KR102012256B1

KR102012256B1 - X-ray tube

Info

Publication number: KR102012256B1
Application number: KR1020130124816A
Authority: KR
Inventors: 정진우; 송윤호; 최성열; 강준태; 김재우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2019-08-21
Also published as: KR20140074183A

Abstract

본 발명은 엑스선 튜브에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 엑스선 윈도우가 형성된 제1하우징, 상기 제1하우징 내부에 설치되는 회전축을 중심으로 회전가능한 제2하우징, 상기 제2하우징 내부에서 상기 회전축 상에 설치되며 상기 회전축의 연장 방향 일측에 위치되는 아노드, 상기 제2하우징 내부에서 상기 회전축 상에 설치되며 상기 회전축의 연장 방향 타측에 위치되어 전자빔을 방출하는 에미터, 상기 아노드 및 상기 에미터 사이에 설치되어 상기 에미터로부터 방출되는 전자빔을 상기 아노드로 집속하는 렌즈, 및 상기 렌즈부로부터 상기 아노드 방향으로 이동하는 전자빔의 각도를 편향시키도록 상기 회전축 상에 설치되는 전자빔 편향부를 포함하는, 엑스선 튜브가 제공된다.The present invention relates to an X-ray tube. According to an aspect of the present invention, a first housing having an X-ray window, a second housing rotatable about a rotating shaft installed inside the first housing, and installed on the rotating shaft in the second housing and extending of the rotating shaft. An anode positioned at one side of the direction, an emitter installed on the rotating shaft in the second housing and positioned at the other side in the extending direction of the rotating shaft to emit an electron beam, and disposed between the anode and the emitter; An X-ray tube is provided, which includes a lens for focusing an electron beam emitted from the lens to the anode, and an electron beam deflection portion provided on the rotation axis to deflect an angle of the electron beam moving from the lens portion in the anode direction.

Description

X-ray tube {X-RAY TUBE}

본 발명은 엑스선 튜브에 관한 것이다. The present invention relates to an X-ray tube.

엑스선 튜브는 음극(Cathode)과 양극(Anode)사이에 고전압이 인가되면, 필라멘트로 이루어진 음극에서 발생한 열전자(thermal electron)원이, 금속물질인 양극에 부딪치게 되어, 금속 내 전자와의 충돌로 엑스선을 발생시키는 원리를 이용한다.When a high voltage is applied between the cathode and the anode, the X-ray tube encounters a thermal electron source generated at the cathode made of filament and strikes the anode, which is a metal material. Use the principle of generating

엑스선 튜브 안은 진공상태를 유지하여 고에너지 전자빔에 의한 이동 경로 상의 분자 이온화를 막아 절연 파괴 혹은 이온 충돌에 의한 의한 전자원의 손상을 방지한다. 타겟의 두께는 전자의 투과 깊이와 타겟에서 발생하는 열의 흡수 능력을 고려하여 결정된다.The inside of the X-ray tube maintains a vacuum state to prevent molecular ionization on the movement path by the high energy electron beam, thereby preventing damage to the electron source due to dielectric breakdown or ion collision. The thickness of the target is determined in consideration of the penetration depth of the electrons and the ability to absorb heat generated from the target.

이 때, 엑스선 튜브는 음극에서 방출된 전자가 진공 내에서 가속되어 아노드 타겟과 충돌할 때 제동복사(bremsstrahlung)에 따라 전자 에너지의 약 1%가 엑스선으로 발생하고 약 99%의 에너지가 열에너지가 되므로 아노드 타겟의 허용 열부하는 엑스선 소스의 출력과 직결된다.At this time, when the electrons emitted from the cathode are accelerated in a vacuum and collide with the anode target, about 1% of the electron energy is generated as X-rays according to the bramsstrahlung, and about 99% of the energy is generated as thermal energy. Therefore, the allowable heat load of the anode target is directly connected to the output of the X-ray source.

한편, 엑스선 튜브는 양극의 동작 방식에 따라 고정형 엑스선 튜브와 회전형 엑스선 튜브로 나뉜다. 회전형 엑스선 튜브는 양극이 회전하여 타겟에서 발생하는 열을 분산시키는 기능 외에는 고정형 엑스선 튜브와 대체로 동일하다.Meanwhile, the X-ray tube is divided into a fixed X-ray tube and a rotary X-ray tube according to the operation of the anode. Rotating X-ray tubes are generally identical to stationary X-ray tubes, except that the anode rotates to dissipate heat generated by the target.

