KR102076380B1 - 전자 방출 구조체를 갖는 장치 - Google Patents

전자 방출 구조체를 갖는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102076380B1
KR102076380B1 KR1020147028401A KR20147028401A KR102076380B1 KR 102076380 B1 KR102076380 B1 KR 102076380B1 KR 1020147028401 A KR1020147028401 A KR 1020147028401A KR 20147028401 A KR20147028401 A KR 20147028401A KR 102076380 B1 KR102076380 B1 KR 102076380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
delete delete
electron
active
emitting structure
ray
Prior art date
Application number
KR1020147028401A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140143399A (ko
Inventor
코이치 이이다
히데노리 켄모츠
준 야마자키
히토시 마스야
Original Assignee
나녹스 이미징 피엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나녹스 이미징 피엘씨 filed Critical 나녹스 이미징 피엘씨
Publication of KR20140143399A publication Critical patent/KR20140143399A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102076380B1 publication Critical patent/KR102076380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/14—Arrangements for focusing or reflecting ray or beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/467—Control electrodes for flat display tubes, e.g. of the type covered by group H01J31/123
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/027—Construction of the gun or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/025—X-ray tubes with structurally associated circuit elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/045—Electrodes for controlling the current of the cathode ray, e.g. control grids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/065—Field emission, photo emission or secondary emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112—Non-rotating anodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112—Non-rotating anodes
    • H01J35/116—Transmissive anodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/147—Spot size control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/20—Sources of radiation
    • G01N2223/204—Sources of radiation source created from radiated target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly
    • H01J2235/068—Multi-cathode assembly

Abstract

본 개시는 전자 수신 구조체 및 전자 방출 구조체를 포함하며, 전자 수신 구조체 및 전자 방출 구조체 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공하는 내부 간격을 더 포함하는 영상 캡처 장치에 관련된다. 본 개시는 또한 엑스레이 방출 구조체 및 전자 방출 구조체를 포함하는 엑스레이 방출 장치에 관련되며, 상기 엑스레이 방출 구조체는 엑스레이 타겟인 양극을 포함하고, 엑스레이 방출 구조체는 전자 방출 구조체 및 엑스레이 방출 구조체 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공하는 내부 간격을 포함할 수 있다. 본 개시는 또한 영상 캡처 장치 및 엑스레이 방출 장치를 포함하는 엑스레이 영상 장치와 관련된다.

Description

전자 방출 구조체를 갖는 장치{Devices having an electron emitting structure}
본 출원은 2012년 3월 16일에 출원된 미국 가출원 제61/611,990호 및 2012년 12월 31일에 출원된 미국 가출원 제61/747,455호로부터 우선권 및 이익을 주장하며, 그 내용 및 개시의 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
여기에서 개시된 구현 예는 전계방출형 전자 소스 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이며, 특히 영상 캡처 장치 및 엑스레이 방출 장치에 관한 것이다.
비디오관 및 엑스레이 영상 장치에서 사용되던 열음극선관 전자 발생원을 전계방출형 전자 발생원으로 대체하는 것에 기반하여 더 작고 얇은 (평면형) 영상 장치에 대한 열의가 늘어나고 있다. 전계방출형 전자 발생원을 사용하는 영상 캡처 장치의 예로는, 예를 들면, 일본공개특허공보 2000-48743('743 공보)에 나타난 가시광 영상 캡처 장치 및, 예를 들면, 일본공개특허공보 2009-272289('289 공보)에 나타난 엑스레이 영상 캡처 장치가 있다.
예를 들면, 일본공개특허공보 2007-029507('507 공보)에 나타난 것과 같은 열음극 전자 발생원을 사용하는 비디오관 뿐 아니라, 전계방출형 전자 발생원을 포함하는 상술한 종래기술의 영상 장치들은 일반적으로, 양극과 음극 사이에 위치하며, 작은 개구의 어레이를 갖는 얇은 재료로서, 그리드, 메시, 또는 체와 같은 구조를 갖는 그리드 전극을 사용하고 있다. 이 그리드 전극은 또한 제어 그리드 또는 트리밍 전극으로 지칭된다. 그리드 전극은 일반적으로 열음극 또는 전계방출형 전자 발생원으로부터의 전자를 가속하고 전자 빔을 발사하기 위한 것이다. 그리드 전극은 또한 전자 빔의 경로를 전자 방출원으로부터 수직으로 이동하는 경로만을 허용하고 각 성분(angular component)을 갖는 전자 빔을 차단함으로써 전자 빔의 조준을 개선할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, '743 공보에 나타난 것과 같이, 전계방출형 전자 발생원(15) 및 그리드 전극(20)을 갖는 일반적인 종래기술의 영상 캡처 장치가 도시되어 있다. (전계방출형 전자 발생원(15)을 포함하는) 전자 방출 구조와 (면판(3)을 포함하는) 전자 수신 구조 사이에 위치한 그리드 전극(20)은 전계방출형 전자 발생원(15)으로부터의 전자 빔을 가속하고 전자 수신 구조 상의 소정 목표 영역으로 향하게 한다.
그리드 전극을 포함하는 영상 장치는 전자 발생원으로부터 방출되는 전자 빔의 사용 유효성이 줄어드는 단점이 있다. 예를 들면, '507 공보에 예시된 것과 같은 그리드 전극이 사용될 때, 개구 영역을 통과하지 못한 전자는 그리드에 흡수되며 신호 전류를 제공하지 못한 채로 손실된다. 반면, (전자 빔의 사용 유효성을 높이기 위하여) 그리드 전극 개구의 크기를 넓히면, 각(angular)(즉, 비수직) 성분의 전자가 이를 통과하여 소정 목표 영역 외부의 광전도체와 충돌하게 되는 다른 문제가 발생한다. 이와 같이, 전자 빔은 인접 화소에 충돌할 수 있으며 이는 목표 화소와 다른 화소를 판독하게 하여, 영상 품질(즉, 해상도)을 낮추게 된다. 또한, 그리드 구멍의 개구가 넓어질수록 그리드 전극의 물리적 강도가 약해진다. 그러므로, 큰 개구를 갖는 그리드를 조립하고 유지하기가 어렵다. 적어도 이러한 이유 때문에, 그리드 전극을 변경함으로써, 그리드 전극에 의해 발생되는 전자 빔의 사용 유효성의 감소를 완화하는 능력은 제한된다.
또한, 비디오 영상, CT 스캐닝 또는 형광 투시법과 같이 방사 동안 시스템이 움직여야 하는 응용에서는 그리드 전극은 스피커 잡음의 발생원이 될 수 있다. 전자 빔과 그리드 사이의 상호작용은 전자 빔 내의 에너지 확산을 생성할 수 있으며, 따라서 시스템 특성을 변화시킨다.
마지막으로, 그리드 전극의 존재는 그리드 구멍 개구와 무관하게 조립 문제를 일으킨다. 그리드 전극이 좁은 간격 내에 정확하게 조립되어야 하는 평판 패널형 영상 캡처 장치와 같은 대형, 박형 영상 장치 내에서 조립 문제는 악화되어, 결함 제품을 증가시키며 제품 가격을 상승시킨다.
아래의 개시는 전계방출형 전자 발생원을 사용하는 일반적인 영상 장치에 관련된 상술한 문제점을 향한 것이다.
또한, 전계방출형 전자 발생원에 기반한 엑스레이 방출 장치에 대한 열의가 늘어나고 있다. 그러나, 이러한 장치가 원하는 기능적 파라미터를 갖도록 하는 것은 쉽지 않다. 이러한 장치에서의 이전의 시도들, 특히 이러한 장치를 위한 전자 발생 요소는 다양한 이유에서 부족하였다. 예를 들면, 전자 발생원이 충분한 선속 밀도의 전자 빔을 방출하지 못하고, 전자 빔이 원하는 스팟 크기로 집속되지 못하며, 전자 발생원 (그리고 따라서 장치 자체가) 짧은 수명, 부족한 안정성 및 부족한 균일성을 가진다.
이하의 개시는 전계방출형 전자 발생원에 기반한 엑스레이 방출 장치에 관련된 상술한 문제점을 향한 것이다.
본 개시의 제1 양상에서, 여기에서 기술된 구현 예들은 전자 수신 구조체 및 전자 방출 구조체 사이에 내부 간격이 존재하도록 위치하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 분리되는 상기 전자 수신 구조체 및 상기 전자 방출 구조체를 포함하는 영상 캡처 장치를 제공한다. 전자 수신 구조체는 면판, 양극 및 안쪽을 향하는(inward facing) 광전도체를 포함할 수 있다. 전자 방출 구조체는: (a) 뒷판; (b) 기판; (c) 음극; (d) 어레이로 배열된 다수의, 상기 광전도체를 향해 전자빔을 방출하도록 구성된, 전계방출형 전자 발생원; 및 (e) 게이트 전극을 포함할 수 있다. 내부 간격은 전자 수신 구조체 및 전자 방출 구조체 사이에 가로막는 것이 없는(unobstructed) 공간을 제공할 수 있다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 영상 캡처 장치는 그리드 전극을 포함하지 않는다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전자 방출 구조체는 어레이로 배열된 다수의, 각각 제1 집속 전극을 포함하는, 제1 집속 구조를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 제1 집속 구조는 상기 전계방출형 전자 발생원의 서브셋을 포함하는 단위 셀을 둘러쌀 수 있으며, 상기 단위 셀은 화소를 정의한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전자 방출 구조체는 어레이로 배열된 다수의 제2 집속 구조를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 집속 구조 각각은 제2 집속 전극을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 광전도체는 비정질 셀레늄을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전계방출형 전자 발생원은 Spindt형 전자 발생원이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 영상 캡처 장치는 전계방출형 전자 발생원 및 음극 사이에 위치하는 저항층을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전계방출형 전자 발생원은 신호선을 통해 구동회로와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 집속 전극은 상기 신호선을 둘러싼다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 기판은 실리콘-기반이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 음극, 저항층, 신호선, 전계방출형 전자 발생원, 제1 집속 구조, 제1 집속 전극, 제2 집속 구조, 제2 집속 전극 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 구성요소는 상기 기판에 결합된다(integral to).
본 개시의 어떤 구현 예에서, 화소는 100 마이크로미터 x 100 마이크로미터 또는 그 이하의 화소 피치를 갖는다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전계방출형 전자 발생원의 어레이 및 양극 사이의 거리는 50 마이크로미터와 400 마이크로미터 사이이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 전계방출형 전자 발생원의 어레이 및 양극 사이의 거리는 화소 피치의 0.5 내지 4.0배이다.
본 개시의 제2 양상에서, 여기에서 기술된 구현 예들은, 엑스레이 방출 구조체 및 전자 방출 구조체가 서로 마주보고 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체 사이에 진공 내부 간격이 존재하도록 위치하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 분리되는 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체를 포함하는 엑스레이 방출 장치로서; 상기 엑스레이 방출 구조체는 엑스레이 타겟인 양극을 포함하고; 및 상기 전자 방출 구조체는 적어도 하나의 활성구역을 포함하며, 각 활성구역은 적어도 하나의 활성영역을 포함하며, 활성영역은: 음극; 어레이로 배열된 다수의 에미터 팁을 포함하는 게이티드 콘(gated cone) 전자 발생원; 상기 게이티드 콘 전자 발생원 및 음극 사이에 위치한 저항층; 다수의 게이트 홀을 포함하는 게이트 전극으로서, 상기 게이트 홀 중 적어도 하나의 위치는 상기 에미터 팁의 적어도 하나의 위치와 대응되는, 게이트 전극을 포함하고, 상기 에미터 팁은 상기 엑스레이 방출 구조체를 향해 전자빔을 방출하도록 구성된, 엑스레이 방출 장치를 제공한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 게이트 홀의 지름은 200 나노미터 이하이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 에미터 팁의 베이스의 폭은 300 나노미터 이하이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성구역은 하나를 넘는 활성영역을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 게이트 전극은 게이트 연결선을 통해 전원과 연결되고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트 연결선의 모든 면에 연결되도록 상기 게이트 전극은 상기 게이트 연결선의 갭 내에 위치한다. 선택적으로, 게이트 연결선은 게이트 전극보다 두껍다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 게이트 연결선은 0.5 마이크론과 20 마이크론 사이의 두께이다. 본 개시의 어떤 구현 예에서, 저항층은 300nm 이상 또는 300 및 5000nm 사이의 두께이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 저항층은 SiCN을 포함한다. 선택적으로, 저항층은 음극과의 계면에 위치하는 제1 배리어 부분층, 게이티드 콘 전자 발생원과의 계면에 위치하는 제2 배리어 부분층, 또는 제1 및 제2 부분층 양자를 더 포함한다. 선택적으로, 배리어 부분층은 40% 이하의 규소 원자 백분율을 갖는 SiCn 또는 SiC를 포함하거나, 또는 비정질 탄소를 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 게이티드 콘 전자 발생원은 1과 10mA/mm2 사이의 선속 밀도를 갖는 전류를 전달할 수 있다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성영역은 100 제곱마이크론과 4 제곱밀리미터 사이의 면적이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성영역은 제곱마이크론 당 1과 10 사이의 에미터 팁을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 음극은 0.5 마이크론과 20 마이크론 사이의 두께이다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 에미터 팁, 대응하는 게이트 홀, 음극 및 저항층 각각의 위치는 전자 방출 구조체의 면을 따라 중첩된다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 내부 간격은 상기 전자 방출 구조체 및 상기 수신 방출 구조체 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 양극은 몰리브덴, 로듐 및 텅스텐으로 구성된 그룹의 하나 또는 그 이상을 포함한다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 기판은 실리콘-기반이다.
