KR20130058162A - 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 관한 것이다. 보다 상세하게는 100μm 이하의 엑스선 초점을 갖는 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 있어서 음극으로부터 방출되는 전자의 양 조절 및 전자의 횡방향 퍼짐 현상을 방지가 가능한 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 관한 것이다. 본 발명은 내부의 진공상태 유지를 위한 하우징을 포함하는 엑스레이 튜브에 있어서, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 전자를 방출하는 음극; 상기 음극과 이격되어 상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 상기 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출된 전자가 충돌하는 양극; 및상기 음극과 상기 양극 사이에 배치되며 일측에 연결되는 제2 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하고, 상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 음극에 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 상기 게이트 전극에 공급하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 게이트 전극이 음극보다 낮은 전위를 갖도록 하여 전계 전류의 조절이 용이해 지므로 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절함과 동시에 음극으로부터 방출되는 전류가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

마이크로 포커스 엑스 레이 튜브{Micro focus x-ray tube}
본 발명은 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 관한 것이다. 보다 상세하게는 100μm 이하의 엑스선 초점을 갖는 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 있어서 음극으로부터 방출되는 전자의 양 조절 및 전자의 횡방향 퍼짐 현상을 방지가 가능한 마이크로 포커스 엑스 레이 튜브에 관한 것이다.
일반적으로 엑스레이 튜브는 진공 상태의 하우징 내부에 음극과 양극을 설치한 후 음극 및 양극에 공급되는 전원에 의해 음극에서 발생되는 전자가 가속된 후 양극부인 타깃(target)에 충돌하면서 엑스선(x-ray)이 발생하는 원리를 이용하며, 의료용 방사선 영상, 산업용 비파괴 검사, 및 보안검색 등의 분야에서 널리 활용되고 있다.
엑스레이 튜브의 경우 종래에는 열전자 방출(thermionic emission) 원리를 이용하여 텅스텐 필라멘트 등을 1000도 이상의 고온으로 가열하는 방식으로 전자를 방출하는 형태의 열전자 방출 음극이 주로 사용되었으나, 최근에는 양자역학적 전계방출(field emission) 원리를 이용하여 전자방출원(electron emitter or source)으로 탄소나노튜브와 같은 나노 에미터가 형성된 전계방출 음극을 사용하는 전계방출 엑스레이 튜브에 대한 연구개발 활발하게 진행되고 있는 추세에 있다.
종래의 전계방출 원리를 이용한 엑스레이 튜브의 경우 음극으로부터 전자를 방출시키기 위해 게이트 전극이 음극 대비 높은 전위를 갖도록 하였으며, 이에 따라 발생되는 게이트 전극과 음극 간의 전압에 따라 음극에 형성된 전계 세기가 달라지면서 음극으로부터 방출되는 전자의 양이 조절되었다.
그러나, 상기와 같은 경우 음극으로부터 방출된 전자의 이동 경로는 전계를 따라가게 되고 탄소나노튜브와 같은 고종횡비 구조의 물질로 만들어지는 전계방출 음극의 특성상 음극으로부터 방출된 전자가 횡방향으로 퍼지게 되는 문제점이 있었다.
특히, 100um 이하의 엑스선 초점을 갖도록 전자 방출 영역이 작은 음극을 사용하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 경우 상기와 같은 전자의 횡방향 퍼짐 현상에 더욱 민감할 수 밖에 없으며, 전계방출 음극의 가장자리 영역에서 방출되는 전자는 표면에서 방출되는 전자보다 횡방향으로 더 많이 퍼져서 전자빔의 집속이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 게이트 전극이 음극보다 낮은 전위를 갖도록 하여 전계 전류의 조절이 용이하도록 함으로써 음극으로부터 방출되는 전자의 양 조절 및 전자의 횡방향 퍼짐 현상을 방지할 수 있는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브는 내부의 진공상태 유지를 위한 하우징을 포함하는 엑스레이 튜브에 있어서, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 전자를 방출하는 음극; 상기 음극과 이격되어 상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 상기 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출된 전자가 충돌하는 양극; 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 배치되며 일측에 연결되는 제2 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하고, 상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 음극에 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 상기 게이트 전극에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일측이 상기 음극과 연결되고 타측이 상기 제1 전원과 연결되어 상기 제1 전원으로부터 상기 음극으로 공급되는 전류의 크기를 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 조절부는 MOSFET일 수 있다.