도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 회전형 엑스선 튜브를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래기술의 엑스선 튜브는 열전자원과 자기(magnetic) 전자렌즈를 사용한 것으로서, 열전자원을 좌측에 갖는 진공 용기(2)가, 냉각 절연유로 채워진 용기(1) 내에 위치되어, 베어링(6)을 지지함으로써 회전축(3)이 회전할 수 있도록 하는 형태이다. 1 is a view showing a rotary X-ray tube according to an embodiment of the prior art. Referring to FIG. 1, the X-ray tube of the prior art uses a hot electron source and a magnetic electron lens, and a vacuum container 2 having a hot electron source on the left side is located in a container 1 filled with cooling insulating oil. By supporting the bearing 6, the rotating shaft 3 can rotate.

상기 열전자원으로부터 방출된 전자빔은 진공 용기(2) 바깥쪽의 자기렌즈(5)에 의해 그 경로가 휘어져 경사 아노드(4) 타겟에 도달하여 엑스선이 발생된다. 이러한 종래기술의 엑스선 튜브는 회전 아노드(4)가 냉각 절연유를 통해 열을 효과적으로 방출할 수 있는 이점이 있다. The electron beam emitted from the hot electron source is bent by the magnetic lens 5 outside the vacuum container 2 to reach the inclined anode 4 target to generate X-rays. This prior art X-ray tube has the advantage that the rotary anode 4 can effectively release heat through the cooling insulating oil.

그러나, 열전자원의 한계로 원하는 시간에 엑스선을 스위칭 할 수 없는 문제점이 있었다.However, there is a problem in that X-rays cannot be switched at a desired time due to the limitation of the hot electron source.

본 발명의 일 실시예는 전계방출원을 전자원으로 사용하여 엑스선의 세기와 방출시간을 제어하고, 아노드의 발열 또한 효과적으로 발산시킬 수 있는 엑스선 튜브를 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is to provide an X-ray tube that can control the intensity and emission time of the X-rays, using the field emission source as an electron source, and also effectively emit heat of the anode.

본 발명의 일 측면에 따르면, 엑스선 윈도우가 형성된 제1하우징, 상기 제1하우징 내부에 설치되는 회전축을 중심으로 회전가능한 제2하우징, 상기 제2하우징 내부에서 상기 회전축 상에 설치되며 상기 회전축의 연장 방향 일측에 위치되는 아노드, 상기 제2하우징 내부에서 상기 회전축 상에 설치되며 상기 회전축의 연장 방향 타측에 위치되어 전자빔을 방출하는 에미터, 상기 아노드 및 상기 에미터 사이에 설치되어 상기 에미터로부터 방출되는 전자빔을 상기 아노드로 집속하는 렌즈, 및 상기 렌즈부로부터 상기 아노드 방향으로 이동하는 전자빔의 각도를 편향시키도록 상기 회전축 상에 설치되는 전자빔 편향부를 포함하는, 엑스선 튜브가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a first housing having an X-ray window, a second housing rotatable about a rotating shaft installed inside the first housing, and installed on the rotating shaft in the second housing and extending of the rotating shaft. An anode positioned at one side of the direction, an emitter installed on the rotating shaft in the second housing and positioned at the other side in the extending direction of the rotating shaft to emit an electron beam, and disposed between the anode and the emitter; An X-ray tube is provided, which includes a lens for focusing an electron beam emitted from the lens to the anode, and an electron beam deflection portion provided on the rotation axis to deflect an angle of the electron beam moving from the lens portion in the anode direction.

이 때, 상기 아노드, 상기 에미터, 상기 렌즈부, 및 상기 전자빔 편향부는 상기 제2하우징과 함께 상기 회전축을 중심으로 회전가능하다.At this time, the anode, the emitter, the lens unit, and the electron beam deflector are rotatable about the rotation axis together with the second housing.

또한, 상기 아노드는 상기 회전축의 연장 방향 단면이 사다리꼴 형태로 이루어지도록 상기 회전축에 대하여 대칭으로 형성되는 경사면을 구비할 수 있다.In addition, the anode may have an inclined surface that is formed symmetrically with respect to the rotation axis such that the cross section in the extension direction of the rotation axis is trapezoidal.

또한, 상기 에미터는 나노 에미터를 포함할 수 있다.In addition, the emitter may comprise a nano emitter.

또한, 상기 에미터는 복수 개로 형성되며, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.In addition, the emitter may be formed in plural and may be disposed radially about the rotation axis.

또한, 상기 복수의 에미터 중 어느 하나의 에미터가 상기 엑스선 윈도우와 동일 선상에 위치될 때 상기 전자빔이 유도되고 상기 유도된 전자빔은 상기 아노드로 가속되어 엑스선이 발생될 수 있다.In addition, when one of the plurality of emitters is positioned on the same line as the X-ray window, the electron beam is guided and the induced electron beam is accelerated to the anode to generate X-rays.

