KR20230174335A - 조립식 엑스레이 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 튜브 본체; 튜브 본체의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부; 튜브 본체의 타측단부에 수용되며, 애노드부와 대향하도록 배치된 캐소드부; 튜브 본체의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자가 관통하도록 형성된 베이스부; 애노드부와 튜브 본체, 및 튜브 본체와 베이스부의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부; 및 실링부와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부를 포함한다.

Description

조립식 엑스레이 튜브{ASSEMBLY TYPE X-RAY SOURCE}

본 발명은 조립식 엑스레이 튜브에 관한 것이다.

일반적인 엑스레이 발생장치는 전자빔을 발생시키는 캐소드(음극)와 캐소드에서 나온 전자빔이 높은 운동에너지를 가지고 충돌하여 엑스레이를 발생시키는 애노드(양극)으로 구성된다. 즉, 엑스레이 발생장치의 출력은 캐소드에서 나오는 전자빔의 전류(관전류)와 캐소드와 애노드 사이에 인가되는 전압(관전압)에 비례한다.

이때 애노드에는 텅스텐, 몰리브데늄, 구리등의 원자번호가 높은 금속재질의 타겟을 형성하여 타겟에 부딪힌 전자가 타겟 원자들과의 전자기적 상호작용에 의한 가속을 겪으면서 엑스레이 복사를 방출한다. 또는 타겟 원자에 속박된 전자들이 타겟으로 부딪히는 전자들과 운동량과 에너지를 교환함으로써 여기되었다가 기저상태로 복귀할 때 여기상태와 기저상태 사이의 에너지 차이에 해당하는 전자기복사를 방출하는 방식으로 엑스레이를 생성한다.

기존의 엑스레이 튜브는 이종 접합을 위한 브레이징(Brazing)과 별도의 용접을 통해 엑스레이 튜브를 밀봉하여 제작된다. 엑스레이 발생 장치에서 금속과 세라믹 소재의 이종 접합을 통해 형성된 엑스레이 튜브 내부의 진공도는 장치의 수명과 신뢰성을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 즉, 엑스레이 튜브는 기밀성을 확보하고 고진공 상태를 유지할 수 있도록 정밀하고 내구성 있는 접합이 요구된다.

이와 같이 접합을 통해 제작되는 기존의 엑스레이 튜브는 한번 제작되면 튜브의 재사용 및 재활용이 불가능 하다는 문제가 있다. 또한, 브레이징 공정과 용접 공정에 따라 과도한 열 스트레스가 엑스레이 튜브 내에 전달되며, 브레이징과 용접에 의한 불순물이 엑스레이 튜브 내에 침투한다. 또한 의도하지 않은 부산물에 의해 캐소드에서 나온 전자가 경로 이동 중 부산물과 충돌 함에 따라 엑스레이의 성능 저하를 유발한다. 더불어, 엑스레이 튜브의 사용 시에 진공도가 지속적으로 떨어짐에 따라 제어 할 수 없는 성능 저하가 발생한다는 문제가 있다.

이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10- 1830844호(발명의 명칭: 전계 방출 엑스선 소스 장치)는 금속제 전극과 세라믹제 절연 스페이서 사이의 접합부에서 맞대기 접합보다 상대적으로 접합력이 우수한 겹치기 접합이 이루어지도록 구성된, 전계 방출 엑스선 소스 장치를 제공한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엑스레이 튜브의 제작시 브레이징이나 용접이 필요 없이 엑스레이 튜브의 진공성을 확보함과 동시에 내부에 불순물이 유입되지 않아 더욱 깨끗하며 제작이 간결한 조립식 엑스레이 튜브를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 기술적 과제들이 도출될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 튜브 본체; 튜브 본체의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부; 튜브 본체의 타측단부에 수용되며, 애노드부와 대향하도록 배치된 캐소드부; 튜브 본체의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자가 관통하도록 형성된 베이스부; 애노드부와 튜브 본체, 및 튜브 본체와 베이스부의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부; 및 실링부와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 제1 튜브; 제1 튜브의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부; 애노드부와 대향하도록 배치된 캐소드부; 캐소드부를 일측단부에 수용하며, 제1 튜브와 결합하는 제2튜브; 제2 튜브의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자가 관통하도록 형성된 베이스부; 애노드부와 제1 튜브, 제1 튜브와 제2 튜브, 및 제2튜브와 베이스부의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 보조 실링부재; 보조 실링부재를 실링부; 및 실링부와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부를 포함한다.

