KR102385456B1 - 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓 - Google Patents

빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓 Download PDF

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    • G01R19/0061—Measuring currents of particle-beams, currents from electron multipliers, photocurrents, ion currents; Measuring in plasmas

Abstract

본 발명은 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓, 그를 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치에 대한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛; 중앙에 개구부가 형성되어 있으며 상기 타켓 유닛이 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 일측에 부착되어 있는 플랜지; 및 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 위치하고 있는 절연 물질로 이루어진 절연층을 포함하며, 상기 플랜지가 접지되어, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하여 빔전류 측정이 가능하도록 하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓, 그를 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치를 제공한다.

Description

빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓{X-ray targets for linear accelerators capable of measuring beam current}
본 발명은 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓, 그를 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치에 대한 것이다.
하전입자가 원자핵 근처를 통과하게 되면 원자핵이 만드는 강한 전기장에 의해 가속 또는 감속되게 되며, 이로 인해 제동복사(Bremsstrahlung)가 발생하게 되는데, 하전입자가 통과하는 원자핵이 무거울수록 제동복사가 크게 일어나게 된다.
이러한 원리를 이용하여 선형가속기에서는 끝단에 원자번호가 무거운 물질을 장착하고 가속관에서 가속된 하전입자가 그 물질에 충돌하게 함으로써 엑스선을 발생시킨다.
이와 같이 선형가속기의 끝단에 장착되어 엑스선을 발생시키는 장치를 엑스선 타겟이라고 하며, 발생되는 엑스선은 의료용 또는 산업용으로 다양하게 활용이 가능하다.
일반적으로 치료용 방사선발생장치로 사용되는 전자선형가속기의 엑스선 타겟은 선형가속기의 끝단에 탈부착되기 싶도록 플랜지(Flange)형태로 제작되고, 플랜지에 엑스선을 발생시키기 위한 용도의 물질과, 누설되는 전자를 필터링(filtering)하기 위한 용도의 물질이 판(plate)형태로 연이어 장착되는 구조를 하고 있다.
엑스선 발생을 위한 물질로는 주로 텅스텐이 많이 사용되며, 전자를 필터링하기 위하여 알루미늄, 구리, 은, 금 등과 같이 사용이 된다.
타겟을 통해 발생되는 엑스선의 선량은 물질의 두께에 영향을 받으므로, 이에 대한 최적화 과정을 거친 후, 엑스선 타겟이 제작되어 진다.
기존의 엑스선 타겟은 엑스선을 발생시키기 위한 용도로만 제작이 되어, 빔전류를 측정하기 위해서는 추가적인 장치와 장치가 장착되기 위한 공간이 필요하였다.
빔전류를 측정하는 장치들로는 상용의 빔전류 모니터와 패러데이컵이 있으나, 이와 같은 상용품의 경우, 가격이 천만원이 넘는 고가의 장치들이 대부분이며, 상용품이기에 설계/제작한 선형가속기에 최적화된 구조의 제품이 없는 경우도 종종 발생한다.
또한, 선형가속기로부터 발생되는 빔전류 측정의 경우, 독립적으로 구성된 빔진단 장치를 사용하여 성능 측정 단계에서 수행되며, 실제 선형가속기를 통해 엑스선을 발생시킬 경우에는 전체 시스템의 부피 및 길이를 소형화하기 위하여 빔진단 장치를 제거한 후, 엑스선 타겟을 설치하여 사용하는 경우가 일반적이다.
