KR20170006810A - 디지털 엑스레이 소스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 엑스레이 소스를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 판상으로 형성되는 음극기판 전극; 상기 음극기판 전극의 상부에 위치하는 에미터; 상기 에미터의 상부에 위치하고, 판상으로 형성되는 게이트 전극; 상기 에미터 상부에 위치하는 애노드 전극; 상기 에미터와 상기 애노드 전극 사이에 위치하는 포커싱 전극; 을 포함하고, 상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 사이에는 판상의 제1 절연부재가 구비되고, 상기 게이트 전극 및 상기 포커싱 전극 사이에는 판상의 제2 절연부재가 구비될 수 있다.

Description

디지털 엑스레이 소스{DIGITAL X-RAY SOURCE}

본 발명은 디지털 엑스레이 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극들 및 전극들 사이에 구비되는 절연부재가 얇은 판상으로 형성되어 컴팩트하고 효율이 향상된 디지털 엑스레이 소스에 관한 것이며, 각 전극 사이를 연결하는 단자가 절곡된 상태로 구비되어 있어 각각의 전극으로 전원을 인가하기 위한 전선이 필요 없는 컴팩트화 된 디지털 엑스레이 소스에 관한 것이다.

일반적으로 X선관(X-ray tube)은 X선을 발생시키기 위한 진공관을 말한다. 음극은 텅스텐 필라멘트로 형성되며, 전류에 의해 가열되어 열 전자를 방출시킨다. 이에 대하여 양극에 수만 볼트 이상의 고전압을 가하면 전자류는 고속으로 양극을 향해서 운동하며, 텅스텐, 몰리브덴 등으로 만든 대향극에 충돌하였을 때 가지고 있는 에너지를 X선으로 방출한다.

방사선학적 접근법을 이용한 인간의 인체 조직 관측은 비침습성 등의 장점으로 인류 문명에 큰 혜택을 주고 있으며, 생명 공학 및 의학 계열에서 방사선학적으로 밀리미터부터 마이크로미터 크기 조직의 관찰은 많은 연구 개발 활동 및 인류 보건 향상에 큰 기여를 하고 있다.

그러나, 종래의 마이크로미터 크기의 해상도를 갖는 방사선기기는 공간 분해능의 부족으로 미세 조직의 관측이 어려워 입자가속기를 활용한 거대한 방사광을 이용하여 관측해야 하는 한계가 있었다.

또한, 종래의 마이크로 엑스레이 장치는 필라멘트 기반의 전자 방출원 사용에 따라 단위 면적당 전자의 방출전류가 수십kV부터 수십MV의 가속 전압에서 애노드 전극에서 전자 집속 크기가 마이크로미터 크기의 해상도를 갖는 튜브의 방출 엑스레이 선량(flux)이 부족하여 다양한 영상 기기로의 응용에 한계가 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 전극들 및 전극들 사이에 구비되는 절연부재가 얇은 판상으로 형성되어 컴팩트하고 효율이 향상된 디지털 엑스레이 소스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 전극의 두께가 얇게 형성되고, 전극의 일부가 절곡된 상태로 길게 연장되어 전원을 공급하기 위한 별도의 전선이 필요 없는 컴팩트한 디지털 엑스레이 소스를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 박판으로 형성되는 음극기판 전극; 상기 음극기판 전극의 상부에 위치하는 에미터; 상기 에미터의 상부에 위치하고, 박판으로 형성되는 게이트 전극; 상기 에미터 상부에 위치하는 애노드 전극; 상기 에미터와 상기 애노드 전극 사이에 위치하는 포커싱 전극; 을 포함하고, 상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 사이에는 박판으로 형성되는 제1 절연부재가 구비되고, 상기 게이트 전극 및 상기 포커싱 전극 사이에는 박판으로 형성되는 제2 절연부재가 구비될 수 있다.

또한, 상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 가운데 적어도 하나는 일 부분이 절곡되어 연장되고, 외부 전원과 연결되는 전원 연결부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 음극기판 전극은, 상기 에미터를 지지하는 음극기판 본체부와, 상기 음극기판 본체부에서 절곡되어 연장되는 음극기판 전원 연결부를 포함하고, 상기 음극기판 본체와 상기 음극기판 전원 연결부는 한 몸으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 게이트 전극은 상기 제1 절연부재에 의하여 지지되는 게이트 본체부와, 상기 게이트 본체부에서 절곡되어 연장되는 게이트 전원 연결부를 포함하고, 상기 게이트 본체부와 상기 게이트 전원 연결부는 한 몸으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 게이트 본체부의 중앙부에는 전자가 진행할 수 있는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀에는 금속 재질의 메쉬가 형성되며, 상기 메쉬는 상기 에미터에서 기설정된 간격만큼 이격될 수 있다.

