KR20240108304A - 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면에 따르면, 진공챔버를 제공하는 몸체부; 상기 몸체부의 한 방향 일측에 설치되어 전자를 방출하는 전자방출 소스; 및 상기 몸체부의 다른 일측에 설치되어 상기 전자방출 소스로부터 방출된 전자가 충돌하여 엑스레이가 발생되도록 하는 애노드부;를 포함하고, 상기 전자방출 소스는, 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 전극부는 전자를 방출하는 에미터; 및 상기 에미터에 전극을 인가하는 캐소드 전극;을 포함하고, 상기 에미터는 금속 기판 표면에 탄소나노소재들을 화학기상증착법으로 증착시켜 형성하며, 원판형 또는 다각형 몸체의 외주연에 테두리부를 형성하고, 상기 테두리부 내측에 방사상 또는 일정 이격으로 배치된 관통영역과 비관통영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에미터를 방사형 모양으로 관통영역 및 비관통영역이 존재하는 금속 기판 위에 화학기상증착법으로 합성한 탄소나노소재들을 증착하여 형성함으로써, 에미터 중심부에서의 전자 방출량이 증가되도록 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치에 관한 것이다.
통상적인 엑스레이 발생 장치는 의료용 장치, 공업용 계측장치 등의 X 선원으로써 이용되고 있고, 최근 들어 정전기 제전 장치의 X 선원 및 XRF(X Ray Fluorescence)로도 그 용도가 크게 확대되고 있다. 통상의 엑스레이 발생 장치는 음극부의 핀이 수직 설치된 세라믹제 스템(Stem, 진공 튜브라고도 함)부와, 하면에 타겟 금속이 증착된 출사창을 세라믹제 밸브로 지지하여 서로 납땜하고, 집속 전극을 세라믹제 밸브의 내주면을 따라서 배치하는 동시에 집속 전극의 하단부를 스템부와 밸브로 끼워진 구성을 갖는다. 즉, 세라믹 부품을 2군데에 사용하고 있으므로 취급에 주의가 필요하다. 또한, 종래의 엑스레이 발생 장치는 제조비용을 저렴하게 하는 것이 곤란하다.
스템측과 출사창측 모두 납땜작업을 할 필요가 있으므로 제조에 시간이 걸릴 수밖에 없다. 또한, 일반적으로 엑스레이 발생 장치는 스템측과 출사창측의 양측에서 사용하는 납제를 다른 특성의 것으로 할 필요가 있어 작업공정이 복잡해지며, 이로 인해 양산성이 떨어지게 된다. 또한 출사창측과 세라믹제 밸브의 납땜 공정이 텅스텐 코일(음극 필라멘트)을 음극핀에 설치하는 공정보다도 이후가 된다. 그로 인해 텅스텐 코일 및 텅스텐 코일을 고정한 음극핀을 고온에 노출시키게 되고, 텅스텐 핀과 음극핀의 고정부가 가열되는 문제점이 있다. 결과적으로 텅스텐 코일과 음극핀의 고정이 느슨해지는 현상이 나타나며, 이는 필라멘트의 특성 및 수명 열화의 문제로 나타나 신뢰성이 결여될 우려가 있게 된다.
한편, 종래의 필라멘트를 이용한 열전자방출 엑스레이 발생 장치의 경우 일반적으로 음극과 양극의 2극형 구조(다이오드 구조)를 채택하고 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 음극에서 전자가 방출되면 양극에 고전압을 인가하여 가속시키는 방식을 사용하기 때문에, 전자 집속 및 제어가 어려운 구조를 취하고 있다. 뿐만 아니라 필라멘트에서의 열전자 방출은 전방위 방출이 나타나므로 실제 양극에 도달하는 전자량의 효율은 극히 떨어질 수밖에 없다.
