KR20080110620A

KR20080110620A - 연 ｘ-선 발생 장치 및 제전 장치

Info

Publication number: KR20080110620A
Application number: KR1020087024859A
Authority: KR
Inventors: 히토시 이나바; 요시노리 오쿠보; 요시유키 야기; 이치 사토; 가즈히토 니시무라
Original assignee: 다카사고네츠가쿠고오교 가부시키가이샤; 카시오 게이산기 가부시기가이샤; 자이단호진 고치켄산교신코센타
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-12-18
Also published as: CN101449629A; WO2007119715A1; JP2007305565A; CN101449629B; US20090272915A1; KR101400253B1; TW200746927A; JP5032827B2; US7907700B2; TWI401999B

Abstract

본 발명은, 연 X-선을 발생시키는 장치에서, 발열량을 억제하고, 수명을 연장시키는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에서는, 전자 방출부인 이미터와 타깃을 포함하는 제전 장치에 있어서, 입자 직경이 2nm∼100nm인 다이아몬드 입자로 이루어지는 박막이 이미터 표면에 형성되어 있다. 이 박막은, XRD 측정으로 다이아몬드의 XRD 패턴을 가지면서, 또한 라만 분광 측정을 행할 때, 막 내의 sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율이 2.5∼2.7: 1이 된다. 전압 강도의 임계치는 1V/㎛ 이하이며, 이미터로부터 종래보다 다수의 전자가 방출되며, 여기에 더하여 이미터의 온도도 실질적으로 상승하지 않아서, 수명의 연장을 도모할 수 있다.

Description

연 Ｘ-선 발생 장치 및 제전 장치{SOFT X-RAY GENERATING DEVICE, AND DESTATICIZER}

본 발명은 연 X-선 발생 장치 및 대전되어 있는 물체로부터 정전기를 제거하기 위한 제전 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 디바이스나 FPD용 유리 기판, 이 외의 전자 부품의 제조 장치, 제조 라인에서는 이들 전자 부품으로부터 정전기를 제거하기 위하여, 장파장 대역(저에너지 대역)의 X-선인, 파장이 1Å∼수백Å의 연 X-선을 이들 전자 부품이나 그 기판에 대하여 조사하는 것이 행해지고 있다.

전술한 바와 같은 연 X-선을 조사하여 제전하는 제전 장치에서, 기본적으로 X-선의 발생 방법 자체는 종래부터 실질적으로 같은 수단을 사용하고 있다.

즉, 진공 분위기에서, 전자 방출원인 필라멘트를 수백 ℃이상으로 가열하면서, 또한 주변에 대하여 마이너스 전압을 인가함으로써 전자를 방출시키는 방식이 일반적인 발생 방법이다. 고온에서의 전자 방출이므로, 방출되는 전자는 일반적으로 열전자라고 한다. 그리고, 방출된 열전자는 전계에 의해 플러스 전위 측을 향해 가속되고, 최종적으로 진공관 구성 부재(이른바 타깃)에 충돌한다. 전자의 에너지는 인가되는 전압차에 의해 정해지므로, 예를 들면, 전자 방출부인 필라멘트 전위가 -9kV이며, 전자가 충돌하는 부재의 전위가 0(제로)V의 경우, 방출되는 전자의 운동 에너지는 9keV가 된다.

그리고, 전자 방출부로부터 방출된 전자가 충돌하는 타깃에 제동 X-선이나 특성 X-선을 쉽게 방출하는 소재를 사용함으로써, X-선이 발생한다. 이 종류의 X-선용 타깃의 재료로서는, 일반적으로는 W나 Ti, Cu, Mo 등이 많이 사용되고, 타깃의 두께는, 투과형의 경우 전자 진입 깊이와 연 X-선 투과율의 관계로부터 최적인 두께가 특정되며, 0.1∼10㎛ 정도가 일반적이다. 한편, 반사형의 경우에는, 전자 진입 깊이 이상이면 되고, 특별히 두께는 한정되지 않는 타깃재로부터 발생한 X-선은, X-선을 비교적 쉽게 투과하는 부재로 구성된 창을 투과하여 외부에 출사된다.

이와 같은 발생 원리에 기초한 X-선 발생 장치에서, X-선의 양을 증가시키기 위해서는, 발생시키는 전자의 양을 증가시킬 필요가 있다. 예를 들면, X-선의 양을 10배로 하기 위해서는, 발생 전자의 양도 10배로 할 필요가 있다. 이 경우, 인가 전압을 변경하지 않고 전자 수를 10배로 하려면, 필라멘트의 전자 발생 표면적을 증가 시키거나, 또는 필라멘트 온도를 더 고온화시킬 것인지 중에서 어느 한 쪽을 행할 필요가 있지만, 어느 쪽 방법을 행하더라도, 발열량이 대폭적으로 증가된다. 종래의 X-선 발생 장치의 발열원의 대부분은 이와 같은 전자의 발생부에서 일어나고, 전자 전류에 의한 발열(=전자 전류×전압)은 전체의 10∼25% 정도에 지나지 않는다.

이상의 점을 감안하여 종래 기술을 살펴보면, 특허문헌 1(일본 특허번호 제2749202호 공보)에서 사용되고 있는 X-선 발생 장치는, X-선 투과성의 베이스 상 에, 전자를 받아 X-선을 방사하는 재료로 이루어지는 얇은 타깃막이 형성되어 있는 타깃재를 사용하고, 필라멘트와 타깃 사이에 그리드 전극이 설치되어 있는 것을 사용하고 있다.

특허문헌 2(일본 특허출원 공개번호 2005-11635호 공보)에서는, 필라멘트에 통전하게 하여 수백℃ 이상으로 한 후, 상기 필라멘트에 타깃에 대하여 마이너스 전압을 인가함으로써, 열전자를 타깃에 조사하고 있다.

마찬가지로 특허문헌 3(일본 특허출원 공개번호 2001-266780호 공보)에서도, X-선 타깃으로의 전자로서 열전자를 사용하고 있다.

