KR20220120848A - 엑스레이 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 수용공간이 형성된 케이스; 상기 수용공간에 제공되어 엑스선을 방출하는 엑스레이 발생부; 상기 케이스와 상기 엑스레이 발생부 사이에 제공되어 상기 엑스선을 차폐하는 적어도 하나의 차폐부재; 일부가 상기 케이스 외부로 노출되고, 상기 엑스레이 발생부로 전기를 공급하는 전원 접속부; 및 상기 케이스의 외측 일면에 결합되고, 상기 전원 접속부의 일부 또는 전부를 감싸도록 형성되는 적어도 하나의 제1 고전압 차단부; 를 포함하는 엑스레이 튜브를 개시한다.
본 발명에 의하면, 케이스 외부로 노출된 전원 접속부 및 애노드 전극의 외부를 절연부재를 통해 감싸도록 형성함으로써 아크 발생으로 인한 주변 부품들의 손상을 미연에 방지할 수 있다.

Description

엑스레이 튜브{X-RAY TUBE}

본 발명은 고절연 재질로 형성된 윈도우를 케이스의 일측에 마련함으로써 제품의 소형화를 구현할 수 있으며, 케이스 외부로 노출된 전원 접속부 및 애노드 전극의 외부를 절연부재를 통해 감싸도록 형성함으로써 아크 발생으로 인한 주변 부품들의 손상을 미연에 방지할 수 있는 엑스레이 튜브에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 엑스선 촬영에 사용되는 엑스레이 튜브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이스의 내부에 엑스선을 차폐할 수 있는 다수의 차폐부재를 위치시킴으로써, 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있는 엑스레이 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 엑스레이 소스는 엑스레이를 발생시키는 장치로서, 진공관 내에 음극과 양극으로 구성된 엑스레이 튜브, 엑스레이 튜브에 고전압을 인가하기 위한 고전압 제어 및 발생장치, 엑스레이 튜브에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각장치 등으로 구성될 수 있다.

이러한 엑스레이 소스를 사용하는 엑스레이 장치의 경우, 텅스텐 필라멘트와 같은 전자원을 고온으로 가열하여 방출된 전자를 타겟에 충돌시키는 방식으로 사용하였다. 그러나 기존의 엑스레이 소스는 순간적인 스위칭이나 전류 변조가 어려워 디지털 방식으로 구동되는 것이 난해할 뿐만 아니라, 높은 소비전력, 방출되는 전자의 에너지 분포 및 방향성, 전자 집속 등에 어려움이 있었다.

이러한 어려움을 극복하고자 전계 방출원으로 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 엑스레이 튜브가 개발되었다. 이와 같이, 삼극관 혹은 사극관 구조에 구성된 게이트 전극에 인가하는 전압에 의해 전자를 방출시키는 전자 방출원으로서 탄소나노튜브를 적용하는 경우, 디지털 방식으로 구동이 가능해지고, 전자빔 집속이 용이하여 종래의 열전자 방출 엑스레이 튜브 보다 소형화 시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 열전자 기반의 엑스레이 튜브의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 엑스레이 튜브(1)는 제한된 길이에서 충분한 절연거리를 유지하기 위한 벨로우즈(bellows) 타입의 금속 케이스(11)와, 케이스(11)의 일측으로 노출된 금속물질의 전극(12), 및 전원을 공급하기 위한 전원 접속부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 구조는 엑스레이 윈도우(14)가 절연체가 아닌 금속 케이스(11)에 형성되어 있기 때문에 애노드에 고전압 인가 시 윈도우(14)에 함께 인가되어 고전압에 노출되는 문제가 있었다. 따라서, 엑스레이 제너레이터 제작 시 고전압 절연을 위한 절연 거리를 크게 증가시켜야 하고, 절연유도 많이 충진해야 하기 때문에 크기가 커질 수 밖에 없다. 즉, 금속 케이스(11)를 벨로우즈 타입으로 형성하더라도 크기를 콤팩트 하게 만드는 데는 한계가 있다.

또한, 절연 거리의 증가와 절연유의 충전으로 인해 무게도 함께 증가하게 되고, 이를 지탱하기 위한 전체 시스템 구동부는 기구물들의 크기와 요구성능을 증가시키므로, 제조 가격까지도 증가되어 매우 비효율적인 방법으로 응용시스템을 제작할 수 밖에 없다.

