KR101862939B1

KR101862939B1 - 전자방출 소스유닛 및 이를 구비하는 디지털 엑스레이 소스

Info

Publication number: KR101862939B1
Application number: KR1020160157089A
Authority: KR
Inventors: 안정선; 류제황; 여승준; 박상준; 정재익
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-30

Abstract

개시된 본 발명에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 내부에 공간을 가지는 중공의 몸체유닛, 몸체유닛의 내부에서 전자를 방출하는 전자방출 소스유닛 및, 전자방출 소스유닛으로부터 방출된 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시켜 몸체유닛의 외부로 안내하는 애노드유닛을 포함하며, 전자방출 소스유닛은 전자를 방출하는 에미터부를 자가 정렬시키며 에지를 커버하여 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 에미터부가 정확한 위치로 자가 정렬될 수 있음과 아울러 에지 효과가 방지되어, 선량 품질이 향상될 수 있게 된다.

Description

전자방출 소스유닛 및 이를 구비하는 디지털 엑스레이 소스{ELECTRON EMISSION SOURCE UNIT AND DIGITAL X-RAY SOURCE}

본 발명은 전자방출 소스유닛 및 이를 구비하는 디지털 엑스레이 소스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자가 정렬 가능함과 아울러 에지 효과를 방지하여 선량 품질을 향상시킬 수 있는 전자방출 소스유닛 및 이를 구비하는 디지털 엑스레이 소스에 관한 것이다.

일반적으로 X선관(X-ray tube)은 X선을 발생시키기 위한 진공관이다. 이러한 X선관의 음극은 텅스텐 필라멘트로 형성되며, 전류에 의해 가열되어 열 전자를 방출시킨다. 이에 대하여, 수만 볼트 이상의 고전압이 X선관의 양극에 인가되면, 음극에서 방출된 전자류가 고속으로 양극을 향해서 운동한다. 이때, 전자류가 양극의 텅스텐, 몰리브덴 등으로 만든 대항극에 충돌하였을 때 가지고 있는 에너지를 X선으로 방출한다.

방사선학적 접근법을 이용한 인간의 인체 조직 관측은 비침습성 등의 장점으로 인류 문명에 큰 혜택을 주고 있다. 또한, 생명 공학 및 의학 계열의 방사선학적 접근법으로 인해, 수 밀리미터부터 수 마이크로미터 크기 조직의 관찰은 많은 연구 개발 활동 및 인류 보건 향상에 큰 기여를 하고 있다.

그러나, 종래의 마이크로미터 크기의 해상도를 갖는 방사선기기는 공간 분해능의 부족으로 미세 조직의 관측이 어려워 입자가속기를 활용한 거대한 방사광을 이용하여 관측해야 하는 한계가 있었다. 또한, 종래의 마이크로 엑스레이 장치는 필라멘트 기반의 전자 방출원을 사용함으로써, 방출 엑스레이 선량(flux)이 부족하여 다양한 영상 기기로의 응용에 한계가 있었다.

이에 따라, 근래에는 디지털 신호를 이용해 엑스레이를 촬영할 수 있는 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.

국내등록특허 제10-1070091호 국내등록특허 제10-1211639호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 자가 정렬 가능함과 아울러 에지 효과로 인한 선량 부족을 방지할 수 있는 전자방출 소스유닛 및 이를 구비하는 디지털 엑스레이 소스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자방출 소스유닛은, 음극의 전극을 발생시키는 음극기판 전극부, 상기 음극기판 전극부에서 발생되는 음극의 전극으로 전자를 방출하는 에미터부, 상기 에미터부를 자가 정렬시킴과 아울러 상기 에미터부의 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부, 상기 에미터부로부터 방출된 상기 전자를 추출하는 게이트 전극부 및 상기 게이트 전극부에서 추출된 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱 전극부를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 가이더부는, 상기 에미터부가 삽입 가능한 가이더홀을 구비하여, 상기 에미터부를 수평 방향으로 정렬시키는 가이더 및 상기 가이더홀과 연통하는 커버홀을 가지고 상기 가이더에 적층되되, 상기 에미터부의 에지를 가압하여 상기 에미터부를 수직방향으로 정렬시키도록 커버하는 에미터 커버를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 에미터부의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 가이더홀의 내부에서 상기 에미터부가 정렬되며, 상기 커버홀의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 에미터 커버가 상기 에미터부의 에지를 커버할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 에미터부는 상기 가이더홀에 삽입되어 적층 가능한 적어도 하나의 에미터를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 음극기판 전극부와 상기 게이트 전극부 사이를 상호 절연시키는 제1절연부재 및 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이를 상호 절연시키는 제2절연부재를 포함하는 절연부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제1절연부재는 상기 에미터부와 상기 게이트 전극부 사이에 적층되는 박판 형상을 가지며, 상기 제2절연부재는 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이에 적층되는 박판 형상을 가질 수 있다.

