KR102201864B1 - 전자 유도 및 수신하는 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 베이스 및 상기 안테나 베이스의 전면으로부터 돌출하도록 상기 안테나 베이스 상에 구비된 안테나 소자를 포함하는 마이크로- 또는 나노-초점 X-선 발생을 위한 애노드로서의 전자 안테나에 관한 것으로, 상기 안테나는 이의 부근에서 전자를 상기 안테나 소자 상부로 유도하고 끌어당기도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 유도 및 수신하는 소자
본 발명에 제공된 예시적인 실시 형태는 통신을 위한 신호가 아닌 전자기 방사선(electromagnetic radiation)을 위한 자극으로서 전자를 수신하도록 구성된, 안테나 소자(antenna element) 및 안테나 베이스(antenna base)를 포함하는 전자 유도 및 수신 소자 또는 전자 안테나에 관한 것이다. 예시적인 실시 형태는 또한 상기 전자 안테나뿐만 아니라 다른 파장을 갖는 적용을 포함하는 X-선 튜브에 관한 것이다.
현대 사회에 사용되는 대부분의 장치나 기계는 본질적으로 한 위치에서 다른 위치로 전자를 이동시킨 결과이다. 움직임(motion)의 형태, 즉 변환, 진동, 균일 또는 가속/감속과 모션의 논리적 제어는 장치 또는 기계의 기능성 및 다양성을 정의한다. 움직임에 대한 근본적인 제약은 보존 법칙, 전하의 연속성 및 중립성이다. 고체 상태 장치에서 전원에서 설립되는 전위는 전자를 장치의 활성 구성 요소를 통과하게 구동하여 장치의 기능을 수행하게 하고, 전원으로 다시 흐른다. 진공 장치에서 전자는 전자 방출기 또는 캐소드로부터 진공으로 방출되며, 여기서 전자는 정적 또는 진동 전자기장을 추가하여 조작될 수 있으며, 전자 수신 소자 또는 캐소드에 의해 수집된다. 수신 과정은 애노드 물질의 전자와 핵으로 입사 전자의 운동량과 에너지의 이동에 의해 특징되며, 결과적으로 전자기 방사선을 생성시킨다. 광자의 에너지와 운동량이 방사선의 미립자(corpuscular) 측면을 상징하지만, 파장과 주파수는 방사선의 파동적 측면을 상징한다. 입사 전자의 운동 에너지는 X-선의 파장 범위가 10 nm와 0.01 nm 사이 또는 이하인 경우 유용하거나 해로울 수 있는 방사선의 가장 짧은 파장을 결정한다. X-선 공급원는 이러한 파장을 이용하는 장치이다.
X-선 공급원 또는 튜브는 전자 방출기(electron emitter) 또는 캐소드 및 전자 수신기 또는 애노드를 포함한다. 애노드는 X-선 방출기(emitter)이다. 캐소드 및 애노드는 특정 구성으로 배열되며, 진공 하우징 내에 동봉된다. X-선 생성기는 X-선 공급원(튜브)과 이의 전원 유닛(들)을 포함하는 장치이다. X-선 기계 또는 시스템은 1) X-선 공급원, 2) 컴퓨터 조작 및 취급 장치, 3) 하나 이상의 검출기, 및 4) 하나 이상의 전원 유닛(들)의 구성 요소를 포함할 수 있다.
X-선은 의료 영상(imaging), 보안 검사 및 산업에서의 비파괴 검사 등에서의 적용을 발견한다. 컴퓨터 기술은 X-선 CT 스캐너(컴퓨터 단층 촬영)와 같이 현대 사회에서 X-선의 사용을 혁신적으로 변화시킨다. 검출기 기술에서의 진보는 향상된 에너지 및 공간 해상도, 디지털 이미지 및 지속적으로 증가하는 스캔 영역을 가능하게 한다. 그러나, X-선을 생성하기 위한 기술은 약 100년 전 윌리엄 디(William D)의 쿨리지 튜브(Coolidge tube)가 탄생한 이후 본질적으로 동일하였다. 쿨리지는 가스-충진 튜브를 고온 텅스텐 필라멘트를 하우징하는 진공 튜브로 대체하여 열이온 방출을 이용하는 방식으로 X-선 생성에 혁명을 일으켰다(미국 특허 제1203495호, "진공-튜브(Vacuum-tube)", 1913년 5월 9일 출원). X-선 생성을 위한 동일한 물리학은 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 쿨리지 튜브의 두 가지 핵심 구성 요소인 텅스텐(W) 나선형 필라멘트의 캐소드와 구리(Cu)-실린더에 삽입된 W-디스크의 애노드는 구체적으로 1917년 12월 4일에 출원된 미국 특허 제1326029호의 "백열 캐소드 장치(Incandescent cathode device)" 및 1912년 8월 21일에 출원된 미국 특허 제1162339호의 "복합체 금속체의 제조방법(Method of making composite metal bodies)"에서의 고정 애노드 X-선 튜브와 동일하게 보이고, 오늘날의 X-선 튜브와 동일한 방식으로 작동한다.
