KR20190018896A - 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브 - Google Patents

마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브 Download PDF

Info

Publication number
KR20190018896A
KR20190018896A KR1020170103594A KR20170103594A KR20190018896A KR 20190018896 A KR20190018896 A KR 20190018896A KR 1020170103594 A KR1020170103594 A KR 1020170103594A KR 20170103594 A KR20170103594 A KR 20170103594A KR 20190018896 A KR20190018896 A KR 20190018896A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
green sheet
ray tube
microchannel plate
hole
microchannel
Prior art date
Application number
KR1020170103594A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102389448B1 (ko
Inventor
김대준
이충렬
박관수
Original Assignee
(주) 브이에스아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 브이에스아이 filed Critical (주) 브이에스아이
Priority to KR1020170103594A priority Critical patent/KR102389448B1/ko
Publication of KR20190018896A publication Critical patent/KR20190018896A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102389448B1 publication Critical patent/KR102389448B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

본 발명은 엑스선 튜브에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 엑스선 튜브는, 전자들이 통과할 수 있는 관통 홀들이 형성된 절연성 기판, 상기 관통 홀의 내 벽면 상에 적층된 이차전자 물질층을 구비한 마이크로 채널들 및 상기 마이크로 채널들이 형성된 상기 절연성 기판의 양면에 각각 전극이 형성되어 게이트 상부에 마이크로 채널 플레이트가 구비되고, 상기 마이크로 채널 플레이트는 그린시트를 적층하는 구조로 이루어진 마이크로 채널을 갖도록 하여 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브{ X-RAY TUBE HAVING A MICRO CHANNEL PLATE }
본 발명은 마이크로 채널 플레이트와 같은 전자빔 증폭구조를 구비한 엑스선 튜브에 관한 것으로, 2차 전자를 방출하는 마이크로 채널 플레이트 중 저비용으로 제조가 가능한 전자빔 증폭구조를 탑재하는 고출력 엑스선 튜브에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스선(X-ray) 튜브는 의료 진단용이나 비파괴 검사용 또는 화학분석용 등 다양한 검사장치 또는 진단장치에 응용되어 폭넓게 사용되고 있다.
종래의 엑스선 튜브는 전자 방출원으로 텅스텐 소재의 열음극을 사용하며, 고전압으로 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시키고, 방출된 전자를 애노드 전극 측의 타겟에 충돌시켜 엑스선을 발생시키는 열음극 방식의 구조를 갖는다.
그러나 열음극 방식의 엑스선 튜브는 엑스선 방출 효율이 현저히 떨어지는 문제가 있어 최근에는 냉음극 전자 방출원으로 탄소나노튜브 등의 나노 구조물을 이용한 전계방출형 엑스선 튜브에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 최근에는 치과치료 등의 의료용으로 사용하기 위해 요구되는 고출력 및 소형화를 위해 냉음극 방식의 엑스선 튜브에 마이크로 채널 플레이트(MCP)와 같은 전자빔 증폭구조를 적용하여 엑스선 방출 효율을 향상시키는 연구가 진행되고 있다.
그러나, 마이크로 채널 플레이트의 제조 공정은 2차전자 방출 특성에 최적화된 특별히 제조된 유리, 보통 산화 납 조성물의 튜브에 차동 화학 에칭 특성을 지닌 다른 유리의 견고한 코어를 삽입하고, 튜브를 연화시켜 인발한 뒤 모노 섬유가 되도록 늘린 이후에, 육각형에 가까운 포장 형식으로 번들로 함께 쌓은 후, 번들을 약 500 °-800 °C의 온도에서 융합하여 고체 코어 직경이 필요한 채널 직경과 거의 같아 질 때까지 다시 합쳐진다. 이후 개별 마이크로 채널 플레이트는 빌릿 축에 적절한 바이어스 각도로 슬라이스하고 빌릿에서 절단되는데 코어는 산화 납 유리 벽을 공격하지 않는 에천트에서 화학적 에칭에 의해 제거되어 중공 채널을 생성하고 채널 벽의 전자 방출면 아래에 얇은 도전층을 형성한다. 또한 마이크로 채널 플레이트를 실리콘에 기반하여 제조하기도 하는데 실리콘의 경우, 에칭과 같은 기술을 이용하여 산화막 형성 및 증착을 한 후 전기적 절연을 위해 SiO2를 형성하고 나서 채널 벽 및 전극에 이득 향상층을 구현한 후 가공되는데 이러한 기술들은 5um미만의 미세한 채널 직경을 형성하는 이점이 있다.