일측에 의하면, 상기 게이트 전극부는, 상기 에미터부의 상부에 적층 가능하며 상기 전자가 진행할 수 있는 게이트홀이 관통 형성된 박판 형상을 가지는 게이트 전극 및 상기 게이트 전극의 상기 게이트홀에 대응되도록 마련되며, 벌집 형상을 가지고 상기 전자를 추출하는 메쉬를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 포커싱 전극부는, 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱홀을 가지는 포커싱 전극 및 상기 포커싱 전극으로부터 연장되어 외부 전원과 연결되는 전원 연결부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 전원 연결부는, 상기 포커싱 전극으로부터 수직 하방향으로 연장되는 전원 보호부재 및 상기 전원 보호부재의 내부를 통해 연장되어 외부의 전원과 연결되는 전원 라인을 포함하며, 상기 전원 보호부는 상기 게이트 전극부, 가이드부, 에미터부 및 음극기판 전극부를 순차적으로 관통하여 상기 외부의 전원과 연결될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 내부에 공간을 가지는 중공의 몸체유닛, 상기 몸체유닛의 내부에서 전자를 방출하는 전자방출 소스유닛, 상기 전자방출 소스유닛으로부터 방출된 상기 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시켜 상기 몸체유닛의 외부로 안내하는 애노드유닛을 포함하며, 상기 전자방출 소스유닛은, 음극의 전극을 발생시키는 음극기판 전극부, 상기 음극기판 전극부에서 발생되는 음극의 전극으로 전자를 방출하는 에미터부, 상기 에미터부를 자가 정렬시킴과 아울러 상기 에미터부의 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부, 상기 에미터부로부터 방출된 상기 전자를 추출하는 게이트 전극부 및 상기 게이트 전극부에서 추출된 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱 전극부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 내부에 공간을 가지는 중공의 몸체유닛, 상기 몸체유닛의 내부에서 전자를 방출하는 전자방출 소스유닛 및, 상기 전자방출 소스유닛으로부터 방출된 상기 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시켜 상기 몸체유닛의 외부로 안내하는 애노드유닛을 포함하며, 상기 전자방출 소스유닛은 전자를 방출하는 에미터부를 자가 정렬시키며 에지를 커버하여 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 전자방출 소스유닛은, 음극의 전극을 발생시키는 음극기판 전극부, 상기 음극기판 전극부에서 발생되는 음극의 전극으로 전자를 방출하는 상기 에미터부, 상기 에미터부로부터 방출된 상기 전자를 추출하는 게이트 전극부 및 상기 게이트 전극부에서 추출된 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱 전극부를 포함하며, 상기 음극기판 전극부, 에미터부, 가이더부, 게이트 전극부 및 포커싱 전극부가 상호 순차적으로 적층될 수 있다.

일측에 의하면, 상기 전자방출 소스유닛은, 상기 음극기판 전극부와 상기 게이트 전극부 사이를 상호 절연시키는 제1절연부재 및 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이를 상호 절연시키는 제2절연부재를 포함하는 절연부를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 가이더부에 의해 에미터부가 자가 정렬될 수 있음으로 인해, 정확한 위치에서 전자를 방출하여 선량의 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

둘째, 에미터 커버가 에미터부의 에지를 커버한 상태로 가압할 수 있어, 에미터부의 에지 효과 방지가 가능해진다.