지난 20년 간 새로운 종류의 나노-물질의 출현은 전계 방출 캐소드의 기초적인 연구와 적용에서의 발전을 촉진시켰다. 종래 기술의 X-선 장치에 개시된 바와 같은 CNT에 기초한 전계 방출 캐소드의 경우, 전자 빔의 총 전류는 종종 주어진 적용을 위한 고온 캐소드와 어울리기에 너무 낮았다. 이는 원칙적으로 캐소드의 영역을 증가시킴으로써 해결될 수 있다. 그러나, 더 큰 캐소드 영역은 초점 크기를 더 넓게 하고 이미지의 공간 해상도를 저하시켜 원치않는 결과를 자연스럽게 초래한다. 초점 크기가 작을수록 이미지의 공간 해상도가 높아지는 것이 잘 알려져있다. 마찬가지로, 고온 캐소드 X-선 튜브의 경우, 초점 크기를 소위 마이크로 초점 범위로 감소시키기 위해 강한 전자기 렌즈가 캐소드와 애노드 사이의 공간을 가로지르는 전자 빔을 집속(focus)하는데 사용된다. 결과적으로, 초점 아래의 애노드 영역은 고체 상태를 유지하기 위해 너무 높은 열적 부하를 받을 수 있다. 애노드의 용융은 튜브의 파괴일 것이다. 더 작은 초점을 위한 필요 조건과 결과적으로 초점에 더 높은 전력 부하 사이 균형을 타협하는 다양한 해결책이 있다. 전자기 렌즈를 사용하는 것 이외에, 액체 금속 제트(jet) 애노드를 사용하는 또 다른 형태의 해결책이 미국 공개 특허 제2002/0015473호에 개시되어 있다. 제트에서의 액체 금속의 순환은 전자 빔에 의해 생성된 열을 가열조로 전달한다. 그러나, 이러한 공급원의 고진공 상태는 진공 시스템 또는 "개방 튜브(open tube)"를 계속적으로 펌핑함으로써 유지되므로, 전체 장치는 여전히 부피가 크고 복잡하여, 부피가 작고 이동성에 대한 요구가 우세한 많은 산업 및 의료 적용에 적합할 수 없다.
WO 2015/118178 및 WO 2015/118177의 출원인으로부터 이전의 특허 출원에서, X-선 생성용 열이온 방출 이외의 방출 메카니즘을 허용하는 진보적인 형태의 비-CNT-기반 전자 방출기 및 진보적인 X-선 장치가 개시되어, 신규하고 유리한 특징의 공급원을 X-선 영상에 도입할 수 있다.
본 발명에서는 전자기 방사선 생성용 진공 장치에서 애노드의 개념을 대체하기 위해 근본적으로 신규한 개념의 전자 안테나를 제시한다. 본 발명은 X-선 생성용 애노드의 대체물(replacement)로 전자 안테나를 제공하고, 상기 전자 안테나를 포함하는 마이크로- 또는 나노-초점 X-선 튜브를 제공한다.
캐소드의 상대 전극인 애노드는 X-선 튜브의 주요 구성 요소 중 하나이고; 이의 작동은 상기 캐소드로부터 방출된 전자를 수신하고, X-선을 방출하며, 동시에 X-선 생성 공정의 부산물인 열을 주위로 전도할 수 있다는 것이다. 전자 빔이 애노드를 타격하는 영역을 초점(focal spot)이라고 한다. 고정 애노드 튜브에서, 애노드는 전면이 동일 평면인 부피가 더 큰 구리 실린더에 삽입된 작은 텅스텐 디스크로 제조되고; 이의 구조 및 제조 방법은 1912년에 윌리엄 디 쿨리지에 의해 발명되었고 미국 특허 제1162339호에 개시되어 있다. 이러한 종래 기술의 X-선 튜브에서, 초점의 형상은 디스크의 표면, 바람직하게는 디스크의 중심에서 캐소드의 투영된 이미지이고; 초점의 크기 및 위치는 전자기 렌즈의 유무에 관계 없이 캐소드와 애노드 사이의 공간에서 전자기장에 의해 결정된다. 애노드는 캐소드로부터 방출된 많은 전자를 성실히 수신하지만, 전자를 조종(steer)하거나 분배하는데는 아무것도 할 수 없다. 즉, 애노드는 초점 크기를 결정하는 것과 아무런 관련이 없다.
본 발명에 개시된 실시 형태는 이를 변경할 것이다. 전자 안테나의 개념을 X-선 튜브의 재설계에 적용함으로써, 애노드는 초점 크기를 결정하는 위치에 놓인다. 전자 안테나의 개념은 또한 마이크로 또는 나노 초점 자외선광 빔 또는 가시광 빔을 생성하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 개념은 전자 안테나의 물질 및/또는 구조에 따라 다양한 파장의 마이크로 또는 나노 초점 방사선 빔을 생성하도록 작동한다. 몇몇 예시적인 실시 형태가 아래에서 설명될 것이다.
안테나는 "전자기파를 방사하거나 수신하도록 설계된 전송 또는 수신 시스템의 일부"로 정의된다. 완전한 문서를 위해 안테나용 용어의 IEEE 표준 정의(IEEE Standard definitions of Terms for Antennas, IEEE 표준 145-1993, IEEE, 28 pp., 1993)를 참조한다. 일반적으로 수신 안테나는 안테나 소자 및 안테나 베이스를 포함한다. 전자(former)는 신호를 가장 효율적으로 수신하도록 구조화되고 구성되는 반면, 후자(latter)는 전자(former)의 지지체로서 작용하고, 신호를 추가로 전송한다. 전자 안테나는 이의 이름에서 알 수 있듯이, 전자를 가장 효율적으로 수신하기 위한 것이다. 정확히 말하면, 안테나 베이스가 전기 및 열을 전도하도록 구조화되고 구성되는 반면에, 안테나 소자는 안테나 소자를 향하는 모든 전자를 수신하고 소정의 영역으로 이들을 한정하도록 구조화되고 구성된다는 것이다. 명백하게 보일지도 모르겠지만, 하기가 주목되어야 한다, 1) 전자 안테나에 의해 수신되는 물리적 물체(physical object)가 전자기 방사선이 아니라 전자의 빔이고; 2) 수신된 전자는 통신을 위한 신호로 사용되는 것이 아니라 전자기 방사선을 위한 자극으로 사용된다. 따라서 안테나의 개념은 전술한 두 가지 확장을 통해 새로운 맥락을 제공한다.