본 발명은 엑스레이 튜브의 제작 시 브레이징이나 용접이 필요없어 내부에 불순물이 유입되지 않으면서 진공성을 확보하는 것이 가능하다.

또한, 기존의 엑스레이 튜브와 같이 캐소드에서 나온 전자가 경로 이동 중 부산물과 충돌하는 일이 없기 때문에 캐소드의 손상을 방지할 수 있다.

또한 브레이징과 용접 작업에 의한 제품 제작 불량률을 감소시키고, 튜브 내부의 진공도를 더 오랜 시간 유지할 수 있어, 엑스레이 튜브의 성능 저하를 방지하고, 성능의 신뢰성을 확보할 수 있다.

더불어 조립식 엑스레이 튜브로 인해 엑스레이 튜브 제작 및 사용 중 문제점을 파악하는 것이 용이하며, 수리 및 유지 관리 등의 즉각적인 대응이 가능하다.

또한 조립식 엑스레이 튜브의 구조에 의해캐소드 또는 애노드 등의 핵심 부품을 교환할 수 있으므로, 엑스레이 튜브의 재사용 및 재활용이 가능하며, 이에 따라 재료의 절감으로 인한 비용 감소 및 제조 공정에 따른 탄소 배출량 감소 효과를 제공할 수 있다.

추가적으로 애노드, 캐소드, 진공 배관 등 조립식 엑스레이 튜브의 주요 구성들을 모듈화하여 조립 작업의 난이도를 낮추고, 기준에 부합하는 작업 반복성과 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과들은 상술한 효과들로 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 이해되는 모든 효과들을 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이다.
도 2는 도1에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이다.
도 4는 도3에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이다.
도 6는 도5에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 “부” 등은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여 되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결 (접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(구비 또는 마련)"할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 나타내는 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 구성 요소들의 순서나 관계를 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이고, 도 2는 도1에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다. 도 3은 본 발명의 제2측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이고, 도 4는 도3에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 튜브 본체(100), 애노드부(120), 캐소드부(110), 베이스부(30), 실링부(300), 체결부(200), 진공 단자(160) 및 전극 단자(150)를 포함한다.

예시적으로, 도 2에 도시된 것처럼 조립식 엑스레이 튜브는 절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 튜브 본체(100), 튜브 본체(100)의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부(120), 튜브 본체(100)의 타측단부에 수용되며, 애노드부(120)와 대향하도록 배치된 캐소드부(110), 튜브 본체(100)의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자(150)가 관통하도록 형성된 베이스부(30), 애노드부(120)와 튜브 본체(100) 및 튜브 본체(100)와 베이스부(30)의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부(300) 및 실링부(300)와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부(200)를 포함한다. 이때 실링부(300)는 고무 또는 금속으로 이루어진 오링(O-ring), H형 실링(H-seal), 및 플랜지 가스켓 중 하나 이상을 포함한다. 실링부(300)와 체결부(200)의 형상에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

따라서, 본 발명은 엑스레이 튜브의 제작 시 애노드부(120), 튜브 본체(100), 베이스부(30)의 사이에 각각 배치된 실링부(300) 및 상호 구성을 밀착 고정시키는 체결부(200)를 통해 엑스레이 튜브의 내부를 밀봉하기 때문에 기존의 브레이징이나 용접 과정이 필요없어, 불순물이 튜브의 내부에 유입되지 않으면서 진공성을 확보하는 것이 가능하다.

이하, 도 1 내지 도4를 참조하여, 본 발명의 제1 측면 및 제2 측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브를 설명하고자 한다.