또한, 상기 포커싱 전극은 상기 제2 절연부재에 의하여 지지되는 포커싱 본체부와, 상기 포커싱 본체부에서 연장되는 포커싱 전원 연결부를 포함하고, 상기 포커싱 전원 연결부는 용접 또는 와이어 본딩에 의하여 상기 포커싱 본체부에 결합될 수 있다.

또한, 상기 음극기판 전극, 상기 제1 절연부재, 상기 게이트 전극, 상기 제2 절연부재, 상기 포커싱 전극의 접합면은 브레이징(brazing) 방식에 의하여 결합될 수 있다.

또한, 상기 음극기판 전극을 지지하는 절연 재질의 모듈 지지체를 더 포함하고, 상기 모듈 지지체에는 상기 음극기판 전원 연결부가 관통할 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 모듈 지지체는 알루미나, 석영 또는 기타 절연 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 모듈 지지체에는 상기 게이트 전원 연결부를 수용하는 제1 절연기둥이 구비되고, 상기 제1 절연기둥은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 상기 제1 절연기둥은 상기 제1 절연부재, 상기 음극기판 전극, 상기 모듈 지지체를 수직으로 관통된 상태로 결합될 수 있다.

또한, 상기 모듈 지지체에는 상기 포커싱 전원 연결부를 수용하는 제2 절연기둥이 구비되고, 상기 제2 절연기둥은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 상기 제2 절연기둥은 상기 제1 절연부재, 상기 게이트 전극, 상기 제2 절연부재, 상기 음극기판 전극, 상기 모듈 지지체에 수직으로 관통된 상태로 결합될 수 있다.

또한, 상기 포커싱 전극과 상기 제1 절연부재 사이에 다른 포커싱 전극이 추가되고, 상기 다른 포커싱 전극에는 상기 포커싱 전극에서 연장되는 포커싱 전원 연결부가 관통할 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스는, 엑스레이 소스 본체; 상기 엑스레이 소스 본체의 상단에 구비되는 애노드 전극; 및 상기 엑스레이 소스 본체의 하단에 구비되고, 상기 애노드 전극을 향하여 전자를 방출하는 전자방출 모듈; 을 포함하고, 상기 전자방출 모듈은, 박판의 음극기판 전극; 상기 음극기판 전극 상부에 구비되고, 전자를 방출하는 에미터; 상기 에미터의 상부에 구비되고, 상기 에미터에서 전자를 추출하며, 박판으로 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극의 상부에 구비되고, 상기 에미터에서 방출된 전자가 산란되는 것을 방지하는 포커싱 전극; 상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 사이에 구비되는 박판으로 형성되는 제1 절연부재; 및 상기 게이트 전극 및 상기 포커싱 전극 사이에 구비되는 박판으로 형성되는 제2 절연부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 가운데 적어도 하나는 일 부분이 절곡되어 연장되고, 외부 전원과 연결되는 전원 연결부를 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 음극기판 전극, 게이트 전극 및 포커싱 전극을 개별적으로 절연 및 체결함으로써 방사선 조사량을 획기적으로 낮추어 유사한 밀도를 갖는 연조직 사이에서 종양과 같은 미세 생체 조직 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 전극들 및 전극들 사이에 구비되는 절연부재가 얇은 판상으로 형성되어 디지털 엑스레이 소스가 컴팩트하고 효율이 향상될 수 있다.

또한, 단위 면적당 전자의 방출전류가 기존의 mA 단위이상에서도 마이크로미터 단위의 고해상도를 갖는 엑스레이 촬영이 가능한 장점이 있다.

또한, 전극 사이에 판상의 절연부재를 사용하여 각각의 전극들을 개별적으로 진공 체결함으로써 진공도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 전원을 인가하는 역할을 하는 전원 연결부가 각 전극마다 절곡 형성되어 있어 종래 각각의 전극으로 전원을 인가하는 역할을 하던 전선을 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 음극기판 전극, 절연부재, 게이트 전극, 포커싱 전극 및 모듈 지지체가 결합된 형상을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 음극기판 전극과 게이트 전극이 결합된 형태를 위에서 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 메쉬가 형성된 게이트 전극과 음극기판 전극이 결합된 형태를 위에서 본 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극을 아래에서 본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 모듈 지지체를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스에 포커싱 전극이 두 개가 포함된 형태를 도시하는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극 두 개가 결합되는 형상을 도시하는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 엑스레이 방출구(2)와, 엑스레이 소스 본체(3)와, 전자방출 모듈(5)을 포함할 수 있다.

엑스레이 방출구(2)는 엑스레이 소스 본체(3) 내에서 발생된 엑스레이를 피검사체(I)로 내보낼 수 있다. 일례로, 엑스레이 방출구(2)는 원형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.

