KR101367683B1 - Optically controlled field-emission x-ray sources - Google Patents

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KR101367683B1
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장원석
김대호
설승권
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한국전기연구원
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Abstract

The present invention relates to a field-emission X-ray source which emits electrons through a field which is formed through the potential difference between a cathode unit and a gate unit arranged apart from the cathode unit. More particularly, the present invention relates to a field-emission X-ray source of the present invention which includes: a transistor which is connected to the cathode unit and controls the amount of electron emission in the cathode unit by transmitting a predetermined current according to a voltage of a gate terminal to the cathode unit; an photoelectric device which is electrically connected to the gate terminal of the transistor and controls the voltage of the gate terminal by generating a voltage using light irradiated from a predetermined light source; and an anode for generating X-ray by being impacted by the electrons emitted from the cathode unit.

Description

광 제어 방식의 전계방출 엑스선원{Optically controlled field-emission X-ray sources}Optically controlled field emission X-ray sources

본 발명은 전계방출 엑스선원에 관한 것으로, 구체적으로는, 광전소자를 이용하여 전계방출 음극부에 연결된 반도체 소자로 인가되는 전압을 조절하는 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a field emission X-ray source, and more particularly, to provide a field emission X-ray source of a light control method for controlling a voltage applied to a semiconductor device connected to the field emission cathode by using an optoelectronic device.

현재 사용되고 있는 엑스선원은 진공 밀봉된 벌브 내부에 음극부와 양극부가 설치되어 있고, 음극부에서 발생된 전자가 음극부와 양극부 사이에 인가되는 고전압에 의해 가속되어 양극부의 타깃에 충돌하면서 엑스선이 발생하는 현상을 이용하고 있다.Currently used X-ray source is provided with a cathode and an anode part inside the vacuum-sealed bulb, the electrons generated from the cathode portion is accelerated by the high voltage applied between the cathode and the anode portion to collide with the target of the anode portion X-rays The phenomenon that occurs is used.

이와 같이, 음극부에서 전자를 발생시키는 종래의 대표적인 엑스선원으로는 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 발생시키는 열전자 방출 음극 구조를 갖는 엑스선원을 들 수 있다. As such, a typical representative X-ray source for generating electrons in the cathode part may be an X-ray source having a hot electron emission cathode structure for generating electrons by heating tungsten filaments.

그러나, 이러한 열전자 방출 현상을 이용하는 엑스선원의 경우, 텅스텐 필라멘트가 고온으로 가열됨에 따라 필라멘트의 열화가 진행되어 전자 방출 특성이 변화하게 하고, 엑스선원의 수명을 제한한다. 또한, 열전자를 방출시키기 위해 텅스텐 필라멘트의 고온 가열시 증발된 텅스텐이 타깃 표면, 진공 챔버 내벽 등에 증착되어 고압 절연을 저하시키고 투과 방사선량을 감소시키는 등의 문제점이 발생한다.However, in the case of an X-ray source using such a hot electron emission phenomenon, as the tungsten filament is heated to a high temperature, deterioration of the filament proceeds to change the electron emission characteristics and limits the lifetime of the X-ray source. In addition, the tungsten evaporated during the high temperature heating of the tungsten filament to emit hot electrons is deposited on the target surface, the inner wall of the vacuum chamber, etc., causing high pressure insulation and reducing the amount of transmitted radiation.

이에, 최근에는 열전자 방출 현상 대신 높은 전기장을 인가하였을 때 전자가 고체 표면의 전위 장벽(일함수)을 넘어 방출되는 전계 방출 현상을 이용하는 엑스선원에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 전자 방출 전압이 1~3 V/㎛로서 다른 금속 팁보다 수십 배 정보 낮은 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 전자 방출원의 재료로서 이용하는 X-선관에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Recently, studies on X-ray sources using field emission phenomenon in which electrons are emitted beyond a potential barrier (work function) on a solid surface when a high electric field is applied instead of a hot electron emission phenomenon have been actively conducted. In particular, studies on X-ray tubes using carbon nanotubes, which have an electron emission voltage of 1 to 3 V / µm, which are tens of times lower than other metal tips, as an electron emission source are being actively conducted.

