WO2024025000A1 - 엑스레이 튜브 음극부 - Google Patents

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WO2024025000A1
WO2024025000A1 PCT/KR2022/010997 KR2022010997W WO2024025000A1 WO 2024025000 A1 WO2024025000 A1 WO 2024025000A1 KR 2022010997 W KR2022010997 W KR 2022010997W WO 2024025000 A1 WO2024025000 A1 WO 2024025000A1
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WO
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length
cathode
ray tube
area
emitter
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/010997
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English (en)
French (fr)
Inventor
오근영
김동일
유승민
송창현
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주식회사 피코팩
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Publication date
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray tube cathode.
  • X-rays are strong radiation emitted by collisions of electrons and have excellent penetrability, so they are widely used as an imaging device to observe the inside of the body or object.
  • the X-ray generator includes a cathode unit that provides an Includes.
  • the purpose of the present invention is to provide an X-ray tube cathode with improved inspection speed and high efficiency by controlling resolution and focal spot size with a single X-ray tube.
  • One aspect of the invention relates to an x-ray tube cathode.
  • the X-ray tube cathode unit includes a first emitter that emits electrons by applying a voltage to the first cathode; and a second emitter that emits electrons by applying a voltage to the second cathode.
  • the first emitter may be formed on a central area, and the second emitter may be formed on a peripheral area adjacent to the first emitter and spaced apart from the center.
  • the first emitter and the second emitter may include carbon nanotubes (Carbon nanotubes, CNTs).
  • the central region may be formed on the first cathode, and the peripheral region may be formed on the second cathode adjacent to and spaced apart from the first cathode.
  • the X-ray tube cathode part can form a focal spot of 0.03 mm to 0.3 mm by applying voltage to the first cathode.
  • the X-ray tube cathode part can form a focal spot of 0.7 mm to 1.3 mm by applying voltage to the first cathode and the second cathode.
  • the length of the central area may be about 15% to about 40% of the length of the peripheral area.
  • the X-ray tube cathode unit may have a vertical length of the central region ranging from about 6% to about 25% of the vertical length of the peripheral region, based on the vertical length of the peripheral region.
  • the X-ray tube cathode part may be formed in a slit shape in the central area, and the peripheral area may be spaced apart from the central area and adjacent to a rectangular shape with the center excluded from the rectangular shape.
  • the length of the central area may be about 30% to about 40% of the length of the peripheral area.
  • the vertical length of the central area may be 2% to 5% of the vertical length of the peripheral area.
  • the X-ray tube cathode portion has a side corresponding to about 68% to about 84% of the length of the peripheral area from the center based on the longitudinal length of the peripheral area, and about 77 degrees from the center based on the vertical length of the peripheral area. It may be formed excluding a rectangular area formed by sides corresponding to % to about 93% of the length.
  • the central area may be formed with a slit-shaped first emitter, and the peripheral area may be formed as a set of a plurality of circular or oval-shaped second emitters.
  • the central region is a circle, square, square with rounded corners, diamond, playground track, or equilibrium quadrilateral having a ratio of the length of the peripheral region in the longitudinal direction to the length in the vertical direction of about 0.9 to about 1.1. can be formed.
  • the central area of the X-ray tube cathode unit may be formed as a set of a plurality of circular or oval-shaped first emitters.
  • the X-ray tube cathode part may have the peripheral area extending in one direction and the other direction of the central area.
  • the peripheral area may be formed to extend 1.5 to 2 times the length of the central area in the longitudinal direction.
  • the peripheral area of the X-ray tube cathode may be formed as a set of a plurality of circular or oval-shaped second emitters.
  • the length of the central area may be about 12% to about 28% of the length of the peripheral area.
  • the vertical length of the central area may be about 92% to about 108% of the vertical length of the peripheral area.
  • the present invention has the effect of controlling resolution and focal spot size with a single X-ray tube, improving inspection speed with a single tube, and providing a highly efficient X-ray tube cathode.