예시적으로, 캐소드부(110)는 음극 전자를 발생시키며, 상부면에 음극 전자를 방출시키는 에미터, 에미터로부터 전자 방출된 전자빔을 애노드부(120)으로 집속시키는 집속 렌즈, 및 집속 렌즈의 홀에 의하여 노출될 영역과 에미터가 일정 거리를 유지하도록 집속 렌즈를 지지하는 고정부 등을 포함하는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.

또한 모듈로 구성된 캐소드부(110)는 베이스부(30)의 상부에 조립식으로 거치될 수 있다. 이로 인해 조립식 엑스레이 튜브의 제작시 작업 난이도를 낮추며, 캐소드부(110)의 문제 발생 시 쉽게 교환 가능함에 따라 튜브 본체(100)를 재사용 및 재활용할 수 있다.

예를 들어, 에미터는 필드 에미터 어레이(field emitter arrays, FEA)로 구성될 수 있다. 또한 이에 한정되는 것은 아니며, 에미터는 방출되는 전자의 궤적을 조절하는 전극으로서, 나노 소재인 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 같은 금속, 탄소계열 물질로 구성되는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 또한 집속 렌즈는 일반적인 홀 형태를 사용하여 제작되거나, 렌즈 위에 한층 또는 여러 층의 그래핀을 전사하여 제작될 수도 있다. 또한, 집속 렌즈는 2개 이상 사용될 수도 있다.

애노드부(120)는 전기전도성과 열전도성이 높은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 애노드부(120)는 무산소동과 코바(KOVAR) 합금의 조합으로 형성될 수 있으며, KOVAR는 철-니켈-코발트 합금으로 이루어질 수 있다. 코바(KOVAR)합금은 세라믹의 열팽창계수와 유사한 열팽창계수를 갖도록 조제되어 세라믹으로 형성된 절연체와의 접합을 형성하는데 유리하고 무산소동은 높은 전기전도성과 열전도성으로 인해 타겟(125)에서 발생하는 열을 방출하는데 유리하다.

또한, 애노드부(120)의 전자빔 충돌부위에는 타겟이 애노드부(120)와 접합하도록 형성될 수 있다. 여기서, 타겟은 용융점이 높으며 원자번호가 높아서 전자빔이 충돌하면 높은 효율로 엑스레이를 발생시킬 수 있는 텅스텐 등의 재료로 형성될 수 있다. 예를들어 타겟은 투과형 또는 반사형으로 형성될 수 있다.

일 예로, 반사형의 경우, 튜브 본체(100)의 상부 일 영역에는 튜브 본체(100)의 내부에서 외부로 방출되는 엑스선의 출입구인 윈도우가 형성될 수 있다. 예를 들어 윈도우는 베릴륨, 알루미늄 등의 금속재질 또는 형광물질이 도포된 유리재질로 형성될 수 있다. 윈도우가 베릴륨 등의 금속 재질로 형성되는 경우에는, 소정 파장 이하의 엑스선만 방출되도록 필터링될 수 있다. 또한, 원도우가 형광물질이 도포된 유리재질로 형성되는 경우에는 윈도우를 통하여 가시광선이 방출될 수 있다.

한편, 애노드부(120)는 회전형 전극으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 애노드부(120)는 회전형 전극에 구비된 타겟과 이를 지지하는 로터(미도시) 및 회전축(미도시)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 엑스선 발생시 타겟이 회전함으로써 전자빔 충돌영역이 원형 트랙으로 형성되어 높은 출력의 엑스선을 발생시킬 수 있다.

엑스레이 튜브를 구성하는 튜브 본체(100)는 절연 소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 이때 절연 소재는 세라믹으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니며 유리 또는 실리콘 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다.

예시적으로 튜브 본체(100)의 두께는 3mm 또는 그 이하로 형성하되내부진공으로 발생하는 대기압과 같은 외부압력을 지탱할 수 있는 충분한 기계강도를 갖는 정도의 두께로 형성될 수 있다. 또한 튜브 본체(100)의 두께는 타겟에서 발생한 엑스레이가 튜브 본체(100)를 투과하여 외부로 효율적으로 방출될 수 있는 정도의 두께로 형성될 수 있다. 튜브 본체(100) 전체의 두께를 낮추어 기계강도를 유지하기 어렵다면 엑스레이가 방출되는 엑스레이 창 영역만 연마하는 방식으로 국소적 영역의 두께를 예를 들면 1.7mm이하로 낮추는 것도 가능하다.

