KR102340337B1 - A manufacturing method of compact cylindrical x-ray tube - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스선 튜브 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 엑스선 튜브는, 제1 캐소드 전극이 내부에 배치되도록 내부 절연 튜브와 상기 제1 캐소드 전극을 결합하는 단계, 상기 내부 절연 튜브의 외부에 제1 게이트 전극을 결합하는 단계, 제2 캐소드 전극 표면 상에 형성된 에미터와 제2 게이트 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하는 단계, 상기 에미터와 상기 제2 게이트 전극 사이의 간격을 일정하게 유지한 상태로 상기 제2 캐소드 전극과 제2 게이트 전극을 각 상기 제1 캐소드 전극 및 제1 게이트 전극을 결합하는 단계, 상기 내부 절연 튜브와 동축 방향으로 연장되도록 상기 제1 게이트 전극의 외부에 외부 절연 튜브를 결합하는 단계 및 상기 외부 절연 튜브에 엑스선 방출을 위한 타겟을 포함하는 애노드 전극을 결합하는 단계를 포함한다. 이와 같이, 캐소드 전극과 외부 절연 튜브의 사이에 외부 절연 튜브와 동축 방향으로 연장되게 형성된 별도의 내부 절연 튜브를 추가적으로 설치함으로써, 전극들 간의 절연 거리를 증가시킬 수 있다. 또한, 게이트 전극의 게이트 단자부를 외부 절연 튜브의 하면에 형성함으로써, 게이트 전극과 애노드 전극 간의 절연 거리를 증가시킴과 동시에, 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 캐소드 전극 표면에 형성된 에미터와 제2 게이트 전극 사이 간격을 일정하게 유지한 상태에서 제2 캐소드 전극과 제2 게이트 전극을 각 제1 캐소드 전극 및 제1 게이트 전극에 결합시켜 내부 절연 튜브와 제1 캐소드 전극의 결합시 공차가 발생하여도 에미터와 제2 게이트 전극 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있어 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an X-ray tube and a method for manufacturing the same, and the X-ray tube according to the present invention comprises the steps of combining an inner insulating tube and the first cathode electrode such that a first cathode electrode is disposed therein; coupling the first gate electrode to the outside, maintaining a constant distance between the emitter and the second gate electrode formed on the surface of the second cathode electrode, maintaining a constant distance between the emitter and the second gate electrode coupling the second cathode electrode and the second gate electrode to the first cathode electrode and the first gate electrode, respectively, while maintaining the Combining an external insulating tube and coupling an anode electrode including a target for X-ray emission to the external insulating tube. As described above, by additionally installing a separate inner insulation tube formed to extend in the coaxial direction with the outer insulation tube between the cathode electrode and the outer insulation tube, the insulation distance between the electrodes can be increased. In addition, by forming the gate terminal portion of the gate electrode on the lower surface of the external insulating tube, it is possible to increase the insulation distance between the gate electrode and the anode electrode and at the same time improve the efficiency of the manufacturing process. In addition, the second cathode electrode and the second gate electrode are coupled to each of the first cathode electrode and the first gate electrode in a state where the distance between the emitter and the second gate electrode formed on the surface of the second cathode electrode is maintained at a constant level for internal insulation Even if a tolerance occurs when the tube and the first cathode electrode are coupled, the distance between the emitter and the second gate electrode can be maintained constant, so that electron emission efficiency can be improved.
Description
본 발명은 초소형 원통형 엑스선 튜브 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑스선 튜브의 에미터 출력 사양에 따라 기 설정된 에미터 및 게이트 전극간 간격을 균일하게 유지하기 위한 초소형 원통형 엑스선 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube, and more particularly, to a method for manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube for maintaining a uniform distance between an emitter and a gate electrode set according to the emitter output specification of the X-ray tube.
일반적으로, 엑스선 튜브(X-ray Tube)는 의료 진단용이나 비파괴 검사용 또는 화학분석용 등 다양한 검사장치 또는 진단장치에 응용되어 폭넓게 사용되고 있다. In general, an X-ray tube is widely used by being applied to various inspection devices or diagnostic devices, such as for medical diagnosis, for non-destructive testing, or for chemical analysis.
