KR20160057706A - X-ray source with carbon nano tube and gate linearly aligned to each other - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an X-ray source, which can improve the manufacture productivity of the X-ray source and can significantly reduce an alignment defect of a carbon nanotube (CNT) tip and a gate by quickly aligning the CNT tip and the gate. The X-ray source includes a cathode having at least one CNT tip for emission of electrons, and a gate disposed on an upper part of the at least one CNT tip for emission of electrons to excite electrons from the at least one CNT tip for emission of electrons. The at least one CNT tip for emission of electrons has a linear shape and is coated onto the cathode, and the gate includes a plurality of conductors, and are arranged such that the at least one CNT tip correspond to a space between the adjacent conductors. Thus, alignment work can be quickly performed, and the number of alignment errors can be reduced, thus lowering a failure rate.

Description

선으로 정렬된 탄소나노튜브 및 게이트를 갖는 X선 소스{X-RAY SOURCE WITH CARBON NANO TUBE AND GATE LINEARLY ALIGNED TO EACH OTHER}X-RAY SOURCE WITH CARBON NANO TUBE AND GATE LINEARLY ALIGNED TO EACH OTHER [0002]

본 발명은 X선 영상을 얻기 위한 X선 소스의 전자 방출부에서 탄소나노튜브와 게이트의 정렬에 관한 것이다.The present invention relates to alignment of a carbon nanotube and a gate in an electron emitting portion of an X-ray source for obtaining an X-ray image.

최근 들어, X선 발생장치의 소형화를 위해 탄소나노튜브(carbon-nano-tube, 이하CNT) 등의 나노물질을 이용한 X선 소스가 소개된바 있다. CNT는 탄소로 이루어진 탄소동소체로서 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루는 물질이며, 우수한 기계적 강도와 전기전도성을 가지고 있으며, 이로인해 뛰어난 전계 방출 특성을 가진다. 따라서, X선 장치의 X선 소스로 적용되는 경우, 저전력으로 실온에서도 전자빔(electron beam)을 방출할 수 있으며, 짧은 동작주기로 전자를 방출할 수 있어서, 효율적이며, 발생된 전자는 애노드를 향하여 방향성을 가지므로 전계제어 및 전계 집중효과가 매우 우수하다. Recently, an X-ray source using a nanomaterial such as a carbon-nano-tube (CNT) has been introduced for miniaturization of an X-ray generator. CNT is a carbon isotope composed of carbon, which is formed by combining one carbon with another carbon atom in hexagonal honeycomb pattern, and has excellent mechanical strength and electrical conductivity, and thus has excellent field emission characteristics. Therefore, when applied as an X-ray source of an X-ray apparatus, it is possible to emit an electron beam even at room temperature with low power and emit electrons with a short operation cycle, so that efficient electrons can be emitted toward the anode So that the electric field control and the field concentration effect are excellent.

X선을 방출하기 위한 X선 소스는 전자를 제공하는 음극(cathode)와, 음극에서 제공된 전자를 여기시키는 게이트와, 게이트에 의해 여기된 전자를 양극으로 집중하여 가속하는 포커스와, 가속된 전자가 부딪혀 X선을 발생시키는 양극(anode)을 포함한다.The X-ray source for emitting X-rays includes a cathode for providing electrons, a gate for exciting electrons provided in the cathode, a focus for accelerating and accelerating electrons excited by the gate to the anode, And an anode for generating an X-ray by collision.

