KR101026863B1 - Super miniature x-ray tube using carbon nanotube field emitter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초소형 엑스선관에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용하여 종래의 열전자 방출구조가 지니고 있는 발생 전자빔의 선질 저하로 인한 엑스선 출력 한계를 해소할 수 있는 초소형 엑스선관을 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관은 금속 와이어의 편평한 일단면에 탄소나노튜브 전자빔원이 형성된 팁 형 음극 전극과, 상기 음극 전극에 이격되어 설치되며 상기 음극 전극의 반대 방향으로 나팔관형으로 벌어져서 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에 이격되어 설치되는 엑스선 발생부를 포함하는 전자총부 및 상기 게터 타겟의 전면에 설치되며, 인출된 전자빔을 집속 또는 발산하게 하는 전기장을 형성하는 전기장 조절 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관을 개시한다.

Figure R1020090032086

초소형 엑스선관, 탄소나노튜브, 전계방출원, 투과형 엑스선 타겟

The present invention relates to an ultra-small X-ray tube, the technical problem to be solved by using a carbon nanotube field emission source is an ultra-small X that can solve the X-ray output limit due to the deterioration of the quality of the generated electron beam having a conventional thermal electron emission structure Is to provide a predecessor.

To this end, the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source according to the present invention is a tip type cathode electrode having a carbon nanotube electron beam source formed on a flat end surface of a metal wire, and is spaced apart from the cathode electrode, An electron gun portion including a gate electrode formed in a fallopian tube shape in an opposite direction, an X-ray generating portion spaced apart from the gate electrode, and installed in front of the getter target to form an electric field for focusing or diverging the extracted electron beam; Disclosed is a miniature X-ray tube using a carbon nanotube field emission source comprising an electric field control electrode.

Figure R1020090032086

Micro X-ray tube, carbon nanotube, field emission source, transmission X-ray target

Description

탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관{SUPER MINIATURE X-RAY TUBE USING CARBON NANOTUBE FIELD EMITTER}SUPER MINIATURE X-RAY TUBE USING CARBON NANOTUBE FIELD EMITTER}

본 발명은 초소형 엑스선관에 관한 것으로서, 엑스선관의 크기를 보다 소형화하고 출력을 향상시킬 수 있는 엑스선관에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small X-ray tube, and more particularly, to an X-ray tube capable of miniaturizing an X-ray tube and improving output.

기존의 암 치료기술은 외과적 수술(물리적 선택성)과 화학요법(생물학적 선택성)의 두가지 방향으로 전개되어 왔다. Conventional cancer treatment techniques have been developed in two directions: surgical surgery (physical selectivity) and chemotherapy (biological selectivity).

상기 외과적 수술의 경우 목적부위의 암을 성공적으로 제거할 수 있지만, 시술 도중에 생긴 커다란 물리적 상처와 기능성 장기의 손실로 인한 신체의 침해가 불가결하며, 기계적으로 제거되지 못한 잔여 암에 의한 재발 가능성이 높다.In the case of the surgical operation, the cancer of the target area can be removed successfully, but the invasion of the body due to the large physical wounds and the loss of functional organs incurred during the procedure is indispensable, and the possibility of recurrence due to residual cancer that cannot be removed mechanically is inevitable. high.

상기 화학요법은 암세포에만 치사적으로 작용하는 물질을 투여하여 암을 제거하는 방법이자만 대체적으로 암의 성장과 전이를 일시간 지연시킬 뿐 환자 신체에 부작용이 나타나고 완치가 어렵다는 단점이 있다.The chemotherapy is a method of removing cancer by administering a substance acting only to cancer cells, but generally has a disadvantage of delaying the growth and metastasis of the cancer for one hour and causing side effects on the patient's body and hardening of the treatment.

방사선을 이용한 암 치료기술은 방사선 에너지를 체내의 목적부위에 집중시켜 정상세포보다 세포분열 주기가 빠른 암세포 치사를 유도하는 것이다.Cancer treatment technology using radiation is to induce cancer cell death faster than normal cells by focusing the radiation energy to the target area of the body.

기존 임상결과에 의하면 외과수술로 접근할 수 없는 신체부위에 적용되어 그 치료효과가 가시적으로 나타나고 있으며, 동시에 인체 침해가 최소화되고 장기의 손실이 없어 신체 기능을 보전할 수 있다는 장점이 있다. Existing clinical results show that the treatment effect is visible because it is applied to parts of the body that are inaccessible to surgery. At the same time, there is an advantage of minimizing invasion of the human body and preserving body function due to no loss of organs.

상기 방사선 암치료 방법으로는 환자 외부에 설치된 비교적 대형의 가속기나 방사성 동위원소에서 발생된 방사선을 인체 내부로 조사시키는 외부 치료법(external radiotherapy; teletherapy)과 암 주위에 방사선 발생원을 설치하여 치료하는 근접치료법(brachytherapy)으로 구분된다. The radiation cancer treatment method includes external radiotherapy (teletherapy) that radiates radiation generated from a relatively large accelerator or radioisotope installed outside the patient into the human body and a brachytherapy method by installing a radiation source around the cancer. (brachytherapy).

상기 외부 치료법은 암 주위의 정상조직에도 방사선이 조사되므로, 정상세포에 대한 손상을 피할 수가 없으나, 근접치료의 경우에는 정상세포에 대한 손상을 최소화할 수 있는 이점이 있다.Since the external treatment is irradiated with normal tissues around cancer, damage to normal cells cannot be avoided, but in the case of brachytherapy, damage to normal cells can be minimized.

