KR102646635B1

KR102646635B1 - 전계방출 엑스선 소스

Info

Publication number: KR102646635B1
Application number: KR1020220161695A
Authority: KR
Inventors: 윤덕환; 심소라
Original assignee: 주식회사바텍; (주)바텍이우홀딩스
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2024-03-12

Abstract

본 발명은 고밀도의 집중된 엑스선을 생성 및 조사하는 전계방출 엑스선 소스에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 에미터를 갖는 캐소드 전극과, 상기 에미터와 대향하는 타겟을 갖는 애노드 전극과, 상기 에미터와 상기 타겟 사이에 배치되는 게이트 전극을 포함하는 엑스선 소스에 있어서, 상기 에미터는 상기 캐소드 전극의 일부 영역에 배치되는 복수의 에미터 도트를 포함하고, 상기 게이트 전극은 상기 에미터와 대향하고, 상기 에미터 도트와 일대일 대응되는 복수의 게이트 홀이 관통된 게이트 메쉬를 포함하며, 상기 에미터 도트 간 피치는 400~600㎛이고, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이의 관전류는 4~16mA인 것을 특징으로 한다.

Description

전계방출 엑스선 소스{Field Emission X-ray Source}

본 발명은 전계 에미터의 전계방출을 이용하여 엑스선을 생성 및 조사하는 전계방출 엑스선 소스에 관한 것이다.

엑스선 소스는 엑스선을 생성 및 조사하는 것으로, 엑스선 영상을 위한 엑스선 촬영 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근에는 전계 에미터의 전계방출을 이용하여 엑스선을 생성 및 조사하는 전계방출 엑스선 소스가 소개되었는데, 아직은 기존의 열전자 에미터 기반의 열전자 엑스선 소스 대비 엑스선 방출효율이 낮아 일례로 치과부문에서는 상대적으로 저 선량의 포터블 엑스선 촬영 장치 등에 제한적으로 적용되고 있다.

이와 같은 전계방출 엑스선 소스와 관련하여 특허문헌(한국등록특허공보 제10-1916711호)에 공지된 것이 게재된 것이 있다.

도 4를 참조하면 특허문헌의 전계방출 엑스선 소스(1)는, 절연재질로 이루어진 튜브형의 스페이서(10)와, 스페이서(10)의 일단에 결합된 애노드 전극(20)과, 애노드 전극(20)의 반대편인 스페이서(10)의 타단에 결합된 캐소드 전극(40)을 포함한다. 애노드 전극(20)을 향하는 캐소드 전극(40)의 일면 상에 전자 방출원(emitter)가 배치되는데, 전자 방출원은 별도의 에미터 기판(41)에 마련되어 캐소드 전극(40)에 결합될 수도 있고, 캐소드 전극(40) 표면에 직접 형성될 수도 있다. 전자 방출원은 예컨대 카본나노튜브(CNT)와 같은 나노 구조물로 이루어질 수 있다. 카본나노튜브(CNT)를 이용한 전자 방출원의 경우 에미터 기판(41) 또는 캐소드 전극(40) 표면에 카본나노튜브를 직접 성장시키거나, 카본나노튜브 페이스트를 도포한 후 소성하는 등의 방법으로 형성될 수 있다.

전자 방출원과 애노드 전극(20)의 사이에는 게이트 전극(50)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(50)은 전자 방출원에 가깝게 배치되어 전자 방출원으로부터 전자를 방출시킨다. 게이트 전극(50)의 일부는 전자 방출원에서 방출된 전자 빔(E)이 통과할 수 있도록 다수의 게이트 홀(51)이 형성된 얇은 금속판 또는 금속 메쉬(mesh)의 형태를 나타낼 수 있다.

애노드 전극(20)은 전자 방출원이 배치된 캐소드 전극(40)과 수십에서 수백 kV의 높은 전위차를 형성하여 가속 전극으로서 역할을 수행함과 동시에 전자 방출원으로부터 방출되어 가속된 전자의 충돌에 의해 엑스선을 생성하는 엑스선 타겟의 역할을 겸한다. 이를 위해 캐소드 전극(40)을 향하는 애노드 전극(20)의 일면은 스페이서(10)의 내부에서 전자 빔(E)이 진행하는 방향에 대해 비스듬하게 경사진 타겟면을 형성할 수 있고, 타겟면에는 전자 방출원과 대향하는 텅스텐 등의 타겟(21)이 구비될 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 게이트 전극에 의해 전자 방출원에서 전자빔이 방출되고, 전자빔은 게이트 전극(50)을 통과한 후 애노드 전극(50)의 타겟(21)에 충돌해서 엑스선이 방출될 수 있다.