본 발명의 목적은 에미터를 방사형 모양으로 관통영역 및 비관통영역이 존재하는 금속 기판 위에 화학기상증착법으로 합성한 탄소나노소재들을 증착하여 형성함으로써, 에미터 중심부에서의 전자 방출량이 증가되도록 하는 방사선 조사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 에미터 금속 기판의 관통영역 및 비관통영역의 비율을 다르게 조성하여 방사형 미세패턴을 형성하는 방사선 조사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 에미터 금속 기판의 관통영역과 비관통영역이 방사형 모양을 이루도록 하여 중심부에서의 전자 방출량을 증가시키는 한편, 가장자리는 테두리부로 형성함으로써, 금속 기판의 내구성이 향상되도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 필라멘트 타입 방사선 조사장치보다 저온에서 작동이 가능하며, 빠른 on/off 스위칭으로 인해 펄스모드에서 디지털 구동이 가능한 방사선 조사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 캐소드와 애노드의 전압, 전류를 조절할 수 있어 발생하는 선량 조절이 용이한 3극관(triode) 구조의 방사선 조사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 투과형, 반사형 방사선 시스템에 적용이 가능하며, 미세한 선량조절을 필요로 하는 의료 분야에 적용할 수 있는 방사선 조사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 진공챔버를 제공하는 몸체부; 상기 몸체부의 한 방향 일측에 설치되어 전자를 방출하는 전자방출 소스; 및 상기 몸체부의 다른 일측에 설치되어 상기 전자방출 소스로부터 방출된 전자가 충돌하여 엑스레이가 발생되도록 하는 애노드부;를 포함하고, 상기 전자방출 소스는, 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 전극부는 전자를 방출하는 에미터; 및 상기 에미터에 전극을 인가하는 캐소드 전극;을 포함하고, 상기 에미터는 금속 기판 표면에 탄소나노소재들을 화학기상증착법으로 증착시켜 형성하며, 원판형 또는 다각형 몸체의 외주연에 테두리부를 형성하고, 상기 테두리부 내측에 방사상 또는 일정 이격으로 배치된 관통영역과 비관통영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 몸체부는, 내부에 공간이 마련되는 중공의 구형 챔버를 포함하며, 한 방향 일측에는 전자방출 소스가 설치되고, 다른 일측에는 애노드부가 위치하도록 설치되며, 상기 전자방출 소스로부터 방출된 전자가 상기 애노드부에 충돌하여 발생된 엑스레이가 몸체부에 위치한 윈도우를 통해 외부로 방출될 수 있다.
또한, 상기 비관통영역은 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 제1살부; 상기 제1살부를 연결하는 동심원 또는 다각형의 중심상의 제2살부; 및 상기 제2살부의 원주방향에 배치된 도트 또는 도넛형상의 제3살부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1살부는 직선형 또는 곡선형의 띠 형상으로 이루어지며, 복수 개의 제1살부가 에미터의 중심을 기준으로 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 형태를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제2살부는 원형 또는 다각형의 띠 형상으로 이루어지며, 직경을 달리하는 복수 개의 제2살부가 동심원 또는 다각형의 중심상에 일정 간격 이격된 형태를 이루되, 상기 제1살부와 제2살부는 교차지점이 상호 연결된 형태를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제3살부는 제1살부와 제2살부의 두께보다 큰 직경의 도트(dot) 또는 도넛형상으로 이루어지고, 복수 개의 제3살부가 제2살부의 동심원 또는 다각형의 중심을 따라 등 간격 배치되며, 동심원 또는 다각형의 중심에 위치한 제2살부에서 동심원 또는 다각형 중심의 바깥쪽에 위치한 제2살부 측으로 점차 개수가 증가되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 비관통영역은 제1살부와 제2살부가 교차하는 복수의 영역으로 구획되고, 에미터의 동심원 또는 다각형의 중심으로 향할수록 조밀한 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 관통영역 및 비관통영역의 비율을 다르게 조성할 수 있다.
