KR102640904B1 - 엑스레이 소스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 타겟이 형성된 애노드 전극; 절연 재질로 이루어지고, 상기 애노드 전극이 일단에 설치되는 튜브 형상의 제 1 하우징; 도전 재질로 이루어지고, 상기 제 1 하우징에 일단이 연결되는 튜브 형상의 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징의 타단에 설치되고 상기 타겟과 대향하는 에미터가 형성된 캐소드 전극을 포함하는 엑스레이 소스를 제공한다.

Description

엑스레이 소스{x-ray source}
본 발명은 전계방출형 엑스레이 소스(Field Emission type X-ray Source)에 관한 것이다.
일반적으로 엑스레이 소스는 의료 진단용이나 비파괴 검사용 또는 화학분석용 등 다양한 검사장치 또는 진단장치에 응용되어 폭넓게 사용되고 있다.
전계방출형 엑스레이 소스는 세라믹 등으로 이루어진 절연재질의 진공 하우징 내에 캐소드 전극, 게이트 전극, 및 애노드 전극을 구비하고 있다. 캐소드 전극의 일면에는 CNT(Carbon Nano Tube) 등의 나노 구조물로 형성된 에미터가 구비되고, 이와 대향하는 애노드 전극의 일면에는 텅스텐(W) 등의 타겟이 구비되며, 에미터와 타겟 사이에는 게이트 전극이 구비된다. 전계방출형 엑스레이 소스는 게이트 전극으로 인가되는 게이트 전압에 의해 에미터로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자는 캐소드 전극과 애노드 전극에 각각 인가되는 캐소드 전압과 애노드 전압의 전압차로 인해 애노드 전극 측으로 가속되어 타겟에 충돌함으로써 엑스레이가 발생되는 구성을 갖는다.
그러나 종래의 전계방출형 엑스레이 소스의 하우징은 세라믹 등의 절연재질이기 때문에 잔류 전하가 트랩(trap)되면 제거하기 어렵고, 이로 인해 아크 방전(arc discharge)이 발생되면 나노 구조물의 에미터가 열화 될 수 있다.
한국공개특허 제10-2021-0083040호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전계방출형 엑스레이 소스의 하우징으로 세라믹 재질로 이루어진 애노드 전극 측의 제 1 하우징과 메탈 재질로 이루어진 캐소드 전극 측의 제 2 하우징을 접합함으로써 하우징 내부의 잔류 전하를 메탈 재질의 제 2 하우징으로 손쉽게 유도 및 해소할 수 있는 전계방출형 엑스레이 소스를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 엑스레이 소스는, 애노드 전극부; 상기 애노드 전극부와 전기적으로 연결된 타겟; 절연 재질로 이루어지고, 상기 애노드 전극부의 적어도 일부를 수용하는 제 1 하우징; 상기 타겟과 대향하는 에미터; 상기 에미터와 전기적으로 연결되는 캐소드 전극부; 및 상기 제 1 하우징과 함께 엑스선 관을 이루며 도전 재질로 이루어지는 2 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 하우징은, 상기 애노드 전극에서 상기 캐소드 전극을 향하는 방향으로 내경이 커지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 2 하우징의 외면에 설치되는 플랜지; 및 상기 플랜지에 형성된 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 2 하우징은 절연 스페이서를 더 포함하여, 상기 캐소드 전극은 상기 절연 스페이서에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 캐소드 전극은 상기 제 2 하우징의 내부 또는 외부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 애노드 전극에 인가되는 애노드 전압의 크기와 상기 제 1 하우징의 길이는 비례하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 엑스레이 소스에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
하우징을 세라믹 재질로 이루어진 애노드 전극 측의 제 1 하우징과 메탈 재질로 이루어진 캐소드 전극 측의 제 2 하우징의 접합 구조로 구성하고, 제 1, 2 하우징의 특징적 구조를 통해 제 1 하우징의 전하 잔류 가능성을 최소화하는 한편, 제 2 하우징을 접지해서 잔류 전하를 신속히 제거함으로써 방전 아크(arc)로 인한 에미터의 열화 현상을 방지할 수 있다.
