KR101631668B1

KR101631668B1 - 여과된 아크 증착을 적용한 탄소나노튜브 실을 포함한 엑스레이 소스 및 이를 이용한 엑스레이 발생장치

Info

Publication number: KR101631668B1
Application number: KR1020150006831A
Authority: KR
Inventors: 이충훈; 정재윤; 김금수; 김현숙
Original assignee: 원광대학교산학협력단
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-06-17

Abstract

본 발명은 여과된 아크 증착을 적용한 탄소나노튜브 실(CNT Yarn)을 이용한 엑스레이 소스 및 이를 이용한 엑스레이 발생장치에 관한 것으로, 구체적으로 음극부로서 동작하는 탄소나노튜브 실; 및 상기 탄소나노튜브 실을 감싸는 절연성 보호층을 포함하고, 상기 탄소나노튜브 실은 탄소나노튜브 실의 표면에서 전자를 방출하며, 상기 음극부는 전자가 방출되는 전자 방출면을 포함하고, 상기 전자 방출면은 음극부의 길이방향을 따라 음극부의 적어도 일부분이 상기 절연성 보호층으로부터 노출되어 형성된다.

Description

여과된 아크 증착을 적용한 탄소나노튜브 실을 포함한 엑스레이 소스 및 이를 이용한 엑스레이 발생장치{X-RAY SOURCE COMPRISING CNT YARN USING FILTERED ARC DEPOSITION AND X-RAY EMITTING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 여과된 아크 증착을 적용한 탄소나노튜브 실(CNT Yarn)을 이용한 엑스레이 소스 및 이를 이용한 엑스레이 발생장치에 관한 것으로, 구체적으로 여과된 아크 증착으로 코팅된 탄소나노튜브 실(CNT yarn)을 이용하여 선형으로 엑스레이를 발생시키는 선형 엑스레이 발생장치에 관한 것이다.

통상적인 엑스레이 발생 장치는 의료용 장치, 공업용 계측장치 등의 X 선원으로써 이용되고 있고, 최근 들어 정전기 제전 장치의 X 선원 및 XRF(X Ray Fluorescence)로도 그 용도가 크게 확대되고 있다.

또한 통상의 엑스레이 발생 장치는 음극부의 핀이 수직 설치된 세라믹제 스템(Stem, 진공 튜브라고도 함)부와, 하면에 타겟 금속이 증착된 출사창을 세라믹제 밸브로 지지하여 서로 납땜하고, 집속 전극을 세라믹제 밸브의 내주면을 따라서 배치하는 동시에 집속 전극의 하단부를 스템부와 밸브로 끼워진 구성을 갖는다. 즉, 세라믹 부품을 2군데에 사용하고 있으므로 취급에 주의가 필요하다.

또한, 종래의 엑스레이 발생 장치는 제조비용을 저렴하게 하는 것이 곤란하다. 스템측과 출사창측 모두 납땜작업을 할 필요가 있으므로 제조에 시간이 걸릴 수 밖에 없다.

또한, 일반적으로 엑스레이 발생 장치는 스템측과 출사창측의 양측에서 사용하는 납제를 다른 특성의 것으로 할 필요가 있어 작업 공정이 복잡해지며, 이로 인해 양산성이 떨어지게 된다. 또한 출사창측과 세라믹제 밸브의 납땜 공정이 텅스텐코일(음극 필라멘트)을 음극핀에 설치하는 공정보다도 이후가 된다. 그로 인해 텅스텐 코일 및 텅스텐 코일을 고정한 음극핀을 고온에 노출시키게 되고, 텅스텐 핀과 음극핀의 고정부가 가열되는 문제점이 있다. 결과적으로 텅스텐 코일과 음극핀의 고정이 느슨해지는 현상이 나타나며, 이는 필라멘트의 특성 및 수명 열화의 문제로 나타나 신뢰성이 결여될 우려가 있게 된다.

한편, 종래의 필라멘트를 이용한 열전자방출 엑스레이 발생 장치의 경우 일반적으로 음극과 양극의 2극형 구조(다이오드 구조)를 채택하고 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 음극에서 전자가 방출되면 양극에 고전압을 인가하여 가속시키는 방식을 사용하기 때문에, 전자 집속 및 제어가 어려운 구조를 취하고 있다. 뿐만 아니라 필라멘트에서의 열전자 방출은 전방위 방출이 나타나므로 실제 양극에 도달하는 전자량의 효율은 극히 떨어질 수 밖에 없다.