  • Figure 1 (A) is a schematic diagram of an X-ray tube cathode according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1 (B) is a diagram for explaining the central area and peripheral area of each of the first and second emitters.
  • Figure 2 is a schematic diagram of an X-ray tube cathode portion according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an image showing that the focal spot size is controlled with one tube when applying the X-ray tube cathode part of the present invention.
  • Figure 4 (A) is a schematic diagram of an X-ray tube cathode according to another embodiment of the present invention
  • Figure 1 (B) is a diagram for explaining the central area and peripheral area of each of the first and second emitters.
  • Figure 5 is a schematic diagram of an X-ray tube cathode according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a diagram for explaining areas such as the central area and peripheral area in this specification.
  • Figure 7 shows an example of the first and second cathode electrodes connected to the cathode part of the X-ray tube of the present invention.
  • Figure 8 shows an example of an X-ray tube having an X-ray tube cathode portion of the present invention.
  • 'X to Y' indicating a range means 'X to Y or less.
  • 'area' can be defined as the space occupied by the emitters 111 and 131, and specifically, which emitter 111 and 131 has a plurality of circular or oval shapes.
  • the outline of the space occupied by the set can be defined as the outline of the 'area'.
  • FIGS. 1 and 2 An X-ray tube cathode portion according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • Figure 1 (A) is a schematic diagram of the cathode part of an is a schematic diagram of the X-ray tube cathode part according to one embodiment of the present invention.
  • the X-ray tube cathode unit includes a first emitter 111 that emits electrons by applying a voltage to the first cathode 110; and a second emitter 131 that emits electrons by applying a voltage to the second cathode 130.
  • the first emitter 111 is formed on the central area 113
  • the second emitter 131 is formed in a peripheral area 133 spaced from the center and adjacent to the first emitter 111. ) can be formed on
  • the central area 113 is formed on the first cathode 110
  • the peripheral area 133 is formed on the second cathode 130 adjacent to and spaced apart from the first cathode 110. It can be.
  • the first emitter 111 and the second emitter 131 may include carbon nanotubes (Carbon nanotubes, CNTs). In this case, electrons can be emitted even at low power, and up to 90% of the input power can be emitted with a short operation cycle, resulting in excellent rapid electric field control and electric field concentration effects.
  • CNTs Carbon nanotubes
  • the X-ray tube cathode of the present invention is provided with a first emitter 111 and a second emitter 131 in different areas, and when applied to one Alternatively, there is an advantage in that the focal spot size can be controlled by controlling the electron emission of the second emitter 131. This improves inspection speed with a single tube and provides excellent efficiency.
  • the first emitter 111 can emit electrons by applying a voltage to the first cathode 110 through the first cathode electrode (see FIG. 7, 115), , the second emitter 131 may emit electrons by applying a voltage to the second cathode 130 through the second cathode electrode (see FIG. 7, 135).
  • the X-ray tube cathode portion forms a focal spot of about 0.03 mm to about 0.3 mm, specifically about 0.05 mm to about 0.2 mm, and more specifically about 0.07 mm to about 0.15 mm by applying voltage to the first cathode. can do.
  • the X-ray tube cathode unit creates a focal spot of about 0.7 mm to about 1.3 mm, specifically about 0.8 mm to about 1.2 mm, and more specifically about 0.9 mm to about 1.1 mm by applying voltage to the first cathode and the second cathode. can be formed.
  • the vertical length LY1 of the central area 113 is equal to the vertical length LY2 of the peripheral area 133. It may be about 6% to about 25%, specifically about 6% to about 20%, and more specifically about 6% to about 18%. In the above range, within an You can. In particular, in the You can precisely control the focal spot within.
  • the X-ray tube cathode unit is formed in a slit shape in the central area 113, and the peripheral area 133 is spaced apart from the central area 113 and is adjacent to the rectangular shape excluding the center. It can be.
