KR101351810B1 - 차폐부를 구비하는 ｘ선 분석기구 - Google Patents

차폐부를 구비하는 ｘ선 분석기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효과적으로 X선의 누설을 방지할 수 있는 구조를 가지는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구에 관한 것으로, 피검사물이 안착되는 테이블, 피검사물을 향해 X선을 방출하는 X선 발생부, 피검사물로부터 산란되는 X선을 검출하는 검출부 및 내부에 상기 테이블을 수용하며 외주면에 상기 X선발생부와 검출부가 결합되는 차폐부를 포함하고, 상기 차폐부가 상기 X선발생부와 검출부가 결합되는 외주면이 테이블을 중심으로 하는 원의 일부를 이루는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 제공한다. 따라서, 차폐의 성능이 우수하며 공간적인 이점이 향상된다.

Description

차폐부를 구비하는 Ｘ선 분석기구{X-RAY ANALYSIS APPARATUS HAVING SHIELD}
본 발명은 X선 분석기구에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 효과적으로 X선의 누설을 방지할 수 있는 구조를 가지는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구에 관한 것이다.
X선을 이용한 물질 분석 방법은 X선 반사 분석법(XRR), 소각 X선 산란법(SAXS) 및 X선 회절 분석법(XRD) 등으로 구분된다.
X선 반사 분석법(XRR)과 소각 X선 산란법(SAXS)은 주로 기판에 증착된 박막 층의 두께, 나노 물질 혹은 바이오 물질의 밀도 및 특성을 분석하기 위한 기술로 사용된다.
X선 회절 분석법(XRD)은 시료의 결정 구조를 연구하기 위한 기술로서, 시료는 단색의 X선으로 조사되고, 회절 피크의 위차와 광도가 검출기에 의해 측정된다. 특징적인 산란각과 산란광의 광도는 연구 대상 시료의 격자면과 이러한 격자면을 차지하는 원자수에 좌우되는데, 소정이 파장(λ) 및 격자면의 간격(d)에 대하여, X선이 브래그 조건(nλ=2dsinθ, n:산란차수)을 만족하는 각(θ)으로 격자면에 입사한다. 응력, 고용체 또는 기타 조건에 의한 격자면의 변형에 의해 관창 가능한 XRD스펙트럼의 변화가 일어나므로 시료의 구조를 파악할 수 있는 것이다.
참고적으로, 본 발명의 내용 중에 '산란' 또는 '반사'라는 용어는 X선을 시료에 조사하여 시료로부터 방출되는 임의의 모든 과정을 나타내는 데 사용되며, X선 반사 분석법(XRR), 소각 X선 산란법(SAXS) 및 X선 회절 분석법(XRD)은 물론 종래의 X선 형광분석에서의 산란을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
도 1은 종래기술의 X선 분석장치의 구성을 간략하게 도시한 개념도이다.
시료(S)는 소정의 시료 테이블상에 배치되고, X선 발생장치(11)는 상기 시료(S)의 표면을 향하여 X선의 컨버징 빔(14)을 지향시킨다.
검출기(16)는 상기 시료로부터 산란된 X선(15)을 감지하도록 배치되고, 이와 같은 구성은 X선 회절 분석 장비나 X선 반사 분석 장비의 개념에 공통된다.
이러한 분석장치에 있어서 X선에 누출에 의한 피폭의 문제가 야기되는데, 이를 해결하기 위하여 분석장치 전체를 소정의 차폐챔버 안에 구비하거나 일부에 소정의 차폐부재들을 배치하는 방식들이 제안되기도 한다.
그런데, 차폐챔버를 구성하는 경우 비경제적일 뿐만 아니라 조작이 불편한 문제가 있고, 장치의 부분들에 차폐부재를 배치하는 경우에는 생산성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 X선의 경로를 완전히 차폐할 수는 없기 때문에 피폭이 발생될 가능성이 높은 문제가 있다.
