KR20200014990A - 엑스선 튜브 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑스선 튜브 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 엑스선 튜브는, 전자를 방출하는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극의 측면을 감싸고 하단부와 일단이 결합된 내부 절연 튜브, 상기 내부 절연 튜브와 일정 간격 이격되어 형성된 외부 절연 튜브, 상기 캐소드 전극과 대향하고 상기 외부 절연 튜브에 결합되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극, 상기 캐소드 전극의 상부 표면상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터 및 게터를 포함하고, 상기 캐소드 전극은 상기 내부 절연 튜브의 내부에 배치되고, 상기 내부 절연 튜브의 하면에 결합되는 상기 캐소드 단자부를 포함하는 제1 캐소드 전극부 및 상기 제1 캐소드 전극부의 상부에 결합되는 제2 캐소드 전극부로 형성되며, 상기 게터는 상기 제1 캐소드 전극부 상에 위치하며, 상기 제2 캐소드 전극부와 상기 게이트 전극에는 상기 게터가 활성화될 시, 상기 원통형 엑스선 튜브 내부와 원활히 연통되도록 각각 다수의 관통 홀을 구비한다. 이와 같이, 캐소드 전극과 외부 절연 튜브의 사이에 외부 절연 튜브와 동축 방향으로 연장되게 형성된 별도의 내부 절연 튜브를 추가적으로 설치함으로써, 전극들 간의 절연 거리를 증가시킬 수 있다. 또한, 게이트 전극의 게이트 단자부를 외부 절연 튜브의 하면에 형성함으로써, 게이트 전극과 애노드 전극 간의 절연 거리를 증가시킴과 동시에, 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 게터를 통해 엑스선 튜브의 진공도를 용이하게 유지 및 확보할 수 있다.

Description

엑스선 튜브 및 그 제조 방법{X-RAY TUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 엑스선 튜브 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에미터 출력 사양에 따른 기 설정된 에미터 및 게이트간 간격을 균일하게 유지하고 게터를 통해 고진공도를 용이하게 유지 및 확보할 수 있는 엑스선 튜브 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엑스선 튜브(X-ray Tube)는 의료 진단용이나 비파괴 검사용 또는 화학분석용 등 다양한 검사장치 또는 진단장치에 응용되어 폭넓게 사용되고 있다.

종래의 일반적인 엑스선 튜브는 전자 방출원으로 텅스텐 소재의 열음극을 사용하며, 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시키고, 방출된 전자를 애노드 전극 측의 타겟에 충돌시켜 엑스선을 발생시키는 열음극 방식의 구조를 갖는다.

그러나, 열음극 방식의 엑스선 튜브는 전자 방출을 위해 텅스텐 필라멘트를 1000도 이상의 고온으로 상승시켜야 하므로, 전자를 방출시키기 위해 추가 전력이 소모되며, 발생되는 전자가 스파이럴 구조를 갖는 텡스텐 표면에서 무작위로 방출되기 때문에 엑스선 방출 효율 및 집속 성능이 현저히 떨어지는 문제가 있다.

이러한 문제점을 고려하여, 최근에는 냉음극 전자 방출원으로 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube : CNT) 등의 나노 구조물을 이용한 전계방출형 엑스선 튜브에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

전계방출형 엑스선 튜브는 캐소드 전극, 게이트 전극 및 애노드 전극을 포함하는 구성을 갖는다. 전계방출형 엑스선 튜브는 캐소드 전극 상에 탄소나노튜브 등의 나노 구조물로 형성된 에미터와 게이트 전극 사이에 형성된 전계에 의해 전자가 방출되고, 에미터로부터 방출된 전자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 전계에 의해 가속되어 애노드 전극 측에 형성된 타겟과 충돌하여 엑스선을 발생하게 된다.