선택적으로, 상기 게이트 전극, 음극, 저항층 및 게이티드 콘 전자 발생원으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 구성요소는 상기 기판에 결합된다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성구역은 적어도 하나의 집속 구조에 의해 둘러싸인다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성구역은 다수의 활성영역을 포함하며, 상기 다수의 활성영역은 함께 활성화되도록(co-activated) 구성된다.
본 개시의 어떤 구현 예에서, 활성구역은 다수의 활성영역을 포함하며, 하나 또는 그 이상의 상기 다수의 활성영역의 서브셋은 독립적으로 활성화될 수 있다. 선택적으로, 활성구역의 전체 방출 전류는 상기 활성구역의 하나 또는 그 이상의 제어된 활성화를 통해 조정될(tuned) 수 있다. 선택적으로, 다수의 활성영역의 상기 서브셋은 동심 영역으로 조직되어 전자 빔의 초기 폭이 하나 또는 그 이상의 상기 동심 영역의 제어된 활성화를 통해 조정될 수 있다.
본 개시의 제3 양상에서, 여기에서 기술된 구현 예들은, 본 개시의 제1 양상에서 제공된 영상 캡처 장치를 포함하고 본 개시의 제2 양상에서 제공된 엑스레이 방출 장치를 더 포함하는 엑스레이 영상 시스템을 제공한다.
구현 예를 더 잘 이해할 수 있게 하고 어떻게 실행에 옮겨지는지 나타내기 위하여, 단지 예시의 목적으로, 첨부 도면에 대한 참조가 이루어진다.
이제 도면에 대해 구체적인 참조가 자세히 이루어지며, 도시된 특징들은 예시로서 선택된 구현 예들에 대해서 예시적인 논의의 목적으로만 제시된 것이며, 가장 유용하다고 생각되는 것을 제공하고 원리 및 개념적인 양상을 쉽게 이해하도록 하기 위한 것이다. 이와 관련하여 기본적인 이해에 필수적인 것 외에 더 구체적인 구조적인 상세를 나타내기 위한 시도는 이루어지지 않았으며, 도면과 함께 이루어진 설명은 이 분야의 기술자들에게 어떻게 다수의 선택된 구현 예들이 실현될 수 있는지 명백할 것이다. 첨부된 도면에서:
도 1은 그리드 전극을 포함하는 종래기술의 영상 캡처 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 개시에 따른 영상 캡처 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 개시에 따른 영상 캡처 장치를 나타내는 개략도로서 장치 두께 a, 화소 피치 b, 화소 크기 c를 더 나타낸다.
도 4는 제2 집속 구조 어레이를 포함하는 영상 캡처 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 전자 방출 구조체의 평면(overhead view) 개략도이다.
도 6은 전자 방출 구조체를 포함하는 엑스레이 방출 장치의 측면 개략도이다.
도 7은 전자 방출 구조체를 포함하는 대안적인 엑스레이 방출 장치의 측면 개략도이다.
도 8은 전자 방출 구조체의 평면 개략도이다.
도 9a-d는 다양한 패턴으로 활성화되는 활성구역 내의 활성영역의 다양한 실시예의 개략도이다.
도 10은 전자 방출 구조체의 활성영역의 (예를 들면, 도 9a의 선 A를 따른) 측면 개략도이다.
도 11a-d는 본 개시에 따른 엑스레이 영상 시스템의 개략도이다.
도 12는 방출 영역의 전자 발생원으로부터의 전자 빔에 의해 충돌되는 광전도체 상의 영역의 폭(빔 착륙 폭)에 대한 전자 방출 구조체와 전자 수신 구조체 사이의 거리(간격)의 폭의 영향을 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 13은 전자 빔 궤적에 대한 단일 집속 구조의 효과를 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 14는 전자 빔 궤적에 대한 이중 집속 구조의 효과를 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 15는 집속 스팟 크기에 대한 초기 전자 속도 집속 바이어스의 효과를 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
영상 캡처 장치
본 개시의 영상 캡처 장치(100)를 나타내는 도 2-5를 참조한다. 영상 캡처 장치(100)는 스페이서(4)에 의해 분리된 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120)를 포함한다. 스페이서(4)는 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 내부 간격(30)이 존재하도록 위치할 수 있다. 내부 간격(30)은 진공으로 밀봉되고 유지될 수 있으며, 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 가로막는 것이 없는(unobstructed) 공간을 제공할 수 있다.
이하에서 도 2-5를 참조로 기술된 전자 방출 구조체(110) 및 그 구성요소에 대해 기술된 다양한 옵션은 엑스레이 방출 장치(100) 뿐만 아니라, 또한 엑스레이 방출 장치를 포함하여 여기에서 기술된 전자 방출 구조체를 포함하는 다른 장치 내에 포함된 전자 방출 구조체(110)를 위한 옵션임이 이해될 것이다.
전자 방출 구조체(110)는 뒷판(5), 기판(6), 음극(7), 전계방출형 전자 발생원 어레이(9) 및 게이트 전극(10)을 포함할 수 있다. 전자 수신 구조체(120)는 면판(1), 양극(2) 및 안쪽을 향하는 광전도체(3)를 포함할 수 있다.
전자 방출 구조체(110)는 또한, 어레이로 배열된 다수의 제1 집속 구조(11)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 집속 구조(11) 각각은 제1 집속 전극(12)을 포함한다. 특정한 구현 예에서, 전자 방출 구조체(110)는 제2 집속 전극(14)을 포함하는 다수의 제2 집속 구조(13)를 더 포함할 수 있다(도 4 참조).
영상 캡처 장치(100)는 전계방출형 전자 발생원(9)으로의 전류를 조절하기 위하여 음극(7) 및 전계방출형 전자 발생원(9) 사이에 위치하는 저항층(8)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
전계방출형 전자 발생원(9)은 활성화되어 광전도체(3)를 향하는 전자 빔(20)을 방출할 수 있다. 전계방출형 전자 발생원(9)은 양극(2) 및 음극(7) 사이에 위치하여 전계방출형 전자 발생원(9)에 의해 방출된 전자 빔이 양극을 향해 가속되도록 한다. 광전도체(3)는 전계방출형 전자 발생원(9)과 양극(2) 사이에 위치하여 방출된 전자가 광전도체(3)에 충돌하도록 한다.
종래기술의 영상 캡처 장치에서 일반적으로 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 위치하는 그리드 전극이 본 개시의 영상 캡처 장치(100)에는 통상 존재하지 않음을 특히 주목한다. 그리드 전극은 양극과 음극 사이에 위치되는, 그리드, 메시 또는 체와 같은 구조체의 작은 구멍 어레이를 갖는 얇은 재료일 수 있다. 그리드 전극은 메시 전극, 제어 그리드 또는 트리밍 전극으로 호칭될 수 있다. 도 1에 나타난 종래기술의 시스템에서, 그리드 전극(20)은 (전계방출형 전자 발생원(15)을 포함하는) 전자 방출 구조체와 (면판(3)을 포함하는) 전자 수신 구조체 사이에 배치된다. 대조적으로, 도 2를 참조하면, 본 개시의 영상 캡처 장치(100)의 내부 간격(30)은 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공하여 전계방출형 전자 발생원(9)으로부터 방출된 전자 빔이 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 위치하는 중간 구조물을 가로지르지 않고 광전도체(3)로 직접 이동한다.
전자 수신 구조체
도 2-5를 참조하면, 전자 수신 구조체(120)의 면판(1)과 양극(2)은 면판(1) 전면으로부터 방사되는 입사 전자기 방사를 전달하도록 형성 및/또는 그러한 재료로 구성되어 입사 전자기 방사가 광전도체(3)에 이를 수 있다. 광전도체(3)에 사용될 수 있는 재료는 이 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면, 비정질 셀레늄(a-Se), HgI2, PHI2, CdZnTe 또는 PbO이다. 바람직한 구현 예에서, 광전도체(3)는 비정질 셀레늄을 포함한다.
전자기 방사는 임의의 주파수일 수 있다. 특정한 구현 예에서, 전자기 방사는 엑스레이 주파수 범위 내일 수 있다. 또는, 전자기 방사는 가시광 주파수 범위 내일 수 있다.
전자 방출 구조체의 기판
도 2-5를 참조하면, 기판(6)은 반도체 재료, 예를 들면 결정화 실리콘일 수 있다. 또한, 음극(7), 저항층(8), 전계방출형 전자 발생원(9), 게이트 전극(10), 제1 집속 구조(11), 제1 접속 전극(12), 제2 집속 구조(13), 제2 접속 전극(14) 및 신호선(도시하지 않음) 중 어느 하나, 또는 이들의 조합이 기판(6) 상에 제조되거나 이에 통합될 수 있다. 특정한 구현 예에서, 저항층(8)이 또한 기판(6) 상에 제조되거나 이에 통합될 수 있다.
전계방출형 전자 발생원
도 2-5를 참조하면, 전계방출형 전자 발생원(9)은 신호선(도시하지 않음)을 통해 구동 회로와 전기적으로 연결될 수 있으며 또한 게이트 전극(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전계방출형 전자 발생원(9)에 연결된 구동 회로 및 게이트 전극(10)의 협조된 전기적 활성화는 그 활성화, 즉 전자 방출을 일으킨다. 전계방출형 전자 발생원(9)은 전계방출형 전자 발생원(9)과 게이트 전극(10) 사이에 형성된 전기장에 의해 전자 방출을 수행한다. 전계방출형 전자 발생원(9)은 어레이로 배열된 콘("에미터 팁")을 갖는 게이티드 콘(gated cone) 전자 발생원일 수 있으며, 각 에미터 팁은 게이트 전극(10)의 개구("게이트 홀")에 의해 둘러싸인다. 또는 Spindt형 전자 발생원, 탄소나노튜브(CNT)형 전자 발생원, 금속-절연체-금속(MIM)형 전자 발생원 또는 금속-절연체-반도체(MIS)형 전자발생원일 수 있다. 바람직한 구현 예에서, 전자 발생원(9)은 Spindt형 전자 발생원이다.
양극 및 음극
도 2-5를 참조하면, 양극(2) 및 음극(7)은 그 사이에 전기장을 생성하도록 형성된다. 이 전기장은 전계방출형 전자 발생원으로부터 방출된 전자를 가속하고 이를 광전도체(3)로 향하게 한다. 양극(2)과 음극(7) 사이의 전기장의 강도는 마이크로미터 당 0.1 내지 2 볼트일 수 있으며, 마이크로미터 당 0.1 내지 1.8 볼트, 마이크로미터 당 0.1 내지 1.5 볼트, 마이크로미터 당 0.1 내지 1 볼트, 마이크로미터 당 0.1 내지 0.5 볼트, 마이크로미터 당 약 0.1 볼트, 마이크로미터 당 약 0.2 볼트, 마이크로미터 당 약 0.3 볼트, 마이크로미터 당 약 0.4 볼트, 마이크로미터 당 약 0.5 볼트, 마이크로미터 당 약 0.6 볼트, 마이크로미터 당 약 0.7 볼트, 마이크로미터 당 약 0.8 볼트, 마이크로미터 당 약 0.9 볼트, 마이크로미터 당 약 1 볼트, 마이크로미터 당 약 1.2 볼트 or 마이크로미터 당 약 1.5 볼트일 수 있다.
집속 구조
도 2-5를 참조하면, 전계방출형 전자 발생원(9)은 일반적으로 발산각이라 칭하는 궤적의 범위를 갖는 전자를 방출하며, 모든 전자가 전자 방출 구조체(110)에 수직으로 방출되는 것은 아니다. 따라서, 원하지 않는 궤적으로 방출되는 전자의 손실을 최소화하면서 전자의 궤적을 교정하기 위한 메커니즘이 요구된다. 본 개시의 집속 구조, 예를 들면, 제1 집속 전극(12)을 포함하는 제1 집속 구조(11) 및 제2 집속 전극(14)을 포함하는 제2 집속 구조(13)가 이 기능을 제공한다.