엑스레이 소스 본체(3)는 내부에 빈 공간이 형성되는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 엑스레이 소스 본체(3)의 상부에는 애노드 전극(40)이 결합될 수 있고, 엑스레이 소스 본체(3)의 하부에는 전자를 방출하는 전자방출 모듈(5)이 결합될 수 있다. 전자방출 모듈(5)의 자세한 구성에 대해서는 후술하도록 한다.

전자방출 모듈(5)에서 애노드 전극(40)을 향하여 전자를 방출하면 방출된 전자는 애노드 전극(40)의 일 면에 충돌한 후 반사 또는 통과하면서 엑스레이(X-선)를 발생시키고, 발생된 엑스레이는 엑스레이 방출구(2)의 외부로 방출될 수 있다.

다시 말해, 애노드 전극(40)에는 엑스레이를 반사시키는 반사면(41)이 형성될 수 있다. 따라서, 반사면(41)과 엑스레이 방출구(2)는 일 직선상에 배치되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스를 도시하는 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 음극기판 전극, 절연부재, 게이트 전극, 포커싱 전극 및 모듈 지지체가 결합된 형상을 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 음극기판 전극과 게이트 전극이 결합된 형태를 위에서 본 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 메쉬가 형성된 게이트 전극과 음극기판 전극이 결합된 형태를 위에서 본 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 음극기판 전극(10), 에미터(20), 게이트 전극(30), 애노드 전극(40) 및 포커싱 전극(50)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 엑스선을 발생시키기 위하여 전자를 방출하는 전자방출 모듈 내지 전자총의 일종일 수 있다.

탄소나노튜브의 전자방출현상을 이용한 엑스선 발생장치는 엑스선을 방출시키기 위하여 가속된 전자를 Mo(몰리브덴)나 W(텅스텐)에 쬐어주어 엑스선을 방출시킬 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 열전자방출 방식에 비하여 전자방출 효율이 높은 장점이 있다.

디지털 엑스레이 소스(1)는 얇은 판상으로 형성되는 음극기판 전극(10)과, 음극기판 전극(10)의 상부에 위치하는 에미터(emitter)(20)와, 에미터(20)의 상부에 위치하고, 얇은 판상으로 형성되는 게이트 전극(30)과, 에미터(20)의 상부에 위치하는 애노드 전극(40)과, 에미터(20)와 애노드 전극(40) 사이에 위치하는 포커싱 전극(50)을 포함할 수 있다.

음극기판 전극(10) 및 게이트 전극(30) 사이에는 얇은 판상의 제1 절연부재(61)가 구비되고, 게이트 전극(30) 및 포커싱 전극(50) 사이에는 얇은 판상의 제2 절연부재(62)가 구비될 수 있다.

음극기판 전극(10)은 비교적 얇은 판상으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 음극기판 전극(10)은 박판으로 형성될 수 있다. 음극기판 전극(10)은 금속 재질로 형성될 수 있고, 음극기판 전극(10)의 상부에는 후술될 면 광원 형태의 에미터(20)가 위치할 수 있다. 이 때, 음극기판 전극(10)과 제1 절연부재(61) 사이에는 간극 유지를 위한 간극 조절부(13)가 적어도 두 개 이상 결합될 수 있다.

간극 조절부(13)는 납작한 원통 형상으로 형성될 수 있고, 간극 조절부(13)는 적어도 에미터(20)의 두께와 동일하거나, 에미터(20)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 음극기판 전극(10)은 음극, 즉 (-)전극으로 캐소드(cathode) 전극으로 칭할 수 있다. 디지털 엑스레이 소스(1)는 진공에서 작동하기 때문에, 상기 캐소드 전극의 재료에는 니켈, 철, 코발트 등의 합금이나 단일 전이금속이 있다.

음극기판 전극(10)은 에미터(20)을 지지하는 음극기판 본체부와, 상기 음극기판 본체부에서 절곡되어 연장되는 음극기판 전원 연결부(11)를 포함할 수 있다. 상기 음극기판 본체와 음극기판 전원 연결부(11)는 한 몸으로 형성될 수 있다.

음극기판 전원 연결부(11)는 외부 전원과 연결되는 부분으로서 음극기판 전원 연결부(11)를 통하여 전원이 인가될 수 있다. 음극기판 전원 연결부(11)는 금속 재질로 형성될 수 있고, 종래의 전선을 대체하여 디지털 엑스레이 소스(1)를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.

음극기판 전극(10)의 하부에는 음극기판 전극(10)을 지지하는 절연 재질의 모듈 지지체(70)가 구비될 수 있다. 모듈 지지체(70)는 절연체인 알루미나 또는 석영 재질로 형성될 수 있다.