또한, 상기 전자빔 편향부는 상기 렌즈부와 상기 아노드 사이에 위치될 수 있다.In addition, the electron beam deflector may be positioned between the lens unit and the anode.

또한, 상기 전자빔 편향부는 상기 렌즈부와 상기 에미터 사이에 위치될 수 있다.In addition, the electron beam deflector may be positioned between the lens unit and the emitter.

또한, 상기 전자빔 편향부에 의하여 편향되어 상기 전자빔이 상기 아노드 표면의 상기 경사면에 도달하는 영역은 링 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the region where the electron beam is deflected by the electron beam deflector and reaches the inclined surface of the anode surface may be formed in a ring shape.

또한, 상기 전자빔 편향부는 서로 다른 위상차를 갖는 복수의 정전 편향판을 포함하고, 상기 복수의 정전 편향판이 상기 회전축을 중심으로 상기 복수 개의 에미터 사이에 교대로 위치될 수 있다.In addition, the electron beam deflector may include a plurality of electrostatic deflecting plates having different phase differences, and the plurality of electrostatic deflecting plates may be alternately positioned between the plurality of emitters about the rotation axis.

또한, 상기 제2하우징이 회전할 때 상기 제2하우징이 회전하는 속도와 동기화되어 상기 복수의 에미터로부터 전자가 순차적으로 방출될 수 있다.Further, when the second housing rotates, the electrons may be sequentially emitted from the plurality of emitters in synchronization with the speed at which the second housing rotates.

또한, 상기 복수의 에미터 각각으로부터 방출되는 전자는 연속적인 펄스 형태일 수 있다.In addition, the electrons emitted from each of the plurality of emitters may be in the form of continuous pulses.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는 전계방출원을 전자원으로 사용하여 엑스선의 세기와 방출시간을 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.X-ray tube according to an embodiment of the present invention has the effect of accurately controlling the intensity and emission time of the X-ray using the field emission source as the electron source.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는 냉각 절연유에 담긴 아노드를 진공 용기와 함께 회전하도록 함으로써 아노드의 냉각을 효과적으로 이룰 수 있다.In addition, the X-ray tube according to an embodiment of the present invention can effectively achieve the cooling of the anode by rotating the anode contained in the cooling insulating oil together with the vacuum vessel.

도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 회전형 엑스선 튜브를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브를 나타낸 사시도이다.
도 3은 에미터, 렌즈부, 및 전자빔 편향부 배치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 배치를 통해 발생한 전자빔이 아노드에 도달하는 영역을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서 에미터, 렌즈부, 및 전자빔 편향부 배치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서 전자빔 편향부가 제1 및 제2정전 편향판으로 구성될 때, 에미터에서 방출된 전자빔이 각 구간에서 편향되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 배치를 통해 발생한 전자빔이 아노드에 도달하는 영역을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a rotary X-ray tube according to an embodiment of the prior art.
2 is a perspective view showing an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an embodiment of an emitter, a lens unit, and an electron beam deflector arrangement.
FIG. 4 is a diagram illustrating a region in which an electron beam generated through the arrangement of FIG. 3 reaches an anode.
FIG. 5 is a view illustrating an emitter, a lens unit, and an electron beam deflection unit in an X-ray tube according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing that when an electron beam deflection portion is configured of first and second electrostatic deflection plates in an X-ray tube according to an embodiment of the present invention, an electron beam emitted from an emitter is deflected in each section.
FIG. 7 is a diagram illustrating a region in which an electron beam generated through the arrangement of FIG. 5 reaches an anode.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 제1실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration will be described only in the representative first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, only the configuration different from the first embodiment will be described. .

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes the case where it is "directly connected". In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는 엑스선의 세기와 방출시간을 비교적 정확하게 제어할 수 있도록 안출되었다.An X-ray tube according to an embodiment of the present invention is designed to control the intensity and emission time of X-rays relatively accurately.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, an X-ray tube according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing the X-ray tube 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)는 제1하우징(10), 제2하우징(20), 아노드(anode)(30), 에미터(emitter)(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the X-ray tube 1 according to the exemplary embodiment of the present invention may include a first housing 10, a second housing 20, an anode 30, and an emitter 40. ), The lens unit 50, and the electron beam deflecting unit 62.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 제1하우징(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 후술되는 제2하우징(20), 아노드(30), 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62)가 내장될 수 있는 구성요소이다.First, the first housing 10 in the X-ray tube 1 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the second housing 20, anode 30, emitter (described later) 40, the lens unit 50, and the electron beam deflector 62 are components that may be incorporated.