마찬가지로 특허문헌 4(일본 특허출원 공개번호 평7-211273호 공보)에도, X-선 타깃으로의 전자로서 봉형 필라멘트로부터 발생시키는 열전자를 사용하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허번호 제2749202호 공보

특허문헌 2: 일본 특허출원 공개번호 2005-116354호 공보

특허문헌 3: 일본 특허출원 공개번호 2001-266780호 공보

특허문헌 4: 일본 특허출원 공개번호 평7-211273호 공보

그러나, 제전용 X-선 제전 장치에서는, 다른 용도의 X-선 발생 장치와 달리 저에너지(5∼15keV)이면서 X-선량이 많은 방사선 전원이 필요하므로 많은 문제가 있다. 그 중에서 가장 큰 과제는 발열 문제이다.

일본국 특허번호 2749202호의 용도인 제전에서는, X-선 전원의 발열 때문에, 정밀한 온도 제어가 요구되는 단계, 예를 들면, 액정 디스플레이 제조나 반도체 제조에서의 노광 단계에 대해서는, 열에 의한 처리에 대한 나쁜 영향이 있으므로, 근방에서 사용하기 곤란하다. 그러므로 소정 거리를 떼어 놓고, 또한 발열 부하가 분위기의 온도 상승원이 되지 않도록, 열 배기나 수냉 등 개별적인 배열 처리 설비를 도입할 필요가 있다. 제전 성능은 거리의 3제곱에 반비례하여 저하됨으로써부터, 근거리에서 사용할 수 없는 것은, 제전 성능 면에서 극히 불리하게 된다.

또한, 냉각 설비는 현장에서의 배기 덕트 또는 냉각수 배관 공사도 수반하므로, 총 비용은 제전 장치 본체의 2∼3배까지 높아진다. 또한, X-선관 구성 부재의 내열성의 제약에 의해, X-선 발생 장치의 제전 성능 향상에는 한계가 있으므로, 용도에 따라서는 제전 성능이 불충분하여 적용할 수 없을 수도 있다. 특히, 반송 속도가 빠른 필름 제조 단계 등에서는, 현재의 X-선 발생 장치로는 성능이 불충분한 것이 실상이다. 이는, 전술한 바와 같이 고출력화를 위하여 X-선량을 증대시키고자 하면, 발생시키는 전자의 양을 증가시켜야만 하지만, 전자의 양을 증가시키면 필연적으로 발열량도 증대하기 때문이다.

X-선 제전 장치의 수명이 다하는 것도 발열에 의한 열화가 주된 요인이다. 종래의 X-선 제전 장치의 수명은 10000 시간 정도이며, 연속적으로 사용한 경우에는 1년 정도 경과하면 교환해야만 한다. 그러므로 더 수명을 연장시키기 위해서는, 이미터의 열화를 억제할 필요가 있다. 구체적으로는, 이미터로서 필라멘트 구조를 채용하고 있는 경우, 사용함에 따라 가늘어 짐에 따른 단선 방지를 도모할 필요가 있다. 그러나, 어느 쪽도 고온 조건에서의 사용이므로, 현재의 기술 레벨에서는, 대폭적으로 개선되기 어렵다. 특히, 고출력화와 수명은 트레이드오프 관계에 있으므로, 양자를 동시에 개선하는 것은 불가능하다.

또한, X-선 제전 장치로서는, 봉형이나 평판형의 X-선 발생 장치가 구조상 가장 바람직한 형태이지만, 종래의 전자 발생 원리에 의한 X-선 발생 장치에서는, 이와 같은 구조로 하기에는 적합하지 않다. 예를 들면, W(폭) 5cm×L(높이) 100cm×D(깊이) 2cm의 직사각형 발생 장치를 제작하기 위해서는, 10Ocm의 필라멘트가 복수개 필요하며, 그에 따라 발열량 및 발열 면적이 크지므로, 결과적으로 본체는 수냉 기구를 채용한 수냉화 구조를 가질 수 밖에 없으므로, 대형화를 피할 수 없다. 높은 제전 성능을 얻으려면, 정전기가 발생하는 장소 근방에 제전 장치를 설치하는 것이 가장 중요하므로, 이와 같은 수냉화에 의한 대형화는 설치에 큰 제약 조건이 되어, 적용될 수 없는 경우가 많다. 또한, 필라멘트의 총 연장 길이의 증가는, 결과적으로 수명의 대폭적인 단축을 초래함으로써, 현재의 기술로는 실용화 불가능한 상황에 처해 있다.

또한 일본 특허출원 공개번호 2005-116354에 의하면, X-선관에서의 발열 중에서 많은 부분은 필라멘트부에서의 발열이 차지하고, 발생관 자체의 온도는 10O℃전후까지 쉽게 상승한다. 전술한 바와 같이, 필라멘트 자체가 가늘게 형성된 것에 의한 단선에 의해 그 수명이 정해져서, 통상 10000시간 정도가 한도이다. 또한, 점등 시에는 진동에도 약하고, 충격에 의해 필라멘트는 끊어지기 쉽우며, 또한 수명이 짧아진다. 그러므로, 진동이 발생하기 쉬운 장소에서의 사용에는 적합하지 않은 문제도 있다.

일본 특허출원 공개번호 2001-266780에서는, 열전자 발생부가 필라멘트 구조체가 아니므로 단선이 발생하지 않고, 수명에 관해서는 일본 특허출원 공개번호 2005-116354에 비하면 길어지는 것을 기대할 수 있다. 그러나, 소정량의 열전자를 얻기 위해서는, 필라멘트에 해당하는 온도 상승이 필요하며, 또한 필라멘트보다 가열 용적이 커서, 발열량이 보다 많아지는 것이 예상되고, 발열에서의 결점은 더 커지게 된다. 이와 동시에, 열전자의 고효율 방출에 중요한 조건인 분위기의 진공 레벨에 관해서는, 일본 특허출원 공개번호 2005-116354에 비해 진공 레벨이 조기에 저하된다고 추측되므로, X-선관의 수명은 짧아지게 된다고 여겨진다.

일본 특허출원 공개번호 평7-211273에 개시된 기술도, 필라멘트를 채용하고 있는 관계로, 총 발열량이 많아져서, 발열에 의한 결점은 커지게 된다. 또한, 분위기의 진공도 저하에 관해서도 일본 특허출원 공개번호 2001-266780과 동일하다.