도 2-5를 참조하면, 제1 집속 구조(11)는 에미터 영역(25), 즉 다수의 전계방출형 전자 발생원(9)의 서브셋을 포함하는 단위 셀을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 에미터 영역(25)은 또한 화소 크기를 정의한다. 제1 집속 전극(12)은 제1 집속 전압의 인가를 통해 대응하는 에미터 영역(25)으로부터 방출되는 전자 빔의 산란을 억제하도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 방출되는 전자 빔을 집속한다.
특정한 구현 예에서, 본 개시의 영상 캡처 장치(100)는 또한, 전자 방출 구조체(110) 내에 제2 집속 전극(14)을 포함하는 제2 집속 구조(13)의 어레이를 포함할 수 있다. 각 제2 집속 구조(13)는 (제1 집속 전극(12)을 갖는) 각 제1 집속 구조(11)와 관련하여 인접하고 내부를 향하여, 전자 방출 구조체(110)가 전자 수신 구조체(120)를 향해 전체적으로 이중 집속 구조를 포함하도록 할 수 있다. 제2 집속 전극(14)은 제2 집속 전압의 인가를 통해 대응하는 에미터 영역(25)으로부터 방출되는 전자 빔을 더 가속하고, 이에 따라 방출되는 전자 빔을 더 집속하도록 형성될 수 있다. 전자 방출 구조체(110)는 추가의 집속 구조를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 삼중, 사중 등의 집합적 집속 구조를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
집속 전극을 갖는 집속 구조들(예를 들면, 제1 집속 전극(12)을 갖는 제1 집속 구조(11) 및/또는 제2 집속 전극(14)을 갖는 제2 집속 구조(13))은 또한 잘못 지향된 전자들의 유출구의 기능을 할 수 있다. 특정 구현 예에서, 제1 집속 전극(12)은 전계방출형 전자 발생원(9) 구동 회로의 신호선을 덮도록 배치되어, 신호선을 잘못 지향된 전자들에 의한 방사로부터 보호함으로써 신호선 내의 방사 잡음을 줄일 수 있다.
화소 피치 및 장치 두께
상술한 바와 같이, 그리고 도 2-5를 참조하여, 제1 집속 구조(11)는 에미터 영역(25), 즉 다수의 전계방출형 전자 발생원(9)의 서브셋을 포함하는 단위 셀을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 에미터 영역(25) 내의 전계방출형 전자 발생원(9)의 서브셋은 영상 캡처 장치(100)의 화소를 정의할 수 있다.
화소 피치는 이 분야에서 알려진 화소 기반 영상 캡처 장치(100)의 설계명세(specification)이다. 화소 피치는, 예를 들면, 인접 화소 사이의 거리로 표현될 수 있다. 예를 들면 도 3의 거리 b 참조. 화소 크기는, 예를 들면, 에미터 영역(25)의 폭 및 길이(직사각형이라면), 또는 지름(원형이라면)으로 표현될 수 있다. 예를 들면 도 3의 거리 c 참조. 더 작은 화소 크기 및 화소 피치는 본 발명의 장치가 캡처할 수 있는 영상의 더 나은 해상도에 기여한다.
평판 영상 캡처 장치에서 사용되는 다른 설계명세는 장치 두께이다. 영상 캡처 장치(100)의 두께는, 예를 들면, 전계방출형 전자 발생원(9) 및 양극(2)의 수직 위치 사이의 거리(도 3에서 거리 a로 나타난)로 표현될 수 있다. 장치의 두께는, 또는, 양극(2)과 음극(7) 사이의 수직 거리로 표현되거나, 전자 수신 구조체(120)의 임의의 하나의 구성요소(예를 들면, 면판(1), 양극(2) 또는 광전도체(3))와 전자 방출 구조체의 임의의 하나의 구성요소(예를 들면, 전계방출형 전자 발생원(9), 음극(7), 기판(6), 뒷판(5)) 사이의 수직 거리로 표현될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 개시의 영상 캡처 장치(100)는 영상 캡처 장치(100)의 전자 사용 유효성을 개선하기 위해, 즉 전계방출형 전자 발생원(9)으로부터 방출되는 전자가 광전도체(3)의 소정 위치에 충돌하는 부분을 증가시키기 위해 설계되었다. 이에 따라, 본 개시에서는 영상 캡처 장치(100)의 각 에미터 영역(25)(즉, 제1 집속 구조(11)에 둘러싸인 다수의 전계방출형 전자 발생원(9)을 포함하는 셀)은, 종래기술의 영상 캡처 장치와 비교할 때, 광도전체(3)에 충돌하는 동일한 밀도의 전자를 얻기 위하여 전자 발생원으로부터 방출되는 전자의 더 낮은 밀도를 요구할 수도 있다. 또한, 각 에미터 영역(25)은 따라서 더 적은 수의 전계방출형 전자 발생원을 요구할 수 있으며, 이에 따라, 본 개시의 영상 캡처 장치(100)의 화소 크기, 뿐만 아니라, 화소 피치가 더 작아질 수 있다. 본 개시의 영상 캡처 장치(100)의 화소는 사각화소일 수 있으며, 화소 피치는 예를 들면, 10 마이크로미터와 1000 마이크로미터 사이, 50 마이크로미터와 200 마이크로미터 사이, 약 50 마이크로미터, 약 75 마이크로미터, 약 100 마이크로미터, 약 125 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 또는 약 200 마이크로미터일 수 있다. 바람직하게는 본 개시의 영상 캡처 장치(100)의 화소는 약 100 마이크로미터의 화소 피치를 갖는 사각화소일 수 있다.
일반적으로, 더 얇은 영상 캡처 장치가 바람직하다. 그러나, 얇은 장치는 조립하기 더 어려우며, 그리드 전극의 존재는 조립의 어려움을 더 심하게 한다. 본 개시에서는 그리드 전극이 사용되지 않을 수 있어, 그리드 전극을 포함하는 종래기술의 영상 캡처 장치와 비교할 때, 본 개시의 영상 캡처 장치(100)가 더 얇게 만들어질 수 있거나, 동일한 얇기가 더 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
평판 영상 캡처 장치(100)의 다른 설계명세는 화소 피치와 장치 두께 사이의 비이다. 본 개시의 영상 캡처 장치(100)에서, 장치 두께, 예를 들면 음극(7)과 양극(2) 사이의 거리는 화소 피치의 0.5 내지 4.0배이다. 다른 방식으로 표현하자면, 장치 두께와 화소 피치의 비(즉 마이크로미터로 나타낸 장치 두께/마이크로미터로 나타낸 화소 피치)가 0.5와 4.0 사이이다. 상기 비가 주어지면, 화소 피치가 100 마이크로미터이면, 음극(7)과 양극(2) 사이의 간격은 50과 400 마이크로미터 사이가 된다. 특정한 구현 예에서, 장치 두께는, 예를 들면, 음극(7)과 양극(2) 사이의 거리는 화소 피치의 0.5 내지 2.0배, 화소 피치의 0.5 내지 1.5배, 화소 피치의 1 내지 3배, 화소 피치의 1 내지 4배, 화소 피치의 약 0.5배, 화소 피치의 약 0.75배, 화소 피치의 약 1배, 화소 피치의 약 1.5배, 화소 피치의 약 1.75배, 화소 피치의 약 2배, 화소 피치의 약 2.25배, 화소 피치의 약 2.5배, 화소 피치의 약 2.75배, 화소 피치의 약 3배, 화소 피치의 약 3.25배, 화소 피치의 약 3.5배, 화소 피치의 약 3.75배, 화소 피치의 약 4배이다. 전계방출형 전자 발생원(9)의 파라미터, 집속 구조(11)(및 13)의 치수, 집속 전극(12)(및 14)에 인가되는 전압, 및 스페이서(4)의 높이, 및 다른 장치의 파라미터는 필요에 따라 조정될 수 있다.
엑스레이 방출 장치
이제 본 개시의 엑스레이 방출 장치(1000)를 나타내는 도 6을 참조한다. 엑스레이 방출 장치(1000)는 서로 마주보며, 적어도 하나의 스페이서(54)에 의해 분리된 전자 방출 구조체(210) 및 엑스레이 방출 구조체(220)(또한 전자 수신 구조체라고 지칭된다)를 포함한다. 스페이서(54)는 엑스레이 방출 구조체(220) 및 전자 방출 구조체(210) 사이에 내부 간격(58)이 존재하도록 위치할 수 있다. 내부 간격(58)은 밀봉되고 진공이 유지되며, 전자 방출 구조체(210) 및 엑스레이 방출 구조체(220) 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공할 수 있다.
전자 방출 구조체(210)는 엑스레이 방출 구조체(220)를 향하는 전자 빔(71)을 방출하도록 활성화될 수 있다. 전자 방출 구조체(210) 내에 통합된 게이티드 콘 전자 발생원이, 방출된 전자 빛(71)이 엑스레이 방출 구조체(220)의 양극(52)을 향해 가속되도록 위치할 수 있다.
엑스레이 방출 구조체(220)는 전자 방출 구조체(210)를 향하도록 위치되며, 양극(52)을 포함한다. 엑스레이 방출 구조체(220)의 양극(52) 및 전자 방출 구조체(210)의 음극은 그 사이에 전기장을 생성하도록 형성된다. 이 전기장은 게이티드 콘 전자 발생원으로부터 방출된 전자를 가속하여 양극(52)을 향하도록 한다. 또한, 양극(52)은 전자 빔(71)이 충돌할 때 엑스레이(75)를 방출할 수 있다. 이러한 양극(52)은 이 분야에서 공지되어 있으며 또한 타겟 또는 엑스레이 타겟으로도 지칭된다. 양극(52)은 예를 들면, 몰리브덴, 로듐, 텅스텐, 또는 그의 조합으로 구성될 수 있다.
엑스레이 방출 구조체(220)는 외부로 면하는 쪽 상에 콜리메이터(collimator)(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 엑스레이(75)는 엑스레이 방출 구조체(220)로부터 원뿔 형태로 방사되는 방향의 범위 내에서 방출된다. 콜리메이터는 빛의 스트림을 여과하여 특정한 방향에 평행하게 진행하는 것만을 통과하도록 허용하는 장치이다. 이에 따라 방출된 엑스레이의 측방향 확산은 최소화되거나 제거될 수 있다.
종래기술의 장치에서는 그리드 전극이 전자 방출 구조체(210)와 엑스레이 방출 구조체(220) 사이에 일반적으로 위치하는 점이 특히 주목된다. 그리드 전극은 그리드, 메시 또는 체와 같은 구조체의 작은 구멍 어레이를 갖는 얇은 재료일 수 있다. 그리드 전극은 메시 전극, 제어 그리드 또는 트리밍 전극으로 호칭될 수 있다. 이러한 그리드 전극은 본 개시의 엑스레이 방출 장치 내에서는 일반적으로는 존재하지 않는다. 도 6을 참조하면, 본 개시의 엑스레이 방출 장치의 내부 간격(58)은 전자 방출 구조체(220) 및 전자 수신 구조체(210) 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공하여 방출된 전자 빔(71)이 전자 방출 구조체(210) 및 엑스레이 방출 구조체(220) 사이에 위치하는 중간 구조물을 가로지르지 않고 엑스레이 방출 구조체(220)로 직접 이동한다.
전자 빔(71)이 양극(52)에 충돌함에 의해 발생한 엑스레이(75)는 양극을 통해 전송될 수 있다(도 6 참조). 또는 도 7에 나타난 바와 같이, 엑스레이 방출 장치(1000')는 전자 방출 장치(210)로부터 방출된 전자 빔(71)이 전자 빔(71)의 방향에 대해 일정 각도, 예를 들면, 45도로 배치된 엑스레이 방출 구조체(220')의 양극(52')에 충돌하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 제동복사(bremsstrahlung)에 의해 생성된 엑스레이(75')가 입사 전자 빔(71)에 대해 90도로 방출되어 장치(1000') 측면으로 윈도우(59')를 통해 방출된다.
엑스레이 방출 장치(1000')는 서로 마주보며, 적어도 하나의 스페이서(54')에 의해 분리된 전자 방출 구조체(210') 및 엑스레이 방출 구조체(220')를 포함한다. 엑스레이 방출 구조체(220')는 양극(52') 및 윈도우(59')를 포함할 수 있다. 스페이서(54')는 엑스레이 방출 구조체(220') 및 전자 방출 구조체(210') 사이에 내부 간격(58')이 존재하도록 위치된다. 내부 간격(58')은 밀봉되고 진공이 유지되며, 전자 방출 구조체(210) 및 엑스레이 방출 구조체(220') 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공할 수 있다.
이하에서 도 8-10을 참조하여 기술되는 전자 방출 구조체(210) 및 그 구성요소에 대해 설명된 다양한 옵션이 엑스레이 방출 장치(1000), 엑스레이 방출 장치(1000') 뿐만 아니라 영상 캡처 장치를 포함하여, 여기에서 기재된 전자 방출 구조체를 포함하는 임의의 장치에 통합되는 전자 방출 구조체(210)에 대한 옵션임을 이해할 것이다.