도 2에서는, 제1하우징(10)이 육면체의 형상으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 2, the first housing 10 is illustrated in the shape of a hexahedron, but is not limited thereto.

이 때, 제1하우징(10)의 내부에는 냉각 절연유로 채워지도록 하여 상기 내장된 구성들과 냉각 및 절연 상태를 유지하도록 한다.At this time, the interior of the first housing 10 to be filled with cooling insulating oil to maintain the built-in components and the cooling and insulating state.

그리고, 제1하우징(10)의 일측에는 엑스선 윈도우(11)가 형성된다.The X-ray window 11 is formed at one side of the first housing 10.

여기에서, 엑스선 윈도우(11)는 후술되는 아노드(30)의 표면으로부터 발생된 엑스선을 펄스 형태의 연속적인 엑스선으로 조사하는 역할을 한다. Here, the X-ray window 11 serves to irradiate X-rays generated from the surface of the anode 30 to be described later with a continuous X-ray in the form of a pulse.

제1하우징(10)의 내부에는 전술된 바와 같이 제2하우징(20)이 설치된다. The second housing 20 is installed inside the first housing 10 as described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 제2하우징(20)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 후술되는 아노드(30), 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62)가 내장될 수 있는 구성요소이다.In the X-ray tube 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, the second housing 20 may include the anode 30, the emitter 40, the lens unit 50, which will be described later, as shown in FIG. 2. And an electron beam deflector 62 may be built in.

보다 상세하게, 도 2를 참조하면, 제2하우징(20)은 원통형의 형상으로 형성될 수 있다.More specifically, referring to FIG. 2, the second housing 20 may be formed in a cylindrical shape.

이 때, 원통형의 형상의 내부는 진공 상태로 유지되도록 한다.At this time, the inside of the cylindrical shape is maintained in a vacuum state.

또한, 제2하우징(20)은 길이 방향의 중심부를 가로지르도록 연장되는 회전축(21)을 중심으로 회전 가능하도록 구성된다.In addition, the second housing 20 is configured to be rotatable about a rotation shaft 21 extending to cross the central portion in the longitudinal direction.

이 때, 제2하우징(20)의 양단의 외측으로는 상기 회전축(21)을 회전시키기 위하여 베어링(211) 등이 고정 설치될 수 있다.At this time, the bearing 211 and the like may be fixed to the outside of both ends of the second housing 20 to rotate the rotary shaft 21.

여기에서, 베어링(211)은 제2하우징(20)을 일정한 위치에 고정시키고, 제2하우징(20)에 가해지는 하중을 지지하면서 제2하우징(20)을 회전시키는 역할을 한다.Here, the bearing 211 serves to fix the second housing 20 at a predetermined position, and to rotate the second housing 20 while supporting the load applied to the second housing 20.

이 때, 베어링(211)은 제2하우징(20)의 일측을 고정시키는 베어링과 제2하우징(20)의 타측을 고정시키는 베어링으로 이루어져 제2하우징(20)을 일정하게 회전시킬 수 있다.At this time, the bearing 211 is made of a bearing for fixing one side of the second housing 20 and a bearing for fixing the other side of the second housing 20 can rotate the second housing 20 constantly.

제1하우징(20)의 내부에는 아노드(30)가 설치된다.An anode 30 is installed inside the first housing 20.

이 때, 아노드(30)는 회전축(21)의 연장 방향의 일측에 위치되며, 회전축(21) 상에 설치되어 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있다. At this time, the anode 30 is located on one side in the extending direction of the rotary shaft 21, it is installed on the rotary shaft 21 can be rotated about the rotary shaft 21.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 아노드(30)는 회전축(21)의 연장 방향의 단면이 사다리꼴 형태로 이루어지도록, 회전축(21)에 대하여 대칭으로 형성되는 경사면을 구비할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the anode 30 may have an inclined surface symmetrically formed with respect to the rotation shaft 21 so that the cross section in the extension direction of the rotation shaft 21 has a trapezoidal shape.

도 2를 참조하면, 아노드(30)는 원뿔대(circular truncated cone)의 형상으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the anode 30 may be configured in the shape of a circular truncated cone.

이 때, 후술되는 에미터(40)로부터 방출된 전자빔은 아노드(30)의 경사면인 가장자리 부분에 집속된다.At this time, the electron beam emitted from the emitter 40, which will be described later, is focused on the edge portion that is the inclined surface of the anode 30.