도 1 및 도2에 도시된 것처럼, 본 발명의 제1 측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 상부 실링홈(301)에 삽입되는 상부 실링부재(310) 및 하부 실링홈(302)에 삽입되는 하부 실링부재(320)를 포함하는 실링부(300)와 상부 클램프(210a) 및 하부 클램프(210b)를 포함하는 체결부(200)를 포함한다.

예시적으로, 도시된 것처럼 상부 실링부재(310)는 오링으로 구성될 수 있으며, 튜브 본체(100)의 상부면에 형성된 하나 이상의 상부 실링홈(301)에 삽입되며, 애노드부(120)와 튜브 본체(100)의 사이를 밀봉할 수 있다. 이때 상부 실링홈(301)은 애노드부(120)와 맞닿는 튜브 본체(100)의 상부면에 형성될 수 있으며, 튜브 본체(100)의 중심축을 기준으로 지름이 상이한 원형으로 복수개 형성될 수 있다. 또는, 도시된 바와는 달리 상부 실링홈(301)은 애노드부(120)의 하부면에 형성될 수 도 있다.

하부 실링부재(320)는 오링으로 구성될 수 있으며, 튜브 본체(100)의 플랜지(21)의 하부면에 형성된 하부 실링홈(302)에 삽입되며, 튜브 본체(100)와 베이스부(30)의 사이를 밀봉할 수 있다. 이때 하부 실링홈(302)은 베이스부(30)와 맞닿는 튜브 본체(100)의 플랜지(21)의 하부면에 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니며 도시된 바와는 달리 베이스부(30)의 상부면에 형성될 수 도 있다.

체결부(200)는 애노드부(120)의 플랜지와 튜브 본체(100)의 상단 플랜지(11)를 수용하도록 형성되며, 상부 실링부재(310)가 애노드부(120) 및 튜브 본체(100)의 사이에 밀착하도록 결합되는 상부 클램프(210a), 및 튜브 본체(100)의 하단 플랜지(21)와 베이스부(30)를 수용하도록 형성되며, 하부 실링부재(320)가 튜브 본체(100) 및 베이스부(30)의 사이에 밀착하도록 결합되는 하부 클램프(210b)를 포함한다.

예시적으로 상부 클램프(210a) 및 하부 클램프(210b)는 튜브 본체(100)의 외주면과 대응하는 내주면을 가지며 튜브 본체(100)를 둘러싸도록 개폐 가능한 두 개의 부재로 형성된 클램프 본체와 각 클램프 본체가 애노드부(120)와 튜브 본체(100), 튜브 본체(100)와 베이스부(30)를 가압하는 클램프 가압볼트를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한 이에 한정된 것은 아니며 기존의 다양한 형태의 클램프를 포함할 수 있다.

또한 조립식 엑스레이 튜브는 튜브 본체(100)의 외부 일측 영역에서 내부로 연장되도록 형성된 진공 단자(160), 진공 단자(160)가 관통하는 지지 플레이트(103), 튜브 본체(100)의 외부면과 지지 플레이트(103)의 사이에 배치되어 내부를 밀봉하는 보조 실링부재(340), 및 지지 플레이트(103)와 튜브 본체(100)의 외부면을 관통하도록 형성된 복수의 보조 체결홈(223a, 223b)에 삽입되며, 보조 실링부재(340)가 튜브 본체(100)와 지지 플레이트(103) 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 보조 나사(220c)를 더 포함한다.

예를 들어, 보조 체결홈(223a, 223b)은 튜브 본체(100)의 외부 일 영역에 소정의 간격을 갖도록 형성된 제1 보조 체결홈(223a)과 지지 플레이트(103)의 둘레를 따라 소정의 간격을 갖도록 형성된 제2 보조 체결홈(223b)을 포함한다.