그중에서도 초소형 원통형 전계방출형 엑스선 튜브는 세라믹 재질의 진공 튜브의 양단에 각각 배치된 캐소드 전극 및 애노드 전극, 상기 캐소드 전극상에 배치된 에미터, 및 상기 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극을 포함하는 구성을 갖는다. 여기서, 캐소드 전극 및 게이트 전극 사이에 형성된 전계에 의해 에미터로부터 전자가 방출되고, 에미터로부터 방출된 전자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 전계에 의해 가속되어 애노드 전극 측에 형성된 타겟과 충돌하여 엑스선이 발생되게 된다. Among them, the ultra-small cylindrical field emission type X-ray tube includes a cathode electrode and an anode electrode respectively disposed at both ends of a ceramic vacuum tube, an emitter disposed on the cathode electrode, and a gate electrode disposed between the cathode electrode and the anode electrode. It has a configuration that includes Here, electrons are emitted from the emitter by the electric field formed between the cathode electrode and the gate electrode, and the electrons emitted from the emitter are accelerated by the electric field formed between the anode electrode and the cathode electrode and collide with the target formed on the anode electrode side. X-rays are generated.
이러한 탄소나노튜브 기반의 초소형 원통형 전계방출형 엑스선 튜브는 열음극 방식의 엑스선 튜브에 비하여 열에 의한 전력손실이 발생하지 않는 장점과 더불어, 방출되는 전자가 탄소나노튜브의 길이 방향을 따라 방출되기 때문에 애노드 전극 측의 타겟을 향한 전자의 방향 지향성이 우수하여 엑스선 방출 효율 및 집속성능이 향상된다. 또한, 열음극에서의 전자방출은 필라멘트 특유의 웜업(Warm-up) 시간으로 인해 전자방출 특성이 아날로그에 준하여 이루어지나, 냉음극 CNT 전계방출의 경우 상기 웜업 시간이 불필요하므로 매우 빠른 온-오프(On-Off) 특성에 기반한 디지털 구동이 가능한 장점이 있다.This carbon nanotube-based ultra-small cylindrical field emission type X-ray tube has the advantage of not generating power loss due to heat compared to the thermocathode type X-ray tube, and since the emitted electrons are emitted along the length direction of the carbon nanotube, the anode electrode The directionality of electrons toward the target of the side is excellent, so that the X-ray emission efficiency and focusing performance are improved. In addition, in the case of electron emission from the hot cathode, the electron emission characteristics are analogous to that of the analog due to the unique warm-up time of the filament. -Off) has the advantage of being able to operate digitally based on the characteristic.
한편, 상술한 초소형 원통형 전계방출형 엑스선 튜브의 경우, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에는 수kV에서 수십kV에 달하는 매우 높은 전위차가 형성되며, 이러한 전위차는 에미터의 전류 사양에 따라 달라지기 때문에 에미터의 전류 사양에 따른 캐소드 및 게이트 전극간의 간격 유지는 매우 중요한 문제이다. 상기 게이트 전극에 인가된 전압(전계)와 캐소드 전극 표면에 형성된 에미터로부터 방출되는 전자사이의 관계는 지수함수의 관계를 보이고 있으므로, 약간의 전위차만 발생하더라도 방출되는 전자량의 큰 차이를 보이게 된다.On the other hand, in the case of the aforementioned ultra-small cylindrical field emission type X-ray tube, a very high potential difference of several kV to several tens of kV is formed between the cathode electrode and the gate electrode, and this potential difference depends on the current specification of the emitter. Maintaining the gap between the cathode and the gate electrode according to the current specification is a very important issue. Since the relationship between the voltage (electric field) applied to the gate electrode and the electrons emitted from the emitter formed on the surface of the cathode electrode is an exponential function, even if a slight potential difference occurs, there is a large difference in the amount of emitted electrons. .