이상 언급한 종래 기술에서 큰 출력과 연속 점등이 요구되는 제전용 X-선 발생 장치 고유의 과제를 정리하면 이하와 같다.

(1) 발열의 제약 조건에 의하면 X-선량의 고출력화에 한계가 있다.

(2) 내열성의 제약 조건에 의해, X-선 발생관에 사용될 수 있는 구성 부재에는 제한이 있다.

(3) 고출력화와 수명은 트레이드오프 관계에 있다.

(4) 면 광원화 및 발생면을 크게 하기 곤란하다.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 전자를 발생시키는 전자 방출부의 발열이 억제되고, 이에 따라 전술한 과제를 해결하고 연 X-선 발생 장치 및 상기 연 X-선 발생 장치를 사용한 제전 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연 X-선 발생 장치는, 연 X-선을 발생시키기 위한 전자 방출부의 표면을, 입자 직경이 2nm∼100nm인 다이아몬드 입자, 바람직하게는 5nm∼50nm인 다이아몬드 입자로 이루어지는 박막으로 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

다이아몬드는, NEA(부성 전자 친화력: Negative Electron Affinity)를 가지고, 전자 친화력이 작으므로, 전자 방출부의 표면을 입자 직경이 nm 사이즈의 다이아몬드 입자로 이루어지는 박막을 구성함으로써, 전자 방출부의 표면 근방의 포텐셜 배리어가 저감하고, 보다 낮은 전압, 낮은 전계 집중으로 전자를 방출시킬 수 있다. 그리고, 종래와 같은 필라멘트를 채용한 열전자의 방출은 아니므로, 발열량은 대폭 억제되고, 또한 낮은 전압에서도 전자를 용이하게 방출시킬 수 있으므로, 고출력화, 즉 다량의 전자 방출에 의한 X-선량이 용이하게 증가한다. 또한, 발열 삭감에 의해, 종래에는 고온의 필라멘트 및 근방의 부재로부터 탈가스가 적지 않아서, 타깃 표면에 대한 탈가스 부착에 의한 X-선 발생 특성의 열화가 있었다. 이에 비해 본 발명에서는, 전자 방출부로부터는 발열이 없기 때문에, 종래와 같은 탈가스에 의한 타깃의 열화가 억제된다. 또한, 다이아몬드는, 결정 구조가 강고하므로 경도가 높고 화학적으로도 안정하므로, 소자가 쉽게 열화되지 않고, 연 X-선의 발생 장치에서의 전자 방출 소자의 재료로서 적합하다.

그런데, 다이아몬드를 전자 방출 소자에 사용할 경우, 다이아몬드의 결정성이 높을수록 기본적인 전기 전도도는 낮고, 전극도 되는 도전성 기판 사이에 양호한 전기적 접촉을 얻기 곤란할 것으로 여겨진다. 그러므로 전자 방출부의 표면에, 입자 직경이 nm 사이즈의 다이아몬드 입자로 이루어지는 박막을 형성하는 경우, 다이아몬드와 도전성 기판의 밀착성을 양호하게 하고, 또한 다이아몬드 미립자를 균일하게 분산시키는 것이 중요하다. 또한, 고출력의 X-선을 얻기 위해서는, 보다 임계치 전계 강도가 낮은 전자 방출 소자로 전자 방출부를 구성할 필요가 있다.

본 발명자들은 이러한 점을 감안하여, 전자 방출부의 표면에 형성되는 입자 직경 2nm~100nm, 더 바람직하게는 5nm~50nm 사이즈의 다이아몬드 입자로 이루어지는 박막으로서, 다음과 같이 새로운 박막을 개발했다. 그리고, 입자 직경이 2nm~100nm는, 발명자들이 후술하는 도 3과 같은 X-선 해석[리트벨트 구조 검정법(Rietveld refinement method)]에 의해 얻어진 결과에 따른 것이다.

즉, 이 박막은 XRD 측정에서 다이아몬드의 XRD 패턴을 가지면서, 라만 분광 측정을 행했을 때, 막 내의 sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율이 2.5∼2.7:1이다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 1mA/cm²을 만드는 전계 강도가 1V/㎛ 이하라는 조건을 만족한 전자 방출부를 실현하고 있다.

발명자들의 지견에 의하면, 전술한 구성의 다이아몬드 박막을 전자 방출부의 표면에 형성한 경우, 사용 공기 분위기 온도가 25℃일 때, 전자 방출부의 온도 상승이 종래 기술에서는 통상 600℃ 이상(주변과의 온도차 575℃ 이상)이었는데 비해, 본 발명의 연 X-선 발생 장치에서는 80℃ 이하(주변과의 온도차 55℃ 이하)로 할 수 있고, 또한 발생 전자 수도 종래보다 훨씬 많이 얻을 수 있다.

또한, 도전성 기판 상에 카본 나노월(CNW)과 다이아몬드막을 연속적으로 성장시킴으로써, 보다 임계치 전계 강도가 낮은 전자 방출 소자를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 2단 구조로 함으로써 전계 집중의 강화에 의한 전자 방출 특성이 향상된다. 또한, 다이아몬드 박막과 도전성 기판 사이에, 가소성이 풍부한 카본 나노월을 협지함으로써, 기판 재료의 선택의 폭이 넓어질 뿐만 아니라, 다이아몬드 박막을 성막한 후의 냉각 과정에서 발생하는, 서멀 쇼크에 의한 다이아몬드막 박리를 억제하는 효과가 있다. 그리고, 카본 나노월의 두께는, 5㎛ 이하가 바람직하고, 또한 그 형상은, 막 형상도 되고, 산재한 핵 형상도 된다.

연 X-선 발생 장치로서 구체화하는 경우, 전자 방출부의 인가 전압과 타깃 사이의 전위차가 5∼15kV이면서, 전자 방출부의 온도 상승이 주변 환경 온도 대비 50℃ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 연 X-선이 출사되는 X-선 출사부의 전위가 -10O∼+10OV의 범위 내인 것이 바람직하다.

상기 전자 방출부와 타깃은, 예를 들면, 양 측에서 평행한 평판 구조를 이루고 있는 구조라도 된다.