또한, 상기 캐소드 전극은 원기둥 형상의 몸체 내주연에 절연부와의 결합을 위한 단턱부가 형성되고, 상기 몸체 중심에는 에미터를 설치하기 위해 돌출단부가 형성되며, 상기 돌출단부의 전면에는 내측으로 함몰된 에미터 장입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 장입홈은 에미터의 테두리부를 접촉 지지하는 지지단이 형성되고, 상기 지지단 내측으로 2단 함몰되어 에미터와 캐소드 전극이 이격된 상태가 유지되도록 하는 내홈부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 게이트부는 에미터의 대면 위치에 배치되어 에미터의 전자방출을 유도하는 게이트 메쉬; 및 상기 게이트 메쉬에 양전극을 인가하는 게이트 전극;을 포함하고, 상기 게이트 전극은 중앙에 게이트홀이 관통 형성되고, 상기 게이트홀의 전방향(전자가 방출되는 방향)을 확관부를 형성시켜 전자방출이 원활히 유도되도록 하고, 상기 게이트홀의 외측에 게이트 메쉬의 테두리부가 접촉하여 결합되고, 상기 게이트 메쉬의 반대면에는 절연부의 단면이 접촉하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 게이트 메쉬의 면적을 에미터 면적의 3~4배가 되도록 형성할 수 있다.
본 발명은 에미터를 방사형 모양으로 관통영역 및 비관통영역이 존재하는 금속 기판 위에 화학기상증착법으로 합성한 탄소나노소재들을 증착하여 형성함으로써, 에미터 중심부에서의 전자 방출량을 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 에미터 금속 기판의 관통영역 및 비관통영역을 다르게 조성하여 방사형 미세패턴을 형성할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 에미터 금속 기판의 관통영역과 비관통영역을 방사형 모양으로 형성하여 중심부에서의 전자 방출량을 증가시키는 한편, 가장자리는 테두리부로 형성함으로써, 금속 기판의 내구성을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 필라멘트 타입 방사선 조사장치보다 저온에서 작동이 가능하며, 빠른 on/off 스위칭으로 인해 펄스모드에서 디지털 구동이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 캐소드와 애노드의 전압, 전류를 조절할 수 있어 발생하는 선량 조절이 용이하여 투과형, 반사형 방사선 시스템에 적용이 가능하며, 미세한 선량조절을 필요로 하는 의료 분야에 적용이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자방출 소스를 구비하는 방사선 조사장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방사선 조사장치의 전자방출 소스 및 애노드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출 소스를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 에미터를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방사선 조사장치의 전자방출 소스 및 애노드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출 소스를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 에미터를 나타낸 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명에 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 의한 전자방출 소스를 구비하는 방사선 조사장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 방사선 조사장치의 전자방출 소스 및 애노드를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 전자방출 소스를 개략적으로 도시한 확대도이고, 도 4는 도 3에 도시된 에미터를 나타낸 정면도이다.
도 1내지 도 3을 참조하면 본 발명의 바람직한 일 실시예에 전자방출 소스(200)를 구비하는 방사선 조사장치(1)가 개략적으로 도시된다. 도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 조사장치(1)는 몸체부(100), 전자방출 소스(200) 및 애노드부(300)를 포함한다.
본 발명에 따른 방사선 조사장치(1)는 3극관(triode)구조의 방사선 조사장치로서, 상기 몸체부(100)는 내부에 공간이 마련되는 중공의 구형 챔버를 포함하며, 내부는 진공 상태일 수 있다. 상기 몸체부(100)의 한 방향 일측에는 전자방출 소스(200)가 설치되고, 다른 일측에는 애노드부(300)가 위치하도록 설치되며, 상기 전자방출 소스(200)로부터 방출된 전자가 상기 애노드부(300)에 충돌하여 엑스레이가 발생된다. 이때, 발생된 엑스레이는 몸체부(100)에 위치한 윈도우(110)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 몸체부(100)는 테이블(400) 상부에 거치될 수 있고, 윈도우(110)를 통해 방출된 엑스레이는 설치되어 테이블(400) 하부를 향해 콘 형상의 빔으로 조사될 수 있다. 이때, 상기 테이블(400) 하부에는 엑스레이에 노출되는 대상체가 놓여 질 수 있다.