이러한 문제점에 대응하여 엑스레이 발생장치에서 음극 물질로 탄소나노튜브(carbon nanotube(CNT)), 탄소나노와이어(carbon nano wire), 탄소나노튜브 실(CNT yarn) 등이 사용되고 있다.

탄소나노튜브는 튜브 형태로 성장되는 미세 구조물로서 형태상 다양한 유형이 알려져 있다. 이러한 탄소나노튜브는 매우 우수한 전기적, 기계적, 화학적, 열적 특성을 가지며, 이러한 장점으로 인하여 음극 물질 뿐만 아니라 다양한 분야에 응용되고 있다. 탄소나노튜브는 낮은 일함수와 높은 종횡비(high aspect ratio)를 가지며, 그 선단(top end 또는 emission end)이 작은 곡률 반경을 가지기 때문에 매우 큰 전계강화인자(field enhancement factor)를 갖기 때문에, 낮은 포텐셜의 전계(electric field)하에서도 전자를 방출할 수 있는 특성을 갖고 있다.

본 출원인은 이러한 탄소나노튜브의 어플리케이션으로서 2009년 10월 29일자로 "탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 발생 장치"를 출원하였다. 이 출원은 탄소나노튜브 실(carbon nanotube(CNT) yarn)을 갖는 엑스레이 소스(X-ray source), 엑스레이 발생장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 엑스레이를 발생시키는 과정에서 탄소나노튜브 실에 작용하는 스트레스에 따른 손상을 억제하기 위해 엑스레이 소스는 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실과, 탄소나노튜브 실의 외주면에 형성된 절연성 보호층을 포함하여 구성된다.

이와 같은 탄소나노튜브 실의 외주면에 절연성 보호층을 형성함으로써, 엑스레이를 발생시키는 과정에서 탄소나노튜브 실에 작용하는 과전류(highcurrent)나 아킹(arcing)과 같은 스트레스에 따른 꼬임풀림(un-twisted)과 같은 손상을 억제하고, 탄소나노튜브 실의 전계방출 효과를 향상시키고 사용 수명을 연장시킬 수 있다.

그러나, 종래의 경우 절연성 보호층(14)으로 절연된 탄소나노튜브 실(12)의 일측 단부에서 방출되는 콘 형태의 엑스레이(11)를 사용하여 피사체를 주사하게 되는데, 이를 악성 종양 검사 및 치료에 사용되는 CT촬영(단층촬영)에서 이용하기 위해서는 엑스레이 소스를 피사체의 주변으로 1도씩 회전시켜 조작해야 하므로 조작이 불편하고, 고속으로 촬영하는 것이 곤란하다는 문제점이 있으며, 이때 피사체에 주사되는 콘 형태의 엑스레이 소스는 주사 범위가 원형으로 한정되므로 촬영시 쓸데없이 중복되는 부분이 발생하게 되어 촬영의 효율을 상당히 감소시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명은 여과된 아크 증착에 의해 코팅된 탄소나노튜브 실을 이용하여 선형으로 엑스레이가 방출될 수 있는 엑스레이 소스 및 이를 이용한 엑스레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 양태에 따르면 음의 전위가 인가될 때 전자를 발생시키기 위한 엑스레이 소스에 있어서, 음극부로서 동작하는 탄소나노튜브 실; 및 상기 탄소나노튜브 실을 감싸는 절연성 보호층을 포함하고, 상기 탄소나노튜브 실은 탄소나노튜브 실의 표면에서 전자를 방출하며, 상기 음극부는 전자가 방출되는 전자 방출면을 포함하고, 상기 전자 방출면은 음극부의 길이방향을 따라 음극부의 적어도 일부분이 상기 절연성 보호층으로부터 노출되어 형성되어 있다.

상기 양태에서 절연성 보호층은 아크 증착 장치(Arc Deposition Device)에 의해 상기 탄소나노튜브 실의 외주면에 코팅되어 있다.

상기 절연성 보호층은 SiO₂, MgO, BN 또는 AIN 중 적어도 어느 하나의 소재를 이용하여 형성되어 있다.

또한 본 발명의 다른 양태에 따르면 엑스레이 소스를 이용하여 엑스레이를 발생하기 위한 장치에 있어서, 탄소나노튜브 실을 음극으로 구비하며, 상기 탄소나노튜브 실의 표면에서 전자를 방출하는 음극부; 및 상기 음극부와 이격 배치되며, 상기 음극부에서 방출된 전자가 일측면에 입사되면 상기 전자와 충돌하여 타측면을 통해 엑스레이를 발생시키는 양극부;를 포함하며, 상기 음극부는 상기 탄소나노튜브의 외주면을 감싸는 절연성 보호층과, 전자가 방출되는 전자 방출면을 포함하고, 상기 전자 방출면은 음극부의 길이방향을 따라 음극부의 적어도 일부분이 상기 절연성 보호층으로부터 노출되어 형성되어 있다.