등록번호 10-1648972호 공개번호 10-2013-0135265호 공개번호 10-2016-0049425호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엑스선을 발생시킴과 동시에 가속되는 빔 전류를 측정할 수 있어 선형가속기 구동 시, 발생되는 엑스선의 선량을 예측하고, 모니터링하는데 활용할 수 있는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓, 그를 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 엑스선 타켓은 판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛; 중앙에 개구부가 형성되어 있으며 상기 타켓 유닛이 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 일측에 부착되어 있는 플랜지; 및 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 위치하고 있는 절연 물질로 이루어진 절연층을 포함하며, 상기 플랜지가 접지되어, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하여 빔전류 측정이 가능하도록 한다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 타켓 유닛은 중앙에 형성된 홈부; 및 상기 홈부의 일측에 부착되어 있으며, 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하는 타켓층을 포함한다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 홈부는 상기 타켓 유닛의 가속관과 접하는 제1면의 중앙에 형성된 제1 홈; 및 상기 타켓 유닛의 가속관과 접하는 제1면의 반대면인 제2면의 중앙에 형성된 제2 홈을 포함한다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 제1 홈은 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있으며, 상기 제2 홈도 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 홈부는 구리로 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 타켓층은 텅스텐, 금, 플래티넘 및 탄탈륨 중 하나로 이루어진다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 절연층은 상기 플랜지와 접하게 형성된 금속막을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 절연층은 세라믹으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓의 상기 플랜지는 스테인레스강으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 엑스선 타켓은 상기 플랜지가 접지되어, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로상에 위치하여 빔전류를 측정하기 위한 전류계를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 의료용 선형 가속기는 캐소드에서 방출되어 입사되는 전자빔을 가속시키는 가속관; 및 판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛과, 중앙에 개구부가 형성되어 있으며 상기 타켓 유닛이 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 일측에 부착되어 있는 플랜지와, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 위치하고 있는 절연 물질로 이루어진 절연층을 포함하여 상기 플랜지가 접지되어, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하여 빔전류 측정이 가능하도록 하는 엑스선 타켓을 포함한다.
한편, 본 발명의 의료용 방사선 발생 장치는 고전압이 인가되면 전자빔을 방출하는 캐소드; 캐소드에서 방출되어 입사되는 전자빔을 가속시키는 가속관; 상기 가속관의 외부를 둘러싸도록 입구측에 설치되어 있으며, 자기장을 발생시키는 제1 스티어링 전자석; 상기 가속관의 외부를 둘러싸도록 출구측에 설치되어 있으며, 자기장을 발생시키는 제2 스티어링 전자석; 및 판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛과, 중앙에 개구부가 형성되어 있으며 상기 타켓 유닛이 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 일측에 부착되어 있는 플랜지와, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 위치하고 있는 절연 물질로 이루어진 절연층을 포함하여 상기 플랜지가 접지되어, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하여 빔전류 측정이 가능하도록 하는 엑스선 타켓을 포함한다.
기존에 전자선형가속기의 빔 특성 및 엑스선 발생 특성을 측정하기 위해서는 별도로 구성된 빔 진단 장치를 사용하여 빔 특성(빔에너지, 빔전류, 빔 사이즈 등)을 측정하고, 이를 분리한 뒤, 엑스선 타겟을 장착하여 엑스선을 발생시키고 이를 측정하는 방식을 사용하였다.
선형가속기에서 빔전류 측정과 엑스선 발생을 동시에 수행하기 위하여 빔전류를 모니터링 할 수 있는 상용의 장치를 선형가속기의 끝단에 추가적으로 장착하고 그 뒤에 엑스선 타겟을 장착하여 사용하는 방식 또한 사용되었는데, 이러한 경우, 빔 가속관과 엑스선 타겟 사이에 빔 전류 모니터(Beam current monitor)가 설치되는 공간이 필요하기 때문에 이로 인한 빔손실(Beam loss) 및 엑스선 선량 감소의 문제점이 존재하였다.
뿐만 아니라, 상용의 빔전류 측정 장치의 경우, 가격이 매우 비싸기 때문에 전체 시스템을 개발하는데 있어 가격 상승의 요인이 된다.
이와 달리 본 발명의 경우는 기존에 빔전류 측정장치와 엑스선 발생장치로 분리되어 사용되던 부분을 엑스선 타겟에 융합시킴으로써 비용적인 측면에서나 기능적인 측면에서 장점을 갖는다.
상대적으로 가격이 저렴하며, 빔전류 측정을 위해 필요한 공간이 크지 않고, 또한 선형가속기 시스템을 운용함에 있어 가장 주요한 두가지 계측변수에 대한 모니터링을 실시간으로 수행할 수 있기 때문에 장치 최적화에 있어서도 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓의 단면도이다.
도 2는 도 1의 타켓 유닛의 상세 도면이다.
도 3은 엑스선 발생 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 1의 절연층의 상세 도면이다.
도 5는 도 1의 플랜지의 상세 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치의 구성도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓은 타켓 유닛(100), 절연층(200), 플랜지(300) 및 전류계(400)를 포함한다.
여기에서, 타켓 유닛(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 판형으로 가속관과 접하는 중앙에 형성된 홈부(110)를 구비하고 있다.
