KR20150112100A - 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스 선 튜브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스선 튜브를 개시한다. 그의 유닛은, 윈도우 층과, 상기 윈도우 층 상에 배치된 타깃을 포함한다. 상기 타깃은 상기 윈도우 층을 나노 사이즈로 노출하는 Y자 모양의 제 1 홀을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 엑스선 원에 관한 것으로, 구체적으로 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스 선 튜브에 관한 것이다.
일반적으로, 3극형 전계 방출 엑스선 원(x-ray source)은 아노드 전압에 관계없이 게이트에 인가되는 전압에 의해 인출되는 전자 빔의 양이 결정되므로, 엑스선의 양(dose)을 조절하기가 용이하다. 하지만 전자빔의 세기(아노드 전류)를 높이기 위해 게이트 전압을 높일 경우 게이트를 통과한 전자빔이 방사형으로 퍼지게 되므로 아노드 타겟에 도달하는 전자 빔의 초점 크기를 최소한으로 줄이는데 한계가 있게 된다. 아노드 타겟에서의 전자 빔의 초점 크기가 작을수록 좁은 영역에서 엑스선이 방출되므로 더 선명한 엑스선 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 전자 빔의 초점 크기를 최소화 할 수 있는 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스 선 튜브를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 엑스선을 평행 광선으로 출력할 수 있는 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스선 튜브를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 타깃 유닛은, 윈도우 층; 및 상기 윈도우 층 상에 배치된 타깃을 포함한다. 상기 타깃은 상기 윈도우 층을 나노 사이즈로 노출하는 Y자 모양의 제 1 홀을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 Y자 모양의 상기 제 1 홀의 입구는 출구보다 큰 직경을 갖고 나팔 모양을 가질 수 있다.
상기 나팔 모양의 상기 입구의 측벽은 스텝(stepped)질 수 있다.
상기 타깃은, 상기 제 1 홀보다 넓은 제 2 홀을 갖는 타깃 바디; 및 상기 제 2 홀의 내의 상기 타깃 바디에 배치되어 상기 제 2 홀 내의 상기 제 1 홀을 갖는 링 필러들을 포함할 수 있다.
상기 링 필러들, 상기 제 2 홀의 내벽을 따라 형성된 제 1 링 필러; 및
상기 제 1 링 필러 내에 배치된 제 2 링 필러를 포함할 수 있다.
상기 제 1 링 필러는, 상기 윈도우 층으로부터 멀어질수록 점진적으로 증가되는 제 1 내경을 갖고, 삼각형 모양을 가질 수 있다.
상기 제 2 링 필러는 상기 제 1 내경보다 작은 상기 제 1 홀을 갖고, Y모양의 단면을 가질 수 있다.
상기 타깃 및 상기 링 필러는 구리, 텅스텐, 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 엑스선 튜브는, 전자 빔을 생성하는 전자 소스; 및 상기 전자 소스에서 제공되는 상기 전자 빔을 이용하여 엑스 선을 생성하는 타깃 유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 타깃 유닛은, 상기 엑스 선을 투과하는 윈도우 층; 및 상기 윈도우 층 상에 배치된 타깃을 포함할 수 있다. 상기 타깃은 상기 윈도우 층을 나노 사이즈로 노출하는 Y자 모양의 제 1 홀을 가질 수 있다.
상기 전자 소스와 상기 타깃 유닛 사이에 배치되어 상기 전자 빔을 상기 링 필러의 상기 제 1 홀에 집중하는 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 전자 소스는, 캐소드; 및 상기 캐소드와 상기 타깃 사이에 배치되어 상기 캐소드로부터 상기 전자 빔을 방출시키는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 타깃 유닛은 윈도우 층과 상기 윈도우 층 상에 배치되고, 홀을 갖는 타깃을 포함할 수 있다. 홀은 입구가 출구보다 큰 Y자 모양을 가질 수 있다. 전자 빔은 홀의 입구에 제공될 수 있다. 홀의 입구는 전자 빔의 초점 크기를 최소화할 수 있다. 또한, 홀의 출구는 나노미터 크기를 가질 수 있다. 엑스 선은 홀의 출구를 통해 거의 평행 광선(parallel beam)으로 출력될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 튜브를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 타깃 유닛을 상세하게 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 응용 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 응용 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 2는 일반적인 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 타깃 유닛을 상세하게 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 응용 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 응용 예에 따른 타깃 유닛을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 튜브를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 엑스선 튜브는 전자 소스(100), 렌즈(200), 및 타깃 유닛(300)을 포함할 수 있다.