이러한 탄소나노튜브 기반의 전계방출형 엑스선 튜브는 열음극 방식의 엑스선 튜브에 비하여 열에 의한 전력손실이 발생하지 않는 장점과 더불어, 방출되는 전자가 탄소나노튜브의 길이 방향을 따라 방출되기 때문에 애노드 전극 측의 타겟을 향한 전자의 방향 지향성이 우수하여 엑스선 방출 효율 및 집속성능이 향상된다. 또한, 열음극에서의 전자방출은 필라멘트 특유의 웜업(Warm-up) 시간으로 인해 전자방출 특성이 아날로그에 준하여 이루어지나, 냉음극 CNT 전계방출의 경우 상기 웜업 시간이 불필요하므로 매우 빠른 온-오프(On-Off) 특성에 기반한 디지털 구동이 가능한 장점이 있다.

하지만, 전계방출형 엑스선 튜브의 경우, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이, 애노드 전극과 게이트 전극 사이, 및 게이트 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되는 높은 전위차로 인해 애노드 전극과 캐소드 전극 사이, 애노드 전극과 게이트 전극 사이, 또는 게이트 전극과 캐소드 전극 사이에서 절연 재질의 진공 튜브을 통한 절연 파괴가 쉽게 일어나는 문제가 있으며, 이러한 절연 파괴 현상은 전계방출형 엑스선 튜브의 소형화에 걸림돌이 되고 있다.

또한, 전계방출형 엑스선 튜브는 외부의 전원공급회로와의 연결을 위한 게이트 전극의 단자부가 진공 튜브의 측면으로 노출되는 경우, 게이트 전극과 애노드 전극 간의 절연 거리가 짧아질 뿐만 아니라, 게이트 전극의 측면 노출을 위해 진공 튜브의 구조를 변경하거나, 혹은 게이트 전극과 외부 전원공급회로와의 전기적 연결이 진공 튜브의 측면에서 이루어지는 등의 이유로 인해 제조 공정의 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 전계방출형 엑스선 튜브는 엑스선 튜브의 각 구조물들을 진공으로 밀봉하는 것이 중요한데, 엑스선 튜브가 진공으로 밀봉된 후에도 내부 벽이나 에미터에서 방출되는 가스들에 의해 진공도가 저하되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 엑스선 튜브에 게터(700)를 설치하여 엑스선 튜브 내의 진공도를 유지하는 기술이 개발되었다. 도 1에는 게터가 집속전극(600)에 설치되는 것으로 도시되어있지만, 종래에는 집속전극(600) 외에 절연튜브(400) 등에 게터가 노출되도록 설치되었다.

도 1에 도시된 바와 같이 게터(700)가 노출되도록 설치되는 경우 엑스선 튜브 활성화시 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 게터에서 방출되는 물질에 의해 절연튜브 표면에 도전성 물질이 코팅되어 절연내력을 저하시키는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 전계방출형 엑스선 튜브의 절연 내력을 향상시키고, 전계방출형 엑스선 튜브 내부의 고진공도를 용이하게 유지 및 확보함과 동시에 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 초소형 엑스선 튜브 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 원통형 엑스선 튜브는 전자를 방출하는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극의 측면을 감싸고 하단부와 일단이 결합된 내부 절연 튜브, 상기 내부 절연 튜브와 일정 간격 이격되어 형성된 외부 절연 튜브, 상기 캐소드 전극과 대향하고 상기 외부 절연 튜브에 결합되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극, 상기 캐소드 전극의 상부 표면상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터 및 게터를 포함하는 원통형 엑스선 튜브에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 내부 절연 튜브의 내부에 배치되고, 상기 내부 절연 튜브의 하면에 결합되는 상기 캐소드 단자부를 포함하는 제1 캐소드 전극부 및 상기 제1 캐소드 전극부의 상부에 결합되는 제2 캐소드 전극부로 형성되며, 상기 게터는 상기 제1 캐소드 전극부 상에 위치하며, 상기 게터가 활성화될 시, 상기 원통형 엑스선 튜브 내부와 원활히 연통되도록 상기 제2 캐소드 전극부와 상기 게이트 전극에는 각각 다수의 제 1 및 제 2 홀을 구비할 수 있다.

상기 제1 홀은 상기 제2 캐소드 전극부의 상단 1/3 지점에 형성되며 상기 제2 홀은 상기 게터가 상기 원통형 엑스선 튜브 내부에 존재하는 가스를 원활히 흡착할 수 있도록 상기 제1 홀과 일직선 상에 위치되도록 형성할 수 있다.