특히 상술한 구조의 초소형 원통형 엑스선 튜브의 경우, 전극들을 진공튜브에 접착하고 가열하여 결합시키는 브레이징 공정을 수행하는데 이때, 진공 튜브와 전극간에 사용되는 이질적인 재질 및 접착량에 따라 공차가 발생하여 각 전극들간의 설계사양이 당초 원하는 설계처럼 구현되지 않는 경우가 발생한다. 또한 초소형 원통형 엑스선 튜브에 사용되는 세라믹관 및 각종 금속부품 등은 불가피한 제조 오차가 발생할 수밖에 없으며, 상기의 전계방출에 영향을 미치는 범위 내에 상기 오차가 존재하게 된다. 이는 궁극적으로 제품의 불량으로 이어지기 때문에 공차를 고려한 설계 방법이 연구되고 있는 실정이다. 특히 초소형 원통형 엑스선 튜브의 경우, 에미터와 게이트 전극간 미세한 간극을 유지하는 것이 요구되는데 캐소드 전극 표면에 형성되는 에미터와 게이트 전극 사이의 간격이 일정하게 유지되지 않고 당초 기 설정된 간격보다 작거나 큰 간격으로 형성되거나 간격이 일정하게 유지되지 않으며 경사진 간격으로 형성되어 전자 방출 효율이 떨어지거나 불량의 원인을 제공하고 있다.In particular, in the case of the ultra-small cylindrical X-ray tube having the above-described structure, a brazing process of bonding the electrodes to the vacuum tube and heating is performed. There are cases where the design specifications between the two are not implemented as originally desired. In addition, the ceramic tube and various metal parts used in the ultra-small cylindrical X-ray tube inevitably cause manufacturing errors, and the errors exist within the range that affects the field emission. Since this ultimately leads to product defects, design methods considering tolerances are being studied. In particular, in the case of an ultra-small cylindrical X-ray tube, it is required to maintain a fine gap between the emitter and the gate electrode. It is formed at intervals or the intervals are not kept constant, but are formed at inclined intervals, which leads to a decrease in electron emission efficiency or a cause of defects.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 초소형 원통형 전계방출형 엑스선 튜브의 게이트 전극과 에미터 사이 간격을 에미터의 출력 사양에 맞도록 기 설정된 간격으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 초소형 원통형 엑스선 튜브 제조 방법을 제공한다.Therefore, the present invention is made in consideration of such a problem, and the distance between the gate electrode and the emitter of the ultra-small cylindrical field emission type X-ray tube can be constantly maintained at a predetermined interval to match the output specification of the emitter, thereby improving the manufacturing process. A method for manufacturing an ultra-small cylindrical X-ray tube capable of improving efficiency is provided.
본 발명의 일 특징에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브는, 내부 절연층의 하부면을 기밀하고 상부로 연장되는 제1 캐소드 전극을 형성하는 단계, 상기 내부 절연층의 상부면을 기밀하고 상부로 연장되는 게이트 전극을 형성하는 단계, 제2 캐소드 전극 상부에 형성된 에미터와 상기 게이트 전극 사이를 사전에 설정된 간격으로 일정하게 유지하는 단계, 상기 에미터와 상기 게이트 전극 사이의 간격을 일정하게 유지한 상태로 상기 제2 캐소드 전극과 상기 제1 캐소드 전극을 결합하는 단계, 상기 내부 절연층의 상부면과 외부 절연층의 하부면을 기밀되도록 상기 게이트 전극을 연장하여 결합하는 단계 및 상기 외부 절연층의 상부면에 엑스선 방출을 위한 타겟을 포함하는 애노드 전극을 결합하는 단계를 포함한다. The micro-cylindrical X-ray tube according to one aspect of the present invention includes the steps of forming a first cathode electrode extending upwardly and sealing the lower surface of the inner insulating layer, the gate sealing the upper surface of the inner insulating layer and extending upward forming an electrode, maintaining a predetermined distance between the emitter and the gate electrode formed on the second cathode electrode at a predetermined interval, maintaining a constant distance between the emitter and the gate electrode combining the second cathode electrode and the first cathode electrode, extending and bonding the gate electrode so that the upper surface of the inner insulating layer and the lower surface of the outer insulating layer are hermetically sealed, and on the upper surface of the outer insulating layer and coupling an anode electrode including a target for X-ray emission.
상기 제1 캐소드 전극의 하단부에 외부로부터 전압을 인가하는 단자부를 형성할 수 있다. A terminal for applying a voltage from the outside may be formed at a lower end of the first cathode electrode.
상기 내부 절연층의 하부면을 기밀하고 상부로 연장되는 제1 캐소드 전극을 형성하는 단계에서는 상기 내부 절연층의 적어도 일부가 상기 외부 절연층보다 돌출되어 형성한다. In the step of sealing the lower surface of the inner insulating layer and forming the first cathode electrode extending upward, at least a portion of the inner insulating layer is formed to protrude from the outer insulating layer.