공개특허공보 10-2019-0093335(2019.08.09 공개)

본 발명의 과제는 고절연 재질로 형성된 윈도우를 케이스의 일측에 마련함으로써 제품의 소형화를 구현할 수 있으며, 케이스 외부로 노출된 전원 접속부 및 애노드 전극의 외부를 절연부재로 겹겹이 감싸 절연거리를 증가시키도록 형성함으로써 아크 발생으로 인한 주변 부품들의 손상을 미연에 방지할 수 있는 엑스레이 튜브를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 튜브는 내부에 수용공간이 형성된 케이스; 상기 수용공간에 제공되어 엑스선을 방출하는 엑스레이 발생부; 상기 케이스와 상기 엑스레이 발생부 사이에 제공되어 상기 엑스선을 차폐하는 적어도 하나의 차폐부재; 일부가 상기 케이스 외부로 노출되고, 상기 엑스레이 발생부로 전기를 공급하는 전원 접속부; 및 상기 케이스의 외측 일면에 결합되고, 상기 전원 접속부의 일부 또는 전부를 감싸도록 형성되는 적어도 하나의 제1 고전압 차단부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스의 외측 일면에는 상기 제1 고전압 차단부가 삽입될 수 있도록 제1 결합부가 함몰 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 고전압 차단부는 상기 케이스에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 제1 고전압 차단부는 복수로 구비되고, 각각 상기 전원 접속부를 중심으로 하여 외측 방향으로 이격 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 고전압 차단부는 원형의 파이프 형상과, 사각 기둥 형상 중 적어도 하나로 제공될 수 있다.

또한, 상기 엑스레이 발생부는 상기 케이스의 일측에 제공되는 제1 절연 지지부재와, 상기 제1 절연 지지부재 상에 지지되어 전자를 방출하는 에미터와, 상기 제1 절연 지지부재의 상부에 제공되어 상기 에미터로부터 전자를 추출하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극이 상기 제1 절연 지지부재로부터 이격 배치될 수 있도록 상기 수용공간에서 상기 게이트 전극을 지지하는 제2 절연 지지부재와, 상기 케이스의 타측에 제공되고, 상기 전자와의 충돌에 의하여 엑스레이를 발생시키는 애노드 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스의 외측 타면에 결합되고, 상기 애노드 전극의 주변을 감싸도록 형성된 제2 고전압 차단부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스의 외측 타면에는 상기 제2 고전압 차단부가 삽입될 수 있도록 제2 결합부가 함몰 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 고전압 차단부는 상기 제1 고전압 차단부와 호환 가능하게 제공될 수 있다.

또한, 전원 접속부는 일측이 상기 에미터와 전기적으로 연결되고, 타측이 상기 케이스 외부로 노출되어 상기 에미터로 캐소드 전원을 공급하는 캐소드 전원 접속부와, 일측이 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되고, 타측이 상기 케이스 외부로 노출되어 상기 게이트 전극으로 게이트 전원을 공급하는 게이트 전원 접속부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 고전압 차단부는 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부 사이에 배치되는 제1 차단벽과, 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부를 감싸도록 형성된 제2 차단벽을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 차단벽은 원형의 파이프 형상으로 형성되어 내부에 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부를 수용하고, 상기 제1 차단벽은 사각 기둥 형상으로 형성되고, 상기 제2 차단벽 내부에서 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부 사이를 구획하도록 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 고전압 차단부는 상기 케이스의 외부로 노출된 상기 캐소드 전원 접속부의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 케이스는 상판과, 하판, 및 상기 상판과 하판을 연결하여 내부에 상기 수용공간을 형성하는 바디부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상판과 상기 하판의 일면에는 상기 차폐부재가 삽입될 수 있도록 결합홈이 함몰 형성될 수 있다.

또한, 상기 차폐부재는 복수로 구비되고, 상기 바디부의 길이보다 짧게 형성되어 상기 상판과 상기 하판에 교대로 결합될 수 있다.

또한, 상기 바디부는 상기 상판 및 상기 하판에 탈착 가능하게 제공되고, 상기 바디부의 길이에 의하여 상기 애노드 전극과 상기 게이트 전극 사이의 거리가 조절될 수 있다.