제1하우징(20)의 내부이자, 회전축(21)의 연장 방향의 타측으로는 전자를 유도하는 게이트와 함께 에미터(40)가 설치된다.An emitter 40 is provided inside the first housing 20 and on the other side of the rotation shaft 21 in the extending direction along with a gate for inducing electrons.

에미터(40)는 전자빔을 방출하기 위한 구성요소로서, 회전축(21) 상에 설치되어 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있다. The emitter 40 is a component for emitting an electron beam, and may be installed on the rotation shaft 21 to rotate about the rotation shaft 21.

이 때, 에미터(40)는 열전자 방출(thermionic emission) 방식의 열음극, 전계 방출(field emission) 방식의 냉음극 등을 포괄하는 개념일 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 에미터(40)가 전계 방출 방식으로서 탄소나노튜브(CNT)와 같은 나노 에미터를 포함할 수 있다.In this case, the emitter 40 may be a concept encompassing a hot cathode of a thermoionic emission type, a cold cathode of a field emission type, or the like, but according to an embodiment of the present invention, the emitter 40 As a field emission method, it may include a nano emitter such as carbon nanotubes (CNT).

이하에서는, 엑스선을 조사하는 원리를 간략히 설명하도록 한다.Hereinafter, the principle of irradiating X-rays will be briefly described.

아노드와 에미터 사이에 전압이 인가되면, 에미터에 전계가 형성되며, 그 전계를 따라 에미터에서 전자가 방출된다. When a voltage is applied between the anode and the emitter, an electric field is formed in the emitter along which the electrons are released.

일반적으로, 전자 방출 메커니즘은 열전자 방출, 전계 방출 등이 있다. In general, electron emission mechanisms include hot electron emission, field emission, and the like.

에미터에서 방출된 전자는 에미터와 소정 간격 이격되어 형성된 아노드에 충돌하면서 엑스선을 발생시키게 되며, 발생된 엑스선은 엑스선 윈도우를 통해 조사된다.The electrons emitted from the emitter collide with the anode formed at a predetermined distance from the emitter to generate X-rays, and the generated X-rays are irradiated through the X-ray window.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 에미터(40)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 회전축(211)을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.In the X-ray tube 1 according to an embodiment of the present invention, a plurality of emitters 40 may be formed, and may be disposed radially about the rotation axis 211.

그리고, 복수의 에미터(40) 중 하나의 에미터(40)가 엑스선 윈도우(11)와 동일 선상에 위치하게 될 때 에미터(40)로부터 전자빔이 유도되고, 이렇게 유도된 전자빔은 아노드(30)로 가속되어 엑스선이 발생된다.In addition, when one emitter 40 of the plurality of emitters 40 is positioned on the same line as the X-ray window 11, an electron beam is induced from the emitter 40, and the induced electron beam is an anode ( Is accelerated to 30) to generate X-rays.

보다 상세하게, 제2하우징(20)이 회전함에 따라, 그 회전속도에 맞추어 전술된 아노드(30)와 에미터(40), 그리고 후술되는 렌즈부(50)와 전자빔 편향부(62)가 동기화됨으로써 에미터(40)에서는 전자빔이 순차적으로 방출된다. 방출된 전자빔은 아노드(30) 표면에서 엑스선을 발생하게 한다. 그리고, 이렇게 발생된 엑스선은 엑스선 윈도우(11)을 통해 펄스 형태의 연속적인 엑스선으로 조사된다.In more detail, as the second housing 20 rotates, the above-described anode 30 and the emitter 40, and the lens unit 50 and the electron beam deflector 62, which will be described later, are adjusted according to the rotational speed thereof. By synchronizing, the emitter 40 emits electron beams sequentially. The emitted electron beam causes X-rays to be generated at the anode 30 surface. The X-rays thus generated are irradiated with continuous X-rays in the form of pulses through the X-ray window 11.

한편, 아노드(30)와 에미터(40)의 사이에는 렌즈부(50)가 설치된다.On the other hand, the lens unit 50 is provided between the anode 30 and the emitter 40.

렌즈부(50)는 에미터(40)로부터 방출된 전자빔을 아노드(30)의 특정 영역으로 집속하는 역할을 하는 구성요소로서, 회전축(21) 상에 설치되어 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있다. The lens unit 50 is a component that focuses the electron beam emitted from the emitter 40 to a specific region of the anode 30 and is installed on the rotation shaft 21 to rotate about the rotation shaft 21. can do.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 렌즈부(50)는 원통형의 하우징의 가장자리부에 복수 개의 에미터(40)가 배치된 위치에 대응하도록 설치될 수 있다. Referring to FIG. 2, in the X-ray tube 1 according to the exemplary embodiment, the lens unit 50 may be installed to correspond to a position where a plurality of emitters 40 are disposed at the edge of the cylindrical housing. have.

