KR20190113429A - Target of X-ray tube, X-ray tube with the same, and method for fabricating the X-ray target - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엑스선관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 충돌에 의해 엑스선(X-ray)을 방출하는 엑스선관 타겟과, 이를 구비한 엑스선관과, 상기 엑스선관 타겟의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an X-ray tube, and more particularly, to an X-ray tube target for emitting X-rays by electron collision, an X-ray tube having the same, and a method of manufacturing the X-ray tube target.
전자가 고속으로 타겟(target)에 충돌하면 엑스선(X-ray)이 방출되는데, 엑스선관(X-ray tube)이 이러한 원리를 이용하여 의도적으로 엑스선을 방출시키는데 사용된다. 엑스선관을 내부에 포함하는 것으로, 방출되는 엑스선을 이용하여 예컨대, 인체 내부를 관찰하는 의료용 영상 기기로 사용되는 장치를 엑스선관 장치라고 한다. When electrons strike the target at high speed, X-rays are emitted. An X-ray tube is used to intentionally emit X-rays using this principle. An X-ray tube is included therein, and a device used as a medical imaging apparatus for observing the inside of a human body using X-rays emitted, for example, is called an X-ray tube apparatus.
엑스선관은 양극(anode), 즉 타겟(target)과 음극(cathode)의 전위차에 의해 전자가 가속되어 타겟에 충돌하며, 이때 엑스선이 방출된다. 엑스선관 타겟은 내열성이 큰 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금으로 된 베이스층(base layer)와, 상기 베이스층 위에 적층된, 텅스텐(W) 또는 텅스텐 합금으로 된 전자 충돌층을 구비한다. 상기 베이스층 아래에는 방열을 촉진하기 위하여 흑연(graphite)로 된 방열층이 더 부착될 수도 있다. In the X-ray tube, electrons are accelerated to the target by the potential difference between an anode, that is, a target and a cathode, and X-rays are emitted. The X-ray tube target has a base layer made of molybdenum (Mo) or molybdenum alloy having high heat resistance, and an electron collision layer made of tungsten (W) or tungsten alloy, laminated on the base layer. A heat dissipation layer made of graphite may be further attached below the base layer to promote heat dissipation.
엑스선관 타겟의 상기 베이스층과 전자 충돌층은 분말야금(powder metallurgy) 방법에 의해 일체로 형성되었다. 그리고, 상기 분말야금에 의해 형성된 엑스선관 타겟은 조직을 치밀하게 하고 강성을 강화하기 위하여 단조 가공이 수행된다. 따라서, 엑스선관 타겟 제조에 소요되는 시간이 오래 걸려 생산성이 저하되고, 분말야금용 장치와 단조 가공 장치를 모두 구비하여야 하므로 제조 비용이 상승한다. 또한, 엑스선 방출 작업이 반복되어 전자 충돌층이 부분적으로 마모 내지 식각되면 엑스선관 타겟을 폐기하게 되므로 자원이 낭비되고, 엑스선관의 유지 관리 비용도 증대된다. The base layer and the electron collision layer of the X-ray tube target were integrally formed by a powder metallurgy method. In addition, the X-ray tube target formed by the powder metallurgy is subjected to a forging process to densify the structure and enhance the rigidity. Therefore, the time required for manufacturing the X-ray tube target is long, the productivity is lowered, and the manufacturing cost increases because both the apparatus for powder metallurgy and the forging processing apparatus must be provided. In addition, if the electron collision layer is partially worn or etched by repeating the X-ray emission operation, the X-ray tube target is discarded, and thus resources are wasted and maintenance costs of the X-ray tube are increased.
본 발명은, 품질과 제조 생산성이 향상되고 제조 비용이 절감되는 엑스선관 타겟과, 상기 엑스선관 타겟의 제조 방법과, 상기 엑스선관 타겟을 구비한 엑스선관을 제공한다. The present invention provides an X-ray tube target having improved quality and manufacturing productivity and a reduced manufacturing cost, a method of manufacturing the X-ray tube target, and an X-ray tube having the X-ray tube target.