또한, 상기 각각의 차폐부재에는 상기 엑스레이 발생부에서 발생된 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제1 방출구가 형성되고, 상기 케이스에는 상기 제1 방출구를 통과한 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제2 방출구가 형성되며, 상기 제2 방출구에는 상기 엑스선이 투과할 수 있는 윈도우가 결합될 수 있다.

또한, 상기 제2 방출구는 상기 제1 방출구와 대응되는 위치에 제공되고, 상기 제1 방출구와 상기 제2 방출구는 상기 엑스선이 방출되는 방향으로 폭이 커지는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 윈도우는 베릴륨, 사파이어, 석영, 유리 중 선택된 하나로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 케이스의 내부에 엑스선을 차폐할 수 있는 다수개의 차폐부재를 위치시킴으로써, 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있다.

또한, 차폐부재 및 케이스에 각각 엑스선 방출구를 형성하여 윈도우를 케이스의 일측에 결합할 수 있게 되므로, 엑스레이 튜브의 소형화를 구현할 수 있다.

또한, 윈도우를 베릴륨, 사파이어, 석영, 유리 등과 같이 고절연체로 형성함으로써, 에미터 및 애노드 전극에서 발생하는 고전압에 의한 전기적 간섭을 최소로 할 수 있다.

또한, 케이스 외부로 노출된 전원 접속부의 외부를 제1 고전압 차단부가 감싸도록 형성됨에 따라, 전원 접속부의 절연성 확보할 수 있으며, 이는 아크의 발생을 줄여 주변의 부품들을 손상시키는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 케이스 외부로 노출된 애노드 전극의 절연성을 확보하기 위한 제2 고전압 차단부가 제1 고전압 차단부와 호환 가능하게 형성됨에 따라, 제조가 용이해지는 동시에 제조 단가를 줄일 수 있다.

아울러, 케이스의 측벽을 이루는 바디부를 상판 및 하판으로부터 탈착 가능하게 제공함으로써, 바디부의 길이에 의하여 애노드 전극과 게이트 전극 사이의 거리를 조절할 수 있게 된다. 따라서, 에미터로부터 방출되는 전자의 궤적 변화를 용이하게 제어하도록 하여 고효율의 전자 방출 특성을 확보할 수 있으며, 안정적인 전자 방출을 통하여 장치의 수명을 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 엑스레이 튜브의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 케이스의 분해도.
도 4는 도 2에 도시된 케이스로부터 제1 고전압 차단부가 분해된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 케이스로부터 제2 고전압 차단부가 분해된 상태를 도시한 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 튜브에 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 케이스의 분해도이다. 그리고, 도 4는 도 2에 도시된 케이스로부터 제1 고전압 차단부가 분해된 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 케이스로부터 제2 고전압 차단부가 분해된 상태를 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 엑스레이 튜브(100)는 케이스(110)와, 엑스레이 발생부(120)와, 차폐부재(130)와, 전원 접속부(140), 및 제1 고전압 차단부(150)를 포함할 수 있다.

케이스(110)는 내부에 수용공간(110a)이 형성된 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스(110)는 원판 형상의 상판(111) 및 하판(112)과, 상판(111)과 하판(112)을 연결하여 내부에 수용공간(110a)을 형성하는 바디부(113)를 포함할 수 있다. 이 중 하판(112)의 중앙에는 2개의 관통홀(112c)이 길이 방향으로 형성될 수 있는데, 이중 하나는 후술되는 캐소드 전원 접속부(141)가 에미터(122) 측으로 삽입될 수 있도록 안내하고, 나머지 하나는 게이트 전원 접속부(142)가 게이트 전극(123) 측으로 삽입될 수 있도록 안내하는 가이드홀일 수 있다.

케이스(110)는 후술되는 엑스레이 발생부(120)로부터 발생되는 전자와의 전기적 간섭을 방지하기 위하여 세라믹, 석영 등과 같이 절연 재질로 형성될 수 있으며, 전자의 방출이 용이하도록 수용공간(110a)은 진공 상태로 이루어질 수 있다.

엑스레이 발생부(120)는 케이스(110)의 수용공간(110a)에 제공되어 엑스선을 방출하는 것으로서, 제1 절연 지지부재(121)와, 에미터(122)와, 게이트 전극(123)과, 제2 절연 지지부재(124), 및 애노드 전극(125)을 포함할 수 있다.