또한, 상기 근접치료의 경우, 상대적으로 높은 선량률을 조사할 수 있어 치료기간이 짧다는 이점도 있다.In addition, in the case of brachytherapy, it is possible to investigate a relatively high dose rate has the advantage of a short treatment period.

상기 근접치료법을 위한 방사선원으로 대개 방사선 동위원소를 사용하여 왔다. 상기 동위원소는 소형화에 유리하지만, i) 방사선이 항상 발생하므로 시술자도 방사선에 피폭될 위험성이 항상 존재하며, ii) 짧은 반감기로 인한 방사선원의 정기적인 공급, 동위원소 보관 및 관리, 사용 후 방사선 폐기물 처리 등의 까다로운 작업이 필요하며, iii) 발생하는 방서선의 에너지와 선량 조절이 어려워 암 주위의 선량분포를 조절하기 어렵다는 단점이 있다.Radiation isotopes have generally been used as radiation sources for the brachytherapy. The isotopes are advantageous for miniaturization, but i) radiation is always present, so there is always a risk that the operator will be exposed to radiation, ii) regular supply of radiation sources due to short half-lives, isotope storage and management, and radioactive waste after use. Difficult work such as treatment is required, and iii) it is difficult to control the energy distribution and dose of the generated radiation, making it difficult to control the dose distribution around the arm.

상기와 같은 단점들을 극복하기 위하여 인체 내부에 삽입할 수 있는 정도의 크기는 가진 소형 엑스선관이 개발되어 상용화되고 있다.In order to overcome the above disadvantages, a small X-ray tube having a size enough to be inserted into a human body has been developed and commercialized.

상기 엑스선관은 전기를 인가할 경우에만 엑스선이 발생하므로 환자나 시술자가 불필요한 방사선에 노출될 가능성이 거의 없으며, 발생하는 방사선의 에너지와 선량을 쉽게 조절 가능하므로 선량분포를 조절하여 효과적으로 암을 치료할 수 있다. 또한, 전기만으로 방사선을 발생함으로 방사선 물질에 대한 생산, 유지, 관리, 폐기물 관리 등이 전혀 필요하지 않다.Since the X-ray tube generates X-rays only when electricity is applied, it is almost impossible for the patient or the operator to be exposed to unnecessary radiation, and the energy and dose of the generated radiation can be easily controlled, thereby controlling the dose distribution to effectively treat cancer. have. In addition, since radiation is generated only by electricity, there is no need for production, maintenance, management, and waste management of radioactive materials.

현재 개발된 엑스선관의 경우, 텅스텐 등의 금속을 필라멘트 형태로 만들어 고온으로 가열할 때 발생하는 열전자를 빔형태로 만드는 열전자 방출방식을 전자빔원으로 이용하고 있다. 여기서, 열전자빔원을 소형 엑스선관에 사용할 경우 발열에 의해 정상세포의 피해가 발생할 뿐 아니라, 발생하는 전자빔 전류밀도의 한계로 선원의 크기를 줄이는 데 한계가 있다는 문제점이 있다. In the X-ray tube developed at present, a hot electron emission method using a beam of hot electrons generated when a metal such as tungsten is formed into a filament and heated to a high temperature is used as an electron beam source. Here, when the hot electron beam source is used in a small X-ray tube, not only damage of normal cells occurs due to heat generation, but there is a problem in that there is a limit in reducing the size of the source due to the limitation of the generated electron beam current density.

근래에, 나노기술의 발전과 더불어 나노 전계 방출원(nano field emitter)를 이용한 엑스선관에 대한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 상기 나노 전계 방출원은 전계인가 방식으로 전자빔을 인출하므로 열이 발생하지 않을 뿐만 아니라 구동 전원장치가 간단하다는 이점이 있다. 또한, 발생하는 전자빔의 전류밀도가 열 전자 방식에 비해 100배 이상 커서 고출력의 엑스선을 발생할 수 있을 뿐만 아니라 음극의 크기를 소형화할 수 있다는 이점이 있으며, 엑스선관이 발생하는 시간구조(time structure)를 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다.Recently, with the development of nanotechnology, many researches and developments on X-ray tubes using nano field emitters have been conducted. Since the nano-field emission source draws out the electron beam in an electric field application method, heat is not generated and the driving power supply device is simple. In addition, the current density of the generated electron beam is more than 100 times higher than that of the thermal electron method, which not only generates high output X-rays but also reduces the size of the cathode, and provides a time structure in which an X-ray tube is generated. The advantage is that it can be easily adjusted.

다만, 현재 개발된 근접 방사선 치료장치는 거의 모두 열전자 방식을 이용하고 있으며, 상기 열전자 방식의 경우 장치의 소형화나 높은 선량을 기대하기는 어렵다는 단점이 있다.However, almost all of the currently developed proximity radiotherapy apparatuses use a thermoelectronic method, and in the case of the thermoelectric method, it is difficult to expect miniaturization or high dose of the apparatus.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 탄소나노튜브 전계방출원을 이용하여 종래의 열전자 방출구조가 지니고 있는 발생 전자빔의 선질 저하로 인한 엑스선 출력 한계를 해소할 수 있는 초소형 엑스선관을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, by using a carbon nanotube field emission source ultra-small X that can solve the X-ray output limit due to the deterioration of the quality of the generated electron beam having a conventional thermal electron emission structure Its purpose is to provide the NEC.

또한, 기존 필라멘트 음극 기반의 엑스선관에 비해 전원인가 구조가 단순하여 소형화에 적합한 초소형 엑스선관을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a compact X-ray tube suitable for miniaturization because the power supply structure is simpler than the existing filament cathode-based X-ray tube.