그런데 종래의 전계방출 엑스선 소스(1)는 엑스선의 밀도를 결정짓는 관전류가 2.5~3㎃ 범위의 한계를 보이는 바, 용도가 제한적이라는 문제가 있다.

한국등록특허공보 제10-1916711호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고해상도 엑스선 영상을 위한 고밀도의 엑스선을 생성할 수 있는 전계방출 엑스선 소스를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전계방출 엑스선 소스는, 에미터를 갖는 캐소드 전극과, 상기 에미터와 대향하는 타겟을 갖는 애노드 전극과, 상기 에미터와 상기 타겟 사이에 배치되는 게이트 전극을 포함하는 엑스선 소스에 있어서, 상기 에미터는, 상기 캐소드 전극에 형성되고 나노 구조물로 이루어진 복수의 에미터 도트를 포함하고, 상기 에미터 도트 간 피치는 400~600㎛이고, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이의 관전류는 4~16mA이며, 상기 타겟의 초점 크기(Focal Spot Size)는 0.4~0.7mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전계방출 엑스선 소스는 엑스선 영상의 농도를 결정짓는 관전류를 4~16㎃ 범위로, 엑스선 영상의 해상도를 결정짓는 타겟의 초점 사이즈를 0.4~0.7mm 범위로 제어할 수 있어 고 농도의 고해상도 엑스선 영상을 구현할 수 있는 장점이 있다. 특히 본 발명에 따른 전계방출 엑스선 소스의 관전류 및 초점 사이즈는 치과용 구강 외 엑스선 촬영에 적합한 범위로서, 전계방출 엑스선 소스의 활용범위를 크게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선 소스의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 에미터 도트의 직경, 배열, 피치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 캐소드 전극과 집속 전극을 도시한 외관 사시도이다.
도 4는 종래 전계방출 엑스선 소스의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 엑스선 소스(100)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 튜브 형상의 스페이서(110)와, 스페이서(110)의 양단에 설치되는 애노드 전극(120)과 캐소드 전극(130)을 포함할 수 있다.

본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 스페이서(110)를 포함할 수 있다. 스페이서(110)는, 세라믹, 유리 또는 실리콘 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면 스페이서(110)는, 알루미나(Al2O3) 세라믹스와 같은 기밀성(진공)과 절연성의 소재로 만들어질 수 있다. 스페이서(110)가 절연 물질로 이루어짐에 따라 전계방출 엑스선 소스(100)는, 애노드 전극(120)과 캐소드 전극(130)이 서로 전기적으로 절연될 수 있다.

스페이서(110)는, 제1 스페이서(111)를 포함할 수 있다. 제1 스페이서(111)의 양단에는 애노드 전극(120)과 게이트 전극(150)이 각각 설치될 수 있다.

스페이서(110)는, 제2 스페이서(113)를 포함할 수 있다. 제2 스페이서(113)의 양단에는 게이트 전극(150)과 캐소드 전극(130)이 각각 설치될 수 있다.

제1 스페이서(111)와 제2 스페이서(113) 사이에는 게이트 전극(150)의 일부가 노출될 수 있다.

제1 스페이서(111)의 길이(L1)는, 제2 스페이서(113)의 길이(L2)보다 상대적으로 길 수 있다.

본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 애노드 전극(120)을 포함할 수 있다. 애노드 전극(120)은, 에미터(141)가 구비된 캐소드 전극(130)과 높은 전위차를 형성하여 가속 전극으로서 역할을 수행함과 동시에 에미터(141)로부터 방출되어 가속된 전자의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 타겟의 역할을 겸할 수 있다. 이를 위해 애노드 전극(120)은, 전자 빔이 진행하는 방향에 대해 비스듬하게 경사진 타겟면(124)을 제공하고, 타겟면(124)에는 타겟(125)이 구비될 수 있다.

애노드 전극(120)은, 열전도가 우수한 OFC(Oxygen-Free Copper) 재질로 구성될 수 있다.

애노드 전극(120)은, 스페이서(110) 즉 제1 스페이서(111)의 일단에 설치될 수 있다. 애노드 전극(120)은, 제1 스페이서(111)의 내부에 내장되는 제1 애노드 전극(121)과, 외부에 노출되는 제2 애노드 전극(123)을 포함할 수 있다. 제2 애노드 전극(123)은, 제1 애노드 전극(121)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트싱크의 역할을 할 수 있다. 이를 위해 제2 애노드 전극(123)은 그 외주면을 따라 날개의 형태로 둘러 붙여진 복수의 방열플레이트를 포함할 수 있다.