도 1은 종래 기술에 따른 전계방출 엑스선원의 일 예를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an example of a field emission X-ray source according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 엑스선원(100)은 전자를 방출하는 음극부(101), 음극부(101)와 소정거리 이격되어 음극부(101)에서 방출한 전자의 일부 또는 전체를 추출하는 게이트부(102), 음극부(101)에서 방출된 전자가 전자빔 형태로 인가되면 인가된 전자와의 충돌을 통해 엑스선을 방출하는 양극부(103); 음극부(101)에 연결되며 음극부(101)의 전류량을 조절하기 위한 반도체 소자(104) 및 전압원(105)으로 구성된다. Referring to FIG. 1, the X-ray source 100 according to the related art may partially or entirely discharge electrons emitted from the cathode portion 101 by being spaced apart from the cathode portion 101 and the cathode portion 101 by a predetermined distance. An anode portion 103 that emits X-rays through collision with the applied electrons when electrons emitted from the gate portion 102 and the cathode portion 101 to be extracted are applied in the form of an electron beam; It is connected to the cathode portion 101 and is composed of a semiconductor element 104 and a voltage source 105 for adjusting the amount of current in the cathode portion 101.

여기서, 음극부(101)로 소정의 전압이 인가되면, 음극부(101) 위에 전계가 형성되어 그 형성된 전계에 따라 전자가 방출된다. 구체적으로, 전자 방출을 위해 게이트부(102)의 전극이 음극부(101)의 전극보다 높은 전위를 갖고, 게이트부(102)와 음극부(101)간의 전압차에 의해 음극부(101)에 형성되는 전계 세기가 달라지면서 음극부(101)로부터 방출되는 전자의 양(전류)이 조절될 수 있다.Here, when a predetermined voltage is applied to the cathode portion 101, an electric field is formed on the cathode portion 101 to emit electrons according to the formed electric field. Specifically, for the electron emission, the electrode of the gate portion 102 has a higher potential than the electrode of the cathode portion 101, and the cathode portion 101 is formed by the voltage difference between the gate portion 102 and the cathode portion 101. As the electric field strength to be formed is changed, the amount (current) of electrons emitted from the cathode portion 101 may be adjusted.

또는, 도 1에 도시된 것처럼, 전계방출 엑스선원의 음극부(101)에 소정의 전압원(105)이 연결된 반도체 소자(104)를 연결하여 음극부(101)에서 방출되는 전자의 양(전류)을 조절할 수 있다. 반도체 소자(104)는 드레인 단자(D), 소스 단자(S) 및 게이트 단자(G)로 이루어진 트랜지스터(Field Effect Transistor)를 이용할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 1, the amount of electrons emitted from the cathode portion 101 by connecting the semiconductor device 104 having a predetermined voltage source 105 connected to the cathode portion 101 of the field emission X-ray source (current) Can be adjusted. The semiconductor device 104 may use a transistor including a drain terminal D, a source terminal S, and a gate terminal G.

종래 엑스선원(100)에 의하면, 음극부(101)와 게이트부(102)의 전압을 일정한 값으로 고정시킨 상태에서도 음극부(101)에 전기적으로 연결된 반도체 소자(104)에서 흐를 수 있는 전류를 조절함으로써, 음극부(101)로부터 방출되는 전자의 양(전류)를 제어할 수 있다.According to the conventional X-ray source 100, even though the voltages of the cathode 101 and the gate 102 are fixed at a constant value, a current that can flow in the semiconductor device 104 electrically connected to the cathode 101 is supplied. By adjusting, the amount (current) of electrons emitted from the cathode portion 101 can be controlled.

이때, 반도체 소자(104)에서 음극부(101)로 인가되는 전류량은 반도체 소자(104)의 게이트 단자(G)에 연결된 전압원(105)을 통해 반도체 소자(104)의 게이트 단자의 전압 크기를 조절함으로써 구현될 수 있다.At this time, the amount of current applied from the semiconductor device 104 to the cathode portion 101 adjusts the voltage of the gate terminal of the semiconductor device 104 through the voltage source 105 connected to the gate terminal G of the semiconductor device 104. Can be implemented.