또한, 엑스선 발생에 있어서 열을 가할 필요가 없기 때문에 엑스선관의 크기를 최소화할 수 있고, 이에 따라 방사선 치료선원으로서 다양한 신체부위에 접목할 수 있는 초소형 엑스선관을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is possible to minimize the size of the X-ray tube because there is no need to apply heat in the generation of X-rays, and thus it is an object of the present invention to provide an ultra-small X-ray tube that can be applied to various body parts as a radiation treatment source.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관는 금속 와이어의 편평한 일단면에 탄소나노튜브 전자빔원이 형성된 팁 형 음극 전극과, 상기 음극 전극에 이격되어 설치되며 상기 음극 전극의 반대 방향으로 나팔관형으로 벌어져서 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에 이격되어 설치되는 엑스선 발생부를 포함하는 전자총부 및 상기 게터 타겟의 전면에 설치되며, 인출된 전자빔을 집속 또는 발산하게 하는 전기장을 형성하는 전기장 조절 전극을 포함한다.In order to achieve the object as described above, the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source according to the present invention is a tip-type cathode electrode formed with a carbon nanotube electron beam source on a flat end surface of a metal wire, and is spaced apart from the cathode electrode. An electron gun unit including a gate electrode which is installed and is formed in a fallopian tube shape in an opposite direction to the cathode electrode, and an X-ray generating unit spaced apart from the gate electrode, and installed on the front surface of the getter target, and focuses or diverges the extracted electron beam. And an electric field control electrode to form an electric field.

상기 엑스선 발생부는 전자빔이 충돌하여 엑스선이 발생하는 투과형 엑스선 발생부인 동시에 전자빔 가속 전압이 인가되는 양극 전극일 수 있다.The X-ray generator may be a transmissive X-ray generator in which an electron beam collides to generate X-rays and an anode electrode to which an electron beam acceleration voltage is applied.

상기 엑스선 발생부는 전자빔 충돌에 의해 엑스선이 발생하는 투과형 엑스선 타겟과, 발생된 엑스선이 엑스선관 밖으로 인출되도록 하는 엑스선 투과창과, 엑스선관 내부의 진공 상태를 유지하는 게터 타겟을 포함한다.The X-ray generator includes a transmission type X-ray target in which X-rays are generated by an electron beam collision, an X-ray transmission window through which the generated X-rays are drawn out of the X-ray tube, and a getter target maintaining a vacuum inside the X-ray tube.

상기 엑스선 발생부는 원통형으로서 일측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 반대측에는 상기 엑스선 투과창으로 폐구되며, 상기 엑스선 투과창의 내측면에는 상기 투과형 엑스선 타겟이 설치되고, 상기 개구부 내측면에는 상기 게터 타겟이 설치될 수 있다.The X-ray generator is cylindrical and has an opening formed at one side thereof, and is closed by the X-ray transmissive window on the opposite side of the opening. Can be installed.

상기 투과형 엑스선 타겟은 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 금 및 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성될 수 있다.The transmission X-ray target may be formed of one material selected from molybdenum, tantalum, tungsten, gold, and copper.

상기 엑스선 투과창은 베릴륨, 베릴륨동, 알라미늄, 탄소 및 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성될 수 있다.The X-ray transmission window may be formed of one material selected from beryllium, beryllium copper, aluminum, carbon, and copper.

상기 게터 타겟은 바륨, 알루미늄, 마그네슘, 지르코늄, 바나듐, 코발트, 티타늄 및 팔라디움 중 선택되는 하나의 재질 또는 그 합금으로 이루어질 수 있다.The getter target may be made of one material selected from barium, aluminum, magnesium, zirconium, vanadium, cobalt, titanium, and palladium or an alloy thereof.

상기 음극 전극은 일단면이 편평하게 연마된 원통형 금속 팁이며, 상기 음극 전극의 직경은 0.1 내지 1mm일 수 있다.The cathode electrode may be a cylindrical metal tip having a flat polished end surface, and the diameter of the cathode electrode may be 0.1 to 1 mm.

상기 음극 전극의 일단면에 형성된 탄소나노튜브 전자빔원은 관 지름이 1 내지 50nm일 수 있다.The carbon nanotube electron beam source formed on one surface of the cathode electrode may have a tube diameter of 1 to 50 nm.

상기 음극 전극은 텅스텐, 철, 니켈, 티타늄, 은, 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성된 금속 팁일 수 있다.The cathode electrode may be a metal tip formed of one material selected from tungsten, iron, nickel, titanium, silver, and copper.

상기 탄소나노튜브 전자빔원은 유전영동법, 레이저증착법, 화학증착법, 플라즈마 화학증착법, 프린팅기법 중 선택되는 하나의 방법으로 상기 음극 전극의 일단면에 형성될 수 있다.The carbon nanotube electron beam source may be formed on one end surface of the cathode electrode by one method selected from among the following methods: dielectric electrophoresis, laser deposition, chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, and printing.

상기 게이트 전극은 상기 음극 전극의 반대 방향으로 5°내지 30°의 나팔관형으로 전극면이 기울어져 나갈 수 있다.The gate electrode may be inclined toward the fallopian tube shape of 5 ° to 30 ° in the opposite direction of the cathode electrode.