  • the X-ray tube cathode unit may have a length (LX1) of the central region (113) of about 30% to about 40% of the length (LX2) of the peripheral region (133) based on the length of the peripheral region (133) in the longitudinal direction. there is.
  • the X-ray tube cathode unit has a vertical length (LY1) of the central region (113) of about 2% to about 5% of the vertical length (LY2) of the peripheral region (133) based on the vertical length of the peripheral region (133). It may be %.
  • the X-ray tube cathode portion has a side corresponding to about 68% to about 84%, specifically about 72% to about 80% of the length of the peripheral area 133 from the center based on the longitudinal length of the peripheral area 133 ( EX) and a rectangular area formed by sides EY corresponding to about 77% to about 93%, specifically about 81% to about 89% of the length, from the center based on the vertical length of the peripheral area 133. Can be formed except.
  • the central area 113 may be formed with a slit-shaped first emitter 111, and the peripheral area 133 may be formed as a set of a plurality of circular or oval-shaped second emitters 131.
  • Figure 4 (A) is a schematic diagram of the cathode part of an is a schematic diagram of the X-ray tube cathode part according to another embodiment of the present invention.
  • the central area 113 of the X-ray tube cathode unit may be formed as a set of a plurality of circular or oval-shaped first emitters 111.
  • the peripheral area 133 of the X-ray tube cathode unit may be formed to extend in one direction and the other direction of the central area 113.
  • the peripheral area 133 may extend about 1.5 to about 2 times, and about 1.5 to about 1.8 times the length of the central area 113 in the longitudinal direction.
  • the peripheral area 133 of the X-ray tube cathode may be formed as a set of a plurality of circular or oval second emitters 131.
  • the X-ray tube cathode unit has a length (LX1) of the central region (113) of about 12% to about 28% of the length (LX2) of the peripheral region (133), based on the length of the peripheral region (133) in the longitudinal direction. Specifically, it may be about 15% to about 25%.
  • the vertical length LY1 of the central area 113 is about 92% to about 92% of the vertical length LY2 of the peripheral area 133. It may be 108%, specifically about 95% to about 105%.
  • Figure 8 is an example, and it is natural that the X-ray tube cathode part 100 of the present invention is not applicable only to the structure of Figure 8.
  • the present invention when a voltage is applied to the first cathode 110, electrons are emitted only from the first emitter 111, making it possible to implement high-resolution X-rays with a small focal spot, and the first cathode 110 and the second cathode 13 ), when a voltage is applied simultaneously to the first emitter 111 and the second emitter 131, electrons are simultaneously emitted from the first emitter 111 and the second emitter 131, thereby creating an
  • a gate 200 may be provided on the X-ray tube cathode unit 100, and the gate 200 corresponds to the first emitter 111 and the second emitter 131 of the cathode unit 100.
  • a hole is formed in the direction of the anode unit 500 so that electrons emitted from the emitters 111 and 131 can be directed to the anode unit 500.
  • the gate 200 may serve to excite electrons of the emitters 111 and 131 of the cathode portion 100, and may be connected to a gate electrode that applies a gate voltage.
  • the X-ray tube may further include a focus 300 that guides the path of electrons emitted from the emitters 111 and 131, and the focus 300 may be fixed to the upper part of the gate 200.
  • a gate voltage may be applied to the focus 300 depending on its structure.
  • the anode unit 500 may include an anode having a target to face the emitters 111 and 131 of the cathode unit 100 (not shown), and the target is emitted at a specific angle in consideration of the X-ray emission direction. It can be slanted.
  • the target can be used without limitation as long as it can emit X-rays.
  • tungsten (W) can be used, but is not limited thereto.
  • the housing 400 forms an internal cavity of the X-ray tube and may serve to block it from the outside. If necessary, the housing 400 can be formed into a single structure, and ceramic can be used as the housing 400.