본 발명은, 엑스선이 방출되도록 전자가 충돌하는 것으로, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속으로 이루어지며, 일 표면에 복수의 결합 강화 홈(groove)이 형성된 베이스층(base layer), 및 상기 베이스층의 일 표면에 텅스텐(W)을 포함하는 금속이 용사(溶射)되고 경화되어서 형성된 전자 충돌층을 구비하고, 상기 복수의 결합 강화 홈은 각각, 상기 베이스층의 일 표면에서 깊어질수록 폭이 커지게 측면이 경사지고, 상기 결합 강화 홈의 폭 및 깊이보다 길이가 더 길어지도록 상기 베이스층의 일 표면에서 연장되며, 상기 전자 충돌층은, 상기 복수의 결합 강화 홈에 상기 용사된 금속이 채워지고 경화된 표면 침투부, 및 상기 베이스층의 일 표면 상에 적층되며 상기 표면 침투부와 일체로 형성된 표면 적층부를 구비하는 엑스선관 타겟을 제공한다.According to the present invention, electrons collide to emit X-rays, and are formed of a metal including molybdenum (Mo), and a base layer having a plurality of bond reinforcing grooves formed on one surface thereof, and the base layer. A tungsten (W) -containing metal is sprayed and hardened on one surface of the electron collision layer, and the plurality of bond reinforcing grooves are each wider as they are deeper on one surface of the base layer. The fork side is inclined and extends from one surface of the base layer to be longer in length than the width and depth of the bond reinforcing groove, wherein the electron collision layer is filled with the sprayed metal in the plurality of bond reinforcing grooves. An X-ray tube target having a cured surface penetrating portion and a surface stacking portion laminated on one surface of the base layer and integrally formed with the surface penetrating portion is provided.
상기 전자 충돌층을 구성하는 금속 성분에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함될 수 있다. The metal component constituting the electron collision layer may include 3 to 10 wt% of radium (Ra).
상기 결합 강화 홈의 깊이는 0.8 내지 3.0mm 이고, 상기 결합 강화 홈의 측면과 바닥면이 교차하여 이루는 각도는 30 내지 60° 일 수 있다. The depth of the coupling reinforcement groove is 0.8 to 3.0mm, the angle formed by the side and the bottom surface of the coupling reinforcement groove may be 30 to 60 °.
상기 결합 강화 홈의 바닥면의 폭은 7 내지 15mm 일 수 있다.The width of the bottom surface of the coupling reinforcement groove may be 7 to 15mm.
상기 복수의 결합 강화 홈은 상기 베이스층의 일 표면에서 동심원을 이루며 배열될 수 있다. The plurality of bonding reinforcement grooves may be arranged concentrically on one surface of the base layer.
또한 본 발명은, 내부 공간이 진공 상태인 진공 튜브(vacuum tube), 상기 진공 튜브 내부로 전자(electron)를 투사하는 음극(cathode), 및 상기 진공 튜브 내부에 배치되고, 상기 음극에서 투사된 전자(electron)가 충돌하여 엑스선(X-ray)이 방출되는 것으로서, 상기한 본 발명의 엑스선관 타겟을 구비하는 엑스선관을 제공한다. In addition, the present invention is a vacuum tube (vacuum tube) in which the internal space is a vacuum state, a cathode for projecting electrons (electron) into the vacuum tube, and the electrons disposed inside the vacuum tube, the electrons projected from the cathode Provided is an X-ray tube having an X-ray tube target of the present invention as described above, wherein electrons collide with each other to emit X-rays.
또한 본 발명은, 상기한 본 발명의 엑스선관 타겟을 제조하는 방법으로서, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속으로 된 모재(母材)를 기계 가공하여 상기 복수의 결합 강화 홈이 없는 베이스층을 형성하는 베이스층 형성 단계, 상기 베이스층의 일 표면을 기계 가공하여 상기 복수의 결합 강화 홈을 형성하는 결합 강화 홈 가공 단계, 및 텅스텐(W)을 포함하는 금속의 분말을 상기 베이스층의 일 표면에 용사(溶射)하고 냉각하여 상기 표면 침투부 및 표면 적층부를 구비한 전자 충돌층을 형성하는 용사 단계를 구비하는 엑스선관 타겟의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention is a method of manufacturing the X-ray tube target of the present invention described above, by machining a base material made of a metal containing molybdenum (Mo) to form a base layer free of the plurality of bonding reinforcement grooves A base layer forming step, a bond reinforcing groove processing step of forming a plurality of bond reinforcing grooves by machining one surface of the base layer, and a powder of metal including tungsten (W) on one surface of the base layer. Provided is a method for producing an X-ray tube target having a thermal spraying step of thermal spraying and cooling to form an electron collision layer having the surface penetrating portion and the surface stacking portion.