한편, 종래의 X선을 이용한 물질 분석기구는 X선관과 같은 X선 발생장치와 검출기를 시료 테이블의 중심축에 대해 소정 각도로 고정하여 배치하는 것이 일반적인데, 이러한 경우 측정의 한계가 존재하며 장비의 생산 공정의 비효율성과 생산비용의 증가의 문제를 일으키기도 하였다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 간단한 구조를 가지면서도 효과적으로 X선의 누설을 차폐할 수 있는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피검사물에 대해 상이한 X선 산란 측정을 실행할 수 있도록 하여 다양한 특성을 가진 샘플의 구조를 파악할 수 있으면서도 효과적으로 X선발생부와 검출부를 지지하고 이동을 가이드할 수 있는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 피검사물이 안착되는 테이블, 피검사물을 향해 X선을 방출하는 X선 발생부, 피검사물로부터 산란되는 X선을 검출하는 검출부 및 내부에 상기 테이블을 수용하며 외주면에 상기 X선발생부와 검출부가 결합되는 차폐부를 포함하고, 상기 차폐부가 상기 X선발생부와 검출부가 결합되는 외주면이 테이블을 중심으로 하는 원의 일부를 이루는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 제공한다. 따라서, 차폐의 성능이 우수하며 공간적인 이점이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 X선발생부와 검출부는, 차폐부의 외주면을 따라 원주방향으로 이동 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다. 따라서, 피검사물의 정확하고 다양한 검사가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 차폐부가 X선발생부가 관통되어 배치되는 제1개방부와, 검출부가 관통되어 배치되는 제2개방부를 포함하고, 상기 X선발생부와 결합되고 제1개방부를 덮도록 배치되며 차폐부의 외주면을 따라 슬라이딩 이동 가능한 제1유동부 및 상기 검출부와 결합되고 제2개방부를 덮도록 배치되며 차폐부의 외주면을 따라 슬라이딩 이동 가능한 제2유동부를 더 포함할 수 있다. 따라서, 장치들간의 이동시 정확한 차폐의 형성이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 제1유동부와 제2유동부는, 상호간에 교차되는 면적이 원주방향으로 가변되면서 슬라이딩이동되는 복수의 슬라이딩부재로 이루어질 수 있다. 따라서, 내구성과 작동 신뢰성이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 제1유동부와 제2유동부는, 원주방향으로 복수의 절첩부위가 형성되는 연성의 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 유연성이 향상되어 정확한 차폐성능이 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 차폐부는, 측단면상 원형을 이루는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 구조적인 신뢰성이 형상되며 X선발생부와 검출부를 효과적으로 지지 및 이동가이드할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 상기 차폐부의 전면을 개폐하는 개폐부를 더 포함할 수 있고, 이에 따라 편리한 조작이 가능하다.
본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는 불필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있으면서도 X선발생부, 검출부 및 테이블의 배치에 최적화되어 차폐부를 구성할 수 있으므로 효과적인 차폐가 가능하며 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는 X선발생부와 검출부가 피검사물에 대해 상대적으로 이동이 가능하여 효과적인 검사가 가능하면서도 X선발생부와 검출부의 이동시에도 차폐성능의 저하가 방지될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 개념도.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 개념도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 측단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 사시도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구를 도시한 측면도이다.
종래기술과 마찬가지로, 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는 피검사물(S)을 고정하여 안착하는 테이블(300), X선을 조사하는 X선 발생부(100) 및 상기 샘플로부터 산란되는 X선을 검출하는 검출부(200)를 포함한다.
여기서, 피검사물(S)이란 시료, 물질의 샘플 또는 다양한 제품 등의 비파괴 검사를 요하는 대상물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
상기 X선 발생부(100)는 X선을 방출하는 다양한 형태의 장비가 사용되고, 내부에 전자총과 타겟을 구비한 X선관이 사용되며, 바람직하게는 내부가 대략 진공상태이며 고출력인 클로즈드 타입(closed type)의 X선 발생기가 사용될 수 있다.