이러한 경우, 음극부(101)는 반도체 소자(104)를 통해 접지로 연결될 수 있지만, 마이너스 고전압에 연결될 수 없다는 문제가 발생한다. 반도체 소자(104)의 게이트 단자에 전기적으로 연결된 전압원(105)은 전위가 접지와 유사하여 ±수~수십 V이고, 반도체 소자(104)는 전위가 마이너스 수십~수백 kV이므로, 전압원(105)과 반도체 소자(104)간의 전위 관계 문제 및 고전압 절연 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 전위 관계 문제란, 반도체 소자(104)의 소스 단자(S)와 외부 전압원(105) 출력 단자간의 매우 높은 전위차로 인한 문제를 의미한다.In this case, the cathode 101 may be connected to the ground through the semiconductor device 104, but a problem arises in that it cannot be connected to a negative high voltage. Since the voltage source 105 electrically connected to the gate terminal of the semiconductor device 104 has a potential similar to ground, the potential is ± several to several tens of volts, and the semiconductor element 104 has a negative potential of several tens to several hundred kV, and thus the voltage source 105 This is because potential relationship problems and high voltage insulation problems between the semiconductor elements 104 may occur. The potential relationship problem refers to a problem due to a very high potential difference between the source terminal S of the semiconductor element 104 and the output terminal of the external voltage source 105.

일반적으로, 트랜지스터는 소스 단자(S)와 게이트 단자(G)간의 전압에 따라 동작하는데 소스 단자(S)가 마이너스 고전압에 연결된 상태이고 외부 전압원은 게이트 단자(G)로 접지 대비 전압을 공급하므로, 트랜지스터의 소스 단자(S)와 게이트 단자(G)에 매우 높은 전압을 인가하게 된다. 이에 따라, 실질적으로 트랜지스터를 이용한 전류제어가 이루어지지 않을 뿐만 아니라 고전압 절연 파괴 문제가 발생하게 된다.In general, the transistor operates according to the voltage between the source terminal S and the gate terminal G. Since the source terminal S is connected to the negative high voltage and the external voltage source supplies the gate terminal G with a voltage relative to ground, A very high voltage is applied to the source terminal S and the gate terminal G of the transistor. As a result, the current control using the transistor is not substantially performed, and a high voltage breakdown problem occurs.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 전계방출 엑스선원에 있어서 전계방출 음극부에 연결된 반도체 소자로 인가되는 전압을 조절하기 위하여 광전소자를 이용하는 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원을 제안하고자 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the field emission of the light control method using a photoelectric device to control the voltage applied to the semiconductor device connected to the field emission cathode in the field emission X-ray source I would like to propose an X-ray source.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 엑스선원은, 음극부와 상기 음극부로부터 소정거리 이격되어 위치하는 게이트부의 전위차를 통해 형성되는 전계를 통해 전자가 방출되는 전계방출 엑스선원에 있어서, 상기 음극부에 연결되며, 게이트 단자의 전압 크기에 따른 소정의 전류를 상기 음극부로 전송하여 상기 음극부에서의 전자 방출량을 조정하는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 상기 게이트 단자에 전기적으로 연결되며, 소정의 광원으로부터 조사되는 광에 의해 전압을 발생시켜 상기 게이트 단자의 전압 크기를 조절하는 광전 소자를 포함한다.The field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the field emission from which electrons are emitted through an electric field formed through the potential difference between the cathode portion and the gate portion located a predetermined distance away from the cathode portion An X-ray source, comprising: a transistor connected to the cathode portion for transmitting a predetermined current according to a voltage level of a gate terminal to the cathode portion to adjust an amount of electron emission from the cathode portion; And a photoelectric device electrically connected to the gate terminal of the transistor and generating a voltage by light emitted from a predetermined light source to adjust a voltage level of the gate terminal.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 상기 트랜지스터 및 상기 광전 소자는 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다.In this case, the transistor and the photoelectric device according to the embodiment of the present invention may be formed integrally or separately.