제1 애노드 전극(121)의 하단에는 타겟면(124)이 형성될 수 있다. 타겟면(124)에는 타겟(125)이 설치될 수 있다. 타겟(125)은, 가속된 전자의 타격에 의해 엑스선을 방출할 수 있다. 타겟(125)은 텅스텐(W)등의 재질일 수 있다.

타겟(125)에서 발생된 엑스선은 타겟(125)과 가까운 제1 스페이서(111)의 일 측을 투과하여 외부로 조사될 수 있다.

본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 캐소드 전극(130)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(130)은, 스페이서(110) 즉 제2 스페이서(113)의 타단에 설치될 수 있다. 따라서 제1, 2 스페이서(111,113) 내에서 애노드 전극(120)의 타겟(125)과 캐소드 전극(130)의 에미터(141)는 서로 마주볼 수 있다.

본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 에미터(141)를 포함할 수 있다. 에미터(141)는, 별도의 기판에 형성되어 캐소드 전극(130)에 결합되거나 캐소드 전극(130)에 직접 형성될 수 있다. 에미터(141)는 나노 구조물로 이루어진 복수의 에미터 도트를 포함할 수 있다. 에미터(141)로 카본나노튜브(CNT)를 이용한 경우 에미터 기판(140) 또는 캐소드 전극(130) 표면에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 다수의 카본나노튜브를 직접 성장시키거나, 에미터 기판(140) 또는 캐소드 전극(130) 표면에 카본나노튜브 페이스트를 도포한 후 소성하는 등의 방법으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 따른 에미터(141)는, 캐소드 전극(130) 상의 에미터 기판(140)에 형성된 것으로 설명될 수 있다.

도 2는 도 1의 에미터 도트의 직경, 배열, 피치를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 에미터 도트는 에미터 기판(140) 상에 복수의 열을 따라 배치될 수 있다. 특히 에미터 도트 패턴은, 삼각형 단위 구조를 이루며 2~3열로 배열되되, 이웃한 열 별로 서로 엇갈려 배치될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 게이트 전극(150)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(150)은, 에미터(141)에 가깝게 배치되어 에미터(141)의 전자 방출을 활성화할 수 있다. 게이트 전극(150)은, 게이트 메쉬(mesh)(151)를 포함할 수 있다. 게이트 메쉬(mesh)(151)는, 에미터(141)에서 방출된 전자 빔이 통과할 수 있도록 에미터 도트와 일대일 대응되는 게이트 홀이 관통된 얇은 판 형태를 나타낼 수 있다. 게이트 홀은 후술하는 에미터 도트와 일대일 대응되는 수, 형상, 배치관계를 나타낼 수 있다.

본 실시예의 전계방출 엑스선 소스(100)는, 집속 전극(160)을 포함할 수 있다. 집속 전극(160)은, 게이트 전극(150)과 애노드 전극(120) 사이에 배치될 수 있다. 집속 전극(160)은, 게이트 전극(150)을 통과한 전자 빔을 집속하기 위한 전계를 형성할 수 있다.

도 3은 도 1의 캐소드 전극(130)과 게이트 전극(150)과 집속 전극(160)을 도시한 외관 사시도이다. 도 1 및 도 2와 함께 참조한다.

도 3을 참조하면, 집속 전극(160)은 집속홀(161)을 포함할 수 있다. 집속홀(161)은, 사각형 또는 직사각형의 슬롯 형태로 구비될 수 있다. 집속홀(161)의 크기는 타겟(125)에 타격되는 전자의 초점 사이즈(FSS)를 결정할 수 있다.

집속 전극(160)은 게이트 전극(150)과 일체형일 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 엑스선 소스(100)는 관전류 범위가 4~16㎃, 타겟(125)의 초점 사이즈(FSS) 범위가 0.4~0.7mm를 나타낼 수 있다. 해당 범위는 치과용 구강 외 엑스선 촬영을 위한 것일 수 있다. 치과용 구강 외 엑스선 촬영은 파노라마, CT(Computed Tomography), 세팔로(Cephalo, 두부계측) 촬영일 수 있다.