상기 전자총으로부터 발생된 전자가 타겟에 충돌하면, X선이 출력되어 테이블(300)에 안착된 피검사물(S)에 조사될 수 있다.
상기 검출부(200)는 산란된 X선을 검출할 수 있는 디텍터(detector)를 포함하고, 상기 디텍터는 검출된 X선을 전기신호화하여 제어부(미도시)로 전송함으로써 물질의 구조를 분석할 수 있는 데이터를 제공한다.
본 발명의 개념에서는 X선 발생부(100)와 검출부(200)가 각각 피검사물이 안착된 테이블(300)에 대해 이동하는 과정에서 정교한 차폐가 가능한 개념을 제공한다.
상기 X선발생부(100)와 검출부(200)는 피검사물(S) 또는 테이블(300)을 중심으로 소정의 가상의 원주를 따라 이동될 수 있는데, 이에 따라 피검사물에서 반사, 산란 또는 회절되는 X선의 방향을 가변할 수 있으므로 하나의 검사장치로써 정밀한 검사가 가능한 이점이 있음에 유의하여야 한다.
이러한 X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동을 위하여 대략 테이블(300) 측을 중심으로 회동하고 각각 X선발생부(100)와 검출부(200)를 결합하는 복수의 암(arm, 미도시)가 배치될 수 있는데, 이러한 회동을 위한 구조는 다양한 구성이 채택될 수 있다.
종래기술에서 설명한 바와 같이 이러한 구조의 X선 분석기구의 경우 내부 공간의 차폐가 어렵고 구조가 복잡해질 우려가 있는데, X선발생부(100)와 검출부(200)가 가변되는 구조에 있어서는 X선의 유출을 차단하기가 더욱 어려워지는 문제를 가지게 된다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 대략 원통 형상으로 이루어지고 내부에 테이블(300)을 수용하면서 원주상의 일부에 상기 X선발생부(100)와 검출부(200)를 결합하는 차폐부(400)가 구비된다.
구체적으로, 상기 차폐부(400)는 내부에 테이블(300)을 수용하며, X선의 경로가 형성될 수 있도록 소정의 검사공간(405)을 형성하게 되는데, 후술할 바와 같이 정확한 검사를 위하여 X선발생부(100)와 검출부(200)가 동축의 원주상으로 이동하여야 하기 때문에 측단면상 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 차폐부(400)는 X선이 검사공간(405)의 외부로 누출되는 것을 방지하도록 납을 포함하는 합금재질로 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 차폐부(400)는 대략 원통 형상으로 이루어지되 원주상의 일부에서 X선발생부(100)와 검출부(200)가 결합되어 소정의 X선경로가 형성될 수 있도록 하나 이상의 개방부(도 3의 401, 402)가 형성될 수 있고, 상기 X선발생부(100)와 검출부(200)는 이러한 개방부에 결합될 수 있다.
이러한 개념에 따라 상기 X선발생부(100)와 검출부(200)는 각각 테이블(300)을 중심으로 차폐부(400)의 원주상에서 이동이 이루어질 수 있다.
다만, 상기 X선발생부(100)와 검출부(200)는 테이블(300) 또는 피검사물(S)을 중심으로 회동될 수 있는 구조를 가지면 족하므로 상기 차폐부(400)는 반드시 원통형으로 이루어져야 하는 것은 아님에 유의하여야 한다. 경우에 따라 테이블(300)이 배치되는 부위는 선택된 형상으로 이루어지고 X선발생부(100)와 검출부(200)가 배치되는 부위에서 측단면상 원형의 일부의 형상을 이룰 수 있음은 물론이다.
한편, 차폐부(400)의 일부에 개방부가 형성되어 X선발생부(100)와 검출부(200)가 원주를 따라 이동되는 경우 이러한 부위로 X선이 누설될 우려가 있고, 부재 간의 이동에 따른 누설을 방지할 수 있는 구조가 요청된다.