또한 X선 조사위치에 해당하는 제 2 하우징의 일측에 플랜지부를 설치하고, 여기에 윈도우를 설치해서 타 장치와 연결 및 얼라인에 편의성을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑스레이 소스의 외관 사시도.
도 2는 도 1의 종방향 단면도.
도 3, 도 4 및 도 5는 도 2의 A, B 및 C 부분을 확대한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엑스레이 소스의 외관 사시도.
도 7은 도 6의 종방향 단면도.
도 8은 도 7의 D 부분을 확대한 단면도.
첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들의 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수도 있다.
한편, 본 발명은 구체적인 구성 및 작용에 따라 몇 가지 실시예로 구분될 수 있으므로, 아래에서는 각각을 구분해서 살펴본다. 설명의 편의를 위해 실시예 별 공통된 내용은 제 1 실시예를 통해 충분히 설명하며, 그 외 실시예에 대해서는 차이점을 위주로 설명한다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑스레이 소스(10)의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 종방향 단면도이고, 도 3, 도 4 및 도 5는 도 2의 A, B 및 C 부분을 확대한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 엑스레이 소스(10)는, 외관을 이루는 하우징(20)을 포함할 수 있다.
하우징(20)은, 속이 빈 튜브 형상이며, 내부는 진공이 조성될 수 있다.
하우징(20)은, 애노드 전극부(30) 측의 제 1 하우징(21)을 포함할 수 있다.
제 1 하우징(21)은, 중공 형상일 수 있다. 제 1 하우징(21)은, 절연 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면 제 1 하우징(21)은, 세라믹 재질로 구성될 수 있다.
제 1 하우징(21)의 내면(21a)은, 스커트 형상일 수 있다. 스커트 형상은, 위에서 아래로 내려올수록, 즉 후술하는 애노드 전극부(30)로부터 캐소드 전극부(40)를 향할수록 내경이 커지는 형상일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 하우징(21)은, 슬리브(sleeve)(22)를 포함할 수 있다. 슬리브(22)는, 캐소드 전극부(40)를 향하는 제 1 하우징(21)의 하단에서 원통관(27)의 내부를 통해 캐소드 전극부(40)를 향해 아래로 연장 형성될 수 있다. 이로 인해 슬리브(22)는, 제 1 하우징(21)의 하단과 원통관(27)의 상단의 접합 부위(25)를 덮어 커버할 수 있다. 슬리브(22)는, 제 1 하우징(21)과 일체형일 수 있다. 슬리브(22)의 내면(22a)은, 제 1 하우징(21)의 내면(21a)에서 아래로 연장되는 리브 형상일 수 있다. 이러한 리브 형상은, 절연거리를 최대한 확보할 수 있다. 슬리브(22)의 외면(22b)은, 원통관(27)과 이격(s)될 수 있다. 슬리브(22)의 하단 외측은, 경사면(22c)이 형성될 수 있다. 경사면(22c)은, 제 1 하우징(21)을 향할수록 원통관(27)의 내면과 간격이 점차 좁아지는 깔때기 또는 접시 형상일 수 있다. 이 깔때기 또는 접시 형상은, 하우징(20)의 내부 공간에 잔류된 전하를 메탈 측인 제 2 하우징(26)으로 원활히 유도할 수 있다.
하우징(20)은, 캐소드 전극부(40) 측의 제 2 하우징(26)을 포함할 수 있다. 제 2 하우징(26)은, 메탈 재질로 구성될 수 있다. 제 2 하우징(26)은, 접지될 수 있다.
제 2 하우징(26)은, 메탈 재질의 원통관(27)을 포함할 수 있다. 원통관(27)의 상단은, 제 1 하우징(21)의 하단과 접합될 수 있다. 접합은, 예를 들면 브레이징 용접일 수 있다.