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Abstract

본 발명의 엑스레이 튜브 음극부는 제1캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제1에미터; 및 제2캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제2에미터;를 포함한다.

Description

엑스레이 튜브 음극부
본 발명은 엑스레이 튜브 음극부에 관한 것이다.
엑스레이는 전자의 충돌에 의해 방출되는 강한 복사선으로 투과성이 우수하기 때문에 신체나 물체의 내부를 관찰하기 위한 영상기기로 널리 사용되고 있다.
엑스레이 발생 장치는 엑스레이 소스를 제공하는 음극부, 음극부에서 제공 된 전자를 여기시키는 게이트 및 게이트에 의해 여기된 전자를 양극으로 집중하여 가속하는 포커스와, 가속된 전자가 부딪혀 엑스레이를 발생시키는 양극부를 포함한다.
그러나, 엑스레이 조사 대상에 따라 요구되는 해상도, 초점크기(focal spot size)가 상이하며, 지금까지는 필요한 해상도, 초점크기에 따라 엑스레이 튜브를 교체해 가며 적용하여, 다양한 튜브가 필요할 뿐만 아니라, 검사 속도가 떨어지고, 효율이 낮은 문제가 있었다.
이에, 단일 엑스레이 튜브로 해상도 및 초점크기(focal spot size)를 제어하여, 단일 튜브로 검사 속도가 개선되고 효율이 높은 엑스레이 튜브가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 단일 엑스레이 튜브로 해상도 및 포칼스팟 크기를 제어하여, 단일 튜브로 검사 속도가 개선되고 효율이 높은 엑스레이 튜브 음극부를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 엑스레이 튜브 음극부에 관한 것이다.
일 구체예에 따르면, 상기 엑스레이 튜브 음극부는 제1캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제1에미터; 및 제2캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제2에미터;를 포함한다.
상기 제1에미터는 중앙영역 상에 형성되고, 상기 제2에미터는 중앙에서 이격되어 상기 제1에미터에 인접한 주변영역 상에 형성될 수 있다.
상기 제1에미터 및 제2에미터는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함할 수 있다.
상기 중앙영역은 상기 제1캐소드 상에 형성되고, 상기 주변영역은 상기 제1캐소드와 인접하여 이격된 상기 제2캐소드 상에 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 제1캐소드의 전압인가로 0.03mm 내지 0.3mm의 포칼스팟을 형성할 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 제1캐소드 및 제2캐소드의 전압인가로 0.7mm 내지 1.3mm의 포칼스팟을 형성할 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역의 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 길이가 상기 주변영역 길이의 약 15% 내지 약 40%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역의 길이방향 수직 방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 수직 방향 길이가 상기 주변영역 수직 방향 길이의 약 6% 내지 약 25%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 중앙영역이 슬릿 형상으로 형성되고, 상기 주변영역은 상기 중앙영역에서 이격되어 중앙이 사각형 형상으로 제외된 사각형 형상으로 인접하여 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 길이가 상기 주변영역 길이의 약 30% 내지 약 40%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역 길이방향의 수직 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 수직 길이가 상기 주변영역 수직 길이의 2% 내지 5%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역이, 상기 주변영역의 길이방향 길이 기준으로 중앙에서 약 68% 내지 약 84% 길이에 대응되는 변 및 상기 주변영역의 길이방향의 수직 방향 길이 기준으로 중앙에서 약 77% 내지 약 93% 길이에 대응되는 변이 형성하는 사각형 영역을 제외하고 형성될 수 있다.