또한, 모듈 지지체(70)는 원통형상으로 형성될 수 있고, 모듈 지지체(70)에는 음극기판 전원 연결부(11)가 관통할 수 있는 관통홀(71)이 형성될 수 있다. 모듈 지지체(70)에는 관통홀(71)이 적어도 4개 이상 형성될 수 있고, 각각의 관통홀(71)에는 후술할 절연기둥(80, 81)이 모두 구비될 수 있고, 이러한 절연기둥(80, 81)을 통하여 음극기판 전원 연결부(11) 뿐만 아니라, 게이트 전원 연결부(31), 포커싱 전원 연결부(51)도 관통할 수 있다. 다시 말해, 모듈 지지체(70)에는 적어도 4개 이상의 관통홀(71)과, 이들 관통홀(71)에 각각 삽입되도록 적어도 4개 이상의 절연기둥이 구비되는 것이 바람직하다.

에미터(20)는 음극기판 전극(10)의 상부에 위치할 수 있다. 에미터(20)는 전자를 방출하는 역할을 수행하는 것으로서, 일례로 점광원 또는 면광원 형태의 구성을 가질 수 있다. 이는 방출되는 전자의 궤적을 조절하거나 원하는 디지털 엑스레이 소스(1)의 성능 등에 따라 점광원 뿐만 아니라 면광원 형태로 사용될 수 있음을 의미한다.

다만, 본 실시예와 같이 음극기판 전극(11), 제1 절연부재(61), 게이트 전극(30), 제2 절연부재(62)가 판상으로 형성되는 경우에는 에미터(20)은 면광원 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 면광원 형태일 경우에는, 규소, 금속, 탄소계열 위에 형성된 탄소구조물 또는 금속인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의한 에미터(20)는 전자를 방출하는 역할을 할 수 있다. 에미터(20)는 전자를 방출하는 전극이며, 나노 소재인 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 이용하여 단위 면적당 높은 전류 방출이 가능하므로, 기존의 열전자 방식의 전자공급원에 비하여 선명한 방사선 영상 정보를 얻을 수 있다.

에미터(20)의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 금속, 탄소계열 물질로 구성된 전도성 물질인 것이 바람직하다.

게이트 전극(30)은 에미터(20)의 상측에 위치할 수 있고, 비교적 얇은 판상으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 게이트 전극(30)은 박판으로 형성될 수 있고, 금속 재질로 형성될 수 있다.

게이트 전극(30)은 에미터(20)으로부터 전자를 추출하는 역할을 할 수 있다.

게이트 전극(30)은 제1 절연부재(61)에 의하여 지지되는 게이트 본체부와, 상기 게이트 본체부에서 절곡되어 연장되는 게이트 전원 연결부(31)를 포함할 수 있다. 상기 게이트 본체부와 상기 게이트 전원 연결부(31)는 한 몸으로 형성될 수 있다.

상기 게이트 본체부의 중앙부에는 에미터(20)에서 방출된 전자가 관통할 수 있는 관통홀(H)이 형성되고, 관통홀(H)에는 격자 형상의 메쉬(M)가 형성될 수 있다.

메쉬(M)는 금속 재질로 형성될 수 있고, 에미터(20)의 상면과 기설정된 간격 만큼 이격 되었다. 따라서, 메쉬(M)는 에미터(20)의 가운데 부분까지 전기장이 잘 인가되도록 하여 에미터(20)에서 전자 추출이 균일하게 되도록 하는 역할을 한다.

애노드 전극(40)은 에미터(20)의 상측에 위치할 수 있다. 이러한 애노드 전극(40)은 일반적으로 구리, 텅스텐, 망간, 몰리브덴 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 박막형 엑스레이의 경우 애노드 전극(40)은 금속 박막으로 형성될 수 있다.

이러한 구성으로 인해, 에미터(20)이 전자를 방출하는 경우에 방출된 전자는 애노드 전극(40)을 구성하는 금속에 충돌한 후 반사 또는 그 금속을 통과하면서 엑스선을 발생시킬 수 있다.

포커싱 전극(50)은 에미터(20)과 애노드 전극(40) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 포커싱 전극(50)은 에미터(20)으로부터 방출된 전자가 퍼지거나 산란되지 않고 애노드 전극(40)을 향하여 이동할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.

포커싱 전극(50)은 제2 절연부재(62)에 의하여 지지되는 포커싱 본체부와, 상기 포커싱 본체부에서 절곡되어 연장되는 포커싱 전원 연결부(51)를 포함할 수 있다. 상기 포커싱 본체부와 포커싱 전원 연결부(51)는 한 몸으로 형성될 수 있다.

