陰庵ほガラス球につらなるステムに固定されて いるのほ一般の真空管と変りないが,陽極はⅩ繰管外に 取付けられたステ一夕からの川転磁界を受けて,ガラス 球内で 度で川転するようになっている.〕そのため陽 極は内f附こ一対の球軸受を持ち陽極固定部にささえられ ているこ.また回転する陽極の先端にほかさ形状のターゲ ット用タングステン板が取付けられている.。陰極にはタ ングステン線からなるコイル状のフィラメントが管球の 軸からほずれたところにあって,そこから放射された熱 電子ほ高 比で加速されて陽極側タングステン板の傾斜 面に衝突する。ここがすなわち焦点でありⅩ縦を発生す * 目二立製作所茂原工場 左よリ DORr431,DOR-401,DORL502,DOR-508,DOR-532 須1図+日立回転陽棒Ⅹ枚管ヒッターノード 第2図 ヒッターノードの概略構造図 るとともに,火きな熟も発生する。しかし陽極ほ回転しノ ているから熱電子の当る場所ほつぎつぎに変るため,焦 点面の温度上抑ま固定陽極Ⅹ線管に比べて非常に少なく て清むこ このさい電子の二■1る部分はⅩ線管外部から見る と一定点なので焦点はまったく動かない。したがって回 転陽極Ⅹ線符は焦∴〕こが′トさいのに大きな負荷を与えるこ とができるのである。 2.2 陽極ほターゲット,ターゲット支・帥,ロータ,・柚受お よび固定部からなっている。ターゲットはかさ形状タン ブステン板でできていて,モリブデンの友軸によりロー タに固定されている。ロータほ鉢】と鉄からなりⅩ棟管外

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立回転陽極Ⅹ線管

ヒ ッ タ ー ノ ード について 1623 部に根付けられるスチータと組合わさって誘導電動枚を

形成するので,ロータは真空管内にあっても回転するこ

とになる.。使用時の規定回転数は50∼では2,700rpnl, 60∼では3,200rpnl,また起動してから規定回転数にな るまでの時間は約1.2秒である。 焦点面に発生した熱の大部分ほターゲットおよびロー タの表向から輌射によって外部に放散される。連続使用 のときほターゲットのタンブステン板全休が約1,0000C に赤熱する.。またロータの表面は数百度に上井するの で,この部分の幅射を良くするよう表面ほ一黒色にしてあ る。 2.3 軸受はヒッターノードでもっとも重要な部分である二. 一般の軸受と異なり高真空中にあるためi山性の潤附剤を 用いることができない。また潤附剤を補給することもで きない。さらに軸受部分ほ管球 400つCくらいの高混になるので, 川いなければならない。 ヒッターノードの場合ほ 山‖杜 γl叫lおよび使用Li 1に 材料も耐熱帖のものを よ に 料 材 の る球軸受に 固体潤滑剤を用いてその目的を通している。またⅩ線管 は縦構任意の位置で使用してよい構造になっている。 2.4 極 陰極のフィラメソトほⅩ線管の軸からはずれたところ にあるほかi・ま,線焦点式になっているなど固定陽極Ⅹ練 管の場合と同様である。ヒッターノードの実効焦点の大 いさには2,1.8,1.5,1.0,0.8および0.3mm平方の種 類があるが,陰極はこれらの焦点が単独にあるいほ二重 第3図 ヒッタ∴-ノード組立作業 焦点として正しく得られるようにできている.。 2.5 ステータ ステ一夕はⅩ線管の外耶にガラス球壁を隔てて.ロー タと相対L-て取付けられる√ニトt田口lOOVを電源としコン デンサ起動力 によりロータを阿転せしめる。このステ ータはアース電位なのでロータとの間に数万ボルトの電 位差がある。

3.種

舞】表にンJミすようにヒッターノードには現在7 櫨 がある._ ニれらほ最大値朋電丑,失効焦点および陽極熱 第1太 目立回転陽極線管"ヒッターノード"仕様一覧 江:冷却方式ほ各形名とも油浸

(3)