상기 중앙영역은 슬릿 형상의 제1에미터가 형성되고, 상기 주변영역은 복수의 원형 또는 타원형의 제2에미터의 집합으로 형성될 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 중앙영역은 상기 주변영역의 길이방향 기준으로의 길이와 길이방향 수직 방향의 길이 비가 약 0.9 내지 약 1.1인 원형, 사각형, 둥근 모서리 사각형, 마름모형, 운동장 트랙형 또는 평형사변형으로 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 중앙영역이 다수의 원형 또는 타원형의 제1에미터의 집합으로 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역이 상기 중앙영역의 일측방향 및 타측방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 주변영역은 길이방향 기준으로 상기 중앙영역 길이의 1.5배 내지 2배 연장 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역이 다수의 원형 또는 타원형의 제2에미터의 집합으로 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역의 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 길이가 상기 주변영역 길이의 약 12% 내지 약 28%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역의 길이방향의 수직 길이 기준으로, 상기 중앙영역의 수직 길이가 상기 주변영역 수직 길이의 약 92% 내지 약 108%일 수 있다.
본 발명은 단일 엑스레이 튜브로 해상도 및 포컬스팟 크기를 제어하여, 단일 튜브로 검사 속도가 개선되고 효율이 높은 엑스레이 튜브 음극부를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1 (A)는 본 발명의 일 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이고, 도 1 (B)는 제1 및 제2 에미터 각각의 중앙영역 및 주변영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 엑스레이 튜브 음극부를 적용하는 경우 하나의 튜브로 포컬스팟 크기가 제어되는 것을 보여주는 이미지이다.
도 4 (A)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이고, 도 1 (B)는 제1 및 제2 에미터 각각의 중앙영역 및 주변영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이다.
도 6은 본 명세서에서 중앙영역 및 주변영역 등의 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 엑스레이 튜브 음극부에 연결되는 제1 및 제2 캐소드 전극을 하나의 예시로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명 엑스레이 튜브 음극부를 구비하는 엑스레이 튜브에 대한 하나의 예시를 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 줄 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것에 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다.
또한, 도 6을 참고하면, 본 명세서에 있어서 '영역'은 에미터(111, 131)가 차지하는 공간을 영역이라고 정의할 수 있고, 구체적으로 어느 에미터(111, 131)가 복수의 원형 또는 타원형의 집합을 형성하고 있는 경우, 그 집합이 차지하는 공간의 외곽선을 '영역'의 외곽선으로 정의할 수 있다.
엑스레이 튜브 음극부
도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부를 설명한다. 도 1 (A)는 본 발명의 일 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이고, 도 1 (B)는 제1 및 제2 에미터 각각의 중앙영역 및 주변영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 일 구체예에 따른 상기 엑스레이 튜브 음극부는 제1캐소드(110)에 전압인가로 전자를 방출하는 제1에미터(111); 및 제2캐소드(130)에 전압인가로 전자를 방출하는 제2에미터(131);를 포함한다.
구체예에서, 상기 제1에미터(111)는 중앙영역(113) 상에 형성되고, 상기 제2에미터(131)는 중앙에서 이격되어 상기 제1에미터(111)에 인접한 주변영역(133) 상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 중앙영역(113)은 상기 제1캐소드(110) 상에 형성되고, 상기 주변영역(133)은 상기 제1캐소드(110)와 인접하여 이격된 상기 제2캐소드(130) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1에미터(111) 및 제2에미터(131)는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함할 수 있다. 이 경우 저전력으로도 전자를 방출할 수 있고, 짧은 동작주기로 입력전력의 90%까지 방출할 수 있어, 빠른 전계 제어 및 전계 집중 효과가 매우 우수하다.
본 발명 엑스레이 튜브 음극부는 상이한 영역의 제1에미터(111) 및 제2에미터(131)를 구비하여, 하나의 엑스레이 튜브에 적용 시, 튜브를 교체하지 않고도 제1에미터(111) 및/또는 제2에미터(131)의 전자방출을 제어함으로써, 포컬 스팟 사이즈를 제어할 수 있는 장점이 있다. 이로써 단일 튜브로 검사 속도가 개선되고 효율이 우수하다.