상기 엑스선 발생부는 반구형, 뿔형, 원통형 중 선택되는 하나의 형상으로 형성될 수 있다.The X-ray generator may be formed in one shape selected from hemispherical, horn-shaped, and cylindrical.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관에 의하면, 탄소나노튜브 전계방출원을 이용하여 종래 열전자 방출구조가 지니고 있는 발생 전자빔의 선질 저하로 인한 엑스선 출력 한계를 해소할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source according to the present invention, by using the carbon nanotube field emission source, the X-ray output limit due to the deterioration of the quality of the generated electron beam having the conventional thermal electron emission structure is eliminated. It can work.

또한, 기존 필라멘트 음극 기반의 엑스선관에 비해 전원 인가 구조가 단순하여 소형화에 유리한 효과가 있다.In addition, compared to the existing filament cathode-based X-ray tube, the power supply structure is simple, which is advantageous in miniaturization.

또한, 엑스선 발생에 있어서 열을 가할 필요가 없기 때문에 엑스선관의 크기를 최소한으로 하여 방사선 치료선원으로서 다양한 신체부위에 접목할 수 있다는 효과가 있다.In addition, since there is no need to apply heat in generating X-rays, the size of the X-ray tube can be minimized, and thus, it can be applied to various body parts as a radiation treatment source.

이에 따라서, 기존에 해외 기술에만 의존했던 근접 암치료 엑스선원 관련 산업을 주도할 수 있는 계기를 마련하여 방사선 의료 이외에도, 영상, 나노, 첨단 기계 산업에 경제적인 파급효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, by providing an opportunity to lead the industry related to x-ray proximal cancer treatment, which had previously relied solely on overseas technology, it is possible to expect economic ripple effects in the imaging, nano, and high-tech machinery industries in addition to radiation medicine.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 전자총부에서 전자빔을 발생하는 부분을 도시한 분해 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 음극 전극을 주사전자현미경(SEM)으로 확대 촬영한 사진이다.1 is a cross-sectional view showing a micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention, Figure 2 is an electron beam generated in the electron gun of the micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention 3 is an exploded cross-sectional view showing a portion, and FIG. 3 is an enlarged photograph of a cathode electrode of an ultra-small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention with a scanning electron microscope (SEM).

도 1을 참조하면, 본 발명은 탄소나노튜브 전자빔원(12)이 형성된 팁 형 음극 전극(11)과, 게이트 전극(2), 제 1고전압 졀연체(3) 및 엑스선 발생부(5)를 포함하는 전자총부와, 전기장 조절 전극(6)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the present invention provides a tip type cathode electrode 11 in which a carbon nanotube electron beam source 12 is formed, a gate electrode 2, a first high voltage dielectric 3, and an X-ray generator 5. It includes an electron gun including, and the electric field control electrode (6).

상기 음극 전극(11)은 금속 와이어의 편평한 일단면에 탄소나노튜브 전자빔원(12)이 형성된 팁 형 전극이다. 즉, 상기 음극 전극(11)은 일단면이 편평하게 연마된 원통형 금속 팁으로서, 직경 0.1 내지 1mm 정도의 금속 와이어(wire) 끝을 기계적 연마 또는 화학적으로 에칭하여 편평한 일단면을 형성한다. 상기 음극 전극(11)의 재질로는 텅스텐(W), 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu) 등을 사용할 수 있다.The cathode electrode 11 is a tip electrode having a carbon nanotube electron beam source 12 formed on one flat surface of a metal wire. That is, the cathode electrode 11 is a cylindrical metal tip of which one end is flat polished, and mechanically or chemically etches a metal wire end having a diameter of about 0.1 to 1 mm to form a flat end surface. Tungsten (W), iron (Fe), nickel (Ni), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), or the like may be used as the material of the cathode electrode 11.

상기 탄소나노튜브 전자빔원(12)은 상기 음극 전극(11)의 일단면에 형성되며, 상기 탄소나노튜브의 관 지름은 1 내지 50nm인 것이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브 전자빔원(12)은 유전영동법(Dielectrophoresis), 레이저 증착법(Laser vaporization), 화학증착법(CVD: Chemical vapor deposition), 플라즈마 화학증착법(Plasma CVD) 및 프린팅기법 등으로 형성될 수 있다.The carbon nanotube electron beam source 12 is formed on one end surface of the cathode electrode 11, the tube diameter of the carbon nanotubes is preferably 1 to 50nm. The carbon nanotube electron beam source 12 may be formed by Dielectrophoresis, Laser Vaporization, Chemical Vapor Deposition, Plasma CVD, and Printing.

상기 게이트 전극(2)은 상기 음극 전극(11)에 이격되어 설치되며, 상기 음극 전극(11)의 반대 방향으로 나팔관형으로 벌어져서 형성된다. 즉, 상기 게이트 전극(2)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 음극 전극(11)의 반대 방향으로 5°∼30° 의 나팔관형으로 전극면이 기울어져 나가도록 형성되는 것이 바람직하며, 특히 10°각도로 전극면이 기울어져 나가는 것이 보다 바람직하다.The gate electrode 2 is spaced apart from the cathode electrode 11, and is formed in a fallopian tube shape in an opposite direction to the cathode electrode 11. That is, the gate electrode 2 is preferably formed such that the electrode surface is inclined in the fallopian tube shape of 5 ° to 30 ° in the opposite direction of the cathode electrode 11, as shown in Figure 1, in particular 10 It is more preferable that the electrode surface is inclined at an angle.