포커싱 전원 연결부(51)는 상기 포커싱 본체부에 와이어 본딩 또는 용접에 의하여 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 게이트 전극(30) 및 포커싱 전극(50)이 각각 하나씩 존재하는 것으로 도시하였으나, 이는 방출되는 전자의 궤적을 조절하거나 원하는 엑스레이 소스의 성능 등에 따라 개수와 모양은 다양하게 변경될 수 있다. 다만, 게이트 전극(30) 및 포커싱 전극(50)을 각각 하나씩 구비함으로써 디지털 엑스레이 소스(1)를 컴팩트화 시킬 수 있다.

음극기판 전극(10) 내지 포커싱 전극(50) 사이는 종래의 전형적인 전극 체결 수단인 볼트 대신 절연부재를 이용하여 각 전극들을 개별적으로 절연 및 체결할 수 있다.

구체적으로, 음극기판 전극(10), 에미터(20), 제1 절연부재(61), 게이트 전극(30), 제2 절연부재(62), 포커싱 전극(50) 사이의 접합면은 브레이징(brazing) 방식 또는 접착제에 의하여 결합될 수 있다. 브레이징 방식은 금속판 사이에 놋쇠납, 은납 등을 접착제로 하여 이를 가열하고 용해시켜서 접합시키는 방식을 말하고, 본 실시예와 같이 금속판과 세라믹 등의 절연체를 결합할 때 주로 사용되는 방식이다. 이러한 브레이징 방식에 의하여 음극기판 전극(10), 에미터(20), 제1 절연부재(61), 게이트 전극(30), 제2 절연부재(62), 포커싱 전극(50) 사이의 접합면에서의 결합이 견고해질 수 있다.

보다 상세히, 에미터(20)과 게이트 전극(30) 사이에는 얇은 판상, 즉 박판 형상의 제1 절연부재(61)가 결합될 수 있고, 게이트 전극(30)과 포커싱 전극(50) 사이에는 얇은 판상, 즉 박판 형상의 제2 절연부재(62)가 결합될 수 있다.

제1 절연부재(61) 및 제2 절연부재(62)는 각 전극들을 개별적으로 절연 및 체결하는 역할을 할 수 있다. 제1 절연부재(61) 및 제2 절연부재는 세라믹 등의 절연재질로 형성될 수 있고, 제1 절연부재(61)는 에미터(20) 및 게이트 전극(30)과 브레이징 방식 또는 접착제에 의하여 결합될 수 있고, 제2 절연부재(62)는 게이트 전극(30) 및 포커싱 전극(50)과 브레이징 방식 또는 접착제에 의하여 결합될 수 있다.

제1 절연기둥(80)은 게이트 전원 연결부(31)를 수용할 수 있고, 제1 절연기둥(80)은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 제1 절연기둥(80)은 제1 절연부재(61)과,, 음극기판 전극(10)과, 모듈 지지체(70)를 관통할 수 있다.

제2 절연기둥(81)은 포커싱 전원 연결부(51)를 수용할 수 있고, 제2 절연기둥(81)은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 제2 절연기둥(81)은 제2 절연부재(62)와, 게이트 전극(30)과, 제1 절연부재(61)와, 음극기판 전극(10)과, 음극기판 전극(10)을 지지하는 모듈 지지체(70)를 관통할 수 있다.

본 실시예에는 절연기둥(80, 81)이 두 개만 도시되었지만, 모듈 지지체(70)에는 상술한 바와 같이 절연기둥(80, 81)이 관통할 수 있는 관통홀(71)이 적어도 4개 형성될 수 있고, 이들 각각의 관통홀(71)에는 절연기둥(80, 81)이 구비될 수 있다. 절연 기둥(80, 81)에는 음극기판 전극(10)에 형성되는 음극기판 전원 연결부(11) 및 게이트 전극(30)에 형성되는 게이트 전원 연결부(31)가 각각 절곡되어 삽입될 수 있다.

또한, 후술될 포커싱 전극(50)에 구비되는 포커싱 전원 연결부(51)가 절연 기둥(80, 81)에 삽입될 수 있다.

절연 기둥(80, 81)은 음극기판 전극(10)과, 게이트 전극(30) 및 포커싱 전극(50)이 관통될 수 있도록 구성될 수 있다. 보다 상세히, 절연 기둥(80, 81)은 내부에 빈 공간이 형성되는 중공형 형태로 형성될 수 있고, 절연 기둥(80, 81)의 내부에 형성된 상기 빈 공간으로는 각각의 전극으로 전원을 인가하는 역할을 하는 전원 연결부(11, 31, 51)가 위치할 수 있다.

제1 절연기둥(80)에는 게이트 전극(30)에 형성되는 게이트 전원 연결부(31)가 삽입되어 체결될 수 있고, 제2 절연기둥(81)에는 포커싱 전극(50)에 형성되는 포커싱 전원 연결부(51)가 삽입되어 체결될 수 있다. 또한, 제3 절연기둥(미도시)에는 음극기판 전극(10)에 형성되는 음극기판 전원 연결부(11)가 삽입되어 체결될 수 있다.