또한, 상기 광원은 상기 광전 소자와 비전기적으로 연결되며, 적외선, 가시광선 및 자외선 광원 중 어느 하나를 이용할 수 있다.In addition, the light source may be non-electrically connected to the photoelectric device, and may use any one of an infrared ray, visible ray, and ultraviolet ray light source.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출 엑스선원은, 멀티 전자 방출을 위한 다수의 음극부; 상기 다수의 음극부로부터 소정거리 이격되어 위치하며, 상기 다수의 음극부와의 전위차를 통해 전계를 형성하는 공통 게이트부; 상기 다수의 음극부 각각에 연결되며, 게이트 단자의 전압 크기에 따른 소정의 전류를 상기 음극부로 전송하여 상기 다수의 음극부에서의 전자 방출량을 조정하는 다수의 트랜지스터; 및 상기 다수의 트랜지스터의 게이트 단자에 전기적으로 연결되며, 소정의 광원으로부터 조사되는 광에 의해 전압을 발생시켜 상기 트랜지스터의 게이트 전압 크기를 조절하는 다수의 광전 소자를 포함한다.Field emission X-ray source according to another embodiment of the present invention for solving the above problems, a plurality of cathode for multi-electron emission; A common gate part spaced apart from the plurality of cathode parts by a predetermined distance and forming an electric field through a potential difference with the plurality of cathode parts; A plurality of transistors connected to each of the plurality of cathode portions, and configured to transmit a predetermined current according to a voltage level of a gate terminal to the cathode portion to adjust the amount of electron emission from the plurality of cathode portions; And a plurality of photovoltaic elements electrically connected to gate terminals of the plurality of transistors, and generating a voltage by light emitted from a predetermined light source to adjust the gate voltage of the transistor.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선원은 상기 다수의 음극부에서 방출되는 전자와 충돌하여 엑스선을 발생시키는 단일 양극부를 더 포함할 수 있다.In this case, the field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention may further include a single anode portion that generates X-rays by colliding with electrons emitted from the plurality of cathode portions.

마찬가지로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 다수의 트랜지스터 및 상기 다수의 광전 소자는 각각 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다.Likewise, the plurality of transistors and the plurality of photovoltaic devices according to the embodiment of the present invention may be formed in one piece or in a separate form, respectively.

또한, 상기 다수의 광원은 상기 다수의 광전 소자 각각에 비전기적으로 연결되며, 적외선, 가시광선 및 자외선 광원 중 어느 하나를 이용할 수 있다.In addition, the plurality of light sources may be non-electrically connected to each of the plurality of photoelectric devices, and may use any one of an infrared light, visible light, and an ultraviolet light source.

상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the present invention by those skilled in the art. And can be understood and understood.

본 발명에 따르면, 전계방출 엑스선원은, 광전소자를 이용하여 엑스선원에서 전계방출을 위해 필요한 전압을 발생시키는 반도체 소자의 게이트 전압 크기를 조절함으로써, 음극부에서 방출되는 전자의 양(전류)을 조절하는 광 제어 방식의 엑스선원을 제공할 수 있다.According to the present invention, the field emission X-ray source adjusts the amount of current (current) emitted from the cathode by adjusting the gate voltage of the semiconductor device generating a voltage required for the field emission from the X-ray source using an optoelectronic device. It is possible to provide an X-ray source of the light control system to adjust.

또한, 본 발명에 따르면, 광전소자와 전기적으로 연결되지 않은 광원에서 발생하는 광을 이용함으로써, 전계방출 엑스선원의 음극부에 마이너스 고전압을 인가한 상태에서도 음극부에서 방출되는 전류를 안정적으로 제어할 수 있다. In addition, according to the present invention, by using the light generated from the light source that is not electrically connected to the photoelectric device, it is possible to stably control the current emitted from the cathode portion even when a negative high voltage is applied to the cathode portion of the field emission X-ray source. Can be.