또한, 회전축(21) 상에는 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있도록 전자빔 편향부(62)가 설치된다.In addition, the electron beam deflector 62 is provided on the rotation shaft 21 so as to rotate about the rotation shaft 21.

전자빔 편향부(62)는 렌즈부(50)로부터 아노드(30) 방향으로 이동하는 전자빔의 각도를 편향시키는 구성요소이다.The electron beam deflector 62 is a component that deflects the angle of the electron beam moving from the lens unit 50 toward the anode 30.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 전자빔 편향부(62)는 렌즈부(50)와 아노드(30) 사이에 위치될 수 있다.Referring to FIG. 2, in the X-ray tube 1 according to the exemplary embodiment, the electron beam deflecting part 62 may be positioned between the lens part 50 and the anode 30.

그리고, 도면에는 도시되지 아니하였으나, 전자빔 편향부(62)는 에미터(40)와 렌즈부(50) 사이에 위치될 수도 있다.Although not shown in the drawings, the electron beam deflector 62 may be positioned between the emitter 40 and the lens unit 50.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1)에서 전자빔 편향부(62)의 세부구성을 도면을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the detailed configuration of the electron beam deflector 62 in the X-ray tube 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(61) 배치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 배치를 통해 발생한 전자빔이 아노드(30)에 도달하는 영역을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62) 배치를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서 전자빔 편향부(62)가 제1 및 제2정전 편향판(621, 622)으로 구성될 때, 에미터(40)에서 방출된 전자빔이 각 구간에서 편향되는 것을 나타낸 도면이다. 도 7은 도 5의 배치를 통해 발생한 전자빔이 아노드(30)에 도달하는 영역을 나타낸 도면이다.FIG. 3 shows an embodiment of the arrangement of the emitter 40, the lens portion 50, and the electron beam deflection portion 61. FIG. 4 is a diagram illustrating a region in which an electron beam generated through the arrangement of FIG. 3 reaches the anode 30. FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of the emitter 40, the lens unit 50, and the electron beam deflector 62 in the X-ray tube according to the exemplary embodiment of the present invention. FIG. 6 shows that the electron beam emitted from the emitter 40 is angled when the electron beam deflection portion 62 is composed of the first and second electrostatic deflection plates 621 and 622 in the X-ray tube according to the embodiment of the present invention. A diagram showing deflection in the section. FIG. 7 is a diagram illustrating a region in which an electron beam generated through the arrangement of FIG. 5 reaches the anode 30.

먼저, 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(61) 배치의 일 실시예의 단면도가 도 3에 도시되었다.First, a cross-sectional view of one embodiment of the arrangement of emitter 40, lens portion 50, and electron beam deflection portion 61 is shown in FIG.

전술된 바와 같이, 제2하우징이 회전함에 따라 그 회전속도에 맞추어 아노드(30), 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(61)가 동일하게 회전하게 되는데, 이 때 특정 에미터(40)가 엑스선 윈도우(11)와 동일 선상에 위치하게 될 때 에미터(40)로부터 전자빔이 유도되고, 이렇게 유도된 전자빔은 아노드(30)로 가속되어 엑스선이 발생되게 된다.As described above, as the second housing rotates, the anode 30, the emitter 40, the lens unit 50, and the electron beam deflecting unit 61 rotate in the same manner. When a certain emitter 40 is located on the same line as the X-ray window 11, an electron beam is induced from the emitter 40, and the induced electron beam is accelerated to the anode 30 to generate X-rays. .

상기의 배치형태를 본 발명에 따른 엑스선 튜브에 적용한다고 가정하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(61)가 동일 선 상에 위치된다.Assuming that the above arrangement is applied to the X-ray tube according to the present invention, as shown in FIG. 3, the emitter 40, the lens unit 50, and the electron beam deflecting unit 61 are positioned on the same line. do.

여기에서, 전자빔 편향부(61)는 그 가장자리의 두께가 에미터(40) 및 렌즈부(50)의 너비보다 다소 큰 링 형태로 구성되었다.Here, the electron beam deflection portion 61 is configured in a ring shape whose thickness is slightly larger than the width of the emitter 40 and the lens portion 50.

전자빔 편향부(61)가 도 3과 같은 형태로 구성되는 경우, 전자빔은 도 4에 도시된 바와 같이, 아노드(30)의 일부분의 영역(A)에만 도달할 수 있게 된다.When the electron beam deflecting portion 61 is configured as shown in FIG. 3, the electron beam can reach only the region A of a portion of the anode 30, as shown in FIG. 4.