상기 게이트 전극의 상부에 게이트 전극과 연결되거나 이격되어 집속 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a focusing electrode connected to or spaced apart from the gate electrode on the upper portion of the gate electrode.
상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 나노 구조물로 형성된다.The emitter is formed of a nanostructure made of carbon nanotubes.
상기 내부 절연층의 상부면과 외부 절연층의 하부면을 기밀되도록 상기 게이트 전극을 연장하여 결합하는 단계에서, 지그를 통해 결합할 수 있다. In the step of extending and bonding the gate electrode so that the upper surface of the inner insulating layer and the lower surface of the outer insulating layer are airtight, they may be coupled through a jig.
이와 같은 초소형 원통형 엑스선 튜브 제조 방법에 따르면, 캐소드 전극과 게이트 전극 간 또는 에미터와 게이트 전극간의 간격을 일정하게 유지할 수 있음으로써, 엑스선 튜브에서 발생하는 다양한 공차를 최소화할 수 있어 엑스선 튜브의 관전류(에미터로부터의 전자방출량) 사양에 따른 에미터와 게이트간 간격을 사전에 설정한데로 일정하게 유지시킬 수 있다.According to such a method for manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube, the distance between the cathode and the gate electrode or between the emitter and the gate electrode can be maintained constant, thereby minimizing various tolerances occurring in the X-ray tube, thereby reducing the tube current ( The amount of electron emission from the emitter) can be kept constant by setting the distance between the emitter and the gate according to the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 초소형 원통형 엑스선 튜브의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 캐소드 전극의 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브 제조 공정을 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a miniature cylindrical X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultra-small cylindrical X-ray tube shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cathode electrode shown in FIG. 1 .
4 to 7 are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing an ultra-small cylindrical X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 또한, 본 출원에서, 상부, 하부, 상단, 하단과 같이 상하를 포함하는 표현은 절대적인 높이에 따른 구분이 아니라, 장치의 내부 공간을 중심으로 한 상대적인 위치를 나타낸다.The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. will be able Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of addition. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. In addition, in the present application, expressions including upper and lower, such as upper, lower, upper, and lower, indicate a relative position with respect to the internal space of the device, rather than a division according to an absolute height.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 엑스선 튜브의 단면도이다.1 is a perspective view illustrating an X-ray tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the X-ray tube shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브(1000)는 외부 절연층(400), 외부 절연층(400)의 양단에 각각 배치된 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500), 및 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 사이에 배치된 게이트 전극(300)을 포함한다. 또한, 본 발명의 초소형 원통형 엑스선 튜브(1000)의 캐소드 전극(100)은 내부 절연층(200)내에 배치되며, 캐소드 전극(100)의 하단부는 내부 절연층(200)의 하면을 기밀하며 외부의 전원공급회로와의 전기적 연결을 위한 캐소드 단자부(112)를 형성한다. 1 and 2 , the
도 2 및 도 3을 참조하면, 캐소드 전극(100)은 제1 캐소드 전극부(110), 제2 캐소드 전극부(120)를 포함할 수 있다. 2 and 3 , the
제1 캐소드 전극부(110)는 내부 절연층(200)의 내부에 배치되며, 내부 절연 층(200)의 하면에 결합되는 캐소드 단자부(112)를 포함한다. 제2 캐소드 전극부(120)는 제1 캐소드 전극부(110)의 상부에 결합된다. 에미터(130)는 전자를 방출하는 전자 방출원으로 제2 캐소드 전극부(120)의 상부 표면 상에 형성된다. 에미터(130)는 별도의 기판에 형성되어 제2 캐소드 전극부(120)에 결합되거나, 또는 제2 캐소드 전극부(120)의 표면에 직접 형성될 수 있다. 에미터(130)는 예를 들어, 탄소나노튜브와 같은 다수의 나노 구조물로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브로 에미터(130)를 형성할 경우, 제2 캐소드 전극부(120)의 표면에 화학기상증착법(CVD) 등을 이용하여 다수의 탄소나노튜브를 직접 성장시키거나, 탄소나노튜브 페이스트를 인쇄한 후 소성하는 등의 방법으로 형성할 수 있다.The first
상기 내부 절연층(200)은 캐소드 전극(100)의 측면을 감싸도록 원통 형상의 튜브 형태로 형성된다. 내부 절연층(200)은 세라믹, 유리 또는 실리콘 등의 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미나 세라믹스의 물질로 형성될 수 있다. The inner
상기 내부 절연층(200)은 내부에 캐소드 전극(100)을 수용할 수 있도록 상하면이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 내부 절연층(200)의 직경은 외부 절연층(400)의 내부에 수용될 수 있도록 외부 절연층(400)의 직경보다 작게 형성된다. 내부 절연층(200)은 외부 절연층(400)과 동축 방향으로 연장되도록 외부 절연층(400)의 내부에 배치되며, 캐소드 전극(100)과 게이트 전극(300) 간의 절연 거리, 및 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 간의 절연 거리 등을 증가시키기 위하여, 내부 절연층(200)의 적어도 일부는 외부 절연층(400)의 외부로 노출되도록 형성된다.The inner
상기 게이트 전극(300)은 내부 절연층(200)의 외부에 배치되며, 상기 게이트 전극(300)의 하단부는 외부 절연층(400)의 하면에 결합되어, 외부의 전원공급회로와의 전기적 연결을 위한 게이트 단자부(312)를 형성한다.The
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an ultra-small cylindrical X-ray tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7 .