각각의 절연기둥(80, 81) 및 전원 연결부(11, 31, 51)은 일부가 디지털 엑스레이 소스(1)의 외부로 노출될 수 있고, 노출된 부분을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 각각의 전극으로 적절한 전원을 인가할 수 있다.

절연기둥(80, 81)에 전원 연결부(11, 31, 51)가 결합되어 위치를 제어하는 원리는 다음과 같다.

하나 이상의 절연기둥(80, 81)은 음극기판 전극(10), 게이트 전극(30)을 관통하도록 구성될 수 있다. 이 때, 음극기판 전극(10)에는 하나 이상의 제1 관통홀(12)이 형성될 수 있다. 또한, 각각의 전극 사이에 결합되는 절연부재(61, 62)에는 절연기둥(80, 81)이 관통될 수 있도록 절연기둥(80, 81)의 크기 및 모양에 상응하는 제2 관통홀(610) 및 제3 관통홀(620)이 형성될 수 있다.

제1 관통홀(12) 내지 제3 관통홀(620)은 절연기둥(80, 81)의 크기와 상응하도록 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극을 아래에서 본 사시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)의 포커싱 전극(50)은 컴팩트화된 하나의 포커싱 전극(50) 형태로 구비될 수 있다.

포커싱 전극(50)에는 포커싱 본체부에 와이어 본딩 또는 용접 등의 방식으로 결합되는 포커싱 전원 연결부(51)가 구비될 수 있다. 포커싱 전원 연결부(51)는 게이트 전극(30)과 포커싱 전극(50) 사이에 결합되는 제2 절연부재(62)에 형성된 제2 관통홀(620) 가운데 어느 하나를 통과하여 제2 절연기둥(81)에 삽입될 수 있다.

포커싱 전극(50)의 하면에는 적어도 하나 이상의 삽입홈(52)이 형성될 수 있고, 포커싱 전원 연결부(51)는 삽입홈(52) 가운데 어느 하나의 내측에서 외측 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 일례로, 포커싱 전원 연결부(51)는 금속 재질로 형성될 수 있다.

포커싱 전극(50)은 음극기판 전극(10)에서 방출되는 전자가 산란되는 것을 방지할 수 있다. 보다 상세히, 음극기판 전극(10)으로 인가된 전원에 따라 생성되는 전자의 수가 달라질 수 있다. 일례로, 텅스텐 필라멘트로 형성되는 음극기판 전극(10)은 인가된 전원에 따라 자유전자를 생성할 수 있다. 에미터(20)에서는 음전하를 띈 전자를 방출할 수 있고, 포커싱 전극(50)은 음극으로부터 나온 전자선을 확산 또는 산란시키지 않고 양극인 애노드 전극(40)으로 보낼 수 있도록 상기 텅스텐 필라멘트의 바깥쪽에 위치할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 모듈 지지체를 도시하는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 모듈 지지체(70)를 더 포함할 수 있다.

모듈 지지체(70)는 음극기판 전극(10)의 하측에 구비될 수 있고, 적어도 알루미나(alumina) 재질로 형성될 수 있다. 상기 알루미나는 순수한 상태일 때 절연체로 활용될 수 있고, 내열성, 내약품성, 강도 등 세라믹스에 요구되는 일반적인 성질을 거의 만족시키는 데다 비용이 적게 들어 가장 많이 이용되는 금속이다.

모듈 지지체(70)는 금속 재질의 음극기판 전극(10) 하부에 결합될 수 있고, 음극기판 전극(10)으로 인가되는 전기가 통하지 않도록 적어도 세라믹 재질로 형성되어 절연될 수 있다.

모듈 지지체(70)에는 적어도 하나 이상의 삽입홀(71)이 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 각각의 전극(10, 30, 40, 50)과 절연부재(61, 62)를 관통하는 적어도 하나 이상의 절연기둥(80, 81)이 구비될 수 있다. 절연기둥(80, 81)은 모듈 지지체(70)에 형성되는 삽입홀(71)과 결합될 수 있고, 절연기둥(80, 81) 내부에 삽입되는 전원 연결부(11, 31, 51)는 절연기둥(80, 81)과 함께 모듈 지지체(70)의 외부로 일부가 노출되는 형태로 형성될 수 있다.

모듈 지지체(70)의 외부로 노출되는 전원 연결부(11, 31, 51)는 종래 각각의 전극으로 전원을 인가하는 역할을 하는 전선 대신에, 각각의 전극으로 전원을 인가하는 역할을 할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스에 포커싱 전극이 두 개가 포함된 형태를 도시하는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 포커싱 전극 두 개가 결합되는 형상을 도시하는 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)에는 포커싱 전극(50, 53)이 두 개로 결합될 수 있다.