또한, 본 발명에 따르면, 반도체 비파괴검사 분야와 같은 엑스선원의 양극부와 가까운 거리에 피검사물을 위치시켜 엑스선 검사를 수행하는 경우에도 피검사물과 엑스선원 양극부 간 고전압 절연 문제 없이 안정적으로 전계방출 엑스선원을 사용할 수 있다.In addition, according to the present invention, even when the X-ray inspection is performed by placing the inspected object at a close distance to the anode portion of the X-ray source, such as the field of semiconductor non-destructive inspection, the field emission stably without high voltage insulation between the inspected object and the X-ray source anode portion X-ray sources can be used.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전계방출 엑스선원의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선원의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선원의 다른 예를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a view showing an example of a field emission X-ray source according to the prior art.
2 is a view showing an example of a field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing another example of a field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be practiced without these specific details.

본 발명은 전계방출 엑스선원에 관한 것으로, 구체적으로는, 광전소자를 이용하여 전계방출 음극부에 연결된 반도체 소자로 인가되는 전압을 조절하는 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a field emission X-ray source, and more particularly, to provide a field emission X-ray source of a light control method for controlling a voltage applied to a semiconductor device connected to the field emission cathode by using an optoelectronic device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선원의 일 예를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an example of a field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선원(200)은 전자를 방출하는 음극부(201), 음극부(201)와 소정거리 이격되어 음극부(201)에서 방출한 전자의 일부 또는 전체를 추출하는 게이트부(202), 음극부(201)에서 방출된 전자가 전자빔 형태로 인가되면 인가된 전자와의 충돌을 통해 엑스선을 방출하는 양극부(203), 음극부(201)에 연결되며 게이트부(202)의 전압을 전기적으로 조절하기 위한 반도체 소자(204) 및 광전소자(205)로 구성된다. Referring to FIG. 2, the X-ray source 200 according to the exemplary embodiment of the present invention is a part of the electrons emitted from the cathode part 201 and the cathode part 201 spaced apart from the cathode part 201 by a predetermined distance. Alternatively, when electrons emitted from the gate part 202 and the cathode part 201 extracting the whole are applied in the form of an electron beam, the anode part 203 and the cathode part 201 emit X-rays through collision with the applied electrons. The semiconductor device 204 is connected to the semiconductor device 204 and the photoelectric device 205 to electrically adjust the voltage of the gate unit 202.

전계방출 엑스선원(200)은 음극부(201)로 소정의 전압이 인가됨에 따라 음극부(201) 위에 전계가 형성되고 형성된 전계에 의해 전자가 방출될 수 있다. 구체적으로, 전자 방출을 위해 게이트부(202)의 전극이 음극부(201)의 전극보다 높은 전위를 가지면서 음극부(201)에서 전자가 방출되고, 게이트부(202)와 음극부(201)간 전압차에 의해 음극부(201)에 형성되는 전계 세기가 달라짐에 따라 음극부(201)로부터 방출되는 전자의 양(전류)이 조절될 수 있다.As the field emission X-ray source 200 is applied with a predetermined voltage to the cathode portion 201, an electric field is formed on the cathode portion 201 and electrons may be emitted by the formed electric field. Specifically, electrons are emitted from the cathode portion 201 while the electrodes of the gate portion 202 have a higher potential than the electrodes of the cathode portion 201 for electron emission, and the gate portion 202 and the cathode portion 201 are discharged. As the electric field strength formed in the cathode portion 201 is changed by the inter-voltage difference, the amount (current) of electrons emitted from the cathode portion 201 may be adjusted.

이때, 본 발명의 실시예에 따르면, 음극부(201)에 연결된 트랜지스터(Field Effect Transistor)와 같은 반도체 소자(204)의 게이트 단자(G)에 광전소자(205)를 전기적으로 연결하여 광전소자(205)에서 발생되는 전압을 이용하여 반도체 소자(204)의 게이트 전압을 조절하고, 반도체 소자(204)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 또한, 광전소자(205)는 도 2에 도시된 것처럼 반도체 소자(204) 또는 광전소자(205)와 전기적으로 연결되지 않은 소정의 광원(206)에서 조사되는 광에 의해 전압이 발생할 수 있다. At this time, according to an embodiment of the present invention, the photoelectric device 205 is electrically connected to the gate terminal G of the semiconductor device 204 such as a field effect transistor connected to the cathode 201. The gate voltage of the semiconductor device 204 may be adjusted using the voltage generated at the 205 and the amount of current flowing through the semiconductor device 204 may be controlled. In addition, as shown in FIG. 2, the photoelectric device 205 may generate a voltage by light emitted from the semiconductor device 204 or a predetermined light source 206 that is not electrically connected to the photoelectric device 205.

