KR20210017134A - 전자빔 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자빔 발생장치에 관한 것으로써, 외부전원이 인가되는 캐소드판, 상기 캐소드판 상부에 고정 결합되는 CNT 인쇄전극기판, 상기 CNT 인쇄전극기판 상에 형성되는 CNT 에미터, 상기 캐소드판 측부에 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 형성되는 캐소드판 절연 연결부, 상기 캐소드판 절연 연결부와 고정 결합되는 절연 스페이서, 상기 절연 스페이서와 고정 결합되는 게이트판 절연 연결부, 상기 게이트판 절연 연결부를 고정 결합되는 게이트판을 포함하여 상기 캐소드판 절연 연결부와 상기 게이트판 절연 연결부를 전기적으로 절연시킨다. 이와 같은 전자빔 발생장치는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연 스페이서를 적용하여 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 절연 성능을 향상시킬 수 있고, 절연 스페이서 양측에 캐소드판 절연 연결부와 게이트판 절연 연결부를 먼저 브레이징 한 후 캐소드판 절연 연결부와 캐소드판, 게이트판 절연 연결부와 게이트판을 결합하는 것에 의해 CNT 에미터와 게이트 메쉬에 형성되는 게이트 홀의 얼라인이 틀어지는 것을 방지할 수 있어 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있으며, 게이트 전극을 캐소드 전극 측으로 수직 연장하여 캐소드 전극에서 방출되는 전자가 비정상적인 방향으로 이동하더라도 엑스선 튜브의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전자빔 발생장치 {E-BEAM GENERATOR}

본 발명은 전자빔 발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 캐소드 전극과 게이트 전극으로 구성되어 전자빔을 방출하고, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연 스페이서를 형성하여 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연성을 향상시키고, 제조 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전자빔 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자빔 발생장치는 엑스선을 방출하는 엑스선 튜브, 램프, 시료를 검사하는 검사장비(SEM, Scanning Electron Microscope 등) 등 다양한 장치에 적용되고 있다.

전자빔 발생장치는 전자빔을 발생시키는 방식에 따란 필라멘트를 사용하는 열음극 전자빔 발생장치와 CNT(Carbon Nano Tube) 등의 나노 구조물을 사용하는 냉음극 엑스선 전자빔 발생장치로 분류될 수 있다.

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

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

전계방출형 전자빔 발생장치는 캐소드 전극 및 게이트 전극을 포함하는 구성을 갖고, 상기 캐소드 상에 탄소나노튜브 등의 나노 구조물로 형성된 에미터와 게이트 전극 사이에 형성된 전계에 의해 전자가 방출된다.

이러한 탄소나노튜브 기반의 전계방출형 전자빔 발생장치는 열음극 방식의 전자빔 발생장치에 비하여 열에 의한 전력손실이 발생하지 않는 장점과 더불어, 방출되는 전자가 탄소나노튜브의 길이 방향을 따라 방출되기 때문에 전자의 방향 지향성이 우수하여 전자 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.

탄소나노튜브 기반의 전계방출형 전자빔 발생장치는 캐소드와 게이트 전극만으로 구성되므로, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이를 고정시킴과 동시에 절연시키는 것이 중요하다.

종래에는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 세라믹 등의 절연 재료를 삽입하여 브레이징을 통해 캐소드 전극, 절연재료 및 게이트 전극을 결합하거나, 나사 등의 결합부재를 통해 캐소드 전극, 절연재료 및 게이트 전극을 결합하였다.

하지만, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연 재료를 삽입하고 브레이징을 통해 캐소드 전극과 절연재료, 게이트 전극과 절연재료를 결합하는 경우 브레이징 동안 절연 재료가 일부 녹는 현상으로 유동되고, 절연 재료의 유동에 의해 캐소드 전극과 게이트 전극간의 정렬이 틀어지는 문제가 발생하였다. 또한, 캐소드 전극과 절연재료, 게이트 전극과 절연재료를 나사 등의 결합부재로 결합하는 경우에는 결합 강도가 낮으며, 나사 등의 결합부재가 절연재료에 결합될 때 절연재료가 파손되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 전자빔 발생장치의 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연부재를 형성하여 절연 성능을 향상시키고, 캐소드 전극과 절연 스페이서, 게이트 전극과 절연 스페이서의 결합시 캐소드 전극과 게이트 전극의 얼라인(Align)이 틀어지는 것을 방지할 수 있는 전자빔 발생장치를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 전자빔 방출장치는 외부전원이 인가되는 캐소드판, 상기 캐소드판 상부에 고정 결합되는 CNT 인쇄전극기판, 상기 CNT 인쇄전극기판 상에 형성되는 CNT 에미터, 상기 캐소드판 측부에 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 형성되는 캐소드판 절연 연결부, 상기 캐소드판 절연 연결부와 고정 결합되는 절연 스페이서, 상기 절연 스페이서와 고정 결합되는 게이트판 절연 연결부, 상기 게이트판 절연 연결부를 고정 결합되는 게이트판을 포함하여 상기 캐소드판 절연 연결부와 상기 게이트판 절연 연결부를 전기적으로 절연시킨다.