셋째, 에미터부로부터 발생된 전자가 메쉬를 타고 누설됨을 에미터 커버가 차단할 수 있어, 아크와 같은 전자 누설로 인한 인근 부품의 간섭을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 디지털 엑스레이 소스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ?선을 따라 절단하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출 소스유닛을 개략적으로 분해 도시한 분해 사시도이다. 그리고,
도 4는 도 2의 Ⅳ영역을 개략적으로 확대 도시한 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 디지털 엑스레이 소스(1)의 내부를 설명하기 위해 도 1의 Ⅱ-Ⅱ?선을 따라 절단하여 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 몸체유닛(10), 전자방출 소스유닛(20) 및 애노드유닛(30)을 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 디지털 엑스레이 소스(1)는 디지털 엑스레이 장치의 광원으로써 적용되는 디지털 엑스레이 소스인 것으로 도시 및 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 전자신호로 빛 에너지를 발생시키는 다양한 디지털 광원분야에 본 발명에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)가 적용될 수 있음은 당연하다.

상기 몸체유닛(10)는 원통형 몸체로 형성되며, 내부가 진공인 중공으로 형성된다. 상기 몸체유닛(10)의 원반 형상을 가지는 바닥부(11)와, 바닥부(11)에 대해 수직 상방향으로 연장되는 형상을 가지는 측부(12)를 가진다.

상기 몸체유닛(10)의 측부(12)에는 몸체유닛(10)의 내부에서 외부로 방출되는 엑스선(L)(도 2 참고)의 출입구인 윈도우(13)가 마련된다 또한 그 사용목적에 따라 윈도우 없이도 제공될 수 있다.. 상기 윈도우(13)는 베릴륨, 알루미늄 등의 금속재질 또는 형광물질이 도포된 유리재질로 형성될 수 있다. 상기 윈도우(13)가 베릴륨 등의 금속 재질로 형성되는 경우에는, 소정 파장 이하의 엑스선(L)만 방출되도록 필터링될 수 있다. 또한, 상기 원도우(13)가 형광물질이 도포된 유리재질로 형성되는 경우에는 윈도우(13)를 통하여 가시광선이 방출될 수 있다.

참고로, 상기 몸체유닛(10)은 세라믹과 같은 비금속성 재질로 형성됨으로써, 후술할 전자방출 소스유닛(20)으로부터 발생되는 전자(E)와의 전기적 간섭을 방지함이 좋다.

상기 전자방출 소스유닛(20)은 몸체유닛(10)의 내부에서 전자(E)를 방출한다. 상기 전자방출 소스유닛(20)은 엑스선(L)을 발생시키기 위해 전자(E)를 방출하는 전자방출 모듈 내지 전자총을 포함한다. 이러한 전자방출 소스유닛(20)은 몸체유닛(10)의 바닥부(11)에 설치되어 상부에 위치하는 애노드유닛(30)을 향해 전자(E)를 방출한다. 이러한 전자방출 소스유닛(20)의 구성은 보다 자세히 후술한다.

상기 애노드유닛(30)은 전자방출 소스유닛(20)으로부터 방출된 전자(E)와 충돌하여 광 일례로, 엑스선(L)을 발생시켜 몸체유닛(10)의 외부로 안내한다. 이를 위해, 상기 애노드유닛(30)은 전자(E)와의 충돌에 의해 엑스선(L)을 발생시켜 외부로 안내하는 반사면(31)을 구비한다. 이때, 상기 반사면(31)은 엑스선(L)을 포함하는 광을 방향 전환시켜 안내하기 위한 것으로써, 몸체유닛(10)에 마련된 엑스선(L)의 출입구인 윈도우(13)와 마주하도록 일직선 상에 배치된다.