즉, 관전류 범위 4~16㎃, 타겟(125)의 초점 사이즈(FSS) 범위 0.4~0.7mm를 위해 에미터 도트의 피치는 400~600㎛을 나타낼 수 있다. 에미터 도트의 피치가 400㎛ 미만일 경우 타겟(125)의 초점 사이즈가 0.4mm 미만으로 지나치게 작아지는 것은 물론 게이트 메쉬의 게이트 홀을 그와 대응되는 미세 패턴으로 구현하기 어렵고, 에미터 도트의 피치가 600㎛ 초과일 경우 전류밀도가 낮고 타겟의 초점 사이즈가 0.7mm를 초과할 수 있다.

또한, 에미터 도트의 직경은 200~300㎛, 에미터 도트의 수는 25~100개, 바람직하게는 50~95개, 에미터 도트의 배열은 삼각형 단위 구조로 2~3열을 따라 배치될 수 있다.

이때, 에미터 도트 직경 범위가 200㎛ 미만인 경우 전류밀도가 지나치게 낮고, 300㎛ 초과의 경우 전류누설현상이 발생할 수 있다. 또한 에미터 도트의 수가 25개 미만일 경우 전류밀도가 지나치게 낮고, 300개 초과의 경우 타겟(125)의 초점 사이즈가 0.7mm를 초과할 수 있다. 또한 에미터 도트가 삼각형 단위 구조로 2~3열을 따라 배치되지 않을 경우 원하는 전류밀도를 구현하기 어렵다.

또한, 게이트 메쉬(151)와 타겟(125) 간 거리는 25~45mm, 에미터(141)와 게이트 메쉬(151) 간 거리(D1)는 0.2~0.6mm, 게이트 메쉬(151)의 두께는 0.1~0.3mm, 집속홀(161)의 사이즈(W*L)는 (8~15mm)*(20~25mm), 게이트 메쉬(151)와 집속홀(161) 간 거리(D2)는 10~20mm, 집속홀(161)과 타겟(125) 간 거리(D3)는 15~23mm로 형성할 수 있다.

이때, 게이트 메쉬(151)와 타겟(125) 간 거리가 25mm 미만이거나 45mm 초과일 경우 타겟(125)의 초점 사이즈를 만족시키기 어렵고, 에미터(141)와 게이트 메쉬(151) 간 거리(D1)가 0.2mm 미만일 경우에는 자칫 쇼트의 우려가 있으며, 0.6mm 초과의 경우 게이트 전압이 불필요하게 높아져 에미터를 열화시킬 수 있다. 또한 게이트 메쉬(151)의 두께가 0.1mm 미만일 경우 전계의 충돌에 따른 물리적 변형이 나타날 수 있고, 0.3mm 초과의 경우 전류누설 현상이 나타낼 수 있다. 또한 집속홀(161) 사이즈(W*L)가 해당범위 미만이거나 초과일 경우 타겟(125)의 초점 사이즈를 만족시킬 수 없고, 게이트 메쉬(151)와 집속홀(161) 간 거리(D2)가 100mm 미만이거나 20mm 초과일 경우, 집속홀(161)과 타겟(125) 간 거리(D3)가 15mm 미만이거나 23mm 초과의 경우에도 타겟(125)의 초점사이즈를 만족시키기 어렵다.

마찬가지로, 본 실시예의 엑스선 소스(100)가 구강 외 엑스선을 위해서는 관전압이 50~120㎸일 수 있다.

즉 관전압 50~120㎸을 구현하기 위해서는, 제1 스페이서(111)와 제1 애노드 전극(121) 간 최단 수평 거리(Air Gap 또는 에어 갭)(G)는 5~10mm의 범위로 형성할 수 있다.

이때, 제1 스페이서(111)와 제1 애노드 전극(121) 간 거리(G)가 5m 미만일 경우 전계의 제어가 어려워져 자칫 아킹 등의 현상이 나타날 수 있고, 10mm 초과일 경우 엑스선 소스의 사이즈 등이 지나치게 커지는 문제가 발생한다.

또한, 관전압 50~120㎸을 구현하기 위해서, 제1 애노드 전극(121)의 직경(d)은 22~26mm, 제1 애노드 전극(121)의 내장 길이(A1)는 40~60mm의 범위로 형성할 수 있다. 이 경우 제1 스페이서(111)는 알루미나 세라믹스 재질이고, 제1 애노드 전극(121)은 코바 재질일 수 있다.