제1 절연 지지부재(121)는 케이스(110)와 에미터(122) 사이를 전기적으로 절연시키기 위한 것으로서, 케이스(110)의 일측에 지지될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연 지지부재(121)는 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 수용공간(110a)에 위치하여 케이스(110)의 하판(112)에 본딩 결합, 억지끼움 방식 등으로 결합될 수 있다. 제1 절연 지지부재(121)에는 하판(112)의 관통홀(112c)과 대응되는 부위에 제2 관통홀이 형성될 수 있다.

에미터(122)는 제1 절연 지지부재(121)의 표면에 직접 형성되거나, 별도의 기판에 형성될 수 있으며, 제1 절연 지지부재(121)에 결합되어 전자를 방출할 수 있다. 여기서, 에미터(122)에는 전자를 방출시키는 다수개의 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)가 증착 형성될 수 있다.

예를 들어, 탄소나노튜브는 에미터(122)의 표면에 CVD, PECVD, 스크린 프린팅 중 선택된 하나의 공정을 통해 증착될 수 있다. 이에 따라, 에미터(122)에 전원이 인가되면 에미터(122)에 증착된 다수의 탄소나노튜브에서 전자가 방출될 수 있다. 이와 같이, 에미터(122)가 나노 소재인 탄소나노튜브를 이용하여 형성됨에 따라 단위 면적당 높은 전류 방출이 가능하므로, 기존의 열전자 방식의 전자공급원에 비하여 선명한 방사선 영상 정보를 획득할 수 있다.

게이트 전극(123)은 에미터(122)의 상부에 제공되어 에미터(122)로부터 전자를 추출할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(123)은 에미터(122)로부터 전자를 추출하여 에미터(122)로부터 방출되는 전자의 방출량을 증가시키고, 추출된 전자가 퍼지거나 산란되지 않으면서 애노드 전극(125) 측으로 이동할 수 있도록 포커싱할 수 있다.

구체적으로, 게이트 전극(123)은 외관을 형성하고 게이트 전원 접속부(142)와 전기적으로 연결될 수 있는 플레이트(123a)와, 에미터(122)로부터 전자 추출이 균일하게 이루어지도록 하는 금속의 메쉬(123b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(123a)는 원형의 판 형상으로 형성될 수 있고, 메쉬(123b)는 육각형의 개구를 갖는 벌집 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 메쉬(123b)의 형상이 육각형의 개구를 갖는 벌집 형상으로 형성됨에 따라, 메쉬(123b)가 전자를 효율적으로 추출하면서도 전자가 금속망에 의하여 충돌되지 않고 안정적으로 개출(開出)될 수 있다

제2 절연 지지부재(124)는 에미터(122)와 게이트 전극(123) 사이를 절연하기 위한 것으로서, 게이트 전극(123)이 에미터(122)로부터 이격 배치될 수 있도록 수용공간(110a)에서 게이트 전극(123)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 제2 절연 지지부재(124)는 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 내부에 중공이 형성된 원형의 판 형상으로 형성되어 일측은 제1 절연 지지부재(121) 또는 케이스(110)에 결합될 수 있고, 타측은 게이트 전극(123)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 에미터(122)로부터 방출되는 전자는 제2 절연 지지부재(124)의 중공을 지나 게이트 전극(123) 측으로 이동할 수 있게 된다.

애노드 전극(125)은 케이스(110)의 타측에 제공되고, 전자와의 충돌에 의하여 엑스레이를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 애노드 전극(125)은 케이스(110)의 상판(111)에 형성된 삽입홀(111c)에 본딩 결합, 억지끼움 방식 등으로 결합될 수 있으며, 타겟이 형성된 일부는 케이스(110)내부에 위치하고, 나머지는 케이스(110) 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 애노드 전극(125)으로 양극전원이 공급되는 경우, 에미터(122)에서 방출되는 전자는 애노드 전극(125)의 타겟에 충돌한 후 반사되며 엑스레이를 발생시킬 수 있다.