광원(206)은 반도체 소자(204) 또는 광전소자(205)와 전기적으로 충분히 절연되어 있으며, 적외선, 가시광선, 자외선 광원 등을 이용할 수 있다. 예컨대, 광원에서 발생한 광은 광섬유를 통해 광전소자(205)로 조사될 수 있다.The light source 206 is sufficiently electrically insulated from the semiconductor element 204 or the photoelectric element 205, and may use an infrared ray, visible light, an ultraviolet light source, or the like. For example, light generated from the light source may be irradiated to the photoelectric device 205 through the optical fiber.

이에 따라, 음극부(201)가 마이너스 고전압인 조건에서도 광전소자(205) 및 광원(206)을 이용하여 트랜지스터와 같은 반도체 소자(204)를 광학적으로 제어할 수 있다. 또한, 광전 소자(205)에서 생성되는 전압 크기는 광원(206)에서 조사하는 광의 세기 또는 파장에 따라 조절할 수 있다. 또한, 광원(205)의 ON/OFF에 따라 음극부(201)에서의 전자방출 여부를 제어하여, 예컨대 엑스선을 발생시키는 경우에만 광을 조사하는 방식으로, 일시적으로 전압을 발생시킬 수 있다.Accordingly, the photoelectric device 205 and the light source 206 may be used to optically control the semiconductor device 204 such as a transistor even under a negative high voltage condition. In addition, the magnitude of the voltage generated by the photoelectric device 205 may be adjusted according to the intensity or wavelength of light emitted from the light source 206. In addition, by controlling whether electrons are emitted from the cathode part 201 according to ON / OFF of the light source 205, for example, light may be temporarily generated only when X-rays are generated.

광전소자(205)는 광원(206)으로부터 조사되는 광에 의해 발생하는 일정량의 전압으로 반도체 소자(204)에 흐르는 전류를 조절하고, 반도체 소자(204)는 전기적으로 연결된 음극부(201)의 전류량을 조절하여 음극부(201)에서의 전계방출 전류량을 조절할 수 있다.The optoelectronic device 205 regulates the current flowing through the semiconductor device 204 by a certain amount of voltage generated by the light emitted from the light source 206, and the semiconductor device 204 is a current amount of the cathode portion 201 electrically connected thereto. The amount of electric field emission current in the cathode portion 201 can be adjusted by adjusting.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원은, 상기 도 1에서 상술한 종래 전계방출 엑스선원(100)에서 반도체 소자(104)에 전압원(105)을 연결하여 ±수~수십 V의 전원을 인가하는 방식과 달리, 광전 소자(205)를 이용하여 반도체 소자(204)와 반도체 소자(204)의 게이트 단자(G)에 연결된 전압원(206)과의 고전압 절연 문제를 방지할 수 있다.Therefore, the field emission X-ray source of the light control method according to the embodiment of the present invention, by connecting the voltage source 105 to the semiconductor element 104 in the conventional field emission X-ray source 100 described above in FIG. Unlike the method of applying several tens of volts of power, the photoelectric device 205 may be used to prevent the high voltage insulation problem between the semiconductor device 204 and the voltage source 206 connected to the gate terminal G of the semiconductor device 204. Can be.