상기 용사 단계는, 상기 금속 분말을 플라즈마(plasma)에 실어, 상기 금속 분말을 녹이면서 상기 베이스층의 일 표면에 분사하는 플라즈마 용사 단계를 구비할 수 있다. The spraying step may include a plasma spraying step of spraying the metal powder on a plasma and spraying the metal powder onto one surface of the base layer while melting the metal powder.
상기 결합 강화 홈 가공 단계는, 엔드밀(end mill)을 절삭 공구로 사용하여 상기 베이스층의 일 표면에 상기 복수의 결합 강화 홈을 절삭 형성하는 단계를 구비할 수 있다. The bonding reinforcing groove machining step may include cutting and forming the plurality of bonding reinforcing grooves on one surface of the base layer by using an end mill as a cutting tool.
상기 베이스층 형성 단계는 상기 모재를 단조(鍛造) 가공하는 단계를 구비할 수 있다. The base layer forming step may include a step of forging the base material.
상기 용사 단계에 투입되는 금속 분말의 성분에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함될 수 있다. Components of the metal powder injected in the thermal spraying step may include 3 to 10 wt% of radium (Ra).
본 발명의 엑스선관 타겟은 가공된 베이스층과 용사 코팅된 전자 충돌층을 구비한다. 이때 베이스층은 대량 생산된 것을 구매하여 사용할 수 있으므로, 분말야금 후 단조 가공을 하여 형성되는 종래의 엑스선관 타겟보다 제조 비용이 절감되고, 제조 시간이 단축되어 생산성이 향상된다. The X-ray tube target of the present invention includes a processed base layer and a spray-coated electron collision layer. In this case, since the base layer can be purchased and used in mass production, manufacturing cost is reduced and manufacturing time is reduced and productivity is improved compared to the conventional X-ray tube target formed by forging after powder metallurgy.
또한, 본 발명의 엑스선관 타겟은 베이스층에 형성된 결합 강화 홈에 채워지게 형성된 표면 침투층으로 인해 전자 충돌층과 베이스층이 후크(hook)에 체결된 것처럼 연계되어서, 전자 충돌층이 베이스층에서 분리되지 않아 품질 신뢰성 및 내구성이 향상된다.In addition, the X-ray tube target of the present invention is linked as if the electron collision layer and the base layer are fastened to the hook due to the surface penetration layer formed to fill the bonding reinforcement groove formed in the base layer, so that the electron collision layer is connected to the base layer. Not separated for improved quality reliability and durability.
한편, 본 발명의 엑스선관 타겟은 전자 충돌층이 부분적으로 마모 내지 식각된 경우 베이스층의 표면에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 다시 용사하는 방법으로 용이하게 전자 충돌층을 재생할 수 있다. 따라서, 되면 엑스선관 타겟을 폐기하지 않게 되므로 자원 낭비가 억제되고, 엑스선관의 유지 관리 비용이 절감된다. Meanwhile, when the electron collision layer is partially worn or etched, the X-ray tube target of the present invention can easily regenerate the electron collision layer by spraying a metal containing tungsten (W) on the surface of the base layer again. Therefore, since the X-ray tube target is not discarded, waste of resources is suppressed and maintenance cost of the X-ray tube is reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관의 단면도이다.
도 2는 도 2의 A 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관 타겟의 베이스층을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관 타겟의 제조 과정 중 용사 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2.