그리고, 본 발명의 제전 장치는, 이상의 연 X-선 발생 장치를 포함하고, 출사되는 연 X-선의 에너지 대역이 5∼15keV인 것을 특징으로 하고 있다.

제전 장치의 케이싱은, 체적 저항률이 10⁹Ω·m 미만의 도체로 구성되며, 또한 정전 차폐할 수 있는 구조인 것이 바람직하다.

또한, 연 X-선을 출사하는 출사용 창은, 발생하는 연 X-선의 투과율이 5% 이상인 것이 바람직하다.

상기 출사용 창의 창재는, Be, 유리 또는 Al 중에서 선택된 한 종류 이상으로 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의하면, 전자 발생에 따른 발열량을 대폭 삭감할 수 있으므로, 예를 들면 제전 장치로서 사용하는 경우, 주위 분위기의 온도를 변동시키지 않고, 또한 고출력화도 용이하다. 또한, 전자 방출부 주변의 구성 부재로서 내열성은 필요하지 않고, 용이하게 대량의 전자를 발생할 수 있으므로, X-선 투과능이 다소 낮은 재질의 창재도 출사 창으로 사용될 수 있다. 따라서, 유해하며 대면적화가 용이하지 않은 Be 외에 Al(Al 합금 포함)이나 유리도 사용할 수 있으므로, 장치 설계의 자유도가 향상된다. 또한, 온도 상승이 적기 때문에, 분위기의 진공도 저하를 대폭 개선할 수 있고, 수명 연장을 달성할 수 있다. 물론 필라멘트를 사용하지 않으므로 단선에 의해 수명이 다하지 않게 된다.

도 1은 제1 실시예에 따른 제전 장치의 평면 및 측단면을 나타낸 설명도이다.

도 2는 제1 실시예에 따른 제전 장치에 사용한 이미터의 구조를 나타낸 설명도이다.

도 3은 도 2의 이미터의 박막의 XRD 회절도이다.

도 4는 도 2의 이미터의 박막의 라만 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 5는 도 2의 이미터의 박막으로부터의 전자 방출 특성을 나타낸 그래프이다.

도 6은 도 2의 이미터의 박막에서의 sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율과 박막의 전기 저항률의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7은 제2 실시예에 따른 제전 장치의 평면 및 측단면을 나타낸 설명도이다.

도 8은 제3 실시예에 따른 제전 장치의 평면 및 측단면을 나타낸 설명도이다.

도 9는 제4 실시예에 따른 제전 장치의 평면 및 측단면을 나타낸 설명도이다.

도 10은 도 9의 제전 장치와 종래의 열전자 방출형의 제전 장치에서의 인가 전압-이온 생성량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 11은 카본 나노월을 가지는 이미터의 구조를 나타낸 설명도이다.

도 12는 도 11의 이미터의 이미터막의 XRD 회절도이다.

도 13은 도 11의 이미터의 박막으로부터의 전자 방출 특성을 나타낸 그래프이다.

[부호의 설명]

1, 31, 41, 51: 제전 장치 2, 32, 42, 52: 케이싱

13, 47, 61: 이미터 14: 직류 전원 15, 44: 타깃

22, 64: 박막 63: 카본 나노월

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하면, 도 1은 제1 실시예에 따른 제전 장치(1)의 평면 및 측단면을 나타내고, 이 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 제전 장치(1)는, 전체적으로 상자 모양의 형상을 가지고 있다.

이 제전 장치(1)의 진공 용기가 되는 케이싱(2)은, Al(알루미늄)으로 이루어지는 6개의 패널, 즉 천정판(3), 바닥판(4), 좌측판(5), 우측판(6), 전방측판(7) 및 후방측판(8)이 기밀하게 접합되어 구성되어 있다. 케이싱(2) 자체는 접지되어 있다. 좌측판(5), 우측판(6), 전방측판(7) 및 후방측판(8)의 내측에는, 각각 절연체(11)가 설치되어 있다. 또한, 바닥판(4)의 상면에는 절연판(12)이 설치되고, 또한 이 절연판(12)의 상면에는 전자 방출부가 되는 이미터(13)가 설치되어 있다. 이미터(13)에 대해서는, 제전 장치(1)의 외부에 설치되어 있는 직류 전원(14)으로부터 소정의 직류 전압이 인가된다.

천정판(3)의 배면(내측면)에는 타깃(15)이 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 두께가 1㎛인 텅스텐 박막을 사용하였다. 그리고, 타깃(15)의 재질은 에너지가 5∼15keV의 제동 X-선 또는 특성 X-선을 방출하는 것이면 되므로, 특별히 텅스텐으로 한정되는 것이 아니라, 그 외, 예를 들면 티탄 등도 사용될 수 있다. 이미터(13)와 타깃(15)은 평행하게 위치하고 있고, 양 측이 평행한 평판 구조를 이루고 있다. 또한, 이미터(13) 및 타깃(15)도 3cm×5cm 사이즈의 직사각형이다. Al로 된 천정판(3)은 X-선 출사창을 구성한다. 출사창으로서는, 연 X-선에 대한 투과 성능이 높은 물질이면서 진공 용기의 구성 부재로서의 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 타깃재를 증착시키는 베이스재(통상 출사창과 겸용됨)에는, 연 X-선투과능 외에 열전달능이 높은 것이 바람직하다.

다음에, 이미터(13)의 구조에 대하여 상세하게 설명한다. 본 실시예에서 사용된 이미터(13)는 도 2에 나타낸 구조를 가지고 있다. 즉, 도전성 기판(21) 상에 nm 사이즈, 예를 들면, 5nm∼50nm의 다이아몬드 입자가 모인 다결정막의 박막(22)이 형성되어 있다. 박막(22)의 두께는 1∼10㎛, 바람직하게는 1∼3㎛이다.

이 박막(22)은 다음과 같이 형성된다. 먼저 도전성 기판(21)으로서 Ra(중심선 평균 거칠기)가 3㎛ 이하의 저저항 실리콘 단결정판을 사용하였다. 그리고, DC 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 도전성 기판(21)에 대하여 성막 처리를 행한다.