이에 따라, 아노드(30)의 표면 발열을 효과적으로 발산시키기 어려운 문제점이 있다.Accordingly, there is a problem that it is difficult to dissipate the surface heat of the anode 30 effectively.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서는 도 5와 같이 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62)를 배치하도록 한다.Accordingly, in the X-ray tube according to the exemplary embodiment of the present invention, the emitter 40, the lens unit 50, and the electron beam deflecting unit 62 are arranged as shown in FIG. 5.

보다 상세하게, 도 5를 참조하면, 에미터(40) 및 렌즈부(50)가 동일 선 상에 위치되었다.More specifically, referring to FIG. 5, the emitter 40 and the lens portion 50 are located on the same line.

그리고, 전자빔 편향부(62)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 다른 위상차를 갖는 제1정전 편향판(621)과 제2정전 편향판(622)이 판상으로 구성되어, 회전축을 중심으로 에미터(40) 사이에 교대로 위치되었다.As shown in FIG. 5, the electron beam deflection portion 62 includes a first electrostatic deflection plate 621 and a second electrostatic deflection plate 622 having a different phase difference, and are formed in a plate shape. Alternately positioned between 40;

전술된 바와 같이, 제2하우징이 회전함에 따라 그 회전속도에 맞추어 아노드(30), 에미터(40), 렌즈부(50), 및 전자빔 편향부(62)가 동일하게 회전하게 되는데, 제2하우징이 회전하는 속도와 동기화되어 에미터(40)가 엑스선 윈도우(11)와 동일 선상에 위치하게 될 때 에미터(40)로부터 전자가 순차적으로 방출된다.As described above, as the second housing rotates, the anode 30, the emitter 40, the lens unit 50, and the electron beam deflecting unit 62 rotate in the same manner. The electrons are sequentially emitted from the emitter 40 when the emitter 40 is positioned on the same line as the X-ray window 11 in synchronization with the speed at which the two housings rotate.

이 때, 에미터(40)로부터 방출된 전자는 연속적인 펄스 형태일 수 있다.At this time, the electrons emitted from the emitter 40 may be in the form of a continuous pulse.

그리고, 이렇게 방출된 전자빔은 렌즈부(50)에 의해 집속되고, 제2하우징(20)의 회전속도에 동기화됨으로써 전자빔 편향부(62)에 의해 궤적이 옮겨간다.The electron beam thus emitted is focused by the lens unit 50, and the locus is moved by the electron beam deflector 62 by being synchronized with the rotational speed of the second housing 20.

보다 상세하게, 도 5 및 도 6을 참조하면, 엑스선 윈도우(11)의 위치가 N-1번째 에미터(40)와 N번째 에미터(40) 사이에 위치할 때, N번째 에미터(40)에서 방출된 전자빔은 도 6과 같이 높은 전압의 제1정전 편향판(621)과 낮은 전압의 제2정전 편향판(622)에 의해 N번째와 N-1번째 에미터(40) 사이의 위치와 마주보는 아노드(30) 표면에 도달하게 된다. More specifically, referring to FIGS. 5 and 6, when the position of the X-ray window 11 is located between the N-1 th emitter 40 and the N th emitter 40, the N th emitter 40 6) the electron beam emitted from the X-rays is positioned between the N th and N-1 th emitters 40 by the high voltage first electrostatic deflection plate 621 and the low voltage second electrostatic deflection plate 622 as shown in FIG. 6. The surface facing the anode 30 is reached.

회전이 계속되어 N번째 에미터(40)가 엑스선 윈도우(11) 위치에 도달할 때는 제1정전 편향판(621)과 제2정전 편향판(622)의 전압이 동일하게 되어 편향이 일어나지 않으며, N번째 에미터(40)에서 나온 전자빔은 곧바로 아노드(30)에 도달하게 된다. When the rotation continues and the N-th emitter 40 reaches the X-ray window 11 position, the voltages of the first electrostatic deflection plate 621 and the second electrostatic deflection plate 622 become the same, so that deflection does not occur. The electron beam from the Nth emitter 40 reaches the anode 30 immediately.

회전이 더 일어나면, 반대로 전자빔은 N+1번째 에미터(40) 경계부분과 마주보는 아노드(30) 표면에 도달하게 된다. As more rotation occurs, the electron beam, on the contrary, reaches the anode 30 surface facing the N + 1th emitter 40 boundary.