X-선 튜브의 재설계에서, 전자 안테나의 개념은 애노드로서 작용하는 Cu-실린더와 동일 평면상의 W-디스크를 안테나 소자로서 작용하는 Cu-실린더로부터 돌출하는 얇은 금속 블레이드로 대체함으로써 구현되는 예시적인 일 실시 형태이다. 안테나 소자의 돌출부(protrusion) 및 높은 종횡비는 안테나 소자의 상단부에서 전기장의 국부적인 향상을 야기하고, 상기 전기력 선(field line)은 상단부에 집중될 것이다. 따라서 안테나 소자는 안테나 소자 방향으로 모든 전자를 끌어당기거나 유도할 수 있고, 안테나 베이스는 들어오는 전자가 없게 남겨둘 수 있다. 결과적으로, X-선은 안테나 소자의 상부 표면의 영역 내에서만 생성될 수 있고; 달리 말하면, 초점의 기하학적 특징은 안테나 소자에 의해 결정된다. 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술의 디스크 애노드와 X-선 생성과 관련하여 전자 안테나 사이의 근본적인 차이점은 디스크 애노드가 캐소드로부터 많은 전자를 수동적으로 수신하지만, 초점 크기를 결정하지 않고; 반면에 전자 안테나는 전자를 능동적으로 유도하고 전자를 끌어당겨, 초점 크기를 결정한다는 것이다.
따라서, 본 발명에 제시된 예시적인 실시 형태의 적어도 하나의 목적은 근본적으로 새로운 개념의 전자 안테나를 도입하고, 전자 빔을 안테나 소자로 유도 및 집속시키고 안테나 소자에 전자를 수집하여 안테나 소자의 상부 표면의 영역 내로부터 X-선을 생성하는 근본적으로 다른 메카니즘 및 기술을 제공하며, 이의 길이 크기는 밀리미터에서 나노미터까지 다양할 수 있다. 이러한 방식으로 초점 크기는 안테나 소자의 상부 표면의 크기를 절대로 초과하지 않는 크기로 제어되고, 초점 크기는 캐소드의 형상 및 크기에 덜 좌우된다. 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브는 이동-없는(drift-free) 마이크로- 또는 나노-초점 가능성을 제공하며, 훨씬 더 작고 비용이 적게 들며 내구성이 뛰어나고 다양한 기능을 제공한다. 이는 동일한 전자 안테나 기술을 사용하는 진공 튜브에서의 자외선광 및 가시광의 생성에도 적용된다.
따라서, 본 발명에 제시된 예시적인 실시 형태는 X-선 초점의 위치, 형상 및 크기를 한정하고, X-선 생성의 부산물로서 생성된 열을 분산시키기 위한 전자 안테나 소자 및 안테나 베이스를 포함하는 전자 안테나에 관한 것이다. 예시적인 실시 형태는 상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브에 관한 것이다. 안테나 소자를 이하의 설명에서 상이한 물질 또는 구조로 대체함으로써, 자외선광 또는 가시광을 생성할 수 있다.
안테나 소자(Antenna element):
종래의 애노드에서와 같이 디스크 형상 대신에, 안테나 소자는 예시적인 일 실시 형태에서 얇은 블레이드(thin blade)로 형성된다. 더 많은 예시적인 실시 형태가 하기와 같다.
단면의 크기 및 블레이드의 경사각은 X-선 빔의 초점의 크기를 정의한다.
안테나 소자는 다양한 금속 및 합금, 예를 들어 W 및 W-Re로 제조될 수 있다.
또한, 안테나 소자는 X-선 초점의 형상에 대한 요구를 충족시키기 위해 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
또한, 안테나 소자는 밀리미터에서 나노미터 크기의 범위에서 X-선 초점의 크기에 대한 요구를 충족시키기 위해 다양한 크기로 제조될 수 있다.
또한, 안테나 소자는 예시적인 일 실시 형태에서 각각의 금속 또는 합금의 박판의 EDM(방전 가공) 또는 펀칭(punching)에 의해 제조될 수 있다.
안테나 베이스(Antenna base):
안테나 베이스는 바람직하게 높은 전기 전도도, 높은 열 전도도, 높은 용융 온도 및 피삭성(machinability) 또는 성형성을 갖는 다양한 금속, 합금, 화합물 또는 복합체로 제조될 수 있다.
안테노 소자 및 안테나 베이스의 융합:
베이스와 접촉하는 안테나 소자의 표면은 베이스와 같은 물질의 박층 또는 베이스와 안테나 소자 사이의 중간 물질로 코팅되어 안테나 소자 및 베이스 사이에 열 및/또는 전기 친화력(affinity)을 향상시킬 수 있다.
안테나 소자와 안테나 베이스의 융합 또는 결합은 나사(screw) 및/또는 피봇(pivot)으로부터 제공되는 기계적 압력 또는 진공 주조(vacuum casting)에 의해 만들어질 수 있다.
X-선 튜브에서의 구성:
안테나는 통상의 고정 애노드 X-선 튜브 또는 회전 애노드 X-선 튜브에서와 같이 캐소드 컵과 동일한 공간적 관계로 구성된다.
X-선 장치:
본 명세서에 제시된 예시적인 실시 형태는 상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치에 관한 것이다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 하나의 고온 필라멘트 캐소드(hot filament cathode)와 결합될 때 단일 고온 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 하나의 전계 방출 캐소드와 결합될 때 단일 전계 방출 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 또한 하나의 전계 방출 캐소드 및 하나의 고온 필라멘트 캐소드를 보유(hold)하는 캐소드 컵과 결합될 때 이중 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 또한 절연성 안테나 베이스가 사용되는 경우 다중(열이온 또는 전계 방출) 캐소드 및 전자 안테나 소자를 포함하는 다중 여기 원을 갖는 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 게이트 전극을 포함하는 전자 방출기와 결합되는 경우 3극관 전계 방출 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 추가로 구성될 수 있다.