상기 제 1고전압 절연체(3) 및 제 2고전압 절연체(4)는 각 전극들을 절연하여 이격시킨다. 상기 제 2고전압 절연체(4)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 비어있는 원통형 형상으로 가지며, 전자총부, 전기장 조절 전극(6) 및 엑스선 발생부(5)를 고정한다. 상기 제 1 고전압 절연체(3) 및 제 2고전압 절연체(4)의 재질은 알루미나(Al2O3), 사파이어, 테프론, 파이렉스 및 초자 등이 사용될 수 있다.The first high voltage insulator 3 and the second high voltage insulator 4 insulate and space each electrode. As shown in FIG. 1, the second high voltage insulator 4 has a hollow cylindrical shape, and fixes the electron gun unit, the electric field control electrode 6, and the X-ray generator 5. As the material of the first high voltage insulator 3 and the second high voltage insulator 4, alumina (Al 2 O 3 ), sapphire, Teflon, pyrex, and porcelain may be used.

상기 제 2고전압 절연체(4) 양측 개구부 중 일측에는 탄소나노튜브 전자빔원(12)이 코팅된 팁 형 음극 전극(11)과 게이트 전극(2) 및 상기 음극 전극(11)과 상기 게이트 전극(2)에 서로 다른 전위를 인가하여 전자빔을 인출할 수 있도록 하는 제 1고전압 절연체(3)가 연결되고, 타측 개구부에는 양극 전극으로 기능하는 엑스선 발생부(5)를 연결하여, 전체적으로 3극관이 절연되어 전자빔을 발생, 가속할 수 있게 한다. One of the openings on both sides of the second high voltage insulator 4 has a tip type cathode electrode 11 and a gate electrode 2 coated with a carbon nanotube electron beam source 12, the cathode electrode 11, and the gate electrode 2. Is connected to the first high voltage insulator 3 to draw different electron potentials to the electron beam, and the X-ray generator 5 serving as the anode electrode is connected to the other opening, and the triode is insulated as a whole. Enables the generation and acceleration of electron beams.

한편, 상기 팁 형 음극 전극(11)과 상기 게이트 전극(2)은 전계방출을 위하여 서로 다른 전위가 인가되어야 하는 동시에, 양극 전극과는 절연되어야 한다. Meanwhile, the tip type cathode electrode 11 and the gate electrode 2 should be applied with different potentials for electric field emission and at the same time be insulated from the anode electrode.

원통형의 제 1고전압 절연체(3) 내부의 일정 위치에 탄소나노튜브 전자빔 원(12)이 코팅된 팁 형 음극 전극(11)을 금속 접착제 등을 이용하여 고정 설치하고, 상기 게이트 전극(2)의 내부에 단차가 있도록 원형으로 파내어 상기 제 1고전압 절연체(3)가 상기 게이트 전극(2) 내부에 고정 삽입될 수 있도록 한다. 상기 게이트 전극(2)의 외부도 단차가 있는 원통형으로 가공하여 제 2고전압 절연체(4)의 일측 개구부에 고정 삽입될 수 있도록 한다. The tip-type cathode electrode 11 coated with the carbon nanotube electron beam circle 12 is fixedly installed at a predetermined position inside the cylindrical first high voltage insulator 3 by using a metal adhesive or the like. The first high voltage insulator 3 can be fixedly inserted into the gate electrode 2 by digging in a circle so that there is a step inside. The outside of the gate electrode 2 is also processed into a cylindrical shape with a step so that it can be fixedly inserted into one side opening of the second high voltage insulator 4.

상기 엑스선 발생부(5)는 전자빔이 충돌하여 엑스선이 발생하는 투과형 엑스선 발생부인 동시에 전자빔 가속 전압이 인가되는 양극 전극으로 기능한다. 상기 엑스선 발생부(5)는 도 1에 도시된 바와 같이, 엑스선 투과창(51), 투과형 엑스선 타겟(52) 및 게터 타겟(53)을 포함한다.The X-ray generator 5 functions as a transmission-type X-ray generator that generates an X-ray by collision of an electron beam and serves as an anode electrode to which an electron beam acceleration voltage is applied. As shown in FIG. 1, the X-ray generator 5 includes an X-ray transmission window 51, a transmission X-ray target 52, and a getter target 53.

즉, 상기 엑스선 발생부(5)는 도 1에 도시된 바와 같이, 일측에 개구부가 형성되어 있는 원통형 등으로 형성될 수 있으며, 개구부의 반대측에는 얇은 엑스선 투과창(51)으로 폐구된다. 상기 엑스선 투과창(51)의 내측면에는 투과형 엑스선 타겟(52)이 설치되며, 엑스선관 전체 진공을 유지할 수 있도록 일측 개구부 내측면에 게터 타겟(53)이 설치될 수 있다.That is, as shown in FIG. 1, the X-ray generator 5 may be formed in a cylindrical shape having an opening formed at one side thereof, and closed on the opposite side of the opening with a thin X-ray transmission window 51. A transmissive X-ray target 52 may be installed on an inner surface of the X-ray transmission window 51, and a getter target 53 may be installed on an inner surface of one side of the opening to maintain the entire vacuum of the X-ray tube.

상기 엑스선 투과창(51)은 발생된 엑스선이 엑스선관 밖으로 인출되도록 한다. 여기서, 상기 엑스선 투과창(51)은 발생된 엑스선이 손실없이 투과되어야 하기 때문에 베릴륨(Be), 베릴륨동(BeCu), 알루미늄(Al), 탄소(C) 및 구리(Cu) 등과 같이 견고한 고체물질인 동시에 낮은 원자질량수를 가진 물질이 사용될 수 있다.The X-ray transmission window 51 allows the generated X-rays to be drawn out of the X-ray tube. Here, the X-ray transmission window 51 is a solid solid material such as beryllium (Be), beryllium copper (BeCu), aluminum (Al), carbon (C) and copper (Cu) because the generated X-rays must be transmitted without loss. At the same time, materials having a low atomic mass number can be used.