상기 절연성 보호층은 아크 증착 장치(Arc Deposition Device)에 의해 상기 탄소나노튜브 실에 코팅되어 있다.

상기 양극부는 전자가 투과될 수 있는 하나의 금속판으로 형성되어 있다.

상기 금속판은 금(Au), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 중 어느 하나의 금속을 이용하여 형성되어 있다.

전술한 바와 같은 엑스레이 발생장치는 엑스레이가 선형 빔의 형태로 방출됨에 따라 CT 촬영기에 적용되는 경우, 도 1에 도시된 종래의 엑스레이 발생장치를 이용한 CT 촬영기가 원뿔(corn) 형태의 엑스레이로 피사체를 주사하던 것과 달리, 본 발명은 부채모양의 선형 빔의 형태를 갖는 엑스레이를 방출하여 피사체 주위를 나선을 그리면서 연속적으로 회전하면서 스캔할 수 있으므로 고속 촬영을 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 탄소나노튜브 실을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 소스의 외관을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 소스를 형성하는 방법을 개략적로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 소스에서 생성되는 엑스레이의 형상을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 도 3의 과정을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 발생장치를 개략적으로 나타낸 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스는 도 2에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 실(112, CNT Yarn)과 절연성 보호층(114)을 포함하여 구성된다.

탄소나노튜브 실(112)은 외주면을 가지며, 엑스레이 소스로 사용될 수 있는 길이를 갖는다. 탄소나노튜브 실(112)은 음극부로서 동작하며, 양단에 음극 전위(HV-)가 인가되면 외주면, 즉 탄소나노튜브 실(112)의 표면을 통해 엑스레이 발생에 필요한 전자가 방출된다. 이러한 탄소나노튜브 실(112)은 일반적으로 기판에 수직으로 성장시킨 탄소나노튜브에서 실을 인출 및 꼬아서(yarning) 형성할 수 있다. 이때, 별다른 언급이 없는 한 탄소나노튜브 실(112)은 복수의 탄소나노튜브 실을 꼬아서 형성한 것으로 정의한다.

절연성 보호층(114)은 탄소나노튜브 실(112)의 외주면에 형성된다. 이러한 절연성 보호층(114)은 도 3에 도시된 바와 같은 여과된 아크 증착 장치(210, Filtered Arc Deposition Device)에에 의해서 탄소나노튜브 실(112)의 외주면에 증착(코팅)되어 형성되는데, 이때 절연성 보호층(114)은 도 2에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브 실(112)의 양단면에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 이때, 절연성 보호층(114)의 소재로는 SiO₂, MgO, BN 또는 AIN과 같은 WBGM(Wide Band Gap Material)이 사용될 수 있다. WBGM은 NEA(Negative Electron Affinity) 물질로서, 탄소나노튜브 실(112)의 사용 수명을 연장시키고, 낮은 전계에서도 전자 방출이 쉽게 이루어질 수 있도록 유도하여 전계방출 효과를 향상시킨다. 이러한 절연성 보호층(114)은 수 nm 내지 수백 nm의 두께로 적당하게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스는 도 2에 도시된 바와 같이 전자가 방출되는 전자 방출면(116)이 형성되는데, 음극부(110)의 길이방향을 따라 음극부(110)의 적어도 일부분 즉, 탄소나노튜브 실(112)의 일부에 마련되는 전자 방출면(116)이 절연성 보호층(114)으로부터 노출되어 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 종래에는 엑스레이 발생에 필요한 전자가 도 1에 도시된 바와 같이 절연성 보호층(14)이 형성되지 않은 탄소나노튜브 실(12)의 일측 단부나 양측 단부를 통해 방출되지만, 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스는 외부에 노출된 전자 방출면(116)을 통해 전자가 방출되며, 이때 도 4에 도시된 바와 같이 선형(부채꼴 모양) 빔의 형태로 방출될 수 있다. 여기서, 본 실시예에서는 도면상 전자가 하측으로 방출되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 방출면(116)이 배치되는 방향에 따라 방출 방향이 결정된다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스의 제조 방법에 대해서 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 도 3의 엑스레이 소스의 제조 방법에 따른 흐름도를 나타낸다.