이하, 다양한 실시예들에 따른 누설 방지구조들을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 측단면도이다.
상기한 바와 같이 차폐부(400)는 내부에 검사공간(405)을 형성하고, 원주상의 일부에 X선발생부(100)와 검출부(200)가 배치되는데, 이러한 구조와 관련하여 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 제1실시예에서는 차폐부(400)의 외주상 일부, 더욱 구체적으로는 테이블(300)이 배치되는 부위에서 상측에서 양측으로 개방부가 형성될 수 있다. 이러한 개방부는 X선발생부(100)가 배치되는 제1개방부(401)와, 검출부(200)가 배치되는 제2개방부(402)로 이루어질 수 있는데, 이러한 개방부를 따라 부재의 이동시 X선의 누설을 방지할 수 있도록 개방부를 덮는 방식으로 유동부가 배치될 수 있다.
이러한 유동부는 측단면상 대략 호 형상으로 이루어지고, 개방부를 덮도록 배치되되 일부분에서 내외부를 관통하여 X선발생부(100)와 검출부(200)가 결합될 수 있다.
구체적으로, X선발생부(100)가 결합되는 제1유동부(410)는 제1개방부(401)를 덮도록 배치되어 X선발생부(100)의 상하방향으로의 이동(a)시 제1개방부(401)를 밀폐하며, 검출부(200)가 결합되는 제2유동부(420)는 제2개방부(402)를 덮도록 배치되어 검출부(200)의 상하방향으로의 이동(b)시 제2개방부(402)를 밀폐하게 된다.
여기서, 밀폐란 X선의 누설을 어느 정도 방지할 수 있는 것을 의미하며, 검사공간(405)과 외부와의 완전한 실링을 의미하지는 않는다.
상기 제1유동부(410)와 제2유동부(420)는 제1개방부(401)와 제2개방부(402)에서 차폐부(400)의 원주방향을 따라 슬라이딩되는 방식으로 이동될 수 있고, 이에 따라 제1유동부(410)와 제2유동부(420)의 원주방향의 길이는 개방부보다 길게 형성될 수 있다.
상기한 개념에 따라 테이블(300)에 배치되는 피검사물(S)에 대해 X선의 입사 또는 산란 방향을 자유롭게 제어할 수 있으며, 이 과정에서 X선의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 이점을 가지게 된다. 이러한 경우 종래에 X선발생부나 검출부에만 소정의 차폐구조가 형성되는 경우에 비하여 차폐 성능이 보장될 수 있는 이점을 가짐에 유의하여야 한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 사시도이다.
제1실시예와 마찬가지로 차폐부(400)는 중심의 상측 양방으로 소정의 개방부가 형성되고, 이를 유동부가 덮도록 배치되어 X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동시 슬라이딩 되는 방식으로 개방부를 차폐하게 되는데, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 유동부가 복수의 부재로 이루어지는 개념을 제시한다.
각각 X선발생부(100)와 검출부(200)가 배치되는 제1개방부(401)와 제2개방부(402)에는 제1유동부(410)와 제2유동부(420)가 결합되고, 각각의 유동부는 복수의 슬라이딩부재가 상호간에 교차되는 면적을 가지면서 원주방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 연결된다.
슬라이딩부재(411, 412)들의 연결상태는 전체적으로 차폐부(400)의 외면의 형상에 대응되도록 호 형상으로 이루어질 수 있는데, 이러한 슬라이딩부재(411, 412)의 개수, 폭, 길이 및 두께는 선택에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.
상기 슬라이딩부재(411, 412)의 일부에는 X선발생부(100)와 결합되어 함께 이동되는 고정슬라이딩부(413)와, 검출부(200)와 결합되어 함께 이동되는 고정슬라이딩부(413)가 배치될 수 있다.
상기 슬라이딩부재들은 상호간에 상면 또는 하면이 밀착되어 상호간에 중첩되는 면적이 가변되면서 X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동시 개방부의 차폐를 유지할 수 있도록 한다.