상기 투과형 엑스선 타겟(52)은 전자빔이 충돌됨에 따라 엑스선이 발생한다. 상기 투과형 엑스선 타겟(52)은 얇은 베릴륨(Be)과 같은 엑스선 투과창(51) 위에 텡스텐(W) 박막 등이 설치된 것으로, 엑스선관에서 인출되어 가속된 전자빔이 상기 투과형 엑스선 타겟(52)에 충돌하여 엑스선이 발생된다. 여기서, 상기 투과형 엑스선 타겟(52)의 재질로는 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 금(Au) 등이 사용될 수 있다.The transmissive X-ray target 52 generates X-rays as the electron beam collides. The transmissive X-ray target 52 is a thin tungsten (W) thin film or the like installed on the X-ray transmissive window 51 such as thin beryllium (Be), and the electron beam drawn out from the X-ray tube and accelerated to the transmissive X-ray target 52. The collision generates X-rays. Here, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), copper (Cu), gold (Au), or the like may be used as a material of the transmissive X-ray target 52.

상기 게터 타겟(53)은 엑스선관 내부의 진공 상태를 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 게터 타겟(53)은 열 또는 전자빔 충돌에 의해 기체화되어 진공 내의 잔류 대기 기체를 흡수할 수 있는 바륨(Ba), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 팔라디움(Pd) 또는 상기 금속들의 합금 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 게터 타겟(53)은 상기 엑스선 발생부(5)의 전면 원통부에 접합되거나 코팅된 원통형상을 가진다. The getter target 53 may maintain a vacuum state inside the X-ray tube. Therefore, the getter target 53 is a barium (Ba), aluminum (Al), magnesium (Mg), zirconium (Zr), vanadium (which can be gasified by heat or electron beam collision to absorb the residual atmospheric gas in the vacuum) V), cobalt (Co), titanium (Ti), palladium (Pd) or an alloy of the above metals may be used. Meanwhile, the getter target 53 has a cylindrical shape bonded or coated to the front cylindrical portion of the X-ray generator 5.

상기 전기장 조절 전극(6)은 상기 게터 타겟(53)의 전면에 설치되며, 인출된 전자빔을 집속 또는 발산하게 하는 전기장을 형성한다.The electric field control electrode 6 is installed on the front surface of the getter target 53 and forms an electric field for focusing or diverging the extracted electron beam.

즉, 상기 전기장 조절 전극(6)은 인출된 전자빔의 크기를 조절할 수 있도록, 양극전극으로 기능하는 상기 엑스선 발생부(5) 부근에서 가속 전기장의 형태를 변화하게 한다.That is, the electric field control electrode 6 changes the shape of the accelerated electric field in the vicinity of the X-ray generator 5 serving as an anode electrode so as to adjust the size of the extracted electron beam.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 제 1실시예 내지 제 3실시예에 따른 엑스선 발생부 및 전기장 조절 전극을 도시한 단면도이다. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating X-ray generators and electric field control electrodes according to the first to third embodiments of the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source of the present invention.

본 발명에 따른 초소형 엑스선관의 엑스선 발생부(5)는 반구형, 뿔형, 원통형 등의 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 도 4a는 반구형, 도 4b는 원통형, 도 4c는 뿔형 엑스선 발생부를 도시하고 있다. The X-ray generator 5 of the ultra-small X-ray tube according to the present invention may be formed in the shape of hemispherical, horn-shaped, cylindrical. 4A illustrates a hemispherical shape, FIG. 4B illustrates a cylindrical shape, and FIG. 4C illustrates a horn-shaped X-ray generating unit.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 전기장 조절 전극(6)은 투과형 엑스선 발생부(5)의 전면 개구부에 연결되며, 전자빔의 집속 크기에 따라 기울어진 전극면이 전,후 방향으로 0°내지 40°로 기울어질 수 있다. 4A to 4C, the electric field control electrode 6 is connected to the front opening of the transmission X-ray generator 5, and the electrode surface inclined according to the focusing size of the electron beam is 0 ° to 40 in the front and rear directions. Can be tilted to °.

상기 투과형 엑스선 발생부(5)에는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 전자빔 충돌에 의해 엑스선이 발생하는 엑스선 타겟(51a, 51b, 51c)과 발생 엑스선이 초소형 엑스선관 밖으로 인출될 수 있는 엑스선 투과창(52a, 52b, 52c) 및 내부 진공을 유지하기 위한 게터 타겟(53a, 53b, 53c)이 구비된다.As shown in FIGS. 4A to 4C, the transmissive X-ray generator 5 includes X-ray targets 51a, 51b, and 51c that generate X-rays due to an electron beam collision, and X-rays through which the generated X-rays may be drawn out of the ultra-small X-ray tube. Transmissive windows 52a, 52b, 52c and getter targets 53a, 53b, 53c for maintaining the internal vacuum are provided.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 초소형 엑스선관 내의 전자빔 전산모사 결과를 나타내는 그래프이다.5A and 5B are graphs showing the electron beam computer simulation results in a micro X-ray tube using carbon nanotubes according to the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하여 좌측부부터 설명하면, 맨 좌측부의 탄소나노튜브 전자빔원(12)에서 발생된 전자빔이 게이트 전극(2)에 의해 형성된 전기장에 의해 집속되어 전극면이나 절연체 내벽에 충돌없이 최소한의 전류 손실로 양극 전극으로 기능하는 엑스선 발생부(5)에 도달함을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 5A and 5B from the left side, the electron beam generated from the carbon nanotube electron beam source 12 at the far left is focused by an electric field formed by the gate electrode 2 without colliding with the electrode surface or the inner wall of the insulator. It was confirmed that the X-ray generator 5 serving as the anode electrode reached with a minimum current loss.