도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 동일한 구성의 전계방출 엑스선원에 관한 것으로, 도 2의 (a)와 같이 게이트부(202)와 반도체 소자(204)의 소스 단자(S)로 마이너스 고전압을 인가하거나 또는 도 2의 (b)와 같이 게이트부(202)를 접지시키는 방식으로 회로를 구성할 수 있다.2 (a) and 2 (b) are related to the field emission X-ray source having the same configuration, and as shown in FIG. 2 (a), the source terminal S of the gate portion 202 and the semiconductor element 204 is illustrated. The circuit may be configured by applying a low minus high voltage or by grounding the gate portion 202 as shown in FIG.

한편, 도 2에서는 반도체 소자(204)와 광전 소자(205)가 별도의 소자로 형성된 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 것과 달리 반도체 소자(204)와 광전 소자(205)를 일체형으로 형성할 수 있다.Meanwhile, although FIG. 2 illustrates that the semiconductor device 204 and the photoelectric device 205 are formed as separate devices, the semiconductor device 204 and the photoelectric device 205 are not necessarily limited thereto. ) Can be formed integrally.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선원의 다른 예를 나타내는 도면으로, 멀티 전자 방출 소스를 이용하는 엑스선원의 일 예를 나타낸다.3 is a view showing another example of the field emission X-ray source according to an embodiment of the present invention, an example of an X-ray source using a multi-electron emission source.

도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선원(300)은 다수의 음극부(301a 내지 301c), 각 음극부에 연결된 다수의 반도체 소자(302a 내지 302c), 각 반도체 소자(302a 내지 302c)의 게이트 단자(G)에 전기적으로 연결된 다수의 광원 소자(303a 내지 303c), 다수의 음극부(301a 내지 301c)에 공통으로 대응하는 게이트(304) 및 각 음극부(301a 내지 301c)에서 방출되는 전자와 충돌하여 엑스선을 발생시키는 단일 양극부(305)로 구성될 수 있다. 또한, 다수의 광전 소자(303a 내지 303c)로 빛을 조사하는 다수의 광원(306a 내지 306c)을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the X-ray source 300 according to another embodiment of the present invention may include a plurality of cathode portions 301a to 301c, a plurality of semiconductor elements 302a to 302c connected to each cathode portion, and each semiconductor element ( The plurality of light source elements 303a to 303c electrically connected to the gate terminals G of the 302a to 302c, the gate 304 corresponding to the plurality of the cathode portions 301a to 301c in common, and the respective cathode portions 301a to 301c. ) And a single anode portion 305 that collides with electrons emitted from the X-ray to generate X-rays. In addition, the plurality of photoelectric elements 303a to 303c may further include a plurality of light sources 306a to 306c for irradiating light.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 멀티 전자 방출 소스 형태를 구현하기 위해, 전자를 방출하는 다수의 음극부(301a 내지 301c)에 각각 대응하는 다수의 반도체 소자(302a 내지 302c) 및 다수의 광전 소자(303a 내지 303c)를 배치시키고, 공통의 게이트부(304) 및 양극부(305)를 사용하여 엑스선원 제조단가를 낮추고 효율성을 높일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a plurality of semiconductor devices 302a to 302c and a plurality of optoelectronic devices respectively corresponding to the plurality of cathode portions 301a to 301c for emitting electrons to implement a multi-electron emission source form The 303a to 303c may be disposed, and the common gate portion 304 and the anode portion 305 may be used to lower the X-ray source manufacturing cost and increase efficiency.

이때, 다수의 반도체 소자(302a 내지 302c) 각각의 소스 단자(S)에는 마이너스 고전압을 인가하는 방식으로 회로를 구성할 수 있다.In this case, a circuit may be configured by applying a negative high voltage to the source terminal S of each of the plurality of semiconductor devices 302a to 302c.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (7)