진공 단자(160)에는 진공펌프가 연결되어 튜브 본체(후술하는 제1튜브 및 제2튜브)의 내부를 배기할 수 있다. 진공 단자(160)는 무산소동 등의 재료로 형성하여 배기가 완료된 후 핀치오프 등의 방법으로 진공 단자(160)를 밀봉하여 엑스레이 튜브 내의 진공이 영구히 보존될 수 있도록 한다.

도 3 및 도4에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브는 상부 실링홈(301a, 301b)에 삽입되는 상부 실링부재(310) 및 하부 실링홈(302a, 302b)에 삽입되는 하부 실링부재(320)를 포함하는 실링부(300)와 상부 체결홈(221a, 221b)에 고정되는 상부 나사(220a) 및 하부 체결홈(222a, 222b)에 고정되는 하부 나사(220b)를 포함하는 체결부(200)를 포함한다.

예시적으로, 도시된 것처럼 상부 실링부재(310)는 고무 또는 금속으로 이루어진 H형 실링 또는 플랜지 가스켓으로 구성될 수 있으며, 튜브 본체(100)와 캐소드부(110)의 계면에 대응하도록 형성된 제1 상부 실링홈(301a)과 제2상부 실링홈(301b)에 끼움 삽입되며, 애노드부(120)와 튜브 본체(100)의 사이를 밀봉할 수 있다. 이때 제1 상부 실링홈(301a)은 애노드부(120)와 맞닿는 튜브 본체(100)의 상부면에 형성될 수 있고, 제2 상부 실링홈(301b)은 튜브 본체(100)와 맞닿는 애노드부(120)의 하부면에 형성될 수 있다.

하부 실링부재(320)는 고무 또는 금속으로 이루어진 H형 실링 또는 플랜지 가스켓으로 구성될 수 있으며, 튜브 본체(100)와 베이스부(30)의 계면에 대응하도록 형성된 제1 하부 실링홈(302a)과 제2 하부 실링홈(302b)에 끼움 삽입되며, 튜브 본체(100)와 베이스부(30)의 사이를 밀봉할 수 있다. 이때 제1하부 실링홈(302a)은 베이스부(30)와 맞닿는 튜브 본체(100)의 플랜지(21)의 하부면에 형성되고, 제2 하부 실링홈(302b)은 튜브 본체(100)의 플랜지(21)와 맞닿는 베이스부(30)의 상부면에 형성될 수 있다.

예를 들어, 체결부(200)는 애노드부(120)의 플랜지와 튜브 본체(100)의 상단을 관통하도록 형성된 복수의 상부 체결홈(221a, 221b)에 삽입되며, 상부 실링부재(310)가 애노드부(120) 및 튜브 본체(100)의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 상부 나사(220a), 및 튜브 본체(100)의 플랜지(21)와 베이스부(30)를 관통하도록 형성된 복수의 하부 체결홈(222a, 222b)에 삽입되며, 하부 실링부재(320)가 튜브 본체(100) 및 베이스부(30)의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 하부 나사(220b)를 포함한다.

예시적으로 상부 체결홈(221a, 221b)은 튜브 본체(100)의 상부 둘레를 따라 소정의 이격 간격을 갖도록 형성된 복수의 제1 상부 체결홈(221a)과 애노드부(120)의 둘레를 따라 소정의 이격 간격을 갖도록 형성된 복수의 제2 상부 체결홈(221b)를 포함한다. 또한 하부 체결홈(222a, 222b)은 튜브 본체(100)의 플랜지(21)의 하부 둘레를 따라 소정의 이격 간격을 갖도록 형성된 복수의 제1 하부 체결홈(222a)과 베이스부(30)의 둘레를 따라 소정의 이격 간격을 갖도록 형성된 복수의 제2 하부 체결홈(222b)을 포함한다.

즉, 상부 나사(220a)는 상부 체결홈(221a, 221b)을 관통하여 고정되며, 애노드부(120)와 튜브 본체(100)의 사이에 위치한 상부 실링부재(310)을 밀착시키고, 하부 나사(220b)는 하부 체결홈(222a, 222b)을 관통하여 고정되며, 튜브 본체(100)와 베이스부(30)의 사이에 위치한 하부 실링부재(320)를 밀착시켜 엑스레이 튜브의 내부를 밀봉할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브도 전술한 진공 단자(160), 지지 플레이트(103), 보조 실링부재(340), 보조 체결홈(223a, 223b) 및 보조 나사(220c)로 구성된 조립 모듈을 더 포함할 수 있다.