전계 방출 캐소드는 쇼트키 방출과 같은 열 보조 방출을 허용하도록 추가로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 단일 또는 다중 안테나 소자가 회전 디스크에 원형으로 삽입되는 경우 일 형태의 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 다중 안테나 소자가 동일한 각도-공간(angular-space)을 갖는 회전 디스크에 반경 방향으로 삽입되는 경우 다른 형태의 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
실시 형태의 예시적인 이점:
상기 전자 안테나 메카니즘 또는 기술의 사용은 보다 소형의 마이크로- 또는 나노-초점 튜브에 대한 보다 간단하고 경제적인 접근을 허용한다. 상기 전자 안테나의 사용은 또한 매크로 초점 튜브가 이전에 지배적으로 사용되는 분야에서 이러한 형태의 마이크로 초점 튜브가 사용될 수 있게 한다.
적용:
예시적인 실시 형태들 중 일부는 보안 X-선 스캐닝 장치에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
예시적인 실시 형태들 중 일부는 비-파괴 시험에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
예시적인 실시 형태들 중 일부는 컴퓨터 단층촬영 스캐너, (미니) C-아암형 스캐닝 장치, 유방조영술(mammography), 혈관조영술(angiography) 및 치과 영상 장치와 같은 전신 또는 일부 신체 또는 장기 스캔을 위한 의료용 영상 장치에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
예시적인 실시 형태들 중 일부는 지질 측량 장치, 회절 장치 및 형광 분광학에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
예시적인 실시 형태들 중 일부는 X-선 위상차 영상(X-ray phase contrast imaging)에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
예시적인 실시 형태들 중 일부는 X-선 컬러 CT 영상에서, 전술한 X-선 생성 장치의 사용에 관한 것이다.
전자 안테나는 마이크로- 또는 나노-초점 자외선광 빔의 생성을 위한 애노드일 수 있으며, 안테나 소자는 안테나 소자의 상부 표면에 구비된 양자 우물(quantum well) 또는 양자점(quantum dot) 중 하나 이상을 포함한다. 자외선광 생성 장치는 이러한 전자 안테나를 포함할 수 있다.
자외선광 생성 장치는 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브일 수 있으며, 하나 또는 복수의 안테나 소자는 회전 안테나 베이스 디스크에 원형으로 삽입된다.
전자 안테나는 마이크로- 또는 나노-초점 가시광 빔을 생성하기 위한 애노드일 수 있으며, 상기 안테나 소자는 안테나 소자의 상부 표면에 구비된 인광성(phosporenscent) 물질 또는 형광 물질의 층을 포함한다. 가시광 생성 장치는 이러한 전자 안테나를 포함할 수 있다.
가시광 생성 장치는 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브일 수 있고, 하나 또는 복수의 안테나 소자는 회전 안테나 베이스 디스크에 원형으로 삽입된다.
전술한 내용은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 예시적인 실시 형태의 다음의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이고, 동일한 도면 부호는 상이한 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분을 나타낸다. 도면들은 반드시 실제 크기가 아니며, 예시적인 실시 형태들을 나타낼 시 구비되는 대신 강조된다.
도 1a-1c는 종래 기술의 X-선 튜브를 개략적으로 나타내고: 도 1a는 마이크로-초점이 없는 종래 애노드를 포함하는 X-선 튜브의 개략도이고; 도 1b는 종래 애노드 및 전자기 렌즈를 포함하는 마이크로 초점 X-선 튜브의 개략도이며, 도 1c는 액체 금속 제트 애노드를 사용하는 마이크로 초점 X-선 생성을 도시한다.
도 2는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른 전자 안테나 소자의 도식적인 예이다.
도 3a는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른 안테나 소자 및 안테나 베이스를 포함하는 전자 안테나의 개략도이다.
도 3b는 전자를 유도 및 수신하기 위한 전자 안테나 및 물리적 원리의 예시이다.
도 4는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른 전자 안테나 소자가 가질 수 있는 서로 다른 형상의 예시이다.
도 5는 일 예시적인 실시 형태에서 단일 안테나 소자를 위한 전기 전도성 안테나 베이스, 예를 들어 Cu의 예시이다.
도 6은 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른, 안테나 베이스가 절연성 물질, 예를 들어 BN 또는 Al2O3로 제조되는 경우 다중 안테나 소자를 포함하는 전자 안테나의 개략도이다.
도 7은 하나의 고온 캐소드 및 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브의 개략도이다.
도 8은 하나의 전계 방출 캐소드 및 하나의 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브의 개략도이다.
도 9는 이중 캐소드, 즉 하나의 전계 방출 캐소드와 고온 필라멘트 캐소드; 및 전자 안테나를 포함하는 이중 캐소드를 포함하는 X-선 튜브의 개략도이다.
도 10은 전계 방출 캐소드, 게이트 전극 및 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브의 개략도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태들 중 일부에 따른, 전자 안테나를 사용하는 두 가지 형태의 회전 애노드 튜브 해결책을 나타내는 그래프이다.
이하의 설명에서, 예시적인 실시 형태의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성 요소, 요소, 기술 등과 같은 특정 세부 사항이 설명되나, 이를 설명을 위한 것이고 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나, 예시적인 실시 형태가 이들 특정 세부 사항과 본질적으로 연관된 것으로부터 명백하게 벗어나지 않는 다른 방법으로 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 방법들 및 요소들의 상세한 설명은 예시적인 실시 형태의 설명을 모호하게 하지 않기 위해 생략된다. 본 발명에서 사용되는 용어는 예시적인 실시 형태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명에 제공된 실시 형태를 제한하려는 것이 아니다.
문제점:
예시적인 실시 형태를 더 잘 설명하기 위해, 먼저 문제를 확인되고 논의될 것이다. 도 1a는 종래 X-선 튜브를 도시한다. 도 1a의 X-선 튜브는 고온 필라멘트 캐소드(0110) 및 Cu-실린더(0130)에 삽입된 W-디스크 애노드(0120)를 포함하는 진공 유리 튜브(0100)를 특징으로 한다. 애노드(0120) 표면은 소정의 경사각 또는 애노드 각으로 캐소드(0110)를 대면한다. 전원 장치(power supply, 0140)에 의해 제공되는 전류는 필라멘트 캐소드(0110)를 통과하여 필라멘트(0110)의 온도를 필라멘트로부터 전자 빔(0150)을 방출하는 레벨까지 상승시킨다. 그 후, 빔(0150)에서의 전자가 전원(0160)에 의해 제공된 전위 차이에 의해 애노드(0120) 방향으로 가속된다. 최종 X-선 빔(0170)은 창(0180)을 통해 장치 밖으로 향한다. 캐소드와 애노드 사이의 전압 차이는 마이크로-초점이 아닌 X-선 빔의 에너지를 결정한다. 일반적인 "더블 바나나(double banana)" 형상의 초점이 0190으로 표시된다.