한편, 상기 애노드유닛(30)에서 발생하는 엑스선(L)을 포함하는 광은 애노드유닛(30)의 재질과, 디지털 엑스레이 소스(1)에 인가되는 전압의 크기에 따라서 달라질 수 있으며, 구체적으로 엑스선, 가시광선, 적외선, 자외선 가운데 어느 하나가 될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 애노드유닛(30)이 구리, 텡스텐, 망간, 몰리브덴 및 이의 조합으로 이루어진 금속 중 어느 하나의 재질로 형성되어 엑스선(L)을 발생시키는 것으로 예시한다.

참고로, 상기 반사면(31)이 금속이 아닌 유리와 같은 재질로 형성될 경우, 전자(E)와의 충돌에 의해 조명을 위한 광(L)을 발생시키는 변형예도 가능하다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참고하여 상술한 전자방출 소스유닛(20)의 구성을 보다 자세히 설명한다.

도 3의 도시와 같이, 상기 전자방출 소스유닛(20)은 음극기판 전극부(21), 에미터부(22), 가이더부(23), 게이트 전극부(24), 포커싱 전극부(25) 및 절연부(26)를 포함한다.

상기 음극기판 전극부(21)는 음극의 전자(E)을 발생시킨다. 이러한 음극기판 전극부(21)는 얇은 판상인 박판으로 형성되며, 지지부재(21a)에 적층되어 지지된다. 또한, 상기 음극기판 전극부(21)는 금속 재질로 형성될 수 있고, 음극기판 전극부(21)의 중앙에는 후술될 에미터부(22)가 위치할 수 있도록 음극홀(211)이 관통 형성된다.

이러한 음극기판 전극부(21)는 음극, 즉 (-)전극으로 캐소드(cathode) 전극으로 칭할 수 있다. 본 발명에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 진공에서 작동하기 때문에, 캐소드 전극의 재료에는 니켈, 철, 코발트 등의 합금이나 단일 전이금속을 포함할 수 있다.

참고로, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 음극기판 전극부(21)는 외부 전원과 연결되어 전원이 인가될 수 있다. 또한, 상기 음극기판 전극부(21)를 지지하는 지지부재(21a)는 전자방출 소스유닛(20)의 전체적인 구성을 지지하는 받침대(20a)에 적층되어 지지된다. 이때, 상기 받침대(20a)와, 받침대(20a)에 적층되어 음극기판 전극부(21)를 지지하는 지지부재(21a)는 모두 알루미나 또는 석영과 같은 절연성 재질로 형성됨이 좋다.

상기 에미터부(22)는 음극기판 전극부(21)의 상부에 위치하여, 음극기판 전극부(21)로부터 인가된 음극의 전극으로부터 전자(E)를 방출한다. 이러한 에미터부(22)는 전자를 발생하며, 나노 소재인 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 같은 금속, 탄소계열 물질로 구성되는 물질을 포함한다. 이때, 상기 에미터부(22)가 나노 소재인 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 포함함으로써, 단위 면적당 높은 전류 방출이 가능하다.

상기 가이더부(23)는 에미터부(22)를 자가 정렬시킴과 아울러, 에미터부(22)의 에지 효과(Edge Effect)를 방지시킨다. 이를 위해, 상기 가이더부(23)는 가이더(231)와 에미터 커버(232)를 포함한다.

상기 가이더(231)는 에미터부(22)가 삽입 가능한 가이더홀(231a)을 구비하여, 박판 형상을 가지는 음극기판 전극부(21)의 상부에 적층된다. 이때, 도 4의 도시와 같이, 상기 가이더홀(231a)의 내부에 에미터부(22)가 삽입될 수 있도록 가이더홀(231a)의 너비(d1)보다 좁은 너비(d2)를 가지도록 에미터부(22)가 마련된다. 이렇게 가이더홀(231a)의 내부에 에미터부(22)가 삽입됨에 의해, 상기 에미터부(22)는 가이더홀(231a) 내에서 자가 정렬될 수 있다. 즉, 상기 가이더(231)의 가이더홀(231a)에 의해 수평방향으로 에미터부(22)가 자가 정렬될 수 있는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 가이더홀(231a)의 높이(h)에 대응하여 에미터부(22)가 적어도 한 개 이상 적층되도록 가이더홀(231a)에 마련된다. 본 실시예에서는 상기 에미터부(22)가 3개 적층되는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 도시된 예로 한정되지 않음은 당연하다.