보다 상세히, 포커싱 전극(50, 53)은 제1 포커싱 전극(50)과, 제2 포커싱 전극(53)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 포커싱 전극(50)과 제2 포커싱 전극(53)은 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 포커싱 전극(50)의 하부에서 연장되는 제1 포커싱 전원 연결부(51)를 포함할 수 있고, 제2 포커싱 전극(53)의 하부에서 연장되는 제2 포커싱 전원 연결부(55)를 포함할 수 있다.

제2 포커싱 전극(53)에는 적어도 하나 이상의 포커싱 관통홀(54)이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 포커싱 전원 연결부(51)는 포커싱 관통홀(54) 가운데 어느 하나에 삽입되어 제1 포커싱 전극(50)과 결합될 수 있다.

모듈 지지체(70)에는 적어도 하나 이상의 삽입홀(71)이 형성될 수 있다. 또한, 각각의 전극(10, 30, 40, 50)과 절연부재(61, 62)를 관통하는 적어도 하나 이상의 절연기둥(80, 81)이 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)의 모듈 지지체(70)에는 네 개의 삽입홀(71)이 형성될 수 있고, 절연기둥(80, 81) 또한 네 개로 구비되어 삽입홀(71) 각각에 결합될 수 있다. 이 때, 절연기둥(80, 81) 각각의 내부에는 전원 연결부(11, 31, 51, 55)가 삽입될 수 있고, 절연기둥(80, 81)과 함께 모듈 지지체(70)의 외부로 일부가 노출되는 형태로 형성될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 포커싱 전극(50, 53)의 개수를 조절하여 에미터(20)에서 방출되는 전자의 궤적을 조절하거나, 원하는 엑스레이 소스의 성능에 따라 변경될 수 있다. 또한, 포커싱 전극(50, 53)의 형태는 도 11에 도시된 형상뿐만 아니라 다양한 형태로 변경될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스의 작용을 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 소스(1)는 음극기판 전극(10)과, 에미터(20)과, 게이트 전극(30)과, 애노드 전극(40) 및 포커싱 전극(50)을 포함할 수 있고, 애노드 전극(40)을 제외하고 음극기판 전극(10) 및 게이트 전극(30)은 적어도 일 부분이 절곡되어 형성되는 전원 연결부(11, 31)를 포함할 수 있다. 또한, 포커싱 전극(50)은 와이어 본딩 또는 용접에 의해접합되는 포커싱 전원 연결부(51)를 포함할 수 있다.

제1 절연부재(61)에는 게이트 전원 연결부(31)가 삽입될 수 있는 제1 절연기둥(80)이 구비될 수 있고, 제2 절연부재(62)에는 포커싱 전원 연결부(32)가 삽입될 수 있는 제2 절연기둥(81)이 구비될 수 있다.

따라서, 컴팩트화 된 포커싱 전극(50)의 구성과, 단위 면적당 전자의 방출전류가 수십 mA까지 가능한 에미터(20)을 이용하여 고해상도 분해능 엑스레이 촬영이 가능한 장점이 있다. 또한, 각각의 전극들은 볼트 대신 세라믹과 같은 판상의 절연부재(61, 62)를 이용하여 와이어 몰딩 방식 등을 이용하여 면대 면으로 결합하여 개별적으로 진공 체결함으로써 진공도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 엑스레이 발생부에서 나노 소재를 이용한 전계 방출 방식의 엑스선 광원을 사용함으로써 방출 전자의 운동에너지가 거의 일정하고 전자 방출 방향성이 양호하여 쉽게 초점 크기를 제어할 수 있어 선명한 방사선 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.

1: 디지털 엑스레이 소스 10: 음극기판 전극
11: 음극기판 전원 연결부 12: 제1 관통홀
20: 에미터 30: 게이트 전극
31: 게이트 전원 연결부 40: 애노드 전극
50: 포커싱 전극 51: 포커싱 전원 연결부
52: 삽입홈 61: 제1 절연부재
62: 제2 절연부재 70: 모듈 지지체
71: 삽입홀 80, 81: 절연기둥

Claims (14)