상기 캐소드판은 상기 CNT 인쇄전극기판이 삽입되도록 삽입홈이 형성된다.

상기 CNT 에미터는 상기 CNT 인쇄전극기판의 일부 영역 전체에 벌크(bulk) 형상으로 형성된다.

상기 캐소드판 절연 연결부는 상기 캐소드판과 따로 형성되어 접착제, 볼트 나사 등의 결합부재를 통하거나 브레이징 등의 방법으로 결합된다.

상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부의 일부 영역에만 형성되어 상기 캐소드판과 상기 게이트판을 절연시킨다.

상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부 및 상기 게이트판 절연 연결부에 억지끼움 또는 나사 볼트 등의 결합부재를 통하거나 브레이징 등의 방법으로 고정 결합된다.

상기 게이트판 절연 연결부는 상기 게이트판과 따로 형성되어 접착제, 볼트 나사 등의 결합부재를 통하거나 브레이징 등의 방법으로 결합된다.

상기 게이트판은 게이트 메쉬를 포함한다.

상기 게이트판은 수평으로 연장되어 상기 게이트판 절연 연결부 상부에 결합되는 제1영역과 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서, 상기 캐소드판 절연 연결부의 내부에 상기 제1영역으로부터 수직 하방으로 연장되는 제2영역을 포함한다.

상기 제2영역은 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 형성되고, 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서의 전체 영역 및 상기 캐소드판 절연 연결부의 적어도 일부 영역을 덮는 길이로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 엑스선 튜브는 절연 케이스, 상기 절연 케이스 일측에 배치되고 전자를 방출하는 상기 전자빔 방출장치, 상기 절연 케이스의 타측에 상기 캐소드 전극과 대향하도록 배치되고, 상기 전자빔 방출장치로부터 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 타겟을 구비한 아노드 전극을 포함하고, 상기 전자빔 방출장치는 캐소드 전극상에 고정 결합되는 캐소드판, 상기 캐소드판 상에 고정 결합되는 CNT 인쇄전극기판, 상기 CNT 인쇄전극기판 상에 형성되어 전자를 방출하는 CNT 에미터, 상기 캐소드판 상부 측부에 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 고정 결합되는 캐소드판 절연 연결부, 상기 캐소드판 절연 연결부 상에 고정 결합되는 절연 재질의 절연 스페이서, 상기 절연 스페이서 상에 고정 결합되는 게이트판 절연 연결부, 상기 게이트판 절연 연결부 상에 결합되는 게이트판을 포함하며,상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부의 일부 영역에만 형성되어 상기 캐소드판 절연 연결부와 상기 게이트판 절연 연결부를 절연시키고, 상기 게이트판은 수평 방향으로 연장되어 상기 게이트판 절연 연결부에 고정 결합되는 제1영역과 상기 제1영역으로부터 수직 방향으로 연장되고 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서의 전체영역 및 상기 캐소드판 절연 연결부의 적어도 일부를 덮는 제2영역을 포함한다.

본 발명의 전자빔 발생장치는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 절연 스페이서를 적용하여 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 절연 스페이서 양측에 캐소드판 절연 연결부와 게이트판 절연 연결부를 먼저 브레이징 한 후 캐소드판 절연 연결부와 캐소드판, 게이트판 절연 연결부와 게이트판을 결합하는 것에 의해 CNT 에미터와 게이트 메쉬에 형성되는 게이트 홀의 얼라인이 틀어지는 것을 방지할 수 있어 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 게이트 전극을 캐소드 전극 측으로 수직 연장하여 캐소드 전극에서 방출되는 전자가 비정상적인 방향으로 이동하더라도 엑스선 튜브의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 방출장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 방출장치가 장착된 엑스선 튜브를 개략적으로 도시한 단면도이다.

