KR20110077879A

KR20110077879A - 엑스레이 튜브

Info

Publication number: KR20110077879A
Application number: KR1020090134555A
Authority: KR
Inventors: 곽정환
Original assignee: 주식회사 메르디안솔라앤디스플레이
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-07-07

Abstract

본 발명의 일 실시예에서는, 내부에 인서트 튜브가 설치된 엑스레이 튜브에 있어서, 상기 인서트 튜브가, 전자를 발생시키는 전자 발생부와, 상기 전자가 충돌해서 엑스레이를 발생시키는 타깃이 회전할 수 있게 설치된 엑스레이 발생부를 포함하고, 상기 엑스레이 발생부는, 자장을 형성하는 고정자와, 상기 자장에 따라 회전하며, 상기 타깃과 축 연결되어 있는 회전자와, 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 위치해서 탄성체에 의해 지지된 제1 및 제2 베어링을 포함하는 엑스레이 튜브를 제공한다.

엑스레이, 튜브, 회전자, 고정자

Description

엑스레이 튜브{X-ray tube}

본 발명은 엑스레이 튜브에 관한 것이다.

빠른 전자를 물체에 충돌시키게 되면, 강한 복사선이 방출되는데 이 복사선을 엑스레이(x-ray)이라고 한다. 이 엑스레이는 투과력이 강해서 물체의 내부를 관찰하는데 많이 사용된다. 일 예로, 의료 영상기기의 하나로 널리 사용되는 바, 인체의 내부를 엑스레이 촬영해서 몸의 이상 여부를 진단하는데 이용된다.

이 같은 엑스레이 튜브의 기본 구조를 보면, 가열된 텅스텐 필라멘트에서 방출된 전자는 높은 진공(10^-6~10^-8Torr)의 관 내에서 음극(금속제의 집속캡)과 양극(구리)에 가해진 높은 전압으로 가속되어 음극과 마주보는 양극의 타깃면에 충돌한다. 엑스레이는 이 충돌 부분에서 발생하여 임의의 방향으로 방사된다. 이 중 추출하기 쉬운 방향의 일부 엑스레이를 이용하고 다른 방향의 것은 엑스레이 방지용 용기로 피복하여 불필요한 엑스레이의 외부방출을 적게 한다.

회전형 엑스레이 튜브인 경우, 엑스레이를 발생시키는 부분이 회전자와 고정자를 갖는 전동기 구성으로 이뤄지고, 회전자는 고진공, 고온에서 최대 10,800(RPM)까지 회전한다. 따라서, 회전자 및 고정자 사이에 베어링을 설치해서 둘 사이의 회전을 원활히 한다.

그런데, 엑스레이 튜브가 온도 변화가 심한 환경에서 동작하므로, 이점을 감안해서 베어링 역시도 열팽한다는 점을 고려해 베어링을 구성하는 내륜과 외륜 사이에 일정한 틈을 형성하고 있다.

그런데, 이 틈으로 인해, 베어링이 구동할 때 마찰이 발생하면서 소음이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 제안된 것으로, 베어링의 동작 소음을 줄이는데 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 탄성체의 탄성력을 이용해서 베어링의 틈새를 없앤다. 이에 따라, 틈새 때문에 발생하던 종전의 베어링 소음 문제를 개선할 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따르면, 베어링의 동작 과정에서 내륜과 외륜이 서로 떨어지지 않도록 해, 베어링의 동작 과정에서 발생하는 소음을 줄일 수 있다.

또한, 탄성력을 이용해서 베어링의 내륜과 외륜이 떨어지지 않도록 함으로써, 베어링이 열팽창하는 경우에도 문제없이 소음을 줄일 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브의 개략적인 모습을 보여주고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2에서, 엑스레이 튜브(1)는 하우징(11)에 인서트 튜브(13)가 내 장된 형태로 구성된다. 인서트 튜브(13)는 밀폐된 하우징(11) 내부에 위치하고 있으며, 또한 하우징(11) 내부는 절연유로 채워져 있다. 절연유는 일반적으로 알킬벤젠이 사용될 수 있다.

하우징(11)은 엑스레이를 차폐하기 위해서, 납과 알루미늄으로 만들어진다. 하우징(11)의 한쪽으로는 인서트 튜브(15)가 만드는 엑스레이가 하우징 밖으로 나올 수 있도록 방사구(15)가 형성되어 있다. 방사구(15)의 창은 투명한 나이론 수지로 만들어져서 엑스레이가 이 창을 통해서 방출된다.

또한, 하우징(11)은 인서트 튜브(13)에 고전압을 걸어주는 양극(+)과 음극(-)을 포함해서 구성된다.

그리고, 인서트 튜브(13)는 고진공(10^-6~10^-8Torr)의 유리관(131) 내부에 마련된 전자 발생부(133)와 엑스레이 발생부(135)로 구성되어 있다.

먼저, 전자 발생부(133)는 음극(-)에 전기적으로 연결되어 있으며, 텅스텐 필라멘트가 그 내부에 설치된 집속 전극(133a)을 구비한다.

집속 전극(133a)의 텅스텐 필라멘트에서 방출된 전자는 높은 진공(10^-6~10^-8Torr)의 관 내에서 음극과 양극에 가해진 높은 전압으로 가속되어 음극과 마주보는 엑스레이 발생부(135)의 타깃(135a)에 충돌한다

그리고, 엑스레이 발생부(135)는 바깥의 고정자(135b)와 안쪽의 회전자(135c) 그리고, 회전자(135c)의 한쪽에 축 연결되어 있는 타깃(135a)을 포함한다. 이 엑스레이 발생부(135)는 양극(+)에 연결되어 있다.