먼저 A단계에서 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실(112)을 플레이트(214)에 부착시킨다.

다음으로 B단계에서 탄소나노튜브 실(112)의 외주면에 일정 두께로 절연성 보호층(114)을 형성한다. 이때, 절연성 보호층(114)은 물리적 증착 또는 화학적 증착 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 예컨대 본 발명의 실시예에서는 여과된 아크 증착 장치(210)를 이용한 증착 법으로 형성할 수 있다. 여기서, 절연성 보호층(114)은 탄소나노튜브 실(112)과 플레이트(214)가 접촉되는 접촉부위 즉, 전술한 전자 방출면(116)에는 형성되지 않게 된다. 즉, 탄소나노튜브 실(112)은 전자 방출면(116)이 노출된 상태로 절연성 보호층(114)이 형성된다.

그리고, C단계에서 절연성 보호층(114)이 형성된 탄소나노튜브 실(112)을 플레이트(214)로부터 분리시켜 엑스레이 소스로 분리한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 실(112)에 절연성 보호층(114)이 증착되는 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 도 3에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브 실(112)을 여과된 아크 증착 장치(210)의 진공 상태인 코팅 챔버(212) 내에 있는 플레이트(214)에 위치시키고, 접착 등의 방법으로 고정한다. 그 다음, 여과된 아크 증착 장치(210)를 이용하여 절연 물질(211)을 코팅한다.

이때, 본 발명의 실시예에서 사용되는 여과된 아크 증착 장치(210)는 일반적으로 코팅될 공작물 즉, 탄소나노튜브 실(112)이 고정되는 플레이트(214)가 코팅 챔버(212) 내에 위치되고, 코팅 챔버(212)는 펌핑 시스템과 연결되어 내부가 진공화된다. 코팅 챔버(212) 일측에 위치되는 여과된 음극 진공 아크 소스(미도시)는 소비가능한 회전식 아크 음극(타겟에 의해 생성됨), 초점 자기장 소스, 수냉식 양극, 아크 발생기, 전류 소스 및 저항으로 구성되는데, 이러한 구성은 본 발명의 실시예에 사용되는 일 양태일 뿐이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이러한 여과된 아크 증착 장치(210)는 절연 물질(211)을 기화시키고, 플레이트()가 기화된 절연 물질(211)을 끌어당겨 플레이트(214) 상에 고정된탄소나노튜브 실(112)에 절연 물질(211)이 코팅되도록 한다.

그러면 탄소나노튜브 실(112)이 플레이트(214)에 접착되는 접촉부위 즉, 전자 방출면(116)을 제외한 부분만 절연성 보호층(114)의 코팅이 이루어지며, 코팅 작업 후 탄소나노튜브 실(112)을 플레이트(214)와 분리하게 되면 탄소나노튜브 실(112)은 도 2에 도시된 바와 같이 전자 방출면(116)이 외부에 노출되게 되며, 이 전자 방출면(116)을 통해 전자를 방출시킬 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스를 이용한 엑스레이 발생장치(100)를 도 6를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6는 도 2의 엑스레이 소스를 이용한 엑스레이 발생장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 엑스레이 발생장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 음극부(110) 및 양극부(120)를 포함한다.

음극부(110)는 전술한 바와 같은 탄소나노튜브 실(112)을 지닌 엑스레이 소스를 음극으로 구비하며, 일측 단부에 전위(HV-)가 인가되면 절연성 보호층(114)이 형성된 탄소나노튜브 실(112)의 노출된 전자 방출면(116)을 통해 전자를 선형(부채꼴) 빔(fan beam)의 형태로 방출시킨다.

양극부(120)는 전술한 음극부(110)에 대향한 상태로 이격되어 배치된다. 이러한 양극부(120)는 음극부(110)와 마주보는 입사면에 음극부(110)에서 방출된 전자가 입사하면, 전자와 충돌하여 입사면과 반대되는 출사면으로 대면적의 전자빔 또는 엑스레이를 발생시킨다. 이때, 양극부(120)는 투과형 또는 반사형 중에 하나가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 투과형의 소재를 사용하였다. 이러한 양극부(120)는 전자가 투과될 수 있도록 형성되는 양극판(122)을 포함하여 이루어진다.