도 1b는 투과 애노드(transmission anode, 0120) 및 전자기 렌즈(0145)를 포함하는 종래 기술의 마이크로-초점 X-선 장치의 개략도이다. 렌즈는 튜브(0100)에 추가의 크기 및 무게가 부가되고 비용이 들며; 렌즈들을 구동시키고 튜브의 출력 전압과 동기화되도록 추가적인 전원(0165)을 필요로 한다. 따라서, 이러한 종류의 마이크로-초점 튜브는 크기, 무게, 비용 및 X-선 빔의 측면 이동과 관련한 문제를 가지고 있다. 자세한 내용은 예를 들어 www.phoenix-xray.com을 참조한다.
도 1c는 액체 금속 제트 애노드(0175)를 사용하는 종래 기술의 마이크로 초점 X-선 생성기의 개략도이다. 전자 빔(0150)은 액체 금속 제트(0175)에 부딪쳐 X-선 빔(0170)을 생성한다. 액체 금속 제트 애노드는 고진공 상태가 튜브의 연속적인 펌핑에 의해 유지되는 것을 의미하는 소위 개방 튜브(open tube)를 필요로 한다. 이러한 해결책은 부피가 크고 비싸다. 또한, 애노드 물질이 낮은 용융 온도를 갖는 금속으로 제한된다. 자세한 내용은 예를 들어, www.excillum.com을 참조한다.
예시적인 실시 형태:
본 발명에 제시된 예시적인 실시 형태는 통신을 위한 신호가 아닌 전자기 방사선을 위한 자극으로서 전자를 수신하도록 구성된 안테나 소자 및 안테나 베이스를 포함하는 전자 유도 및 수신 소자 또는 전자 안테나에 관한 것이다. 예시적인 실시 형태는 추가로 상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 튜브에 관한 것이다.
전자 안테나는 안테나 소자 및 안테나 베이스를 포함한다. 안테나 소자는 안테나 소자로 향하는 모든 전자를 수신하도록 구조화되고 구성되며 이들을 소정의 영역으로 한정하는 반면, 안테나 베이스는 열 전기 및/또는 전기를 전도하도록 구조화되고 구성된다.
안테나 소자:
도 2는 본 발명에서 기술된 예시적인 실시 형태들 중 일부에 따른, 얇은 블레이드로 형성된 전자 안테나 소자(0200)의 도식적인 예이다: 소자의 상부 표면 또는 상부 에지(0210)는 전자를 수신하도록 의도된다. 0220은 안테나 소자의 2개의 면, ρ는 경사각 또는 애노드 각, t는 블레이드의 두께, L은 상부 표면의 길이이다. 상부 표면의 최대 길이는 10 mm이며, 10 mm에서부터 나노미터까지 다양할 수 있다. 애노드 각(ρ)은 몇도 사이, 예를 들어 5° 내지 45° 사이에서 변할 수 있다. 단면의 크기 및 블레이드의 경사각(ρ)은 블레이드의 폭이 초점의 폭을 제한하고 초점의 길이가 l = L sinρ로 제한되도록 X-선 빔의 초점의 크기를 한정한다. 홀(0230)은 안테나 베이스에 대해 소자를 위치 결정 및 고정하기 위한 것이다. 안테나 소자의 L 및 t는 X-선 초점의 크기에 대한 필요성을 충족시키기 위해 다양한 크기로 제조될 수 있다. 바람직한 범위는 (L = 10, t = 0.1) mm로부터 10 nm 반경의 디스크까지 이다. 그러나, 고출력 적용에서 초점 영역은 8x8 mm2만큼 클 수 있다.
도 3a는 본 발명에 기술된 예시적인 일 실시 형태에 따른 전자 안테나의 개략도이고, 0300은 안테나 베이스(0320)와 접촉하는 안테나 소자(0300)의 두개의 면(0220)을 갖는 안테나 베이스(0320)를 형성하는 두개의 반 원통형 블록(0310) 사이에 삽입된 블레이드 형상의 안테나 소자이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 두개의 반 원통형 Cu 블록(0310)은 안테나 베이스(0320)로서 작용한다. 블레이드의 상부는 실린더(0330)의 경사진 전면으로부터 돌출되고 평행하게 구성된다. 돌출부의 높이(h)는 0.001 - 5 mm의 범위이며, 초점 크기에 비례하여 결정된다. 종횡비는 높이를 폭으로 나눈 것(h/t)으로 정의되며, 10 - 100 범위이다.
도 3b는 고온 필라멘트 캐소드 및 전자 안테나의 조립체의 개략적인 측면도를 나타내고, 안테나의 유도 및 집속(focusing) 원리를 도시한다. 조립체는 캐소드 컵(0305), 고온 필라멘트(0315), 전자 빔(0325), 전자 안테나 소자(0335) 및 안테나 베이스(0345)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전체 전자 빔은 안테나 소자(0335) 상에 집속된다.