1624 昭和34年12月 第2表 ヒッターノードと固定陽極Ⅹ線管の 最大許容管電流の比較例 管 球 の 実効焦点 、l:::l- -r

最杢萱窪芸窪鮎㌣A)

0.1秒,70kヽ「p:1秒,60kVp ヒッターノードDOR-502 (大焦点 50∼) ヒッターノードDOR-401 (大焦点 50へノ) 固定陽極SDO-10Ⅹ績管 2×2 1.8×1.8 5×5 500 420 特性などが異なっている。最大使用電圧ほ普通撮影用の 100kVpのものと,高電圧撮影用の125kVpのものがあ る。また実効焦点の大いさにほ前述のように0.3mmよ り2mmまでの各位があって,焦点が小さいほど鮮鋭 の良い写真がとれるのはもちろんであるが,各-・回ごと の短時間許容負荷畳も少なくなるので,使用のときは必 要な許容負荷の範囲でなるべく小さい焦点が選ばれる。 つぎに陽極熱特性というのは陽極の とであるが,この二つが大きい ほど短時間負荷を何回も繰 返すことができ,また透視のた めの連続負荷を多く与えること もできる。つぎにヒッターノー ドの各形名ごとにその特長を述 べよう。 DOR-401は小形軽最にでき ていて,陽極 容量も比較的小 さい。焦点ほ1.8mmと0.8mm なので十分鮮鋭虔の良い写真が 得られるから,断 撮影装置, 300mA形装置あるいほ100mA 形装置などに用いれば最適であ る。 DOR-431はDOR-401と外形 寸法,焦点の大いさ,陽極熱特 性などが同じであるが,125kVp までの高電圧撮影に使用できる Ⅹ線管である。 DOR-502 は焦点 2mm 1mmをもつ診察用の最も一般 向きのヒッターノードで,その 負荷容量は500mA形Ⅹ繰装置 に適している。従来固定陽極形 10kW X線管を500mA形装置 に広く用いていたが,それでほ Ⅹ線管の負荷容量に制限されて 装置の容量一杯に使用すること ができなかった。しかしヒッタ (で∵空相担庸㌔<臓 容量と冷却率のこ 第41巻 第12号 ーノードDOR-502を用いればちょうど500mA 匿に 合った容量となるので理想的である。弟2表にヒッター ノードDOR-502およぴDOR-401と10kW固定陽極 形Ⅹ線管SDO-10の焦点の大いさおよび負荷能力を比較 L′てホしたが,ニれよりヒッターノードは焦点が′J、さい にかかわらず大きな短時間負荷を与えられることがわか るであろう。 DOR-503ほDOR-502と同形であるが,1.5mm と 0・3mmの焦点からなり,1.5mmの焦点は普通撮影に 用いられるが0.31111Tlの微小焦点は拡大撮影に使用され る。この微小焦点で撮影した像の鮮鋭度がいかに良いか ということは,後述の解像力試験の写真を見ればよくわ かると思う。 DOR-508ほ焦点2mIⅥのコンデンサ装置用のヒッタ ーノードである.。一般にフィラメソト制御回路のコソデ ソサ装置にⅩ線管を用いるときは,フイ 一フメ ソ 1「 多く必要になるので,DOR-508はこのような場合でも J〟 しフノ レーク クナ ノ ノ 8言 問(Jノ 誹

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(4)

立回転陽極Ⅹ

Ⅹ緑野のフィラメソト寿命が短 くならないように設計されてい る。 DOR-532とDOR-533ほそれ ぞれDOR-502,DOR-503と外 形,焦点寸法および陽極熱相性 などが同一であるが,125kVp まで使用できる高電虹撮影用ヒ ッターノードである。

4.使用規格と特性

4.1使用規格 ヒッターノードの使用規格と しては最大値用電圧,短時間お よび連続負荷における歳大許群 管電流,最大陽極蓄積熱鼠 最 大フィラメソl、加熱などが定め られている。これらほみな最大 値を示しているので使用にさい してほこの値をいかなる場合で もこさないように注意しなけれ ばならない。⊃最大使用 圧,最 大フィラメソト加熱その他は舞 1表に示したとおりである。ま た短時間における最大許容管電 流については舞4∼d図に示す。 この最大許容管電流ほ焦点の大 いさ,管電圧,時間によって異 なるのはもちろん,整流回路, (、ざ) 真相脚榊島K臓 〔盲、) 誓相加紳㍍《蟻 (マミ 整躍如樽小冊K臆 、 仰 、 ヒ 小」】 へ1