전자 소스(100)는 전자 빔(130)을 생성할 수 있다. 전자 소스(100)는 캐소드(120) 및 게이트 전극(110)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(110)은 캐소드(120)과 상기 타깃 유닛(300) 사이에 배치될 수 있다.
렌즈(200)는 전자 소스(100)와 타깃 유닛(300) 사이에 배치될 수 있다. 렌즈(200)는 전자 빔(130)을 타깃 유닛(300)에 집속(focusing)할 수 있다.
타깃 유닛(300)은 애노드일 수 있다. 타깃 유닛(300)은 도전성이 우수한, 구리, 텅스텐, 또는 롤리브덴과 같은 금속을 포함할 수 있다. 타깃 유닛(300)과 전자 소스(100) 사이에 유도 전압(induced voltage)이 제공될 수 있다. 캐소드(120)는 전자 빔(130)을 발생시킬 수 있다. 게이트 전극(110)은 전자 빔(130)을 단속(switching)할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 실시 변경될 수 있다. 캐소드(120)와 게이트 전극(110) 사이에 부가적인 전압(additional voltage)이 제공될 수도 있다.
일 예에 따르면, 타깃 유닛(300)은 윈도우 층(310)과 타깃(320)을 포함할 수 있다. 타깃(320)은 윈도우 층(310)과 전자 소스(100) 사이에 배치될 수 있다. 타깃(320)과 윈도우 층(310)은 접합(coupled)될 수 있다. 전자 빔(130)은 타깃(320)에 충돌될 수 있다. 타깃(320)은 엑스선(302)을 생성할 수 있다. 엑스선(302)은 전자 빔(130)의 전기 에너지에 비례하는 출력 파워를 가질 수 있다. 윈도우 층(310)은 전자 빔(130)의 반대방향으로 엑스선(302)을 투과시킬(configure to project) 수 있다.
도 2는 일반적인 타깃 유닛(300)을 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 타깃(320)은 블록 모양을 가질 수 있다. 타깃(320)의 일측에 전자 빔(130)이 입사되면, 엑스선(302)은 상기 타깃(320)의 타측 방향으로 진행될 수 있다. 전자 빔(130)은 타깃(320)의 측벽에 제공될 수 있다. 엑스선(302)은 타깃(320) 및 윈도우 층(310)을 통과하여 진행될 수 있다. 엑스선(302)은 전자 빔(130)의 초점 크기(focusing spot size, 140)보다 넓게 방사(radiation)될 수 있다. 여기서, 초점 크기(140)는 전자 빔(130)의 입사 각, 초점 각 또는 초점 면적에 대응될 수 있다. 일반적으로, 렌즈(200)는 전자 빔(130)을 타깃(320)에 수 마이크로미터 이상의 초점 크기(140)로 제공할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 타깃 유닛(300)을 상세하게 보여준다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 타깃 유닛(300)은 제 1 홀(322)을 갖는 타깃(320)을 포함할 수 있다. 제 1 홀(322)의 입구(321)는 출구(323)보다 클 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 홀(322)의 입구(321)는 나팔 모양을 가질 수 있다. 제 1 홀(322)의 직경은 입구(321)에서 출구(323)까지 점진적으로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 제 1 홀(322)은 Y자 모양을 가질 수 있다. 제 1 홀(322)은 집속 이온빔(focused ion beam)의 식각에 의해 형성될 수 있다. 나팔 모양의 입구(321)의 측벽은 스텝(stepped)질 수 있다.