상기 홈부(110)는 타켓 유닛(100)의 가속관과 접하는 후면(제1면) 중앙에 형성된 제1 홈(112)과 타켓 유닛(100)의 전면(가속관과 접하는 후면(제1면)의 반대면)(제2면)의 중앙에 형성된 제2 홈(114)을 구비하고 있다.
이때, 상기 제1 홈(112)은 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있으며, 상기 제2 홈(114)도 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있다.
도 2에서 (a)는 타켓 유닛(100)의 단면도이고, (b)는 정면도이고, (c)는 배면도이며, (d)는 정면 사시도이고, (e)는 배면 사시도이다.
한편, 상기 타켓 유닛(100)의 후면 중앙에 형성된 제1 홈(112)에는 타켓층(120)이 부착되어 있다.
이처럼 타켓층(120)의 일측에 전자빔이 입사되면, 엑스선은 상기 타켓층(120)의 타측 방향으로 진행될 수 있다.
이때, 타켓 유닛(100)의 홈부(110)가 구리 등으로 형성되어 있어 타켓층(120)에서 엑스선이 방출되면 이를 타측 방향으로 통과시킨다.
이처럼 타켓층(120)의 일측에 전자빔이 입사되면, 엑스선은 상기 타켓층(120)에서 방출되어 타측 방향으로 진행할 수 있다.
이때, 엑스선은 전자빔의 초점 크기(focusing spot size)보다 넓게 방사(radiation)될 수 있다.
여기서, 초점 크기는 전자 빔의 입사 각, 초점 각 또는 초점 면적에 대응될 수 있다.
상기 타켓층(120)과 관련하여 도 3을 보면, 원자번호가 높은 물질일수록 전자빔이 입사하였을 때 제동복사가 더 잘 발생하기 때문에 텅스텐, 금, 플래티넘, 탄탈륨 등과 같이 원자번호가 높은 물질들을 타겟 물질로 사용하였다.
전자빔이 타겟층(120)에 입사되었을 때, 전자빔의 모든 에너지가 엑스선 발생으로 변환되는 것이 아니라, 일부분은 열로써 소모되기 때문에 타겟 물질은 고온에서도 잘 녹지 않고 안정적인 높은 녹는점의 물질들을 사용하여야 된다(예 : 텅스텐, 탄탈륨 등).
외부의 냉각 시스템에 의해 냉각이 효율적으로 이루어 질 수 있고, 타겟 물질의 경우, 열전도 특성이 좋은 물질이 주로 사용된다.
또한, 타겟층(120)으로 입사되는 전자빔 중 일부는 타겟층(120)을 관통하여 나가는 경우가 있으며, 따라서 이러한 누설 전자빔을 흡수하기 위한 용도의 낮은 원자번호를 갖는 탄소 또는 알루미늄 등의 물질이 타겟 물질 뒤에 장착될 수 있다.
아래 수학식 1과 같이 선형가속기를 통해 발생되는 엑스선의 선량은 빔 전류와 빔 에너지, 고주파 펄스 신호의 반복율, 펄스 폭 등에 의해 수식으로써 계산이 가능하기 때문에 엑스선량과 빔 전류를 동시에 모니터링할 경우, 장치의 품질 관리 및 이상유무 판단에 대한 크로스체크가 용이하다.
(수학식 1)
D = [E * I / Rpr] * 108
여기에서 D는 매질에서의 흡수 선량 지수 율(absorbed dose index rate in the medium)이며 단위는 rads/sec이다.
그리고, E는 빔 에너지(electron energy)이며, 단위는 MeV이고, I는 빔 전류 밀도(electron current density)이며, 단위는 mA/cm2 이고, Rpr 은 매체의 투사 된 전자 범위(projected electron range in the medium)이며, 단위는 g/cm2이다.
한편, 절연층(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 중앙에 개구부가 형성된 원판형으로 내측에 단차가 형성되어 있다.
이러한 절연층(200)은 세라믹(Al2O3) 등의 절연물질로 형성되어 있으며, 이와 같이 절연층(200)에 형성된 단차에 타켓 유닛(100)이 끼움 결합되어 고정되어 있다.
도 4에서 (a)는 단면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 배면도이고, (d)는 사시도이다.