제 2 하우징(26)은, 메탈 재질의 바닥판(28)을 포함할 수 있다. 바닥판(28)은, 도넛 형상의 중공판일 수 있다. 예를 들면 바닥판(28)의 중심에, 관통홀(28a)이 형성될 수 있다. 바닥판(28)의 가장자리는, 원통관(27)의 하단에 접합될 수 있다. 접합은, 예를 들면 브레이징 용접일 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 하우징(21)의 평균 두께(T)는, 제 2 하우징(26)의 두께(t)보다 매우 두껍게 형성될 수 있다. 이것은 애노드 전극부(30)로 인가되는 고전압에 의해 제 1 하우징(21)의 세라믹 재질이 절연 파괴되는 것을 방지하기 위함이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 엑스레이 소스(10)는, 제 1 하우징(21)의 일단에 설치되는 애노드 전극부(30)를 포함할 수 있다.
애노드 전극부(30)는, 제 1 하우징(21)의 내면 중심에 배치되는 애노드 전극봉(31)을 포함할 수 있다. 애노드 전극봉(31)은 메탈 재질일 수 있다.
애노드 전극부(30)는, 제 1 하우징(21)의 상단 외부에 배치되는 지지뭉치(33)를 포함할 수 있다. 지지뭉치(33)는, 메탈 재질일 수 있다. 지지뭉치(33)는, 애노드 전극봉(31)의 상단에 일체로 형성될 수 있다. 지지뭉치(33)의 직경은, 애노드 전극봉(31)의 직경보다 크고, 제 1 하우징(21)의 최소 내경보다 작을 수 있다. 지지뭉치(33)는, 메탈 재질의 지지대(35)를 포함할 수 있다. 지지대(35)는, 지지뭉치(33)의 외주면에 형성될 수 있다. 지지대(35)는, ㄱ자 형상의 브릿지 구조일 수 있다. 지지대(35)는, 수평 지지대(35a)를 포함할 수 있다. 수평 지지대(35a)는, 지지뭉치(33)의 외주면에서 외측으로 수평 돌출할 수 있다. 지지대(35)는, 수직 지지대(35b)를 포함할 수 있다. 수직 지지대(35b)는, 수평 지지대(35a)에서 아래로 돌출할 수 있다. 수직 지지대(35b)의 하단은 제 1 하우징(21)의 상단에 접합될 수 있다. 수직 지지대(35b)와 지지뭉치(33)의 외주면 사이에, 공간(36)이 형성될 수 있다. 지지대(35) 및 공간(36)은, 메탈 재질의 애노드 전극부(30)와 세라믹 재질의 제 1 하우징(21)의 이종 소재 간 열팽창률 차이에도 불구하고 애노드 전극부(30)를 제 1 하우징(21)에 안정적으로 고정할 수 있다.
애노드 전극부(30)는, 메탈 재질의 타겟설치뭉치(37)를 포함할 수 있다. 타겟설치뭉치(37)는, 애노드 전극봉(31)의 하단에 일체로 형성될 수 있다. 타겟설치뭉치(37)의 하면(37a)은, 윈도우(50) 쪽으로 향하게 비스듬히 경사져 있다. 타겟설치뭉치(37)의 하면(37a)에, 타겟(39)이 접합될 수 있다. 타겟(39)은 가속된 전자의 타격에 의해 엑스레이를 윈도우(50)로 방출할 수 있다. 타겟(39)은, 텅스텐(w), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 탄탈륨(Ta) 또는 이트륨(Y) 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면 타겟(39)은, 융점이 높고 엑스레이 방출 효율이 우수한 텅스텐(w)이 적용될 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 엑스레이 소스(10)는, 캐소드 전극부(40)를 포함할 수 있다. 캐소드 전극부(40)는, 제 2 하우징(26)의 바닥판(28)의 관통홀(28a)에, 관통홀(28a)과 이격되어 배치될 수 있다. 이로써, 캐소드 전극부(40)는 메탈 재질의 제 2 하우징(26)과 전기적으로 절연될 수 있다.
캐소드 전극부(40)는, 캐소드 전극(41)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(41)은, 제 2 하우징(26)의 바닥판(28) 외부에 배치될 수 있다.