상기 윈도우(110)는 베릴륨 및 알루미늄 등의 금속재질 또는 형광물질이 도포된 유리재질로 형성될 수 있다. 이때, 윈도우(110)가 베릴륨 등의 금속 재질로 형성되는 경우에는, 소정 파장 이하의 엑스레이만 방출되도록 필터 튜브일 수 있다. 또한, 윈도우(110)가 형광물질이 도포된 유리재질로 형성되는 경우에는 윈도우(110)를 통하여 가시광선이 방출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자방출 소스(200)가 개시된다.
상기 전자방출 소스(200)는 몸체부(100)의 한 방향 일측에 마련되어, 전자를 방출한다. 여기서, 전자방출 소스(200)는 엑스레이를 발생시키기 위해 전자를 방출하는 전자방출 모듈 내지 전자총을 포함할 수 있다.
상기 전자방출 소스(200)는 진공의 몸체부(100)의 내부에서 탄소나노소재들 기반의 전계 방출(field emission) 방식으로 전자를 방출하는 것으로 예시한다. 이러한 전자방출 소스(200)의 보다 자세한 구성에 대해서는 후술한다.
본 발명의 실시예에 따른 애노드부(300)가 개시된다.
상기 애노드부(300)는 전자방출 소스(200)로부터 방출된 전자와 충돌하여 엑스레이와 같은 광을 발생시켜 몸체부(100)의 외부로 안내한다. 애노드부(300)에서 발생하는 엑스레이를 포함하는 광은 애노드부(300)의 재질과 방사선 조사장치(1)에 인가되는 전압의 크기에 따라서 달라질 수 있으며, 구체적으로 엑스레이, 가시광선, 적외선, 자외선 가운데 어느 하나가 될 수 있다.
애노드부(300)는 전자방출 소스(200)와 마주하도록 몸체부(100)의 타측에 마련된다. 또한, 애노드부(300)는 전자와 충돌에 의해 엑스레이(L) 또는 광을 발생시켜 몸체부(100)의 외부로 안내하기 위해 반사면(310)을 구비할 수 있다.
이때, 상기 반사면(310)에는 전자의 충돌 시 엑스레이를 방출하는 타겟물질이 형성될 수 있다.
참고로, 상기 애노드부(300)의 반사면(310)은 애노드부(300)와 동일 재질로 형성되거나, 형광물질로 형성되어 엑스레이, 가시광선, 적외선, 자외선 중 적어도 어느 하나의 광을 발생시킬 수 있다.
한편, 이상과 같은 방사선 조사장치(100)에 구비되는 전자방출 소스(200)를 도 2 및 도 3을 참고하여 보다 자세히 설명한다.
도 2 및 도 3과 같이, 전자방출 소스(200)는 전극부(210), 게이트부(220) 및 절연부(230)를 포함할 수 있다.
상기 전극부(210)는 엑스레이 발생을 위한 전자를 방출한다. 이를 위해, 전극부(210)는 에미터(211) 및 캐소드 전극(212)을 포함한다.
상기 에미터(211)는 전자를 방출하는 얇은 판상의 면 광원으로 형성되며, 상술한 애노드부(300)와 마주하여 애노드부(300)를 향해 전자를 방출한다.
상기 에미터(211)는 금속 기판 표면에 탄소나노소재들을 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)으로 증착시켜 형성할 수 있다.
상기 에미터(211)는 원판형 또는 다각형 몸체의 외주연에 테두리부(211a)를 형성하고, 상기 테두리부(211a) 내측에 방사상 또는 일정 이격으로 배치된 관통영역(211b)과 비관통영역(211c)이 존재할 수 있다.