구체적으로, 상기 제1에미터(111)는 제1캐소드 전극(도 7 참조, 115)을 통해 제1캐소드(110)에 전압을 인가함으로써 제1에미터(111)에서 전자를 방출할 수 있고, 상기 제2에미터(131)는 제2캐소드 전극(도 7 참조, 135)을 통해 제2캐소드(130)에 전압을 인가함으로써 제2에미터(131)에서 전자를 방출할 수 있다.
도 3 (A)를 참고하면, 제1에미터(111)만 전자를 방출하는 경우 포컬 스팟이 작은 고해상도의 엑스레이를 발생시킬 수 있고, 도 3 (B)를 참고하면, 제1에미터(111) 및 제2에미터(131)에서 동시에 전자를 방출하는 경우 포컬 스팟이 큰 엑스레이를 발생시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 제1캐소드의 전압인가로 약 0.03mm 내지 약 0.3mm, 구체적으로 약 0.05mm 내지 약 0.2mm, 더욱 구체적으로 약 0.07mm 내지 약 0.15mm의 포칼스팟을 형성할 수 있다. 또는 상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 제1캐소드 및 제2캐소드의 전압인가로 약 0.7mm 내지 약 1.3mm, 구체적으로 약 0.8mm 내지 약 1.2mm, 더욱 구체적으로 약 0.9mm 내지 약 1.1mm의 포칼스팟을 형성할 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)의 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 길이(LX1)가 상기 주변영역(133) 길이(LX2)의 약 15% 내지 약 40%, 구체적으로 약 16% 내지 약 30%, 더욱 구체적으로 약 17% 내지 약 26%일 수 있다. 또한, 상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)의 길이방향 수직 방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 수직 방향 길이(LY1)가 상기 주변영역(133) 수직 방향 길이(LY2)의 약 6% 내지 약 25%, 구체적으로 약 6% 내지 약 20%, 더욱 구체적으로 약 6% 내지 약 18%일 수 있다. 상기 범위에서, 음극부를 제외하고 포커스 등 다른 구성이 동일한 엑스레이 튜브 내에서, 제1에미터(111) 및/또는 제2에미터(131)의 전자방출 제어만으로 포컬 스팟의 크기를 정교하게 제어할 수 있다. 특히, 본 발명 일 구체에의 엑스레이 튜브 음극부에서는 중앙영역(113)이 슬릿 형상인 경우, 주변영역(133)이 상기 또는 아래 기재와 같은 형상으로 구성될 때, 포커스 등 다른 구성이 동일한 엑스레이 튜브 내에서 포컬 스팟을 정교하게 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 중앙영역(113)이 슬릿 형상으로 형성되고, 상기 주변영역(133)은 상기 중앙영역(113)에서 이격되어 중앙이 사각형 형상으로 제외된 사각형 형상으로 인접하여 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133) 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 길이(LX1)가 상기 주변영역(133) 길이(LX2)의 약 30% 내지 약 40%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133) 길이방향의 수직 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 수직 길이(LY1)가 상기 주변영역(133) 수직 길이(LY2)의 약 2% 내지 약 5%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)이, 상기 주변영역(133)의 길이방향 길이 기준으로 중앙에서 약 68% 내지 약 84%, 구체적으로 약 72% 내지 약 80% 길이에 대응되는 변(EX) 및 상기 주변영역(133)의 길이방향의 수직 방향 길이 기준으로 중앙에서 약 77% 내지 약 93%, 구체적으로 약 81% 내지 약 89% 길이에 대응되는 변(EY)이 형성하는 사각형 영역을 제외하고 형성될 수 있다.
상기 중앙영역(113)은 슬릿 형상의 제1에미터(111)가 형성되고, 상기 주변영역(133)은 복수의 원형 또는 타원형의 제2에미터(131)의 집합으로 형성될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부를 설명한다. 도 4 (A)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이고, 도 1 (B)는 제1 및 제2 에미터 각각의 중앙영역 및 주변영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부의 모식도이다.