베이스부(30)는 튜브 본체(100)의 하부를 밀폐하며 적어도 하나 이상의 전극 단자(150)가 관통하도록 형성될 수 있다. 이때 전극 단자(150)는 캐소드부(110)을 지지하며 전기적으로 연결될 수 있다.

또한 베이스부(30)의 상부면은 전극 단자(150)가 관통하는 영역을 제외한 모든 면에 금속박막이 적층될 수 있다. 이때 금속박막이 진공 단자(160)와 전기적으로 접합되면 엑스레이 방출로 인한 광전효과, 또는 콤프턴 산란 등이 발생하더라도 대전되지 않고 일정한 전위를 유지할 수 있다.

한편, 튜브 본체(100)의 하부 영역에는 애노드부(120)와 캐소드부(110)의 사이에 인가되는 높은 전위차에도 불구하고 절연성능을 유지할 수 있도록 튜브 본체(100)의 하부 영역의 외부에는 굴곡면을 형성하여 양 전극간 연면거리를 늘릴 수 있다. 또한 튜브 본체(100)의 하부 영역의 내부 표면에도 다수의 홈을 형성하여 내부의 표면을 따라 전류가 통하는 것을 억제할 수 있다.

이하에서는 상술한 도 1 내지 도4에 도시된 구성 중 동일한 기능을 수행하는 구성의 경우 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제3측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브의 사시도이고, 도 6는 도5에 도시된 조립식 엑스레이 튜브의 종단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제3측면에 따른 조립식 엑스레이 튜브를 설명하고자 한다. 여기서 튜브 본체(100)의 상부 영역은 제1 튜브(10), 튜브 본체(100)의 하부 영역은 제2 튜브(20)로 구성될 수 있다.

조립식 엑스레이 튜브는 절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 제1 튜브(10), 제1 튜브(10)의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부(120), 애노드부(120)와 대향하도록 배치된 캐소드부(110), 캐소드부(110)를 일측단부에 수용하며, 제1 튜브(10)와 결합하는 제2튜브(20), 제2 튜브(20)의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자(150)가 관통하도록 형성된 베이스부(30), 애노드부(120)와 제1 튜브(10), 제1 튜브(10)와 제2 튜브(20), 및 제2튜브(20)와 베이스부(30)의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부(300) 및 각 실링부(300)와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부(200)를 포함한다.

실링부(300)는 애노드부(120)의 하부면 또는 제1 튜브(10)의 상부면에 형성된 하나 이상의 상부 실링홈(301a, 301b)에 삽입되며, 애노드부(120)와 제1 튜브(10)의 사이를 밀봉하는 상부 실링부재(310), 및 제1튜브(10)의 하부면과 제2튜브(20)의 상부면에 형성된 중간 실링홈(303a, 303b)에 삽입되며, 제1 튜브(10)와 제2튜브(20)의 사이를 밀봉하는 중간 실링부재(330), 제2튜브(20)의 하부면과 베이스부(30)의 상부면에 형성된 하부 실링홈(302a, 302b)에 삽입되며, 제2 튜브(20)와 베이스부(30)의 사이를 밀봉하는 하부 실링부재(320)를 포함한다.

체결부(200)는 애노드부(120)의 플랜지 상부에 배치되며 복수의 제1 체결홈(101a)이 형성된 제1플레이트(101), 베이스부(30)의 하부에 배치되며 제1 체결홈(101a)과 대응하는 복수의 제2 체결홈(102a)이 형성된 제2플레이트(102), 제1플레이트(101)의 제1 체결홈(101a)과 제2 플레이트(102)의 제2 체결홈(102a)을 관통하도록 삽입되며, 상부 실링부재(310), 중간 실링부재(330) 및 하부 실링부재(320)가 애노드부(120), 제1 튜브(10), 제2 튜브(20) 및 베이스부(30)의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 길이 나사(230)를 포함한다