상기 에미터 커버(232)는 가이더홀(231a)과 연통하는 커버홀(232a)을 가지고 가이더(231)에 적층되어, 에미터부(22)의 에지를 가압하도록 커버한다. 이때, 상기 가이더홀(231a)의 너비(d1) 및 에미터부(22)의 너비(d2)보다 커버홀(232a)의 너비(d3)가 더 작도록 형성됨으로써, 에미터 커버(232)가 에미터부(22)의 에지를 일부 커버한 상태로 가압한다. 그로 인해, 상기 에미터 커버(232)는 가이더홀(231a)에 수평방향으로 자가 정렬된 에미터부(22)를 수직방향으로 가압하여 정렬시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 에미터 커버(232)로 인해 에미터부(22)의 에지가 커버됨으로써, 에미터부(22)의 상단 모서리부에서 발생할 수 있는 에지효과(edge effect)를 방지한다. 그로 인해, 상기 에미터 커버(232)는 에미터부(22)에서 배출된 전자가 후술할 메쉬(242)를 포함하는 게이트 전극부(24)로 누설됨을 차단할 수 있음과 아울러, 아크(Arc) 발생으로 인해 인접한 부품의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기 게이트 전극부(24)는 에미터부(22)의 상부에서 에미터부(22)로부터 방출되는 전자(E)를 추출한다. 상기 게이트 전극부(24)는 에미터부(22)의 상부에 배치되며, 보다 구체적으로는 에미터부(22)를 수평 및 수직방향으로 정렬시키는 가이더부(23)의 상부에 적층된다. 이러한 게이트 전극부(24)는 게이트 전극(241)과 메쉬(242)를 포함한다.

상기 게이트 전극(241)은 에미터부(22)의 상부에 적층 가능하며, 전자(E)가 진행할 수 있는 게이트홀(241a)이 관통 형성된 박판 형상을 가진다. 즉, 상기 게이트 전극(24)은 박판으로 형성될 수 있고, 금속 재질로 형성될 수 있다. 이러한 게이트 전극(24)은 에미터부(22)으로부터 전자를 추출할 수 있다.

참고로, 상기 게이트홀(241a)은 에미터부(22)에서 방출된 전자(E)가 관통하여 경유하는 통로이다.

상기 메쉬(242)는 게이트 전극(241)의 게이트홀(241a)에 대응되도록 마련되며, 다수의 육각형의 개구가 형성되어 전자(E)를 추출한다. 이러한 메쉬(242) 또한, 금속재질로 형성될 수 있다. 상기 메쉬(242)는 에미터부(22)의 상면과 기설정된 간격만큼 이격될 수 있고, 에미터부(22)의 가운데 부분까지 전기장이 잘 인가될 수 있도록 가이드하여 에미터부(22)에서 전자 추출이 균일하게 되도록 하는 역할을 한다.

상기 메쉬(242)는 금속망 사이의 다수의 개구가 형성되고, 개구의 형상이 육각형의 벌집 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 메쉬(242)의 개구의 형상이 육각형으로 형성됨에 따라, 메쉬(242)가 전자를 효율적으로 추출하면서, 전자가 금속망에 의하여 충돌되지 않고 안정적으로 배출되는 개구율이 극대화될 수 있다.

상기 포커싱 전극부(25)는 게이트 전극부(24)의 상부에서 방출되는 전자(E)를 포커싱시킨다. 상기 포커싱 전극부(25)는 전자(E)를 포커싱시키는 포커싱홀(251a)을 가지는 포커싱 전극(251)과, 포커싱 전극(251)으로부터 연장되어 외부의 전원과 연결되는 전원 연결부(252)를 포함한다.

상기 포커싱 전극(251)은 포커싱홀(251a)을 구비하여 전자방출 소스유닛(20)의 상단, 즉 에미터부(22)와 애노드유닛(30)의 사이에 위치한다. 이러한 포커싱 전극(251)은 에미터부(22)으로부터 방출된 전자(E)가 퍼지거나 산란되지 않고 애노드유닛(30)을 향하여 이동할 수 있도록 한다.