이처럼 종래의 마이크로 채널 플레이트는 미세한 채널 직경을 구현하는데 효과가 있으나 제조공정이 매우 복잡하고 제조비용이 고가인 단점이 있기 때문에 엑스선 튜브에 적용하기에는 여러 가지 면에서 부적합하며 특히 유리 재질의 경우 엑스선 튜브에 결합하기 위한 800℃ 근방의 고온 브레이징 공정에 부적합하기 때문에 이를 대체하는 새로운 재질을 활용하는 방법 및 보다 저렴한 가격으로 구현할 수 있는 마이크로 채널 플레이트가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 2차 전자를 방출하는 전자 증폭구조의 장점을 최대한 살리면서 저비용의 마이크로 채널 플레이트를 탑재하여 고출력을 구현할 수 있는 엑스선 튜브를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 엑스선 튜브는, 에미터로부터 방출되는 전자들이 통과할 수 있는 관통 홀들이 형성된 절연성 기판, 상기 관통 홀의 내 벽면 상에 적층된 이차전자 물질층을 구비한 마이크로 채널들 및 상기 마이크로 채널들이 형성된 상기 절연성 기판의 양면에 각각 전극이 형성되어 게이트 상부에 마이크로 채널 플레이트가 구비되고, 상기 마이크로 채널 플레이트는 그린시트를 적층하는 구조로 이루어진 마이크로 채널을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 채널들의 간격을 엑스선 튜브의 에미터 출력 사양에 대응되게 전자 증폭 플레이트의 게인을 102 ~ 104 범위 이내의 범위를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 그린시트를 적층하는 구조는 LTCC로 제조된 마이크로 채널들인 것을 특징으로 한다.
상기 이차전자 물질층은 Al2O3, MgO, SiO2, La2O3 등의 산화물이나, CaF2, MgF2 등의 불화물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에미터는 탄소나노튜브와 같은 나노구조체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본발명에 따른 엑스선 튜브는 저비용으로 구현할 수 있는 마이크로 채널 플레이트를 사용하여 고출력의 엑스선 튜브를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 채널 플레이트의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트 제조 단계를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 마이크로 채널 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 6는 도 5에 도시된 관통홀의 직경 및 거리를 나타낸 도면이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 또한, 본 출원에서, 상부, 하부, 상단, 하단과 같이 상하를 포함하는 표현은 절대적인 높이에 따른 구분이 아니라, 장치의 내부 공간을 중심으로 한 상대적인 위치를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(100)는 절연 케이스(110), 캐소드 전극(120), 애노드 전극(130), 마이크로 채널 플레이트(150)를 포함한다.
절연 케이스(110)는 원통 형상의 튜브 형태로 형성되며, 세라믹, 유리 또는 실리콘 등의 절연성 물질로 형성된다. 절연 케이스(110)는 절연성 물질로 형성되어 캐소드 전극(120)과 애노드 전극(130)을 서로 전기적으로 절연시킨다.
캐소드 전극(120)은 절연 케이스(110)의 일측에 배치되고, 전자 방출을 위한 에미터(122)를 포함한다. 캐소드 전극(120)은 절연 케이스(110)의 일측에 결합되어 절연 케이스(110)의 일측을 밀폐시키거나, 또는 밀폐된 절연 케이스(110)의 내부에 배치된 구조를 가질 수 있다.
에미터(122)는 전자를 방출하는 전자 방출원으로 캐소드 전극(120) 상에 형성된다. 에미터(122)는 별도의 기판에 형성되어 캐소드 전극(120)에 결합되거나, 또는 캐소드 전극(120)의 표면에 직접 형성될 수 있다. 에미터(122)는 예를 들어, 탄소나노튜브와 같은 다수의 나노 구조물로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브로 에미터(122)를 형성할 경우, 캐소드 전극(120)의 표면에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 다수의 탄소나노튜브를 직접 성장시키거나, 탄소나노튜브 페이스트를 도포한 후 소성하는 등의 방법으로 형성할 수 있다.
애노드 전극(130)은 절연 케이스의 타측에 캐소드 전극(120)과 대향하도록 배치된다. 애노드 전극(130)은 절연 케이스(110)의 타측에 결합되어 절연 케이스(110)의 타측을 진공 밀폐시키거나, 또는 밀폐된 절연 케이스(110)의 내부에 배치된 구조를 가질 수 있다.
외부 회로로부터의 전압 인가에 의해, 캐소드 전극(120)과 애노드 전극(130) 사이에는 수십에서 수백 KV에 달하는 높은 전위차가 형성된다. 따라서, 에미터(122)에서 방출된 전자는 캐소드 전극(120)과 애노드 전극(130) 사이의 전위차에 형성된 전계효과에 의해 애노드 전극(130) 방향으로 가속된다.
애노드 전극(130)은 캐소드 전극(120) 측으로부터 입사되는 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 타겟(132)을 제공한다. 이를 위해, 애노드 전극(130)의 타겟면에는 엑스선의 방출을 위한 별도의 타겟(132)을 형성시켜 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 방출하게 된다.
마이크로 채널 플레이트(150)는 캐소드 전극(120)과 애노드 전극(130) 사이에 배치되어 에미터(122)로부터 방출되는 전자로부터 2차 전자를 발생시켜 전자 방출 효율을 향상시킨다.