즉, 먼저 실리콘 단결정 웨이퍼(100)를 30mm×30mm의 사각형으로 잘라내고, 예를 들면 1∼5㎛ 직경의 다이아몬드 입자로 그 표면에 대하여 스크래치 가공을 행하고, 그 후 기판 표면의 탈지 및 세정을 충분히 행한다. 이에 따라, 도전성 기판(21) 표면의 Ra를 3㎛ 이하로 한다.

그 다음에, 메탄 가스를 50 SCCM, 수소 가스를 500 SCCM 흐르게 하고, CVD 장치의 처리 용기 내의 압력을 7998 Pa(60 Torr)로 유지하고, 도전성 기판(21)을 10 rpm으로 회전시키고, 기판 상의 온도 편차가 5℃ 이내로 되도록, 기판을 가열하는 히터를 조정하여 성막 처리를 행한다. 그리고, 성막 초기 단계에서는, 기판 온도를 750℃로 30분간 유지하고, 그 후 히터의 전압을 상승시켜서 기판 온도를 840℃∼890℃, 바람직하게는 860℃∼870℃로 상승시켜서, 120분간 성막 처리를 행하였 다.

이와 같이 하여 성막된 박막(22)의 표면은, 도 2의 원 내에서 나타낸 바와 같이, 주사형 전자 현미경으로 보면, 다이아몬드의 미립자가 수십 내지 수백개 정도 모여서 형성된 "조릿대잎" 구조처럼 보인다. 또한, 막의 표면은 평탄하여 불균일도 없다. 박막 자체는 단일 조직이며, 도 3에 나타낸 XRD 패턴 회절에 의해서도, 박막(22)은, 도전성 기판(21)과의 계면으로부터 박막(22)의 표면까지 다이아몬드의 균일막인 것이 확인되었다. 그리고, 도 3은 평행빔 법에 따른 것이며, α=1°이다. 그리고, 이 박막(22)에서는, 그래파이트의 피크는 확인할 수 없었다.

다음에, 그 특징을 보다 상세하게 설명하면,

(1) 표면은 5nm∼50nm의 미세 입자가 수십 내지 수백개 정도 모여서 이들이 하나의 "조릿대잎"과 같은 구조를 나타내고 있다.

(2) 박막(22)의 평탄한 표면으로부터 돌출된 부분의 높이가 3㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 굵기가 10nm∼10Onm 정도의 침형 돌기가, 1만개∼10만개/mm²의 밀도로 존재하고 있다.

(3) 침형 돌기가 없는 부분의 표면 거칠기는, 박막 하부의 구조가 반영되지 않으면 Ra가 500nm 이하이다.

(4) 파장이 532nm인 레이저에 의한 라만 분광 측정에 의하면, 1333cm^-1 다이아몬드의 피크의 반값폭이 500cm^-1 이상이며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 1360cm^-1부 근을 정점으로 하는 피크와 1581cm^-1이 피크의 2개의 피크를 가지고 있다.

이 박막(22)의 I-V 특성을 조사하면 도 5에 나타낸 바와 같이 된다. 이에 따르면, 전계 강도의 임계치는 0.95V/㎛이다. 그리고, 이 박막(22)이 표면에 형성되어 있는 이미터(13)로부터의 전자 방출에 의한 형광판의 발광 상태를 조사하면 발광의 편차도 없고 균일한 발광 상태를 관찰할 수 있다.

또한 발명자가 더 조사했던 바에 의하면, 이 박막(22)에서의 막 내의 다이아몬드 성분에 유래하는 sp3 결합과, 그래파이트 성분에 유래하는 sp2 결합의 비율을 조사하면 2.5였다. 전술한 성막 온도의 범위 내에서 적절히 변경하여, sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율을 바꾸고, 전기 저항률과의 관계를 나타내면 도 6과 같이 되었다. sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율의 평가는, 라만 발광법에 따라 평가했다. 또한, sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율은, 플라즈마 밀도에 의해서도 영향을 받지만, 성막 과정에서 분광함으로써 그 방사율을 계산하고, 방사율이 0.7이면 sp3(다이아몬드), 1에 가까우면 sp2(그래파이트)로, 간접적으로 막 조성을 추측할 수 있다. 그리고, sp3결합/sp2결합 성분비가, 2.5 내지 2.7에서, 양호한 이미션으로서 기대되는 전기 저항률인 1kΩcm∼20kΩcm를 얻을 수 있는 것을 알았다.

이상의 특성을 가지는 박막(22)을 이미터(13)의 표면에 형성한 본 실시예에 따른 제전 장치(1)에 의하면, 이미터(13)에 직류 전압을 인가함으로써, 연 X-선은 출사창[천정판(3)]으로부터 180°정도로 확산되어 조사된다. 그리고, 이미터(13) 에 대하여 -9.5kV의 직류 전압을 인가했을 때, 전자 전류로 환산한 전자 조사량은 5mA로 되고, 종래의 필라멘트형과 비교하여 약 30배나 된다. 본 실시예에서는, 출사창[천정판(3)]의 재료에, 종래의 일반적인 Be보다 투과능의 낮은 Al을 사용하고 있으므로, 결과적으로 투과율은 Be에 비해 약 1/5이 되지만, 최종적으로 얻어지는 연 X-선의 X-선량은, 종래의 필라멘트-Be 출사창형의 6배(30×1/5)가 되었다.

그리고, 이미터(13)에서의 온도 상승은 실질적으로 없고, 수 ℃ 레벨이었다. 무엇보다, 전자 전류에 의한 발열분(5mA×9kV=45W)만큼은 발열하지만, 출사창[천정판(3)], 및 케이싱(2)의 재료에 열전달율이 높은 Al을 사용하고 있으므로, 장치 자체의 온도 상승은 비교적 낮다. 이 점에서, 본 실시예에 따른 제전 장치와 마찬가지의 X-선 조사량을 얻기 위해 종래의 필라멘트형의 연 X-선 제전 장치를 동작시킬 경우, 총 발열량은 300W에 해당된다고 예측되고, 온도 상승에 의한 수명의 단축과 제전 대상물에 대한 열의 영향이 우려된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제전 장치(1)에 의하면, 온도 상승이 작으므로, 수명이 훨씬 길어지고, 또한 제전 대상물 및 주위 환경의 온도에 대한 영향은 적어진다.