3 is a plan view illustrating a base layer of an X-ray tube target according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a spraying step during a manufacturing process of an X-ray tube target according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관 타겟, 이를 구비한 엑스선관, 및 상기 엑스선관 타겟의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an X-ray tube target according to an embodiment of the present invention, an X-ray tube having the same, and a method of manufacturing the X-ray tube target will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Terminology used herein is a term used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or an operator or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관의 단면도이고, 도 2는 도 2의 A 부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관 타겟의 베이스층을 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관(10)은 예컨대, 전산화 단층 영상(CT; computed tomography) 촬영 기기와 같은 의료용 영상 기기에 포함되는 엑스선관 장치(미도시)의 내부에 삽입 장착되어 엑스선(X-ray)을 생성 방출하는 것으로, 진공 튜브(vacuum tube)(11), 음극(cathode)(16), 양극(anode)(30), 로터(rotor)(28), 및 스테이터(stator)(미도시)를 구비한다. 1 is a cross-sectional view of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2, and FIG. 3 is a view showing a base layer of an X-ray tube target according to an embodiment of the present invention. Top view. 1 to 3 together, the
진공 튜브(11)는 외형이 종(bell)과 유사하여 소위 벨캔(bellcan)으로 불리우기도 한다. 진공 튜브(11)는 상대적으로 직경이 큰 대직경부(13)와, 대직경부(13)에서 이어져 대직경부(13) 아래에 배치되며, 상기 대직경부(13)보다 직경이 작은 소직경부(14)을 구비한다. 진공 튜브(11)는 밀봉되고, 진공 튜브(11)의 내부 공간은 고진공 상태로 유지된다. The
음극(16)은 진공 튜브(11)의 상측에 고정되며, 상기 양극(30)과의 사이에 대략 150V(volt)의 전위차를 형성한다. 음극(16)에서 생성된 전자(electron)는 상기 전위차에 의해 가속되어 상기 양극(30)으로 투사된다. 상기 양극(30)에 전자가 투사되어 충돌하므로, 상기 양극(30)을 엑스선관 타겟(target)이라고도 한다. The
엑스선관 타겟(30)은 디스크(disk) 형태의 부재로서, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속, 즉 순수 몰리브덴이나 몰리브덴을 주재료로 포함하는 몰리브덴 합금으로 이루어진 베이스층(base layer)(31)과, 베이스층(31)의 일 표면(33), 구체적으로, 상측면 외주부에 텅스텐(W)을 포함하는 금속, 즉 순수 텅스텐(W)이나 텅스텐을 주재료로 포함하는 텅스텐 합금이 적층된 전자 충돌층(40)을 구비한다. 상기 전자 충돌층(40)에 상기 음극(16)에서 고속 투사된 전자가 충돌하여 엑스선이 방출된다. 도 1에 도시되진 않았으나, 엑스선관 타겟(30)은 방열 촉진을 위하여 상기 베이스층(31) 아래에 흑연(graphite)이나 C-C 복합체(Carbon-Carbon composite)로 된 방열층을 더 구비할 수도 있다. The
엑스선관 타겟(30)의 중심을 상하 방향으로 관통하는 관통공(32)에 끼워지고 고정 캡(cap)(27)에 의해 엑스선관 타겟(30)에 고정된 타겟 연결 샤프트(23)는, 엑스선관 타겟(30)을 상하 방향으로 연장된 가상의 회전 축선(RC)을 중심으로 회전 가능하게 지지한다. 진공 튜브(11)의 소직경부(14) 내측에 배치된 원통 형상의 로터(28)는 상기 타겟 연결 샤프트(23)에 고정 결합된다. 상기 로터(28)의 내측에서 상기 회전 축선(RC)을 따라 연장된 내부 샤프트(25)의 상단은 상기 타겟 연결 샤프트(23)에 고정 결합된다. 샤프트 지지체(17)는 진공 튜브(11)의 하단이 밀봉되도록 상기 진공 튜브(11)의 하단에 고정 결합되고, 상측 베어링(bearing)(21)과 하측 베어링(22)이 상기 내부 샤프트(25)와 샤프트 지지체(17) 사이에 개재된다. 이와 같은 구성으로, 서로 고정 결합된 내부 샤프트(25), 로터(28), 타겟 연결 샤프트(23), 및 엑스선관 타겟(30)은 진공 튜브(11) 내부에서 샤프트 지지체(17)에 회전 축선(RC)을 중심으로 고속 회전 가능하게 지지된다. The