1. 박판으로 형성되는 음극기판 전극;
   상기 음극기판 전극의 상부에 위치하는 에미터;
   상기 에미터의 상부에 위치하고, 박판으로 형성되는 게이트 전극;
   상기 에미터 상부에 위치하는 애노드 전극;
   상기 에미터와 상기 애노드 전극 사이에 위치하는 포커싱 전극;
   을 포함하고,
   상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 사이에는 박판으로 형성되는 제1 절연부재가 구비되고, 상기 게이트 전극 및 상기 포커싱 전극 사이에는 박판으로 형성되는 제2 절연부재가 구비되는 디지털 엑스레이 소스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 가운데 적어도 하나는 일 부분이 절곡되어 연장되고, 외부 전원과 연결되는 전원 연결부를 구비하는 디지털 엑스레이 소스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 음극기판 전극은, 상기 에미터를 지지하는 음극기판 본체부와, 상기 음극기판 본체부에서 절곡되어 연장되는 음극기판 전원 연결부를 포함하고,
   상기 음극기판 본체와 상기 음극기판 전원 연결부는 한 몸으로 형성되는 디지털 엑스레이 소스.
4. 제2항에 있어서,
   상기 게이트 전극은 상기 제1 절연부재에 의하여 지지되는 게이트 본체부와, 상기 게이트 본체부에서 절곡되어 연장되는 게이트 전원 연결부를 포함하고,
   상기 게이트 본체부와 상기 게이트 전원 연결부는 한 몸으로 형성되는 디지털 엑스레이 소스.
5. 제4항에 있어서,
   상기 게이트 본체부의 중앙부에는 전자가 진행할 수 있는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀에는 금속 재질의 메쉬가 형성되며, 상기 메쉬는 상기 에미터에서 기설정된 간격만큼 이격되는 디지털 엑스레이 소스.
6. 제2항에 있어서,
   상기 포커싱 전극은 상기 제2 절연부재에 의하여 지지되는 포커싱 본체부와, 상기 포커싱 본체부에서 연장되는 포커싱 전원 연결부를 포함하고, 상기 포커싱 전원 연결부는 용접 또는 와이어 본딩에 의하여 상기 포커싱 본체부에 결합되는 디지털 엑스레이 소스.
7. 제1항에 있어서,
   상기 음극기판 전극, 상기 제1 절연부재, 상기 게이트 전극, 상기 제2 절연부재, 상기 포커싱 전극의 접합면은 브레이징(brazing) 방식에 의하여 결합되는 디지털 엑스레이 소스.
8. 제3항에 있어서,
   상기 음극기판 전극을 지지하는 절연 재질의 모듈 지지체를 더 포함하고,
   상기 모듈 지지체에는 상기 음극기판 전원 연결부가 관통할 수 있는 관통홀이 형성되는 디지털 엑스레이 소스.
9. 제8항에 있어서,
   상기 모듈 지지체는 적어도 알루미나 또는 석영을 포함하는 절연 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 엑스레이 소스.
10. 제8항에 있어서,
    상기 모듈 지지체에는 상기 게이트 전원 연결부를 수용하는 제1 절연기둥이 구비되고,
    상기 제1 절연기둥은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 상기 제1 절연기둥은 상기 제1 절연부재, 상기 음극기판 전극, 상기 모듈 지지체를 수직으로 관통된 상태로 결합되는 디지털 엑스레이 소스.
11. 제8항에 있어서,
    상기 모듈 지지체에는 상기 포커싱 전원 연결부를 수용하는 제2 절연기둥이 구비되고,
    상기 제2 절연기둥은 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형으로 형성되며, 상기 제2 절연기둥은 상기 제1 절연부재, 상기 게이트 전극, 상기 제2 절연부재, 상기 음극기판 전극, 상기 모듈 지지체에 수직으로 관통된 상태로 결합되는 디지털 엑스레이 소스.
12. 제1항에 있어서,
    상기 포커싱 전극과 상기 제1 절연부재 사이에 다른 포커싱 전극이 추가되고, 상기 다른 포커싱 전극에는 상기 포커싱 전극에서 연장되는 포커싱 전원 연결부가 관통할 수 있는 관통홀이 형성되는 디지털 엑스레이 소스
13. 엑스레이 소스 본체;
    상기 엑스레이 소스 본체의 상단에 구비되는 애노드 전극; 및
    상기 엑스레이 소스 본체의 하단에 구비되고, 상기 애노드 전극을 향하여 전자를 방출하는 전자방출 모듈;
    을 포함하고,
    상기 전자방출 모듈은,
    박판의 음극기판 전극;
    상기 음극기판 전극 상부에 구비되고, 전자를 방출하는 에미터;
    상기 에미터의 상부에 구비되고, 상기 에미터에서 전자를 추출하며, 박판으로 형성되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 구비되고, 상기 에미터에서 방출된 전자가 산란되는 것을 방지하는 포커싱 전극;
    상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 사이에 구비되는 박판으로 형성되는 제1 절연부재; 및
    상기 게이트 전극 및 상기 포커싱 전극 사이에 구비되는 박판으로 형성되는 제2 절연부재;
    를 포함하는 디지털 엑스레이 소스.
14. 제13항에 있어서,
    상기 음극기판 전극 및 상기 게이트 전극 가운데 적어도 하나는 일 부분이 절곡되어 연장되고, 외부 전원과 연결되는 전원 연결부를 구비하는 디지털 엑스레이 소스.

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