또한, 상기 게이트 전극은 상기 음극을 감싸는 형태로 구비되고, 상기 양극과 대향하는 상기 게이트 전극의 일면이 상기 음극의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 상기 음극의 전자 방출면 후측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 음극의 일측은 상기 제2 전원과 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브는 내부의 진공상태 유지를 위한 하우징을 포함하는 엑스레이 튜브에 있어서,상기 하우징 내부에 배치되며 일측으로부터 공급되는 전원에 의해 전자를 방출하는 음극; 상기 음극과 이격되어 상기 하우징 내부에 배치되며 상기 음극으로부터 방출된 전자가 충돌하는 양극;상기 음극과 상기 양극 사이에 배치되며 일측에 연결된 제2 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 제1 게이트 전극; 및 상기 양극과 상기 제1 게이트 전극 사이에 배치되며 일측에 연결된 제3 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 제2 게이트 전극을 포함하고, 상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 음극에 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 상기 제1 게이트 전극에 공급하며, 상기 제3 전원은 상기 음극의 일측과 연결되고 상기 제3 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 전자가 방출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일측이 상기 음극과 연결되고 타측이 상기 제1 전원과 연결되어 상기 제1 전원으로부터 상기 음극으로 공급되는 전류의 크기를 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 조절부는 MOSFET일 수 있다.
또한, 상기 게이트 전극은 상기 음극을 감싸는 형태로 구비되고, 상기 양극과 대향하는 상기 제1 게이트 전극의 일면이 상기 음극의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 상기 음극의 전자 방출면 후측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 음극의 일측은 상기 제2 전원과 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면 게이트 전극이 음극보다 낮은 전위를 갖도록 하여 전계 전류의 조절이 용이해 지므로 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절함과 동시에 음극으로부터 방출되는 전류가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 음극으로부터 방출된 후 양극에 충돌하는 전자와 양극과의 접촉 면적을 줄여 엑스선 초점 크기를 최소화할 수 있으므로 고화질의 엑스선 영상 획득이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도,
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도,
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도, 및
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도이다.
이하, 본 발명이 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(1a)는 하우징(2a), 제1 전원(3a), 음극(4a), 양극(6a), 제2 전원(7a), 및 게이트 전극(8a)을 포함한다.
하우징(2a)은 엑스레이 튜브(1a) 내부의 진공 상태 유지를 위해 구비되고, 음극(4a)은 하우징(2a) 내부에 배치되며 일측에 연결된 제1 전원(3a)으로부터 공급되는 전압에 의해 전자를 방출한다.
이때, 음극(4a)은 양자역학적 전계 방출(field emission) 방식에 의해 전자를 방출할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있으며, 일 예로 탄소 나노 튜브(Carbon nanotube, CNT)일 수 있다.
여기에서, 탄소 나노 튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결된 기다란 관 형태로써 관 지름이 수십 나노미터에 불과하여 높은 종횡비(Aspect ratio) 구조를 이루고 있으며, 탄소 원소로 구성되므로 일함수(Work function)가 낮을 뿐만 아니라 높은 종횡비에 따라 전계 방출을 위한 임계 전기장(Therehold electic field)이 다른 전계 방출원보다 낮아 전자 인출이 유리하다.