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(点線は鉦竜Jl三撤影川管球のみに適用する) 第5園 長 大 許 容 管 61 仁P りユ 1HU=1kVpxlmAxIsxl.35 なお弟4∼る図の最大 容管電流は撮影のときの各一 凹ごとの負荷の最大を示すものであるが,陽極が冷いと きを尉勘こしているので,陽極蓄槙熱量が最大許容値の 半分以上になっている時は,撮影の各一同ごとの負荷ほ 最大許容管電流の70%以下で行わなければならない。透 視に引続いて撮影を行う場合,あるいは 枚診の 間接 撮影のような場合が大体これに相当する。 つぎに撮影の負荷を与える場合ほ必ず陽極が規定の回 転数に していなければならない。そのため陽梅を起動 させてから約1.2秒以上たたなければ高電圧負荷が与え られないような安全回路を設ける必要がある。第19図 に回路図を示すようなヒッターノード駆動装置をヒッタ ーノードに組合わせて使用すれば,陽極を起動してから 約1.2秒たたないと撮影の負荷が入らないようになって いるので安心である。 透視の場合にほ普通陽極を回転しないで行う。ただし 0.3mnl焦点の場合ほ焦点の過熱を防ぐため回転して行

(5)

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(6)

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5.寿

5.1回転寿命 一般に回転陽極Ⅹ線管の寿命を 拡大喜 言責韓モ ガ絹「-1ノ∴■」 第11図 解像力試験配置図 第3表 焦点の解像力試験 注=使用した解像力試験片の綴径の最小は0.15mm¢なので,上 表で0・15mm¢を解像しているものはさらに細い線径のもの を解像する可能性がある。

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1628 昭和34年12月 【] J〝¢ /1、-、 :・∴‥・、

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線 管 装 置

る.1X線管容器 ヒッターノードは防Ⅹ線,防電撃の油入り容旨削こ入れ て佐川される。この容宕削ま完全に密閉されており,油の 温度変化iこよる膨脹収縮にほベローズを備えてl二l動的に 整されるから,油もれや絶縁不良などによる事故の心 配がないっ長時間の使用により洲温が一定温度以上にな ると,制御装置の回路を自動的に閉路して,管球を保護 する電気接点が陽極側に設けてあるので安心して使用で きる。この電気接点ほ油温が一定温度以下に Fるともと の状態にもどる。また陽梅側外商にほ度数計が設けてあ って,使用回数せ明確に知ることもできる。容器のⅩ税 政射目の前面にはシャッタがあり,これにはⅩ線管焦点, 被写体間の距離を計る鋼製巻尺,ツーブスおよびフィル タがついている。ツーブスにほ標準透視川ツーブスと メ〟・∼ (衰) 相宿Ⅷ町榊 2m l l l

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l 却 ガ ¢甘 ♂(て ヴ? ′御 拘 Rl〔〝〃机 (冷却フアンない場合 ) 第18【ヌIUOR2 Ⅹ線管装繹熱特件牒 K.X:起動川交流リレー RYl,RY2:安全保護リレー D.Tニ 水平形親了・リレー V:冷陰極三極放電督 Cl,C2,C3:蓄 電 器 Rl,R3,R8,R′】:抵 抗 SfI:スチータ主コイル Ss:スチータ補助コイノン S:セレン整流昔話 第191冥lヒッターノード駆動装眉車路図 影用ツーブス芥1個があり,フィル利こほアルミ ニュウム板博さ0.5,1,1.5mmの三種がある。 策1る図にⅩ線管容器の一例としてヒッターノード DOR-502を使用したⅩ線管装置UOR-2を示す。また 弟17図と第18図はUOR-2のⅩ線管容器熱特lチ巨であ るが,第17図は専用の送風器を用いて袴器を強制冷却 した場合,また弟18図は送風器を用いないで自然冷却 した場合である。すなわちUOR-2Ⅹ線管督儲の最大蓄 積熱量は106IiUであり,また透視に使用するときの最 大定格は送風器がある場合は340HU/sで連続,送風器