본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법은, 내부 절연층(200)의 하부면을 기밀한 상태에서 상부로 연장되는 제1 캐소드 전극(110)을 형성하는 단계, 내부 절연층(200)의 상부면을 기밀한 상태에서 상부로 연장되는 게이트 전극(300)을 형성하는 단계, 제2 캐소드 전극(320) 상에 형성된 에미터(130)와 게이트 전극(300) 사이를 사전에 설정된 간격으로 일정하게 유지하는 단계, 에미터(130)와 게이트 전극(300) 사이의 간격을 일정하게 유지한 상태로 제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110)의 측면들을 결합하는 단계, 내부 절연층(200)의 상부면과 외부 절연층(400)의 하부면을 기밀하고 상부로 연장되는 게이트 전극(300)을 형성하는 단계 및 외부 절연층(400)의 상부면을 엑스선 방출을 위한 타겟을 포함하는 애노드 전극(500)으로 기밀하면서 형성하는 단계로 이루어진다. The method of manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming the
제1 캐소드 전극(110)이 내부에 배치되도록 내부 절연층(200)과 제1 캐소드 전극(110)을 결합하는 공정은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 캐소드 전극(110)의 하단부에 형성된 캐소드 단자부(112)를 내부 절연층(200)에 하면에 결합시킨다.The process of combining the
여기서, 캐소드 단자부(112)와 내부 절연층(200)의 하면은 은 또는 납 등의 접착제로 접착된 상태에서 접착부를 가열하여 결합시키는 브레이징 공정을 진행함으로써, 금속 물질로 이루어진 제1 캐소드 전극(110)과 절연 물질로 이루어진 내부 절연층(200)을 완전하게 결합시킬 수 있다. Here, the
이때, 캐소드 단자부(112)와 내부 절연층(200)의 가공 공차와 더불어, 상기 캐소드 단자부(112)와 내부 절연층(200)의 하면 사이의 결합을 위해 사용되는 접착제의 재질 및 접착량에 따라 결합되는 부분에서 공차에 따른 두께가 달라질 수 있다. At this time, in addition to the processing tolerance of the
이후, 내부 절연층(200)의 외부에 제1 게이트 전극(310)을 결합하는 공정을 진행한다. 제1 게이트 전극(310)을 내부 절연층(200)에 결합하는 공정은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 게이트 전극(310)의 상단부에 형성된 게이트 결합부(314)를 내부 절연층(200)의 상면에 결합시킨다. 여기서, 게이트 결합부(314)와 내부 절연층(200)의 상면은 은 또는 납 등의 접착제로 접착된 상태에서, 접착부를 가열하는 브레이징 공정을 진행함으로써, 금속 물질로 이루어진 제1 게이트 전극부(310)와 절연 물질로 이루어진 내부 절연층(200)을 완전하게 결합시킬 수 있다.Thereafter, a process of bonding the
이후, 제2 캐소드 전극(120)의 표면 상에 형성된 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 공정을 진행한다. 지그 등의 도구를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이 간격(d)을 일정하게 유지시킨다.Thereafter, a process of maintaining a constant distance between the
이후, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 캐소드 전극(120) 표면 상에 형성된 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이의 간격(d)을 일정하게 유지한 상태로 제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110)을 결합하고, 제2 게이트 전극(320)과 제1 게이트 전극(310)을 결합하는 공정을 진행한다. 이때, 에미터(130)와 제2 게이트 전극(120) 사이의 간격(d)을 일정하게 유지한 상태로 제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110)을 결합하고, 제2 게이트 전극(320)과 제1 게이트 전극(310)을 결합함으로써, 캐소드 단자부(112)와 내부 절연층(200) 하면의 결합 시 발생되는 공차를 최소화할 수 있기 때문에 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이 간격(d)이 상대적으로 일정하게 유지할 수 있어 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 7 , the second cathode electrode in a state in which the distance d between the