상기 전원 연결부(252)는 포커싱 전극(251)으로부터 수직 하방향으로 원통 형상으로 연장되는 전원 보호부재(252a)와 전원 보호부재(252a)의 내부를 통해 연장되어 외부의 전원과 연결되는 전원 라인(252b)을 포함한다. 이러한 전원 연결부(252)는 게이트 전극부(24), 가이더부(23), 에미터부(22) 및 음극기판 전극부(21)를 순차적으로 관통하여 외부의 전원과 연결될 수 있다.

상기 절연부(26)는 음극기판 전극부(21), 게이트 전극부(24) 및 포커싱 전극부(25)를 상호 절연시키기 위한 것으로서, 제1 및 제2절연부재(261)(262)를 포함한다.

상기 제1절연부재(261)는 음극기판 전극부(21)와 게이트 전극부(24)의 사이를 상호 절연시키며, 제2절연부재(262)는 게이트 전극부(24)와 포커싱 전극부(25)의 사이를 상호 절연시킨다. 보다 구체적으로, 상기 제1절연부재(261)는 박판 형상을 가지고, 음극기판 전극부(21)에 적층되어 에미터부(22)를 커버하는 에미터 커버(232)와 메쉬(242)를 구비하는 게이트 전극(241)의 사이에 적층된다. 또한, 상기 제2절연부재(262)는 박판 형상을 가지고, 게이트 전극(241)과 포커싱 전극(251)의 사이에 적층된다. 그로 인해, 상기 제1 및 제2절연부재(262)는 음극전극 기판부(21)와 게이트 전극(241)의 사이 및, 게이트 전극(241)과 포커싱 전극(251)의 사이를 각각 개별적으로 절연시킬 수 있게 된다.

한편, 상술한 음극기판 전극부(21), 가이더부(23), 게이트 전극부(24), 포커싱 전극부(25) 및 절연부(26)에는 모두 에미터부(22)로부터 발생되는 전자(E)의 진행 경로를 위해 모두 관통된 음극홀, 가이더홀(231a), 커버홀(232a), 게이트홀(241a), 포커싱홀(251a), 제1절연홀(261a) 및 제2절연홀(262a)을 가진다. 상기 복수의 관통된 홀 중에서, 음극홀(211) 및 게이트홀(241a)은 에미터부(22)보다 넓은 면적을 가지는 원형의 홀로 형성되는 반면에, 가이더홀(231a), 커버홀(232a), 포커싱홀(251a), 제1절연홀(261a) 및 제2절연홀(262a)은 에미터부(22)와 유사한 대략 직사각형의 홀로 형성되어, 전자(E)를 안내한다. 이러한 음극홀(211), 가이더홀(231a), 커버홀(232a), 게이트홀(241a), 포커싱홀(251a), 제1절연홀(261a) 및 제2절연홀(262a)은 모두 상호 연통 가능하게 각각의 음극기판 전극부(21), 가이더(231), 에미터 커버(232), 게이트 전극(241), 포커싱 전극(251), 제1절연부재(261) 및 제2절연부재(262)의 중앙 영역에 관통 형성됨이 좋다.

또한, 자세히 도시되지 않았으나, 상술한 음극기판 전극부(21), 에미터부(22), 가이더부(23), 게이트 전극부(24), 포커싱 전극부(25) 및 절연부(26)는 미도시된 절연기둥과 같은 결합 가이드 수단에 의해 상호 정렬된 상태로 밀착되어 결합된다.

참고로, 상기 전자방출 소스유닛(20)은 진공 상태에서 작동된다. 이를 위해, 도 2의 도시와 같이, 상기 몸체유닛(10) 내부에 마련된 전자방출 소스유닛(20)의 일측에는 산소, 질소 등과 같은 불순물을 화학적으로 흡착시켜 진공시키는 진공부(27)가 마련된다. 상기 진공부(27)는 전자(E)의 진행방향을 방해하는 것을 방지하기 위해 전자방출 소스유닛(20)의 하부에 배치됨이 좋다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)의 동작을 도 2를 참고하여 설명한다.