이하, 도 1 및 2를 참조하여 종래기술에 의한 X선 소스를 설명한다.Hereinafter, a conventional X-ray source will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도1에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브(carbon-nano-tube, 이하 "CNT"라 함)를 이용한 X선 소스는 (+)극이 연결되며, 텅스텐 등의 금속물질로 이루어져 전자가 부딪히면 X선을 방출하는 양극(11)을 포함한 양극부(10)와, (-)극이 연결되어 전자가 제공되며, 표면에 CNT 팁이 형성된 음극(21)과 음극(21) 표면의 전자를 여기시키기 위한 추가(+) 전기장을 형성하는 전극인 게이트(22) 및 게이트(22)에 의해 음극의 CNT 팁에서 방출된 전자를 양극의 중심부를 향해 가속시키도록 (+) 전기장을 형성하는 전극인 포커스(23)를 구비하는 음극부(20)와, 양극(10) 및 음극(20) 사이를 진공으로 유지시키며 음극부(20)의 CNT 팁에서 방출된 전자가 가속될 공간을 형성하며 세라믹으로 형성된 하우징(30)과, 양극(11)에서 방출된 X선이 투과하여 대상물로 조사되는 윈도우(40)으로 이루어진다.1, an X-ray source using a carbon-nano-tube (hereinafter referred to as "CNT") is connected to a positive electrode and is made of a metal material such as tungsten. (-) pole is connected to excite the electrons on the surface of the cathode 21 and the cathode 21 on which the CNT tip is formed and the anode is connected to the anode part 10 including the anode 11 for emitting a line, (+) Electric field for accelerating the electrons emitted from the CNT tip of the cathode toward the center of the anode by the gate 22 and the gate 22 forming the additional (+) electric field for the anode And a housing 20 formed of a ceramic and forming a space for allowing electrons emitted from the CNT tip of the cathode portion 20 to be accelerated to maintain a vacuum between the anode 10 and the cathode 20, (30), and a window (40) through which X-rays emitted from the anode (11) are transmitted and irradiated as an object.

도2에 도시된 바와 같이, 게이트(22)는 격자 형태의 메쉬(mesh) 구조이며, CNT 팁(24)은 음극(21) 상에서 상기 격자의 개구와 대응하는 위치에 정렬되어 코팅된다.As shown in FIG. 2, the gate 22 is a lattice-like mesh structure, and the CNT tip 24 is aligned and coated on the cathode 21 at a position corresponding to the opening of the grating.

그러나 이와 같은 종래의 X선 소스에서는 게이트(22)의 메쉬구조 개구의 위치와 CNT 팁(24)의 위치가 대응되지 않으면, CNT 팁(24)에서 방출된 전자가 양극(11)까지 도달하지 못하고 게이트(22)에 흡수될 수 있는 문제점이 있다. 이 경우 전자 방출 효율이 현저히 떨어질 수 있어서, X선 출력 또한 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.However, in such a conventional X-ray source, unless the position of the mesh structure opening of the gate 22 and the position of the CNT tip 24 correspond to each other, electrons emitted from the CNT tip 24 do not reach the anode 11 There is a problem that it can be absorbed by the gate 22. In this case, the electron emission efficiency may be significantly lowered, and the X-ray output is also remarkably deteriorated.

따라서, 게이트(22)와 CNT 팁(24)의 정렬은 X선 소스의 성능에 큰 영향을 미치므로 정렬을 게이트 격자의 두 개의 축방향을 따라 정밀하게 수행하여야 한다. 즉, 게이트(22)를 회전시켜 격자의 방향을 맞춘 후 게이트(22)를 평면상에서 2축 방향으로 이동시켜 게이트(22)의 개구와 CNT 팁(21)이 대응하도록 정렬하여야 한다. 이 과정에서 X선 소스 생선성이 낮아지고, 정렬 위치가 미세하게 오차가 있는 경우 불량률이 높아지는 문제점이 있다.
Therefore, alignment of the gate 22 and the CNT tip 24 greatly affects the performance of the X-ray source, so alignment must be performed precisely along the two axial directions of the gate grating. That is, after aligning the direction of the grating by rotating the gate 22, the gate 22 should be moved in the biaxial direction on the plane to align the opening of the gate 22 with the CNT tip 21. In this process, the fishy property of the X-ray source is lowered, and when the alignment position is slightly misaligned, the defect rate is increased.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, CNT 팁과 게이트의 정렬을 빠르게 수행할 수 있어서, X선 소스의 제조 생산성을 향상시키고 CNT 팁과 게이트의 정렬 불량을 현저히 줄일 수 있는 X선 소스를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an X-ray source capable of rapidly aligning a CNT tip and a gate so as to improve manufacturing productivity of an X-ray source, The object of the present invention is to provide an X-ray source.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 전자방출 팁이 형성된 음극과, 상기 전자방출 팁 상부에 배치되어 상기 전자방출 팁으로부터 전자를 여기시키기 위한 게이트를 갖는 X선 소스에 있어서, 상기 전자방출 팁은 하나 이상의 선형으로 음극 상에 코팅되고, 상기 게이트는 복수개의 도전체로 이루어져 인접한 도전체 사이에 상기 탄소나노튜브 팁이 대응하도록 정렬되는 X선 소스를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an X-ray source having a cathode provided with an electron-emitting tip, and a gate disposed above the electron-emitting tip and having a gate for exciting electrons from the electron- The electron emitting tip is coated on at least one linearly on a negative electrode, and the gate is made of a plurality of conductors to provide an X-ray source in which the carbon nanotube tips correspond to each other between adjacent conductors.