안테나 소자는 특별한 적용에 대한 필수 요건을 만족시키기 위해 W, Rh, Mo, Cu, Co, Fe, Cr 및 Sc 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 금속; 또는 W-Re, W-Mo, Mo-Fe, Cr-Co, Fe-Ag 및 Co-Cu-Fe 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 합금으로 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른, 전자 안테나 소자가 가질 수 있는 서로 다른 형상의 예시이다. 안테나 소자의 상부 표면은 X-선 초점의 형상에 대한 요구를 만족시키기 위해 다양한 형상으로 제조될 수 있고, 크로스(0410), 원형 디스크(0420), 타원형 디스크(0430), 정사각형(0440), 직사각형(0450) 및 여러 종류의 선형 세그먼트(0460-80)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 0490은 0480의 평면도이고, 전체 안테나 소자일 수 있다. 상부 표면의 에지는 국부적인 전기장의 특정 분포에 대한 특정 요구를 만족시키도록 평탄화될 수 있다. 상부 표면의 형상은 안테나 소자의 단면의 형상을 직접적으로 또는 간접적으로 반영한다.
원형 디스크의 직경, 타원형 디스크의 장반경 축(semi-major axis), 사각형의 변 및 직사각형의 긴변은 10 nm - 10 mm 사이일 수 있다.
안테나 베이스:
안테나 베이스는 바람직하게 높은 전기 전도도, 높은 열 전도도, 높은 용융 온도 및 절삭성 또는 성형성을 갖는 다양한 금속, 합금, 화합물 또는 복합체로 제조된다. 바람직한 실시 형태에서, 물질은 Cu, Mo, BN 및 Al2O3를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
도 5는 예시적인 일 실시 형태에서 단일 안테나 소자에 대한 전기 전도성의 안테나 베이스, 예를 들어 Cu의 예시이고, 0510은 안테나 베이스의 측면도, 0520은 안테나 베이스의 평면도이다. 전기 전도성의 베이스의 유리한 특징은 전기적 피드 스루(feed through)로 사용될 수 있다는 것이다.
도 6은 본 발명에서 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른, 전기 절연성 물질, 예를 들어, BN 또는 Al2O3로 제조된 안테나 베이스의 개략도이고; 0610은 안테나 소자의 측면도이며, 0620은 절연성 안테나 베이스(0630)로 작용하는 BN 또는 Al2O3 블록 사이에 평행하게 삽입된 다중 안테나 소자 중 하나이다. 이러한 경우, 다중 안테나 소자가 조립되어 다중 초점 튜브를 구성할 수 있다. 이들 안테나 소자(0620)는 반드시 서로 다른 물질로 제조될 수 있다는 것을 유의해야 한다.
안테나 소자 및 안테나 베이스의 융합:
베이스와 접촉하는 안테나 소자의 표면은 안테나 소자와 베이스 사이에 열적 및/또는 전기적 친화력을 향상시키기 위해 베이스와 동일 물질 또는 베이스와 안테나 소자 사이의 중간 물질의 박막층으로 코팅될 수 있다. 상기 층은 10 ㎛ 내지 50 ㎚의 두께를 가질 수 있다.
안테나 소자와 안테나 베이스의 융합 또는 결합은 나사 및/또는 피봇으로부터 제공된 기계적 압력 또는 진공 주조에 의해 만들어질 수 있다.
X-선 튜브에서의 구성:
안테나는 통상의 고정 애노드 X-선 튜브 또는 회전 애노드 X-선 튜브에서와 같이 캐소드 컵과 동일한 공간적 관계로 구성된다.
X-선 장치:
본 발명에 제시된 예시적인 실시 형태는 상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치에 관한 것이다. 이전 도면의 특징들에 대해 변경되지 않은 이후 도면에서의 X-선 장치의 특징은 동일한 번호로 매겨진다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 하나의 고온 필라멘트 캐소드와 결합되는 경우 단일 고온 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
도 7은 단일 고온 캐소드(0110) 및 전자 안테나를 포함하는 이러한 X-선 튜브의 개략도이고; 여기서, 0720 및 0730은 각각 안테나 소자 및 안테나 베이스를 나타낸다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 하나의 전계 방출 캐소드와 결합되는 경우 단일 전계 방출 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
도 8은 하나의 전계 방출 캐소드(0810) 및 하나의 안테나 소자(0720)와 안테나 베이스(0730)를 포함하는 전자 안테나를 포함하는 이러한 X-선 튜브의 개략도이다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 또한 하나의 전계 방출 캐소드 및 하나의 고온 필라멘트 캐소드를 보유하는 캐소드 컵과 결합되는 경우 이중 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
도 9는 이중 캐소드, 즉 하나의 전계 방출 캐소드와 하나의 고온 필라멘트 캐소드; 및 안테나 소자(0720)와 안테나 베이스(0730)를 포함하는 전자 안테나;를 포함하는 이러한 X-선 튜브의 개략도이고; 여기서, 0910은 이중 캐소드를 보유하는 캐소드 컵을 나타내고, 0140은 고온 필라멘트 캐소드용 전원 장치를 나타낸다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 또한 절연성 안테나 베이스가 사용되는 경우 다중(열이온 또는 전계 방출) 캐소드 및 전자 안테나 소자를 포함하는 다중 여기 원(excitation source)을 갖는 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성 될 수 있고; 안테나 소자 및 안테나 베이스(0620 및 0630) 각각에 대한 이러한 다중 소자 안테나의 도면은 도 6을 참고한다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 게이트 전극을 포함하는 전계 전자 방출기와 결합되는 경우 3극 전계 방출 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 추가로 구성될 수 있다.
도 10은 전계 방출 캐소드(0810) 및 이의 전원 장치(0820), 게이트 전극(1010), 및 안테나 소자(0720) 및 안테나 베이스(0730)를 포함하는 하나의 전자 안테나를 포함하는 이러한 X-선 튜브의 개략도이다.
전계 방출 캐소드는 쇼트키 방출(Schottky emission)과 같은 열 보조 방출을 허용하도록 추가로 구성될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 단일 또는 다중의 안테나 소자가 회전 디스크에 원형으로 삽입되는 경우, 일 형태의 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
도 11a는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른, 이러한 형태의 회전 애노드 해결책을 도시하고; 여기서 1110은 안테나 베이스로서 작용하는 회전 디스크를 나타내고, 1120 및 1130은 안테나 베이스에 삽입된 두개의 원형 안테나 소자이다. 안테나 베이스(1110)는 위에서 보여진다. 다른 실시 형태에서 두개 이상의 안테나 필라멘트가 있을 수 있다. 또한, 안테나 소자의 물질은 상이하게 제조될 수 있다.