도 2의 도시와 같이, 상기 몸체유닛(10)의 내부 바닥면(11)에 설치되는 전자방출 소스유닛(20)으로부터 전자(E)가 방출되어 가속된다. 이렇게 가속된 전자(E)는 애노드유닛(30)의 반사면(31)에 충돌함으로써 가지고 있는 에너지를 빛으로 방출하며, 반사면(31)의 재질 특성에 의해 엑스선(L)으로 방출한다. 상기 방출된 엑스선(L)은 반사면(31)의 반사각도에 의해 몸체유닛(10)의 측벽(12)에 마련된 윈도우(13)(도 1 참고)를 통해 외부로 안내된다.

한편, 상기 전자방출 소스유닛(20)은 전자를 방출하는 에미터부(22)가 가이더(231)의 가이더홀(231a)에 의해 수평방향으로 위치 정렬되고 에미터 커버(232)에 의해 수직방향으로 가압되어 정렬된다. 이때, 상기 에미터 커버(232)의 커버홀(232a)이 에미터부(22)의 너비(d2)보다 작은 너비(d3)을 가지도록 형성됨으로써, 에미터부(22)의 에지를 커버한다. 그로 인해, 상기 에미터부(22)는 자가 정렬과 동시에 에지 효과가 방지된 상태로 전자(E)를 방출할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 디지털 엑스레이 소스 10: 몸체유닛
20: 전자방출 소스유닛 21: 음극기판 전극부
22: 에미터부 23: 가이더부
24: 게이트 전극부 25: 포커싱 전극부
26: 절연부 27: 진공부
30: 애노드유닛 31: 반사면