한편, 전기장 조절 전극(6)이 기울어진 각도에 따라 상기 양극 전극면에 도달하는 전자빔의 크기가 최대 30% 이상 변화될 수 있으므로, 특정 전자빔의 크기에 따라 상기 양극 전극의 전,후 방향으로 0°내지 40°각도로 기울어지도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, since the size of the electron beam reaching the anode electrode surface can be changed by 30% or more depending on the inclination angle of the electric field control electrode 6, 0 in the front and rear directions of the anode electrode according to the size of a specific electron beam. It is desirable to incline at an angle of 40 ° to 40 °.

이상과 같이 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating a micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, but of the present invention Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea.

도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 전자총부에서 전자빔을 발생하는 부분을 도시한 분해 단면도이다.Figure 2 is an exploded cross-sectional view showing a portion generating an electron beam in the electron gun of the ultra-small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 음극 전극을 주사전자현미경(SEM)으로 확대 촬영한 사진이다.3 is an enlarged photograph of a cathode electrode of an ultra-small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source according to the present invention with a scanning electron microscope (SEM).

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관의 제 1실시예 내지 제 3실시예에 따른 엑스선 발생부 및 전기장 조절 전극을 도시한 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating X-ray generators and electric field control electrodes according to the first to third embodiments of the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 초소형 엑스선관 내의 전자빔 전산모사 결과를 나타내는 그래프이다.5A and 5B are graphs showing the electron beam computer simulation results in a micro X-ray tube using carbon nanotubes according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11: 음극 전극 12: 탄소나노튜브 전자빔원11: cathode electrode 12: carbon nanotube electron beam source

2: 게이트 전극 3: 제 1고전압 절연체2: gate electrode 3: first high voltage insulator

4: 제 2고전압 절연체 5: 엑스선 발생부4: second high voltage insulator 5: X-ray generator

51: 엑스선 투과창 52: 투과형 엑스선 타겟51: X-ray transmission window 52: Transmissive X-ray target

53: 게터 타겟 6: 전기장 조절 전극53: getter target 6: electric field regulating electrode

Claims (15)