이때, 상기 비관통영역(211c)은 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 제1살부(211d)와, 상기 제1살부(211d)를 연결하는 동심원 또는 다각형의 중심 상의 제2살부(211e)와, 상기 제2살부(211e)의 원주방향에 배치된 도트 또는 도넛형상의 제3살부(211f)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1살부(211d)는 직선형 또는 곡선형의 띠 형상으로 이루어지며, 복수 개의 제1살부(211d)가 에미터(211)의 중심을 기준으로 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 형태를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제2살부(211e)는 원형 또는 다각형의 띠 형상으로 이루어지며, 직경을 달리하는 복수 개의 제2살부(211e)가 동심원 또는 다각형의 중심 상에 일정 간격 이격된 형태를 이룰 수 있다.
이때, 제1살부(211d)와 제2살부(211e)는 교차지점이 상호 연결된 형태를 이룰 수 있다.
상기 제3살부(211f)는 제1살부(211d)와 제2살부(211e)의 두께보다 큰 직경의 도트(dot) 또는 도넛형으로 이루어질 수 있다. 이때, 복수 개의 제3살부(211f)가 제2살부(211e)의 동심원 또는 다각형의 중심을 따라 등 간격 배치될 수 있고, 상기 제3살부(211f)는 동심원 또는 다각형의 중심에 위치한 제2살부(211e)에서 동심원 또는 다각형 중심의 바깥쪽에 위치한 제2살부(211e)에 모두 배치되며, 동심원 또는 다각형의 중심에서 바깥쪽 방향으로 점차 개수가 증가되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 비관통영역(211c)은 제1살부(211d)와 제2살부(211e)가 교차하는 복수의 영역으로 구획될 수 있고, 에미터(211)의 동심원 또는 다각형의 중심으로 향할수록 조밀한 형태를 이루도록 형성할 수 있다.
이때, 상기 비관통영역(211c)의 표면에 탄소나노소재들을 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)으로 증착시켜 형성할 수 있다.
상기 관통영역(211b) 및 비관통영역의 비율을 다르게 조성할 수 있다.
상기 캐소드 전극(212)은 에미터(211)로 전극을 인가하는 일종의 음전극이다. 이를 위한 캐소드 전극(212)은 니켈, 철, 코발트 등의 합금이나 단일 전이금속을 포함하는 금속 전극으로 이루어질 수 있다.
상기 캐소드 전극(212)은 원기둥 형상의 몸체 내주연에 절연부(230)와의 결합을 위한 단턱부(212a)가 형성되고, 상기 몸체 중심에는 에미터(211)를 설치하기 위해 돌출단부(212b)가 형성되며, 상기 돌출단부(212b)의 전면에는 내측으로 함몰된 에미터 장입홈(212c)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 장입홈(212c)은 에미터(211)의 테두리부(211a)를 접촉 지지하는 지지단(212d)이 형성되고, 상기 지지단(212d) 내측으로 2단 함몰되어 에미터(211)와 캐소드 전극(212)이 이격된 상태가 유지되도록 하는 내홈부(212e)가 형성될 수 있다.
상기 캐소드 전극(220)의 장입홈(212c)에는 에미터(211)의 테두리부(211a)가 안착되어 전극이 인가된다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트부(220)가 개시된다.
상기 게이트부(220)는 전극부(210)로부터 방출되는 전자를 추출한다. 이러한 게이트부(220)는 에미터(211)의 대면 위치에 배치되며, 게이트 메쉬(221) 및 게이트 전극(222)을 포함한다.
상기 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 에미터(211)와 기 설정된 간격만큼 이격될 수 있으며, 에미터(211)의 가운데 부분까지 전기장이 잘 인가되도록 유도하여, 에미터(211)로부터 방출되는 전자를 균일하게 추출한다.
이때, 상기 게이트 메쉬(221)의 면적을 에미터(211) 면적의 3~4배가 되도록 형성함으로써, 에미터(211)에 대한 전기장 유도 효율이 향상되도록 할 수 있다.
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.
한편, 게이트 전극(222)의 게이트홀(223)의 전방향(전자가 방출되는 방향)을 확관부(224)를 형성시켜 전자방출이 원활히 유도되도록 할 수 있다.