캐소드 전극(41)은, 철(凸)자 형상일 수 있다. 캐소드 전극(41)은, 메탈 재질의 캐소드 본체(41a)를 포함할 수 있다. 캐소드 본체(41a)의 표면에는 CNT(Carbon Nano Tube), 금속 나노팁 등의 나노 스케일(Scale)의 에미터(미도시)가 배치될 수 있다.
캐소드 전극(41)은, 메탈 재질의 캐소드 플랜지(41b)를 포함할 수 있다. 캐소드 플랜지(41b)는, 캐소드 본체(41a)의 하측에 일체로 형성될 수 있다.
캐소드 전극부(40)는, 게이트 전극(42)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(42)은, 캐소드 본체(41a)의 상면에 이격되어 설치될 수 있다. 이로써, 게이트 전극(42)은 캐소드 전극(41)과 전기적으로 절연된다. 게이트 전극(42)은, 메시(mesh) 형상일 수 있다.
게이트 전극(42)은 포커스부(43)를 포함할 수 있다. 포커스부(43)는, 포커스 관(43a)을 포함할 수 있다. 포커스 관(43a)의 하단에는 게이트 전극(42)이 접합될 수 있다. 포커스 관(43a)은, 에미터에서 방출되어 게이트 전극(42)을 통과한 전자가 집속되도록 가이드 할 수 있다. 포커스부(43)는, 포커스 플랜지(43b)를 포함할 수 있다. 포커스 플랜지(43b)는, 포커스 관(43a)의 하측에 형성될 수 있다. 포커스 플랜지(43b)의 상면에, 제 1 단턱(43b')이 형성될 수 있다. 제 1 단턱(43b')은, 아래로 오목하게 형성될 수 있다. 포커스 플랜지(43b)의 하면에, 제 2 단턱(43b'')이 형성될 수 있다. 제 2 단턱(43b'')은, 위로 오목하게 형성될 수 있다.
캐소드 전극부(40)는, 포커스 전극(44)을 포함할 수 있다. 포커스 전극(44)은, 포커스부(43)에서 포커싱 된 전자를 2차 포커싱 할 수 있다.
포커스 전극(44)은, 포커스전극 중공판(44a)을 포함할 수 있다. 포커스전극 중공판(44a)의 내경은, 포커스 관(43a)과 같거나 약간 클 수 있다.
포커스 전극(44)은, 포커스전극 측벽(44b)을 포함할 수 있다. 포커스전극 측벽(44b)은, 포커스전극 중공판(44a)의 가장자리 하면에서 아래로 연장될 수 있다. 포커스전극 측벽(44b)의 내경은, 포커스 플랜지(43b)의 외경과 거의 같을 수 있다.
캐소드 전극부(40)는, 튜브 형상의 제 1 절연 스페이서(45)를 포함할 수 있다. 제 1 절연 스페이서(45)는, 캐소드 전극(41)과 포커스부(43) 사이에 설치될 수 있다. 즉 제 1 절연 스페이서(45)는, 캐소드 플랜지(41b)와 제 2 단턱(43b'') 사이에 설치될 수 있다. 제 1 절연 스페이서(45)는 캐소드 전극(41)과 게이트 전극(42)을 이격시켜 전기적으로 절연되게 할 수 있다.
캐소드 전극부(40)는, 튜브 형상의 제 2 절연 스페이서(46)를 포함할 수 있다. 제 2 절연 스페이서(46)는, 포커스 전극(44)과 제 2 하우징(26)의 바닥판(28) 사이 및 포커스 전극(44)과 포커스부(43) 사이에 걸쳐 설치될 수 있다. 즉, 제 2 절연 스페이서(46)의 밑면은, 바닥판(28)의 단턱(28b)과 제 1 단턱(43b')에 놓이고, 제 2 절연 스페이서(46)의 상면은, 포커스전극 측벽(44b)을 받칠 수 있다. 제 2 절연 스페이서(46)는 게이트 전극(42)의 포커스부(43)와 포커스 전극(44)을 이격시키는 동시에 캐소드 전극부(40)를 제 2 하우징(26)에 고정시킬 수 있다. 이로써 게이트 전극(42)과 포커스 전극(44)은 전기적으로 절연될 수 있다.