한편, 전자 빔(130)은 제 1 홀(322)의 입구(321)에 제공될 수 있다. 전자 빔(130)은 입구(321) 내에서 집속(focused)될 수 있다. 예를 들어, 제 1 홀(322)의 입구(321)은 수 마이크로 미터(㎛)정도의 직경을 가질 수 있다. 제 1 홀(322)의 출구(323)은 수 나노미터(nm) 정도의 직경을 가질 수 있다. 전자 빔(130)의 초점 크기(140)는 출구(323)의 직경에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 제 1 홀(322)은 전자 빔(130)을 나노미터 정도의 초점 크기(140)까지 집속할 수 있다.
또한, 제 1 홀(322)은 윈도우 층(310)의 일부분을 나노미터 크기로 노출할 수 있다. 엑스 선(302)은 제 1 홀(322) 내에서 생성될 수 있다. 엑스 선(302)은 윈도우 층(310)을 투과할 수 있다. 엑스 선(302)은 거의 평행 광선(parallel beam)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 응용 예에 따른 타깃 유닛(300)을 보여 준다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 응용 예에 따른 타깃 유닛(300)은 복수개의 제 1 홀들(322)을 갖는 타깃(320)을 포함할 수 있다. 복수개의 제 1 홀들(322)에는 동시에 전자 빔(130)이 제공될 수 있다. 또한, 전자 빔(130)은 제 1 홀들(322)에 각각 개별적으로 제공될 수 있다. 제 1 홀들(322)은 타깃(320)의 수명을 증가시킬 수 있다. 제 1 홀들(322) 중 어느 하나가 손상될 경우 나머지 하나로 대체되어 사용될 수 있기 때문이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 타깃 유닛(300)을 보여준다.
도 6을 참조하면, 제 2 실시 예에 따른 타깃 유닛(300)은 타깃 바디(340)와 링 필러들(330)을 구비한 타깃(320)을 포함할 수 있다.
타깃 바디(340)는 윈도우 층(310) 상에 배치될 수 있다. 타깃 바디(340)는 구리, 텅스텐, 또는 몰리브덴과 같은 금속을 포함할 수 있다. 타깃 바디(340)는 제 2 홀(324)을 가질 수 있다. 제 2 홀(324)은 약 수 마이크로미터의 직경을 가질 수 있다. 제 2 홀(324) 내의 타깃 바디(340)의 측벽은 윈도우 층(310)에 수직할 수 있다.
링 필러들(330)은 제 2 홀(324) 내에 배치될 수 있다. 링 필러들(330)은 타깃 바디(340)의 측벽에 형성될 수 있다. 링 필러들(330)은 박막 증착 방법, 포토리소그래피 방법, 식각 방법, 또는 화학적기계적연마(CMP) 방법에 의해 형성될 수 있다. 링 필러(330)는 구리, 텅스텐, 또는 롤리브덴과 같은 금속을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 링 필러들(330)은 제 1 링 필러(332)와 제 2 링 필러(334)를 포함할 수 있다. 제 1 링 필러(332)와 제 2 링 필러(334)는 제 2 홀(324) 내에 순차적으로(sequentially) 적층(stacked)될 수 있다.
제 1 링 필러(332)는 제 2 홀(324) 내의 타깃 바디(340) 내벽에 접합(coupled)될 수 있다. 제 1 링 필러(332)의 내경은 윈도우 층(310)으로부터 멀어질수록 점진적으로 증가될 수 있다. 제 1 링 필러(332)는 삼각형 모양의 단면을 가질 수 있다.