따라서, 탄소 나노 튜브를 전자를 방출하는 음극(4a)으로 활용하는 경우 직경이 수십 나노미터로 아주 작아 전계 강화 효과(field enhancement factor)가 커서 전자방출이 일어나는 임계 전계(turn-on field)가 1~5V/μm에 불과하므로 전자 방출 전압을 크게 낮출 수 있어 기존의 스핀트형 팁이나 실리콘 팁 등과 같은 전자방출소자를 이용하는 것보다 엑스 레이 튜브의 구동 전압을 낮출 수 있다.
양극(6a)은 음극(4a)과 이격되어 하우징(2a) 내부에 배치되고 일측에 연결된 제1 전원(3a)으로부터 공급되는 전압에 의해 음극(4a)으로부터 방출되는 전자가 충돌하여 엑스선이 발생된다.
다시 말해서, 음극(4a)의 경우 제1 전원(3a)으로부터 공급되는 양극(6a)과 음극(4a) 간 전압에 의해 전자를 방출하게 되고, 양극(6a)의 경우 제1 전원(3a)으로부터 공급되는 양극(6a)과 음극(4a) 간 전압에 의해 음극(4a)으로부터 방출되는 전자가 충돌하게 된다.
게이트 전극(8a)은 음극(4a)과 양극(6a) 사이에 배치되며 일측에 연결된 제2 전원(7a)으로부터 공급되는 전압에 의해 음극(4a)으로부터 방출되는 전자의 양, 다시 말해서 전계 방출 전류를 조절한다.
이때, 제2 전원(7a)은 제1 전원(3a)이 음극(4a) 및 양극(6a) 측으로 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 게이트 전극(8a)에 공급할 수 있고 음극(4a)의 일측이 제2 전원(7a)과 연결되므로, 이에 따라 게이트 전극(8a)은 음극(4a)보다 낮은 전위를 갖게 된다.
또한, 게이트 전극(8a)은 음극(4a)을 감싸는 형태로 구비되고, 양극(6a)과 대향하는 게이트 전극(8a)의 일면(m1)이 음극(4a)의 전자 방출면(m2)과 동일 선상에 배치되거나 또는 음극(4a)의 전자 방출면(m2)에 대하여 후측에 배치될 수 있는데 다시 말해서, 양극(6a)으로부터 양극(6a)과 대향하는 게이트 전극(8a)의 일면까지의 거리가 양극(6a)과 음극(4a)의 전자 방출면 까지의 거리보다 멀도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 양극(6a)과 대향하는 게이트 전극(8a)의 일면이 음극(4a)의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 음극(4a)의 전자 방출면에 대하여 후측에 배치되는 이유는 게이트 전극(8a)이 양극(6a)으로 가까워지면 음극(4a)의 전자 방출면에서 형성되는 전계가 약화되어 양극(6a)의 전위를 높여도 음극(4a)으로부터의 전계 방출이 제대로 이루어지지 않거나 미미할 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.
따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 게이트 전극(8a)에 의해 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(1a)의 경우 종래의 엑스레이 튜브와 비교시에 음극(4a)으로부터 방출되는 전자의 양 다기 말해서, 전계 방출 전류를 조절할 수 있고 음극(4a)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(4a)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시켜 결과적으로 엑스선 초점(f)의 크기를 줄일 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(1b)의 경우 음극(4a)이 접지되어 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑스레이 튜브(1a)와 달리 게이트 전극(8b)을 접지한 형태로서 이 경우에도 게이트 전극(8b)의 전위가 음극(4b)보다 낮게 되어 음극(4b)으로부터 방출되는 전자의 양을 조절할 수 있고 음극(4b)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(4b)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(1c)의 경우 일측이 음극(4c)과 연결되고 타측이 제1 전원(3c)과 연결되는 전류 조절부(9c)를 추가 구성한 형태로서, 이 경우 제1 전원(3c)으로부터 음극(4c) 측으로 공급되는 전류의 양을 전류 조절부(9c)가 조절하여 결과적으로 음극(4c)으로부터 방출되는 전자의 양 다시 말해서 전계 방출 전류를 조절할 수 있고, 게이트 전극(8c)이 음극(4c)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(4c)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시킬 수 있게 된다.