캐소드 전극부(40)는 이러한 구성들이 접합되어 어셈블리를 형성할 수 있다. 이 어셈블리 구조의 캐소드 전극부(40)는, 제 2 절연 스페이서(46)가 바닥판(28)의 단턱(28b)에 필러 용접되어 제 2 하우징(26)에 접합될 수 있다.
엑스레이 소스(10)는, 윈도우(50)를 포함할 수 있다. 윈도우(50)는, 타겟(39)과 마주보는 제 2 하우징(26)의 원통관(27) 일측에 설치된 플랜지부(51) 내부에 설치될 수 있다.
플랜지부(51)는, 수평관(53)을 포함할 수 있다. 수평관(53)은, 원통관(27)의 일측 외면에 설치될 수 있다.
플랜지부(51)는, 플랜지(55)를 포함할 수 있다. 플랜지(55)는, 수평관(53)의 말단에 설치될 수 있다.
윈도우(50)는, 수평관(53)과 플랜지(55)의 경계면에 설치될 수 있다.
이러한 플랜지부(51)는, 윈도우(50)를 설치할 뿐 아니라 타 장치와 연결 및 얼라인에 편의성을 부여할 수 있다.
캐소드 전극(41)에는 캐소드 전압이, 애노드 전극부(30)에는 애노드 전압이, 게이트 전극(42)에는 게이트 전압이, 포커스 전극(44)에는 포커스 전압이 인가될 수 있다. 게이트 전극(42)에 인가되는 게이트 전압에 의해 에미터로부터 전자가 방출되면, 캐소드 전극(41)과 애노드 전극부(30)에 각각 인가되는 캐소드 전압과 애노드 전압에 의한 높은 전위차로 인해 전자는 게이트 전극(42)의 메쉬를 통과해서 애노드 전극부(30)를 향해 가속되고, 타겟(39)에 충돌하여 엑스레이가 발생된다. 발생된 엑스레이는 윈도우(50)를 투과해서 외부로 조사된다. 이 과정에서 포커스 전극(44)은 게이트 전극(42)의 메쉬를 통과해서 애노드 전극부(30)를 향하는 전자를 타겟(39)으로 집속한다.
한편, 타겟(39)과 캐소드 전극(41) 사이의 거리는 전계 형성을 위해 고정될 수 있다.
본 실시예의 제 1 변형예에 따른 엑스레이 소스(10)는, 일례로 캐소드 전극에 인가되는 캐소드 전압이 접지 전위이고, 애노드 전극부(30)에 인가되는 애노드 전압이 양 전위인 이른바 단전원(Single Power Supply) 방식일 수 있다. 이 경우 애노드 전극부(30)에 매우 높은 전위의 고전압이 인가된다. 애노드 전압은 일례로 +120kV 이상이 될 수 있다. 따라서 애노드 전극봉(31) 및 제 1 하우징(21)의 길이를 늘여 제 1 하우징(21)의 절연을 강화하고, 제 2 절연 스페이서(46)의 높이를 조절하여 캐소드 전극(41)을 제 2 하우징(20)의 하단 외측에 배치함으로써 타겟(39)과 캐소드 전극(41) 사이의 거리를 유지할 수 있다.
제 2 변형예
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예의 제 2 변형예에 따른 엑스레이 소스(100)의 외관 사시도이고, 도 7은 도 6의 종방향 단면도이고, 도 8은 도 7의 D 부분을 확대한 단면도이다.
본 실시예의 제 2 변형예에 따른 엑스레이 소스(100)는, 애노드 전압과 캐소드 전압이 각각 양전위와 음전위를 나타내는 양 전원(Dual Power Supply) 방식일 수 있다. 일례로 애노드 전압은 +60kV, 캐소드 전압은 -60kV 일 수 있다.