Claims

음극의 전극을 인가시키는 음극기판 전극부;
상기 음극기판 전극부 위에 전자를 방출하는 에미터부;
상기 에미터부를 자가 정렬시킴과 아울러 상기 에미터부의 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부;
상기 에미터부로부터 방출된 상기 전자를 추출하는 게이트 전극부; 및
상기 게이트 전극부에서 추출된 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱 전극부;
를 포함하며,
상기 가이더부는,
상기 에미터부가 삽입 가능한 가이더홀을 구비하여, 상기 에미터부를 수평 방향으로 정렬시키는 가이더; 및
상기 가이더홀과 연통하는 커버홀을 가지고 상기 가이더에 적층되되, 상기 에미터부의 에지를 가압하여 상기 에미터부를 수직방향으로 정렬시키도록 커버하는 에미터 커버;
를 포함하는 전자방출 소스유닛.
삭제
제1항에 있어서,
상기 에미터부의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 가이더홀의 내부에서 상기 에미터부가 정렬되며,
상기 커버홀의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 에미터 커버가 상기 에미터부의 에지를 커버하는 전자방출 소스유닛.
제1항에 있어서,
상기 에미터부는 상기 가이더홀에 삽입되어 적층 가능한 적어도 하나의 에미터를 포함하는 전자방출 소스유닛.
제1항에 있어서,
상기 음극기판 전극부와 상기 게이트 전극부 사이를 상호 절연시키는 제1절연부재 및 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이를 상호 절연시키는 제2절연부재를 포함하는 절연부;
를 포함하는 전자방출 소스유닛.
제5항에 있어서,
상기 제1절연부재는 상기 에미터부와 상기 게이트 전극부 사이에 적층되는 박판 형상을 가지며,
상기 제2절연부재는 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이에 적층되는 박판 형상을 가지는 전자방출 소스유닛.
제1항에 있어서,
상기 게이트 전극부는,
상기 에미터부의 상부에 적층 가능하며 상기 전자가 진행할 수 있는 게이트홀이 관통 형성된 박판 형상을 가지는 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극의 상기 게이트홀에 대응되도록 마련되며, 원형, 사격형 또는 벌집 형상을 가지고 상기 전자를 추출하는 메쉬;
를 포함하는 전자방출 소스유닛.
제1항에 있어서,
상기 포커싱 전극부는,
상기 전자를 포커싱시키는 포커싱홀을 가지는 포커싱 전극; 및
상기 포커싱 전극으로부터 연장되어 외부 전원과 연결되는 전원 연결부;
를 포함하는 전자방출 소스유닛.
제8항에 있어서,
상기 전원 연결부는,
상기 포커싱 전극으로부터 수직 하방향으로 연장되는 전원 보호부재; 및
상기 전원 보호부재의 내부를 통해 연장되어 외부의 전원과 연결되는 전원 라인;
을 포함하며,
상기 전원 연결부는 상기 게이트 전극부, 가이드부, 에미터부 및 음극기판 전극부를 순차적으로 관통하여 상기 외부의 전원과 연결되는 전자방출 소스유닛.
내부에 공간을 가지는 중공의 몸체유닛;
상기 몸체유닛의 내부에서 전자를 방출하는 상기 제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 전자방출 소스유닛;
상기 전자방출 소스유닛으로부터 방출된 상기 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시켜 상기 몸체유닛의 외부로 안내하는 애노드유닛;
을 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
내부에 공간을 가지는 중공의 몸체유닛;
상기 몸체유닛의 내부에서 전자를 방출하는 전자방출 소스유닛; 및
상기 전자방출 소스유닛으로부터 방출된 상기 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시켜 상기 몸체유닛의 외부로 안내하는 애노드유닛;
을 포함하며,
상기 전자방출 소스유닛은 전자를 방출하는 에미터부를 자가 정렬시키며 에지를 커버하여 에지 효과(Edge Effect)를 방지시키는 가이더부를 포함하고,
상기 가이더부는,
상기 에미터부가 삽입 가능한 가이더홀을 구비하여, 상기 에미터부를 수평 방향으로 정렬시키는 가이더; 및
상기 가이더홀과 연통하는 커버홀을 가지고 상기 가이더에 적층되되, 상기 에미터부의 에지를 가압하여 상기 에미터부를 수직방향으로 정렬시키도록 커버하는 에미터 커버;
를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
디지털 엑스레이 소스.
제11항에 있어서,
상기 전자방출 소스유닛은,
음극의 전극을 인가시키는 음극기판 전극부;
상기 음극기판 전극부에서 발생되는 음극의 전극으로 전자를 방출하는 상기 에미터부;
상기 에미터부로부터 방출된 상기 전자를 추출하는 게이트 전극부; 및
상기 게이트 전극부에서 추출된 상기 전자를 포커싱시키는 포커싱 전극부;
를 포함하며,
상기 음극기판 전극부, 에미터부, 가이더부, 게이트 전극부 및 포커싱 전극부가 상호 순차적으로 적층되는 디지털 엑스레이 소스.
삭제
제11항에 있어서,
상기 에미터부의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 가이더홀의 내부에서 상기 에미터부가 정렬되며,
상기 커버홀의 너비는 상기 가이더홀의 너비 보다 작게 형성되어 상기 에미터 커버가 상기 에미터부의 에지를 커버하는 디지털 엑스레이 소스.
제11항에 있어서,
상기 에미터부는 상기 가이더홀에 삽입되어 적층 가능한 적어도 하나의 에미터를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
제12항에 있어서,
상기 전자방출 소스유닛은,
상기 음극기판 전극부와 상기 게이트 전극부 사이를 상호 절연시키는 제1절연부재 및 상기 게이트 전극부와 상기 포커싱 전극부 사이를 상호 절연시키는 제2절연부재를 포함하는 절연부;
를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
제12항에 있어서,
상기 게이트 전극부는,
상기 에미터부의 상부에 적층 가능하며 상기 전자가 진행할 수 있는 게이트홀이 관통 형성된 박판 형상을 가지는 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극의 상기 게이트홀에 대응되도록 마련되며, 벌집 형상을 가지고 상기 전자를 추출하는 메쉬;
를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
제12항에 있어서,
상기 포커싱 전극부는,
상기 전자를 포커싱시키는 포커싱홀을 가지는 포커싱 전극; 및
상기 포커싱 전극으로부터 연장되어 외부 전원과 연결되는 전원 연결부;
를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.