다른 구체예에 따른 엑스레이 튜브 음극부는 중앙영역(113)이 슬릿 형상으로 구성되는 상기 일 구체예에 따른 음극부 구조인 것과 달리, 중앙영역(113)이 상기 주변영역(133)의 길이방향 기준으로의 길이(LX1)와 길이방향 수직 방향의 길이(LY1) 비가 약 0.9 내지 약 1.1인 원형, 사각형, 둥근 모서리 사각형, 마름모형, 운동장 트랙형 또는 평형사변형으로 형성되는 경우에 최적화된 엑스레이 튜브 음극부에 관한 구조에 관한 것이다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 중앙영역(113)이 다수의 원형 또는 타원형의 제1에미터(111)의 집합으로 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)이 상기 중앙영역(113)의 일측방향 및 타측방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 주변영역(133)은 길이방향 기준으로 상기 중앙영역(113) 길이의 약 1.5배 내지 약 2배, 약 1.5배 내지 약 1.8배 연장 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)이 다수의 원형 또는 타원형의 제2에미터(131)의 집합으로 형성될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)의 길이방향의 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 길이(LX1)가 상기 주변영역(133) 길이(LX2)의 약 12% 내지 약 28%, 구체적으로 약 15% 내지 약 25%일 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부는 상기 주변영역(133)의 길이방향의 수직 길이 기준으로, 상기 중앙영역(113)의 수직 길이(LY1)가 상기 주변영역(133) 수직 길이(LY2)의 약 92% 내지 약 108%, 구체적으로 약 95% 내지 약 105%일 수 있다.
이하, 도 8을 참고하여 본 발명 엑스레이 튜브 음극부(100)를 포함하는 엑스레이 튜브를 설명한다. 도 8은 하나의 예시로써, 본 발명 엑스레이 튜브 음극부(100)는 도 8의 구조에만 적용될 수 있는 것은 아닌 것은 당연하다.
본 발명 엑스레이 튜브 음극부(100)는 제1캐소드 전극(115) 및 제2캐소드 전극(135)가 각각 연결되어 각각의 전압 제어가 가능한 제1캐소드(110) 및 제2캐소드(130)를 포함하며, 제1캐소드(110)에 전압이 인가되는 경우 제1에미터(111)에서만 전자가 방출되어 포컬 스팟이 작은 고해상도의 엑스레이를 구현할 수 있고, 제1캐소드(110) 및 제2캐소드(13)에 동시에 전압이 인가되는 경우, 제1에미터(111) 및 제2에미터(131)에서 동시에 전자가 방출되어 보다 광범위한 범위의 조사가 가능한 포컬 스팟이 큰 엑스레이를 구현할 수 있다.
상기 엑스레이 튜브 음극부(100) 상에는 게이트(200)가 구비될 수 있고, 상기 게이트(200)는 상기 음극부(100)의 제1에미터(111) 및 제2에미터(131)에 대응되는 위치에 양극부(500) 방향으로 홀이 형성되어 에미터(111, 131)에서 방출되는 전자가 양극부(500)로 향할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 게이트(200)는 상기 음극부(100)의 에미터(111, 131)의 전자를 여기시키는 역할을 할 수 있으며, 게이트 전압을 인가하는 게이트 전극이 연결될 수 있다.
상기 엑스레이 튜브는 에미터(111, 131)로부터 방출되는 전자의 경로를 안내하는 포커스(300)을 더 포함할 수 있고, 상기 포커스(300)는 상기 게이트(200) 상부에 결합 고정될 수 있다. 상기 포커스(300)에는 구조에 따라 게이트 전압이 인가될 수 있다.