이때 전류 조절부(9c)는 MOSFET일 수 있으며, MOSFET의 게이트(G) 전압에 의해 드레인(D)과 소스(S) 사이에 흐르는 전류만큼 전계 방출 전류가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 엑스레이 튜브(10a)는 하우징(20a), 제1 전원(30a), 음극(40a), 양극(60a), 제2 전원(70a), 제1 게이트 전극(80a), 제3 전원(90a), 및 제2 게이트 전극(100a)을 포함한다.
하우징(20a)은 엑스레이 튜브(10a) 내부의 진공 상태 유지를 위해 구비되고, 음극(40a)은 하우징(20a) 내부에 배치되며 일측으로부터 공급되는 전원에 의해 전자를 방출한다.
이때, 음극(40a)은 양자역학적 전계 방출(field emission) 방식에 의해 전자를 방출할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있으며, 일 예로 탄소 나노 튜브(Carbon nanotube, CNT)일 수 있다.
양극(60a)은 음극(40a)과 이격되어 하우징(20a) 내부에 배치되고 음극(40a)으로부터 방출되는 전자가 충돌하여 엑스선이 발생된다.
제1 게이트 전극(80a)은 음극(40a)과 양극(60a) 사이에 배치되며 일측에 연결된 제2 전원(70a)으로부터 공급되는 전압에 의해 음극(40a)으로부터 방출되는 전자의 양, 다시 말해서 전계 방출 전류를 조절한다.
이때, 제2 전원(70a)은 제1 전원(30a)이 음극(40a) 및 양극(60a) 측으로 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 제1 게이트 전극(80a)에 공급할 수 있고 음극(40a)의 일측이 제2 전원(70a)과 연결되므로, 이에 따라 제1 게이트 전극(80a)은 음극(40a)보다 낮은 전위를 갖게 된다.
또한, 제1 게이트 전극(80a)은 음극(40a)을 감싸는 형태로 구비되고, 양극(60a)과 대향하는 제1 게이트 전극(80a)의 일면(m1)이 음극(40a)의 전자 방출면(m2)과 동일 선상에 배치되거나 또는 음극(40a)의 전자 방출면에 대하여 후측에 배치될 수 있는데 다시 말해서, 양극(60a)으로부터 양극(60a)과 대향하는 제1 게이트 전극(8a)의 일면까지의 거리가 양극(60a)과 음극(40a)의 전자 방출면 까지의 거리보다 멀도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 양극(60a)과 대향하는 제1 게이트 전극(80a)의 일면이 음극(40a)의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 음극(40a)의 전자 방출면에 대하여 후측에 배치되는 이유는 앞에서 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제2 게이트 전극(100a)은 양극(60a)과 제1 게이트 전극(80a) 사이에 배치되며 일측에 연결된 제3 전원(90a)으로부터 공급되는 전압에 의해 음극(40a)으로부터 전자를 추출한다.
다시 말해서, 음극(40a)의 경우 일측에 연결된 제3 전원(90a)으로부터 공급되는 전압에 의해 전자를 방출하게 되고, 양극(60a)의 경우 음극(40a)으로부터 방출되어 양극(60a)과 음극(40a) 간 전압만큼 가속된 전자가 충돌하게 된다.
또한, 음극(40a)의 일측이 제3 전원(90a)과 연결되므로 제2 게이트 전극(100a)은 음극(40a)으로부터 추출되는 전자의 양 다시 말해서, 전계 전류를 조절하는 것이 또한 가능하다.
따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 제1 게이트 전극(80a) 및 제2 게이트 전극(100a)에 의해 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(10a)의 경우 종래의 엑스레이 튜브와 비교시에 음극(40a)으로부터 방출되는 전자의 양 다기 말해서, 전계 방출 전류를 조절할 수 있고 음극(40a)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(40a)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시켜 결과적으로 엑스선 초점(f)의 크기를 줄일 수 있게 된다.