상기 전자방출 팁은 하나 이상의 직선 형태로 상기 음극 상에 코팅되며, 상기 게이트의 상기 도전체들은 직선 형태이며 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.The electron emitting tip is coated on the cathode in at least one linear form, and the conductors of the gate are preferably straight and arranged parallel to each other.

상기 전자방출 팁은 탄소나노튜브로 이루어질 수 있다.
The electron emission tip may be formed of carbon nanotubes.

전술한 본 발명에 따르면, 음극부를 조립하는 과정에서 선형으로 음극 상에 코팅된 CNT 팁의 길이 방향을 따라 게이트의 복수개의 도전체가 위치하도록 정렬하면 되기 때문에, 정렬작업을 신속히 수행할 수 있고, 정렬오차가 줄어들어 불량율을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the plurality of conductors of the gate are aligned along the longitudinal direction of the CNT tip coated on the anode linearly in the process of assembling the cathode portion, the aligning operation can be performed quickly, The error is reduced and the defect rate can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면, CNT 팁은 음극상에 선형으로 코팅될 수 있으므로, 종래에 점 형태로 코팅된 경우에 비해 코팅된 표면적이 넓으므로 전자 방출량을 현저히 증대시키고, 나아가, 고출력의 X선을 방출할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, since the CNT tip can be linearly coated on the cathode, the coated surface area is wider than that conventionally coated with a dot, thereby significantly increasing the electron emission amount, and further, There is an effect that can be released.

도 1은 일반적인 CNT X선 소스를 도시한 개념도,
도 2는 종래기술에 따른 X선 소스의 CNT 팁과 게이트의 정렬관계를 도시한 평면도, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 X선 소스의 CNT 팁과 게이트의 정렬관계를 도시한 평면도이다.1 is a conceptual diagram showing a general CNT X-ray source,
FIG. 2 is a plan view showing an alignment relationship between a CNT tip and a gate of an X-ray source according to the prior art, and
3 is a plan view showing an alignment relationship between a CNT tip and a gate of an X-ray source according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. And throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Furthermore, when a component is referred to as being "comprising" or "comprising", it is to be understood that this does not exclude other components, do.

한편, 본 발명은 CNT 등의 나노물질을 이용한 X선 소스로서, 특히 전자방출 팁이 형성된 음극과 상기 전자방출 팁 상부에 배치되어 전자방출 팁으로부터 전자를 여기시키기 위한 게이트의 구성 및 작용에 특징이 있다. 따라서 이들을 제외한 나머지 구성은 일반적인 기술사상이 폭넓게 적용될 수 있는바, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 내용에 대해서는 불필요한 중복설명을 생략하는 대신 본 발명의 특징부에 대해 상세히 살펴본다.In the meantime, the present invention is characterized by the constitution and action of a negative electrode having an electron emitting tip formed thereon and a gate for exciting electrons from the electron emitting tip arranged on the electron emitting tip, as an X-ray source using a nanomaterial such as CNT have. Therefore, the remainder of the configuration can be broadly applied to a general technical idea. Accordingly, the description of the features of the present invention will be described in detail instead of omitting unnecessary redundant description with reference to FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 음극부(120)에서, 음극(121) 상의 전자방출 팁, 일례로 CNT 팁(124)은 선형으로 도포되며, 게이트(122)는 일정간격으로 배치된 복수개의 선형 도전체로 이루어져 개구가 CNT팁(124)과 대응하는 위치에 정렬된다.3, the electron emission tip, for example, the CNT tip 124, on the cathode 121 is linearly coated on the cathode portion 120 in the present embodiment, and the gate 122 is arranged at regular intervals And the openings are aligned with the CNT tips 124 at corresponding positions.