각각의 슬라이딩부재(411, 412)들은 상호간에 슬라이딩이 가능하도록 상면 또는 하면에 형성되는 가이드부재(미도시)가 결합될 수 있고, 상기 가이드부재는 반경방향으로 체결력을 제공할 수 있다.
제1실시예에서 유동부가 단일의 부재로 형성되는 경우와 달리 내구성 및 차폐의 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 사시도이다.
본 발명의 제3실시예에서는 제1유동부가 복수의 절첩부위를 가지는 제1유동부재(510)로 이루어지고, 제2유동부가 마찬가지로 복수의 절첩부위를 가지는 제2유동부재(520)로 이루어지는 개념을 제시한다.
이러한 유동부재들은 일부에 X선발생부(100) 또는 검출부(200)가 결합될 수 있도록 내외면이 관통되어 이루어질 수 있는데, 양단측에서 차폐부(400)의 외주면에 결합되되 X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동에 따라 유연성을 가지고 개방부를 차폐할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3실시예에서는 제1실시예와 달리 유동부재가 신축성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 도면에 도시된 바와 같이 원주방향을 따라 복수의 절첩부위가 형성되고 절첩되는 정도에 따라 X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동에 대응하게 된다.
한편, 차폐부(400)는 전면 또는 후면에 내부를 개방할 수 있는 개폐부(450)를 더 구비할 수 있고, 이러한 개폐부(450)는 테이블(300)이 배치되는 위치에 대응되어 형성될 수 있다.
이러한 개폐부(450)를 통하여 사용자는 피검사물을 검사공간(405)의 내외부로 인입출하거나 이동시킬 수 있게 된다.
상기된 개폐부(450)는 본 발명의 개념에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구의 다양한 실시예들에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, 불필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있으면서도 X선발생부(100), 검출부(200) 및 테이블(300)의 배치에 최적화되어 차폐부를 구성할 수 있으므로 효과적인 차폐가 가능하며 생산성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 차폐부를 구비하는 X선 분석기구는, X선발생부(100)와 검출부(200)의 이동시에도 차폐성능을 효과적으로 유지할 수 있는 이점이 있다.
한편, X선발생부(100)와 검출부(200)가 차폐부(400)의 외주면에서 지지될 수 있으므로, 암과 같이 정확한 이동을 가이드할 수 있는 부재의 생략이 가능할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
100...X선발생부 200...검출부
300...테이블 400...차폐부
401...제1개방부 402...제2개방부
405...검사공간 410...제1유동부
420...제2유동부 411,412...슬라이딩부재
413...고정슬라이딩부 450...개폐부
510...제1유동부재 520...제2유동부재

Claims (7)

  1. 피검사물이 안착되는 테이블;
    피검사물을 향해 X선을 방출하는 X선 발생부;
    피검사물로부터 산란되는 X선을 검출하는 검출부;
    내부에 상기 테이블을 수용하며 외주면에 상기 X선발생부와 검출부가 결합되고 X선발생부가 관통되어 배치되는 제1개방부와, 검출부가 관통되어 배치되는 제2개방부를 구비하는 차폐부;
    상기 X선발생부와 결합되고 제1개방부를 덮도록 배치되며 차폐부의 외주면을 따라 이동 가능한 제1유동부; 및
    상기 검출부와 결합되고 제2개방부를 덮도록 배치되며 차폐부의 외주면을 따라 이동 가능한 제2유동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선발생부와 검출부는, 차폐부의 외주면을 따라 원주방향으로 이동 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1유동부와 제2유동부는, 상호간에 교차되는 면적이 원주방향으로 가변되면서 슬라이딩이동되는 복수의 슬라이딩부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1유동부와 제2유동부는, 원주방향으로 복수의 절첩부위가 형성되는 연성의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐부는, 측단면상 원형을 이루는 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
  7. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐부의 전면을 개폐하는 개폐부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐부를 구비하는 X선 분석기구.
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