에미터(122)에서 방출된 전자가 마이크로 채널 플레이트(150)를 통과하면서 2차 전자가 발생되어 전자 방출 효율이 향상된다. 즉, 에미터(122)에서 방출된 전자가 마이크로 채널 플레이트(150)에 형성된 다수의 관통홀(152)을 통과하면서 일어나는 내부 충돌에 의해 에미터(122)에서 방출되는 전자보다 많은 2차 전자가 발생된다.
즉, 전자 증폭 플레이트(150)의 제조 사양을 에미터의 출력 사양에 맞게 게인(Gain)값을 조절함으로써 원하는 게인을 가지는 증폭된 전자량을 애노드 전극(130)방향으로 방출시킬 수 있으며 에미터(122)에서 초기에 방출되는 전자량을 낮게 유지해도 충분하므로 누설전류의 량은 극히 미미하게 발생되게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트의 제조단계를 나타내는 흐름도이이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트 제조 단계를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트(150)는 복수의 그린시트(210, 220, 230)를 적층하여 형성된다.
일반적으로 저온동시소성세라믹(LTCC) 혹은 고온동시소성세라믹(HTCC)용 그린시트는 이동통신 부품 및 반도체 패키지 부품 생산을 위해, 바인더가 함유된 부드러운 세라믹 시트를 제조하여 금속 페이스트 등을 활용해 패턴 인쇄 후 적층공정기술을 적용하는 것으로써 IC용 소재, 부품 등을 형성하는데 사용되었으나, 엑스선 튜브에 적용되는 마이크로 채널 플레이트(150)를 형성하는데 적용된 사례는 없다.
본 발명은 기존 소재, 부품 등을 형성하는데 사용된 LTCC용 그린시트를 엑스선 튜브에 적용되는 마이크로 채널 플레이트의 형성에 적용하여 단순하고, 저렴하게 마이크로 채널 플레이트를 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 마이크로 채널 플레이트(150)의 제조 방법은 그린 시트(210, 220, 230)를 형성하는 단계(S10), 최하층 그린시트(210)에 전극(156) 및 구멍(152)을 형성하는 단계(S20), 중간층 그린시트(220)에 구멍(152)을 형성하는 단계(S30), 최상층 그린시트(230)에 전극(154) 및 구멍(152)을 형성하는 단계(S40), 최하층 그린시트(210), 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)를 열과 압력을 가해 라미네이팅(Laminating)하는 단계(S50), 적층된 그린시트(210, 220, 230)를 열처리하는 단계(S60)를 포함한다.
마이크로 채널 플레이트(150)를 형성하기 위해 우선 그린 시트(210, 220, 230)를 형성한다(S10). 그린시트(210, 220, 230)는 폴리머 바인더와 분말 세라믹 및 유리를 혼합하여 제조되는데 이러한 슬러리를 시트 형태로 건조시켜 그린 시트(210, 220, 230)를 형성한다.
다음으로, 최하층 그린시트(210)에 전극(이하 '하부 전극')(156) 및 구멍(152)을 형성한다(S20). 최하층 그린시트(210)에 형성된 하부 전극(156)은 종래 엑스선 튜브의 게이트 전극으로서의 역할을 수행하여 에미터(122)에서 방출된 전자를 제어하는 역할을 수행하고, 최하층 그린시트(210)에 형성된 구멍(150)은 종래 엑스선 튜브의 게이트 홀으로서의 역할을 수행하여 에미터(122)에서 방출된 전자가 최하층 그린시트(210)를 통과하여 애노드 전극(130)으로 향하도록 하는 역할을 수행한다. 최하층 그린시트(210)에 형성되는 하부 전극(156)은 최하층 그린시트(210)에 스크린 인쇄 등 다양한 방법으로 형성될 수 있고, 구멍(152)은 펀칭 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 최하층 그린시트(210)에 하부 전극(156) 및 구멍(152)을 형성하는 방법은 당업자라면 충분히 알 수 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
중간층 그린시트(220)에 구멍(152)을 형성한다(S30). 즉, 중간층 그린시트(220)에 에미터(122)에서 방출되는 전자가 통과할 수 있도록 구멍(152)을 형성한다. 중간층 그린시트(220)에 형성되는 구멍(152)의 위치는 최하층 그린시트(210)에 형성된 구멍(152)과 얼라인(Align) 되도록 형성한다. 중간층 그린시트(220)에 형성되는 구멍(152)은 최하층 그린시트(210)에 구멍(152)을 형성하는 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
이때, 중간층 그린시트(220)의 수에 따라 에미터(122)에서 방출된 전자로부터 생성되는 2차 전자 수가 달라진다. 즉, 중간층 그린시트(220) 수가 많을수록 최하층 그린시트(210), 복수의 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)에 형성된 구멍(152)들의 연결로 이루어진 관통홀(152)의 길이가 길어지고, 관통홀(152)의 길이가 길어지면 에미터(122)에서 방출된 전자가 관통홀(152)을 통과하면서 내부충돌을 일으키는 횟수가 많아져 2차 전자가 많이 생성된다. 또한, 2차 전자가 많이 생성됨으로써 전자 방출 효율도 향상된다.
최상층 그린시트(230)에 전극(이하 '상부 전극')(154) 및 구멍(152)을 형성한다(S40). 최상층 그린시트(230)에 형성되는 전극(154)과 구멍(152)은 최하층 그린시트(210)의 하부 전극(156)과 구멍(152)을 형성하는 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 최하층 그린시트(210), 한 개 이상의 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)를 열과 압력을 가해 라미네이팅(Laminating)한다(S50). 즉, 최하층 그린시트(210), 한 개 이상의 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)를 순차적으로 겹친 후 열과 압력을 가해 적층한다. 이때 도 4에 도시된 바와 같이, 최하층 그린시트(210)의 하부 전극(156)이 에미터(122)와 마주보도록 하고, 하부 전극(156)이 형성된 반대 방향에 중간층 그린시트(220)를 적층하며, 중간층 그린시트(220) 상에 최상층 그린시트(230)에 형성된 전극(154)이 애노드 전극(130)와 마주보도록 적층한다.