상기 전자 안테나를 포함하는 X-선 장치는 다중 안테나 소자가 동일한 각도-공간을 갖는 회전 디스크에 반경 방향으로 끼워지는 경우, 다른 형태의 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있다.
도 11b는 본 발명에 기술된 예시적인 실시 형태의 일부에 따른, 이러한 형태의 회전 애노드 해결책을 도시하고; 여기서, 1105는 안테나 소자들 중 하나를 나타내며, 1115는 안테나 베이스로 작용하는 회전 디스크를 나타내고, 1125는 안테나 소자들 사이의 각도 공간(α의 값으로 나타냄)을 나타낸다. 안테나 소자의 수는 전자 방출의 펄스 주파수와 회전 속도에 의해 결정된다. 안테나 베이스(1115)는 위에서 보여진다.
실시 형태의 예시적인 이점:
전자 안테나의 개념과 X-선 튜브 재설계에서의 사용은 액체 제트 애노드 접근법과 전자기 렌즈를 캐소드와 애노드 사이에서 사용하는 종래의 접근법보다 더 소형인 마이크로 또는 나노 초점 X-선 튜브에 대한 보다 간단하고 경제적인 접근법을 가능하게 한다. 후자에서, 초점 크기가 나노미터 범위로 집속될 수 있음에도 불구하고, 다른 요인들 중 렌즈 및 캐소드와 애노드로 인가되는 전압의 불안정성으로 인해 야기되는 초점의 이동이 클 수 있다(뉴스 레터 01/2015, X-RAY WorX GmbH). 상기 전자 안테나의 사용은 크기가 밀리미터에서 나노미터 크기의 범위인 이동-없는(drift-free) 초점을 제공할 수 있다. 이동-없는 초점은 초점 크기가 고체 안테나 베이스에 기계적으로 고정되는 전자 안테나 소자에 의해 결정된다는 사실에 의해 보장되어, 따라서 임의의 움직임으로부터 자유롭다. 또한, 안테나 소자의 형상과 안테나 베이스에 대한 넓은 접촉 면적은 우수한 열 관리 해결책을 제공한다. 상기 전자 안테나의 사용은 또한 최종 마이크로 초점 튜브가 종래 매크로 초점 튜브가 지배적인 적용에 사용될 수 있게 한다.
적용:
본 발명에 기술된 X-선 장치는 많은 분야에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야한다. 예를 들어, X-선 장치는 공항 보안 검사 및 포스트 터미널(post terminal)에서 발견할 수 있듯이 보안 스캐닝 장치에 사용될 수 있다.
본 발명에 설명된 X-선 장치의 또 다른 예시적인 사용은 소형 C-아암(C-arm) 장치를 포함할 수 있는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캐닝 장치 또는 C-아암형 스캐닝 장치와 같은 의료 스캐닝 장치이다. X-선 장치의 일부 예시적인 적용은 유방촬영술(mammography), 수의학 영상 및 치과 영상일 수 있다.
본 발명에 기술된 X-선 장치의 또 다른 예시적인 사용은 지질 측량 장치, X-선 회절 장치 및 X-선 형광 분광계 등이다.
본 발명에 기술된 X-선 장치는 임의의 비-파괴 시험 장치에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 기술된 X-선 장치는 위상차 영상 및 컬러 CT 스캐너에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
전술한 바와 같이, 전자 안테나는 X-선 이외의 파장을 갖는 방사선의 생성을 위해서도 작동한다. X-선 빔을 생성하기 위한 상기 기술에서 금속 전자 안테나 소자를 양자 우물 또는 양자 점과 같은 자외선광 방출 물질을 포함하는 안테나 소자로 대체함으로써, 자외선광의 생성이 가능하다. 자외선광 빔의 개선된 초점은 X-선 빔에 대한 것과 유사한 이점을 갖는다. 이동-없는 초점이 고체 안테나 베이스에 기계적으로 고정된 전자 안테나 소자에 의해 결정된다는 사실에 의해 보장되어, 따라서 임의의 움직임으로부터 자유롭다. 또한, 안테나 소자의 형상과 안테나 베이스에 대한 넓은 접촉 면적은 우수한 열 관리 해결책을 제공한다. 상기 전자 안테나의 사용은 또한 최종 마이크로 초점 튜브가 종래 매크로 초점 튜브가 지배적인 적용에 사용될 수 있게 한다.
유사하게, X-선 빔의 생성을 위한 상기 설명에서 금속 전자 안테나 소자를 인광(phosphorescent) 또는 형광(fluorescent) 물질과 같은 가시광 방출 물질을 포함하는 안테나 소자로 대체함으로써, 가시광의 생성이 가능하다. 가시광 빔의 개선된 초점은 X-선 빔과 유사한 이점을 갖는다. 이동-없는 초점은 고체 안테나 베이스에 기계적으로 고정되는 전자 안테나 소자에 의해 결정된다는 사실에 의해 보장되어, 따라서 임의의 움직임으로부터 자유롭다. 또한, 안테나 소자의 형상과 안테나 베이스에 대한 넓은 접촉 면적은 우수한 열 관리 해결책을 제공한다. 상기 전자 안테나의 사용은 또한 최종 마이크로 초점 튜브가 종래 매크로 초점 튜브가 지배적인 적용에 사용될 수 있게 한다.