이때, 상기 게이트홀(223)의 외측에 게이트 메쉬(221)의 테두리부가 접촉하여 결합되고, 상기 게이트 메쉬(221)의 반대면에는 절연부(230)의 단면이 접촉하여 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 절연부(230)는 튜브 형상의 절연 물질로 제작될 수 있다. 상기 절연부(230)의 일측 단부가 게이트 전극(222)의 게이트홀(223) 전면에 접촉하여 결합하게 된다.
이때, 상기 절연부(230)와 게이트 전극(222) 사이에 게이트 메쉬(221)의 테두리부가 끼인 상태로 결합되며, 상기 절연부(230)의 타측 단부는 캐소드 전극(212)의 단턱부(212a)에 결합될 수 있다.
이때, 절연부(230)와 게이트 전극(222), 캐소드 전극(212) 사이는 메탈라이징(metalizing), 브레이징(Brazing) 및 본딩(Bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합될 수 있다.
이때, 전자를 방출하는 에미터(211)는 캐소드 전극의 에미터 장입홈(212c)에 내삽됨에 따라 상기 절연부(230)와 대면하지 않게 되어 에미터(211)의 전자 방출 동작을 절연부(230)가 전기적으로 간섭하지 않게 된다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 에미터를 방사형 모양의 관통영역 및 비관통영역이 존재하는 금속 기판 위에 화학기상증착법으로 합성한 탄소나노소재들을 증착하여 형성함으로써, 에미터 중심부에서의 전자 방출량을 증가시킬 수 있고, 에미터 금속 기판을 관통영역 및 비관통영역으로 형성함으로써, 방사형 미세패턴을 형성할 수 있고, 에미터 금속 기판의 관통영역과 비관통영역을 방사형 모양으로 형성하여 중심부에서의 전자 방출량을 증가시키는 한편, 가장자리는 테두리부로 형성함으로써, 금속 기판의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 필라멘트 타입 방사선 조사장치보다 저온에서 작동이 가능하며, 빠른 on/off 스위칭으로 인해 펄스모드에서 디지털 구동이 가능하며, 캐소드와 애노드의 전압, 전류를 조절할 수 있어 발생하는 선량 조절이 용이하여 투과형, 반사형 방사선 시스템에 적용이 가능하며, 미세한 선량조절을 필요로 하는 의료 분야에 적용이 가능하다.
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.
1: 방사선 조사장치
100: 몸체부
110: 윈도우 200: 전자방출 소스
210: 전극부 211: 에미터
211a: 테두리부 211b: 관통영역
211c: 비관통영역 211d: 제1살부
211e: 제2살부 211f: 제3살부
212: 캐소드 전극 212a: 단턱부
212b: 돌출단부 212c: 에미터 장입홈
212d: 지지단 212e: 내홈부
220: 게이트부 221: 게이트 메쉬
222: 게이트 전극 223: 게이트홀
224: 확관부 230: 절연부
300: 애노드부 310: 반사면
400: 테이블
110: 윈도우 200: 전자방출 소스
210: 전극부 211: 에미터
211a: 테두리부 211b: 관통영역
211c: 비관통영역 211d: 제1살부
211e: 제2살부 211f: 제3살부
212: 캐소드 전극 212a: 단턱부
212b: 돌출단부 212c: 에미터 장입홈
212d: 지지단 212e: 내홈부
220: 게이트부 221: 게이트 메쉬
222: 게이트 전극 223: 게이트홀
224: 확관부 230: 절연부
300: 애노드부 310: 반사면
400: 테이블
Claims (12)
- 진공챔버를 제공하는 몸체부; 상기 몸체부의 한 방향 일측에 설치되어 전자를 방출하는 전자방출 소스; 및 상기 몸체부의 다른 일측에 설치되어 상기 전자방출 소스로부터 방출된 전자가 충돌하여 엑스레이가 발생되도록 하는 애노드부;를 포함하고, 상기 전자방출 소스는, 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 전극부는 전자를 방출하는 에미터; 및 상기 에미터에 전극을 인가하는 캐소드 전극;을 포함하고, 상기 에미터는 금속 기판 표면에 탄소나노소재를 화학기상증착법으로 증착시켜 형성하며, 원판형 또는 다각형 몸체의 외주연에 테두리부를 형성하고, 상기 테두리부 내측에 방사상 또는 일정 이격으로 배치된 관통영역과 비관통영역이 존재 하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부는, 내부에 공간이 마련되는 진공의 챔버를 포함하며, 한 방향 일측에는 전자방출 소스가 설치되고, 다른 일측에는 애노드부가 위치하도록 설치되며, 상기 전자방출 소스로부터 방출된 전자가 상기 애노드부에 충돌하여 발생된 엑스레이가 몸체부에 위치한 윈도우를 통해 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제1항에 있어서,