다음으로, 플랜지(300)는 도 5에 도시된 바와 같이 중앙에 개구부가 형성된 원판형으로 내측에 단차가 형성되어 있으며, 원주(圓周)위에 체결용의 볼트 구멍(310)이 다수 설치되어 있다.
도 5에서 (a)는 단면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 배면도이고, (d)는 사시도이다.
이러한 플랜지(300)는 스테인레스강(일예로 SUS304등)으로 형성되어 있으며, 상기 타켓 유닛(100)이 끼움 결합된 절연층(200)이 내측 단차에 끼움 결합하여 고정된다.
이처럼 플랜지(300)는 스테인레스강 등의 전도성 물질로 형성되어 있으며, 상기 타켓 유닛(100)과 절연층(200)을 사이에 두고 플랜지(300)가 부착되어 있어 있어 전기적으로 타켓 유닛(100)과 절연되어 있다.
이와 같이 플랜지(300)와 타켓 유닛(100) 사이에 세라믹(Al2O3) 절연체로 구성된 절연층(200)을 추가함으로써 전기적으로 플랜지(300)와 타켓 유닛(100)을 분리시키고, 플랜지(300)를 접지와 연결하여 타켓 유닛(100)에서 전자 빔에 의해 발생된 빔전류가 흐를 수 있는 루프(loop)를 만들어 주고, 전류계(400)를 사용하여 빔전류를 측정한다.
세라믹의 절연층(200)과 SUS 재질의 플랜지(300), 절연층(200)과 타켓 유닛(100)의 홈부(110)를 브레이징하여 가속관 내부의 진공누설이 발생하지 않도록 하여야 하는데, 절연층(200)의 세라믹을 플랜지(300)의 금속과 브레이징하는 것은 쉽지 않기 때문에 세라믹 절연체 부분이 금속과 브레이징 되는 접촉면의 경우, 세라믹 위에 얇게 금속막(미도시)을 입히는 메탈라이징 공정을 거치도록 하여 브레이징 과정이 용이하도록 하였다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 선형가속기 및 의료용 방사선 발생 장치의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 의료용 방사선 발생 장치는, 캐소드(1100), 그리드(1110), 애노드(1120), 가속관(1130), 제1 스티어링 전자석(1140), 제2 스티어링 전자석(1150), 포커싱 솔레노이드(1160), 엑스선 타켓(1170), 필터(1180) 및 다엽 시준기(1190)를 포함한다.
상기 캐소드(1100)는 회전중심 부분에 위치하여 고전압이 인가되면 도면의 우측방향으로 열전자가 방출된다.
전자총이 소형인 경우 디스펜서 타입(dispenser type)의 캐소드(1100)를 이용하며 수십 mA 내지 수백 mA의 인출 전류를 갖는다.
열전자 방출에 의한 전자빔은 캐소드(1100) 표면에서 수 eV의 낮은 에너지를 갖게되며, 초기에 낮은 에너지의 열전자들은 캐소드(1100) 표면을 따라 다양한 각도로 방출되며, 전자총에 인가되는 전기장 방향에 의해 직진성을 가질 수 있게 된다.
상기 애노드(1120)는 캐소드(1100)에서 방출되는 열전자의 방향과 확산을 한정시켜 전자빔을 형성한다.
가속관(1130)은 직진성을 가지며 입사되는 전자빔을 높은 에너지로 가속시킨다.
그리고, 제1 스티어링 전자석(1140)은 가속관(1130)의 입구측에 설치되어 입사되는 전자빔의 방향을 조정하는 기능을 수행한다.
한편, 제2 스티어링 전자석(1150)은 가속관(1130)의 출구측에 설치되어 전자빔의 방향을 조정하여 엑스선의 선량을 최적화한다.
상기 엑스선 타켓(1170)은 전자빔이 충돌하면 엑스선을 방출하는 타켓 물질을 포함하여 상기 제한된 전자빔이 충돌하면 엑스선을 방출시킨다.
이와 같은 엑스선 타켓(1170)은 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 상세히 설명하였다.
그리고, 상기 필터(1180)는 상기 엑스선 타겟(1170)과 상기 엑스선이 전달되는 피사체 사이에 배치되고, 엑스선의 편평함(flatness)을 보정한다.