본 발명에 제공된 예시적인 실시 형태의 설명은 설명의 목적으로 제공되었다. 예시는 포괄적이거나 예시적인 실시 형태를 설명된 정확한 형태로 제한하려는 것이 아니며, 수정 및 변형이 상기 교시에 비추어 가능하거나 제공된 실시 형태에 대한 다양한 대안의 실시로부터 얻어질 수 있다. 본 발명에서 논의된 예들은 다양한 예시적인 실시 형태들의 원리 및 성질을 설명하고 당업자가 예시적인 실시 형태들을 다양한 방식들 및 심사숙고된 특별한 사용에 적합한 다양한 변형들이 가능한 이의 실질적 적용을 설명하기 위해 선택되고 설명된다. 본 발명에 기술된 실시 형태의 특징은 방법, 장치, 모듈, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품의 모든 가능한 조합으로 결합될 수 있다. 본 발명에 제시된 예시적인 실시 형태들은 서로 임의의 조합으로 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
단어 "포함하는(comprising)"은 열거된 것 이외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 반드시 배제하지 않으며, 요소 앞에 선행하는 단어 "하나" 또는 "하나의"는 그러한 복수의 요소의 존재를 배제하지 않는다는 것을 유의해야 한다. 임의의 참조 부호는 청구항의 범위를 제한하지 않으며, 예시적인 실시 형태는 하드웨어 및 소프트웨어 둘 모두에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있고, 몇몇 "수단(means)", "유닛(unit)"또는 "장치(device)"는 동일한 하드웨어 아이템으로 나타낼 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도면 및 상세한 설명에서 예시적인 실시 형태들이 개시되었다. 그러나, 많은 변형 및 수정이 이들 실시 형태에 대해 행해질 수 있다. 따라서, 특정 용어가 사용되었지만, 이들은 포괄적이고 기술적인 의미로만 사용되며 제한의 목적으로는 사용되지 않으며, 실시 형태들의 범위는 다음의 청구항에 의해 정의된다.

Claims (21)

  1. X-선 튜브용 애노드에 있어서, 상기 애노드는 안테나 소자 X-선 방출기(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130) 및 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115)를 포함하고; 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)는 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115) 상에 구비되고; 상기 안테나 소자((0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)는 통상의 고정 애노드 X-선 튜브 또는 회전 애노드 X-선 튜브에서와 같이 캐소드 컵의 캐소드로부터 방출된 전자를 수신하도록 구성되고, 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 상부는 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115)의 전면으로부터 돌출하고 평행하며, 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 돌출부 및 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 종횡비는 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 상단부(0210)에서 전기장의 국부적 향상을 야기하고,
    상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335)는 텅스텐으로 제조되고 블레이드 형상이며, 상기 안테나 베이스(0320, 0345)는 두개의 반 원통형 구리 부분(0310)을 포함하고, 상기 안테나 소자는 상기 안테나 소자의 상부 표면이 구리 실린더(0330)의 전면으로부터 돌출하는 방법으로 두개의 반 원통형 구리 부분(0310) 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 애노드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 돌출부의 높이(h)는 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115)로부터 1 ㎛ - 5 mm이고, 상기 안테나 소자(0200, 0300, 0335, 0620, 0720, 1105, 1120, 1130)의 상부 표면(0210)은 5°- 45°의 애노드 각을 갖는 것을 특징으로 하는 애노드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자의 상부 표면은 크로스(0410), 정사각형(0440), 직사각형(0450), 선형 세그먼트(0460, 0470, 0480), 타원형 디스크(0430) 또는 원형 디스크(0420)인 것을 특징으로 하는 애노드.
  4. 제2항에 있어서, 상기 높이(h)를 상기 폭(t)으로 나눈 것으로 정의되는 상기 블레이드의 종횡비는 10 - 100의 범위인 것을 특징으로 하는 애노드.
  5. 제3항에 있어서, 상기 블레이드 또는 상기 크로스(0410)의 종단면의 폭(t), 상기 직사각형(0450)의 긴변, 상기 정사각형(0440) 또는 선형 세그먼트 (0460, 0470, 0480) 형상의 변은 10 nm - 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 애노드.
  6. 제3항에 있어서, 상기 원형 디스크(0420)는 R≤200 ㎛의 반경을 포함하거나 상기 타원형 디스크(0403)가 r≤200 ㎛의 장반경 축을 갖는 것을 특징으로 하는 애노드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자는 단일 또는 다중의 마이크로- 또는 나노-초점 X-선 빔을 생성하기 위한 진공 튜브에서의 애노드의 대체물로 작동하는 것을 특징으로 하는 애노드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115)는 Cu 및 Mo 중 하나 이상인 전기 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 애노드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115)는 전기 절연성 물질을 포함하고, 상기 복수의 안테나 소자는 상기 안테나 베이스(0320, 0345, 0630, 0730, 1110, 1115) 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 애노드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전기 절연성 물질은 BN, Al2O3 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 애노드.
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 애노드를 포함하는 X-선 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 고온 필라멘트 캐소드(0110)를 사용함으로써 단일 고온 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브인 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 애노드는 하나의 전계 방출 캐소드(0810)를 사용함으로써 단일 전계 방출 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 전계 방출 캐소드(0810)와 고온 필라멘트 캐소드(0110)를 보유하는 캐소드 어셈블리(0910)를 사용함으로써 이중 캐소드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브인 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 게이트 전극(1010)을 포함하는 전자 방출기를 더 포함하여, 상기 X-선 생성 장치를 3극관 전계 방출 마이크로- 또는 나노-초점 튜브로 만드는 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 전계 방출 캐소드(0810)는 쇼트키 방출과 같은 열 보조 방출을 허용하도록 추가로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 절연성 안테나 베이스가 사용되는 경우 다중 캐소드 및 애노드를 포함하는 다중 여기 원을 갖는 마이크로- 또는 나노-초점 튜브인 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브이고, 하나 이상의 안테나 소자(1105, 1120, 1130)는 회전 안테나 베이스 디스크(1110, 1115)에 동심원으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  20. 제13항에 있어서, 상기 X-선 생성 장치는 회전 애노드 마이크로- 또는 나노-초점 튜브이고, 복수의 안테나 소자(1105, 1120, 1130)가 회전 안테나 베이스 디스크(1110, 1115)에 반경 방향으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 X-선 생성 장치.
  21. 삭제
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