상기 스테이터(미도시)는 진공 튜브(11)의 소직경부(14) 바깥에서 로터(28)를 에워싸도록 권선된 코일(coil)(미도시)을 구비한다. 상기 코일에 전류가 인가되면 전자기력이 발생하고, 이 전자기력에 의해 상기 로터(28) 및 이에 고정 결합된 내부 샤프트(25), 타겟 연결 샤프트(23), 및 엑스선관 타겟(30)이 회전 축선(RC)을 기준으로 회전하게 된다. The stator (not shown) has a coil (not shown) wound around the
엑스선관 타겟(30)의 전자 충돌층(40)은 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 텅스텐(W)을 포함하는 금속이 용사(溶射)되고 경화되어 형성된다. 상기 용사 코팅(coating) 작업에서 전자 충돌층(40)과 베이스층(31) 간의 결합력을 높이기 위하여, 전자 충돌층(40)을 구성하는 금속에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함될 수 있다. The
전자 충돌층(40)과 베이스층(31) 간의 결합력이 강화되도록, 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에는 복수의 결합 강화 홈(35)이 형성되고, 전자 충돌층(40)은 상기 복수의 결합 강화 홈(35)에 상기 텅스텐(W)을 포함하는 금속이 용사되어 채워지고 경화된 표면 침투부(41), 및 상기 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 적층되며 상기 표면 침투부(41)와 일체로 형성된 표면 적층부(43)를 구비한다. 도 2에서 일점쇄선은 표면 침투부(41)와 표면 적층부(43)를 구분하는 가상선으로서, 실제의 엑스선관 타겟(30)에서는 표면 침투부(41)와 표면 적층부(43)가 도 2에 도시된 것처럼 일직선으로 명확하게 구분되지 않을 수 있다. In order to enhance the bonding force between the
베이스층(31)에 형성된 복수의 결합 강화 홈(35)은 각각, 상기 상측면 외주부(33)에서 깊어질수록 결합 강화 홈(35)의 폭이 커지게 측면(37)이 경사진다. 또한, 각각의 결합 강화 홈(35)은, 자신의 폭 및 깊이(DP)보다 길이가 더 길어지도록 상기 상측면 외주부(33)에서 연장된다. 결합 강화 홈(35)의 깊이(DP)는 0.8 내지 3.0mm 이고, 결합 강화 홈(35)의 측면(37)와 바닥면(36)이 교차하여 이루는 각도(AN)는 30 내지 60° 이다. 또한, 결합 강화 홈(35)의 바닥면(36)의 폭(WD)은 7 내지 15mm 이다. Each side of the plurality of
도 2에서는 결합 강화 홈(35)의 측면(37)과 바닥면(36)이 교차하는 바닥면 양 단 모서리(36e)의 단면과, 상기 베이스층(31)의 표면(33), 즉 상측면과 상기 측면(37)이 교차하는 모서리의 단면이 마치, 쐐기(wedge)와 같이 뾰족한 예각으로 도시되어 있으나, 실제의 엑스선관 타겟(30)에서는 상기 모서리들의 단면이 약간 뭉툭한 곡선 형태일 수 있다. In FIG. 2, a cross-section of both
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 강화 홈(35)은 상기 상측면 외주면(33)에서 베이스층(31)의 회전 중심, 즉 회전 축선(RC)을 중심으로 동심원을 이루며 배열된다. 다만, 본 발명의 엑스선관 타겟에서 복수의 결합 강화 홈의 평면 형상은 도 3에 도시된 것처럼 동심원 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 회전 축선(RC)을 중심으로 방사 방향(radial direction)으로 연장된 직선 형상이거나, 상기 회전 축선(RC)을 중심으로 한 나선(helical curve) 형상일 수도 있다. As shown in FIG. 3, the plurality of
베이스층과 전자 충돌층 간 경계면이 매끄러운 엑스선관 타겟과 비교하여, 도 1 및 도 2에 도시된 엑스선관 타겟(30)은, 전자 충돌층(40)과 베이스층(31)의 경계면에서 접촉 결합되는 표면적이 확대되므로 베이스층(31)과 전자 충돌층(40) 간의 결합력이 강화된다. 부연하면, 복수의 결합 강화 홈(35)에 채워져 경화되어서, 전자 충돌층(40)의 표면 침투부(41)가 마치 후크(hook)처럼 결합 강화 홈(35)에서 빠져 나오지 못하게 서로 간섭되어서, 베이스층(31)과 전자 충돌층(40) 간의 결합력이 더욱 강화된다.Compared to the X-ray tube target having a smooth interface between the base layer and the electron collision layer, the
이하에서, 상기 엑스선관 타겟(30)의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선관 타겟의 제조 과정 중 용사 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 상기 엑스선관 타겟(30)의 제조 방법은, 베이스층 형성 단계와, 결합 강화 홈 가공 단계와, 용사 단계를 구비한다. 상기 베이스층 형성 단계는, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속, 즉 순수 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 된 모재(母材)를 기계 가공하여 복수의 결합 강화 홈(35)이 없는 베이스층(31)을 형성하는 단계이다. 상기 기계 가공에는, 모재를 타격하여 베이스층(31)의 형태와 유사한 디스크(disk) 형태로 변형함과 동시에 강성을 강화하는 단조(鍛造) 가공 단계가 포함될 수 있다. 상기 단조 가공된 모재는 대량 생산된 기성품을 구매할 수 있고, 엑스선관 타겟(30)의 제조자는 상기 단조 가공된 모재를 예컨대, 절삭, 그라인딩(grinding)과 같은 마무리 기계 가공을 하여 베이스층(31)으로 제조할 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing the
상기 결합 가공 홈 가공 단계는, 상기 베이스층(31)의 일 표면(33), 즉 상측면 외주부를 기계 가공하여 복수의 결합 강화 홈(35)을 형성하는 단계이다. 상기 복수의 결합 강화 홈(35)은, 엔드밀(end mill)(미도시)을 절삭 공구로 사용하여 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 복수의 결합 강화 홈(35)을 절삭 가공하여 형성될 수 있다. 상기 결합 강화 홈(35)의 구체적인 형상에 대해서는 상술한 바 있으므로 중복된 설명은 생략한다. 한편, 상기 복수의 결합 강화 홈(35)은 반드시 엔드밀을 이용한 절삭 가공에 의해서만 형성될 수 있는 것은 아니며, 예를 들어, 포토레지스트 도포 단계, 마스킹 단계, 현상 단계, 및 식각 단계를 포함하는 포토리소그래피 공정을 통해서도 형성될 수 있다. The joining groove machining step is a step of forming a plurality of joining
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 상기 용사 단계는 텅스텐(W)을 포함하는 금속, 즉 순수 텅스텐(W) 또는 텅스텐 합금의 분말을 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 용사(溶射)하고 냉각하여 상기 표면 침투부(41) 및 표면 적층부(43)를 구비한 전자 충돌층을 형성하는 단계이다. 상기 용사 단계는 상기 텅스텐을 포함하는 금속의 분말을 플라즈마(plasma)에 실어, 상기 금속의 분말을 녹이면서 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 분사하는 플라즈마 용사 단계를 구비할 수 있다. 상기 플라즈마 용사 단계는 플라즈마 용사 토치(torch)(60)를 이용하여 수행될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 4, the spraying step includes spraying a metal including tungsten (W), that is, a powder of pure tungsten (W) or a tungsten alloy on the outer
플라즈마 용사 토치(60)는 중앙부에 핀(pin) 형태로 돌출된 음극 전극(cathode)(61)과, 음극 전극(61) 주변을 감싸며 음극 전극(61)의 전방에 노즐 개구(64)가 형성된 양극 전극(anode)(62)을 구비한다. 아르곤, 수소, 질소, 헬륨과 같은 불활성 가스가 음극 전극(61) 주변의 불활성 가스 공급부(67)를 통해 공급되어 음극 전극(61)과 양극 전극(62) 사이에서 플라즈마화되고, 노즐 개구(64)를 통해 상기 토치(60)의 전방으로 플라즈마 제트(plasma jet)가 분사된다. 상기 토치(60)의 과열을 방지하기 위해 양극 전극(62)의 주변부로는 냉각수 공급부(68)를 통해 냉각수가 공급된다. The
상기 토치(60) 전면의 분말 투입부(66)를 통해 텅스텐을 포함하는 금속의 분말이 투입되면 상기 플라즈마 제트에 의해 용융되고, 상기 용융된 금속은 상기 플라즈마 제트에 실려 상기 토치(60)의 전방에 배치된 베이스층(31)의 상측면(32) 외주부에 코팅(coating)되고 냉각되면서 전자 충돌층(40)이 형성된다. 바람직한 실시예에서, 상기 텅스텐 (W)을 포함하는 금속은 텅스텐 합금이고, 그 성분에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함될 수 있다. 상기 라듐(Ra)은 용사된 텅스텐 합금이 베이스층(31)의 상측면 외주부(33)에 부착되는 부착력을 향상시켜 베이스층(31)과 전자 충돌층(40) 간의 결합력을 높여준다. 용사되어 상기 결합 강화 홈(35)에 채워져 경화된 금속은 상기 표면 침투부(41)가 되고, 그 위에 적층되어 경화된 금속은 상기 표면 적층부(43)가 되며, 상기 표면 침투부(41)와 표면 적층부(43)는 일체로 합쳐져 경화된다. When a powder of metal including tungsten is introduced through the
이상에서 설명한 엑스선관 타겟(30)은 베이스층(31)과, 그 일 표면에 용사 코팅된 전자 충돌층(40)을 구비한다. 이때 베이스층(31)은 대량 생산된 것을 구매하여 사용할 수 있으므로, 분말야금 후 단조 가공을 하여 형성되는 종래의 엑스선관 타겟보다 제조 비용이 절감되고 제조 시간이 단축되어 생산성이 향상된다. 또한, 분말야금 장치나 단조 가공 장치를 필요로 하지 않으므로, 엑스선관 타겟 제조를 위한 초기 투자 비용을 줄일 수 있다. The
또한, 상기 엑스선관 타겟(30)은 베이스층(31)에 형성된 결합 강화 홈(35)에 채워지게 형성된 표면 침투층(41)으로 인해 전자 충돌층(40)과 베이스층(31)이 후크(hook)에 체결된 것처럼 연계되어서, 전자 충돌층(40)이 베이스층(31)에서 분리되지 않아 품질 신뢰성 및 내구성이 향상된다. In addition, the
한편, 본 발명의 엑스선관 타겟(30)은 전자 충돌층(40)이 부분적으로 마모 내지 식각된 경우에 베이스층(31)의 표면에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 다시 용사하는 방법으로 용이하게 전자 충돌층(40)을 재생할 수 있다. 따라서, 엑스선관 타겟(30)을 폐기하지 않게 되므로 자원 낭비가 억제되고, 엑스선관의 유지 관리 비용이 절감된다. On the other hand, the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
10: 엑스선관
11: 진공 튜브
16: 음극
28: 로터(rotor)
30: 엑스선관 타겟
31: 베이스층
35: 결합 강화 홈
40: 전자 충돌층10: X-ray tube 11: vacuum tube
16: cathode 28: rotor
30: X-ray tube target 31: base layer
35: bonding strengthening groove 40: electron collision layer
Claims (11)
몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속으로 이루어지며, 일 표면에 복수의 결합 강화 홈(groove)이 형성된 베이스층(base layer); 및, 상기 베이스층의 일 표면에 텅스텐(W)을 포함하는 금속이 용사(溶射)되고 경화되어서 형성된 전자 충돌층;을 구비하고,
상기 복수의 결합 강화 홈은 각각, 상기 베이스층의 일 표면에서 깊어질수록 폭이 커지게 측면이 경사지고, 상기 결합 강화 홈의 폭 및 깊이보다 길이가 더 길어지도록 상기 베이스층의 일 표면에서 연장되며,
상기 전자 충돌층은, 상기 복수의 결합 강화 홈에 상기 용사된 금속이 채워지고 경화된 표면 침투부, 및 상기 베이스층의 일 표면 상에 적층되며 상기 표면 침투부와 일체로 형성된 표면 적층부를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟.Electrons collide to emit X-rays,
A base layer made of a metal including molybdenum (Mo) and having a plurality of bond reinforcing grooves formed on one surface thereof; And an electron collision layer formed by spraying and hardening a metal including tungsten (W) on one surface of the base layer.
Each of the plurality of bonding reinforcement grooves is inclined to the side thereof to become wider as it is deeper on one surface of the base layer, and extends from one surface of the base layer to be longer than the width and depth of the coupling reinforcement groove. ,
The electron collision layer includes a surface penetrating portion filled with the sprayed metal in the plurality of bond reinforcing grooves, and a surface stacking portion laminated on one surface of the base layer and integrally formed with the surface penetrating portion. X-ray tube target, characterized in that.
상기 전자 충돌층을 구성하는 금속 성분에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함된 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟.The method of claim 1,
The metal component constituting the electron collision layer X-ray tube target, characterized in that it contains 3 to 10wt% of radium (Ra).