그리고, 본 실시예에서는, 출사창의 재료에 Be보다 투과율의 낮은 Al을 사용하였으나, Al은 Be보다 기계적 강도가 높으므로, 두께는 Be보다 얇게 할 수 있다. 또한, 기계적 강도가 높으므로, Be를 창재에 사용한 장치보다 취급하기 용이하고, 여기에 더하여 Be를 사용할 때보다 대형의 출사창을 형성하는 것도 용이하다.

물론 출사창의 재료에 Be를 사용해도 되고, 이 경우에는, 예를 들면, 길이 방향 2cm마다 적절한 보강재를 추가함으로써, 보다 투과율이 높은 Be로 된 출사창 을 만들 수 있다. 이럴 경우, 동일한 X-선량을 얻기 위해, 전자 발생량은 1/5로 삭감할 수 있으므로, 총 발열량을 9W=(45/5)로 더 대폭 경감할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명자들의 지견에 의하면, 본 발명에 사용하는 전자 방출부로서의 이미터를 제조하는 경우, 기판은 그 표면의 중심선 평균 거칠기가 3㎛ 이하가 되고, 또한 성막 가스로서 사용하는 가스에 대해서는, 메탄 농도를 그 외의 가스 농도에 대한 비율을 8% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 성막의 마지막 0.5시간 이상에서, 기판 온도를, 기판 표면의 일부에 그래파이트가 퇴적되기 시작하는 온도의 -20℃∼+20℃의 범위에서 제어하여 성막 처리하는 것이 바람직하다.

전술한 제1 실시예에 따른 제전 장치(1)는, 전체적으로 상자형이지만, 물론 본 발명의 제전 장치는, 그 외의 형상을 가지는 장치로도 구현될 수 있다. 도 7에 나타낸 제2 실시예에 따른 제전 장치(31)는, 폭이 큰 필름이나 유리 기판 등이 연속적으로 반송될 때 발생하는 정전기의 제전용으로 적합한 장치 구성을 가지고 있고, 전체적으로 봉형 구조이다. 그러므로 출사창[천정판(3)]의 크기가 0.5cm×100cm의 것을 사용하고 있다. 또한, 케이싱(32) 자체는 제1 실시예에 따른 제전 장치(1)와 마찬가지로 Al 합금을 채용하고 있다. 그리고, 제1 실시예에 따른 제전 장치(1)와 동일한 기능을 가진 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 그리고, 이 제2 실시예에 따른 제전 장치(31)에서는, 타깃(15)의 재료로 Ti를 사용하고, 또한 인가 전압을 -10kV로 하고 있다. 이 제2 실시예에 따른 제전 장치(31)에서도, 제1 실시예에 따른 제전 장치(1)와 마찬가지로, 물론 수cm 마다 적절하게 보강재를 추가함으로써, 출사창[천정판(3)]만 재료를 Be로 용이하게 변경할 수 있다.

도 8에는 제3 실시예에 따른 제전 장치(41)의 평면 및 측단면을 나타내고 있다. 이 제3 실시예에 따른 제전 장치(41)는, 유리로 된 원통형 X-선 제전 장치이다. 즉, 이 제전 장치(41)의 케이싱(42) 자체는, 모두 절연체인 원통형의 유리로 구성되어 있다. 그리고, 출사창이 되는 직경 2cm의 천정판(43)의 배면에는, 타깃(44)이 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 타깃(44)에 두께가 1㎛인 텅스텐막을 채용하고 있다. 또한, 바닥판(45)의 상면에는 절연체(46)를 통하여 원반형의 이미터(47)가 설치되고, 이 이미터(47)는 직류 전원(14)에 접속되어 있다. 이 이미터(47)의 구조는 전술한 제1 실시예에 따른 이미터(13)와 동일하며, 그 표면에는 전술한 박막(22)과 동일한 구성인 다이아몬드 박막이 형성되어 있다.

제전 장치(41)의 케이싱(42)은, 전술한 바와 같이 모두 절연재의 유리로 구성되어 있고, 천정판(43) 외의 케이싱(42)의 표면, 즉 외주 및 바닥판(45)의 외측은, Al 합금으로 이루어지는 원통형 케이스(48)로 덮혀 있고, 이 케이스(48)는 접지되어 있다.

이 제3 실시예에 따른 제전 장치(41)에서, 인가 전압을 -12kV로 하여 이미터(47)에 직류 전압을 인가하면, 전자 조사량은 2mA, 총발열량은 약 24W였다. 그리고, 얻어지는 X-선량은, X-선 투과능이 Be의 1/5인 Al을 출사창[천정판(43)]에 사용하고 있음에도 불구하고, 종래의 필라멘트-Be 출사창 타입의 장치와 비교하여 2배가 되었다.

도 9는 제4 실시예에 따른 제전 장치(51)의 평면 및 측단면을 나타내고, 이 제전 장치(51)의 케이싱(52)은, 제3 실시예에 따른 제전 장치(41)에서의 천정판(43) 외에는, 케이싱(42)과 동일한 유리로 된 원통형을 이루고 있다. 그리고, 이 제4 실시예에 따른 제전 장치(51)에서는, 천정판(53)의 재료에 Be를 사용하고 있다.

이 제4 실시예에 따른 제전 장치(51)에 의하면, 출사창이 되는 천정판에 Be를 사용하고 있으므로, X-선량은 종래와 비교하여 10배가 된다. 또한, 발열량은 제3 실시예에 따른 제전 장치(41)와 동일한 24W이다. 따라서, X-선량이 1/10인 종래 장치와 같은 발열량이므로, 같은 X-선량 당의 발열량은 종래의 필라멘트-Be 출사창 타입의 장치보다 1/10로 삭감되어 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 이 제전 장치(51)에서, 출사창이 되는 천정판(53)에 0.6mm의 Be판, 타킷(44)에 Mo, 이미터(47)에 표면이 nm 사이즈의 다이아몬드 입자으로 이루어지는 박막을 가지는 약 0.25cm²의 이미터를 사용한 경우와, 열전자를 방출하는 필라멘트를 이미터에 사용하고 있는 종래형의 제전 장치의, 동일한 조사 거리에서의 제전 성능을 평가한 결과예를 도 10의 그래프에 나타낸다.