이와 같이, 각각의 에미터(40)로부터 전자가 순차적으로 방출되지만 전자빔의 편향에 의해 아노드(30) 표면의 경사면, 즉, 원주면에 연속적으로 전자빔이 도달하는 효과를 가져올 수 있다.As such, electrons are sequentially emitted from each emitter 40, but the electron beam may continuously reach the inclined plane, ie, the circumferential plane, of the surface of the anode 30 by deflection of the electron beam.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브에서 전자빔 편향부(61)가 도 5와 같은 형태로 구성되는 경우, 전자빔은 도 7에 도시된 바와 같이, 아노드(30)의 넓은 영역(B)에 링 형태로 도달할 수 있게 된다.In the X-ray tube according to the exemplary embodiment of the present invention, when the electron beam deflection portion 61 is configured as shown in FIG. 5, the electron beam is located in a wide area B of the anode 30 as shown in FIG. The ring can be reached.

이에 따라, 아노드(30) 표면의 발열 면적을 넓힐 수 있는 장점이 있다. 도 7에서는 도 5 및 도 6과의 관계를 설명하기 위하여 전자빔 도달 영역 사이가 간격을 두고 형성되도록 도시되었으나, 간격이 형성되지 않은 연속적인 링 형태인 것이 바람직하다.Accordingly, there is an advantage that can increase the heat generating area of the surface of the anode (30). In FIG. 7, in order to explain the relationship with FIGS. 5 and 6, the electron beam arrival regions are formed to be spaced apart from each other, but it is preferable that the shape is a continuous ring having no gaps formed.

상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는 엑스선의 세기와 방출시간을 제어하고, 아노드의 발열 또한 효과적으로 발산시킬 수 있는 효과가 있다.By the above configuration, the X-ray tube according to an embodiment of the present invention has the effect of controlling the intensity and emission time of the X-rays, and also effectively dissipates the heat generated by the anode.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described through limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited thereto, and the present invention has been described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

1 : 용기 2 : 진공 용기
3 : 회전축 4 : 아노드
5 : 자기렌즈 6 : 베어링
10 : 제1하우징 11 : 엑스선 윈도우
20 : 제2하우징 21 : 회전축
211 : 베어링 30 : 아노드
40 : 에미터 50 : 렌즈부
61, 62 : 전자빔 편향부 621 : 제1정전 편향판
622 : 제2정전 편향판 A, B : 전자빔 도달 영역1: container 2: vacuum container
3: axis of rotation 4: anode
5: magnetic lens 6: bearing
10: first housing 11: X-ray window
20: second housing 21: rotation axis
211: bearing 30: anode
40 emitter 50 lens
61, 62: electron beam deflector 621: first electrostatic deflection plate
622: second electrostatic deflection plate A, B: electron beam arrival region

Claims

A first housing in which an X-ray window is formed;
A second housing rotatable about a rotating shaft installed inside the first housing;
An anode installed on the rotation shaft in the second housing and positioned on one side in an extension direction of the rotation shaft;
An emitter installed on the rotating shaft in the second housing and positioned on the other side in the extending direction of the rotating shaft to emit an electron beam;
A lens unit disposed between the anode and the emitter to focus the electron beam emitted from the emitter to the anode; And
An electron beam deflection portion provided on the rotation axis to deflect an angle of the electron beam moving in the anode direction from the lens portion;
And the anode, the emitter, the lens portion, and the electron beam deflection portion are rotatable about the axis of rotation together with the second housing.

delete

The method of claim 1,
The anode has an inclined surface that is formed symmetrically with respect to the axis of rotation so that the cross section in the direction of extension of the axis of rotation has a trapezoidal shape.

The method of claim 1,
The emitter comprises a nano emitter.

The method of claim 1,
The emitter is formed in plural, X-ray tube disposed radially about the axis of rotation.

The method of claim 5,
And when the emitter of any one of the plurality of emitters is positioned on the same line as the X-ray window, the electron beam is guided and the induced electron beam is accelerated to the anode to generate X-rays.

The method of claim 3, wherein
And the electron beam deflection portion is located between the lens portion and the anode.

The method of claim 3, wherein
And the electron beam deflecting portion is located between the lens portion and the emitter.

The method according to claim 7 or 8,
And the region where the electron beam is deflected by the electron beam deflector so that the electron beam reaches the inclined surface of the anode surface is formed in a ring shape.

The method of claim 9,
The electron beam deflection portion includes a plurality of electrostatic deflection plates having different phase differences,
And the plurality of electrostatic deflection plates are alternately positioned between the plurality of emitters about the axis of rotation.

The method of claim 10,
And electrons are sequentially emitted from the plurality of emitters in synchronization with the speed at which the second housing rotates when the second housing rotates.

The method of claim 10,
The electrons emitted from each of the plurality of emitters are in the form of a continuous pulse.