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 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 방출장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 발생장치(100)는 캐소드판(200), CNT(Carbon Nano Tube) 인쇄전극기판(220), CNT 에미터(230), 캐소드판 절연 연결부(300), 절연 스페이서(400), 게이트판 절연 연결부(500), 게이트판(600), 게이트 메쉬(630)를 포함한다.

캐소드판(200)은 CNT 에미터(230)가 형성되는 CNT 인쇄전극기판(220)을 고정 결합시키고, CNT 에미터(230)가 전자를 방출시킬 수 있도록 외부전원 장치(미도시)로부터 외부 전원을 인가받아 CNT 인쇄전극기판 및 CNT 에미터(230)에 전원을 인가하는 역할을 수행한다. 캐소드판(200)은 외부전원 장치(미도시)로부터 직접 외부전원을 인가받을 수도 있고, 외부전원을 인가받는 구조물에 결합되어 외부전원을 인가받을 수도 있다.

캐소드판(200) 중앙에는 CNT 인쇄전극기판(220)이 삽입되도록 삽입홈(210)이 형성될 수 있다. 캐소드판(200)에 삽입홈(210)이 형성됨으로써 CNT 인쇄전극기판(220)이 캐소드판(200)에 보다 안정적으로 고정 결합될 수 있다.

CNT 인쇄전극기판(220)은 캐소드판(200) 중앙 상부에 접착제, 나사 볼트 등의 결합부재를 통해 고정 결합된다. 캐소드판(200)에 CNT 인쇄전극기판(220)을 고정시키는 방법은 위에서 설명한 방법 외에도 캐소드판(200)에 CNT 인쇄전극기판(220)을 고정시킬 수 있는 방법이라면 어떠한 방법이라도 사용 가능하다. 캐소드판(200) 중앙에 형성되는 삽입홈(210)은 작업자의 선택에 따라 형성되지 않을 수도 있다.

CNT 인쇄전극기판(220)은 캐소드판(200)의 상부에 결합된다. CNT 인쇄전극기판(220)에 삽입홈(210)이 형성되는 경우 CNT 인쇄전극기판(220)은 삽입홈(210) 내에 결합되고, 삽입홈(210)이 형성되지 않는 경우 캐소드판(200) 상부 표면에 결합된다. CNT 인쇄전극기판(220)은 접착제, 나사 등의 결합부재를 통해 캐소드판(200)에 결합된다.

CNT 에미터(230)는 CNT 인쇄전극기판(220)의 상부에 형성된다. CNT 에미터(230)는 도 1에 도시된 바와 같이 CNT 인쇄전극기판(220)의 일부 영역에 패턴 형상으로 형성될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 CNT 인쇄전극기판(220)의 일부 영역 전체에 벌크(bulk) 형상으로 형성될 수도 있다. CNT 에미터(230)를 형성하는 방법은 종래 CNT 에미터를 형성하는 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

캐소드판 절연 연결부(300)는 CNT 에미터(330)를 둘러싸도록 캐소드판(200)의 상부 측부에 고정 결합된다. 캐소드판 절연 연결부(300)의 높이는 CNT 에미터(230)에서 방출되는 전자가 외부로 누출되는 것을 방지하여 전자 방출 효율을 향상시키기 위해 CNT 에미터(330)의 끝단보다 높게 형성하는 것이 바람직하다.

캐소드판 절연 연결부(300)는 캐소드판(200)과 따로 형성되어 접착제, 나사 등의 결합부재, 브레이징 등 다양한 방법으로 결합될 수도 있다.

절연 스페이서(400)는 캐소드판 절연 연결부(300) 상부와 게이트판 절연 연결부(500) 하부 사이에 형성되어 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500)를 절연시킨다. 절연 스페이서(400)를 통해 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500)가 절연되므로, 외부전원이 인가되는 캐소드판(200)과 게이트판(600)이 절연된다.

절연 스페이서(400)는 세라믹 등과 같은 절연 재질로 형성되고, 절연 스페이서(400)는 캐소드판 절연 연결부(300)의 전체 영역에 형성될 수도 있고, 캐소드판 절연 연결부(300)의 일부 영역에만 형성될 수도 있다. 절연 스페이서(400)는 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500) 사이를 절연시키기 위한 것으로, 캐소드판 절연 연결부(300)의 일부에만 형성되어 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500)를 절연시키는 것이 비용 감소 등에서 바람직하다.