이 그래프에서는, 가로축에 이미터 타깃간의 전위차(직류 인가 전압), 세로축에 제전 성능의 지표로 되는 공기 이온(플러스 이온과 마이너스 이온) 생성량을 단위 소비 전력당으로 나타낸다. 제전 성능은 이온 대 생성량은 비례 관계에 있고, 이온 생성량이 2배이면 제전 성능도 2배가 된다. 전술한 사양에 따른 제전 장치(51)의 이온 생성량은, 인가 전압 상승과 더불어 약간 증가하는 경향이 있으므 로, 어느 인가 전압 영역에서도, 이미터로서 열전자를 방출하는 필라멘트를 사용하고 있는 종래형의 제전 장치의 이온 생성량의 10배 이상의 발생량을 얻을 수 있다.

그리고, 전술한 사양의 제전 장치(51)의 이미터 전류 밀도는 4∼6mA/cm²의 레벨이므로, 최적 범위로 되어 있다. 또한, 이미터와 타깃간의 거리는 10mm 이하로, 매우 컴팩트한 제전 장치로 되어 있다. 또한, 제전 장치 전체를 설명하면, 앞서 비교한 종래형 제전 장치보다 10배의 제전 성능을 가지고 있는 전술한 사양의 제전 장치(51)의 소비 전력은 5∼6W이며, 이에 비해, 종래형 제전 장치는 6∼8W이므로, 동일 이온 생성량에 대해서는, 1/10 이하의 소비 전력이 되므로, 극히 효율적이 된다. 그리고, 이 비교에서는, 실시예의 제전 장치의 전원계에서의 손실분이 포함되어 있지 않으므로, 몇분의 1 정도의 차이가 난다고 예측할 수 있다.

그리고, 도 10에 나타낸 데이터는, 종래형과 거의 같은 구조의 제전 장치에서의 이온 생성량의 비교 데이터이지만, 도 1, 도 7 및 도 8에서 나타낸 구조의 제전 장치에서도, 마찬가지로 대폭적인 이온 생성량의 증가가 전망된다.

전술한 각 실시예에서 사용한 이미터(13, 47)에서는, 도전성 기판 상에 다이아몬드의 박막을 형성한 것을 사용하였지만, 도전성 기판과 박막 사이에, 카본 나노월을 개재시킨 이미터를 사용해도 된다.

도 11에 카본 나노월을 개재시킨 이미터(61)의 구조를 나타낸다. 이 이미터(61)는, 니켈 기판(62) 상에 카본 나노월로 이루어지는 중간층(63)이 형성되고, 그 위에 입자 직경이 2nm∼100nm, 바람직하게는 5nm∼50nm의 다이아몬드 입자로 이 루어지는 박막(64)이 더 형성된 구조를 가지고 있다.

전술한 구조를 가지는 이미터(61)는, 예를 들면 다음과 같은 프로세스에 의해 얻어진다. 또한, 니켈 기판(62) 상에, DC 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 카본 나노월의 핵을 형성한 다음, 이 핵을 성장시켜 꽃잎모양의 탄소 박편을 포함하는 카본 나노월을 형성한다. 형성 전에는, 전술한 박막 형성 때와 마찬가지로, 니켈 기판(62)의 표면의 탈지 및 세정을 충분히 행한다.

반응 가스는 탄소 함유 화합물 기체와 수소의 혼합 기체이며, 탄소 함유 화합물로서는, 메탄, 에탄, 아세틸렌 등의 탄화수소 화합물, 메타놀, 에탄올 등의 산소 함유 탄화수소 화합물, 벤젠, 톨루엔 등의 방향족 탄화 수소, 이산화탄소 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 그리고, 이들 반응 가스의 혼합비, 가스압, 기판 바이어스 전압 등의 조건을 적절히 선택함으로써, 기판 온도 700℃∼1000℃의 범위에서, 니켈 기판(62) 상의 스크래치 근방에 카본 나노월의 핵을 형성할 수 있다.

예를 들면, 메탄 유량을 50 SCCM, 수소를 500 SCCM 흐르게 하고, CVD 장치의 처리 용기 내의 압력을 7998 Pa(60 Torr)로 유지하고, 니켈 기판(62)을 10 rpm으로 회전시키고, 기판 상의 온도 편차를 5℃ 이내가 되도록, 기판을 가열하는 히터를 조정하여 성막을 행하였다. 그리고, 성막 시의 기판의 온도는, 900℃∼1100℃, 바람직하게는 890℃∼950℃로 하고, 성막 시간은 120분으로 하여 성막 처리를 행하였다. 이에 따라, 먼저 니켈 기판(62) 상에 카본 나노월의 핵이 생기고, 이 핵이 성장함으로써 꽃잎모양의 탄소 박편을 포함한 카본 나노월을 형성시켜서 니켈 기판(62) 상에 카본 나노월의 중간층(63)을 형성할 수 있고, 더 성장이 진행되어 연 속적으로 중간층(63) 상에 박막(64)을 형성할 수 있다.

카본 나노월은 우수한 전자 방출 특성을 가지지만, 수 미크론의 요철이 있고 균일한 이미션 사이트를 형성하기 곤란하다. 따라서, 미립 다이아몬드의 박막을 카본 나노월 상에 성막함으로써 균일한 표면 형상을 얻을 수 있다. 이 경우의 카본 나노월의 두께는, 막이 형성되지 않는 핵만인 상태∼5㎛까지가 바람직하다. 그리고, 이것을 중간층으로 하여 그 위에 형성되는 나노 다이아몬드 막의 두께는, 0.5㎛∼5㎛, 바람직하게는 카본 나노월 핵, 카본 나노월 막을 전체면에 피복하는 최저 두께가 바람직하다. 즉, 다이아몬드 막은, 카본 나노월의 꽃잎 모양의 흑연판(graphene sheet) 집합체의 포락면(包絡面)을, 결손이 없게 피막할 때까지 성막하는 것이 바람직하다.

그리고, 나노 다이아몬드막이 카본 나노월의 요철을 매끈하게 하기 위하여, 이미터로부터의 전자 방출이 평탄화된다. 또한, 구조가 평탄화되기 때문에 전계 집중이 약해지지만, 그 효과 이상으로 일함수가 작아지므로, 임계치 전계 강도를 0.9V/㎛ 이하로 할 수 있다.