이제 도 8을 참조하면, 본 개시는 하나 또는 그 이상의 방출 유닛을 포함하는 전자 방출 구조체를 제공한다. 방출 유닛(90)은 기판(55)에 통합될 수 있다. 방출 유닛(90)은 하나 또는 그 이상의 활성영역(80)을 포함하는 활성구역(85)을 포함할 수 있으며, 각 활성영역(80)은 게이티드 콘 전자 발생원(도시하지 않음) 및 게이트 전극(60)을 갖는다. 게이티드 콘 전자 발생원은 어레이로 배열된 콘("에미터 팁")을 포함하는 전계방출형 전자 발생원일 수 있으며, 각 에미터 팁은 게이트 전극(60) 내의 개구("게이트 홀")에 의해 둘러싸인다. 활성영역(80)은 게이트 전극(60)에 전도성으로 연결된 게이트 연결선(64)을 통해서 및 게이트 연결선(64)과 중첩되는 음극(56)을 통해서 전원에 연결될 수 있다. 방출 유닛(90)은 집속 구조(95)를 더 포함할 수 있다.
삭제
방출 유닛(90)은 활성구역(85) 내에 존재하는 하나 또는 그 이상의 활성영역(80) 내에 통합된 게이티드 콘 전자 발생원(도시하지 않음)의 활성화에 따라 전자 빔을 방출하도록 구성된다. 활성영역(80)은 게이트 연결선(64)(따라서 또한 게이트 전극(60)) 및 음극(56)을 전원에 연결함에 의해 활성화될 수 있다. 게이티드 콘 전자 발생원에 통합된 에미터 팁이 전압 경사에 결과적으로 노출되어 상기 에미터 팁이 전자 빔을 방출한다.
집속 구조
여전히 도 8을 참조하여, 전계방출형 전자 발생원은 일반적으로 발산각이라 칭하는 궤적의 범위를 갖는 전자를 방출하며, 모든 전자가 전자 방출 구조체(210)에 수직으로 방출되는 것은 아니다. 따라서, 원하지 않는 궤적으로 방출되는 전자의 손실을 최소화하면서 전자의 궤적을 교정하기 위한 메커니즘이 요구된다. 본 개시의 집속 구조(95)가 이 기능을 제공한다.
집속 구조(95)는 활성구역(85)을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 집속 구조(95)는 그 안에 통합된 집속 전극에 집속 전압을 인가함으로써 대응하는 활성구역(85)으로부터 방출되는 전자 빔의 산란을 억압하도록 구성되며, 따라서 방출되는 전자 빔을 집속한다.
특정한 구현 예에서, 집속 구조(95)는 제1 집속 구조 및 제2 집속 구조를 포함하며, 이 중 하나가 다른 것 위에 위치하여 집속 구조(95)가 전체적으로 이중 집속 구조를 포함한다. 제2 집속 전극은 제2 집속 전압의 인가를 통해 활성구역(85)으로부터 방출되는 전자를 더 가속하고, 이에 따라 방출되는 전자 빔을 더 집속하도록 형성될 수 있다. 집속 구조(95)는 전체적으로 삼중 집속 구조, 사중 집속 구조 등을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
집속 구조(95)는 또한 잘못 지향된 전자들의 유출구의 기능을 할 수 있다. 특정 구현 예에서, 집속 구조(95)는 게이티드 콘 전자 발생원 구동 회로의 신호선을 덮도록 배치되어, 신호선을 잘못 지향된 전자들에 의한 방사로부터 보호함으로써 신호선 내의 방사 잡음을 줄일 수 있다.
게이트 전극
상술한 바와 같이, 활성구역(85)은 게이트 연결선(64) 및 음극(56) 사이의 중첩부에 위치한다. 도 9a에 나타난 바와 같이, 각 활성영역(80)은 게이트 연결선(64) 내의 완전히 폐쇄된 간격 내에 위치할 수 있다. 즉, 각 활성영역(80)이 게이트 연결선(64)으로 둘러싸인 섬일 수 있다. 이러한 식으로, 게이트 전극(60)은 임의의 또는 모든 측면으로부터 게이트 연결선(64)에 전도성으로 연결될 수 있다.
도 9a에 나타난 바와 같이, 활성구역(85)은 16개의 활성영역(80)을 포함한다. 그러나, 활성구역(85)이 전자 방출 구조체(210)의 사용에 적절한 것으로 생각되는 수의 활성영역을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 여러 가지로, 하나의 활성영역(80)이 있거나, 100개(예를 들면, 10x10 활성영역), 1000개(예를 들면, 100x100 활성영역) 또는 더 많은 활성영역이 활성구역(85) 내에 있을 수 있다.
도 9a에 나타난 활성영역(80)이 정사각 형태이지만, 활성영역(80)은, 여러 가지로, 직사각형, 원형, 굽은 밴드, 파이 모양 등일 수 있다. 유사하게, 활성영역(80)은, 직사각형, 원형, 굽은 밴드, 파이 모양 등일 수 있다. 또한, 다수의 활성영역(80)이 활성구역(85) 내에 정사각 그리드 패턴(도 9a에 나타난 바와 같이), 직사각 그리드 패턴, 방사상 패턴 등으로 배열될 수 있다.
활성영역(80)은 정사각형일 수 있으며, 예를 들면, 약 2 mm x 2mm, 약 1.5 mm x 약 1.5 mm, 약 1.0 mm x 1.0 mm, 약 750 마이크론 x 750 마이크론, 약 500 마이크론 x 500 마이크론, 약 400 마이크론 x 400 마이크론, 약 300 마이크론 x 300 마이크론, 약 200 마이크론 x 200 마이크론, 약 150 마이크론 x 150 마이크론, 약 100 마이크론 x 100 마이크론, 약 75 마이크론 x 75 마이크론, 약 50 마이크론 x 50 마이크론, 약 25 마이크론 x 25 마이크론, 약 10 마이크론 x 10 마이크론, 또는 75 마이크론과 125 마이크론 사이일 수 있다. 약 2 mm x 2 mm 치수를 갖는 활성영역(80)은 약 4 mm2의 크기(즉, 표면 영역)를 가지며, 약 10 마이크론 x 10 마이크론 치수를 갖는 활성영역(80)은 약 100 제곱 마이크론의 크기를 가지는 등이다.
활성구역(85)의 크기는 활성영역(80)의 크기 및 활성구역(85) 내의 활성영역(80)의 수에 의존하며, 또한 각 활성영역 사이에 배치되고 이를 둘러싸는 게이트 연결선(64) 부분의 폭에 의존한다. 일반적으로 활성구역(85)의 치수는 게이트 연결선(64)이 배치된 부분으로 인하여 동일한 면을 따르는 활성영역(80)의 총계의 치수에 비해 약 10-20% 더 크다. 예를 들면, 4x4로 배열된 16개의 활성영역(80)을 갖는 활성구역(85) 내에서, 각 활성영역(80)이 100 마이크론 x 100 마이크론의 크기를 갖고, 각 활성영역(80)에 그리드 연결선(64)의 부분이 배치되면, 활성구역(85)은 약 480 마이크론 x 480 마이크론의 크기를 가질 수 있다(게이트 연결선(64)의 배치된 부분이 활성구역의 폭에 20%를 더하는 경우).
방출 유닛은 활성구역(85)의 모든 활성영역(80)이 함께 활성화되도록 형성될 수 있다. 또는 활성구역(85) 내의 각 활성영역(80)(또는 활성영역(80)의 다른 서브셋)이 독립적으로 활성화될 수 있도록, 즉, 개별 활성영역(80), 또는 활성영역(80)의 서브셋이 활성화되고 활성구역(85) 내의 나머지 활성영역(80)은 비활성화 상태로 남아있도록 될 수 있다. 따라서, 활성영역(80)은 다양한 공간적 및 시간적 패턴으로 활성화된다. 이와 같이, 활성영역(80)의 서브셋이 활성화되어 활성구역(85)에 대한 다른 방출전류를 구현할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 활성구역(85)의 다른 동심 영역을 포함하는 활성영역(80)의 서브셋이 별도로 활성화될 수 있어, 활성구역(85)에 의해 방출되는 전자 빔의 초기 폭, 예를 들면 단면 영역의 다른 크기, 및 따라서 방출된 전자 빔의 집속 스팟 크기를 구현할 수 있다. 달리 말하자면, 활성구역(85)에 의해 방출되는 전자 빔의 방출전류는 활성구역(85) 내의 하나 또는 그 이상의 활성영역(80)의 제어된 활성화를 통해 조정될 수 있으며, 활성구역(85)에 의해 방출되는 전자 빔의 초기 폭이 동심 영역으로 조직된 활성영역(80)의 하나 이상의 서브셋의 제어된 활성화를 통해 조정될 수 있다.
특정한 구현 예로서, 3x3 그리드로 배열된 9개의 활성영역을 갖는 활성구역이 두 개의 동심 영역으로 나누어질 수 있으며, 제1 동심 영역은 중앙 활성영역을 포함하고, 제2 동심 영역은 바깥쪽 9개의 활성영역을 포함한다. 대안적인 구현 예로서, 5x5 그리드로 배열된 25개의 활성영역을 갖는 활성구역이 세 개의 동심 영역으로 나누어질 수 있으며, 제1 동심 영역은 중앙 활성영역을 포함하고, 제2 동심 영역은 8개의 중간 활성영역을 포함하며, 제3 동심 영역은 16개의 바깥쪽 활성영역을 포함한다. 활성구역이, 예를 들면, 4, 5, 6 또는 더 많은 동심 영역을 갖는 활성영역의 더 큰 어레이를 갖도록 형성될 수 있음이 이해될 것이다.
이제 도 9b-d를 참조하면, 5x5 그리드로 배열된 25개의 활성영역(80A' -80Y')을 갖는 활성구역(85')이 나타나 있으며, 상기 활성구역(85')은 별도로 활성화될 수 있는 세 개의 동심 영역을 가질 수 있다: 중앙 활성영역을 포함하는 제1 영역; 중간 활성영역(80G', 80H', 801', 80L', 80N', 80Q', 80R' 및 80S')을 포함하는 제2 동심 영역; 및 바깥쪽 활성영역(80A' - 80E', 80F', 80J', 80K', 80O', 80P', 80T' 및 80U' - 80Y')을 포함하는 제3 동심 영역. 도 9b에 나타난 바와 같이, 제2 및 제3 동심 영역을 비활성화 상태로 유지한 채로(비활성화된 활성영역(80)은 검게 나타냄) 제1 동심 영역을 활성화하는(활성화된 활성영역(80)은 하얗게 나타냄) 것은 작은 방출 전류를 갖는 좁은 전자 빔의 방출을 가져온다(도 9b). 대신, 제1 및 제2 동심 영역을 함께 활성화하고 제3 동심 영역을 비활성화로 유지하는 것은 중간 방출 전류를 갖는 중간 전자 빔의 방출을 가져온다(도 9c). 마지막으로, 모든 3개의 동심 영역, 즉 모든 25 활성영역을 활성화하는 것은 큰 방출 전류를 갖는 넓은 전자 빔의 방출을 가져온다(도 9d),
상기의 개시가 도 9a-d와 관련하여 다수의 활성영역을 포함하는 활성구역에 의해 방출되는 전자 빔의 초기 폭 및/또는 방출 전류를 조정하는 방법을 제공하는 점이 이해될 것이다. 또한 상기 방법이 임의의 형태의 전자 발생원을 갖는 활성영역에 적용될 수 있으며, 게이티드 콘 전자 발생원을 갖는 활성영역에 제한되는 것이 아님이 이해될 것이다. 이에 따라, 상술한 방법은, 예를 들면, Spindt형 전자 발생원, 탄소나노튜브(CNT)형 전자 발생원, 금속-절연체-금속(MIM)형 전자 발생원 또는 금속-절연체-반도체(MIS)형 전자발생원에 적용될 수 있다.
전자 방출 구조체의 다른 특징
도 10을 참조하면, 전자 방출 구조체(210)의 활성영역(80)은 기판(55), 음극(56), 저항층(57), 게이티드 콘 전자 발생원(70) 및 게이트 전극(60)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 활성영역(80)은 게이티드 콘 전자 발생원(70) 및/또는 대응하는 게이트 전극(60)이 차지하는 영역으로 정의될 수 있다. 활성영역(80)은 게이트 연결선(64)에 의해 둘러싸인 영역으로 또한 정의될 수 있다.
게이티드 콘 전자 발생원(70)은 어레이로 배열된 다수의 에미터 팁(72)을 포함할 수 있다. 게이티드 콘 전자 발생원(70)은 또한 층간유전(interlevel dielectric, ILD)층(74)을 포함하며, 이는 다수의 ILD 윈도우를 가져 에미터 팁(72)이 각 ILD 윈도우에 위치할 수 있다. ILD(74)는 또한 그 위에 위치한 게이트 전극(60)에 대한 지지대의 역할을 할 수 있다.