(9)

1630 昭和34年12月 のない場合ほ340HU/sで70分またほ180HU/sで辿 であるこ. ヒッターノードを央際にmいる場合乱 さきiこ第7図 および第8図で述べた陽極熱特性と,ここに記したⅩ繰 管容器熱特性の両方を守らなければならないわけである が, 凰器付のⅩ線管容器の熱特性はⅩ繰管のそれより も大きいので,Ⅹ線管の熱特性のみを考えれば良いし.ま た送風君なしのⅩ繰管容器の場合ほ,前述のように電気 接点で自動的に過負荷が防止できるので,やほざ)Ⅹ繰管 の熱特性のみを考えれば良いことになる」 d・2 富区動装置 この装置は通常制御草子と組合わせて使用L.,ヒッタ ーノードの複雑な制御を[1勧化して,_単純な操作のみで 合f剛勺な操作をすべて自動的に行うことができるもの で,そのすぐれた件能と動作の確実性ほ十分H頼のでき るものである。この装置ほ長さ27cm,幅18cm,高さ 15・5cmの鉄板製容紬こ収められ,容器内乱に補助電磁 接触器,継電揺,放 管,コンデンサおよび抵抗婚な どが配列されている.。第19図ほこのい f王路図である〔ノな お駆動装帯の容器台頗にほ取付孔があって,室の壁など r第37頁よ 種 別 実用新案 り続く) 登録番号 499527 499734 499735 499516 499538 497946 497963 496681 496682 496689 496695 496722 496733 496739 第41巻 第12号 に適、1な位置で取付けられる構造になっている.。

7.結

口 以上,日立回転陽極Ⅹ綿管すなわちヒッターノードの 権現,作敵 使用方法,そのほかについて述べた。ヒッ ターノードほ固定陽極Ⅹ線管に比べて焦点が小さいのに 人きい負荷が与えられるので鮮銃な良い写真をとること ができるが,その具体例を解像力試験で示した。.なおヒ ッターノードの容最ほ500mA X繰装置の性能を十二分 に発揮できるとともに性能もよく安定し,十分長寿命の ものが得られるので,ヒッターノードの使用ほますます 盛んになりつつある。このようなとき本文がいささかで も使用者各位の参考になれば幸いである。 参 老 献 (1)A・C.Hallock:Cathode Press,15,No.1,2 〔1958) 下谷:しl_よ評.論38,597川131-4) 電気通信学会編:真空管とその回路101(昭23 `【義気通信学会)

最近登録された日立製作所の特許および実用新案

T二 場 別 ク ロ ス/ミ式日勧交換機川 スイ ッチ ≡戸塚」二場 レ ベ レ ベ 磁二 気 式 酸 素 計 の 水中溶解酸素 ホ 自 動 Ⅹ 子 管 計 析 \「. ′ソ 一7 閉 タ 置 蓄放式 Ⅹ 線装 タ ッ し ゆ う 動 磁 検検ガ順チ イ 入 知知導 ..ス 装 離 分 素 鎖 ′r、視 屯一 部 部 室 置 ツ ト 弁 板台 置 装 源 電 圧 高 【H口 置 已けぃ ロ一汁 =リハ 〓一∩ 中央研究所 中央研究所 日立研究所 【]立研究所 多賀工場 多賀工場 場場場 丁工工 戸戸戸 亀亀亀 島地本木淵淵内永田池川∵田林沼田林藤田林場西貞田辺 m菊∴二…石岩横徳野小利和小大和小安和小馬大友松波 トけH 平 人誠大夫雄雄中越保武 久久井芳直 正正長哲正長文正長膵 櫓 惰平夫情平蔵憫平彦 真 史 睦 夫 幸次郎 新太郎

ぐその5)

澤録年月日 34.8.26 34,8.28 34. 26 り 8. 28 〃 7. 34 r〕 (第73頁へ続く)

参照

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