절연 스페이서(400)와 캐소드판 절연 연결부(300), 절연 스페이서(400)와 게이트판 절연 연결부(500)는 브레이징 방법으로 결합될 수 있다.

게이트판 절연 연결부(500)는 절연 스페이서(400) 상부에 형성되고, 절연 스페이서(400)와 결합된다.

게이트판(600)은 게이트판 절연 연결부(500) 상부에 형성되고, 게이트판 절연 연결부(500)와 결합된다. 게이트판(600)과 게이트판 절연 연결부(500)은 접착제, 나사 볼트 등 결합부재, 브레이징을 통해 결합될 수도 있다.

게이트판(600)은 수평으로 연장되어 게이트판 절연 연결부(500)의 상부에 결합되는 제1영역(610)과 제1영역(610)으로부터 수직 방향으로 연장되는 제2영역(620)을 포함한다.

제2영역(620)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1영역(610)으로부터 수직 하방으로 연장되어 형성된다. 제1영역(610)으로부터 수직 하방으로 연장되는 제2영역(620)은 게이트판 절연 연결부(500)와 절연 스페이서(400)의 전체 영역 및 캐소드판 절연 연결부(300)의 적어도 일부를 덮는 길이로 연장되고, CNT 인쇄전극기판(220)을 둘러싸도록 CNT 인쇄전극기판(220)보다 넓은 면적으로 형성된다. 제2영역(620)이 캐소드판 절연 연결부(300)의 적어도 일부를 덮도록 연장되고, CNT 인쇄전극기판(220)을 둘러싸도록 CNT 인쇄전극기판(200)보다 넓은 면적으로 형성됨으로서, 절연 스페이서(400)가 캐소드판 절연 연결부(300) 상부의 일부 영역에만 형성되는 경우 CNT 에미터(230)에서 방출되는 전자가 절연 스페이서(400)가 형성되지 않은 부분을 통해 외부로 방출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

제2영역(620)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1영역(610)으로부터 수직 하방으로 연장되는 제2영역(620)과 제1영역(610)으로부터 수직 상방으로 연장되는 제2영역(625)을 포함하도록 형성될 수도 있다. 제1영역(610)으로부터 수직 상방으로 연장되는 제2영역(625)은 CNT 에미터(230)에서 방출되어 게이트 메쉬(630)를 통과한 전자를 집속시키는 역할을 수행한다. 제1영역(610)으로부터 수직 상방으로 연장되는 제2영역(625)을 통해 보다 높은 전계집중효과를 구현하여 전계방출 효율을 증가시킬 수 있다.

게이트 메쉬(630)는 게이트판(600)의 제1영역(610)으로부터 수직 하방으로 연장되는 제2영역(620)의 끝단에 형성된다. 게이트 메쉬(630)는 복수의 게이트 홀이 형성되며, 상기 복수의 게이트 홀은 CNT 인쇄전극기판(220) 상부에 형성되는 CNT 에미터(230)와 정렬되는 위치에 형성된다. 상기 복수의 게이트 홀이 CNT 에미터(230)와 정렬되는 것에 의해 CNT 에미터(230)로부터 방출되는 전자중 게이트 메쉬에 부딪히지 않고 바로 상기 복수의 게이트 홀을 통과하는 전자량이 많아져 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 복수의 게이트 홀과 CNT 에미터(230)의 정렬은 게이트판(600)을 게이트판 절연 연결부(500)를 고정 결합하기 전에 상기 복수의 게이트 홀과 CNT 에미터(230)를 정렬시킨 후 게이트판(600)을 게이트판 절연 연결부(500)에 고정 결합시키는 방법 등 다양한 방법으로 정렬시킬 수 있다.

아래에서는 전자빔 방출장치의 제조 순서에 대해서 자세히 설명한다.

먼저, 절연 스페어서(400) 양측에 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500)를 브레이징을 통해 결합한다.

다음으로, CNT 에미터(230)가 형성된 CNT 인쇄전극기판(220)이 결합된 캐소드판(200)에 캐소드판 절연 연결부(300)를 결합한다.