에미터 팁(72)은, 예를 들면, 크롬, 몰리브덴 등으로 구성될 수 있다. 각 에미터 팁(72)은 약 500 나노미터(nm), 약 400 nm, 약 300 nm, 약 200 nm, 약 100 nm, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 300 nm 이하, 200 nm 이하, 100 nm 이하, 100과 300 nm 사이, 또는 200과 400 nm 사이의 높이일 수 있다. 각 에미터 팁은 기저에서 약 500 nm, 약 400 nm, 약 300 nm, 약 200 nm, 약 100 nm, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 300 nm 이하, 200 nm 이하, 100 nm 이하, 100과 300 nm 사이, 또는 200과 400 nm 사이의 폭일 수 있다. 특정한 구현 예에서, 에미터 팁(72)은 높이 300 nm 이하 및 기저 폭 300 nm 이하일 수 있다.
게이트 전극(60)은 다수의 게이트 홀(62)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(60)은 크롬, 니오븀 등과 같은 전도성 물질로 만들어질 수 있다. 일반적으로 게이트 홀(62)의 위치는 ILD 윈도우 및 에미터 팁(72)의 위치와 대응되어, 각 에미터 팁이 게이트 홀(62) 외부로 전자 빔을 방출하도록 구성될 수 있다. 게이트 홀(62)은 50과 500 나노미터 사이, 100과 400 나노미터 사이, 150과 250 나노미터 사이, 약 100 나노미터, 약 150 나노미터, 약 175 나노미터, 약 200 나노미터, 약 225 나노미터, 약 250 나노미터, 약 300 나노미터, 약 350 나노미터, 300 나노미터 이하, 250 나노미터 이하, 200 나노미터 이하, 150 나노미터 이하, 및 100 나노미터 이하의 지름을 가질 수 있다.
게이트 전극(60)은 게이트 연결선(64)을 통해 전원에 전도성으로 연결될 수 있다. 게이트 전극(60)은 약 50 나노미터(nm), 약 60 nm, 약 70 nm, 약 80 nm, 약 90 nm, 약 100 nm, 약 125, 50 nm와 125 nm 사이 또는 80 nm와 100 nm 사이의 두께를 가질 수 있다. 게이트 연결선(64)은 0.5 마이크론과 20 마이크론 사이의 두께를 가질 수 있다. 이와 같이, 게이트 전극(60)은 게이트 연결선(64)에 비해 얇다. 얇은 것과 게이트 홀(62)의 존재로 인하여, 게이트 전극(60)의 저항은 게이터 연결선(64)의 저항에 비해 실질적으로 더 높다.
저항층(57)은 음극(57)과 게이티드 콘 전자 발생원(70) 사이에 위치하며, 여러 기능 중에서도, 활성화 동안 음극(57)과 에미터 팁(72) 사이에서 흐르는 전류를 조정하는 역할을 한다. 저항층(57)은 탄화질화규소(silicon carbon nitride, SiCN), 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 저항층(57)은 하나 또는 그 이상의 외부 표면에 배리어 부분층을 더 포함할 수 있다. 즉, 저항층(57)은 음극과의 계면, 게이티드 콘 전자 발생원과의 계면에 위치하거나, 또는 음극 계면 및 게이티드 콘 전자 발생원 계면 양자에 위치하는 배리어 부분층을 더 포함할 수 있다. 배리어 부분층은 탄소-풍부 SiCN 층 또는 질소-풍부 SiCN 층을 포함할 수 있다.
SiCN은 넓은 범위의 조성물을 포함한다. SiCN은 Si(x)C(y)N(z)로 표현될 수 있으며, 여기에서 x, y, z는 각 원소의 원자 백분율을 나타낸다. 예를 들면, x=75%, y=15% 및 z=10%인 Si(x)C(y)N(z)는 원자의 75%가 규소, 15%가 탄소, 10%가 질소인 탄화질화규소를 의미한다. SiCN의 이러한 표시는 원자 백분율이 0인 경우를 포함한다. 예를 들면, z=O%인 Si(x)C(y)N(z)는 실리콘 카바이드(SiC)이다. 이와 유사하게, 만일 x=O% 및 z=O%이고 따라서 y=100%이면 순수한 탄소, 예를 들면 비정질 탄소이다.
일반적인 저항층(57)은, 예를 들면, x=47%, y=47%, z=6%로 구성된 Si(x)C(y)N(z)를 사용할 수 있다. 질소-풍부 또는 탄소 풍부 배리어 층은 저항층(57)에 사용되는 Si(x)C(y)N(z)와 비교할 때 높은 y 값(탄소 원자 백분율)을 갖거나 높은 z 값(질소 원자 백분율)을 갖는 SiCN이다. 예를 들면, 질소-풍부 또는 탄소 풍부 배리어 층은 40% 이하의 규소 원자 백분율을 갖는 SiCN 또는 SiC일 수 있다. 다른 예로서, x=47%, y=47%, z=6%로 구성된 위의 Si(x)C(y)N(z)가 저항층(57)에 사용된다면, 질소 풍부 배리어 층은 x=30%, y=30%, z=40%로 구성된 Si(x)C(y)N(z)를 사용할 수 있고, 탄소 풍부 배리어 층은 x=30%, y=65%, N=5%로 구성된 Si(x)C(y)N(z)를 사용할 수 있다. 또는, 탄소-풍부 배리어 층은 비정질 탄소일 수 있다. Si(x)C(y)N(z) 조성물의 x, y 및 z 값은 이 분야에 공지된 다양한 방법, 예를 들면 화학 기상 증착(CVD)의 스퍼터를 사용하는 증착 조건에 의해 제어될 수 있다.
음극(56)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있으며, 0.5 마이크론과 20 마이크론 사이의 두께일 수 있다.
본 개시의 전자 방출 구조체(210), 게이티드 콘 전자 발생원(70), 저항층(57) 및 음극(56)이 수직으로 정렬될 수 있음이 이해된다. 즉, 게이트 전극(60), 게이티드 콘 전자 발생원(70), 저항층(57) 및 음극(56)이 모두 서로 활성영역(80) 및 전자 방출 구조체(210)의 평면을 따라 중첩된다. 또한, 에미터 팁(72), 대응하는 게이트 홀(62), 음극(56) 및 저항층(57) 각각의 위치는 전자 방출 구조체의 평면을 따라 중첩될 수 있다. 이러한 배열은 상기의 각 구성요소 사이에 매우 적거나 전혀 없는 측면 변위를 나타내며, 따라서 (다른 효과들과 함께): 게이트 전극(60) 및 음극(56) 사이의 전압 경사의 균일성의 유지; 및 각 개별 에미터 팁(72)으로 제공되는 전류의 경로, 및 그에 의해 마주치는 저항의 균일성의 유지를 가져온다.
기판(55)은 반도체 물질, 예를 들면, 결정화 규소를 포함할 수 있다. 또한, 음극(56), 저항층(57), 에미터 팁(72) 및 ILD(74)를 포함하는 게이티드 콘 전자 발생원(70), 게이트 전극(60), 연결선(64) 중 임의의 것 또는 그 임의의 조합은 기판(55) 위에 가공되거나 이에 통합될 수 있다.
엑스레이 영상 시스템
본 개시는 적어도 하나의 여기에서 기술된 엑스레이 방출 장치 및 적어도 하나의 여기에서 기술된 영상 캡처 장치를 포함하며, 엑스레이 방출 장치가 광전도체를 포함할 수 있는 영상 캡처 장치의 전자 수신 구조체를 향해 엑스레이 빔을 방출하도록 위치하는 엑스레이 영상 시스템을 제공한다.
도 11a는 영상 캡처 장치(100) 및 엑스레이 방출 장치(1000')를 포함하는 엑스레이 영상 시스템(2000)을 나타낸다.
영상 캡처 장치(100)는 스페이서(4)에 의해 분리된 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120)를 포함한다. 스페이서(4)는 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 내부 간격(30)이 존재하도록 위치할 수 있다. 내부 간격(30)은 진공으로 밀봉되고 유지될 수 있으며, 전자 방출 구조체(110) 및 전자 수신 구조체(120) 사이에 가로막는 것이 없는 공간을 제공할 수 있다. 전자 수신 구조체(110)는 광전도체를 포함할 수 있으며, 엑스레이 방출 장치(1000')에 의해 방출되는 엑스레이를 수신하도록 구성될 수 있다. 영상 캡처 장치(100) 및 그 구성요소는 다른 곳에서 더 자세히 기술된다.
엑스레이 방출 장치(1000')는 전자 방출 장치(210)로부터 방출된 전자 빔(71)이 전자 빔(71)의 방향에 대해 일정 각도, 예를 들면, 45도로 배치된 엑스레이 방출 구조체(220')의 양극(52')에 충돌하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 제동복사(bremsstrahlung)에 의해 생성된 엑스레이(75')가 입사 전자 빔(71)에 대해 90도로 방출되어 장치(1000') 측면으로 윈도우(59')를 통해 방출된다. 엑스레이 방출 장치(1000') 및 그 구성요소는 다른 곳에서 더 자세히 기술된다.
엑스레이 영상 시스템(2000)은 대상(300)이 엑스레이 방출 장치(1000') 및 영상 캡처 장치(100) 사이에 배치되도록 허용하여, 엑스레이(75')(또는 그 일부)가 영상 캡처 장치(100)(또는 그 일부)에 충돌하기 전에 대상(300)(또는 그 일부)을 가로질러 대상(300)의 엑스레이 투과 영상을 생성한다.
엑스레이 영상 시스템(2000) 내의 엑스레이 방출 장치(1000')에 의해 방출되는 엑스레이의 출력 및/또는 폭은 조정될 수 있다. 이제 도 11b-d를 참조하면, 전자 방출 구조체(210) 내에 통합된 활성구역(85')의 확대도와 함께 엑스레이 영상 시스템(2000)이 도시되며, 활성구역(85')은 5x5 그리드 패턴 내에 배열된 25개의 활성영역(80A' - 80Y')을 갖는다. 활성구역(85')은, 예를 들면, 독립적으로 활성화될 수 있는 세 개의 동심 영역을 가질 수 있다: 중앙 활성영역(80M')을 포함하는 제1 영역; 중간 활성영역(80G', 80H', 80I', 80L', 80N', 80Q', 80R' 및 80S')을 포함하는 제2 동심 영역; 바깥쪽 활성영역(80A' - 80E', 80F', 80J', 80K', 80O', 80P', 80T' 및 80U' - 80Y')을 포함하는 제3 동심 영역.
도 11b에 나타난 바와 같이, 제2 및 제3 동심 영역을 비활성화 상태로 유지한 채로(비활성화된 활성영역(80')은 검게 나타냄) 제1 동심 영역을 활성화하는(활성화된 활성영역(80')은 하얗게 나타냄) 것은 작은 방출 전류를 갖는 좁은 전자 빔의 방출을 가져와 엑스레이 방출 장치(1000')가 좁은 엑스레이 빔을 방출한다(도 11b). 대신, 제1 및 제2 동심 영역을 함께 활성화하고 제3 동심 영역을 비활성화로 유지하는 것은 중간 방출 전류를 갖는 중간 전자 빔의 방출을 가져와, 엑스레이 방출 장치(1000')가 중간 폭의 엑스레이 빔을 방출한다(도 11c). 마지막으로, 모든 3개의 동심 영역, 즉 모든 25 활성영역을 활성화하는 것은 큰 방출 전류를 갖는 넓은 전자 빔의 방출을 가져와, 엑스레이 방출 장치(1000')가 넓은 엑스레이 빔을 방출한다(도 11d).
본 개시에 의해 제공되는 것과 같은 엑스레이 영상 시스템이 여기에서 기술된 임의의 엑스레이 방출 장치, 예를 들면, 도 6-10에 나타나고 이를 참조로 설명된 것을 포함할 수 있으며, 여기에서 기재된 임의의 영상 캡처 장치, 예를 들면, 도 2-5에 나타나고 이를 참조로 설명된 것을 포함할 수 있는 점이 이해될 것이다. 또한, 본 개시에 의해 제공되는 것과 같은 엑스레이 영상 시스템이 다수의 엑스레이 방출 장치 및/또는 다수의 영상 캡처 장치를 포함할 수 있는 점이 이해될 것이다.
전자 방출 구조체의 기능적 특징
(도 8, 9a-d, 및 10을 참조하여) 위에서 설명된 바와 같이, 활성영역(80) 및 대응하는 게이트 전극(60)은 게이트 연결선(64)의 일부에 의해 둘러싸일 수 있다. 즉, 활성영역(80)의 게이트 전극(60)은 게이트 연결선(64) 내의 완전히 폐쇄된 간격 내에 위치될 수 있다. 하나의 큰 활성영역(80)을 갖는 활성구역(85)과 비교할 때, 다수의 활성영역(80)을 갖는 상술한 배열은 다양한 이점을 갖는데, 예를 들면, 고저항 게이트 전극(60)을 통하는 전류의 경로 길이를 줄여 게이티드 콘 전자 발생원(70)의 평면을 따른 게이트 전극(60)및 음극(56) 사이의 전압 경사의 균일성을 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 배열은 게이트 전극(60)에 비해 게이트 연결선(64)이 더 나은 열 전도체일 수 있기 때문에 활성구역(85)의 온도 분포를 균일하게 하는 추가적인 효과를 갖는다.