예시적으로, 제1 플레이트(101)는 애노드부(120) 보다 크게 형성될 수 있으며, 둘레를 따라 일정한 간격을 갖도록 복수의 제1 체결홈(101a)을 포함하고, 제 2 플레이트(102)는 베이스부(30) 보다 크게 형성될 수 있으며, 제1 체결홈(101a)과 대응하는 제2체결홈(102a)을 복수개 포함할 수 있다. 이때 길이 나사(230)는 엑스레이 튜브의 길이방향과 대응하는 길이로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 체결홈(101a, 101b)을 관통하며 제1 플레이트(101)와 제2 플레이트(102)에 고정될 수 있다. 즉 제1 및 제2 플레이트(101, 102)를 고정시키는 길이 나사(230)가 애노드부(120), 제1 튜브(10), 제2 튜브(20) 및 베이스부(30)로 분리되는 각 구성 간의 밀착을 유지시킬 수 있다.

체결부(200)는 애노드부(120)의 플랜지와 제1 튜브(10)의 상단을 관통하도록 형성된 복수의 상부 체결홈(221a, 221b)에 삽입되며, 상부 실링부재(310)가 애노드부(120) 및 제1 튜브(10)의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 상부 나사(220a)를 더 포함한다.

조립식 엑스레이 튜브는 제1 튜브(10)의 외부 일측 영역에서 내부로 연장되도록 형성된 진공 단자(160), 진공 단자(160)가 관통하는 지지 플레이트(103), 제1 튜브(10)의 외부면과 지지 플레이트(103)의 사이에 배치되어 내부를 밀봉하는 보조 실링부재(340), 및 지지 플레이트(103)와 제1 튜브(10)의 외부면을 관통하도록 형성된 복수의 보조 체결홈(233a, 233b)에 삽입되며, 보조 실링부재(340)가 제1튜브(10)와 지지 플레이트(103) 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 보조 나사(220c)를 포함한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술한 설명을 기초로 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제1 튜브
20: 제2 튜브
30: 베이스부
110: 캐소드부
120: 애노드부
150: 전극단자
100: 튜브 본체
200: 체결부
300: 실링부

Claims (13)

1. 조립식 엑스레이 튜브에 있어서,
   절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 튜브 본체;
   상기 튜브 본체의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부;
   상기 튜브 본체의 타측단부에 수용되며, 상기 애노드부와 대향하도록 배치된 캐소드부;
   상기 튜브 본체의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자가 관통하도록 형성된 베이스부;
   상기 애노드부와 튜브 본체, 및 상기 튜브 본체와 베이스부의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부; 및
   상기 실링부와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부를 포함하는 조립식 엑스레이 튜브.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실링부는
   상기 애노드부의 하부면 또는 상기 튜브 본체의 상부면에 형성된 하나 이상의 상부 실링홈에 삽입되며, 상기 애노드부와 튜브 본체의 사이를 밀봉하는 상부 실링부재, 및
   상기 튜브 본체의 하부면과 상기 베이스부의 상부면에 형성된 하부 실링홈에 삽입되며, 상기 튜브 본체와 베이스부의 사이를 밀봉하는 하부 실링부재를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 체결부는
   상기 애노드부의 플랜지와 상기 튜브 본체의 상단을 수용하도록 형성되며, 상기 상부 실링부재가 상기 애노드부 및 튜브 본체의 사이에 밀착하도록 결합되는 상부 클램프, 및
   상기 튜브 본체의 하단과 상기 베이스부를 수용하도록 형성되며, 상기 하부 실링부재가 상기 튜브 본체 및 베이스부의 사이에 밀착하도록 결합되는 하부 클램프를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 체결부는
   상기 애노드부의 플랜지와 상기 튜브 본체의 상단을 관통하도록 형성된 복수의 상부 체결홈에 삽입되며, 상기 상부 실링부재가 상기 애노드부 및 튜브 본체의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 상부 나사, 및
   상기 튜브 본체의 하단과 상기 베이스부를 관통하도록 형성된 복수의 하부 체결홈에 삽입되며, 상기 하부 실링부재가 상기 튜브 본체 및 베이스부의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 하부 나사를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 실링부는
   고무 또는 금속으로 이루어진 오링(O-ring), H형 실링(H-seal), 및 플랜지 가스켓 중 하나 이상을 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 캐소드부는 상기 베이스부의 상부에 조립식으로 거치되는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 튜브 본체의 외부 일측 영역에서 내부로 연장되도록 형성된 진공 단자, 상기 진공 단자가 관통하는 지지 플레이트,
   상기 튜브 본체의 외부면과 상기 지지 플레이트의 사이에 배치되어 내부를 밀봉하는 보조 실링부재, 및
   상기 지지 플레이트와 상기 튜브 본체의 외부면을 관통하도록 형성된 복수의 보조 체결홈에 삽입되며, 상기 보조 실링부재가 상기 튜브 본체와 지지 플레이트 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 보조 나사를 더 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 전극 단자는 상기 캐소드부와 전기적으로 결합되는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
   