도 2 및 도 7을 비교하면, 제 2 변형예에 따른 엑스레이 소스(100)는, 제 1 변형예에 따른 엑스레이 소스(10)와 그 구조가 거의 동일하지만, 애노드 전압이 상대적으로 낮으므로 제 1 하우징(21)에 요구되는 절연 내력이 상대적으로 작다. 따라서 제 1 하우징의 길이가 상대적으로 짧고, 캐소드 전극(41)이 제 2 하우징(126)의 내부에 배치되어 타겟(39)과 캐소드 전극(41) 사이의 거리를 유지한다. 이를 위해 제 2 하우징(126)의 내부에 튜브 형상의 제 3 절연 스페이서(147)가 추가될 수 있다.
이하, 제 1 변형예에 따른 엑스레이 소스(10)와 그 구조 및 기능이 같은 경우에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 엑스레이 소스(100)는, 외관을 이루는 하우징(120)을 포함할 수 있다.
하우징(120)은, 애노드 전극부(130) 측의 제 1 하우징(121)과 캐소드 전극부(140) 측의 제 2 하우징(126)을 포함할 수 있다. 제 1 하우징(121)은 절연 재질, 일례로 세라믹 재질이고, 제 2 하우징(126)은 메탈 재질로 구성될 수 있다. 제 1 변형예와 비교해서, 제 1 하우징(126)은 상대적으로 길이(높이)가 짧을 수 있다.
제 1 하우징(121)의 하단에, 슬리브(sleeve)(122)가 제 2 하우징(126)의 내부 아래로 연장 형성될 수 있다. 슬리브(122)는 제 1 하우징(121)과 일체의 재질로 구성될 수 있다.
제 1 하우징(121)의 내면(121a)과 슬리브(122)의 내면(122a)은, 아래로 내려갈수록 내경이 커지는 스커트 형상일 수 있다.
슬리브(122)의 외면(122b)은, 제 2 하우징(126)의 원통관(127)과 이격(s) 될 수 있다. 슬리브(122)의 하단 외측은, 경사면(122c)이 형성될 수 있다. 경사면(122c)은, 제 1 하우징(121)을 향할수록 원통관(127)의 내면과 점차 좁아지는 깔때기 또는 접시 형상일 수 있다.
제 2 하우징(126)은 원통관(127)과 바닥판(128)을 포함할 수 있다. 바닥판(128)의 중심에, 관통홀(128a)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 엑스레이 소스(100)는, 애노드 전극부(130)를 포함할 수 있다.
애노드 전극부(130)는, 제 1 하우징(121)과 슬리브(122)의 내면 중심에 배치 설치될 수 있다.
애노드 전극부(130)는, 애노드 전극봉(131)과, 애노드 전극봉(131)의 상하단에 형성되는 지지뭉치(33)와 타겟설치뭉치(37)을 포함할 수 있다.
애노드 전극봉(131)은, 제 1 하우징(121)과 슬리브(122)로 커버될 수 있다.
양전원의 애노드 전극봉(131)은, 단전원의 애노드 전극봉(31)의 길이(높이)보다 상대적으로 짧을 수 있다.
지지뭉치(33)의 외주면에, 지지대(35)를 포함할 수 있다. 지지대(35)는, ㄱ자 형상으로 수평 지지대(35a)와 수직 지지대(35b)를 포함할 수 있다. 수직 지지대(35b)와 지지뭉치(33)의 외주면 사이에, 열팽창을 허용하는 공간(36)이 형성될 수 있다.
타겟설치뭉치(37)의 하면(37a)은, 윈도우(50) 쪽으로 향하게 비스듬한 경사면이고, 이 경사면에 타겟(39)이 접합될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 엑스레이 소스(100)는, 캐소드 전극부(140)를 포함할 수 있다. 캐소드 전극부(140)는, 제 2 하우징(126)의 내부에 배치될 수 있다.
캐소드 전극부(140)는, 캐소드 전극(41)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(41)은, 하우징(20)의 내부에 배치될 수 있다.
캐소드 전극(41)은, 철(凸)자 형상으로서, 캐소드 본체(41a)와 캐소드 플랜지(41b)를 포함할 수 있다. 캐소드 본체(41a)의 상면에 에미터(미도시)가 배치될 수 있다.