양극판(122)은 도 6에 도시된 바와 같이 전기전도성의 금속판으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 전기전도성 금속코팅층(124)으로는 금(Au), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al)에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으며, 낮은 에너지의 엑스레이가 방출되는 몰리브덴(Mo)과 구리(Cu)인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 투과형의 전기전도성 금속판인 양극판(122)을 사용할 경우, 양극판(122)을 통과하는 전자에 의해 엑스레이가 발생하게 된다. 여기서, 양극판(122)은 투과형의 전기전도성 금속판으로 형성됨에 따라 양극부(120)로서 동작한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이가 발생되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 양극부(120)에 DC 전압(HV++)이 인가되고, 음극부(110)인 탄소나노튜브 실(112)의 양단에 전위(HV-)가 인가되면, 탄소나노튜브 실(112)의 표면에서 전자(111)가 방출되는데, 절연성 보호층(114)에 의해 전자 방출면(116)을 통해서만 전자(111)가 방출되는 바, 도 6에 도시된 바와 같이 선형 빔의 형태로 방출되게 된다. 이어서 탄소나노튜브 실(112)에서 방출된 전자는 양극부(120)의 입사면에 입사한다. 그리고 양극부(120)의 입사면으로 전자가 입사되면, 양극부(120)는 출사면을 통해 전자빔 또는 엑스레이(101)를 방출한다.

이때, 전술한 바와 같은 엑스레이 발생장치(100)는 엑스레이가 선형 빔의 형태로 방출됨에 따라 CT 촬영기에 적용되는 경우, 도 1에 도시된 종래의 엑스레이 발생장치를 이용한 CT 촬영기가 원뿔(corn) 형태의 엑스레이(11)로 피사체를 주사하던 것과 달리, 본 발명은 부채모양의 선형 빔의 형태를 갖는 엑스레이(111)를 방출하여 피사체 주위를 나선을 그리면서 연속적으로 회전하면서 스캔할 수 있으므로 고속 촬영을 할 수 있다는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 엑스레이 발생장치 101 : 엑스레이
110 : 음극부 111 : 전자
112 : 탄소나노튜브 실 114 : 절연성 보호층
116 : 전자 방출면
120 : 양극부 122 : 양극판

Claims

음의 전위가 인가될 때 전자를 발생시키기 위한 엑스레이 소스에 있어서,
음극부로서 동작하는 탄소나노튜브 실; 및
상기 탄소나노튜브 실을 감싸는 절연성 보호층을 포함하고,
상기 탄소나노튜브 실은 탄소나노튜브 실의 표면에서 전자를 방출하며,
상기 음극부는 전자가 방출되는 전자 방출면을 포함하고, 상기 전자 방출면은 음극부의 길이방향을 따라 음극부의 적어도 일부분이 상기 절연성 보호층으로부터 노출되어 형성되며, 상기 음극부의 측면으로 부채꼴 형태의 선형 빔을 방출하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 실을 이용한 엑스레이 소스.
제1항에 있어서,
상기 절연성 보호층은 여과된 아크 증착 장치에 의해 상기 탄소나노튜브 실의 외주면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 소스.
제2항에 있어서,
상기 절연성 보호층은 SiO₂, MgO, BN 또는 AIN 중 적어도 어느 하나의 소재를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 소스.
엑스레이 소스를 이용하여 엑스레이를 발생하기 위한 장치에 있어서,
탄소나노튜브 실을 음극으로 구비하며, 상기 탄소나노튜브 실의 표면에서 전자를 방출하는 음극부; 및
상기 음극부와 이격 배치되며, 상기 음극부에서 방출된 전자가 일측면에 입사되면 상기 전자와 충돌하여 타측면을 통해 엑스레이를 발생시키는 양극부;를 포함하며,
상기 음극부는 상기 탄소나노튜브의 외주면을 감싸는 절연성 보호층과, 전자가 방출되는 전자 방출면을 포함하고, 상기 전자 방출면은 음극부의 길이방향을 따라 음극부의 적어도 일부분이 상기 절연성 보호층으로부터 노출되어 형성되며, 상기 음극부의 측면으로 부채꼴 형태의 선형 빔을 방출하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생장치.
제4항에 있어서,
상기 절연성 보호층은 여과된 아크 증착 장치에 의해 상기 탄소나노튜브 실에 코팅되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생장치.
제5항에 있어서,
상기 절연성 보호층은 SiO₂, MgO, BN 또는 AIN 중 적어도 어느 하나의 소재를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생장치.
제4항에 있어서,
상기 양극부는 전자가 투과될 수 있는 하나의 금속판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생장치.
제7항에 있어서,
상기 금속판은 금, 티타늄, 구리, 몰리브덴, 알루미늄 중 적어도 어느 하나의 금속을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생장치.