마지막으로, 게이트판 절연 연결부(500) 상부에 게이트판(600)을 올리고 게이트판 메쉬(630)에 형성되는 복수의 게이트 홀과 CNT 에미터(230)를 얼라인 시킨 후, 게이트판 절연 연결부(500)와 게이트판(600)을 결합하는 것에 의해 전자빔 방출장치(100)가 제조된다.

종래에는 절연 스페이서(400)와 캐소드판(100), 절연 스페이서(400)와 게이트판(600)을 접착제, 나사 볼트 등의 결합부재, 브레징 방법 등으로 직접 결합하였으나, 접착제로 결합하는 경우 결합강도가 낮아 쉽게 결합이 파손되고, 나사 볼트 등의 결합부재로 결합하는 경우 나사 볼트 등의 결합부재를 약하게 결합하는 경우 결합 강도가 낮아 쉽게 파손되고 강하게 결합하는 경우 절연부재가 나사 볼트 등의 결합부재에 의해 파손되는 문제가 있다. 또한, 절연 스페이서(400)와 캐소드판(100), 게이트판(600)을 브레이징 하는 경우 브레이징 하는 부분의 절연 스페이서(400)가 녹아 CNT 에미터(230)와 게이트 홀 간의 얼라인이 틀어져 전자 방출 효율이 떨어지는 문제가 있다.

그러나, 본 발명의 전자빔 방출장치(100)는 절연 스페이서(400)가 캐소드판 절연 연결부(300)와 게이트판 절연 연결부(500)에 먼저 결합된 후 캐소드판 절연 연결부(300)와 캐소드판(100), 게이트판 절연 연결부(500)와 게이트판(600)을 결합하는 것에 의해 캐소드판(100)과 게이트판(600)이 전기적으로 절연되고, CNT 에미터(230)와 게이트 메쉬(630)에 형성된 복수의 게이트 홀의 얼라인이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 방출장치가 장착된 엑스선 튜브를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 4 및 도 5을 참조하여 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 발생장치가 장착된 엑스선 튜브(1000)는 절연 케이스(700), 아노드 전극(900) 및 전자빔 방출장치(100)를 포함한다.

절연 케이스(700)는 세라믹, 유리 또는 실리콘등의 절연성 물질로 형성되고, 전자빔 방출장치(100)의 캐소드판(200)과 아노드 전극(900)을 전기적으로 절연시킨다.

아노드 전극(900)은 절연 케이스(700)의 일측에 결합되어 절연 케이스(700)의 일측을 진공 밀폐시키거나, 또는 밀폐된 절연 케이스(700)의 내부에 배치된 구조를 가진다.

아노드 전극(900)은 전자빔 방출장치(100)로부터 입사되는 전자와 충돌하여 엑스선을 발생시키는 타겟(910)과 타겟과의 충돌에 의해 발생되는 엑스선을 엑스선 튜브(1000)의 외부로 방출하는 윈도우(미도시)를 포함한다. 타겟(910)과 윈도우(미도시)는 도 4에 도시된 바와 같이 투과형으로 형성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 반사형으로 형성될 수도 있다.

타겟(910) 및 윈도우(미도시)가 투과형으로 형성될 경우, 베릴륨(Be) 윈도우 하면에 직접 텅스텐(W) 타겟이 코팅된다.

타겟(910) 및 윈도우가 반사형으로 형성될 경우, 아노드 전극(900) 상에 타겟이 형성되고, 절연 케이스(700)에 윈도우(미도시)가 형성된다.

전자빔 발생장치(100)는 절연 케이스(700) 타측에 아노드 전극(900)과 대향되도록 결합되어 절연 케이스(700)의 타측을 진공 밀폐시키거나, 또는 밀폐된 절연 케이스(700)의 내부에 배치된 구조를 가진다.

전자빔 발생장치(100)는 절연 케이스(700)에 브레이징 결합을 통해 완점 밀폐되게 결합될 수도 있고, 나사 볼트 등의 결합부재를 통해 탈부착이 가능하도록 결합될 수도 있다. 전자빔 발생장치(100)가 탈부착이 가능하도록 결합되는 경우 엑스선 튜브(1000)는 튜브 내 진공을 위해 진공펌프 및 로터리펌프(미도시)를 더 포함할 수 있다.