음극부와 상기 음극부로부터 소정거리 이격되어 위치하는 게이트부의 전위차를 통해 형성되는 전계를 통해 전자가 방출되는 전계방출 엑스선원에 있어서,
상기 음극부에 연결되며, 게이트 단자의 전압 크기에 따른 소정의 전류를 상기 음극부로 전송하여 상기 음극부에서의 전자 방출량을 조정하는 트랜지스터; 및
상기 트랜지스터의 상기 게이트 단자에 전기적으로 연결되며, 소정의 광원으로부터 조사되는 광에 의해 전압을 발생시켜 상기 게이트 단자의 전압 크기를 조절하는 광전 소자를 포함하는, 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원.In the field emission X-ray source in which electrons are emitted through an electric field formed through the potential difference between the cathode portion and the gate portion located a predetermined distance away from the cathode portion,
A transistor connected to the cathode part and configured to transmit a predetermined current according to a voltage level of a gate terminal to the cathode part to adjust the amount of electron emission from the cathode part; And
And a photoelectric device electrically connected to the gate terminal of the transistor, the photoelectric element generating a voltage by light irradiated from a predetermined light source to adjust a voltage level of the gate terminal. 제1항에 있어서,
상기 트랜지스터 및 상기 광전 소자는 일체형 또는 분리형으로 형성되는, 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원.The method of claim 1,
The transistor and the photoelectric device are formed integrally or separated type, the light emission type field emission X-ray source. 제1항에 있어서,
상기 광원은 상기 광전 소자와 비전기적으로 연결되며, 적외선, 가시광선 및 자외선 광원 중 어느 하나를 이용하는, 광 제어 방식의 전계방출 엑스선원.The method of claim 1,
The light source is non-electrically connected to the photoelectric element, and using any one of the infrared, visible and ultraviolet light source, the light emission field emission X-ray source. 멀티 전자 방출 소스를 이용하여 멀티 초점을 갖는 멀티 엑스선원에 있어서,
멀티 전자 방출을 위한 다수의 음극부;
상기 다수의 음극부로부터 소정거리 이격되어 위치하며, 상기 다수의 음극부와의 전위차를 통해 전계를 형성하는 공통 게이트부;
상기 다수의 음극부 각각에 연결되며, 게이트 단자의 전압 크기에 따른 소정의 전류를 상기 음극부로 전송하여 상기 다수의 음극부에서의 전자 방출량을 조정하는 다수의 트랜지스터; 및
상기 다수의 트랜지스터의 게이트 단자에 전기적으로 연결되며, 소정의 광원으로부터 조사되는 광에 의해 전압을 발생시켜 상기 트랜지스터의 게이트 전압 크기를 조절하는 다수의 광전 소자를 포함하는, 광 제어 방식의 멀티 전계방출 엑스선원.In a multi X-ray source having a multi focus using a multi electron emission source,
A plurality of cathode portions for multi-electron emission;
A common gate part spaced apart from the plurality of cathode parts by a predetermined distance and forming an electric field through a potential difference with the plurality of cathode parts;
A plurality of transistors connected to each of the plurality of cathode portions, and configured to transmit a predetermined current according to a voltage level of a gate terminal to the cathode portion to adjust the amount of electron emission from the plurality of cathode portions; And
And a plurality of photoelectric elements electrically connected to gate terminals of the plurality of transistors and generating a voltage by light emitted from a predetermined light source to adjust a gate voltage of the transistor. X-ray source. 제4항에 있어서,
상기 다수의 음극부에서 방출되는 전자와 충돌하여 엑스선을 발생시키는 단일 양극부를 더 포함하는, 광 제어 방식의 멀티 전계방출 엑스선원.5. The method of claim 4,
The multi-field emission X-ray source of the light control method further comprising a single anode unit for generating an X-rays collide with the electrons emitted from the plurality of cathode portions. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 다수의 트랜지스터 및 상기 다수의 광전 소자는 각각 일체형 또는 분리형으로 형성되는, 광 제어 방식의 멀티 전계방출 엑스선원.The method according to claim 4 or 5,
The plurality of transistors and the plurality of photovoltaic elements are each formed integrally or discretely, multi-field emission X-ray source of the light control method. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 다수의 광원은 상기 다수의 광전 소자 각각에 비전기적으로 연결되며, 적외선, 가시광선 및 자외선 광원 중 어느 하나를 이용하는, 광 제어 방식의 멀티 전계방출 엑스선원.The method according to claim 4 or 5,
And the plurality of light sources are non-electrically connected to each of the plurality of photoelectric elements, and use any one of an infrared ray, visible ray and ultraviolet ray light source.
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