다음으로, 적층된 그린시트(210, 220, 230)를 열처리하여 마이크로 채널 플레이트(150)를 형성한다(S40). 적층된 그린시트(210, 220, 230)를 열처리하면 도 5에 도시된 바와 같이 서로 접착되어 마이크로 채널 플레이트가 형성된다.
겹쳐진 최하층 그린시트(210), 한 개 이상의 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)를 열과 압력을 가해 라미네이팅하고, 열처리하는 공정은 일반적으로 HTCC (High Temperature Co-fired Ceramic)기술과 LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술이 적용될 수 있으나, 본 발명의 마이크로 채널 플레이트(150)는 제조하는 공정에는 저온에서 동시 소성이 가능하여 전기 배선 등과의 접착이 용이한 LTCC를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, LTCC를 이용하는 경우 최하층 그린시트(210) 및 최상층 그린시트(230)에 형성된 하부 전극(156)과 상부 전극(154)과 최하층 그린시트(210) 및 최상층 그린시트(230) 간의 접착력이 향상되므로 LTCC를 이용하여 적층된 그린시트(210, 220, 230)를 어닐링하는 것이 바람직하다.
마이크로 채널 플레이트(150)는 LTCC를 이용하여 제조하는 것이 바람직하나, HTCC를 이용하여 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 채널 플레이트(150)는 적층된 그린시트(210, 220, 230)로 형성되어 종래의 유리 및 실리콘으로 형성되는 마이크로 채널 플레이트보다 상대적으로 구멍이 미세하게 형성되지 않는다는 단점이 있으나, 제조 공정이 단순하고 제조 빙용이 상대적으로 저렴하다는 이점이 있다. 또한, 적층되는 그린시트 수를 조절하여 2차전자 생성량을 조절할 수 있다는 이점이 있다.
도 5 및 도 6는 마이크로 채널 플레이트에 형성된 관통홀의 직경 및 거리를 나타낸 도면이다.
마이크로 채널 플레이트(150)의 상부 전극(154)과 하부 전극(156) 사이에 전압을 인가하면, 최하층 그린시트(210), 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)에 각각 형성된 구멍(152)이 연결된 관통홀(152) 내부로 입사되는 전자가 관통홀(152) 내부의 최하층 그린시트(210), 중간층 그린시트(220) 및 최상층 그린시트(230)와 충돌한 후, 상부 전극(154)과 하부 전극(156) 사이의 전위차에 의해 2차 전자와 함께 가속되어 관통홀(152) 밖으로 방출된다.
마이크로 채널 플레이트(150)의 하부 전극(156)에는 에미터(122)에서 방출되는 전자를 제어할 수 있도록 캐소드 전극(120)에 인가되는 캐소드 전압보다 큰 전압이 인가되고, 상부 전극(154)에는 마이크로 채널 플레이트(150)를 통해 전자가 증폭될 수 있도록 하부 전극(156)에 인가되는 전압보다 큰 전압이 인가된다.
한편, 마이크로 채널 플레이트(150)의 게인은 하기 수학식 1에 의해 결정된다.
[수학식 1]
게인 = exp G*(L/d)
(여기서, G는 그린시트의 이차전자 방출계수이며, d는 관통홀의 직경, L은 관통홀의 거리를 나타낸다.)
수학식 1에서 알 수 있듯이, 마이크로 채널 플레이트(150)의 게인은 그린시트의 이차전자 방출계수와, 관통홀(152)의 직경(d)에 대한 거리(L)의 비(L/d)에 영향을 받는다.
통상적으로, 엑스선 튜브의 에미터(122)의 출력은 약 1mA 정도이나, 비파괴 검사 및 의료용 영상진단기기에서는 응용에 따라 약 100mA ~ 300mA 정도의 고출력이 요구되고 있다. 이를 고려하여, 관통홀(152)의 직경(d) 및 길이(L)는 마이크로 채널 플레이트(150)의 게인이 102 ~ 104 이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
이러한 조건을 만족하기 위하여, 관통홀(152)의 직경(d)에 대한 거리(L)의 비(L/d)는 약 20 ~ 40 정도로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위해, 직경(d)은 약 5 ~ 100um, 거리(L)는 약 0.2 ~ 2mm 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 그린시트(210, 220, 230)는 약 0.1 ~ 1 정도의 이차전자 방출계수를 갖는 것이 바람직하며, 이를 만족하는 물질로 Al2O3, MgO, SiO2 등의 물질을 이용할 수 있다.
이와 같이, 게인이 102 ~ 104 이 되는 마이크로 채널 플레이트(150)를 엑스선 튜브에 적용함으로써, 치과 및 의료용 등의 영상진단분야 및 비파괴검사 분야 등의 응용분야에 적합한 고출력의 엑스선 튜브를 구현할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 엑스선 튜브 110 : 절연성 튜브
120 : 캐소드 전극 122 : 에미터
130 : 애노드 전극 132 : 타겟
150 : 마이크로 채널 플레이트 152 : 관통홀
154 : 상부 전극 156 : 하부 전극
210 : 최하층 그린시트 220 : 중간층 그린시트
230 : 최상층 그린시트