상기 제1 캐소드 전극부은 상기 내부 절연 튜브의 내부에 배치되며, 상기 제1 캐소드 전극부의 하단부는 상기 내부 절연 튜브의 하면에 결합되어 외부의 전원공급회로와의 전기적 연결을 위한 캐소드 단자부를 형성한다.

상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 나노 구조물로 형성된다.

이와 같은 엑스선 튜브 및 그 제조 방법에 따르면, 캐소드 전극과 외부 절연 튜브의 사이에 외부 절연 튜브와 동축 방향으로 연장되게 형성된 별도의 내부 절연 튜브를 추가적으로 설치함으로써, 캐소드 전극과 게이트 전극 간의 절연 거리, 및 캐소드 전극과 애노드 전극 간의 절연 거리 등을 증가시킬 수 있다.

또한, 게이트 전극의 게이트 단자부를 외부 절연 튜브의 하면에 형성함으로써, 게이트 전극과 애노드 전극 간의 절연 거리를 외부 절연 튜브를 통해 충분히 확보시킴과 동시에, 모든 전극이 단방향에 위치함에 따라 제조 공정의 효율성 향상과 제조된 엑스선 튜브의 커넥터 구성 등을 단순화 시킬 수 있다.

또한, 제1 캐소드 전극부와 제2 캐소드 전극부 사이에 배치된 게터를 통해 엑스선 튜브 내부의 고진공도를 용이하게 유지 및 확보할 수 있고, 게터 활성화 시 게터에서 방출되는 전도성 물질이 절연 튜브 표면에 코팅되는 것을 방지하여 절연 튜브의 절연 내력의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 종래 엑스선 튜브의 단면도이다.
도 2는 종래 엑스선 튜브의 게터 활성화 후 세라믹 표면을 실제로 촬영한 사진이다.
도 3는 종래 엑스선 튜브의 게터 활성화 후 세라믹 표면 저항을 실제로 측정 사진이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 캐소드 전극을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 게이트 전극을 나타낸 사시도이다.

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 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브의 단면도이고, 도 5는 캐소드 전극을 나타낸 사시도이며, 도 6은 게이트 전극을 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(1000)는 외부 절연 튜브(400), 외부 절연 튜브(400)의 양단에 각각 배치된 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500), 및 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 사이에 배치된 게이트 전극(300), 전극 간의 절연 거리를 증가시키기 위해 캐소드 전극(100)과 외부 절연 튜브(400)의 사이에 배치되고 외부 절연 튜브(400)와 동축으로 연장되게 형성된 내부 절연 튜브(200) 및 캐소드 전극(100)에 설치되어 엑스선 튜브(1000) 내부 고진공도를 유지 및 확보하기 위한 게터(700)을 포함한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 캐소드 전극(100)은 제1 캐소드 전극부(110), 제2 캐소드 전극부(120), 에미터(140) 및 게터(700)를 포함한다.

제1 캐소드 전극부(110)는 내부 절연 튜브(200)의 내부에 배치되며, 제1 캐소드 전극부(110)의 하단부에는 내부 절연 튜브(200)의 하면에 결합되어 외부의 전원 공급 회로와의 전기적 연결을 위한 캐소드 단자부(112)가 형성된다.

게터(700)는 엑스선 튜브(1000) 내부의 고진공도를 유지 및 확보하기 위해 제1 캐소드 전극부(100) 상에 설치된다. 게터(700)는 제1 캐소드 전극부(110)의 표면 상에 직접 설치될 수도 있고, 게터(700)를 별도의 지지 구조물에 결합하고, 상기 별도의 지지 구조물을 제1 캐소드 전극(110)의 상부 표면에 결합시켜 게터(700)가 제1 캐소드 전극(110)의 상부 표면으로부터 일정간격 이격되도록 배치할 수도 있다. 게터(700)는 캐소드 전극부(100)에 형성된 홀과 게이트 전극부에 형성된 홀을 통해 엑스선 튜브 내부와 연통되어 엑스선 튜브 내부의 고진공도를 유지 및 확보한다. 즉, 게터(700)는 제2 캐소드 전극부(120)에 형성된 제1 홀(122)과 제2 게이트 전극부(320)에 형성된 제2 홀(322)을 통해 엑스선 튜브(1000)의 내부와 연통되고, 엑스선 튜브 내부의 오염 가스들을 흡착함으로써 엑스선 튜브 내부의 고진공도를 유지 및 확보할 수 있다.