제 2 링 필러(334)는 제 1 링 필러(332) 내에 배치될 수 있다. 제 2 링 필러(334)는 제 1 홀(322)을 가질 수 있다. 제 2 링 필러(334)는 윈도우 층(310)에서 멀어지는 방향으로 Y자 모양의 단면을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 응용 예에 따른 타깃 유닛(300)을 보여준다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 타깃 바디(340)의 제 2 홀들(324) 각각의 내에 배치된 복수개의 링 필러들(330)을 구비한 타깃(320)을 포함할 수 있다. 링 필러들(330)은 제 1 홀들(322)을 가질 수 있다. 복수개의 제 1 홀들(322) 중 어느 하나가 손상될 경우, 나머지 하나로 대체될 수 있기 때문에 본 발명의 제 2 응용 예에 다른 타깃 유닛(300)은 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들 및 응용 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 전자 소스
110: 게이트 전극
120: 캐소드 130: 전자 빔
140: 초점 크기 200: 렌즈
300: 타깃 모듈 302: 엑스선
310: 윈도우 층 320: 타깃
322: 제 1 홀들 324: 제 2 홀
330: 링 필러들 332: 제 1 링 필러
334: 제 2 링 필러 340: 타깃 바디
120: 캐소드 130: 전자 빔
140: 초점 크기 200: 렌즈
300: 타깃 모듈 302: 엑스선
310: 윈도우 층 320: 타깃
322: 제 1 홀들 324: 제 2 홀
330: 링 필러들 332: 제 1 링 필러
334: 제 2 링 필러 340: 타깃 바디
Claims (11)
- 윈도우 층; 및
상기 윈도우 층 상에 배치된 타깃을 포함하되,
상기 타깃은 상기 윈도우 층을 나노 사이즈로 노출하는 Y자 모양의 제 1 홀을 갖는 타깃 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 Y자 모양의 상기 제 1 홀의 입구는 출구보다 큰 직경을 갖고 나팔 모양을 갖는 타깃 유닛. - 제 2 항에 있어서,
상기 나팔 모양의 상기 입구의 측벽은 스텝진 타깃 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 타깃은,
상기 제 1 홀보다 넓은 제 2 홀을 갖는 타깃 바디; 및
상기 제 2 홀의 내의 상기 타깃 바디에 배치되어 상기 제 2 홀 내의 상기 제 1 홀을 갖는 링 필러들을 포함하는 타깃 유닛. - 제 4 항에 있어서,
상기 링 필러들,
상기 제 2 홀의 내벽을 따라 형성된 제 1 링 필러; 및
상기 제 1 링 필러 내에 배치된 제 2 링 필러를 포함하는 타깃 유닛. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 링 필러는, 상기 윈도우 층으로부터 멀어질수록 점진적으로 증가되는 제 1 내경을 갖고, 삼각형 모양을 갖는 타깃 유닛. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 링 필러는 상기 제 1 내경보다 작은 상기 제 1 홀을 갖고, Y모양의 단면을 갖는 타깃 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 타깃 및 상기 링 필러는 구리, 텅스텐, 또는 몰리브덴을 포함하는 타깃 유닛. - 전자 빔을 생성하는 전자 소스; 및
상기 전자 소스에서 제공되는 상기 전자 빔을 이용하여 엑스 선을 생성하는 타깃 유닛을 포함하되,
상기 타깃 유닛은,
상기 엑스 선을 투과하는 윈도우 층; 및
상기 윈도우 층 상에 배치된 타깃을 포함하되,
상기 타깃은 상기 윈도우 층을 나노 사이즈로 노출하는 Y자 모양의 제 1 홀을 갖는 엑스 선 튜브. - 제 9 항에 있어서,
상기 전자 소스와 상기 타깃 유닛 사이에 배치되어 상기 전자 빔을 상기 링 필러의 상기 제 1 홀에 집중하는 렌즈를 포함하는 엑스 선 튜브. - 제 9 항에 있어서,
상기 전자 소스는,
캐소드; 및
상기 캐소드와 상기 타깃 사이에 배치되어 상기 캐소드로부터 상기 전자 빔을 방출시키는 게이트 전극을 포함하는 엑스선 튜브.
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KR1020140035322A KR102120400B1 (ko) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스 선 튜브 |
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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KR1020140035322A KR102120400B1 (ko) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 타깃 유닛 및 그를 구비하는 엑스 선 튜브 |
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2014
- 2014-03-26 KR KR1020140035322A patent/KR102120400B1/ko active IP Right Grant
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