위에서는 엑스선을 방출하는 엑스선 튜브에 본 발명의 전자빔 방출장치를 적용하는 것에 대해 설명하였으나, 본 발명의 전자빔 방출장치(100)는 전자 방출을 필요로 하는 다양한 장치에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명의 전자빔 발생장치(100)는 전자를 방출하고 반사되는 전자를 통해 시료를 검사하는 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)에 적용될 수도 있고, 빛을 발광하는 램프에 적용될 수도 있으며, 음식물 등을 살균하는 전자빔 조사 장치에도 적용될 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 : 전자빔 방출장치 200 : 캐소드판
210 : 삽입홈 220 : CNT 인쇄전극기판
230 : CNT 에미터 300 : 캐소드판 절연 연결부
400 : 절연 스페이서 500 : 게이트판 절연 연결부
600 : 게이트판 610 : 제1영역
620, 625 : 제2영역 630 : 게이트 메쉬
700 : 절연 케이스 800 : 캐소드 전극
900 : 아노드 전극 910 : 타겟
1000 : 엑스선 튜브

Claims (11)

1. 외부전원이 인가되는 캐소드판;
   상기 캐소드판 상부에 고정 결합되는 CNT 인쇄전극기판;
   상기 CNT 인쇄전극기판 상에 형성되는 CNT 에미터;
   상기 캐소드판 측부에 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 형성되는 캐소드판 절연 연결부;
   상기 캐소드판 절연 연결부와 고정 결합되는 절연 스페이서;
   상기 절연 스페이서와 고정 결합되는 게이트판 절연 연결부;
   상기 게이트판 절연 연결부를 고정 결합되는 게이트판을 포함하여,
   상기 캐소드판 절연 연결부와 상기 게이트판 절연 연결부를 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐소드판은 상기 CNT 인쇄전극기판이 삽입되도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 CNT 에미터는 상기 CNT 인쇄전극기판의 일부 영역 전체에 벌크(bulk) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 캐소드판 절연 연결부는 상기 캐소드판과 따로 형성되어 접착제, 볼트 나사 등의 결합부재를 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부의 일부 영역에만 형성되어 상기 캐소드판과 상기 게이트판을 절연시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부 및 상기 게이트판 절연 연결부에 억지끼움 또는 나사 볼트 등의 결합부재를 통해 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 게이트판 절연 연결부는 상기 게이트판과 따로 형성되어 접착제, 볼트 나사 등의 결합부재를 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 게이트판은 게이트 메쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 게이트판은 수평으로 연장되어 상기 게이트판 절연 연결부 상부에 결합되는 제1영역과 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서, 상기 캐소드판 절연 연결부의 내부에 상기 제1영역으로부터 수직 하방으로 연장되는 제2영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2영역은 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 형성되고, 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서의 전체 영역 및 상기 캐소드판 절연 연결부의 적어도 일부 영역을 덮는 길이로 연장되는 것을 특징으로 하는 전자빔 방출장치.
11. 절연 케이스;
    상기 절연 케이스 일측에 배치되고 전자를 방출하는 상기 전자빔 방출장치;
    상기 절연 케이스의 타측에 상기 캐소드 전극과 대향하도록 배치되고, 상기 전자빔 방출장치로부터 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 타겟을 구비한 아노드 전극;을 포함하고,
    상기 전자빔 방출장치는 캐소드 전극상에 고정 결합되는 캐소드판, 상기 캐소드판 상에 고정 결합되는 CNT 인쇄전극기판, 상기 CNT 인쇄전극기판 상에 형성되어 전자를 방출하는 CNT 에미터, 상기 캐소드판 상부 측부에 상기 CNT 인쇄전극기판을 둘러싸도록 고정 결합되는 캐소드판 절연 연결부, 상기 캐소드판 절연 연결부 상에 고정 결합되는 절연 재질의 절연 스페이서, 상기 절연 스페이서 상에 고정 결합되는 게이트판 절연 연결부, 상기 게이트판 절연 연결부 상에 결합되는 게이트판을 포함하며,
    상기 절연 스페이서는 상기 캐소드판 절연 연결부의 일부 영역에만 형성되어 상기 캐소드판 절연 연결부와 상기 게이트판 절연 연결부를 절연시키고,
    상기 게이트판은 수평 방향으로 연장되어 상기 게이트판 절연 연결부에 고정 결합되는 제1영역과 상기 제1영역으로부터 수직 방향으로 연장되고 상기 게이트판 절연 연결부, 상기 절연 스페이서의 전체영역 및 상기 캐소드판 절연 연결부의 적어도 일부를 덮는 제2영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 튜브

Images