상기 다엽 시준기(1190)는 피사체의 관심 영역에 대한 시야각(field of vew, FOV)이 결정되면, 엑스선원에서 조사되는 엑스선이 피사체의 관심 영역에만 도달하도록 시준(collimation)한다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 의료용 방사선 발생 장치는 전자총으로부터 발생된 전자들이 가속관(1130) 내부에서 대전력의 고주파 신호에 의해 빛의 속도에 가깝게 가속되고, 가속된 전자빔은 가속관 끝단에 장착된 엑스선 타겟(1170)에 충돌하여 엑스선을 발생하게 된다.
전자총에서 발생된 전자들은 엑스선 타겟(1170)까지 이동하는 동안 가속관(1130)의 구조적인 휨 현상, 외부의 자기장, 공간전하 효과 등의 외란요소에 의해 가속관(1130) 내부 벽면에 부딪히거나 정확히 엑스선 타겟(1170)에 충돌하지 못하는 경우가 발생하게 되는데, 이러한 전자빔 감소 현상을 방지하기 위하여 제1 스티어링 전자석(1140)과 제2 스티어링 전자석(150)이 사용되며, 제1 스티어링 전자석(1140)과 제2 스티어링 전자석(1150)에서 발생되는 자기장을 이용하여 빔의 궤도를 보정함으로써 의료용 선형가속기에서 발생하는 엑스선의 선량을 최적화 하는 것이 가능하다.
한편으로, 종래 전자선형가속기는 빔전류 측정을 위해서는 엑스선 타겟 대신에 상용의 빔 전류 모니터(beam current monitor)를 구비한 빔진단 장치가 장착된 상태에서 전자빔 전류를 측정하여야 했다.
본 발명의 구조는 빔 전류 측정이 가능한 구조로서 엑스선 타겟에 절연층을 추가적으로 구성하여 전자가 엑스선 타겟에 충돌함으로써 발생하게 되는 전류가 측정될 수 있도록 전기적인 루프를 생성시켜주었고, 이를 통해, 엑스선 발생과 동시에 외부에서의 빔전류 측정이 가능하도록 하였다.
본 발명의 엑스선 타겟을 사용하게 되면 빔전류를 측정하기 위해 요구되는 선형가속기의 길이 증가 부분을 줄일 수 있고, 고가의 상용 빔전류 장치를 대체함으로써 개발비 또는 제작비 절감이 가능하다. 상용 빔전류 측정 장치의 경우, 1000만원 이상의 고가 장치이기 때문이다.
뿐만 아니라, 의료분야, 또는 산업분야에서 선형가속기가 방사선발생장치의 핵심 장치로 사용되어질 때, 엑스선 생성과 빔전류 측정을 동시에 진행할 수 있게 되어, 주기적, 지속적으로 수행되어져야 되는 장치의 품질관리 절차가 기존에 비해 용이하다는 장점이 있다.
또한, 의료용 선형가속기와 같이 공간적인 제약사항이 있어, 전체 시스템이 콤팩트(compact)해져야 하는 경우, 활용이 용이하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 타켓 유닛 200 : 절연층
300 : 플랜지 400 : 전류계
1100 : 캐소드 1110 : 그리드
1120 : 애노드 1130 : 가속관
1140 : 제1 스티어링 전자석 1150 : 제2 스티어링 전자석
1160 : 포커싱 솔레노이드 1170 : 엑스선 타켓
1180 : 필터 1190 : 다엽 시준기

Claims (14)

  1. 판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛;
    중앙에 개구부가 형성되어 있고 접지와 연결되며, 상기 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 상기 타켓 유닛의 인접 영역에 배치되고, 내측에 제1 단차 영역이 형성되는 플랜지;
    상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 배치되고, 내측에 제2 단차 영역이 형성되며, 절연 물질로 이루어진 절연층;
    상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이를 전기적으로 연결하여, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하는 루프; 및
    상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로 상에 배치되어 상기 전자빔에 의해 발생된 빔전류를 측정하기 위한 전류계를 포함하되,
    상기 타켓 유닛은 상기 절연층에 형성된 제2 단차 영역에 끼움 결합되고, 상기 절연층은 상기 플랜지에 형성된 제1 단차 영역에 끼움 결합되며,
    상기 타켓 유닛에서 발생하는 빔전류는 상기 루프를 통해 상기 플랜지로 이동한 다음 상기 플랜지에 연결된 접지로 흐르는 것을 특징으로 하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 타켓 유닛은
    중앙에 형성된 홈부; 및
    상기 홈부의 일측에 부착되어 있으며, 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하는 타켓층을 포함하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  3. 청구항 2항에 있어서,
    상기 홈부는
    상기 타켓 유닛의 가속관과 접하는 제1면의 중앙에 형성된 제1 홈; 및
    상기 타켓 유닛의 가속관과 접하는 제1면의 반대면인 제2면의 중앙에 형성된 제2 홈을 포함하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 제1 홈은 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있으며, 상기 제2 홈도 상단부가 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태로 이루어져 있는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  5. 청구항 2항에 있어서,
    상기 홈부는 구리로 형성되어 있는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  6. 청구항 2항에 있어서,
    상기 타켓층은 텅스텐, 금, 플래티넘 및 탄탈륨 중 하나로 이루어진 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  7. 청구항 1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 플랜지와 접하게 형성된 금속막을 더 포함하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  8. 청구항 1항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹으로 형성되어 있는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  9. 청구항 1항에 있어서,
    상기 플랜지는 스테인레스강으로 형성되어 있는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓.