차폐부재(130)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 케이스(110)와 엑스레이 발생부(120) 사이에 제공되어 엑스레이 발생부(120)로부터 발생되는 엑스선을 차폐할 수 있다. 예를 들어, 차폐부재(130)는 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 외관이 바디부(113)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 바디부(113)가 원형의 파이프 형상으로 형성되는 경우 차폐부재(130) 또한 원형의 파이프 형상으로 제공될 수 있으며, 복수로 구비된 경우 케이스(110)에서 엑스레이 발생부(120) 측으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부에는 엑스선을 차폐할 수 있는 다수개의 차폐부재(130)가 위치할 수 있게 되고, 이러한 차폐부재(130)에 의하여 엑스레이 튜브(100)는 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있게 된다.

차폐부재(130)는 바디부(113)의 길이보다 짧게 형성되어 상판(111)과 하판(112)에 교대로 결합할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 차폐부재(130)가 제1 차폐부재(131)와 제2 차폐부재(132)로 2개 마련된 경우, 상판(111)에는 제1 차폐부재(131)의 일측이 삽입되는 제1 결합홈(111b)이 형성되고, 하판(112)의 일면에는 제2 차폐부재(132)의 일측이 삽입되는 제2 결합홈(112b) 형성될 수 있다. 이에 따라, 상판(111)과 하판(112)에는 제1 차폐부재(131)와 제2 차폐부재(132)가 교대로 결합할 수 있고, 이러한 구조로 인하여 차폐부재(130)는 일측이 상판(111) 또는 하판(112)으로부터 기설정된 간격으로 이격될 수 있다. 따라서, 케이스(110)의 내부에 냉각부재가 설치되는 경우, 상기 간격을 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

전원 접속부(140)는 일부가 케이스(110) 외부로 노출될 수 있으며, 외부에서 전원을 공급받아 엑스레이 발생부(120) 측으로 전기를 공급할 수 있다. 구체적으로, 전원 접속부(140)는 캐소드 전원 접속부(141)와, 게이트 전원 접속부(142)를 포함할 수 있다.

캐소드 전원 접속부(141)는 일측이 에미터(122)와 전기적으로 연결되고, 타측이 케이스(110) 외부로 노출되어 에미터(122)로 캐소드 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전원 접속부(141)는 와이어 형상으로 형성될 수 있으며, 케이스(110) 외부로 노출된 면을 통해 외부의 전원공급 장치와 전기적으로 연결되어 에미터(122) 측으로 캐소드 전원을 공급할 수 있다. 이에 따라, 캐소드 전원 접속부(141)를 통해 에미터(122) 측으로 캐소드 전원이 공급되는 경우, 제1 절연 지지부재(121) 상에 구비된 에미터(122)에서는 전자가 방출될 수 있다.

게이트 전원 접속부(142)는 일측이 게이트 전극(123)과 전기적으로 연결되고, 타측이 케이스(110) 외부로 노출되어 게이트 전극(123)으로 게이트 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전원 접속부(142)는 와이어 형상으로 형성될 수 있으며, 케이스(110) 외부로 노출된 면을 통해 외부의 전원공급 장치와 전기적으로 연결되어 게이트 전극(123) 측으로 게이트 전원을 공급할 수 있다. 이에 따라, 게이트 전극(123) 측으로 게이트 전원이 공급되는 경우, 게이트 전극(123)은 에미터(122)로부터 방출되는 전자의 방출량을 증가시키고 방출된 전자의 속도를 가속시킬 수 있게 된다.

제1 고전압 차단부(150)는 케이스(110)의 외측 일면에 결합되고, 전원 접속부(140)의 일부 또는 전부를 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 고전압 차단부(150)는 케이스(110)의 외측 일면에 결합될 수 있으며, 원형의 파이프 형상과, 사각 기둥 형상 중 적어도 하나로 제공될 수 있는데, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

제1 고전압 차단부(150)는 복수로 구비되고, 각각 전원 접속부(140)를 중심으로 하여 외측 방향으로 이격 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 고전압 차단부(150)가 전원 접속부(140)의 외부를 복층으로 둘러싸도록 형성됨에 따라, 전원 접속부(140)가 외부로 노출되지 않아 절연성 확보할 수 있으며, 이는 아크의 발생을 줄여 주변의 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있다.