에미터 팁(72)과 게이트 홀(62)의 작은 크기(서브-마이크론)로 인하여, 게이티드 콘 전자 발생원(70)은 나노 게이티드 콘 전자 발생원으로 간주될 수 있다. 게이티드 콘 전자 발생원(70)의 개별 요소, 예를 들면 에미터 팁(72)의 작은 크기(70)는 게이트 홀(62)의 작은 지름과 결합하여, 각 활성영역(80)과 따라서 각 활성구역(85) 내에 다수의 에미터 팁(72)의 배치를 허용한다. 예를 들면, 활성영역(80)은 제곱마이크론 당 약 1개의 에미터 팁(72)을 포함할 수 있다. 즉, 10,000 제곱마이크론(100 마이크론 x 100 마이크론)의 활성영역(80) 내에, 작은 크기의 에미터 팁(72) 및 게이트 홀(62)은 약 10,000 에미터 팁(72)의 배치를 허용한다. 에미터 팁(72)의 기저 폭 및 게이티드 콘 전자 발생원(70)의 다른 특징과 또한 게이트 전극(60)의 특징들에 기반하여, 게이티드 콘 전자 발생원(70)은 제곱마이크론 당 하나의 에미터 팁(72)보다 높은 에미터 팁 밀도, 예를 들면, 제곱마이크론 당 1 및 10 사이의 에미터 팁(72), 제곱마이크론 당 2 및 4 사이의 에미터 팁(72) 등을 가질 수 있다. 따라서, 에미터 팁(72) 및 게이트 홀(62)의 작은 크기는 에미터 팁(72)의 높은 밀도를 가능하게 하여, 각 에미터 팁(72)을 통해 흐르는 전류를 낮게 허용하면서도 게이티드 콘 전자 발생원(70)을 통한 높은 선속 밀도를 생성할 수 있고, 또한 이에 따라 게이티드 콘 전자 발생원(70)의 기능에 있어서 개선된 수명, 안정성 및 균일성을 가져온다.
게이티드 콘 전자 발생원(70)은 1과 10mA/mm2(제곱밀리미터 당 밀리암페어) 사이의 선속 밀도를 갖는 전류를 전달할 수 있다(즉, 방출 전류 밀도를 가질 수 있다).
게이티드 콘 전자 발생원(70)은 약 5 eV, 약 10 eV, 약 15 eV, 약 20 eV 또는 5와 15 eV 사이의 초기속도를 갖는 전자 빔을 방출하도록 구성될 수 있다.
게이티드 콘 전자 발생원(70)이 전달할 수 있는 특정한 방출 전류 밀도가 주어지면(상술한 바와 같이), 활성영역(80)의 방출 전류는 그 크기(예를 들면, 표면 영역)에 의존하는 점이 이해될 것이다. 유사하게, 활성구역(85)의 방출 전류는 그에 포함되는 활성영역(80)의 수에 의존한다. 예를 들면, 10 mA/mm2의 방출 전류 밀도를 갖는 100 마이크론 x 100 마이크론 크기의 활성영역은 0.1 mA의 방출 전류를 갖는다. 이에 따라, 1.1 mm2 크기이며, 100개의 그러한 활성영역(80)을 갖는 활성구역은 10mA의 방출 전류를 갖는다. 유사하게, 11 mm2 크기이며, 1000개의 그러한 활성영역(80)을 갖는 활성구역은 100mA의 방출 전류를 갖는다. 또한 유사하게, 55 mm2 크기이며, 5000개의 그러한 활성영역(80)을 갖는 활성구역은 500mA의 방출 전류를 갖는다. 그러므로, 활성구역(85)의 방출 전류는 10mA 정도로 낮거나, 또는 500mA 또는 그 이상일 수 있다.
음극(56)은 약 10 mA, 약 50 mA, 약 100 mA, 약 200 mA, 약 300 mA, 약 400mA, 약 500 mA, 약 600 mA, 약 700 mA, 약 800 mA, 약 900 mA, 약 1 A, 800 mA 이상, 500과 700 mA 사이, 300 mA와 800 mA 사이, 100 mA와 800 mA 사이, 10 mA와 1 A 사이, 적어도 500 mA, 적어도 600 mA, 적어도 700 mA 또는 적어도 800 mA의 전류("음극 전류")를 통과시키도록 구성될 수 있다. 음극 전류는 대응하는 활성구역(85)의 방출 전류(상술한 바와 같음) 및 대응하는 게이트 전극(60) (및 대응하는 게이트 연결선(64)를 통한 게이트 누설전류를 포함할 수 있다. 일반적으로 게이트 누설전류는 방출 전류에 비교해서 작으며, 따라서, 음극 전류는 활성구역(85)의 방출 전류와 유사하거나 이보다 약간 높다.
삭제
엑스레이 방출 장치의 응용
본 출원에서 제공되는 엑스레이 방출 장치는, CT 스캐너, 콘빔 CT, 전자빔 CT, 유방 단층촬영(breast tomosynthesis tomography), 역기하 엑스레이 구성(다양한 위치로부터 신속하게 엑스레이를 방출할 수 있는 확장 엑스레이 선원이 환자 가까이에 배치되고 엑스레이 검출기가 환자로부터 멀리 배치되는) 및 환자 주위의 여러 위치에 배치된 정적 엑스레이 선원 사이의 빠른 스위칭을 요구하는 다른 구성을 포함하는 다른 단층촬영 양태를 포함하는 여러 범위의 엑스레이 시스템 구성을 만족하기 위하여 다양한 기하학적 구성으로 배열될 수 있다.
실시예
실시예 1 - 집속 구조의 효과 시뮬레이션
도 12는 전자 방출 구조체 및 전자 수신 구조체 사이의 간격이 증가할 때 마주보는 전자 수신 구조체(예를 들면, 본 개시의 영상 캡처 장치의 경우 광전도체 또는 본 개시의 엑스레이 방출 장치의 경우 엑스레이 타겟)의 대향 표면에 충돌하는 지점의 전자 빔의 폭이 어떻게 증가하는지를 나타내는 영상 캡처 장치의 시뮬레이션으로부터의 결과를 보여준다. 도 12(또한 도 13-15)를 참조하면, 빔 착륙 폭, 또는 집속 스팟 크기는 마주보는 전자 수신 구조체에 충돌하는 지점에서의 전자 빔의 폭을 가리키며, 간격은 (전자 수신 구조체 상의) 양극과 (전자 방출 구조체 상의) 음극 사이의 거리를 가리킨다.
많은 경우에, 빔 착륙 폭은 좁게 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 영상 캡처 장치의 경우, 하나의 에미터 영역으로부터 방출된 전자 빔이 인접 에미터 영역으로부터 방출된 전자 빔과 중첩되지 않도록 집속 스팟 크기는 화소 피치보다 크지 않은 것이 바람직하다. 간격 거리에 의해 빔 착륙 폭이 넓어지는 점을 감안하면, 일정한 간격 거리 내에서 얻어질 수 있는 화소 피치는 제한된다. 집속 구조/전극은 간격 거리에 의한 빔 착륙 폭의 확대를 제한하는 역할을 하며, 이에 따라, 예를 들면, 더 큰 간격(예를 들면, 양극과 음극 사이의)으로 더 작은 화소 피치를 가능하게 한다.
도 13을 참조하면, 제1 집속 구조의 존재 및 제1 집속 전극에 대한 제1 집속 전압의 인가는 빔 착륙 폭을 제한할 수 있다. 예를 들면, 100 마이크로미터의 간격(양극에서 음극)을 갖는 단일 집속 구조의 전자 방출 구조체를 갖는 시뮬레이션된 영상 캡처 장치에서, 100 마이크로미터의 목표 화소 피치와 매치되도록 제1 집속 전극(음극 기반)에 약 30 볼트의 전압의 인가로 빔 착륙 폭은 약 100 마이크로미터로 제한되었다. 150 마이크로미터의 간격으로는, 제1 집속 전극으로 약 22.5볼트(20과 25볼트 사이)의 인가로 빔 착륙 폭이 약 100 마이크로미터로 제한되었다. 최적 제1 집속 전압은 간격의 크기(예를 들면, 양극에서 음극까지의 거리) 및 전계방출형 전자 발생원의 설계명세, 집속 구조의 치수 및 장치의 다른 파라미터를 포함하는 다른 파라미터에 의존한다. 제1 집속 시뮬레이션의 결과는 아래의 표 1에 나타난다.
표 1. 단일 집속의 빔 착륙 폭(마이크로미터)
Figure 112014096162867-pct00001
상술한 빔 착륙 폭에 대한 집속 구조의 효과는 유사하게 구성된 전자 방출 구조체를 갖는 시뮬레이션된 엑스레이 방출 장치에서도 동일할 것임이 이해될 것이다.
도 14를 참조하면, 제1 집속 구조와 함께 제2 집속 구조가 더 존재하는 것은 빔 착륙 폭을 더 제한할 수 있다. 예를 들면, 300 마이크로미터의 간격(양극에서 음극)을 갖는 이중 집속 구조를 포함하는 시뮬레이션된 영상 캡처 장치에서, 제1 집속 전극(음극 기반)에 30볼트를 인가하는 것과 결합하여 제2 집속 전극(음극 기반)에 약 600 볼트를 인가함으로써 100 마이크로미터의 목표 화소 피치와 매치되는 약 100 마이크로미터로 빔 착륙 폭이 제한되었다. 400 마이크로미터의 간격에서는, 제1 집속 전극에 30볼트를 인가하는 것과 결합하여 제2 집속 전극에 약 1000 볼트를 인가하여 약 100 마이크로미터로 빔 착륙 폭이 제한되었다. 최적 제2 집속 전압은 간격의 크기(예를 들면, 양극에서 음극까지의 거리) 및 전계방출형 전자 발생원의 설계명세, 집속 구조의 치수 및 필요에 따라 조절될 수 있는 장치의 다른 파라미터를 포함하는 다른 파라미터에 의존한다. 이중 집속 시뮬레이션의 결과는 아래의 표 2에 나타난다.
표 2. 이중 집속의 빔 착륙 폭(마이크로미터)
Figure 112014096162867-pct00002
상술한 빔 착륙 폭에 대한 집속 구조의 효과는 유사하게 구성된 전자 방출 구조체를 갖는 시뮬레이션된 엑스레이 방출 장치에서도 동일할 것임이 이해될 것이다.
실시예 2 - 집속 스팟 크기에 대한 전자 초기 속도의 영향
도 15는 게이티드 콘 전자 발생원으로부터 방출되는 전자 빔의 초기 전자 속도가 0eV로부터 50eV로 증가할 때, 대향하는 양극에 충돌하는 지점에서 전자 빔의 폭(즉, 집속 스팟 크기)이 어떻게 증가하는지를 나타내는, 마주보는 전자 수신 구조체(예를 들면, 영상 캡처 장치 또는 엑스레이 방출 장치)를 포함하는 시뮬레이션된 장치의 결과를 보여준다. 시뮬레이션에 적용된 조건에서 (음극 영역 5 밀리미터, 음극과 양극 사이의 거리 4mm, 집속 윈도우(집속 구조의 내부 폭) 14mm, 10eV의 초기 전자 속도 및 -4000V의 집속 바이어스(집속 구조에 인가된 전압)로 1000 마이크론 이하의 집속 스팟 크기가 얻어졌다.
개시된 구현 예의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해질 수 있으며, 위에서 설명된 다양한 특징의 조합 및 부조합(sub combination) 양자를 포함할 뿐 아니라, 위의 명세서를 읽고 이 분야의 기술자에게 일어날 수 있는 그 변경 및 변형을 포함한다.
여기에서 사용된 기술적이고 과학적인 용어는 이 개시가 속하는 분야의 기술자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 그럼에도 불구하고, 이 출원으로부터 얻어지는 특허의 존속기간 동안 많은 관련된 시스템 및 방법이 개발될 것으로 예상한다.
여기에서 사용된 바에 따르면, "약"은 적어도 ±10%를 의미한다.
"포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는(having)"의 용어 및 그 활용은 "포함하되 이에 제한되지 않는"을 의미하며 열거된 구성요소가 포함되지만, 일반적으로 다른 구성요소의 배제가 아닌 것을 나타낸다. 이러한 용어는 "~로 구성되는(consisting of)" 및 "본질적으로 ~로 구성되는(consisting essentially of)"를 포함한다.