이때, 전계 방출 전류의 조절은 제1 게이트 전극(80a)과 음극(40a) 간의 전압 또는 제2 게이트 전극(100a)과 음극(40a) 간의 전압에 의해 조절되거나 또는 이들이 조합에 의해 조절될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도, 도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브의 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(10b)의 경우 음극(40a)이 접지되어 있는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엑스레이 튜브(1a)와 달리 제1 게이트 전극(80b)을 접지한 형태로서 이 경우에도 제1 게이트 전극(80b)의 전위가 음극(40b)보다 낮게 되어 음극(40b)으로부터 방출되는 전자의 양을 조절할 수 있고 음극(40b)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(40b)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로 포커스 엑스레이 튜브(10c)의 경우 일측이 음극(40c)과 연결되고 타측이 제1 전원(30c)과 연결되는 전류 조절부(9c)를 추가 구성한 형태로서, 이 경우 제1 전원(30c)으로부터 음극(40c) 측으로 공급되는 전류의 양을 전류 조절부(110c)가 조절하여 결과적으로 음극(40c)으로부터 방출되는 전자의 양 다시 말해서 전계 방출 전류를 조절할 수 있고, 제1 게이트 전극(80c)이 음극(40c)으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 방지하여 음극(40c)으로부터 방출되는 전자의 집속도를 향상시킬 수 있게 된다.
이때 전류 조절부(110c)는 MOSFET일 수 있으며, MOSFET의 게이트(G) 전압에 의해 드레인(D)과 소스(S) 사이에 흐르는 전류만큼 전계 방출 전류가 형성될 수 있다.
본 발명의 마이크로 포커스 엑스레이 튜브는 제1 전원으로부터 음극 및 양극에 공급되는 전위의 크기보다 작은 크기의 전위를 제2 전원으로부터 게이트 전극 또는 제1 게이트 전극으로 공급하도록 하여 게이트 전극 또는 제1 게이트 전극이 음극보다 낮은 전위를 갖도록 한다.
따라서, 전계 방출 음극을 사용하는 엑스선관에 있어서 음극으로부터 방출되는 전자의 양 다시 말해서 전계 전류를 조절할 수 있고 음극으로부터 방출되는 전자가 횡방향으로 퍼지는 것을 억제하여 전자의 집속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 전자의 집속도를 향상시킴에 따라 엑스선의 초점 크기를 줄일 수 있게 되어 100μm 이하의 엑스선 초점이 요구되는 마이크로 포커스 엑스선관에 적용하는 것이 용이해지고, 결과적으로 고화질의 엑스선 영상을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 음극, 양극, 및 게이트 전극을 포함하는 3극관 구성에서는 게이트 전극에 수 내지 수십 볼트의 낮은 전압을 인가하고, 음극, 양극, 제1 게이트 전극, 및 제2 게이트 전극을 포함하는 4극관 구성에서는 제1 게이트 전극에 수 내지 수십 볼트의 낮은 전압을 인가하면서도 전계 방출 전류를 조절할 수 있게 되며, 게이트 전극 또는 제1 게이트 전극에 인가되는 낮은 전압에 따라 고속 스위칭 동작이 용이해질 수 있게 된다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1a,1b,1c,10a,10b,10c) : 마이크로 포커스 엑스레이 튜브
(2a,2b,2c,20a,20b,20c) : 하우징 (3a,3b,3c,30a,30b,30c) : 제1 전원
(4a,4b,4c,40a,40b,40c) : 음극 (6a,6b,6c,60a,60b,60c) : 양극
(7a,7b,7c,70a,70b,70c) : 제2 전원 (8a,8b,8c) : 게이트 전극
(80a,80b,80c) : 제1 게이트 전극 (9c,110c) : 전류 조절부
(90a,90b,90c) : 제3 전원 (100a,100b,100c) : 제2 게이트 전극

Claims (10)

  1. 내부의 진공상태 유지를 위한 하우징을 포함하는 엑스레이 튜브에 있어서,
    상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 전자를 방출하는 음극;
    상기 음극과 이격되어 상기 하우징 내부에 배치되며 일측에 연결된 상기 제1 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출된 전자가 충돌하는 양극; 및
    상기 음극과 상기 양극 사이에 배치되며 일측에 연결되는 제2 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하고,
    상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 음극에 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 상기 게이트 전극에 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  2. 제 1항에 있어서,