캐소드 전극부(140)는, 캐소드 본체(41a)의 상면에 설치되는 게이트 전극(42)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(42)은, 메시(mesh) 형상일 수 있다.
캐소드 전극부(140)는, 포커스부(43)를 포함할 수 있다.
포커스부(43)는, 포커스 관(43a)과 포커스 플랜지(43b)를 포함할 수 있다. 게이트 전극(42)은 포커스 관(43a) 하단에 접합될 수 있다. 포커스 플랜지(43b)의 상면에, 아래로 오목한 제 1 단턱(43b')이 형성될 수 있다. 포커스 플랜지(43b)의 하면에, 위로 오목한 제 2 단턱(43b'')이 형성될 수 있다.
캐소드 전극부(140)는, 포커스 전극(144)을 포함할 수 있다.
포커스 전극(144)은, 포커스전극 중공판(144a)을 포함할 수 있다. 포커스전극 중공판(144a)의 내경은, 포커스 관(43a)과 같거나 약간 클 수 있다.
포커스 전극(144)은, 포커스전극 측벽(144b)을 포함할 수 있다. 포커스전극 측벽(144b)은, 포커스전극 중공판(144a)의 하면에서 아래로 연장될 수 있다. 포커스전극 측벽(144b)의 내경은, 포커스 관(43a)의 외경보다 클 수 있다. 포커스전극 측벽(144b)은, 포커스 관(43a)의 외주면에 삽입될 수 있다. 포커스전극 측벽(144b)의 하단 내측에, 위로 오목한 단턱(144b')이 형성될 수 있다.
포커스 전극(144)은, 받침 플랜지(144c)를 포함할 수 있다. 받침 플랜지(144c)는, 포커스전극 중공판(144a)의 외주면에 외측으로 연장 돌출될 수 있다. 받침 플랜지(144c)의 끝단에, 걸림턱(144c')이 형성될 수 있다. 걸림턱(144c')은, 받침 플랜지(144c)의 끝단에서 아래로 연장 돌출될 수 있다.
캐소드 전극부(140)는, 제 1 절연 스페이서(45)를 포함할 수 있다. 제 1 절연 스페이서(45)는, 캐소드 전극(41)과 포커스부(43) 사이에 설치될 수 있다. 즉 제 1 절연 스페이서(45)는, 캐소드 플랜지(41b)와 제 2 단턱(43b'') 사이에 설치될 수 있다. 제 1 절연 스페이서(45)는 캐소드 전극(41)과 게이트 전극(42)을 이격시켜 서로를 전기적으로 절연시킨다.
캐소드 전극부(140)는, 제 2 절연 스페이서(146)를 포함할 수 있다. 제 2 절연 스페이서(146)는, 포커스 전극(144)과 포커스부(43) 사이에 설치될 수 있다. 즉, 제 2 절연 스페이서(146)의 밑면은, 제 1 단턱(43b')과 단턱(144b') 사이에 설치될 수 있다. 제 2 절연 스페이서(146)는 포커스부(43)와 포커스 전극(144) 사이를 이격시켜 서로를 전기적으로 절연시킨다.
엑스레이 소스(100)는, 제 3 절연 스페이서(147)를 포함할 수 있다. 제 3 절연 스페이서(147)는, 포커스 전극(144)과 바닥판(128) 사이에 설치될 수 있다. 즉 제 3 절연 스페이서(147)는, 걸림턱(144c')과 바닥판(128)의 단턱(128b') 사이에 설치될 수 있다. 제 3 절연 스페이서(147)는, 캐소드 전극(41)을 제 2 하우징(126)과 절연시키는 동시에 캐소드 전극부(140)를 제 2 하우징(126)에 고정시킬 수 있다. 제 3 절연 스페이서(147)는, 상측에서 하측으로 내려올수록 직경이 커지는 스커트 형상일 수 있다. 따라서, 제 3 절연 스페이서(147)는, 하우징 내부의 잔류 전하를 메탈 재질의 제 2 하우징(127)으로 유도할 수 있다.