Claims (5)

  1. 에미터로부터 방출되는 전자들이 통과할 수 있는 관통 홀들이 형성된 절연성 기판, 상기 관통 홀의 내 벽면 상에 적층된 이차전자 물질층을 구비한 마이크로 채널들 및 상기 마이크로 채널들이 형성된 상기 절연성 기판의 양면에 각각 전극이 형성되어 게이트 상부에 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브에 있어서,
    상기 마이크로 채널 플레이트는 그린시트를 적층하는 구조로 이루어진 마이크로 채널을 갖도록 하는 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 채널들의 간격을 에미터의 출력 사양에 대응되게 전자 증폭 플레이트의 게인을 102 ~ 104 범위 이내의 마이크로 채널을 갖도록 하는 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그린시트를 적층하는 구조는 LTCC로 제조된 마이크로 채널들인 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브
  4. 제1항에 있어서, MgO
    상기 이차전자 물질층은 Al2O3, MgO, SiO2, La2O3 등의 산화물이나, CaF2, MgF2 등의 불화물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브와 같은 나노구조체로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 플레이트가 구비된 엑스선 튜브

KR1020170103594A 2017-08-16 2017-08-16 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브 KR102389448B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103594A KR102389448B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103594A KR102389448B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190018896A true KR20190018896A (ko) 2019-02-26
KR102389448B1 KR102389448B1 (ko) 2022-04-22