제1 고전압 차단부(150)는 일측이 케이스(110)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 하판(112)의 외측 일면에는 제1 고전압 차단부(150)가 삽입될 수 있도록 제1 결합부(112a)가 함몰 형성될 수 있고, 이 제1 결합부(112a)에 제1 고전압 차단부(150)가 억지끼움, 스크류 결합 등의 방식으로 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

이와 같이, 제1 고전압 차단부(150)가 케이스(110)에 탈착 가능하게 결합되는 경우, 전원 접속부(140)의 길이에 대응하는 제1 고접압 차단부를 선택하여 케이스(110)에 탈착시킬 수 있으므로, 케이스(110)의 호환성이 증대되는 효과가 있다.

제1 고전압 차단부(150)는 케이스(110)의 외부로 노출된 전원 접속부(140)의 길이보다 길게 형성될 수 있으며, 제1 차단벽(151)과, 제2 차단벽(152)을 포함할 수 있다.

제1 차단벽(151)은 캐소드 전원 접속부(141)와 게이트 전원 접속부(142) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 차단벽(152)은 캐소드 전원 접속부(141)와 게이트 전원 접속부(142)를 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 차단벽(152)은 원형의 파이프 형상으로 형성되어 내부에 캐소드 전원 접속부(141)와 게이트 전원 접속부(142)를 수용할 수 있으며, 제1 차단벽(151)은 사각 기둥 형상으로 형성되어 제2 차단벽(152)의 내부에서 캐소드 전원 접속부(141)와 게이트 전원 접속부(142) 사이를 구획하도록 제공될 수 있다.

이와 같이, 제1 차단벽(151)과 제2 차단벽(152)에 의하여 캐소드 전원 접속부(141)와 게이트 전원 접속부(142)가 외부로 노출되지 않으므로, 게이트 전원 접속부(142)의 절연 길이를 종래에 비하여 길게 형성할 수 있고, 이는 전류 패스(pass)를 증가시켜 200kV 이상의 고전압을 발생시키는 엑스레이 튜브(100)의 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 엑스레이 튜브(100)는 케이스(110) 외부로 노출된 애노드 전극(125)의 절연성을 확보하기 위한 제2 고전압 차단부(160)를 더 포함할 수 있다.

제2 고전압 차단부(160)는 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 케이스(110)의 외측 타면에 결합되고, 애노드 전극(125)의 주변을 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스(110)의 외측 타면에는 제2 고전압 차단부(160)가 삽입될 수 있도록 제2 결합부(111a)가 함몰 형성될 수 있고, 제2 고전압 차단부(160)는 제2 결합부(111a)에 억지끼움, 스크류 결합 등의 방식으로 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

제2 고전압 차단부(160)는 제1 고전압 차단부(150)와 호환 가능하게 제공될 수 있다. 즉, 제2 고전압 차단부(160)는 제1 고전압 차단부(150)와 동일한 모양으로 형성될 수 있는데, 그 중에서도 원형의 파이프 형상으로 형성된 제2 차단벽(152)과 호환 가능하게 제공될 수 있다.

이와 같이, 제2 고전압 차단부(160)가 제1 고전압 차단부(150)와 호환 가능하게 제공되는 경우, 제2 고전압 차단부(160)를 별도로 제조하지 않아도 되기 때문에 제조가 용이해지고, 제조 단가를 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 엑스레이 튜브(100)는 엑스선을 외부로 방출하기 위한 윈도우(170)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 각각의 차폐부재(130)에는 엑스레이 발생부(120)에서 발생된 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제1 방출구(130a)가 형성되고, 케이스(110)에는 제1 방출구(130a)를 통과한 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제2 방출구(113a)가 형성될 수 있다. 그리고, 제2 방출구(113a)가 형성된 케이스(110) 주변에 윈도우(170)가 안착될 수 있는 단턱(113b)을 형성함으로써 제2 방출구(113a)에 엑스선이 투과할 수 있는 윈도우(170)를 결합할 수 있다. 여기서, 제2 방출구(113a)는 제1 방출구(130a)와 대응되는 위치에 제공되어 각각 중심선이 일치하도록 형성될 수 있으며, 제1 방출구(130a)와 제2 방출구(113a)는 엑스선이 방출되는 방향으로 폭이 커지는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 애노드 전극(125)의 타겟과 충돌하여 반사된 엑스선은 제1 방출구(130a)를 지나 제2 방출구(113a)에 마련된 윈도우(170)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 이때, 윈도우(170)를 고절연체인 베릴륨, 사파이어, 석영, 유리 중 선택된 하나로 형성됨으로써, 에미터(122) 및 애노드 전극(125)에서 발생하는 고전압에 의한 전기적 간섭을 최소로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 바디부(113)는 상판(111) 및 하판(112)에 탈착 가능하게 제공될 수 있고, 이러한 바디부(113)의 길이에 의하여 애노드 전극(125)과 게이트 전극(123) 사이의 거리가 조절될 수 있다. 즉, 바디부(113)의 길이에 따라 애노드 전극(125)과 게이트 전극(123) 사이의 거리는 멀어지거나 가까워질 수 있고, 이러한 전극들의 거리 제어를 통해 에미터(122)로부터 방출되는 전자의 궤적 변화를 용이하게 제어할 수 있게 된다. 따라서, 고효율의 전자 방출 특성을 확보할 수 있으며, 안정적인 전자 방출을 통하여 장치의 수명을 증가시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 엑스레이 튜브(100)는 케이스(110)의 내부에 엑스선을 차폐할 수 있는 다수개의 차폐부재(130)를 위치시킴으로써, 절연효과 및 피폭안전을 효과적으로 확보할 수 있다.

