KR20210126481A - 엑스레이 장치 - Google Patents
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Abstract
안정적인 구동이 가능하고, 소형화 및 경량화된 엑스레이 장치에 관한 것이다. 엑스레이 장치는 내부에 설치공간이 형성된 케이스; 상기 케이스 내에 제공되어 상기 설치공간을 제1 설치부와 제2 설치부로 구획하며, 내부에 고전압발생 공간이 형성된 고전압 분리부; 상기 제1 설치부에 제공되는 엑스레이 튜브; 상기 고전압발생 공간에 제공되고, 외부에서 전원을 공급받아 승압한 후 상기 엑스레이 튜브로 제공하는 고전압 발생부; 및 상기 제2 설치부에 제공되어 상기 엑스레이 튜브 및 상기 고전압 분리부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 엑스레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑스레이 튜브와 고전압 발생부 사이에 전기 절연성 재질의 고전압 분리부를 설치해 줌으로써 엑스레이 튜브 및 고전압 발생부의 고전압 간섭을 최소화하여 안정적인 구동이 가능하고, 하나의 케이스 내부에 엑스레이 튜브와 고전압 발생부를 설치하여 제품의 소형화 및 경량화가 가능한 엑스레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엑스선(X-ray)은 산업, 과학, 의료 등 다양한 분야에서 비파괴 검사, 재료의 구조 및 물성 검사, 영상 진단, 보안 검색 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 엑스선을 발생시키는 장치에는, 고전압을 발생시키는 고전압 트랜스포머와 교류 고전압을 직류 고전압으로 변환 및 승압시키는 고전압 정류회로를 포함하는 고전압 발생부와, 상기 고전압 발생부로부터 인가된 전원에 의해 엑스선을 방출시키는 엑스선관을 포함하는 엑스선 발생부가 구비된다.
종래 엑스선 발생장치는, 상기 고전압 발생부와 엑스선 발생부가 분리된 구조로 설치되고, 고전압 발생부의 전원을 엑스선관 측으로 인가하기 위해 고전압 발생부의 고전압 정류회로와 엑스선관의 전원 입력단자 사이를 고압 케이블로 연결시킨 구조를 채용하였으나, 이러한 분리형 엑스선 발생장치에서는 고압 케이블의 정전용량으로 인한 출력전압의 시간지연이 발생하게 되어 엑스선의 선질 개선을 저해하고, 고전압 발생부와 엑스선 발생부를 별도의 케이스에 설치하는 구조여서 무게 및 부피가 증가하는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는 케이스 내부의 설치공간을 전기 절연성 재질의 고전압 분리부를 통해 여러 개로 분리한 후, 각각의 분리된 공간에 엑스레이 튜브와 고전압 발생부를 설치해줌으로써 엑스레이 튜브와 고전압 발생부가 위치한 영역 간의 고전압 간섭을 최소화하여 안정적인 구동이 가능한 엑스레이 장치를 제공함에 있다.
또한, 하나의 케이스 내부에 엑스레이 튜브와 고전압 발생부를 설치하여 제품의 소형화 및 경량화가 가능한 엑스레이 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 내부에 설치공간이 형성된 케이스; 상기 케이스 내에 제공되어 상기 설치공간을 제1 설치부와 제2 설치부로 구획하며, 내부에 고전압발생 공간이 형성된 고전압 분리부; 상기 제1 설치부에 제공되는 엑스레이 튜브; 상기 고전압발생 공간에 제공되고, 외부에서 전원을 공급받아 승압한 후 상기 엑스레이 튜브로 제공하는 고전압 발생부; 및 상기 제2 설치부에 제공되어 상기 엑스레이 튜브 및 상기 고전압 분리부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고전압 분리부의 고전압발생 공간은 분리막에 의해 제1 고전압발생 공간과 제2 고전압발생 공간으로 구획되며, 상기 고전압 발생부는 상기 제1 고전압발생 공간에 제공되고 외부에서 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변압하여 10kV ~ 100kV의 전압으로 출력하는 DC 변압기와, 상기 제2 고전압발생 공간에 제공되고 상기 DC 변압기에서 변압된 전압을 100KV ~ 300KV의 고전압으로 승압하는 승압기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고전압 분리부의 내측 일면에는 상기 DC 변압기가 안착되는 제1 안착홈과, 상기 승압기가 안착되는 제2 안착홈이 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 고전압 분리부의 표면은 전기 절연성 재료로 절연 몰딩될 수 있다.
또한, 상기 고전압 분리부는 상기 케이스로부터 착탈 가능하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 설치부에는 상기 엑스레이 튜브를 착탈 가능하게 지지하는 엑스레이 튜브 고정부가 제공될 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 튜브의 측부를 감싸서 상기 엑스레이 튜브의 구동시 발생하는 엑스선을 차폐하는 엑스선 차폐부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 엑스선 차폐부는 상기 고전압 분리부에 착탈 가능하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 튜브의 커버는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 튜브는 필라멘트 기반의 열전자 방출 방식과, 탄소나노튜브(CNT) 기반의 전계 방출 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전자를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 케이스의 일측에는 콜리메이터(collimator)가 선택적으로 결합할 수 있도록 콜리메이터 결합부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스 내부의 온도를 기 설정된 범위로 유지시키는 온도 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는 펠티어 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 튜브와, 상기 제어부와 마주하는 상기 케이스의 내측 바닥면에는 상기 온도 조절부가 설치될 수 있도록 적어도 하나의 설치홈이 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 내측 바닥면에는 적어도 하나의 위치조절홈이 함몰 형성되고, 상기 위치조절홈에는 갭 조절용 플레이트가 안착되어 상기 엑스레이 튜브에서 발생되는 엑스선의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 케이스의 일측에는 외부의 공기를 흡입하는 적어도 하나의 흡입팬이 제공되고, 상기 케이스의 타측에는 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 적어도 하나의 배기팬이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 연속구동 방식과 디지털 펄스 구동 방식 중 하나를 선택하여 상기 엑스레이 튜브의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 케이스 내부의 설치공간이 전기 절연성 재질의 고전압 분리부를 통해 여러 개로 분리되어 있으므로, 하나의 케이스 내부에 엑스레이 튜브와 고전압 발생부를 설치할 수 있어 엑스레이 장치의 소형화 및 경량화가 가능해질 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브와 고전압 발생부 사이에 고전압 분리부가 제공되어 있으므로, 엑스레이 튜브와 고전압 발생부가 위치한 영역 간의 고전압 간섭을 최소화하여 안정적인 구동이 이루어질 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브의 커버를 전기 절연성 재질인 세라믹으로 형성하여, 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브가 필라멘트를 가열하여 얻어진 열전자 방출 방식 또는 탄소나노튜브(CNT) 에미터를 이용한 전계 방출 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전자를 발생시킬 수 있도록 형성함으로써, 엑스선 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 케이스 내부의 온도를 낮추어주기 위한 온도 조절부와, 흡입팬 및 배기팬을 구비함으로써, 엑스레이 튜브 구동 시 발생하는 열원을 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 내측면도.
도 3은 도 1에 도시된 엑스레이 장치 케이스의 바닥부를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 정면도.
도 5는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 좌측면도.
도 6은 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 우측면도.
도 7은 도 1에 도시된 엑스레이 장치를 구동하기위한 S/W를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 내측면도.
도 3은 도 1에 도시된 엑스레이 장치 케이스의 바닥부를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 정면도.
도 5는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 좌측면도.
도 6은 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 우측면도.
도 7은 도 1에 도시된 엑스레이 장치를 구동하기위한 S/W를 개략적으로 도시한 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 내측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 엑스레이 장치 케이스의 바닥부를 발췌하여 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 정면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 좌측면도이며, 도 6은 도 1에 도시된 엑스레이 장치의 우측면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 엑스레이 장치(100)는 케이스(110)와, 고전압 분리부(120)와, 엑스레이 튜브(130)와, 고전압 발생부(140), 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 내부에 설치공간(110a)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스(110)는 내부에 설치공간(110a)이 형성된 육면체 형상으로 제공될 수 있으며, 내부에 설치된 부품들을 보다 용이하게 조립 및 교체하기 위하여 상부 바디부(111)와 하부 바디부(112)가 상호 분리 가능하게 결합되는 구조로 형성될 수 있다.
케이스(110)의 일측에는 엑스선이 주사되는 렌즈홀(110b)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스(110)의 전면 일부를 천공하여 원형의 렌즈홀(110b)을 형성할 수 있고, 이 렌즈홀(110b)에 렌즈(10)가 삽입 및 결합되어 엑스선의 초점을 조절할 수 있다.
케이스(110)의 일측에는 콜리메이터(collimator)가 선택적으로 결합할 수 있도록 콜리메이터 결합부(110c)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 콜리메이터 결합부(110c)는 케이스(110)의 전방에 위치한 렌즈(10) 주변으로 복수의 결합홀을 천공함으로써, 콜리메이터가 케이스(110)의 전방에 볼팅 결합되도록 형성할 수 있다. 이 밖에도 케이스(110)에는 촬영조건 설정 및 전원 제어를 위한 각종 제어버튼(20) 및 전원단자(30)가 구비될 수 있다.
고전압 분리부(120)는 케이스(110) 내에 제공되어 설치공간(110a)을 제1 설치부(S1)와 제2 설치부(S2)로 구획할 수 있다. 그리고, 고전압 분리부(120)의 상부는 케이스(110)로부터 기설정된 간격으로 이격될 수 있는데, 이는 방열효율을 향상시키고, 케이스(110) 내부의 부품들 간 케이블선 등을 연결하기 위함이다.
예를 들어, 고전압 분리부(120)는 양측 단부가 개방된 박스 형상으로 제공될 수 있으며, 케이스(110)의 설치공간(110a) 중앙에 배치되어 설치공간(110a)의 전방에 제1 설치부(S1)를 형성하고, 후방에 제2 설치부(S2)를 형성할 수 있다.
즉, 케이스(100)의 내부는 고전압 분리부(120)에 의해 전방은 제1 설치부(S1)로, 후방을 제2 설치부(S2)로 구획될 수 있다. 여기서, 전방이라 함은 엑스레이 장치(100)의 렌즈(10)가 설치된 부분을 의미하고, 후방이라 함은 렌즈(10)가 설치된 부분의 반대측을 의미한다.
고전압 분리부(120)의 내부에는 고전압발생 공간(120a)이 형성될 수 있다. 그리고, 고전압 분리부(120)의 내부에 형성된 고전압발생 공간(120a)은 분리막(121)에 의해 제1 고전압발생 공간(R1)과 제2 고전압발생 공간(R2)으로 구획될 수 있다. 즉, 분리막(121)은 고전압 분리부(120)의 내부에 형성된 고전압발생 공간(120a)을 2개의 영역으로 구획하기 위한 것으로서, 고전압 분리부(120)와 분리막(121)은 하나의 성형체로 형성되거나, 각각 별도로 제조되어 결합될 수 있다.
고전압 분리부(120) 및 분리막(121)은 세라믹과 같이 전기 절연성 재질로 형성되거나, 표면이 실리콘, 에폭시 등의 전기 절연성 재료로 절연 몰딩될 수 있다. 이와 같이, 고전압 분리부(120) 및 분리막(121)이 전기 절연성 재질로 형성되거나 전기 절연성 재료로 절연 몰딩됨에 따라 후술되는 고전압 발생부(140)와, 엑스레이 튜브(130) 사이의 전기적 간섭을 방지할 수 있게 된다.
고전압 분리부(120)는 케이스(110)로부터 착탈 가능하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 고전압 분리부(120)는 케이스(110)의 내측 바닥면(113)에 용접, 억지끼움, 볼팅 등의 방법으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 고전압 분리부(120) 내부에 구비된 부품의 고장이나 파손 시 고전압 분리부(120)를 케이스(110)로부터 분리한 후 부품을 수리하거나 교체하면 되므로, 유지보수 및 교체가 용이해지는 효과가 있다.
엑스레이 튜브(130)는 제1 설치부(S1)에 제공되어 전자를 방출하도록 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 본 실시예에서의 엑스레이 튜브(130)는 전자를 발생시키는 소스부를 포함할 수 있다. 이러한 소스부는 엑스레이 튜브(130)의 커버 내부에서 필라멘트를 가열하여 발생된 열을 고전압으로 가속하는 열전자 방출 방식과, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 기반의 전계 방출(field emission) 중 적어도 어느 하나의 방식이 채용되어, 전자를 방출할 수 있다.
예를 들어, 소스부는 탄소나노튜브 기반의 전계 방출 방식으로 전자를 방출하는 제1 소스부를 이용한 방법과, 필라멘트 기반의 열전자 방출 방식으로 전자를 방출하는 제2 소스부를 이용한 방법 중 어느 하나를 선택하여 엑스레이 튜브(130)를 구성할 수 있다. 이러한 구조로 인해, 엑스레이 튜브(130)는 필요에 따라 필라멘트를 가열하여 얻어진 열전자 방출 방식과 탄소나노튜브(CNT) 기반의 전계 방출 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전자방출원을 선택 적용하여 엑스레이 튜브(130)를 제조할 수 있다.
엑스레이 튜브(130)의 커버는 전기 절연성을 갖는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 재질로 제조된 엑스레이 튜브(130)의 커버는 납과 동등의 납당량 차폐성능을 갖도록 두께를 형성할 수 있고, 이로 인해 엑스레이 튜브(130)는 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있게 된다.
고전압 발생부(140)는 고전압발생 공간(120a)에 제공되고, 외부에서 전원을 공급받아 승압한 후 엑스레이 튜브(130)로 제공할 수 있다. 이와 같이, 고전압 발생부(140)가 고전압발생 공간(120a) 내에 제공됨에 따라, 엑스레이 튜브(130)에서 발생하는 고전압과의 간섭을 최소화하여 안정적으로 구동이 가능해질 수 있다.
구체적으로, 고전압 발생부(140)는 DC 변압기(141)와, 승압기(142)를 포함할 수 있다.
DC 변압기(141)는 제1 고전압발생 공간(R1)에 제공되고, 외부에서 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변압하여 10kV ~ 100kV의 전압으로 출력할 수 있다. 예를 들어, DC 변압기(141)는 고전압 분리부(120)의 내측 일면에 형성된 제1 안착홈(120b)에 안착될 수 있다. 즉, DC 변압기(141)는 분리막(121)의 전방에 위치할 수 있고, 용접, 억지끼움, 볼팅 체결 등의 방법으로 제1 안착홈(120b)에 결합될 수 있다.
승압기(142)는 제2 고전압발생 공간(R2)에 제공되고, DC 변압기(141)에서 변압된 전압을 100kV ~ 300kV의 고전압으로 승압할 수 있다. 예를 들어, 승압기(142)는 고전압 분리부(120)의 내측 일면에 형성된 제2 안착홈(120c)에 안착될 수 있다. 즉, 승압기(142)는 분리막(121)의 후방에 위치할 수 있고, 용접, 억지끼움, 볼팅 체결 등의 방법으로 제2 안착홈(120c)에 결합될 수 있다.
이와 같이 고전압 발생부(140)가 DC 변압기(141) 및 승압기(142)를 포함하는 구성으로 형성됨에 따라, 외부에서 공급된 전원은 DC 변압기(141) 및 승압기(142)를 통해 승압되어 엑스레이 튜브(130)로 제공되고, 엑스레이 튜브(130)는 전원을 인가 받아 엑스선을 발생시킬 수 있다. 이때, DC 변압기(141)와 승압기(142) 사이는 분리막(121)에 의해 가로막혀 있으므로, DC 변압기(141)와 승압기(142)에서 발생되는 고전압 간의 전기적 간섭을 방지할 수 있게 된다.
제어부(150)는 제2 설치부(S2)에 제공되어 엑스레이 튜브(130) 및 고전압 분리부(120)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 고전압 분리부(120)를 구동하여 엑스레이 튜브(130)로 전원을 제공할 수 있으며, 엑스레이 튜브(130)로 전원이 공급되면 엑스레이 튜브(130)의 제1 소스부 및 제2 소스부를 동시 또는 선택적으로 구동하도록 제어하여 다양한 촬영조건에서 요구되는 엑스선 촬영방식을 신속하게 대응할 수 있다.
이 밖에도 제어부(150)는 삼극관 구동을 위해 애노드 고전압부와 게이트 저전압부를 각각 정밀하게 제어하는 인버터, MCU 보드, 엑스레이 조사상태와 인터락을 모니터링하는 인디케이터(Indicator) 보드, 그리고 110V 또는 220V의 교류전압을 DC전압으로 변환하는 컨버터 파워부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 케이스(110)의 제1 설치부(S1)에는 엑스레이 튜브(130)를 착탈 가능하게 지지하는 엑스레이 튜브 고정부(131)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 엑스레이 튜브 고정부(131)는 틸팅(tilting) 및 높이조절 가능하게 제공되어 엑스레이 튜브(130)의 위치를 미세 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 엑스레이 장치(100)는 엑스레이 튜브(130)의 측부를 감싸서 엑스레이 튜브(130)의 구동시 발생하는 엑스선을 차폐하는 엑스선 차폐부(160)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엑스선 차폐부(160)는 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 고전압 분리부(120)의 전방에 착탈 가능하게 제공될 수 있다. 이와 같이, 절연 재질의 엑스선 차폐부(160)가 엑스레이 튜브(130)를 감싸도록 형성됨에 따라, 엑스레이 튜브(130)로부터 발생되는 엑스선에 의한 피폭을 예방하고, 일측에 구비된 고전압 발생부(140)와의 전기적 간섭을 최소로 하여 안정적인 구동이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 엑스레이 장치(100)는 케이스(110) 내부의 온도를 낮추어주기 위한 온도 조절부(170)와, 흡입팬(180) 및 배기팬(190)을 포함할 수 있다.
온도 조절부(170)는 케이스(110) 내부의 온도를 기설정된 범위로 유지시켜 주기 위한 것으로서, 펠티어 소자를 포함할 수 있다. 펠티어 소자는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 특정 국소부위를 냉각하기 위한 것으로서, 두 개의 서로 다른 금속선의 양 끝을 접합한 다음 회로에 직류전기를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 접합부에서는 발열이 일어나며, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 전자냉각을 이용한 반도체 소자이다. 이러한 펠티어 소자를 케이스(110)의 내부에 설치하는 경우, 케이스(110) 주변의 온도를 원하는 온도로 정확히 유지시킬 수 있다는 장점이 있다.
온도 조절부(170)는 엑스레이 튜브(130)와 제어부(150)의 근처에 설치될 수 있다. 이를 위해, 엑스레이 튜브(130)와, 제어부(150)와 마주하는 케이스(110)의 내측 바닥면(113)에는 온도 조절부(170)가 설치될 수 있도록 적어도 하나의 설치홈(113a)이 함몰 형성될 수 있다.
예를 들어, 열용량 및 열전도율이 좋은 금속인 알루미늄, 구리 등을 이용하여 바닥면(113)을 제조한 후 바닥면(113)의 일면에 설치홈(113a)을 가공하는 방식으로 형성되거나 세라믹 재질의 바닥면(113)에 형성된 설치홈(113a)에 알루미늄, 구리 등의 금속 물질을 코팅하여 방열 효율을 향상시킬 수 있으며, 온도 조절부(170)는 설치홈(113a)에 안착되어 케이스(110)에 결합할 수 있다. 이처럼 케이스(110)의 바닥면(113)에 설치홈(113b)을 형성하여 온도 조절부(170)를 결합하는 경우, 엑스레이 튜브(130) 및 제어부(150)에서 발생하는 열원을 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편, 케이스(110)의 내측 바닥면(113)에는 적어도 하나의 위치조절홈(113b)이 함몰 형성될 수 있다. 위치조절홈(113b)은 설치홈(113a)과 마찬가지로 알루미늄, 구리 등의 금속으로 형성된 바닥면(113)에 홈을 가공하여 형성되거나 세라믹 재질의 바닥면(113)에 형성된 위치조절홈(113b)에 알루미늄, 구리 등의 금속을 코팅하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 위치조절홈(113b)에 갭 조절용 플레이트(미도시)가 안착되는 경우 엑스레이 튜브(130)에서 발생되는 엑스선의 위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 엑스레이 튜브(130)의 양측 끝단이 위치하는 부위와 제어부(150)의 양측 끝단이 위치하는 부위에 각각 위치조절홈(113b)을 형성한 후, 이 위치조절홈(113b)에 갭 조절용 플레이트를 안착시키면 갭 조절용 플레이트의 두께에 의하여 엑스선의 발생 위치를 미세조정할 수 있게 된다. 이때, 전방에 위치한 갭 조절용 플레이트와 후방에 위치한 갭 조절용 플레이트의 두께를 서로 상이하게 형성하는 경우, 두께 차에 의해 엑스레이 튜브(130)의 조사 각도가 조절되어 틸팅 효과를 누릴 수 있다.
흡입팬(180)은 적어도 하나 이상 구비되어 외부의 공기를 흡입할 수 있고, 배기팬(190)은 적어도 하나 이상 구비되어 케이스(110) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어, 흡입팬(180)은 2개 구비되어 케이스(110)의 일측에 볼팅 결합될 수 있고, 배기팬(190)은 1개 구비되어 케이스(110)의 타측에 볼팅 결합될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110) 외부의 차가운 공기는 흡입팬(180)을 통해 내부로 유입될 수 있고, 케이스(110) 내부의 뜨거운 공기와 열교환된 공기는 배기팬(190)을 통해 케이스(110) 외부로 배출될 수 있다.
이러한 흡입팬(180)과 배기팬(190)을 케이스(110)에 설치하기 위하여, 케이스(110)의 일측에는 흡입팬 설치홀(110d)이 형성되고 케이스(110)의 타측에는 배기팬 설치홀(110e)이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 엑스레이 장치(100)는 케이스(110) 내부의 설치공간(110a)이 전기 절연성 재질의 고전압 분리부(120)를 통해 여러 개로 분리되어 있으므로, 하나의 케이스(110) 내부에 엑스레이 튜브(130)와 고전압 발생부(140)를 설치할 수 있어 엑스레이 장치(100)의 소형화 및 경량화가 가능해질 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브(130)와 고전압 발생부(140) 사이에 고전압 분리부(120)가 제공되어 있으므로, 엑스레이 튜브(130)와 고전압 발생부(140)가 위치한 영역 간의 고전압 간섭을 최소화하여 안정적인 구동이 이루어질 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브(130)의 커버를 전기 절연성 재질인 세라믹으로 형성하여, 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 엑스레이 튜브(130)가 필라멘트를 가열하여 얻어진 열전자 방출 방식 또는 탄소나노튜브(CNT) 에미터를 이용한 전계 방출 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전자를 발생시킬 수 있도록 형성함으로써, 엑스선 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 케이스(110) 내부의 온도를 낮추어주기 위한 온도 조절부(170)와, 흡입팬(180) 및 배기팬(190)을 구비함으로써, 엑스레이 튜브(130)의 구동시 발생하는 열원을 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 엑스레이 장치를 구동하기위한 S/W를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(150)는 연속구동 방식과 디지털 펄스 구동 방식 중 하나를 선택하여 엑스레이 튜브(130)의 구동을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 필라멘트 기반의 열전자 방출 방식의 구동방식인 연속구동 방식과 탄소나노튜브(CNT) 에미터를 이용한 전계 방출 방식의 구동방식인 디지털 펄스 구동을 선택하여 엑스레이 튜브(130)를 작동시킬 수 있다.
예를 들어, 연속구동 방식의 경우, 엑스레이 튜브(130)의 애노드(Anode)와 게이트(GATE)를 동시에 구동(ON)시켜 연속구동할 수 있다. 이때, 애노드는 Anode OFF의 입력 전까지 연속 구동하거나 별도의 타이머를 이용하여 애노드의 구동시간을 설정한 후, 구동시간이 경과하면 자동으로 오프(OFF) 되도록 설정할 수 있다. 게이트로 마찬가지로 Gate OFF의 입력 전까지 연속 구동하거나 별도의 타이머를 이용하여 게이트의 구동시간을 설정한 후, 구동시간이 경과하면 자동으로 오프(OFF) 되도록 설정할 수 있다.
디지털 펄스 구동 방식의 경우, 게이트의 ON-TIME, OFF-TIME 세팅 후 AUTO ON의 입력시 동작할 수 있으며, AUTO OFF 입력 전까지 연속으로 동작할 수 있다. 이때, 게이트는 COUNT에 입력된 값만큼 동작한 후 자동으로 OFF될 수 있다. 이러한 기능은 전산화 단층촬영(CT, Computed Tomography) 3D 엑스레이영상을 고속 및 연속으로 획득하는데 중요한 기능으로, 이 기능을 이용하면 산업용 In-line 엑스레이 CT설비를 구현할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110: 케이스
110a: 설치공간
120: 고전압 분리부
120a: 고전압발생 공간
121: 분리막
130: 엑스레이 튜브
140: 고전압 발생부
141: DC 변압기
142: 승압기
150: 제어부
160: 엑스선 차폐부
170: 온도 조절부
180: 흡입팬
190: 배기팬
110a: 설치공간
120: 고전압 분리부
120a: 고전압발생 공간
121: 분리막
130: 엑스레이 튜브
140: 고전압 발생부
141: DC 변압기
142: 승압기
150: 제어부
160: 엑스선 차폐부
170: 온도 조절부
180: 흡입팬
190: 배기팬
Claims (17)
- 내부에 설치공간이 형성된 케이스;
상기 케이스 내에 제공되어 상기 설치공간을 제1 설치부와 제2 설치부로 구획하며, 내부에 고전압발생 공간이 형성된 고전압 분리부;
상기 제1 설치부에 제공되는 엑스레이 튜브;
상기 고전압발생 공간에 제공되고, 외부에서 전원을 공급받아 승압한 후 상기 엑스레이 튜브로 제공하는 고전압 발생부; 및
상기 제2 설치부에 제공되어 상기 엑스레이 튜브 및 상기 고전압 분리부의 구동을 제어하는 제어부;
를 포함하는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고전압 분리부의 고전압발생 공간은 분리막에 의해 제1 고전압발생 공간과 제2 고전압발생 공간으로 구획되며,
상기 고전압 발생부는 상기 제1 고전압발생 공간에 제공되고 외부에서 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변압하여 10kV ~ 100kV의 전압으로 출력하는 DC 변압기와, 상기 제2 고전압발생 공간에 제공되고 상기 DC 변압기에서 변압된 전압을 100KV ~ 300KV의 고전압으로 승압하는 승압기를 포함하는 엑스레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 고전압 분리부의 내측 일면에는 상기 DC 변압기가 안착되는 제1 안착홈과, 상기 승압기가 안착되는 제2 안착홈이 함몰 형성되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고전압 분리부의 표면은 전기 절연성 재료로 절연 몰딩되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고전압 분리부는 상기 케이스로부터 착탈 가능하게 제공되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 설치부에는 상기 엑스레이 튜브를 착탈 가능하게 지지하는 엑스레이 튜브 고정부가 제공되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 엑스레이 튜브의 측부를 감싸서 상기 엑스레이 튜브의 구동시 발생하는 엑스선을 차폐하는 엑스선 차폐부를 더 포함하는 엑스레이 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 엑스선 차폐부는 상기 고전압 분리부에 착탈 가능하게 제공되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 엑스레이 튜브의 커버는 세라믹 재질로 형성되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 엑스레이 튜브는 필라멘트 기반의 열전자 방출 방식과, 탄소나노튜브(CNT) 기반의 전계 방출 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전자를 발생시키는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이스의 일측에는 콜리메이터(collimator)가 선택적으로 결합할 수 있도록 콜리메이터 결합부가 형성되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이스 내부의 온도를 기설정된 범위로 유지시키는 온도조절부를 포함하는 엑스레이 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 온도조절부는 펠티어 소자를 포함하는 엑스레이 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 엑스레이 튜브와, 상기 제어부와 마주하는 상기 케이스의 내측 바닥면에는 상기 온도조절부가 설치될 수 있도록 적어도 하나의 설치홈이 함몰 형성되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이스의 내측 바닥면에는 적어도 하나의 위치조절홈이 함몰 형성되고, 상기 위치조절홈에는 갭 조절용 플레이트가 안착되어 상기 엑스레이 튜브에서 발생되는 엑스선의 위치를 제어하는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이스의 일측에는 외부의 공기를 흡입하는 적어도 하나의 흡입팬이 제공되고, 상기 케이스의 타측에는 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 적어도 하나의 배기팬이 제공되는 엑스레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 연속구동 방식과 디지털 펄스 구동 방식 중 하나를 선택하여 상기 엑스레이 튜브의 구동을 제어하는 엑스레이 장치.
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| EP21167585.5A EP3897077A1 (en) | 2020-04-10 | 2021-04-09 | X-ray apparatus |
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| KR102641674B1 (ko) * | 2023-08-31 | 2024-02-28 | 에프에스케이 주식회사 | 소형화 차폐구조를 포함하는 고전압 x선 탱크 |
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