    일측이 상기 음극과 연결되고 타측이 상기 제1 전원과 연결되어 상기 제1 전원으로부터 상기 음극으로 공급되는 전류의 크기를 조절하는 전류 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전류 조절부는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 상기 음극을 감싸는 형태로 구비되고, 상기 양극과 대향하는 상기 게이트 전극의 일면이 상기 음극의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 상기 음극의 전자 방출면 후측에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 음극의 일측은 상기 제2 전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  6. 내부의 진공상태 유지를 위한 하우징을 포함하는 엑스레이 튜브에 있어서,
    상기 하우징 내부에 배치되며 일측으로부터 공급되는 전원에 의해 전자를 방출하는 음극;
    상기 음극과 이격되어 상기 하우징 내부에 배치되며 상기 음극으로부터 방출된 전자가 충돌하는 양극;
    상기 음극과 상기 양극 사이에 배치되며 일측에 연결된 제2 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 제1 게이트 전극; 및
    상기 양극과 상기 제1 게이트 전극 사이에 배치되며 일측에 연결된 제3 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양을 조절하는 제2 게이트 전극을 포함하고,
    상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 음극에 공급하는 전위보다 작은 크기의 전위를 상기 제1 게이트 전극에 공급하며, 상기 제3 전원은 상기 음극의 일측과 연결되고 상기 제3 전원으로부터 공급되는 전압에 의해 상기 음극으로부터 전자가 방출되는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  7. 제 6항에 있어서,
    일측이 상기 음극과 연결되고 타측이 상기 제1 전원과 연결되어 상기 제1 전원으로부터 상기 음극으로 공급되는 전류의 크기를 조절하는 전류 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전류 조절부는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 상기 음극을 감싸는 형태로 구비되고, 상기 양극과 대향하는 상기 제1 게이트 전극의 일면이 상기 음극의 전자 방출면과 동일 선상에 배치되거나 또는 상기 음극의 전자 방출면 후측에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 음극의 일측은 상기 제2 전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 포커스 엑스레이 튜브.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3319111A4 (en) * 2015-06-30 2019-07-24 Vatech Co., Ltd. X-RAY SOURCE PORTABLE X-RAY GENERATOR DEVICE WITH ELECTRIC FIELD EFFECT EMISSION

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534388B (zh) * 2019-08-30 2021-11-09 中国科学院国家空间科学中心 一种微型微焦斑x射线管的阴极光学结构

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4414114B2 (ja) * 2001-05-09 2010-02-10 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 蛍光表示管及びその駆動方法並びに駆動回路
JP4316211B2 (ja) * 2001-08-29 2009-08-19 株式会社東芝 Ｘ線発生装置
KR100867172B1 (ko) * 2006-12-18 2008-11-06 한국전기연구원 탄소나노튜브 기반의 ｘ-선관 구조

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3319111A4 (en) * 2015-06-30 2019-07-24 Vatech Co., Ltd. X-RAY SOURCE PORTABLE X-RAY GENERATOR DEVICE WITH ELECTRIC FIELD EFFECT EMISSION
US10932734B2 (en) 2015-06-30 2021-03-02 Vatech Co., Ltd. Portable x-ray generation device having electric field emission x-ray source
US10993679B2 (en) 2015-06-30 2021-05-04 Vatech Co., Ltd. Portable x-ray generation device having electric field emission x-ray source

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