고정자(135b)를 감싸고 있는 코일(C)에 흐르는 전류는 전자기력을 발생시켜서 회전자(135c)를 회전시킨다. 이에 따라서, 회전자(135c)의 한쪽 끝에 축 연결되어 있는 타깃(135a) 역시 회전을 한다.

타깃(135a)은 텅스텐 합금으로 만들어지며, 환상의 표면을 갖는다. 이 타킷(135a)은 전자 발생부(133)의 집속 전극(133a)과 마주하고 있다. 따라서, 집속 전극(133a)을 통해서 방출되는 전자는 회전하는 타깃(135a)과 충돌해 엑스레이를 발생시킨다.

발생된 엑스레이 중 일부는 하우징(11)의 방사구(15)를 통해서 튜브 밖으로 방출되고, 나머지는 차폐된다.

이하, 인서트 튜브(13)를 구성하는 엑스레이 발생부(135)에 대해서 자세히 설명한다. 도 3은 엑스레이 발생부(135)의 구성을 보여주는 단면도이다.

고정자(135b) 내부에 회전자(135c)가 설치되어 있다. 그리고, 타깃(135a)이 회전자(135c)에 축 연결되어 있다. 고정자(135b)와 회전자(135c) 사이에 베어링(50, 60)이 위치해서 회전자(135c)가 잘 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서, 베어링(50, 60)은 적어도 2 이상이 설치된다.

베어링(50, 60)은 환상의 내륜(51, 61)과 환상의 외륜(53, 63)이 볼(b)을 사이에 두고 서로 맞물려 있는 구름 베어링으로 구성된다. 여기서, 내륜(51, 61)은 깊은 홈 볼 베어링으로 구성되고, 외륜은 매그니토 볼 베어링으로 구성될 수 있다.

보다 상세히, 베어링(50, 60)의 내륜(51, 61)에는 볼이 위치할 수 있도록 제1 홈부(51a, 61a)가 형성되어 있다. 이 제1 홈부(51a, 61a)는 볼(b)의 반경보다 약간 큰 곡률 반경을 갖고 있어서, 볼(b)이 제1 홈부(51a, 61a)에 안정적으로 위치한다.

그리고, 이 제1 홈부(51a, 61a)와 마주하는 외륜(53, 63)에도 볼(b)이 위치할 수 있도록 제2 홈부(51c, 61c)가 형성되어 있다. 이 제2 홈부(51c, 61c)는 제1 홈부(51a, 61a)보다 다소 얕으며, 턱이 없는 쪽은 바닥에서부터 원통형으로 만들어져 있다.

그리고, 제1 베어링(50)과 제2 베어링(60)사이에는 스프링과 같은 탄성체(s)가 더 위치해서 베어링(50, 60)을 도면의 화살표 방향으로 탄성력을 가한다. 도면에서는 탄성체(s)가 제1 베어링(50)의 외륜(51)과 제2 베어링(60)의 외륜(61) 사이에 위치하는 것으로 예시한다.

이처럼, 스프링(s)의 탄성력이 제1 및 제2 베어링(50, 60) 각각의 외륜(53, 63)을 통해서 볼(b)에 전달되고, 다시 내륜(51, 61)까지 전달된다. 결과적으로, 열팽창이 되더라도 일정한 탄성력이 제1 및 제2 베어링(50, 60)의 내륜(51, 61), 볼(b), 외륜(53, 63)에 가해져서 내륜과 볼, 볼과 외륜 사이에 틈이 발생하지 않는다.

이처럼, 본 실시예에서는 베어링(50, 60)의 내륜과 외륜 사이에 틈을 발생시키지 않아서, 베어링이 구동할 때 마찰에 의한 소음을 발생시키지 않는다.

한편, 제1 베어링(50)의 내륜(51)과 제2 베어링(60)의 내륜(61) 사이에는 스페이서(sp)가 더 위치해서 두 베어링(50, 60)의 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브의 모습을 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 인서트 튜브 중 엑스레이 발생부의 구성을 설명하는 단면도이다.

Claims

내부에 인서트 튜브가 설치된 엑스레이 튜브에 있어서,

상기 인서트 튜브는,

전자를 발생시키는 전자 발생부와,

상기 전자가 충돌해서 엑스레이를 발생시키는 타깃이 회전할 수 있게 설치된 엑스레이 발생부를 포함하고,

상기 엑스레이 발생부는,

자장을 형성하는 고정자와,

상기 자장에 따라 회전하며, 상기 타깃과 축 연결되어 있는 회전자와,

상기 고정자와 상기 회전자 사이에 위치해서 탄성체에 의해 지지된 제1 및 제2 베어링을 포함하는 엑스레이 튜브.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 베어링 각각은,

볼의 반경보다 큰 곡률 반경을 갖고 있는 제1 홈부를 구비하는 내륜과,

상기 제1 홈부보다 앝으면서 턱이 없는 쪽은 바닥에서부터 원통형을 이루고 있는 제2 홈부를 구비하는 외륜을 포함하는 엑스레이 튜브.
제2항에 있어서,

상기 탄성체는 상기 제1 베어링의 외륜과 상기 제2 베어링의 외륜 사이에 위치하는 엑스레이 튜브.
제2항에 있어서,

상기 제1 베어링의 내륜과 상기 제2 베어링의 내륜 사이에는 스페이서가 더 위치하는 엑스레이 튜브.