이때, 제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110)을 결합하는 공정과 제2 게이트 전극(320)과 제1 게이트 전극(310)을 결합하는 공정을 동시에 수행할 수도 있고, 두 공정 중 하나를 먼저 수행하고 다른 공정을 수행할 수도 있다.In this case, the process of combining the
제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110) 및 제2 게이트 전극(320)과 제1 게이트 전극(310)을 결합한 후에, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 게이트 전극(320)의 상부에 애노드 전극(500)측으로 진행하는 전자빔을 집속하기 위한 집속 전극(600)을 결합하는 공정을 진행할 수 있다. After the
이후, 내부 절연층(200)과 동축 방향으로 연장되도록 제1 게이트 전극(310)의 외부에 외부 절연층(400)를 결합하는 공정을 진행한다. 도 3에 도시된 바와 같이 제1 게이트 전극(310)의 하단부에 형성된 게이트 단자부(312)를 외부 절연층(400)의 하면에 결합시킨다. 이때, 제1 게이트 전극(310)과 외부 절연층(400)을 결합할 때, 내부 절연층(200)의 적어도 일부가 외부 절연층(400)의 외부에 노출되도록 결합된다.Thereafter, a process of bonding the external insulating
제1 게이트 전극(310)과 외부 절연층(400)의 결합과는 별도로, 외부 절연층(400)과 애노드 전극(500)을 결합하는 공정을 진행한다. 외부 절연층(400)과 애노드 전극(500)의 결합 공정은 외부 절연층(400)을 게이트 전극(300)에 결합하기 전 또는 후에 진행될 수 있다.Separately from the coupling of the
이와 같이, 외부 절연층(400)과 게이트 전극(300) 간의 결합, 및 외부 절연층(400)과 애노드 전극(500) 간의 결합이 완료된 상태에서, 저온 브레이징 공정을 진행함으로써, 금속 물질로 이루어진 제1 게이트 전극부(310) 및 애노드 전극(500)과 절연 물질로 이루어진 외부 절연층(400)을 완전하게 결합시킬 수 있다. In this way, in a state in which the coupling between the external insulating
이러한 제조 공정에 따르면, 캐소드 전극(100)과 내부 절연층(200)의 결합을 통해 내부 절연층브(200)의 하부 공간을 밀봉시키고, 게이트 전극(300)과 내부 절연층(200)의 결합 및 게이트 전극(300)과 외부 절연층(400)의 결합을 통해, 내부 절연층(200)과 외부 절연층(400)의 사이 공간을 밀봉시키며, 외부 절연층(400)과 애노드 전극(500)의 결합을 통해 외부 절연층(400)의 상부 공간을 밀봉시키게 되어, 최종적으로 제조된 초소형 원통형 엑스선 튜브(1000)의 내부 공간이 진공 밀봉 상태를 유지하게 된다.According to this manufacturing process, the lower space of the internal insulating
위에서는 캐소드 단자부(112)와 내부 절연층(200) 하면 사이의 결합을 위해 사용되는 접착제의 량에 따라 공차가 발생한다고 주로 설명하였으나, 내부 절연층(200), 제1 캐소드 전극(110), 제1 게이트 전극(310) 및 제2 캐소드 전극(120) 제조 공정에서도 공차가 발생할 수도 있다. 내부 절연층(200), 제1 캐소드 전극(110), 제1 게이트 전극(310) 및 제2 캐소드 전극(120) 제조 공정에서 공차가 발생하는 경우에도 지그 등의 도구로 제2 캐소드 전극(120) 표면 상에 형성된 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이 간격을 일정하게 유지한 상태로 제2 캐소드 전극(120)과 제1 캐소드 전극(110)을 결합하고, 제2 게이트 전극(320)과 제1 게이트 전극(310)을 결합하여 결합이 완료된 후에도 에미터(130)와 제2 게이트 전극(320) 사이 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다.In the above, it has been mainly described that the tolerance occurs depending on the amount of adhesive used for bonding between the
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing detailed description of the present invention, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art will have the spirit of the present invention described in the claims to be described later. And it will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the technical scope.