상기 양극부(500)는 음극부(100)의 에미터(111, 131)와 대향되도록 타겟을 구비하는 애노드를 포함할 수 있으며(미도시), 상기 타겟은 엑스레이 방출 방향을 고려하여 특정 각도로 경사질 수 있다. 상기 타겟은 엑스레이를 방출 시킬 수 있는 것이면 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어 텅스텐(W)을 적용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 8에서 하우징(400)은 엑스레이 튜브의 내부공동을 형성하면서, 외부와 차단하는 역할을 할 수 있다. 필요에 따라 상기 하우징(400)은 단일의 구조로 형성할 수 있고, 상기 하우징(400)은 세라믹을 적용할 수 있다.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 제1캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제1에미터; 및
    제2캐소드에 전압인가로 전자를 방출하는 제2에미터;
    를 포함하는 엑스레이 튜브 음극부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1에미터는 중앙영역 상에 형성되고,
    상기 제2에미터는 중앙에서 이격되어 상기 제1에미터에 인접한 주변영역 상에 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1에미터 및 제2에미터는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함하는 엑스레이 튜브 음극부.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중앙영역은 상기 제1캐소드 상에 형성되고,
    상기 주변영역은 상기 제1캐소드와 인접하여 이격된 상기 제2캐소드 상에 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1캐소드의 전압인가로 약 0.03mm 내지 약 0.3mm의 포칼스팟을 형성하는 엑스레이 튜브 음극부.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1캐소드 및 제2캐소드의 전압인가로 약 0.7mm 내지 약 1.3mm의 포칼스팟을 형성하는 엑스레이 튜브 음극부.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 주변영역의 길이방향의 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 길이는 상기 주변영역 길이의 약 15% 내지 약 40%인 엑스레이 튜브 음극부.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 주변영역의 길이방향 수직 방향의 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 수직 방향 길이는 상기 주변영역 수직 방향 길이의 약 6% 내지 약 25%인 엑스레이 튜브 음극부.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 중앙영역은 슬릿 형상으로 형성되고,
    상기 주변영역은 상기 중앙영역에서 이격되어 중앙이 사각형 형상으로 제외된 사각형 형상으로 인접하여 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주변영역 길이방향의 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 길이는 상기 주변영역 길이의 약 30% 내지 약 40%인 엑스레이 튜브 음극부.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 주변영역 길이방향의 수직 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 수직 길이는 상기 주변영역 수직 길이의 약 2% 내지 약 5%인 엑스레이 튜브 음극부.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 주변영역은,
    상기 주변영역의 길이방향 길이 기준으로 중앙에서 약 68% 내지 약 84% 길이에 대응되는 변 및 상기 주변영역의 길이방향의 수직 방향 길이 기준으로 중앙에서 약 77% 내지 약 93% 길이에 대응되는 변이 형성하는 사각형 영역을 제외하고 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 중앙영역은 슬릿 형상의 제1에미터가 형성되고,
    상기 주변영역은 복수의 원형 또는 타원형의 제2에미터의 집합으로 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 중앙영역은 상기 주변영역의 길이방향 기준으로의 길이와 길이방향 수직 방향의 길이 비가 약 0.9 내지 약 1.1인 원형, 사각형, 둥근 모서리 사각형, 마름모형, 운동장 트랙형 또는 평형사변형으로 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중앙영역은 다수의 원형 또는 타원형의 제1에미터의 집합으로 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 주변영역은 상기 중앙영역의 일측방향 및 타측방향으로 연장 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 주변영역은 길이방향 기준으로 상기 중앙영역 길이의 약 1.5배 내지 약 2배 연장 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 주변영역은 다수의 원형 또는 타원형의 제2에미터의 집합으로 형성되는 엑스레이 튜브 음극부.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 주변영역의 길이방향의 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 길이는 상기 주변영역 길이의 약 12% 내지 약 28%인 엑스레이 튜브 음극부.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 주변영역의 길이방향의 수직 길이 기준으로,
    상기 중앙영역의 수직 길이는 상기 주변영역 수직 길이의 약 92% 내지 약 108%인 엑스레이 튜브 음극부.
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