9. 조립식 엑스레이 튜브에 있어서,
   절연소재로 이루어지고, 내부에 소정의 공간이 형성된 제1 튜브;
   상기 제1 튜브의 일측단부에 배치되며, 타겟이 결합된 애노드부;
   상기 애노드부와 대향하도록 배치된 캐소드부;
   상기 캐소드부를 일측단부에 수용하며, 상기 제1 튜브와 결합하는 제2튜브;
   상기 제2 튜브의 하부에 배치되며, 적어도 하나 이상의 전극단자가 관통하도록 형성된 베이스부;
   상기 애노드부와 제1 튜브, 상기 제1 튜브와 제2 튜브, 및 상기 제2튜브와 베이스부의 사이에 각각 배치되어 내부를 밀봉하는 실링부; 및
   상기 실링부와 밀착되는 상호 구성을 고정시키는 체결부를 포함하는 조립식 엑스레이 튜브.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 실링부는
    상기 애노드부의 하부면 또는 상기 제1 튜브의 상부면에 형성된 하나 이상의 상부 실링홈에 삽입되며, 상기 애노드부와 제1 튜브의 사이를 밀봉하는 상부 실링부재,
    상기 제1튜브의 하부면과 상기 제2튜브의 상부면에 형성된 중간 실링홈에 삽입되며, 상기 제1 튜브와 제2튜브의 사이를 밀봉하는 중간 실링부재, 및
    상기 제2튜브의 하부면과 상기 베이스부의 상부면에 형성된 하부 실링홈에 삽입되며, 상기 제2 튜브와 베이스부의 사이를 밀봉하는 하부 실링부재를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 체결부는
    상기 애노드부의 플랜지 상부에 배치되며 복수의 제1 체결홈이 형성된 제1플레이트,
    상기 베이스부의 하부에 배치되며 상기 제1 체결홈과 대응하는 복수의 제2 체결홈이 형성된 제2플레이트,
    상기 제1플레이트의 제1 체결홈과 상기 제2 플레이트의 제2 체결홈을 관통하도록 삽입되며, 상기 상부 실링부재, 중간 실링부재 및 하부 실링부재가 상기 애노드부, 제1 튜브, 제2 튜브 및 베이스부의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 길이 나사를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 체결부는
    상기 애노드부의 플랜지와 상기 제1 튜브의 상단을 관통하도록 형성된 복수의 상부 체결홈에 삽입되며, 상기 상부 실링부재가 상기 애노드부 및 제1 튜브의 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 상부 나사를 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 튜브의 외부 일측 영역에서 내부로 연장되도록 형성된 진공 단자,
    상기 진공 단자가 관통하는 지지 플레이트,
    상기 제1 튜브의 외부면과 상기 지지 플레이트의 사이에 배치되어 내부를 밀봉하는 보조 실링부재, 및
    상기 지지 플레이트와 상기 제1 튜브의 외부면을 관통하도록 형성된 복수의 보조 체결홈에 삽입되며, 상기 보조 실링부재가 상기 제1 튜브와 지지 플레이트 사이에 밀착하도록 고정되는 복수의 보조 나사를 더 포함하는 것인, 조립식 엑스레이 튜브.