게터(700)는 제1 캐소드 전극부(110)와 내부 절연 튜브(200)의 브레이징 시 활성화된다. 즉, 게터(700)는 제1 캐소드 전극부(110)와 내부 절연 튜브(200)의 브레이징 온도에 의해 활성화되어 엑스선 튜브 내부의 오염 가스들을 흡착하여 고진공도를 유지 및 확보할 수 있다.

이처럼, 게터(700)가 제1 캐소드 전극부(110)와 제2 캐소드 전극부(120) 사이에 형성되는 공간에 배치되는 경우 활성화된 게터(700)에서 발산되는 전도성 물질이 제1 캐소드 전극부(110)와 제2 캐소드 전극부(120) 표면에 코팅되므로, 도 1 내지 도 3에 도시된 종래 엑스선 튜브의 내부 표면에 전도성 물질이 코팅되는 것을 방지할 수 있어 엑스선 튜브의 내부 표면의 절연을 확보할 수 있다.

제2 캐소드 전극부(120)는 제1 캐소드 전극부(110)의 상부에 결합된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제2 캐소드 전극부(120)에는 게터(700)가 엑스선 튜브(1000) 내부의 고진공도를 유지 및 확보할 수 있도록 게터(700)와 엑스선 튜브(1000) 내부를 연통시켜주는 복수개의 제1 홀(122)이 형성된다. 이때, 제1 홀(122)의 형성 위치는 게터(132)가 활성화되면서 발산되는 전도성 게터 물질이 전방위로 발산될 수 있도록 제2 캐소드 전극부(120)의 상단 1/3 지점에 위치하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 홀(122)의 개수 및 크기는 엑스선 튜브 내부에 존재하는 가스를 게터(700)가 원활하게 흡수할 수 있으면 어떠한 개수 및 크기로도 형성이 가능하나, 엑스선 튜브의 내구성, 게터가 가스를 흡수하여 엑스선 튜브 내부의 진공도를 유지 및 확보하는 효율 등을 고려하여 최소한의 개수 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

에미터(130)는 전자를 방출하는 전자 방출원으로 제2 캐소드 전극부(120)의 상부 표면에 형성한다. 에미터(130)는 별도의 기판에 형성하여 제2 캐소드 전극부(120)에 결합하거나, 또는 제2 캐소드 전극부(120)의 표면에 직접 형성할 수 있다. 에미터(130)는 예를 들어, 탄소나노튜브와 같은 다수의 나노 구조물로 형성할 수 있다. 탄소나노튜브로 에미터를 형성할 경우, 제2 캐소드 전극부(120)의 표면에 화학기상증착법(CVD) 등을 이용하여 다수의 탄소나노튜브를 직접 성장시키거나, 탄소나노튜브 페이스를 인쇄한 후 소성하는 등의 방법으로 형성할 수 있다.

내부 절연 튜브(200)는 캐소드 전극(100)의 측면을 감싸도록 원통 형상의 튜브 형태로 형성한다. 내부 절연 튜브(200)는 세라믹, 유리 또는 실리콘 등의 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 알루미나 세라믹스 물질로 형성할 수 있다.

내부 절연 튜브(200)는 내부에 캐소드 전극(100)을 수용할 수 있도록 상하면이 개구된 원통 형상으로 형성하며, 내부 절연 튜브(200)의 직경은 외부 절연 튜브(400)의 내부에 수용될 수 있도록 외부 절연 튜브(400)의 직경보다 작게 형성한다. 내부 절연 튜브(200)는 외부 절연 튜브(400)와 동축 방향 즉, 동일한 방향으로 연장되도록 외부 절연 튜브(400)의 내부에 배치되며, 캐소드 전극(100)과 게이트 전극(300) 간의 절연 거리, 및 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 간의 절연 거리 등을 증가시키기 위하여, 내부 절연 튜브(200)의 적어도 일부는 외부 절연 튜브(400)의 외부로 노출되도록 한다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 게이트 전극(300)은 제1 게이트 전극부(310) 및 제2 게이트 전극부(320)를 포함할 수 있다.