상기 결합 강화 홈의 깊이는 0.8 내지 3.0mm 이고,
상기 결합 강화 홈의 측면과 바닥면이 교차하여 이루는 각도는 30 내지 60° 인 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟. The method of claim 1,
The depth of the coupling reinforcement groove is 0.8 to 3.0mm,
X-ray tube target, characterized in that the angle between the side and the bottom surface of the coupling reinforcement groove is 30 to 60 °.
상기 결합 강화 홈의 바닥면의 폭은 7 내지 15mm 인 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟.The method of claim 3, wherein
X-ray tube target, characterized in that the width of the bottom surface of the coupling reinforced groove is 7 to 15mm.
상기 복수의 결합 강화 홈은 상기 베이스층의 일 표면에서 동심원을 이루며 배열된 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟.The method of claim 1,
The plurality of bonding reinforcement grooves are arranged in a concentric manner on one surface of the base layer X-ray tube target.
상기 진공 튜브 내부로 전자(electron)를 투사하는 음극(cathode); 및,
상기 진공 튜브 내부에 배치되고, 상기 음극에서 투사된 전자(electron)가 충돌하여 엑스선(X-ray)이 방출되는 엑스선관 타겟;을 구비하고,
상기 엑스선관 타겟은 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 엑스선관 타겟인 것을 특징으로 하는 엑스선관. A vacuum tube in which the internal space is in a vacuum state;
A cathode for projecting electrons into the vacuum tube; And,
And an X-ray tube target disposed inside the vacuum tube and emitting X-rays due to collision of electrons projected from the cathode.
The X-ray tube target is an X-ray tube, characterized in that the X-ray tube target of any one of claims 1 to 5.
몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속으로 된 모재(母材)를 기계 가공하여 상기 복수의 결합 강화 홈이 없는 베이스층을 형성하는 베이스층 형성 단계;
상기 베이스층의 일 표면을 기계 가공하여 상기 복수의 결합 강화 홈을 형성하는 결합 강화 홈 가공 단계; 및,
텅스텐(W)을 포함하는 금속의 분말을 상기 베이스층의 일 표면에 용사(溶射)하고 냉각하여 상기 표면 침투부 및 표면 적층부를 구비한 전자 충돌층을 형성하는 용사 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟의 제조 방법. A method of manufacturing the X-ray tube target of any one of claims 1 to 5,
A base layer forming step of forming a base layer free of the plurality of bond reinforcing grooves by machining a base metal made of molybdenum (Mo);
A bond reinforcing groove machining step of machining one surface of the base layer to form the plurality of bond reinforcing grooves; And,
And a thermal spraying step of thermally spraying and cooling the metal powder including tungsten (W) on one surface of the base layer to form an electron collision layer having the surface penetrating portion and the surface stacking portion. Method for producing an X-ray tube target.
상기 용사 단계는, 상기 금속 분말을 플라즈마(plasma)에 실어, 상기 금속 분말을 녹이면서 상기 베이스층의 일 표면에 분사하는 플라즈마 용사 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟의 제조 방법. The method of claim 7, wherein
The spraying step, the method of manufacturing an X-ray tube target, characterized in that the plasma spraying step of spraying the metal powder on the plasma (plasma), while melting the metal powder on one surface of the base layer.
상기 결합 강화 홈 가공 단계는, 엔드밀(end mill)을 절삭 공구로 사용하여 상기 베이스층의 일 표면에 상기 복수의 결합 강화 홈을 절삭 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟 제조 방법. The method of claim 7, wherein
The bonding reinforcing groove processing step, the end mill (end mill) using a cutting tool comprising the step of forming the plurality of bonding reinforcing grooves on one surface of the base layer, characterized in that it comprises a step .
상기 베이스층 형성 단계는 상기 모재를 단조(鍛造) 가공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟의 제조 방법.The method of claim 7, wherein
The base layer forming step includes the step of forging the base material manufacturing method of the X-ray tube target.
상기 용사 단계에 투입되는 금속 분말의 성분에는 3 내지 10wt%의 라듐(Ra)이 포함된 것을 특징으로 하는 엑스선관 타겟의 제조 방법. The method of claim 7, wherein
The method of manufacturing an X-ray tube target, characterized in that 3 to 10wt% of radium (Ra) is included in the component of the metal powder to be injected in the spraying step.
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