1000 : 엑스선 튜브 100 : 캐소드 전극
110 : 제1 캐소드 전극부 112 : 캐소드 단자부
120 : 제2 캐소드 전극부 130 : 에미터
200 : 내부 절연층 300 : 게이트 전극
310 : 제1 게이트 전극부 312 : 게이트 단자부
314 : 게이트 결합부 320 : 제2 게이트 전극부
400 : 외부 절연층 500 : 애노드 전극
520 : 타겟 600 : 집속 전극1000: X-ray tube 100: cathode electrode
110: first cathode electrode part 112: cathode terminal part
120: second cathode electrode 130: emitter
200: inner insulating layer 300: gate electrode
310: first gate electrode part 312: gate terminal part
314: gate coupling part 320: second gate electrode part
400: outer insulating layer 500: anode electrode
520: target 600: focusing electrode
Claims (6)
상기 내부 절연층의 상부면을 기밀한 상태에서 상기 내부 절연층의 상부로 연장되는 제1 게이트 전극을 상기 내부 절연층과 결합하는 단계;
제2 캐소드 전극 상에 형성된 에미터와 제2 게이트 전극 사이를 사전에 설정된 간격으로 일정하게 유지하는 단계;
상기 에미터와 상기 제2 게이트 전극 사이의 간격을 일정하게 유지한 상태로 상기 제2 캐소드 전극과 상기 제1 캐소드 전극의 측면들을 결합하는 단계;
상기 내부 절연층의 상부면과 외부 절연층의 하부면을 기밀하고 상기 내부 절연층의 상부로 연장되는 제1 게이트 전극을 상기 외부 절연층과 결합하는 단계; 및
상기 외부 절연층의 상부면을 엑스선 방출을 위한 타겟을 포함하는 애노드 전극으로 기밀하면서 형성하는 단계를 포함하는 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법.forming a first cathode electrode extending upwardly in an airtight state on the lower surface of the inner insulating layer;
coupling a first gate electrode extending to an upper portion of the inner insulating layer with the inner insulating layer in a state where the upper surface of the inner insulating layer is hermetically sealed;
maintaining a distance between the emitter formed on the second cathode electrode and the second gate electrode at a predetermined interval;
coupling side surfaces of the second cathode electrode and the first cathode electrode while maintaining a constant distance between the emitter and the second gate electrode;
sealing the upper surface of the inner insulating layer and the lower surface of the outer insulating layer and coupling a first gate electrode extending over the inner insulating layer with the outer insulating layer; and
A method of manufacturing an ultra-small cylindrical X-ray tube comprising the step of forming an upper surface of the outer insulating layer airtightly with an anode electrode including a target for X-ray emission.
상기 제1 캐소드 전극의 하단부에 외부로부터 전압을 인가하는 단자부를 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법.According to claim 1,
A method of manufacturing an ultra-small cylindrical X-ray tube, characterized in that a terminal for applying a voltage from the outside is formed at the lower end of the first cathode electrode.
상기 내부 절연층의 하부면을 기밀한 상태에서 상부로 연장되는 제1 캐소드 전극을 형성하는 단계에서, 상기 내부 절연층의 적어도 일부가 상기 외부 절연층보다 돌출되어 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법.According to claim 1,
In the step of forming the first cathode electrode extending upwardly in an airtight state on the lower surface of the inner insulating layer, at least a portion of the inner insulating layer is formed to protrude from the outer insulating layer. A method of manufacturing the tube.
상기 게이트 전극의 상부에 연결되거나 이격되어 집속 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법.According to claim 1,
The method of manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube, characterized in that it further comprises the step of forming a focusing electrode that is connected to or spaced apart from the upper portion of the gate electrode.
상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 나노 구조물로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 원통형 엑스선 튜브의 제조 방법.According to claim 1,
The emitter is a method of manufacturing a micro-cylindrical X-ray tube, characterized in that formed of a nanostructure made of carbon nanotubes.
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