Family

ID=65562500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170103594A KR102389448B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102389448B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114501758A (zh) * 2022-01-11 2022-05-13 长春理工大学 一种高通量x射线源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0512994A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Canon Inc 積層型マイクロチヤネルの製造方法
KR20030069450A (ko) * 2002-02-20 2003-08-27 삼성전자주식회사 탄소나노튜브를 포함하는 전자증폭기 및 그 제조방법
KR20170024984A (ko) * 2015-08-27 2017-03-08 (주)바텍이우홀딩스 이종 게터를 갖는 초소형 엑스선관

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0512994A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Canon Inc 積層型マイクロチヤネルの製造方法
KR20030069450A (ko) * 2002-02-20 2003-08-27 삼성전자주식회사 탄소나노튜브를 포함하는 전자증폭기 및 그 제조방법
KR20170024984A (ko) * 2015-08-27 2017-03-08 (주)바텍이우홀딩스 이종 게터를 갖는 초소형 엑스선관

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114501758A (zh) * 2022-01-11 2022-05-13 长春理工大学 一种高通量x射线源

Also Published As

Publication number Publication date
KR102389448B1 (ko) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100873634B1 (ko) 탄소나노튜브를 포함하는 전자증폭기 및 그 제조방법
JP6097201B2 (ja) イオン移動の障壁を有するマイクロチャネルプレートの製造方法
JP3899524B2 (ja) 単結晶の窓および整合アノードを備える電子ビーム装置
US5690530A (en) Multilayer pillar structure for improved field emission devices
KR101823876B1 (ko) 스페이서를 이용한 적층형 엑스선관 장치
JP2011513920A (ja) 複数の放出層を有するマイクロチャネルプレートデバイスを製作する方法
CN1503308A (zh) 显示装置
KR20130101839A (ko) 엑스레이 소스
US10832885B2 (en) Electron transparent membrane for cold cathode devices
JP2001093404A (ja) 電子源及びその製造方法
US10832884B2 (en) Cylindrical X-ray tube and manufacturing method thereof
US8786168B2 (en) Microchannel plate for electron multiplier
US20040174114A1 (en) Flat panel display device
KR100770057B1 (ko) 전자원 장치 및 표시 장치
CN102254762B (zh) 场发射装置
KR20190018896A (ko) 마이크로 채널 플레이트를 구비한 엑스선 튜브
KR102283038B1 (ko) 엑스선 튜브
JP2007520048A (ja) イオンフィードバックを抑制した平行板型電子増倍管
KR20180065861A (ko) 전계 방출 장치
KR102283035B1 (ko) 전자빔 증폭형 초소형 엑스선 튜브
CN113257650A (zh) 一种x射线管及其制备方法
JP5864210B2 (ja) 電子管およびその製造方法
CN102254765B (zh) 场发射装置的制备方法
KR20190018879A (ko) 초소형 원통형 엑스선 튜브 제조 방법
KR102292412B1 (ko) 초소형 마이크로 포커스 엑스선 튜브

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant