KR20220058109A - Electron emission source and x-ray apparatus having the same - Google Patents

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Abstract

An electron emission source of an X-ray device by a disclosed present invention comprises: an electrode part that emits electrons for generating X-rays; a gate part that extracts the electrons emitted from the electrode part; and an insulating part provided between the electrode part and the gate part having an insulation property, wherein both end parts of the insulating part are each joined to the electrode part and the gate part, and are joined so as to surround at least one part of an outer peripheral surface of the electrode part. According to the configuration, the present invention enables to provide the electron emission source which is advantageous in ensuring airtightness while being excellent in assembly, and the X-ray device comprising the same.

Description

전자방출 소스 및 이를 포함하는 엑스레이장치{ELECTRON EMISSION SOURCE AND X-RAY APPARATUS HAVING THE SAME}Electron emission source and X-ray device including the same

본 발명은 전자방출 소스 및 이를 포함하는 엑스레이장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 우수한 기밀성으로 전자 방출 성능이 우수하며 조립성이 향상된 전자방출 소스 및 이를 포함하는 엑스레이장치에 관한 것이다. The present invention relates to an electron-emitting source and an X-ray apparatus including the same, and more particularly, to an electron-emitting source having excellent electron emission performance due to excellent airtightness and improved assembly ability, and to an X-ray apparatus including the same.

일반적으로 엑스레이는 진공관인 X선관(X-ray tube)을 구비하여, X선을 방출한다. 이러한 X선관의 음극은 텅스텐 필라멘트로 형성되며, 전류에 의해 가열되어 열 전자를 방출시킨다. 이에 대하여, 수만 볼트 이상의 고전압이 X선관의 양극에 인가되면, 음극에서 방출된 전자류가 고속으로 양극을 향해서 운동한다. 이때, 전자류가 양극의 텅스텐, 몰리브덴 등으로 만든 대항극에 충돌하였을 때 가지고 있는 에너지를 X선으로 방출한다. In general, X-rays are provided with an X-ray tube, which is a vacuum tube, to emit X-rays. The cathode of this X-ray tube is formed of a tungsten filament and is heated by an electric current to emit hot electrons. In contrast, when a high voltage of tens of thousands of volts or more is applied to the anode of the X-ray tube, the electron current emitted from the cathode moves toward the anode at high speed. At this time, when the electron current collides with the counter electrode made of tungsten, molybdenum, etc. of the anode, the energy it has is emitted as X-rays.

한편, 근래에는 엑스레이의 전계 방출원으로 나노 물질인 탄소나노튜브(CNT)의 성장을 이용한 엑스레이의 개발이 활발하게 진행 중이다. 탄소나노튜브는 탄소로 이루어진 탄소 동소체(carbon allotrope)로서, 하나의 탄소 원자가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있어 다양한 전기 전자 분야에서 응용되고 있다. Meanwhile, in recent years, development of X-rays using the growth of carbon nanotubes (CNTs), which are nanomaterials, as a field emission source of X-rays is being actively developed. Carbon nanotube is a carbon allotrope made of carbon, and since one carbon atom is combined with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube, it is being applied in various electrical and electronic fields.

이러한 엑스레이를 방출하기 위한 엑스레이 장치는 내부 기밀성과 함께, 전자방출 소스를 구성하는 에미터, 캐소드 전극, 케이트 전극 등의 구성요소들의 정렬이 품질의 주요 인자이다. 이에 따라, 근래에는 전자방출 소스의 전자 방출 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다. In an X-ray apparatus for emitting such X-rays, the alignment of components such as an emitter, a cathode electrode, and a gate electrode constituting an electron emission source is a major factor in quality along with internal airtightness. Accordingly, in recent years, various studies for improving the electron emission quality of the electron emission source are continuously being made.

한국등록특허 제10-0851950호Korean Patent Registration No. 10-0851950 한국등록특허 제10-0490480호Korean Patent Registration No. 10-0490480

본 발명의 목적은 내부 기밀성을 유지하면서도 조립 정렬 정확도를 향상시킬 수 있도록 조립 공정이 개선된 전자방출 소스를 제공하기 위한 것이다. It is an object of the present invention to provide an electron emission source having an improved assembly process to improve assembly alignment accuracy while maintaining internal airtightness.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적이 달성된 전자방출 소스를 포함하는 엑스레이장치를 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide an X-ray apparatus including an electron-emitting source in which the above object is achieved.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자방출 소자는, 엑스레이 발생을 위한 전자를 방출하는 전극부, 상기 전극부로부터 방출되는 전자를 추출하는 게이트부 및, 전기 절연성을 가지고 상기 전극부와 게이트부의 사이에 마련되는 절연부를 포함하며, 상기 절연부는 상기 전극부와 게이트부에 양 단부가 각각 접합되고, 상기 전극부의 적어도 일부 외주면을 감싸도록 접합된다. Electron-emitting device according to the present invention for achieving the above object, an electrode portion for emitting electrons for generating X-rays, a gate portion for extracting electrons emitted from the electrode portion, and the electrode portion and the gate portion having electrical insulation properties It includes an insulating part provided therebetween, wherein both ends of the insulating part are joined to the electrode part and the gate part, respectively, and are joined to surround at least a part of the outer peripheral surface of the electrode part.

또한, 상기 절연부와 상기 전극부 및 게이트부 사이의 접촉 영역은 메탈라이징(metalizing), 브레이징(Brazing) 및 본딩(Bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합될 수 있다. In addition, the contact region between the insulating part and the electrode part and the gate part may be joined by at least one of metalizing, brazing, and bonding.

또한, 상기 전극부는, 전자 방출원 및 상단에 상기 전자 방출원이 적층되어 음전극을 인가하며, 하단으로부터 직경 방향으로 연장되어 원주 방향을 따라 수직 상방향으로 절곡된 지지돌기가 마련되는 캐소드 전극을 포함하며, 상기 절연부는 하단이 상기 지지돌기에 적층되어 선접촉되고, 내주면은 상기 캐소드 전극의 외주면에 밀착되는 튜브 형상을 가질 수 있다. In addition, the electrode unit includes an electron emission source and a cathode electrode in which the electron emission source is laminated on the upper end to apply a negative electrode, and a support protrusion extending in a radial direction from the lower end and bent vertically in the circumferential direction is provided. And, the lower end of the insulating portion is laminated on the support protrusion to make line contact, and the inner circumferential surface may have a tube shape in close contact with the outer circumferential surface of the cathode electrode.

또한, 상기 전자 방출원은 금속 또는 탄소계열 물질로 형성될 수 있다. In addition, the electron emission source may be formed of a metal or a carbon-based material.

또한, 상기 절연부는 상기 지지돌기로부터 상기 캐소드 전극의 상면 사이에 마련되되, 상기 절연부의 모서리는 모따기된 모따기면이 마련되어 상기 캐소드 전극의 단부를 커버하지 않을 수 있다. In addition, the insulating part may be provided between the support protrusion and the upper surface of the cathode electrode, and an edge of the insulating part may be provided with a chamfered chamfer so as not to cover the end of the cathode electrode.

또한, 상기 절연부는 세라믹 재질로 마련되며, 상기 전극부의 단부를 커버하지 않을 수 있다. In addition, the insulating part may be made of a ceramic material, and may not cover an end of the electrode part.

또한, 상기 게이트부는, 상기 전극부와 마주하는 게이트 메쉬 및 상기 게이트 메쉬의 테두리를 지지하며, 상기 절연부의 상부에 적층되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 전극부와의 사이에 공간을 형성시키도록 하면에 마련되는 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 절곡된 제1단턱 및, 상기 제1단턱으로부터 직경 방향으로 연장되어 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 절곡된 제2단턱을 포함하되, 상기 제2단턱은 상기 절연부의 일측 단부에 면접촉되어 상기 절연부의 적어도 일부 외주면을 감쌀 수 있다. In addition, the gate part includes a gate mesh facing the electrode part and a gate electrode that supports the edge of the gate mesh and is stacked on the insulating part, wherein the gate electrode forms a space between the electrode part A first step provided on a lower surface to be formed and bent in a vertical downward direction along the circumferential direction, and a second step extending in a radial direction from the first step and bent in a vertical downward direction along the circumferential direction, wherein the The second step may be in surface contact with one end of the insulating part to surround at least a portion of the outer peripheral surface of the insulating part.

또한, 상기 전극부에는 진공력을 제공하는 진공 파이프가 관통 삽입될 수 있다. In addition, a vacuum pipe providing a vacuum force may be inserted through the electrode part.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 엑스레이장치는, 중공의 몸체부, 상기 몸체부의 일측에 마련되어, 상기 몸체부의 내부를 향해 전자를 방출하는 전자방출 소스 및, 상기 전자방출 소스와 마주하도록 상기 몸체부의 타측에 마련되어, 상기 전자와의 충돌에 의해 엑스레이를 발생시키는 애노드부를 포함하며, 상기 전자방출 소스는, 엑스레이 발생을 위한 전자를 방출하는 전극부, 상기 전극부로부터 방출되는 전자를 추출하는 게이트부 및, 전기 절연성을 가지고 상기 전극부와 게이트부의 사이에 마련되는 절연부를 포함하며, 상기 절연부는 상기 전극부와 게이트부에 양 단부가 각각 접합되고, 상기 전극부의 적어도 일부 외주면을 감싸도록 접합된다. The X-ray apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a hollow body portion, an electron emission source provided on one side of the body portion, emitting electrons toward the inside of the body portion, and the body portion to face the electron emission source It is provided on the other side and includes an anode for generating X-rays by collision with the electrons, wherein the electron-emitting source includes an electrode for emitting electrons for generating X-rays, a gate for extracting electrons emitted from the electrode, and , and an insulating part provided between the electrode part and the gate part having electrical insulation properties, wherein both ends of the insulating part are joined to the electrode part and the gate part, respectively, and are joined to surround at least a part of the outer peripheral surface of the electrode part.

또한, 상기 몸체부는 상기 진공 파이프와의 연결에 의해, 내부가 직접 진공되는 중공의 챔버를 포함할 수 있다. In addition, the body portion may include a hollow chamber in which the inside is directly vacuumed by connection with the vacuum pipe.

또한, 상기 애노드부는 상기 전자와 충돌하는 반사면을 가지며, 상기 반사면으로부터 안내되는 상기 엑스레이를 상기 몸체부의 외부로 안내하는 윈도우가 상기 몸체부에 마련될 수 있다. In addition, the anode portion may have a reflective surface that collides with the electrons, and a window for guiding the X-rays guided from the reflective surface to the outside of the body portion may be provided in the body portion.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 전극부와 게이트부에 대해 절연부의 양 단부가 각각 접합되고 전극부의 외주면을 감싸도록 접합됨으로써, 전자방출 소스의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 특히, 절연부와 전극부 및 게이트부 사이의 접촉 영역이 모두 접합됨으로써, 높은 진공상태를 유지할 수 있어, 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있다. According to the present invention having the above configuration, first, both ends of the insulating portion are bonded to the electrode portion and the gate portion, respectively, and are bonded to surround the outer circumferential surface of the electrode portion, thereby improving the airtightness of the electron emission source. In particular, since all of the contact regions between the insulating part, the electrode part, and the gate part are bonded, a high vacuum state can be maintained, and electron emission efficiency can be improved.

둘째, 중력 방향으로의 고정력이 아닌 접합력을 이용해 절연부가 전극부와 게이트부 사이에 마련됨으로써, 접촉 저항 증가, 부품 오염 및 부품 정렬도 저하를 개선할 수 있다. 이를 통해, 조립 공정시간 단축, 부품 완성도 향상 및 제조 단가 향상에 기여할 수 있다. Second, since the insulating part is provided between the electrode part and the gate part using bonding force rather than fixing force in the direction of gravity, it is possible to improve contact resistance increase, component contamination, and decrease in component alignment. Through this, it can contribute to shortening the assembly process time, improving the completeness of parts, and improving the manufacturing cost.

셋째, 진공 파이프가 직접 연결되어 엑스레이 장치의 내부를 직접 진공시킬 수 있어, 고품질의 진공 유지가 가능하다. Third, since the vacuum pipe is directly connected, it is possible to directly vacuum the inside of the X-ray apparatus, thereby maintaining a high-quality vacuum.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자방출 소스를 구비하는 엑스레이 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 엑스레이장치의 전자방출 소스를 개략적으로 도시한 단면도이다. 그리고,
도 3은 도 2에 도시된 전자방출 소스를 개략적으로 도시한 분해도이다. 1 is a perspective view schematically showing an X-ray apparatus having an electron emission source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an electron emission source of the X-ray apparatus shown in FIG. 1 . And,
FIG. 3 is an exploded view schematically illustrating the electron emission source shown in FIG. 2 .

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such embodiments, and the spirit of the present invention may be differently proposed by adding, changing, and deleting components constituting the embodiment, but this is also included in the scope of the present invention. will become

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 전자방출 소스(20)를 구비하는 엑스레이 장치(1)가 개략적으로 도시된다. 도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 엑스레이 장치(1)는 몸체부(10), 전자방출 소스(20) 및 애노드부(30)를 포함한다. 1 schematically shows an X-ray apparatus 1 having an electron-emitting source 20 in a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the X-ray apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a body portion 10 , an electron emission source 20 and an anode portion 30 .

몸체부(10)는 내부에 공간이 마련되는 중공의 원통 챔버를 포함하며, 내부는 진공 상태이다. 이러한 몸체부(10)의 일측에는 몸체부(10)의 내부에서 외부로 방출되는 엑스레이의 출입구인 윈도우(11)가 마련된다. 윈도우(11)는 베릴륨 및 알루미늄 등의 금속재질 또는 형광물질이 도포된 유리재질로 형성될 수 있다. 이때, 윈도우(11)가 베릴륨 등의 금속 재질로 형성되는 경우에는, 소정 파장 이하의 엑스레이만 방출되도록 필터튜브될 수 있다. 또한, 윈도우(11)가 형광물질이 도포된 유리재질로 형성되는 경우에는 윈도우(11)를 통하여 가시광선이 방출될 수 있다.The body portion 10 includes a hollow cylindrical chamber having a space therein, and the interior is in a vacuum state. A window 11 is provided at one side of the body 10 , which is an entrance of X-rays emitted from the inside of the body 10 to the outside. The window 11 may be formed of a metal material such as beryllium and aluminum, or a glass material coated with a fluorescent material. In this case, when the window 11 is formed of a metal material such as beryllium, the filter tube may be formed to emit only X-rays of a predetermined wavelength or less. In addition, when the window 11 is formed of a glass material coated with a fluorescent material, visible light may be emitted through the window 11 .

몸체부(10)는 비금속성 재질로 형성될 수 있다. 이렇게 몸체부(10)가 비금속성 재질로 마련될 경우, 후술할 전자방출 소스(20)에 인가되는 7만 볼트 이상의 고압 전류가 몸체부(10)의 내벽을 따라 흐름을 방지하도록 절연성을 확보할 수 있다. The body portion 10 may be formed of a non-metallic material. In this way, when the body portion 10 is made of a non-metallic material, insulation is ensured to prevent a high-voltage current of 70,000 volts or more applied to the electron emission source 20 to be described later from flowing along the inner wall of the body portion 10 . can

전자방출 소스(20)는 몸체부(10)의 내부의 일측에 마련되어, 전자를 방출한다. 여기서, 전자방출 소스(20)는 엑스레이를 발생시키기 위해 전자를 방출하는 전자방출 모듈 내지 전자총을 포함하며, 몸체부(10)의 하부에 마련된다. 이러한 전자방출 소스(20)는 진공의 몸체부(10)의 내부에서 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 기반의 전계 방출(field emission) 방식으로 전자를 방출하는 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 전극부(210)가 빛을 발생시키는 광원에 적용되는 변형예도 가능하다. 이러한 전자방출 소스(20)의 구성은 보다 자세히 후술한다. The electron emission source 20 is provided on one side of the inside of the body portion 10, and emits electrons. Here, the electron emission source 20 includes an electron emission module or an electron gun that emits electrons to generate X-rays, and is provided at the lower portion of the body portion 10 . The electron emission source 20 is exemplified as emitting electrons in a carbon nanotube (CNT)-based field emission method from the inside of the vacuum body portion 10 . However, the present invention is not limited thereto, and a modified example in which the electrode unit 210 is applied to a light source for generating light is also possible. The configuration of such an electron emission source 20 will be described later in more detail.

애노드부(30)는 전자방출 소스(20)로부터 방출된 전자와 충돌하여 엑스레이와 같은 광을 발생시켜 몸체부(10)의 외부로 안내한다. 애노드부(30)에서 발생하는 엑스레이를 포함하는 광은 애노드부(30)의 재질과 엑스레이장치(1)에 인가되는 전압의 크기에 따라서 달라질 수 있으며, 구체적으로 엑스레이, 가시광선, 적외선, 자외선 가운데 어느 하나가 될 수 있다. The anode part 30 collides with the electrons emitted from the electron emission source 20 to generate light such as X-rays and guides it to the outside of the body part 10 . The light including X-rays generated from the anode unit 30 may vary depending on the material of the anode unit 30 and the magnitude of the voltage applied to the X-ray apparatus 1 , and specifically, among X-rays, visible rays, infrared rays, and ultraviolet rays. can be any one

애노드부(30)는 전자방출 소스(20)와 마주하도록 몸체부(10)의 타측 즉, 상부에 마련된다. 또한, 애노드부(30)는 전자와 충돌에 의해 엑스레이(L) 또는 광을 발생시켜 몸체부(10)의 외부로 안내하기 위해 반사면(31)을 구비한다. 이러한 반사면(31)을 구비하는 애노드부(30)의 구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명은 생략한다. The anode part 30 is provided on the other side of the body part 10 so as to face the electron emission source 20 , that is, on the upper part. In addition, the anode portion 30 is provided with a reflective surface 31 to generate X-rays (L) or light by collision with electrons to guide the outside of the body portion (10). Since the configuration of the anode part 30 having such a reflective surface 31 is not the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

참고로, 애노드부(30)의 반사면(31)은 애노드부(30)와 동일 재질로 형성되거나, 형광물질로 형성되어 엑스레이, 가시광선, 적외선, 자외선 중 적어도 어느 하나의 광을 발생시킨다. 아울러, 반사면(31)이 금속이 아닌 유리와 같은 재질로 형성될 경우, 전자와의 충돌에 의해 조명을 위한 광을 발생시키는 변형예도 가능하다.For reference, the reflective surface 31 of the anode part 30 is made of the same material as the anode part 30 or is made of a fluorescent material to generate at least one of X-rays, visible rays, infrared rays, and ultraviolet rays. In addition, when the reflective surface 31 is formed of a material such as glass rather than a metal, a modified example of generating light for illumination by collision with electrons is also possible.

한편, 이상과 같은 엑스레이장치(10)에 구비되는 전자방출 소스(20)를 도 2 및 도 3을 참고하여 보다 자세히 설명한다. On the other hand, the electron emission source 20 provided in the X-ray apparatus 10 as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 .

도 2 및 도 3과 같이, 전자방출 소스(20)는 전극부(210), 게이트부(220) 및 절연부(230)를 포함한다. 2 and 3 , the electron emission source 20 includes an electrode part 210 , a gate part 220 , and an insulating part 230 .

전극부(210)는 엑스레이 발생을 위한 전자를 방출한다. 이를 위해, 전극부(210)는 전자 방출원(211) 및 캐소드 전극(212)을 포함한다. The electrode unit 210 emits electrons for generating X-rays. To this end, the electrode unit 210 includes an electron emission source 211 and a cathode electrode 212 .

전자 방출원(211)은 전자를 방출하는 일종의 에미터이다. 이러한 전자 방출원(211)는 얇은 판상의 면 광원으로 형성되며, 상술한 애노드부(30)와 마주하여 애노드부(30)를 향해 전자를 방출한다. 여기서, 전자 방출원(211)은 규소, 금속, 탄소계열 위에 형성된 탄소계열 물질 또는 금속인 것이 바람직하다. 또한, 전자 방출원(211)은 나노 소재인 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 이용하여 단위 면적당 높은 전류 방출이 가능한 것으로 예시한다.The electron emission source 211 is a kind of emitter that emits electrons. The electron emission source 211 is formed as a thin plate-shaped surface light source, and faces the above-described anode portion 30 and emits electrons toward the anode portion 30 . Here, the electron emission source 211 is preferably silicon, a metal, a carbon-based material or a metal formed on a carbon-based material. In addition, the electron emission source 211 is exemplified as capable of high current emission per unit area using a carbon nano tube (CNT), which is a nano material.

참고로, 전자 방출원(211)의 테두리는 보호부재(211a)에 의해 감싸져 보호됨과 아울러, 에지 효과(Edge effect)가 방지될 수 있다. For reference, the edge of the electron emission source 211 may be wrapped and protected by the protection member 211a, and an edge effect may be prevented.

캐소드 전극(212)은 전자 방출원(211)으로 음극을 인가하는 일종의 음전극이다. 이를 위해, 캐소드 전극(212)의 재료에는 니켈, 철, 코발트 등의 합금이나 단일 전이금속을 포함하는 금속 전극이다. The cathode electrode 212 is a kind of negative electrode that applies a cathode to the electron emission source 211 . To this end, the material of the cathode electrode 212 is a metal electrode including an alloy such as nickel, iron, cobalt, or a single transition metal.

캐소드 전극(212)은 축 방향으로 관통된 캐소드 홀(212a)이 관통 형성되며, 캐소드 홀(212a)과 연통하도록 진공 파이프(240)가 삽입되는 진공홀(212b)이 관통 형성된다. 이때, 진공 파이프(240)가 삽입된 진공홀(212b)의 직경은 캐소드 홀(212a)의 직경보다 확장된 형상을 가질 수 있으나, 이는 도시된 예로 한정되지 않음은 당연하다. In the cathode electrode 212 , a cathode hole 212a penetrated in the axial direction is formed through, and a vacuum hole 212b into which a vacuum pipe 240 is inserted to communicate with the cathode hole 212a is formed through the cathode electrode 212 . In this case, the diameter of the vacuum hole 212b into which the vacuum pipe 240 is inserted may have a shape that is larger than the diameter of the cathode hole 212a, but this is not limited to the illustrated example.

이러한 캐소드 전극(212)은 캐소드 홀(212a)과 진공홀(212b)이 상호 연통하도록, 축 방향으로 관통된 형상을 가진다. 이때, 진공홀(212b)에는 몸체부(10)에 진공압을 직접 제공하기 위한 진공 파이프(240)가 삽입됨으로써, 연통하는 캐소드 홀(212a)을 통해 몸체부(10)의 내부로 진공압이 제공되게 된다. 그로 인해, 본 발명에서 설명하는 엑스레이장치(1)는 진공 파이프(240)와의 연결에 의해 직접 진공방식으로 진공됨으로써, 높은 수준의 진공 상태 유지에 유리하다. The cathode electrode 212 has a shape penetrating in the axial direction so that the cathode hole 212a and the vacuum hole 212b communicate with each other. At this time, the vacuum pipe 240 for directly providing the vacuum pressure to the body portion 10 is inserted into the vacuum hole 212b, so that the vacuum pressure is applied to the inside of the body portion 10 through the communicating cathode hole 212a. will be provided Therefore, the X-ray apparatus 1 described in the present invention is vacuum directly vacuumed by connection with the vacuum pipe 240, which is advantageous for maintaining a high level of vacuum.

한편, 캐소드 전극(212)의 캐소드 상면(212c)에는 십자홀(213)이 관통 형성되며, 이러한 십자홀(213)이 마련된 캐소드 상면(212c)에 전자 방출원(211)이 안착되어 음극이 인가된다. On the other hand, a cross hole 213 is formed through the upper surface 212c of the cathode of the cathode electrode 212, and the electron emission source 211 is seated on the upper surface 212c of the cathode provided with the cross hole 213 to apply a negative electrode. do.

게이트부(220)는 전극부(210)로부터 방출되는 전자를 추출한다. 이러한 게이트부(220)는 전자 방출원(211)의 상측에 위치하며, 게이트 메쉬(221) 및 게이트 전극(222)을 포함한다.The gate part 220 extracts electrons emitted from the electrode part 210 . The gate part 220 is positioned above the electron emission source 211 , and includes a gate mesh 221 and a gate electrode 222 .

게이트 메쉬(221)는 비교적 얇은 판상으로 마련되며, 금속의 망(mesh) 형상을 가진다. 이러한 게이트 메쉬(221)의 테두리는 게이트 전극(222)에 의해 지지된다. 이때, 게이트 전극(222)의 중앙에는 게이트홀(223)이 관통 형성되고, 게이트홀(223)에 게이트 메쉬(221)가 마련됨으로써, 추출되는 전자의 방출을 간섭하지 않는다. 여기서, 게이트 메쉬(221)는 전자 방출원(211)과 기설정된 간격만큼 이격될 수 있으며, 전자 방출원(211)의 가운데 부분까지 전기장이 잘 인가되도록 유도하여, 전자 방출원(211)으로부터 방출되는 전자를 균일하게 추출한다. The gate mesh 221 is provided in a relatively thin plate shape, and has a metal mesh shape. The edge of the gate mesh 221 is supported by the gate electrode 222 . In this case, the gate hole 223 is formed through the center of the gate electrode 222 , and the gate mesh 221 is provided in the gate hole 223 , thereby not interfering with the emission of extracted electrons. Here, the gate mesh 221 may be spaced apart from the electron emission source 211 by a predetermined distance, and induces an electric field to be well applied to the center of the electron emission source 211 to be emitted from the electron emission source 211 . The electrons are uniformly extracted.

한편, 게이트 메쉬(221)는 금속망 사이의 다수의 개구가 형성되고, 개구의 형상이 육각형의 벌집 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 게이트 메쉬(221)의 개구 형상이 육각형으로 형성될 경우, 전자가 금속망에 충돌되지 않고 안정적으로 배출되어 게이트 메쉬(221)가 전자를 효율적으로 추출할 수 있다. On the other hand, it is preferable that the gate mesh 221 has a plurality of openings between the metal meshes, and the openings are formed in a hexagonal honeycomb shape. When the opening shape of the gate mesh 221 is formed in a hexagonal shape, electrons are stably discharged without colliding with the metal mesh, so that the gate mesh 221 can efficiently extract electrons.

한편, 게이트 전극(222)의 하면에는 게이트 메쉬(221)와 전자 방출원(211) 사이의 간격을 위해 제1단턱(224)이 마련된다. 제1단턱(224)은 게이트 전극(222)의 하면에 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 단턱지게 마련된다. 이러한 제1단턱(224)으로 인해 전자 방출원(211)과 게이트부(220) 사이에 이격된 공간이 형성될 수 있어, 장기간 사용 중에 부품으로부터 발생되는 예컨대, 전자 방출원(211)으로부터 발생되는 카본 가루 등과 같은 오염물질로 인한 오염을 방지할 수 있다. Meanwhile, on the lower surface of the gate electrode 222 , a first step 224 is provided for a gap between the gate mesh 221 and the electron emission source 211 . The first stepped 224 is provided on the lower surface of the gate electrode 222 to be vertically stepped along the circumferential direction. Due to the first step 224, a spaced apart space may be formed between the electron emission source 211 and the gate unit 220, and for example, the electron emission source 211 generated from the component during long-term use. Contamination by contaminants such as carbon powder can be prevented.

또한, 제1단턱(224)으로부터 직경 방향으로 연장되어, 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 절곡된 제2단턱(225)이 게이트 전극(222)에 마련된다. 이러한 제2단턱(225)은 후술할 절연부(230)의 적어도 일부 외주면을 감싸 면접촉한다. In addition, a second step 225 extending in a radial direction from the first step 224 and bent in a vertical downward direction along the circumferential direction is provided on the gate electrode 222 . The second step 225 surrounds at least a portion of the outer peripheral surface of the insulating part 230 to be described later and makes surface contact.

절연부(230)는 전기 절연성을 가지고 전극부(210)와 게이트부(220)의 사이에 마련된다. 절연부(230)는 세라믹과 같은 절연성 재질로 마련될 수 있으나, 꼭 이에 재질이 한정되지 않는다. 이러한 절연부(230)는 전극부(210)와 게이트부(220)의 사이에 적층되어 양 단부가 전극부(210)와 게이트부(220)에 각각 접합되고, 전극부(210)의 적어도 일부 외주면을 감싸도록 접합된다. The insulating part 230 has electrical insulation and is provided between the electrode part 210 and the gate part 220 . The insulating part 230 may be made of an insulating material such as ceramic, but the material is not limited thereto. The insulating part 230 is stacked between the electrode part 210 and the gate part 220 so that both ends thereof are bonded to the electrode part 210 and the gate part 220 , respectively, and at least a part of the electrode part 210 . It is joined to surround the outer circumferential surface.

여기서, 절연부(230)는 캐소드 전극(212)의 지지돌기(214)에 적층되어 캐소드 전극(212)의 캐소드 외주면(212d)에 밀착되는 튜브 형상을 가진다. 캐소드 전극(212)의 지지돌기(214)는 캐소드 전극(212)의 하단으로부터 직경 방향으로 연장되어 원주 방향을 따라 수직 상방향으로 절곡된다. 이렇게 캐소드 전극(212)의 하단으로부터 연장되어 돌출된 지지돌기(214)에 절연부(230)의 절연 하면(232)이 적층되어 선접촉된다. 이때, 절연부(230)의 절연 하면(232)과 지지돌기(214) 사이는 메탈라이징(metalizing), 브레이징(Brazing) 및 본딩(Bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합된다. Here, the insulating part 230 is laminated on the support protrusion 214 of the cathode electrode 212 and has a tube shape in close contact with the cathode outer circumferential surface 212d of the cathode electrode 212 . The support protrusion 214 of the cathode electrode 212 extends in a radial direction from a lower end of the cathode electrode 212 and is vertically bent in a circumferential direction. In this way, the insulating lower surface 232 of the insulating part 230 is laminated on the supporting protrusion 214 protruding from the lower end of the cathode electrode 212 to make line contact. At this time, between the insulating lower surface 232 of the insulating part 230 and the support protrusion 214 is joined by at least one of metalizing, brazing, and bonding.

즉, 캐소드 전극(212)의 지지돌기(214)에 대해 절연부(230)가 중력 방향으로 적층됨과 아울러, 상호 접합되는 것이다. 이렇게 캐소드 전극(212)으로부터 일체로 연장된 지지돌기(214)에 선접촉되도록 절연부(230)의 절연 하면(232)이 적층되어 접합되는 경우, 절연부(230)와 캐소드 전극(212) 사이의 치수 정밀도와 상관없이 기밀성 확보가 가능하다. That is, the insulating parts 230 are stacked in the gravitational direction with respect to the support protrusions 214 of the cathode electrode 212 and are bonded to each other. When the insulating lower surface 232 of the insulating part 230 is laminated and bonded so as to be in line contact with the support protrusion 214 integrally extended from the cathode electrode 212 in this way, between the insulating part 230 and the cathode electrode 212 . It is possible to secure airtightness regardless of the dimensional accuracy of

또한, 절연부(230)의 절연 내주면(231)은 캐소드 전극(212)의 캐소드 외주면(212d)에 밀착되도록 접합된다. 이때, 상호 접촉되는 절연부(230)의 절연 내주면(231)과 캐소드 전극(212)의 캐소드 외주면(212d) 사이는 상술한 접합 방식 중 적어도 어느 하나 예컨대, 메탈라이징에 의해 상호 접합된다. In addition, the insulating inner peripheral surface 231 of the insulating part 230 is bonded to be in close contact with the cathode outer peripheral surface 212d of the cathode electrode 212 . At this time, between the insulating inner circumferential surface 231 of the insulating part 230 and the cathode outer circumferential surface 212d of the cathode electrode 212 are mutually bonded by at least one of the above-described bonding methods, for example, metallizing.

한편, 절연부(230)는 지지돌기(214)로부터 캐소드 전극(212)의 캐소드 상면(212c)까지 연장된 높이를 가짐으로써, 캐소드 전극(212)의 캐소드 상면(212c)에 적층된 전자 방출원(211)을 비 간섭함이 좋다. 즉, 전자를 방출하는 전자 방출원(211)이 절연부(230)에 의해 감싸지지 않음으로써, 전자 방출원(211)의 전자 방출 동작을 전기적으로 간섭하지 않음이 좋다. Meanwhile, the insulating part 230 has a height extending from the support protrusion 214 to the cathode upper surface 212c of the cathode electrode 212 , and thus the electron emission source stacked on the cathode upper surface 212c of the cathode electrode 212 . It is good to not interfere with (211). That is, since the electron emission source 211 emitting electrons is not surrounded by the insulating part 230 , it is preferable not to electrically interfere with the electron emission operation of the electron emission source 211 .

아울러, 게이트 전극(222)의 하단이 절연부(230)의 절연 상면(233)에 적층됨과 아울러, 게이트 전극(222)의 하단으로부터 돌출된 제2단턱(225)이 절연부(230)의 절연 외주면(234)을 적어도 일부 감싸도록 면접촉된다. 이때, 제2단턱(225)은 절연부(230)의 절연 외주면(234) 중 상부 영역 즉, 절연부(230)의 절연 상면(233) 인근 영역만을 감싸는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 이러한 게이트 전극(222)의 제2단턱(225)과 절연부(230)의 절연 외주면(234) 사이의 접촉 영역 또한, 상술한 접합 방식 중 적어도 어느 하나에 의해 상호 접합된다.In addition, the lower end of the gate electrode 222 is stacked on the insulating upper surface 233 of the insulating unit 230 , and the second step 225 protruding from the lower end of the gate electrode 222 is insulating the insulating unit 230 . The outer peripheral surface 234 is surface-contacted so as to surround at least a part of it. At this time, the second step 225 is illustrated and exemplified as enclosing only the upper region of the insulating outer peripheral surface 234 of the insulating part 230, that is, the region adjacent to the insulating upper surface 233 of the insulating part 230, but is not limited thereto. does not A contact region between the second step 225 of the gate electrode 222 and the insulating outer peripheral surface 234 of the insulating part 230 is also bonded to each other by at least one of the bonding methods described above.

참고로, 도 3의 도시와 같이, 절연부(230)의 모서리들은 비스듬하게 모따기(chamfering)된 모따기면(235)으로 마련된다. 이러한 모따기면(235) 중에서 절연부(210)의 절연 상면(233)과 절연 내주면(231) 사이에 마련된 모따기면(235)으로 인해, 절연부(230)는 전극부(210)의 상부 영역인 캐소드 전극(212)의 캐소드 상면(212c)을 비 커버하게 된다. 그로 인해, 절연부(230)는 전극부(210)의 단부를 커버하지 않고 노출시킨다. For reference, as shown in FIG. 3 , the corners of the insulating part 230 are provided with chamfered surfaces 235 chamfered obliquely. Among these chamfered surfaces 235 , due to the chamfered surface 235 provided between the insulating upper surface 233 of the insulating part 210 and the insulating inner peripheral surface 231 , the insulating part 230 is an upper region of the electrode part 210 . The cathode upper surface 212c of the cathode electrode 212 is not covered. Therefore, the insulating part 230 exposes the end of the electrode part 210 without covering it.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전자방출 소스(20)의 조립 방법을 도 2 및 도 3을 참고하여 정리하면, 다음과 같다. The assembly method of the electron emission source 20 according to the present invention having the above configuration is summarized with reference to FIGS. 2 and 3 , as follows.

우선, 전극부(210)의 캐소드 전극(212)의 지지돌기(214)에 절연부(230)가 적층되어 선접촉되며, 접촉된 영역은 상호 접합된다. 이때, 캐소드 전극(212)의 캐소드 외주면(212d)과 절연부(230)의 절연 내주면(231) 사이도 상호 밀착되어 접합된다. 또한, 게이트부(220)의 게이트 전극(222)이 게이트 메쉬(221)가 게이트 홀(223)에 마련된 상태로 절연부(230)의 절연 상면(233)에 적층된다. 여기서, 게이트 전극(222)의 제2단턱(225)이 절연부(230)의 절연 외주면(234)의 상부 영역에 밀착되어 면접촉됨으로써, 상호 접합된다. 그로 인해, 절연부(230)의 하면에는 캐소드 전극(212)의 지지돌기(214), 절연 내주면(231)에는 캐소드 전극(212)의 캐소드 외주면(212d) 그리고, 절연부(230)의 절연 상면(233)과 절연 외주면(234)의 상부 영역은 게이트 전극(222)의 제2단턱(225)과 접촉되어 상호 접합되게 된다. First, the insulating part 230 is laminated on the support protrusion 214 of the cathode electrode 212 of the electrode part 210 to make line contact, and the contacted regions are bonded to each other. At this time, the cathode outer circumferential surface 212d of the cathode electrode 212 and the insulating inner circumferential surface 231 of the insulating portion 230 are also closely bonded to each other. In addition, the gate electrode 222 of the gate part 220 is stacked on the insulating upper surface 233 of the insulating part 230 in a state where the gate mesh 221 is provided in the gate hole 223 . Here, the second step 225 of the gate electrode 222 is in close contact with the upper region of the insulating outer circumferential surface 234 of the insulating part 230 and surface-contacted, thereby bonding to each other. Therefore, the support protrusion 214 of the cathode electrode 212 on the lower surface of the insulating part 230 , the cathode outer peripheral surface 212d of the cathode electrode 212 on the insulating inner peripheral surface 231 , and the insulating upper surface of the insulating part 230 . 233 and the upper region of the insulating outer peripheral surface 234 come into contact with the second step 225 of the gate electrode 222 to be mutually bonded.

이와 같이, 절연부(230)는 전극부(210)와 게이트부(220) 사이에서 중력 방향의 가압 고정력이 아닌, 상호 접합력에 의해 결합됨으로써, 각 부품들 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 절연부(230)가 전극부(210) 및 게이트부(220)의 사이에서 기밀성을 확보할 수 있어, 높은 수준의 진공 상태를 유지시킬 수 있다. 이때, 진공 파이프(240)가 몸체부(10)의 내부를 직접 진공시킴에 따라, 고품질의 진공 상태 유지에 보다 유리하다. In this way, the insulating part 230 is coupled between the electrode part 210 and the gate part 220 by mutual bonding force, not by pressing and fixing force in the gravitational direction, thereby reducing contact resistance between the respective components. In addition, since the insulating part 230 can secure airtightness between the electrode part 210 and the gate part 220 , a high level of vacuum can be maintained. At this time, as the vacuum pipe 240 directly vacuums the inside of the body portion 10, it is more advantageous to maintain a high-quality vacuum state.

뿐만 아니라, 기존의 캐소드 전극(212)과 절연부(230) 사이의 측면 결합 방식에 비해, 지지돌기(214)에 절연부(230)가 선접촉되도록 적층되는 방식은 상대적으로 각 부품들의 정확한 가공 치수가 요구되지 않는다. 이에 따라, 공정 시간 단축, 소자 완성도 향상 및 제조 단가 향상과 함께 조립 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, compared to the conventional side coupling method between the cathode electrode 212 and the insulating part 230 , the method in which the insulating part 230 is stacked so that the insulating part 230 is in line contact with the support protrusion 214 is relatively accurate processing of each part. Dimensions are not required. Accordingly, it is possible to reduce the process time, improve the device completeness, improve the manufacturing cost, and improve the assembly efficiency.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

1: 엑스레이 장치 10: 몸체부
11: 윈도우 20: 전자방출 소스
30: 애노드부 210: 전극부
211: 전자 방출원 212: 캐소드 전극
220: 게이트부 221: 게이트 메쉬
222: 게이트 전극 230: 절연부
240: 진공 파이프1: X-ray device 10: body part
11: Windows 20: Electron emission source
30: anode part 210: electrode part
211: electron emission source 212: cathode electrode
220: gate portion 221: gate mesh
222: gate electrode 230: insulating part
240: vacuum pipe

Claims (11)

엑스레이 발생을 위한 전자를 방출하는 전극부;
상기 전극부로부터 방출되는 전자를 추출하는 게이트부; 및
전기 절연성을 가지고 상기 전극부와 게이트부의 사이에 마련되는 절연부;
를 포함하며,
상기 절연부는 상기 전극부와 게이트부에 양 단부가 각각 접합되고, 상기 전극부의 적어도 일부 외주면을 감싸도록 접합되는 전자방출 소스. an electrode unit emitting electrons for generating X-rays;
a gate part for extracting electrons emitted from the electrode part; and
an insulating part having electrical insulation and provided between the electrode part and the gate part;
includes,
Both ends of the insulating part are joined to the electrode part and the gate part, respectively, and the electron emission source is joined to surround at least a portion of an outer peripheral surface of the electrode part. 제1항에 있어서,
상기 절연부와 상기 전극부 및 게이트부 사이의 접촉 영역은 메탈라이징(metalizing), 브레이징(Brazing) 및 본딩(Bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합되는 전자방출 소스. According to claim 1,
The contact region between the insulating part and the electrode part and the gate part is bonded by at least one of metalizing, brazing, and bonding. 제1항에 있어서,
상기 전극부는,
전자 방출원; 및
상단에 상기 전자 방출원이 적층되어 음전극을 인가하며, 하단으로부터 직경 방향으로 연장되어 원주 방향을 따라 수직 상방향으로 절곡된 지지돌기가 마련되는 캐소드 전극;
을 포함하며,
상기 절연부는 하단이 상기 지지돌기에 적층되어 선접촉되고, 내주면은 상기 캐소드 전극의 외주면에 밀착되는 튜브 형상을 가지는 전자방출 소스. According to claim 1,
The electrode part,
electron emitter; and
a cathode electrode in which the electron emission source is stacked on an upper end to apply a negative electrode, and a support protrusion extending in a radial direction from a lower end and bent vertically upward along a circumferential direction is provided;
includes,
The lower end of the insulating part is laminated on the support protrusion to make line contact, and the inner circumferential surface has a tube shape that is in close contact with the outer circumferential surface of the cathode electrode. 제3항에 있어서,
상기 전자 방출원은 금속 또는 탄소계열 물질로 형성되는 전자방출 소스.4. The method of claim 3,
The electron emission source is an electron emission source formed of a metal or a carbon-based material. 제3항에 있어서,
상기 절연부는 상기 지지돌기로부터 상기 캐소드 전극의 상면 사이에 마련되되, 상기 절연부의 모서리는 모따기된 모따기면이 마련되어 상기 캐소드 전극의 단부를 커버하지 않는 전자방출 소스. 4. The method of claim 3,
The insulating part is provided between the support protrusion and the upper surface of the cathode electrode, the edge of the insulating part is provided with a chamfered chamfered surface, the electron emission source does not cover the end of the cathode electrode. 제1항에 있어서,
상기 절연부는 세라믹 재질로 마련되며, 상기 전극부의 단부를 커버하지 않는 전자방출 소스. According to claim 1,
The insulating part is made of a ceramic material, and the electron emission source does not cover an end of the electrode part. 제1항에 있어서,
상기 게이트부는,
상기 전극부와 마주하는 게이트 메쉬; 및
상기 게이트 메쉬의 테두리를 지지하며, 상기 절연부의 상부에 적층되는 게이트 전극;
을 포함하며,
상기 게이트 전극은 상기 전극부와의 사이에 공간을 형성시키도록 하면에 마련되는 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 절곡된 제1단턱 및, 상기 제1단턱으로부터 직경 방향으로 연장되어 원주 방향을 따라 수직 하방향으로 절곡된 제2단턱을 포함하되, 상기 제2단턱은 상기 절연부의 일측 단부에 면접촉되어 상기 절연부의 적어도 일부 외주면을 감싸는 전자방출 소스. According to claim 1,
The gate part,
a gate mesh facing the electrode part; and
a gate electrode supporting the edge of the gate mesh and stacked on the insulating part;
includes,
The gate electrode includes a first step bent in a vertical downward direction along a circumferential direction provided on a lower surface to form a space between the electrode part, and a first step extending in a radial direction from the first step and vertical along the circumferential direction An electron emission source comprising a second step bent in a downward direction, wherein the second step is in surface contact with one end of the insulating part to surround at least a portion of the outer peripheral surface of the insulating part. 제1항에 있어서,
상기 전극부에는 진공력을 제공하는 진공 파이프가 관통 삽입되는 전자방출 소스. According to claim 1,
An electron emission source through which a vacuum pipe providing a vacuum force is inserted into the electrode part. 중공의 몸체부;
상기 몸체부의 일측에 마련되어, 상기 몸체부의 내부를 향해 전자를 방출하는, 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 기재된 전자방출 소스; 및
상기 전자방출 소스와 마주하도록 상기 몸체부의 타측에 마련되어, 상기 전자와의 충돌에 의해 엑스레이를 발생시키는 애노드부;
를 포함하는 엑스레이장치. hollow body;
An electron emission source according to any one of claims 1 to 8, which is provided on one side of the body and emits electrons toward the inside of the body; and
an anode portion provided on the other side of the body portion to face the electron emission source and generating X-rays by collision with the electrons;
An X-ray device comprising a. 제9항에 있어서,
상기 몸체부는 상기 진공 파이프와의 연결에 의해, 내부가 직접 진공되는 중공의 챔버를 포함하는 엑스레이장치. 10. The method of claim 9,
X-ray apparatus including a hollow chamber in which the body portion is directly vacuumed by connection with the vacuum pipe. 제9항에 있어서,
상기 애노드부는 상기 전자와 충돌하는 반사면을 가지며, 상기 반사면으로부터 안내되는 상기 엑스레이를 상기 몸체부의 외부로 안내하는 윈도우가 상기 몸체부에 마련되는 엑스레이장치. 10. The method of claim 9,
The anode part has a reflective surface that collides with the electrons, and a window for guiding the X-rays guided from the reflective surface to the outside of the body part is provided in the body part.
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