"본질적으로 ~로 구성되는(consisting essentially of)"의 어구는 조성물 또는 방법이 추가적인 성분 및/또는 단계를 포함할 수 있지만, 추가되는 성분 및/또는 단계가 청구된 조성물 또는 방법의 기본적이고 신규한 특징을 실질적으로 변경하지 않는 경우를 의미한다.
여기에서 사용된 바에 따르면, 단수 형태 "하나(a, an)" 및 "그(the)"는 문맥이 명확하게 다른 것을 지시하지 않는 한 복수의 참조를 포함할 수 있다. 예를 들면, "하나의 화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물"은 그 혼합물을 포함하는 다수의 화합물을 포함할 수 있다.
여기에서 사용된 "예시적인(exemplary)"의 단어는 "예, 보기 또는 예시의 기능을 하는(serving as an example, instance or illustration)"의 의미이다. "예시적인" 것으로 서술된 임의의 구현 예는 다른 구현 예에 비하여 필수적으로 바람직하거나 이로운 것으로 간주되지 않으며 다른 구현 예로부터의 특징의 통합을 배제하는 것으로 해석되지 않는다.
여기에서 사용된 "선택적으로(optionally)"의 단어는 "일부 구현 예에서는 제공되고 다른 구현 예에서는 제공되지 않는"의 의미이다. 본 개시의 임의의 특정한 구현 예는 그러한 특징들이 서로 충돌하지 않는 한 다수의 "선택적인(optional)" 특징을 포함할 수 있다.
여기에서 수치 범위가 지시될 때마다, 이는 지시된 범위 내에서 임의의 인용된 수치(분수 또는 정수)를 포함하는 것을 의미한다. 제1 지시 수와 제2 지시 수 "사이의 범위(ranging/ranges between)" 및 제1 지시 수"로부터(ranging/ranges from)" 제2 지시 수"까지(to)"의 범위는 여기에서 서로 교환될 수 있는 것으로 사용되며 제1 및 제2 지시 수를 포함하고 그 사이의 모든 분수 및 정수를 포함하는 것을 의미한다. 그러므로, 범위 형태의 서술은 단지 편리와 간결함을 위한 것일 뿐 본 개시의 범위에 대한 확고한 제한으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 범위의 기술은 범위 내의 개별적인 수치 값과 함께 모든 가능한 부분범위를 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들면, 1로부터 6까지와 같은 범위의 기재는 1로부터 3까지, 1로부터 4까지, 1로부터 5까지, 2로부터 4까지, 2로부터 6까지, 3으로부터 6까지 등과 같은 부분범위와 그 범위 내의 개별 숫자, 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6뿐 아니라, 정수가 아닌 중간값 또한 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 넓이와 관계없이 적용된다.
명확함을 위하여 별도의 실시예의 문맥 내에서 서술된 본 개시의 어떤 특징들은 단일 구현 예 내에서 결합하여 제공될 수도 있음이 이해된다. 반대로, 간결함을 위하여 단일 구현 예의 문맥에서 기재된 본 개시의 다양한 특징이 별개로 제공되거나 임의의 적절한 부분결합 또는 본 개시의 임의의 다른 구현 예로서 제공될 수도 있다. 다양한 구현 예의 문맥에서 기술된 어떤 특징들은 그러한 구성요소 없이는 그 구현 예가 무효이지 않은 한 그러한 구현 예들의 필수적인 특징으로 간주되어서는 안된다.
본 개시가 그 특정한 구현 예들과 관련하여 설명되었지만, 많은 대안, 변경 및 변화가 이 분야의 기술자에게 명백한 것은 당연하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 정신 및 넓은 범위에 포함되는 이러한 대안, 변경 및 변화를 모두 포용하는 것으로 의도된다.
이 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허출원은. 각 개별적인 간행물, 특허 또는 특허출원이 구체적이고 개별적으로 여기에서 참조로 포함된 것으로 명시된 것과 동일한 한도로, 본 명세서에 전체로서 참조로 포함된다. 또한, 이 출원 내의 임의의 참조의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 개시의 종래기술로 사용 가능한 것을 받아들이는 것으로 해석되어서는 안된다. 부분의 머릿말(section headings)이 사용되었지만, 이는 필수적으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (42)

  1. 엑스레이 방출 구조체와 전자 방출 구조체가 서로 마주보고 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체 사이에 진공 내부 간격이 존재하도록 위치하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 분리되는 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체를 포함하는 엑스레이 방출 장치로서;
    상기 엑스레이 방출 구조체는 엑스레이 타겟인 양극을 포함하고;
    상기 전자 방출 구조체는 적어도 하나의 활성구역을 포함하며, 각 활성구역은:
    (a) 음극;
    (b) 어레이로 배열된 다수의 에미터 팁을 포함하는 게이티드 콘(gated cone) 전자 발생원;
    (c) 상기 게이티드 콘 전자 발생원 및 음극 사이에 위치한 저항층; 및
    (d) 다수의 게이트 홀을 포함하고, 상기 다수의 게이트 홀 중 적어도 하나의 위치는 상기 다수의 에미터 팁의 적어도 하나의 위치와 대응되는, 게이트 전극;
    을 포함하는 다수의 활성영역을 포함하며,
    상기 다수의 에미터 팁은 상기 엑스레이 방출 구조체를 향해 전자빔을 방출하도록 구성되고,
    상기 게이트 전극은 상기 게이트 전극보다 두꺼운 게이트 연결선을 통해 전압원과 연결되고, 상기 게이트 전극이 모든 면에서 상기 게이트 연결선에 연결되도록 상기 게이트 연결선의 갭 내에 위치하고,
    제1 상태에서는 제1의 수의 활성영역을 동시에 활성화하고, 제2 상태에서는 상기 제1의 수와는 상이한 제2의 수의 활성영역을 동시에 활성화하는, 엑스레이 방출 장치.
  2. 엑스레이 방출 구조체와 전자 방출 구조체가 서로 마주보고 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체 사이에 진공 내부 간격이 존재하도록 위치하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 분리되는 상기 엑스레이 방출 구조체 및 상기 전자 방출 구조체를 포함하는 엑스레이 방출 장치로서;
    상기 엑스레이 방출 구조체는 엑스레이 타겟인 양극을 포함하고;
    상기 전자 방출 구조체는 적어도 하나의 활성구역을 포함하며, 각 활성구역은:
    (a) 음극;
    (b) 어레이로 배열된 다수의 에미터 팁을 포함하는 게이티드 콘(gated cone) 전자 발생원;
    (c) 상기 게이티드 콘 전자 발생원 및 음극 사이에 위치한 저항층; 및
    (d) 다수의 게이트 홀을 포함하고, 상기 다수의 게이트 홀 중 적어도 하나의 위치는 상기 다수의 에미터 팁의 적어도 하나의 위치와 대응되는, 게이트 전극;
    을 포함하는 다수의 활성영역을 포함하며,
    상기 다수의 에미터 팁은 상기 엑스레이 방출 구조체를 향해 전자빔을 방출하도록 구성되고,
    상기 활성구역은 적어도 하나의 집속 구조에 의해 둘러싸여 있으며,
    상기 다수의 활성영역은 사각 그리드 패턴으로 상기 활성구역에 배치되고,
    상기 다수의 활성영역 중 하나 또는 다수의 서브셋은 독립적으로 활성화될 수 있으며, 제1 상태에서는 제1의 수의 활성영역을 동시에 활성화하고, 제2 상태에서는 상기 제1의 수와는 상이한 제2의 수의 활성영역을 동시에 활성화하며,
    상기 다수의 활성영역은, 적어도 하나의 제1 활성영역과, 상기 제1 활성영역을 둘러싸도록 배치되는 다수의 제2 활성영역을 포함하고,
    상기 제1 상태에서는, 상기 다수의 제2 활성영역을 비활성화 상태로 유지한 채로 상기 제1 활성영역을 활성화하고,
    상기 제2 상태에서는, 상기 제1 활성영역 및 상기 다수의 제2 활성영역을 동시에 활성화하는, 엑스레이 방출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    제3 상태에서는 상기 제1의 수 및 제2의 수와는 상이한 제3의 수의 활성영역을 동시에 활성화하는, 엑스레이 방출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 활성영역은, 상기 다수의 제2 활성영역을 둘러싸도록 배치되는 다수의 제3 활성영역을 포함하고,
    상기 제1 상태에서는, 상기 다수의 제2 활성영역 및 상기 다수의 제3 활성영역을 비활성화 상태로 유지한 채로 상기 제1 활성영역을 활성화하고,
    상기 제2 상태에서는, 상기 다수의 제3 활성영역을 비활성화 상태로 유지한 채로 상기 제1 활성영역 및 상기 다수의 제2 활성영역을 동시에 활성화하고,
    상기 제3 상태에서는, 상기 제1 활성영역, 상기 다수의 제2 활성영역 및 상기 다수의 제3 활성영역을 동시에 활성화하는, 엑스레이 방출 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
KR1020147028401A 2012-03-16 2013-03-14 전자 방출 구조체를 갖는 장치 KR102076380B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261611990P 2012-03-16 2012-03-16
US61/611,990 2012-03-16
US201261747455P 2012-12-31 2012-12-31
US61/747,455 2012-12-31
PCT/IB2013/052045 WO2013136299A1 (en) 2012-03-16 2013-03-14 Devices having an electron emitting structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140143399A KR20140143399A (ko) 2014-12-16
KR102076380B1 true KR102076380B1 (ko) 2020-02-11

Family

ID=49160326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147028401A KR102076380B1 (ko) 2012-03-16 2013-03-14 전자 방출 구조체를 갖는 장치

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10242836B2 (ko)
EP (1) EP2826056B1 (ko)
JP (2) JP2015515091A (ko)
KR (1) KR102076380B1 (ko)
CN (1) CN104170050B (ko)
IL (1) IL234669B (ko)
WO (1) WO2013136299A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013136299A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Nanox Imaging Limited Devices having an electron emitting structure
CN104584179B (zh) * 2012-08-16 2017-10-13 纳欧克斯影像有限公司 图像捕捉装置
WO2015079393A1 (en) 2013-11-27 2015-06-04 Nanox Imaging Plc Electron emitting construct configured with ion bombardment resistant
GB2531326B (en) * 2014-10-16 2020-08-05 Adaptix Ltd An X-Ray emitter panel and a method of designing such an X-Ray emitter panel
JP6493420B2 (ja) * 2015-02-05 2019-04-03 株式会社島津製作所 Ｘ線発生装置
US10334712B2 (en) 2015-11-11 2019-06-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Radiography apparatus
US11282668B2 (en) * 2016-03-31 2022-03-22 Nano-X Imaging Ltd. X-ray tube and a controller thereof
CN109411312B (zh) * 2018-10-31 2020-07-28 中国工程物理研究院流体物理研究所 基于飞秒激光调制的超快电子枪及其验证方法
CN109507215B (zh) * 2018-11-26 2022-05-17 国家纳米科学中心 X射线成像装置及x射线成像方法
US10825634B2 (en) * 2019-02-21 2020-11-03 Varex Imaging Corporation X-ray tube emitter
US11152183B2 (en) * 2019-07-15 2021-10-19 Sigray, Inc. X-ray source with rotating anode at atmospheric pressure
US11417492B2 (en) 2019-09-26 2022-08-16 Kla Corporation Light modulated electron source
US11719652B2 (en) * 2020-02-04 2023-08-08 Kla Corporation Semiconductor metrology and inspection based on an x-ray source with an electron emitter array

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007128881A (ja) * 2005-10-31 2007-05-24 Samsung Sdi Co Ltd 電子放出デバイス、電子放出ディスプレイ
US20080135766A1 (en) * 2005-02-01 2008-06-12 Sang Hee Nam Digital X-Ray Image Detector Using an Fed Device
JP2011210641A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 電子放出源アレイ、撮像装置、及び表示装置

Family Cites Families (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2310061A1 (de) 1973-02-28 1974-08-29 Siemens Ag Roentgenroehre
FR2623013A1 (fr) * 1987-11-06 1989-05-12 Commissariat Energie Atomique Source d'electrons a cathodes emissives a micropointes et dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitee par emission de champ,utilisant cette source
JP2897520B2 (ja) 1992-04-02 1999-05-31 日本電気株式会社 冷陰極
JPH08507643A (ja) 1993-03-11 1996-08-13 フェド．コーポレイション エミッタ先端構造体及び該エミッタ先端構造体を備える電界放出装置並びにその製造方法
JP3384840B2 (ja) 1993-07-13 2003-03-10 株式会社日立製作所 撮像管およびその動作方法
US5528103A (en) * 1994-01-31 1996-06-18 Silicon Video Corporation Field emitter with focusing ridges situated to sides of gate
US5552659A (en) * 1994-06-29 1996-09-03 Silicon Video Corporation Structure and fabrication of gated electron-emitting device having electron optics to reduce electron-beam divergence
US5677539A (en) * 1995-10-13 1997-10-14 Digirad Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection
US6031250A (en) 1995-12-20 2000-02-29 Advanced Technology Materials, Inc. Integrated circuit devices and methods employing amorphous silicon carbide resistor materials
JPH09219144A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Futaba Corp 電界放出カソードとその製造方法
IL119075A (en) * 1996-08-14 1999-11-30 Imarad Imaging Systems Ltd Semiconductor detector
JP2939943B2 (ja) 1996-11-01 1999-08-25 日本電気株式会社 冷陰極電子銃およびこれを備えたマイクロ波管装置
JPH10302688A (ja) 1997-04-30 1998-11-13 Rigaku Corp Ｘ線発生装置
US6002199A (en) * 1997-05-30 1999-12-14 Candescent Technologies Corporation Structure and fabrication of electron-emitting device having ladder-like emitter electrode
FR2764731A1 (fr) * 1997-06-13 1998-12-18 Commissariat Energie Atomique Tube a rayons x comportant une source d'electrons a micropointes et des moyens de focalisations magnetique
US6013986A (en) 1997-06-30 2000-01-11 Candescent Technologies Corporation Electron-emitting device having multi-layer resistor
US6034373A (en) * 1997-12-11 2000-03-07 Imrad Imaging Systems Ltd. Semiconductor radiation detector with reduced surface effects
US6028313A (en) * 1997-12-31 2000-02-22 Mcdaniel; David L. Direct conversion photon detector
JP2000048743A (ja) 1998-05-26 2000-02-18 Futaba Corp 平面形撮像装置及びその製造方法
KR20010046795A (ko) * 1999-11-15 2001-06-15 김덕중 집속 렌즈를 갖는 전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법