또한, 차폐부재(130) 및 케이스(110)에 각각 엑스선 방출구(130a, 113a)를 형성하여 윈도우(170)를 케이스(110)의 일측에 결합할 수 있게 되므로, 엑스레이 튜브(100)의 소형화를 구현할 수 있다.

또한, 윈도우(170)를 베릴륨, 사파이어, 석영, 유리 등과 같이 고절연체로 형성함으로써, 에미터(122) 및 애노드 전극(125)에서 발생하는 고전압에 의한 전기적 간섭을 최소로 할 수 있다.

또한, 케이스(110) 외부로 노출된 전원 접속부(140)의 외부를 제1 고전압 차단부(150)가 겹겹이 감싸도록 형성됨에 따라, 전원 접속부(140)의 절연성 확보할 수 있으며, 이는 아크의 발생을 줄여 주변의 부품들을 손상시키는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 케이스(110) 외부로 노출된 애노드 전극(125)의 절연성을 확보하기 위한 제2 고전압 차단부(160)가 제1 고전압 차단부(150)와 호환 가능하게 형성됨에 따라, 제조가 용이해지는 동시에 제조 단가를 줄일 수 있다.

아울러, 케이스(110)의 측벽을 이루는 바디부(113)를 상판(111) 및 하판(112)으로부터 탈착 가능하게 제공함으로써, 바디부(113)의 길이에 의하여 애노드 전극(125)과 게이트 전극(123) 사이의 거리를 조절할 수 있게 된다. 따라서, 에미터(122)로부터 방출되는 전자의 궤적 변화를 용이하게 제어하도록 하여 고효율의 전자 방출 특성을 확보할 수 있으며, 안정적인 전자 방출을 통하여 장치의 수명을 증가시킬 수 있게 된다.

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
120: 엑스레이 발생부
121: 제1 절연 지지부재
122: 에미터
123: 게이트 전극
124: 제2 절연 지지부재
125: 애노드 전극
130: 차폐부재
140: 전원 접속부
150: 제1 고전압 차단부
160: 제2 고전압 차단부
170: 윈도우

Claims (20)