제1 게이트 전극부(310)는 내부 절연 튜브(200)와 외부 절연 튜브(400)의 사이에 배치되며, 외부 절연 튜브(400)의 하면에 결합되는 게이트 단자부(312), 및 내부 절연 튜브(200)의 상면에 결합되는 게이트 결합부(314)를 포함한다.

제2 게이트 전극부(320)는 캐소드 전극(100)의 상단을 커버하도록 제1 게이트 전극부(310)의 상부에 결합된다. 제2 게이트 전극부(320)는 에미터(130)에 근접하게 배치되어 전자 방출을 위한 전계를 형성한다. 예를 들어, 제2 게이트 전극부(320)는 전자의 관통을 위해 상부면에 다수의 게이트 홀이 형성된 구조를 갖거나, 또는 다수의 게이트 홀이 형성된 얇은 금속판이 내측면에 결합된 구조로 형성할 수 있다.

또한, 제2 게이트 전극부(320)의 측면에는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 엑스선 튜브(1000) 내부의 효율적인 진공도 유지 및 확보를 위해 복수개의 제2 홀(322)이 형성된다. 이때, 제2 홀(322)은 게터(700)가 엑스선 튜브 내부에 존재하는 가스를 원활하게 흡수할 수 있도록 제1 홀(122)과 일직선상에 위치되도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 홀(322)의 개수 및 크기는 엑스선 튜브 내부에 존재하는 가스를 게터(700)가 원활하게 흡수할 수 있으면 어떠한 개수 및 크기로도 형성이 가능하나, 엑스선 튜브의 내구성, 게터(700)가 가스를 흡수하여 엑스선 튜브 내부의 진공도를 유지 및 확보하는 효율 등을 고려하여 최소한의 개수 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 게이트 전극(300)은 제1 게이트 전극부(310) 및 제2 게이트 전극부(320)로 분리된 다층 구조를 갖는 것으로 형성되었으나, 이에 한정하지 않고, 제1 게이트 전극(310)과 제2 게이트 전극(320)이 일체로 형성된 구조로 형성할 수도 있다.

외부 절연 튜브(400)는 게이트 전극(300)의 측면을 감싸도록 원통 형상의 튜브 형태로 형성한다. 외부 절연 튜브(400)는 내부 절연 튜브(200)와 같은 세라믹, 유리 또는 실리콘 등의 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미나 세라믹스의 물질로 형성될 수 있다.

외부 절연 튜브(400)는 상하면이 개구된 원통 형상으로 형성하며, 내부에 캐소드 전극(100), 내부 절연 튜브(200) 및 게이트 전극(300) 등이 수용될 수 있도록 내부 절연 튜브(200)보다 큰 직경으로 형성한다. 또한, 외부 절연 튜브(400)는 전극들 간의 절연 거리를 증가시키기 위하여, 내부 절연 튜브(200)와 동축 방향으로 연장되게 형성한다.

애노드 전극(500)은 캐소드 전극(100)의 반대측에 배치되도록 외부 절연 튜브(400)에 결합한다. 애노드 전극(500)은 캐소드 전극(100)의 에미터(130)로부터 방출된 전자와 충돌하여 엑스선을 방출하는 타겟(520)을 포함할 수 있다. 타겟(520)은 예를 들어, 베릴륨(Be) 윈도우의 하면에 직접 텅스텐(W)이 코팅된 투과형 구조, 또는 애노드 전극(500) 상에 텅스텐(W) 블록이 형성된 반사형 구조 등이 이용될 수 있다.

본 실시예에 따른 엑스선 튜브는 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 사이에 수kV에서 수백kV에 달하는 높은 전위차가 형성되면, 에미터(130)에서 방출된 전자는 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 사이의 전위차에 위해 애노드 전극(500) 방향으로 가속되며, 가속된 전자가 타겟(520)과 충돌하여 엑스선을 발생시키게 된다.