또한, 카본 나노월은 다이아몬드와 비교하면, 모든 물질에 비교적 용이하게 성막할 수 있다. 그러므로 금속 기판 상에 미립 다이아몬드를 성막하기 위한 중간층으로서 카본 나노월을 생성시키고, 그 위에 미립 다이아몬드를 퇴적시킨 구조의 이미터는, 도전성 기판의 재료의 선택의 폭이 넓어져서, 설계의 자유도가 높다.

도 11에 나타낸 구성을 가지는 이미터(61)의 이미터 막의 X-선 회절도를 도 12에 나타낸다. 전술한 이미터(13)와 비교하면, 그래파이트(CNW)의 피크가 관찰되 고 있는 점이 다르다. 그리고, 이 이미터(61)의 I-V 특성을 조사하면 도 13과 같이 된다. 이에 따르면, 임계치 전계 강도는 0.84V/㎛이다. 즉 카본 나노월의 중간층을 포함하는 이미터(61)에 의하면, 카본 나노월의 중간층을 포함하지 않는 전술한 이미터(13)보다 임계치 전계 강도가 더 낮아지고 있다. 따라서, 전계 집중의 강화에 의해, 전자 방출 특성이 더 향상된다. 또한, 제조 시에도 촉매를 필요로 하지 않고, 도전성 기판의 선택의 폭이 더 넓어지는 이점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 종래의 열전자 방식의 연 X-선 발생 장치에서는, 전자 방출량이 이미터 온도, 이미터 표면적, 및 이미터 표면에 인가되는 전계 강도에 의존한다. 그런데, 이미터는 사용과 함께 가늘어지는 것에 의한 표면적의 감소나 표면 온도가 변화되므로, 전자 방출량은 변동되기 쉽다. 여기에 대한 대책으로서 일반적으로, 이미터와 타깃 사이에 그리드 전극을 설치하여, 전자 전류가 일정하게 되도록 그리드 전극에 전압을 인가하여 제어하고 있다.

한편, 본 발명의 연 X-선 발생 장치나 제전 장치에서는, 발생하는 전자 전류는, 이미터 면적과 이미터 표면 근방의 전계 강도에만 의존하므로, 이들에는 경시적 변화가 없고, 설계대로 전자 전류가 영속적이며 안정적으로 얻어진다. 즉, 그리드 전극이 없는 간단한 구조로 컴팩트하면서 염가의 연 X-선 발생 장치를 만들 수 있는 특징을 가진다. 물론, 그리드 전극을 설치해도 성능 면에서 불리한 점은 없으므로, 종래와 마찬가지의 3극 구조(이미터, 그리드, 타깃 전극)로 해도 문제는 없다.

나노 다이아몬드 전자 방출 소자를 응용한 소자는, 서브 밀리미터 오더의 전 자의 발생 불균일이 있으므로, 가시 광선의 발광 소자로서 사용하는 경우에는, 3극 구조 등의 대책을 강구해 평활화할 필요가 있다. 그러나, 연 X-선 발생관에 의한 제전 장치에 응용한 경우, 연 X-선 발생원으로부터의 X-선이 넓게 퍼지고, 방사되는 X-선에 불균일이 쉽게 생기지 않는다. 또한, 연 X-선에 의해 피제전물 주변의 대기를 이온화시켜서 제전을 행하므로, 발생 이온의 이동 범위 내에서 X-선의 불균일이 있어도 기능적으로 문제는 없다. 따라서, 제전 장치는, 나노 다이아몬드 이미터를 사용한 응용 장치로서 가장 적합하다.

본 발명은, 특히 반도체 디바이스를 비롯한 각종 전자 부품이나, FPD용 유리 기판, 그 외 온도 조건이 엄격한 환경 하에서 제조되는 제품의 제조 프로세스에 있어서, 이들 부품 및 제품의 정전기의 제거에 특히 유용하다.

Claims

전자 방출부와 타깃을 포함한 연 X-선 발생 장치로서,

상기 전자 방출부의 표면은, 입자 직경이 2nm∼100nm인 다이아몬드 입자를 포함하여 이루어진 박막으로 구성되어 있는, 연 X-선 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 박막은 XRD 측정에서 다이아몬드의 XRD 패턴을 가지면서, 라만 분광 측정을 행했을 때, 막 내의 sp3 결합 성분과 sp2 결합 성분의 비율이 2.5∼2.7:1인, 연 X-선 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출부의 도전성 기판과 상기 박막 사이에는, 두께가 5㎛ 이하의 카본 나노월이 설치되어 있는, 연 X-선 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출부의 인가 전압과 타깃 사이의 전위차가 5∼15kV이며,

상기 전자 방출부의 온도 상승이 주변 환경 온도 대비 50℃ 이하인, 연 X-선 발생 장치.
제1항에 있어서,

연 X-선이 출사되는 X-선 출사부의 전위가 -100V ∼ +100V의 범위인, 연 X-선 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출부와 상기 타깃은 평행한 평판 구조를 이루는, 연 X-선 발생 장치.
대상물 또는 그 근방에 연 X-선을 조사하여 상기 대상물의 정전기를 제거하는 제전 장치로서,

전자 방출부와 타깃을 구비한 연 X-선 발생 장치를 포함하고,

상기 전자 방출부의 표면은 입자 직경이 2nm∼100nm인 다이아몬드 입자를 포함하여 이루어진 박막으로 구성되며,

상기 제전 장치로부터 출사되는 연 X-선의 에너지 대역이 5keW∼15keV인, 제전 장치.
제7항에 있어서,

상기 제전 장치의 케이싱은, 체적 저항률이 10⁹Ω·m 미만의 도체로 구성되며, 정전 차폐할 수 있는 구조를 가지는, 제전 장치.
제7항에 있어서,

연 X-선을 출사하는 출사용 창은, 발생하는 연 X-선의 투과율이 5% 이상인, 제전 장치.
제9항에 있어서,

상기 출사용 창의 창재는, Be, 유리 또는 Al 중에서 하나 이상의 종류로 구성되어 있는, 제전 장치.