1. 내부에 수용공간이 형성된 케이스;
   상기 수용공간에 제공되어 엑스선을 방출하는 엑스레이 발생부;
   상기 케이스와 상기 엑스레이 발생부 사이에 제공되어 상기 엑스선을 차폐하는 적어도 하나의 차폐부재;
   일부가 상기 케이스 외부로 노출되고, 상기 엑스레이 발생부로 전기를 공급하는 전원 접속부; 및
   상기 케이스의 외측 일면에 결합되고, 상기 전원 접속부의 일부 또는 전부를 감싸도록 형성되는 적어도 하나의 제1 고전압 차단부;
   를 포함하는 엑스레이 튜브.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스의 외측 일면에는 상기 제1 고전압 차단부가 삽입될 수 있도록 제1 결합부가 함몰 형성되는 엑스레이 튜브.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 고전압 차단부는 상기 케이스에 탈착 가능하게 결합되는 엑스레이 튜브.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 고전압 차단부는 복수로 구비되고, 각각 상기 전원 접속부를 중심으로 하여 외측 방향으로 이격 배치되는 엑스레이 튜브.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 고전압 차단부는 원형의 파이프 형상과, 사각 기둥 형상 중 적어도 하나로 제공되는 엑스레이 튜브.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 엑스레이 발생부는,
   상기 케이스의 일측에 제공되는 제1 절연 지지부재와,
   상기 제1 절연 지지부재 상에 지지되어 전자를 방출하는 에미터와,
   상기 제1 절연 지지부재의 상부에 제공되어 상기 에미터로부터 전자를 추출하는 게이트 전극과,
   상기 게이트 전극이 상기 제1 절연 지지부재로부터 이격 배치될 수 있도록 상기 수용공간에서 상기 게이트 전극을 지지하는 제2 절연 지지부재와,
   상기 케이스의 타측에 제공되고, 상기 전자와의 충돌에 의하여 엑스레이를 발생시키는 애노드 전극을 포함하는 엑스레이 튜브.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 케이스의 외측 타면에 결합되고, 상기 애노드 전극의 주변을 감싸도록 형성된 제2 고전압 차단부를 더 포함하는 엑스레이 튜브.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 케이스의 외측 타면에는 상기 제2 고전압 차단부가 삽입될 수 있도록 제2 결합부가 함몰 형성되는 엑스레이 튜브.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 제2 고전압 차단부는 상기 제1 고전압 차단부와 호환 가능하게 제공되는 엑스레이 튜브.
   
10. 제6항에 있어서,
    전원 접속부는,
    일측이 상기 에미터와 전기적으로 연결되고, 타측이 상기 케이스 외부로 노출되어 상기 에미터로 캐소드 전원을 공급하는 캐소드 전원 접속부와,
    일측이 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되고, 타측이 상기 케이스 외부로 노출되어 상기 게이트 전극으로 게이트 전원을 공급하는 게이트 전원 접속부를 포함하는 엑스레이 튜브.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 고전압 차단부는 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부 사이에 배치되는 제1 차단벽과, 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부를 감싸도록 형성된 제2 차단벽을 포함하는 엑스레이 튜브.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 차단벽은 원형의 파이프 형상으로 형성되어 내부에 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부를 수용하고,
    상기 제1 차단벽은 사각 기둥 형상으로 형성되고, 상기 제2 차단벽 내부에서 상기 캐소드 전원 접속부와 상기 게이트 전원 접속부 사이를 구획하도록 제공되는 엑스레이 튜브.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고전압 차단부는 상기 케이스의 외부로 노출된 상기 전원 접속부의 길이보다 길게 형성되는 엑스레이 튜브.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상판과, 하판, 및 상기 상판과 하판을 연결하여 내부에 상기 수용공간을 형성하는 바디부를 포함하는 엑스레이 튜브.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판의 일면에는 상기 차폐부재가 삽입될 수 있도록 결합홈이 함몰 형성되는 엑스레이 튜브.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 차폐부재는 복수로 구비되고, 상기 바디부의 길이보다 짧게 형성되어 상기 상판과 상기 하판에 교대로 결합되는 엑스레이 튜브.
    
17. 제14항에 있어서,
    상기 바디부는 상기 상판 및 상기 하판에 탈착 가능하게 제공되고, 상기 바디부의 길이에 의하여 상기 애노드 전극과 상기 게이트 전극 사이의 거리가 조절되는 엑스레이 튜브.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 차폐부재에는 상기 엑스레이 발생부에서 발생된 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제1 방출구가 형성되고, 상기 케이스에는 상기 제1 방출구를 통과한 엑스선을 외부로 방출하기 위한 제2 방출구가 형성되며, 상기 제2 방출구에는 상기 엑스선이 투과할 수 있는 윈도우가 결합되는 엑스레이 튜브.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 방출구는 상기 제1 방출구와 대응되는 위치에 제공되고, 상기 제1 방출구와 상기 제2 방출구는 상기 엑스선이 방출되는 방향으로 폭이 커지는 테이퍼 형상으로 형성되는 엑스레이 튜브.
    
20. 제18항에 있어서,
    상기 윈도우는 베릴륨, 사파이어, 석영, 유리 중 선택된 하나로 형성되는 엑스레이 튜브.

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