금속 와이어의 편평한 일단면에 탄소나노튜브 전자빔원이 형성된 팁 형 음극 전극과, 상기 음극 전극에 이격되어 설치되며 상기 음극 전극의 반대 방향으로 나팔관형으로 벌어져서 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에 이격되어 설치되는 엑스선 발생부를 포함하는 전자총부; 및A tip type cathode electrode having a carbon nanotube electron beam source formed on one flat surface of the metal wire, a gate electrode formed to be spaced apart from the cathode electrode, and formed in a fallopian tube shape in a direction opposite to the cathode electrode, and spaced apart from the gate electrode An electron gun unit including an X-ray generator installed; And 게터 타겟의 전면에 설치되며, 인출된 전자빔을 집속 또는 발산하게 하는 전기장을 형성하는 전기장 조절 전극을 포함하며,Is installed in front of the getter target, and includes an electric field control electrode for forming an electric field to focus or diverge the drawn electron beam, 상기 엑스선 발생부는 전자빔 충돌에 의해 엑스선이 발생하는 투과형 엑스선 타겟;The X-ray generation unit includes a transmission type X-ray target that generates X-rays by the electron beam collision; 발생된 엑스선이 엑스선관 밖으로 인출되도록 하는 엑스선 투과창; 및An X-ray transmission window through which the generated X-rays are drawn out of the X-ray tube; And 엑스선관 내부의 진공 상태를 유지하는 게터 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.A compact X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that it comprises a getter target for maintaining a vacuum state inside the X-ray tube. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 엑스선 발생부는 전자빔이 충돌하여 엑스선이 발생하는 투과형 엑스선 발생부인 동시에 전자빔 가속 전압이 인가되는 양극 전극이며, 원통형으로서 일측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 반대측에는 상기 엑스선 투과창으로 폐구되며, 상기 엑스선 투과창의 내면에는 상기 투과형 엑스선 타겟이 설치되고, 상기 개구부 내측면에는 상기 게터 타겟이 설치되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The X-ray generating unit is a transmissive X-ray generating unit generating X-rays by colliding with an electron beam and an anode electrode to which an electron beam acceleration voltage is applied, and having an opening formed on one side of the cylinder, and closed by the X-ray transmitting window on the opposite side of the opening. The transmissive X-ray target is installed on the inner surface of the X-ray transmission window, and the getter target is installed on the inner surface of the opening, the ultra-small X-ray tube using the carbon nanotube field emission source. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 투과형 엑스선 타겟은 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 금 및 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The transmissive X-ray target is a compact X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that formed of one material selected from molybdenum, tantalum, tungsten, gold and copper. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 엑스선 투과창은 베릴륨, 베릴륨동, 알라미늄, 탄소 및 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The X-ray transmission window is a compact X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that formed of one material selected from beryllium, beryllium copper, aluminum, carbon and copper. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 게터 타겟은 바륨, 알루미늄, 마그네슘, 지르코늄, 바나듐, 코발트, 티타늄 및 팔라디움 중 선택되는 하나의 재질 또는 그 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The getter target is a compact X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that made of one material selected from barium, aluminum, magnesium, zirconium, vanadium, cobalt, titanium and palladium or alloys thereof. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 음극 전극은 일단면이 편평하게 연마된 원통형 금속 팁이며, 상기 음극 전극의 직경은 0.1 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The cathode electrode is a cylindrical metal tip polished flat on one end surface, the diameter of the cathode electrode is a small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that 0.1 to 1mm. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 음극 전극의 일단면에 형성된 탄소나노튜브 전자빔원은 관 지름이 1 내지 50nm인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선 관.The carbon nanotube electron beam source formed on one surface of the cathode electrode is a micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that the tube diameter of 1 to 50nm. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 음극 전극은 텅스텐, 철, 니켈, 티타늄, 은, 구리 중 선택되는 하나의 재질로 형성된 금속 팁인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The cathode electrode is a micro X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that the metal tip formed of one material selected from tungsten, iron, nickel, titanium, silver, copper. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 탄소나노튜브 전자빔원은 유전영동법, 레이저증착법, 화학증착법, 플라즈마 화학증착법, 프린팅기법 중 선택되는 하나의 방법으로 상기 음극 전극의 일단면에 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The carbon nanotube electron beam source is formed on one surface of the cathode electrode by one of a method selected from dielectric electrophoresis, laser deposition, chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, and printing. Micro X-ray tube. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 게이트 전극은 상기 음극 전극의 반대 방향으로 5°내지 30°의 나팔관형으로 전극면이 기울어져 나가는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The gate electrode is a small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source characterized in that the electrode surface is inclined in the fallopian tube shape of 5 ° to 30 ° in the opposite direction of the cathode electrode. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 엑스선 발생부는 반구형, 뿔형, 원통형 중 선택되는 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전계방출원을 이용한 초소형 엑스선관.The X-ray generator is a small X-ray tube using a carbon nanotube field emission source, characterized in that formed in one shape selected from hemispherical, horn-shaped, cylindrical. 삭제delete 삭제delete
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KR101837599B1 (en) 2015-12-30 2018-03-14 한국과학기술원 X-ray Tube System Using X-ray Tube Based on Carbon Nanotube for Keloid and Skin Cancer Treatment X-ray Brachytherapy Apparatus
KR20180138512A (en) 2017-06-21 2018-12-31 한국과학기술원 X-ray Tube System for X-ray Tube Based on Carbon Nanotube for Keloid and Skin Cancer Treatment X-ray Brachytherapy Apparatus comprising optical sensor and X-ray Brachytherapy System comprising the same
KR20190000271A (en) 2017-06-21 2019-01-02 한국과학기술원 X-ray Tube System for insertion into affected parts and X-ray Brachytherapy System comprising the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101168146B1 (en) * 2010-12-02 2012-07-24 원광대학교산학협력단 Apparatus on generating electron beam or X-ray using CNT yarn
KR101356626B1 (en) * 2011-09-09 2014-02-05 한국과학기술원 X-ray target for uniform X-ray emission an electronic brachytherapy system
KR101325210B1 (en) * 2012-04-13 2013-11-04 (주)파티클라 A vaccum-sealed miniature x-ray tube based on carbon nanotube field emitters
WO2013154259A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 한국과학기술원 Vacuum-sealed small x-ray tube using carbon nanotube-based electron beam emitter
TWI483282B (en) * 2014-02-20 2015-05-01 財團法人金屬工業研究發展中心 Radiation generating apparatus
TWI480912B (en) * 2014-02-20 2015-04-11 Metal Ind Res & Dev Ct Radiation generating apparatus
KR101675470B1 (en) * 2015-01-14 2016-11-22 원광대학교산학협력단 Xray source comprising cnt yarn for brachy therapy and xray emitting apparatus using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7016471B2 (en) 2003-06-30 2006-03-21 Nucletron B.V. Miniature X-ray source device
KR20070038849A (en) * 2005-10-07 2007-04-11 한국전기연구원 X-ray tube capable of disassembly and assembly using carbon nano tube as an electric field emission source
KR100867172B1 (en) * 2006-12-18 2008-11-06 한국전기연구원 Carbon Nano Tube based X-ray tube structure
KR100886212B1 (en) * 2007-07-31 2009-03-02 한국전기연구원 Carbon Nanotube Based X-ray Tube

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7016471B2 (en) 2003-06-30 2006-03-21 Nucletron B.V. Miniature X-ray source device
KR20070038849A (en) * 2005-10-07 2007-04-11 한국전기연구원 X-ray tube capable of disassembly and assembly using carbon nano tube as an electric field emission source
KR100867172B1 (en) * 2006-12-18 2008-11-06 한국전기연구원 Carbon Nano Tube based X-ray tube structure
KR100886212B1 (en) * 2007-07-31 2009-03-02 한국전기연구원 Carbon Nanotube Based X-ray Tube

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9105437B2 (en) 2012-06-18 2015-08-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Field emission X-ray tube and method of focusing electron beam using the same
KR101837599B1 (en) 2015-12-30 2018-03-14 한국과학기술원 X-ray Tube System Using X-ray Tube Based on Carbon Nanotube for Keloid and Skin Cancer Treatment X-ray Brachytherapy Apparatus
KR20180138512A (en) 2017-06-21 2018-12-31 한국과학기술원 X-ray Tube System for X-ray Tube Based on Carbon Nanotube for Keloid and Skin Cancer Treatment X-ray Brachytherapy Apparatus comprising optical sensor and X-ray Brachytherapy System comprising the same
KR20190000271A (en) 2017-06-21 2019-01-02 한국과학기술원 X-ray Tube System for insertion into affected parts and X-ray Brachytherapy System comprising the same

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