US6456691B2 (en) * 2000-03-06 2002-09-24 Rigaku Corporation X-ray generator
US6333968B1 (en) * 2000-05-05 2001-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Transmission cathode for X-ray production
US7826595B2 (en) * 2000-10-06 2010-11-02 The University Of North Carolina Micro-focus field emission x-ray sources and related methods
US7082182B2 (en) * 2000-10-06 2006-07-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography system for imaging of human and small animal
US7085351B2 (en) * 2000-10-06 2006-08-01 University Of North Carolina At Chapel Hill Method and apparatus for controlling electron beam current
US6553096B1 (en) * 2000-10-06 2003-04-22 The University Of North Carolina Chapel Hill X-ray generating mechanism using electron field emission cathode
US6980627B2 (en) * 2000-10-06 2005-12-27 Xintek, Inc. Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
US7227924B2 (en) * 2000-10-06 2007-06-05 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography scanning system and method using a field emission x-ray source
CA2410892A1 (en) * 2001-02-28 2002-11-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Multi-radiation source x-ray ct apparatus
US6911767B2 (en) * 2001-06-14 2005-06-28 Hyperion Catalysis International, Inc. Field emission devices using ion bombarded carbon nanotubes
US6674837B1 (en) * 2001-06-15 2004-01-06 Nan Crystal Imaging Corporation X-ray imaging system incorporating pixelated X-ray source and synchronized detector
US6760407B2 (en) * 2002-04-17 2004-07-06 Ge Medical Global Technology Company, Llc X-ray source and method having cathode with curved emission surface
US7158102B2 (en) 2002-04-26 2007-01-02 Candescent Technologies Corporation System and method for recalibrating flat panel field emission displays
US7233101B2 (en) * 2002-12-31 2007-06-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate-supported array having steerable nanowires elements use in electron emitting devices
US6809465B2 (en) * 2002-08-23 2004-10-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Article comprising MEMS-based two-dimensional e-beam sources and method for making the same
US7042982B2 (en) * 2003-11-19 2006-05-09 Lucent Technologies Inc. Focusable and steerable micro-miniature x-ray apparatus
US7192031B2 (en) * 2004-02-05 2007-03-20 General Electric Company Emitter array configurations for a stationary CT system
JP2005228556A (ja) 2004-02-12 2005-08-25 Pioneer Electronic Corp 電子放出素子を用いた光電変換装置および撮像装置
US7085352B2 (en) * 2004-06-30 2006-08-01 General Electric Company Electron emitter assembly and method for generating electron beams
US7323692B2 (en) 2004-08-10 2008-01-29 Research Foundation Of State University Of New York Flat-panel detector with avalanche gain
KR101049822B1 (ko) * 2004-08-30 2011-07-15 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자
US7868850B2 (en) 2004-10-06 2011-01-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Field emitter array with split gates and method for operating the same
US20080211401A1 (en) 2004-12-17 2008-09-04 Tomonari Nakada Electron Emission Device And Manufacturing Method Of The Same
CN100543913C (zh) * 2005-02-25 2009-09-23 清华大学 场发射显示装置
JP2007194014A (ja) 2006-01-18 2007-08-02 Fujifilm Corp 画像検出器
US20070188090A1 (en) 2006-02-15 2007-08-16 Matsushita Toshiba Picture Display Co., Ltd. Field-emission electron source apparatus
US7825591B2 (en) * 2006-02-15 2010-11-02 Panasonic Corporation Mesh structure and field-emission electron source apparatus using the same
US20070189459A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Stellar Micro Devices, Inc. Compact radiation source
JP4878311B2 (ja) * 2006-03-03 2012-02-15 キヤノン株式会社 マルチｘ線発生装置
DE102006018633B4 (de) 2006-04-21 2011-12-29 Siemens Ag Flächenemitter und Röntgenröhre mit Flächenemitter
JP2007305337A (ja) 2006-05-09 2007-11-22 Hitachi Medical Corp マイクロフォーカスｘ線管
US7609815B2 (en) * 2006-06-01 2009-10-27 The Regents Of The University Of California High brightness—multiple beamlets source for patterned X-ray production
US8274205B2 (en) * 2006-12-05 2012-09-25 General Electric Company System and method for limiting arc effects in field emitter arrays
EP2144271B1 (en) * 2007-04-26 2014-04-09 Panasonic Corporation X-ray imaging device and x-ray radiographic apparatus
JP5066392B2 (ja) 2007-05-21 2012-11-07 日本放送協会 撮像装置
JP5041875B2 (ja) 2007-05-21 2012-10-03 日本放送協会 撮像装置
US7627087B2 (en) * 2007-06-28 2009-12-01 General Electric Company One-dimensional grid mesh for a high-compression electron gun
JP5074879B2 (ja) * 2007-10-16 2012-11-14 双葉電子工業株式会社 電子放出素子及び表示素子
US7826594B2 (en) * 2008-01-21 2010-11-02 General Electric Company Virtual matrix control scheme for multiple spot X-ray source
US7809114B2 (en) 2008-01-21 2010-10-05 General Electric Company Field emitter based electron source for multiple spot X-ray
FR2926924B1 (fr) 2008-01-25 2012-10-12 Thales Sa Source radiogene comprenant au moins une source d'electrons associee a un dispositif photoelectrique de commande
JP4886713B2 (ja) * 2008-02-13 2012-02-29 キヤノン株式会社 Ｘ線撮影装置及びその制御方法
JP5294653B2 (ja) 2008-02-28 2013-09-18 キヤノン株式会社 マルチｘ線発生装置及びｘ線撮影装置
KR100980557B1 (ko) * 2008-03-24 2010-09-06 경희대학교 산학협력단 엑스레이 장치를 구비한 내시경
US7801277B2 (en) * 2008-03-26 2010-09-21 General Electric Company Field emitter based electron source with minimized beam emittance growth
JP5106284B2 (ja) 2008-07-16 2012-12-26 パイオニア株式会社 撮像装置
JP4693884B2 (ja) 2008-09-18 2011-06-01 キヤノン株式会社 マルチｘ線撮影装置及びその制御方法
US8989351B2 (en) * 2009-05-12 2015-03-24 Koninklijke Philips N.V. X-ray source with a plurality of electron emitters
ES2569122T3 (es) * 2009-08-07 2016-05-06 The Regents Of The University Of California Aparato para producir rayos X para su uso en imagenología
JP2011071022A (ja) 2009-09-28 2011-04-07 Horizon:Kk 電子放出装置及びそれを用いた電子放出型電子機器
DE102009043424A1 (de) 2009-09-29 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Medizinisches Röntgenaufnahmesystem
DE102009058266B4 (de) 2009-12-14 2020-01-02 Siemens Healthcare Gmbh Medizinisches Röntgenaufnahmesystem
US8588372B2 (en) * 2009-12-16 2013-11-19 General Electric Company Apparatus for modifying electron beam aspect ratio for X-ray generation
US8447013B2 (en) 2010-03-22 2013-05-21 Xinray Systems Inc Multibeam x-ray source with intelligent electronic control systems and related methods
JP2011258470A (ja) 2010-06-10 2011-12-22 Canon Inc 電子放出素子およびそれを用いた画像表示装置ならびに放射線発生装置および放射線撮像システム
KR101239765B1 (ko) * 2011-02-09 2013-03-06 삼성전자주식회사 엑스레이 발생장치 및 이를 포함하는 엑스레이 촬영 시스템
CN202126987U (zh) * 2011-06-17 2012-01-25 上海现代科技发展有限公司 微焦点x射线源
CN102324350B (zh) * 2011-08-07 2013-12-04 上海康众光电科技有限公司 一种定向生长的网格状高性能碳纳米管场发射阵列及制备方法
WO2013136299A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Nanox Imaging Limited Devices having an electron emitting structure
US8953747B2 (en) * 2012-03-28 2015-02-10 Schlumberger Technology Corporation Shielding electrode for an X-ray generator
WO2013187970A2 (en) * 2012-05-14 2013-12-19 The General Hospital Corporation Method for coded-source phase contrast x-ray imaging
KR101341672B1 (ko) * 2012-07-27 2013-12-16 경희대학교 산학협력단 디지털 엑스레이 소스
CN104584179B (zh) * 2012-08-16 2017-10-13 纳欧克斯影像有限公司 图像捕捉装置
CN103903941B (zh) * 2012-12-31 2018-07-06 同方威视技术股份有限公司 阴控多阴极分布式x射线装置及具有该装置的ct设备
WO2014124041A2 (en) * 2013-02-05 2014-08-14 Guerrera Stephen Angelo Individually switched field emission arrays
US9793089B2 (en) * 2013-09-16 2017-10-17 Kla-Tencor Corporation Electron emitter device with integrated multi-pole electrode structure
JP2015144809A (ja) * 2014-01-06 2015-08-13 株式会社東芝 Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びフォトンカウンティングｃｔ装置
KR102032170B1 (ko) * 2014-01-24 2019-10-15 한국전자통신연구원 멀티 전계 방출 소자들의 구동방법 및 멀티 전계 방출 시스템
US9666401B2 (en) * 2014-11-21 2017-05-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Field-emission device with improved beams-convergence
US9711255B2 (en) * 2015-01-16 2017-07-18 Stanley Electric Co., Ltd Ultraviolet-emitting material and ultraviolet light source
US9966230B1 (en) * 2016-10-13 2018-05-08 Kla-Tencor Corporation Multi-column electron beam lithography including field emitters on a silicon substrate with boron layer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135766A1 (en) * 2005-02-01 2008-06-12 Sang Hee Nam Digital X-Ray Image Detector Using an Fed Device
JP2007128881A (ja) * 2005-10-31 2007-05-24 Samsung Sdi Co Ltd 電子放出デバイス、電子放出ディスプレイ
JP2011210641A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 電子放出源アレイ、撮像装置、及び表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150092923A1 (en) 2015-04-02
IL234669A0 (en) 2014-11-30
JP6400776B2 (ja) 2018-10-03
US20190189383A1 (en) 2019-06-20
JP2015515091A (ja) 2015-05-21
EP2826056A4 (en) 2016-08-17
CN104170050B (zh) 2018-01-12
JP2017147237A (ja) 2017-08-24
EP2826056B1 (en) 2023-07-19
EP2826056A1 (en) 2015-01-21
KR20140143399A (ko) 2014-12-16
CN104170050A (zh) 2014-11-26
IL234669B (en) 2019-07-31
US10242836B2 (en) 2019-03-26
US11101095B2 (en) 2021-08-24
WO2013136299A1 (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102076380B1 (ko) 전자 방출 구조체를 갖는 장치
KR102025970B1 (ko) 영상 캡처 장치
US9991085B2 (en) Apparatuses and methods for generating distributed x-rays in a scanning manner
EP1995757B1 (en) Multi x-ray generator and multi-radiography system
US7809114B2 (en) Field emitter based electron source for multiple spot X-ray
US8208603B2 (en) X-ray generating device
US10438764B2 (en) Field emission apparatus
US10032595B2 (en) Robust electrode with septum rod for biased X-ray tube cathode
KR102312207B1 (ko) 엑스선 소스 및 이를 포함하는 장치
KR102646635B1 (ko) 전계방출 엑스선 소스

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant