KR101992873B1 - 열방출을 높인 엑스레이 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑스레이 튜브의 열방출 향상시켜 엑스레이 촬영 시 단발적으로 촬영지연 등의 문제점을 해결할 수 있는 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 얻기 위한 것인 바, 하단부 중앙에 음극 전원 접속부가 형성되고, 하단 테두리에 제1 플랜지가 형성되고, 에미터의 테두리가 안착되도록 상단으로부터 요입 형성되는 제1 안착단; 및 상기 에미터의 중앙부가 이격되도록 제1 안착단으로부터 요입 형성되는 제2 안착단으로 이루어진 캐소드(Cathode);
상기 캐소드의 상단에 올려진 상태에서 중앙부에 전자를 방출시키는 다수개의 CNT가 증착 형성된 에미터(Emitter);
상기 캐소드의 제1 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 캐소드의 상단을 포함하여 에미터를 커버하기 위한 원통형의 제1 세라믹(Ceramic);
상기 에미터의 상부에 위치하여 에미터에서 방출되는 전자를 모아주도록 원통형으로 형성되는 한편, 하단 테두리에는 상기 제1 세라믹의 상단에 안착하도록 제2 플랜지가 형성되고, 상기 하단 중앙에는 상기 에미터의 CNT와 대응하는 다수개의 홀이 관통된 시트가 형성된 게이트(Gate); 상기 게이트의 제2 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 전자의 가속, 충돌 및 엑스레이 방출 공간을 제공하는 원통형의 제2 세라믹; 상기 게이트의 상부에 위치하되, 상단부 중앙에 양극 전원 접속부가 형성되고, 상단 테두리에는 상기 제2 세라믹의 상단에 올려지도록 제3 플랜지가 형성되며, 하부에는 경사단면이 형성된 애노드(Anode); 및 상기 애노드의 경사단면에 결합되면서 상기 전자가 충돌 후 상기 제2 세라믹의 일측 방향으로 반사되도록 절단면을 형성한 타깃(Target);을 포함하여 구성된 엑스레이 튜브에 있어서,
상기 전계방출시 arcing을 줄이기 위해 게이트단에 게터(getter);를 형성한 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공한 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

열방출을 높인 엑스레이 튜브{X-RAY TUBE}

본 발명은 엑스레이 튜브의 열방출 향상시켜 엑스레이 촬영 시 단발적으로 촬영지연 등의 문제점을 해결할 수 있는 열방출을 높인 엑스레이 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 엑스레이는 전자의 충돌에 의해 방출되는 강한 복사선으로서 투과성이 우수하기 때문에 신체나 물체의 내부를 관찰하기 위한 영상기기로 널리 사용되고 있다.

이와 같이 엑스레이를 발생시키기 위한 장치로서 엑스레이 튜브의 기본 구조를 살펴보면 대한민국 공개특허 제10-2013-0121557호(2013.11.06. 공개)에 기재된 바와 같이 전자가 발출되는 필라멘트와 전자가 가속하도록 진공 상태에서 높은 전압이 인가되는 진공관과 상기 전가가 충돌하여 엑스레이를 발생시키는 양극의 타깃으로 이루어져 있다.

그러나 이와 같은 종래 엑스레이 튜브는 진공관의 진공도가 낮고 진공관 내부에서 아칭(arching)이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본원출원인 등록한 특허제1847949호는 제조가 간편하고, 진공관 내부의 진공도를 향상시키면서 진공관 내부의 아칭(Arching) 현상을 방지할 수 있는 엑스레이 튜브를 개발하였으나, 용도의 냉각시간에 의해 재사용주기가 길어지는 문제점이 있었다.

또한, 엑스레이 튜브의 접합부의 장기적인 신뢰성에 문제가 발생되는 크릭의 발생 또는 약화의 문제점이 발생하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는

지속적인 전계방출에 열방출이 향상된 엑스레이 튜브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은

진공관 내부의 열전도률이 높은 소재로 변경하고 전압의 크기에 따라 튜브의 내경을 조절한 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공하는 데 있다.

본 발명은 하단부 중앙에 음극 전원 접속부가 형성되고, 하단 테두리에 제1 플랜지가 형성된 캐소드(Cathode); 상기 캐소드의 상단에 올려진 상태에서 중앙부에 전자를 방출시키는 다수개의 CNT가 증착 형성된 에미터(Emitter); 상기 캐소드의 제1 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 캐소드의 상단을 포함하여 에미터를 커버하기 위한 원통형의 제1 세라믹(Ceramic); 상기 에미터의 상부에 위치하여 에미터에서 방출되는 전자를 모아주도록 원통형으로 형성되는 한편, 하단 테두리에는 상기 제1 세라믹의 상단에 안착하도록 제2 플랜지가 형성되고, 상기 하단 중앙에는 상기 에미터의 CNT와 대응하는 다수개의 홀이 관통된 시트가 형성된 게이트(Gate); 상기 게이트의 제2 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 전자의 가속, 충돌 및 엑스레이 방출 공간을 제공하는 원통형의 제2 세라믹; 상기 게이트의 상부에 위치하되, 상단부 중앙에 양극 전원 접속부가 형성되고, 상단 테두리에는 상기 제2 세라믹의 상단에 올려지도록 제3 플랜지가 형성되며, 하부에는 경사단면이 형성된 애노드(Anode); 및 상기 애노드의 경사단면에 결합되면서 상기 전자가 충돌 후 상기 제2 세라믹의 일측 방향으로 반사되도록 하는 타깃(Target);을 포함하여 구성된 엑스레이 튜브에 있어서,

상기 전계방출시 arcing을 줄이기 위해 게이트단에 게터(getter);를 형성한 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공하는 데 있다.

상기 캐소드는 상기 에미터의 테두리가 안착되도록 상단으로부터 요입 형성되는 제1 안착단; 및 상기 에미터의 중앙부가 이격되도록 제1 안착단으로부터 요입 형성되는 제2 안착단;을 포함하여 구성된다.

상기 에미터는 중앙부에 다수개의 구멍이 관통 형성된다.

상기 게이트는 상기 에미터와 마주하는 하단부에 결합되면서 상기 다수개의 구멍과 대응하는 다수개의 보조 구멍이 형성된 시트;를 포함하여 구성된다.

상기 시트는 전압의 크기에 따라 두께를 변경하되 상기 게이트(Gate)의 시트의 두께를 전압의 크기에 따라 0.1T~0.3T인 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 진공관 내부의 크기조절과 소재의 변경으로 열전달 효율을 향상시켜 엑스레이 튜브의 열방출 향상시킨 효과가 있다.

또한, 진공관 내부는 지속적인 전계방출에 의한 열발생이 존재하므로 반복적인 열 발생과 냉각과정이 진행되므로 엑스레이 촬영 시 효율적인 열방출효과를 높인 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 엑스레이 튜브를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명이 적용된 엑스레이 튜브를 도시한 분해도.
도 3 내지 도 7은 본 발명이 적용된 엑스레이 튜브를 도시한 요부 설명도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 발명의 엑스레이 튜브는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 하단부 중앙에 음극 전원 접속부(110)가 형성된 캐소드(100), 상기 전자를 방출시키는 에미터(200), 상기 캐소드의 상단을 포함하여 에미터를 커버하기 위한 제1 세라믹(300), 상기 에미터에서 방출되는 전자를 모아주는 게이트(400), 상기 전자의 가속, 충돌 및 엑스레이 방출 공간을 제공하는 제2 세라믹(500), 상단부 중앙에 양극 전원 접속부(610)가 형성된 애노드(600) 및 상기 전자가 충돌 후 반사되도록 절단면 형성한 타깃(Target,700);을 포함하여 구성된 엑스레이 튜브에 있어서,

상기 전계방출시 아칭(arcing)을 줄이기 위해 게이트단에 게터(getter);를 더 형성한 특징이 있다.

상기 애소드(cathode: 100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하단부 중앙에 음극 전원 접속부(110)가 형성되고, 하단 테두리에 제1 플랜지(120)가 형성된 된다.

상기 캐소드(100)는 실시 예로서 도 3에 도시된 바와 같이 상기 에미터(200)의 테두리가 안착되도록 상단으로부터 요입 형성되는 제1 안착단(130) 및 상기 에미터의 중앙부가 이격되도록 제1 안착단으로부터 요입 형성되는 제2 안착단(140)을 포함하여 구성된다.

상기 캐소드(100)는 다른 실시 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 플랜지(120)와 상기 에미터(200)가 안착되는 상단 사이의 일측에 형성되는 게터(getter: 150)를 포함하여 구성된다. 상기 게터(150)는 내부의 잔류 가스를 흡수하는 물질로서 후술하는 브레이징 과정에서 내부의 잔류가스를 흡수하여 15~30%의 진공도를 향상시킬 수 있다.

상기 에미터(emitter: 200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 캐소드(100)의 상단에 올려진 상태에서 중앙부에 전자를 방출시키는 다수개의 CNT(210)가 증착 형성된다. 즉, 상기 에미터는 캐소드에 음극 전원이 인가되면 표면에 스크린 프린팅을 통해 증착된 다수개의 CNT(210)에서 전자가 방출된다.

한편, 상기 에미터(200)는 캐소드(100)의 상단에 브레이징(brazing)을 통해 고정된다.

상기 제1 세라믹(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 캐소드(100)의 제1 플랜지(120) 위에 안착된 상태에서 상기 캐소드(100)의 상단을 포함하여 에미터(200)를 커버하기 위한 원통형으로 형성된다. 즉, 상기 제1 세라믹(300)은 상기 캐소드(100)와 후술하는 게이트(400) 사이에 진공 공간을 제공하면서 동시에 절연체 역할을 하는 것이다. 상기 제1 세라믹(300)은 절연내력을 높여 내부 아칭 현상을 방지할 수 있도록 한다.

상기 게이트(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 에미터(200)의 상부에 위치하여 에미터에서 방출되는 전자를 모아주도록 원통형으로 형성되는 한편, 하단 테두리에는 상기 제1 세라믹의 상단에 안착하도록 제2 플랜지(410)가 형성되고, 상기 하단 중앙에는 상기 에미터(200)의 CNT(210)와 대응하는 다수개의 홀(430)이 관통된 시트(420)가 형성된다. 이때, 상기 시트(420)의 홀(430)은 예를 들어 전자현미경 등을 통해 CNT(210)와 아주 정밀하게(0.05mm이내) 정렬(Align)되어야 한다. 또한, 상기 시트(420)는 상기 에미터의 성능이나 전압에 따라 에미터(200)와의 상하 이격 거리를 조절한다.

상기 게이트(Gate)의 시트는 두께를 전압의 크기에 따라 0.1T~0.3T으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 애노드(Anode), 캐소드(Cathode), 게이트(Gate) 중에 한개 또는 2개 이상을 재질이 무산소동(OFC)인 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공하는 특징이 있다..

상기 제2 세라믹(500)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 게이트(400)의 제2 플랜지(410) 위에 안착된 상태에서 상기 전자의 가속, 충돌 및 엑스레이 방출 공간을 제공하는 원통형으로 형성된다. 즉, 상기 제2 세라믹(500)은 상기 게이트(400)와 후술하는 애노드(600) 사이에 엑스레이가 방출할 수 있도록 진공 공간을 제공하면서 동시에 절연체 역할을 하는 것이다. 상기 제2 세라믹(500)은 절연내력을 높여 내부 아칭 현상을 방지할 수 있도록 한다.

상기 애노드(600)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 게이트(400)의 상부에 위치하되 상단부 중앙에 양극 전원 접속부(610)가 형성되고, 상단 테두리에는 상기 제2 세라믹의 상단에 올려지도록 제3 플랜지(620)가 형성되며, 하부에는 경사단면(630)이 형성된다.

상기 애노드(600)는 실시 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 후술하는 타깃(700)의 결합을 위한 결합돌기(640)가 형성되며 재질은 무산소동(OFC)으로 형성하였다.

상기 타깃(700)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 애노드(600)의 경사단면(630)에 결합되면서 상기 전자가 충돌 후 상기 제2 세라믹(500)의 일측 방향으로 반사되도록 형성된다. 상기 타깃(700)은 텅스텐 재질로서 상기 애노드의 경사단면에 브레이징을 통해 고정된다.

상기 타깃(700)은 실시 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 경사에 의해 하부로 첨예하게 돌출되는 부분을 수평으로 절단한 절단면(710)을 포함하여 구성된다.

상기 타깃(700)은 다른 실시 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 애노드(600)의 결합돌기(640)에 대응하는 이면에 상기 결합돌기가 끼워지도록 결합홈(720)이 형성된다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하면 제조가 간편하고, 진공관 내부의 진공도를 향상시키면서 진공관 내부의 아칭을 방지함으로써, 엑스레이 발생이 더욱 안정적이고 효율적으로 이루어지게 된다.

상기 다른 실시예의 도 7은 본 발명의 게이트(500)에 결합하되 빠짐을 방지하고 정밀도를 높일 수 있도록 미세움직임을 방지하도록 상하부 삽입구(151,153)를 형성하고 측면에는 측면 개구부(152)를 이루지도록 게터(150)를 장착하였다. 상기 게터(150)는 게이트(400)에 결합하되 상부 삽입구(151)와 하부 삽입구(153)를 형성하고, 상하부 삽입구의 사이에는 측면 개구부(152)가 형성하여 열방출을 높인 엑스레이 튜브를 제공하는 데 그 특징이 있다.

100: 캐소드 110: 음극 전원 접속부
120: 제1 플랜지 130: 제1 안착단
140: 제2 안착단 150: 게터
200: 에미터 210: 구멍
300: 제1 세라믹
400: 게이트 410: 제2 플랜지
420: 시트 430: 보조 구멍
500: 제2 세라믹
600: 애노드 610: 양극 전원 접속부
620: 제3 플랜지 630: 경사단면
640: 결합돌기
700: 타깃 710: 절단면
720: 결합홈

Claims (5)

1. 하단부 중앙에 음극 전원 접속부가 형성되고, 하단 테두리에 제1 플랜지가 형성되고, 에미터의 테두리가 안착되도록 상단으로부터 요입 형성되는 제1 안착단; 및 상기 에미터의 중앙부가 이격되도록 제1 안착단으로부터 요입 형성되는 제2 안착단으로 이루어진 캐소드(Cathode);
   상기 캐소드의 상단에 올려진 상태에서 중앙부에 전자를 방출시키는 다수개의 CNT가 증착 형성된 에미터(Emitter);
   상기 캐소드의 제1 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 캐소드의 상단을 포함하여 에미터를 커버하기 위한 원통형의 제1 세라믹(Ceramic);
   상기 에미터의 상부에 위치하여 에미터에서 방출되는 전자를 모아주도록 원통형으로 형성되는 한편, 하단 테두리에는 상기 제1 세라믹의 상단에 안착하도록 제2 플랜지가 형성되고, 상기 하단 중앙에는 상기 에미터의 CNT와 대응하는 다수개의 홀이 관통된 시트가 형성된 게이트(Gate);
   상기 게이트의 제2 플랜지 위에 안착된 상태에서 상기 전자의 가속, 충돌 및 엑스레이 방출 공간을 제공하는 원통형의 제2 세라믹;
   상기 게이트의 상부에 위치하되, 상단부 중앙에 양극 전원 접속부가 형성되고, 상단 테두리에는 상기 제2 세라믹의 상단에 올려지도록 제3 플랜지가 형성되며, 하부에는 경사단면이 형성된 애노드(Anode); 및
   상기 애노드의 경사단면에 결합되면서 상기 전자가 충돌 후 상기 제2 세라믹의 일측 방향으로 반사되도록 절단면을 형성한 타깃(Target);을 포함하여 구성된 엑스레이 튜브에 있어서,
   상기 전계방출시 아칭(arcing)을 줄이기 위해 게이트에 형성되고, 상기 게이트에 결합하되 상부 삽입구와 하부 삽입구를 형성하고 상하부 삽입구의 사이에는 측면 개구부가 형성된 게터(getter);로 이루어진 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 엑스레이 튜브의 내통은
   지름이 15~30mm인 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기
   애노드(Anode), 캐소드(Cathode), 게이트(Gate) 중에 한 개 또는 2개 이상을 재질이 무산소동(OFC)인 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 게이트(Gate)의 시트는
   두께를 전압의 크기에 따라 0.1T~0.3T인 것을 특징으로 하는 열방출을 높인 엑스레이 튜브.
   
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