이때 제2 애노드 전극(123)의 노출 길이(A2)는 방열 효과와 스페이서(110) 사이즈에 따르는데, 본 실시예에서는 23mm로 형성할 수 있다. 따라서 애노드 전극(120)의 총 길이(A1+A2)는 70~80mm의 범위로 형성할 수 있다.

이때, 제1 애노드 전극(121)의 직경(d)이 22mm 미만일 경우 열 용량의 한계로 인해 온도가 과다 상승할 수 있고, 26mm 초과일 경우 엑스선 소스의 사이즈가 지나치게 커질 수 있다. 또한, 제1 애노드 전극(121)의 내장 길이(A1)가 40mm 미만일 경우는 열 용량의 문제와 더불어 타겟(125)의 초점 사이즈를 원하는 범위로 만족시킬 수 없고, 60mm 초과일 경우에도 타겟(125)의 초점 사이즈를 원하는 범위로 조절할 수 없다. 이는 애노드 전극(120)의 총 길이(A1+A2)가 70mm 미만이거나 80mm 초과일 경우에도 마찬가지이다.

또한 스페이서(110)는 그 두께가 2~4mm, 직경은 41~51mm의 범위로 형성할 수 있다.

이때, 스페이서(110)의 두께가 2mm 미만일 경우 절연파괴 현상이 나타날 수 있고, 4mm 초과일 경우에는 타겟(125)에서 발생된 엑스선이 스페이서(110)의 일측을 투과하는 과정 중에 엑스선의 감쇄로 인해 엑스선의 밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 또한 스페이서(110)의 직경이 41mm 미만일 경우에도 절연파괴 현상이 나타날 수 있고, 51mm 초과일 경우에는 불필요하게 엑스선 소스의 사이즈를 증가시킬 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.

100: 전계방출 엑스선 소스
110: 스페이서 120: 애노드 전극
130: 캐소드 전극 140: 에미터 기판
141: 에미터 150: 게이트 전극
151: 게이트 메쉬 160: 집속 전극
161: 집속홀

Claims

절연 물질로 이루어진 튜브 형상의 스페이서와, 상기 스페이서의 일측에 결합되고 에미터와 대향하는 타겟을 갖는 애노드 전극과, 상기 스페이서의 타측에 결합되고 상기 에미터를 갖는 캐소드 전극과, 상기 에미터와 상기 타겟 사이에 배치되는 게이트 전극을 포함하는 엑스선 소스에 있어서,
상기 에미터는, 상기 캐소드 전극에 형성되고 나노 구조물로 이루어진 복수의 에미터 도트를 포함하고,
상기 에미터 도트 간 피치는 400~600㎛이고,
상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이의 관전류는 4~16mA이며,
상기 타겟의 초점 크기(Focal Spot Size)는 0.4~0.7mm이고,
상기 게이트 전극과 일체형으로 이루어지고, 상기 스페이서 내부의 상기 게이트 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치되어 상기 게이트 전극을 통과한 전자빔을 집속하는 집속홀이 구비된 집속 전극을 더 포함하고,
상기 집속홀의 사이즈는 폭 8~15mm, 길이 20~25mm인 전계방출 엑스선 소스.
제1항에 있어서,
상기 에미터 도트는 삼각형 단위구조를 반복하며 2~3열을 따라 이웃한 열끼리 서로 엇갈려 배치되고,
상기 에미터 도트의 직경은 200~300㎛이고,
상기 에미터 도트의 수는 25~100개인 전계방출 엑스선 소스.
제1항에 있어서,
상기 게이트 전극은, 상기 에미터 도트와 일대일 대응되는 게이트 홀이 관통되어 상기 에미터 도트와 대향 배치되는 게이트 메쉬를 더 포함하고,
상기 게이트 메쉬와 상기 타겟 간 거리는 25~45mm이고,
상기 에미터와 상기 게이트 메쉬 간 거리는 0.2~0.6mm인 전계방출 엑스선 소스.
제3항에 있어서,
상기 게이트 메쉬의 두께는 0.1~0.3mm인 전계방출 엑스선 소스.
제3항에 있어서,
상기 집속홀은 직사각형인 전계방출 엑스선 소스.
제1항에 있어서,
상기 나노 구조물은 탄소나노튜브인 전계방출 엑스선 소스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엑스선 소스는 치과용 구강 외 촬영을 위한 전계방출 엑스선 소스.
제7항에 있어서
상기 치과용 구강 외 촬영은 파노라마, CT, 세팔로 촬영 중 적어도 하나인 전계방출 엑스선 소스.