상기 비관통영역은 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 제1살부; 상기 제1살부를 연결하는 동심원 또는 다각형의 중심 상의 제2살부; 및 상기 제2살부의 원주방향에 배치된 도트 또는 도넛형의 제3살부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1살부는 직선형 또는 곡선형의 띠 형상으로 이루어지며, 복수 개의 제1살부가 에미터의 중심을 기준으로 방사상 또는 일정 이격으로 펼쳐진 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제2살부는 원형 또는 다각형의 띠 형상으로 이루어지며, 직경을 달리하는 복수 개의 제2살부가 동심원 또는 다각형의 중심 상에 일정 간격 이격된 형태를 이루되, 상기 제1살부와 제2살부는 교차지점이 상호 연결된 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제3살부는 제1살부와 제2살부의 두께보다 큰 직경의 도트(dot) 또는 도넛형상으로 이루어지고, 복수 개의 제3살부가 제2살부의 동심원 또는 다각형의 중심을 따라 등 간격 배치되며, 동심원 또는 다각형의 중심에 위치한 제2살부에서 동심원 또는 다각형 중심의 바깥쪽에 위치한 제2살부 측으로 점차 개수가 증가되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제3항에 있어서,
상기 비관통영역은 제1살부와 제2살부가 교차하는 복수의 영역으로 구획되고, 에미터의 동심원 또는 다각형의 중심으로 향할수록 조밀한 형태를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제3항에 있어서,
상기 관통영역 및 비관통영역의 비율을 다르게 조성하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캐소드 전극은 원기둥 형상의 몸체 내주연에 절연부와의 결합을 위한 단턱부가 형성되고, 상기 몸체 중심에는 에미터를 설치하기 위해 돌출단부가 형성되며, 상기 돌출단부의 전면에는 내측으로 함몰된 에미터 장입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제9항에 있어서,
상기 장입홈은 에미터의 테두리부를 접촉 지지하는 지지단이 형성되고, 상기 지지단 내측으로 2단 함몰되어 에미터와 캐소드 전극이 이격된 상태가 유지되도록 하는 내홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제1항에 있어서,
상기 게이트부는 에미터의 대면 위치에 배치되어 에미터의 전자방출을 유도하는 게이트 메쉬; 및 상기 게이트 메쉬에 전압을 인가하는 게이트 전극;을 함하고,
상기 게이트 전극은 중앙에 게이트홀이 관통 형성되고, 상기 게이트홀의 전방향(전자가 방출되는 방향)을 확관부를 형성시켜 전자방출이 원활히 유도되도록 하고, 상기 게이트홀의 외측에 게이트 메쉬의 테두리부가 접촉하여 결합되고, 상기 게이트 메쉬의 반대면에는 절연부의 단면이 접촉하여 결합되는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
- 제11항에 있어서,
상기 게이트 메쉬의 면적을 에미터 면적보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 관통 홀 기판 위에 형성된 에미터 기반의 방사선 조사장치.
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| KR20110045937A (ko) | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 원광대학교산학협력단 | 탄소나노튜브 실을 이용한 엑스레이 발생 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110045937A (ko) | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 원광대학교산학협력단 | 탄소나노튜브 실을 이용한 엑스레이 발생 장치 |
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