  10. 삭제
  11. 캐소드에서 방출되어 입사되는 전자빔을 가속시키는 가속관; 및
    판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛과, 중앙에 개구부가 형성되어 있고 접지와 연결되며 상기 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 상기 타켓 유닛의 인접 영역에 배치되고 내측에 제1 단차 영역이 형성되는 플랜지와, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 배치되고 내측에 제2 단차 영역이 형성되며 절연 물질로 이루어진 절연층과, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이를 전기적으로 연결하여 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하는 루프와, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로 상에 배치되어 상기 전자빔에 의해 발생된 빔전류를 측정하기 위한 전류계를 포함하되,
    상기 타켓 유닛은 상기 절연층에 형성된 제2 단차 영역에 끼움 결합되고, 상기 절연층은 상기 플랜지에 형성된 제1 단차 영역에 끼움 결합되며,
    상기 타켓 유닛에서 발생하는 빔전류는 상기 루프를 통해 상기 플랜지로 이동한 다음 상기 플랜지에 연결된 접지로 흐르는 것을 특징으로 하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 선형 가속기.
  12. 청구항 11항에 있어서,
    상기 타켓 유닛은
    중앙에 형성된 홈부; 및
    상기 홈부의 일측에 부착되어 있으며, 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하는 타켓층을 포함하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 선형 가속기.
  13. 청구항 11항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 플랜지와 접하게 형성된 금속막을 더 포함하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 선형 가속기.
  14. 고전압이 인가되면 전자빔을 방출하는 캐소드;
    캐소드에서 방출되어 입사되는 전자빔을 가속시키는 가속관;
    상기 가속관의 외부를 둘러싸도록 입구측에 설치되어 있으며, 자기장을 발생시키는 제1 스티어링 전자석;
    상기 가속관의 외부를 둘러싸도록 출구측에 설치되어 있으며, 자기장을 발생시키는 제2 스티어링 전자석; 및
    판형으로 중앙에 타켓층을 구비하고 있어 전자빔이 입사되면 엑스선을 생성하여 방사하는 타켓 유닛과, 중앙에 개구부가 형성되어 있고 접지와 연결되며 상기 개구부에 상기 타켓층이 위치하도록 상기 타켓 유닛의 인접 영역에 배치되고 내측에 제1 단차 영역이 형성되는 플랜지와, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이에 배치되고 내측에 제2 단차 영역이 형성되며 절연 물질로 이루어진 절연층과, 상기 타켓 유닛과 상기 플랜지 사이를 전기적으로 연결하여, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로를 형성하는 루프와, 상기 타켓 유닛에서 상기 플랜지로 이루어진 빔전류 경로 상에 배치되어 상기 전자빔에 의해 발생된 빔전류를 측정하기 위한 전류계를 포함하되,
    상기 타켓 유닛은 상기 절연층에 형성된 제2 단차 영역에 끼움 결합되고, 상기 절연층은 상기 플랜지에 형성된 제1 단차 영역에 끼움 결합되며,
    상기 타켓 유닛에서 발생하는 빔전류는 상기 루프를 통해 상기 플랜지로 이동한 다음 상기 플랜지에 연결된 접지로 흐르는 것을 특징으로 하는 빔 전류 측정이 가능한 선형가속기용 엑스선 타켓을 이용한 의료용 방사선 발생 장치.
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