캐소드 전극부(140)는 이러한 구성들이 접합되어 어셈블리를 형성할 수 있다. 이 어셈블리 구조의 캐소드 전극부(140)는, 제 3 절연 스페이서(147)의 하단이 바닥판(128)의 단턱(128b)에 접합될 수 있다.
엑스레이 소스(100)는, 윈도우(50)를 포함할 수 있다.
윈도우(50)는, 플랜지부(51)에 설치될 수 있다. 플랜지부(51)는, 수평관(53)과 플랜지(55)를 포함할 수 있다. 윈도우(50)는, 수평관(53)과 플랜지(55) 경계면에 설치할 수 있다.
한편, 타겟(39)과 캐소드 전극(41) 사이의 거리는 전계 형성을 위해 고정될 수 있다.
캐소드 전극(41)과 애노드 전극부(130)에 각각 음전위와 양전위가 인가되는 엑스레이 소스(100)의 경우, 애노드 전압이 상대적으로 낮으므로 제 1 하우징(21)에 요구되는 절연 내력이 상대적으로 작다. 따라서 캐소드 전극(41)이 하우징(120)의 내부에 배치됨으로써, 애노드 전극봉(131) 및 제 1 하우징(121)의 길이를 줄이고, 제 3 절연 스페이서(147)의 길이(또는 높이)는 늘려 타겟(39)과 캐소드 전극(41) 사이의 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다.
예를 들면 도 2와 도 7을 비교해 보면, 도 7의 엑스레이 소스(100)의 제 1 하우징(121)과 애노드 전극봉(131)은, 도 2의 엑스레이 소스(10)의 제 1 하우징(21)과 애노드 전극봉(31)보다 그 길이가 짧은 대신에, 도 7의 엑스레이 소스(100)의 제 2 하우징(126)은, 제 2 엑스레이 소스(10)의 제 2 하우징(26) 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것이 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음을 당업자에게 자명하다. 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
10: 엑스레이 소스 20,120: 하우징
21,121: 하우징 22,122: 슬리브(sleeve)
25: 접속 부위 26,126: 제 2 하우징
27,127: 원통관 28,128: 바닥판
30,130: 애노드 전극부 31,131: 애노드 전극봉
33: 지지뭉치 35: 지지대
37: 타겟설치뭉치 39: 타겟
40: 캐소드 전극부 41: 캐소드 전극
42: 게이트 전극 43: 포커스부
44,144: 포커스 전극 45: 제 1 절연 스페이서
46,146 : 제 2 절연 스페이서 50: 윈도우
51: 플랜지부 53: 수평관
55: 플랜지 100 : 엑스레이 소스
147: 제 3 절연 스페이서

Claims (6)

  1. 타겟이 구비된 애노드 전극부;
    절연 재질로 이루어지고, 상기 애노드 전극부가 일단에 결합되는 튜브 형상의 제 1 하우징;
    도전 재질로 이루어지고, 일단이 상기 제 1 하우징의 타단에 연결되는 튜브 형상의 제 2 하우징;
    상기 제 2 하우징의 타단에 결합되고, 상기 타겟과 대향하는 에미터가 구비된 캐소드 전극부를 포함하고,
    상기 제 1, 2 하우징은 함께 엑스선관을 이루고, 상기 제 2 하우징은 접지되는 엑스레이 소스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 하우징은,
    상기 애노드 전극에서 상기 캐소드 전극을 향하는 방향으로 내경이 커지는,
    엑스레이 소스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 하우징의 외면에 설치되는 플랜지; 및
    상기 플랜지에 형성되는 윈도우를 더 포함하는,
    엑스레이 소스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 하우징은 절연 스페이서를 더 포함하고,
    상기 캐소드 전극은 상기 절연 스페이서에 고정되는,
    엑스레이 소스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 캐소드 전극은 상기 제 2 하우징의 내부 또는 외부에 배치되는,
    엑스레이 소스.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드 전극에 인가되는 애노드 전압의 크기와 상기 제 1 하우징의 길이는 비례하는,
    엑스레이 소스.
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