본 실시예에 따른 엑스선 튜브(1000)는 게이트 전극(300)의 상부에 결합되는 집속 전극(600)을 더 포함할 수 있다. 집속 전극(600)은 애노드 전극(500) 측으로 진행하는 전자빔을 타겟(520) 방향으로 집속하기 위한 전계를 형성한다.

본 실시예에 따르면, 캐소드 전극(100)과 외부 절연 튜브(400)의 사이에 외부 절연 튜브(400)와 동축 방향으로 연장되게 형성된 별도의 내부 절연 튜브(200)를 추가적으로 설치함으로써, 캐소드 전극(100)과 게이트 전극(300) 간의 절연 거리, 및 캐소드 전극(100)과 애노드 전극(500) 간의 절연 거리 등을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 엑스선 튜브(1000)는 캐소드 전극(100)에 의해 내부 절연 튜브(200)의 하부 공간이 밀봉되고, 게이트 전극(300)에 의해 내부 절연 튜브(200)와 외부 절연 튜브(400)의 사이 공간이 밀봉되며, 애노드 전극(500)에 의해 외부 절연 튜브(400)의 상부 공간이 밀봉되어, 엑스선 튜브 내부 공간이 진공 밀봉된다. 또한, 캐소드 전극(100)에 배치된 게터(700)가 제2 캐소드 전극부(120)에 형성된 제1 홀(122)과 제2 게이트 전극부(320)에 형성된 제2 홀(322)을 통해 엑스선 튜브 내부와 연통되어 오염 가스를 흡착함에 따라 엑스선 튜브의 진공도가 보다 용이하게 유지 및 확보된다.

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.

1000 : 엑스선 튜브 100 : 캐소드 전극
110 : 제1 캐소드 전극부 112 : 캐소드 단자부
120 : 제2 캐소드 전극부 122 : 제1 홀
130 : 에미터 200 : 내부 절연 튜브
300 : 게이트 전극 310 : 제1 게이트 전극부
312 : 게이트 단자부 314 : 게이트 결합부
320 : 제2 게이트 전극부 322 : 제2 홀
400 : 외부 절연 튜브 500 : 애노드 전극
520 : 타겟 600 : 집속 전극
700: 게터

Claims (5)

1. 전자를 방출하는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극의 측면을 감싸고 하단부와 일단이 결합된 내부 절연 튜브, 상기 내부 절연 튜브와 일정 간격 이격되어 형성된 외부 절연 튜브, 상기 캐소드 전극과 대향하고 상기 외부 절연 튜브에 결합되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극, 상기 캐소드 전극의 상부 표면상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터 및 게터를 포함하는 원통형 엑스선 튜브에 있어서,
   상기 캐소드 전극은
   상기 내부 절연 튜브의 내부에 배치되고, 상기 내부 절연 튜브의 하면에 결합되는 상기 캐소드 단자부를 포함하는 제1 캐소드 전극부 및 상기 제1 캐소드 전극부의 상부에 결합되는 제2 캐소드 전극부로 형성되며,
   상기 게터는 상기 제1 캐소드 전극부 상에 위치하며,
   상기 게터가 활성화될 시, 상기 원통형 엑스선 튜브 내부와 원활히 연통되도록 상기 제2 캐소드 전극부와 상기 게이트 전극에는 각각 다수의 제 1 및 제 2 홀을 구비한 것을 특징으로 하는 원통형 엑스선 튜브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 홀은 상기 제2 캐소드 전극부의 상단 1/3 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 엑스선 튜브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 홀은 상기 게터가 상기 원통형 엑스선 튜브 내부에 존재하는 가스를 원활히 흡착할 수 있도록 상기 제1 홀과 일직선 상에 위치되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 원통형 엑스선 튜브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 캐소드 전극부은 상기 내부 절연 튜브의 내부에 배치되며, 상기 제1 캐소드 전극부의 하단부는 상기 내부 절연 튜브의 하면에 결합되어 외부의 전원공급회로와의 전기적 연결을 위한 캐소드 단자부를 형성하는 것을 특징으로 하는 원통형 엑스선 튜브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 나노 구조물로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 엑스선 튜브.

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