음극부(120)를 조립하는 과정에서 선형으로 음극(121) 상에 코팅된 CNT 팁(124)의 형성 방향, 다시 말해 CNT 팁(124)의 길이 방향을 따라 게이트(122)의 복수개의 도전체가 위치하도록 회전 시켜 CNT 팁(124)과 게이트(122)를 정렬 한 후, 상기 CNT 팁(124)의 길이 방향에 직교한 방향으로 이동시켜 CNT 팁(124)과 게이트(122) 사이 간격을 결정할 수 있으므로 게이트(122)의 정렬시간이 현저히 짧아질 수 있다.A plurality of conductors of the gate 122 are formed along the longitudinal direction of the CNT tip 124 in the direction of forming the CNT tip 124 coated on the cathode 121 linearly in the process of assembling the cathode portion 120 The gap between the CNT tip 124 and the gate 122 can be determined by aligning the CNT tip 124 and the gate 122 and moving the CNT tip 124 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the CNT tip 124 The alignment time of the gate 122 can be significantly shortened.

또한, 도 3에서 CNT 팁(124)과 게이트(122)의 도전체의 방향이 정해지면 도면상에서 세로 방향의 위치만 조절하여 정렬하면 된다. 따라서, 게이트(122)의 정렬오차가 줄어들 수 있기 때문에 정렬 불량율이 현저히 떨어질 수 있다.In FIG. 3, when the directions of the conductors of the CNT tip 124 and the gate 122 are determined, only the position in the vertical direction in the drawing may be adjusted and aligned. Therefore, since the alignment error of the gate 122 can be reduced, the alignment defect rate can be significantly reduced.

또한, CNT 팁(124)은 선형으로 코팅될 수 있으므로, 종래에 점 형태로 코팅된 경우에 비해 코팅된 표면적이 넓어질 수 있기 때문에, 전자 방출량을 현저히 증대시킬 수 있고, 결과적으로 종래 기술에 비해 더 높은 X선 출력을 낼 수 있다.In addition, since the CNT tip 124 can be linearly coated, the coated surface area can be widened as compared with the case where the conventional CNT tip 124 is coated in a dot shape, so that the electron emission amount can be remarkably increased. As a result, A higher X-ray output can be obtained.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be clear to those who have.

10: 양극부 11: 양극
20, 120: 음극부 21, 121: 음극
22, 122: 게이트 23: 포커스
24, 124: CNT 팁10: anode part 11: anode
20, 120: cathode part 21, 121: cathode
22, 122: gate 23: focus
24, 124: CNT tips

Claims (2)

전자방출 팁이 형성된 음극과, 상기 전자방출 팁 상부에 배치되어 상기 전자방출 팁으로부터 전자를 여기시키기 위한 게이트를 갖는 X선 소스에 있어서,
상기 전자방출 팁은 하나 이상의 선형으로 형성되고,
상기 게이트는 복수개의 평행한 선형 도전체로 이루어져 상기 도전체 사이 사이에 상기 전자방출 팁이 대응하도록 정렬되는 X선 소스.
An X-ray source having a cathode provided with an electron-emitting tip and a gate disposed above the electron-emitting tip for exciting electrons from the electron-emitting tip,
Wherein the electron emission tip is formed in at least one linear shape,
Wherein the gate comprises a plurality of parallel linear conductors, the electron emitting tips corresponding to each other between the conductors.
청구항 1에 있어서,
상기 전자방출 팁은 탄소나노튜브로 이루어진 X선 소스.


The method according to claim 1,
Wherein the electron emission tip is made of carbon nanotubes.


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