WO2024071462A1 - 엑스레이 전자 방출 제어 장치 - Google Patents

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WO2024071462A1
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current
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cathode
gate
electron emission
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김영식
김태형
남효진
임정순
이병기
김진아
이또우미끼꼬
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J35/02—Details
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/32—Supply voltage of the X-ray apparatus or tube

Definitions

  • the present disclosure relates to an X-ray electron emission control device that detects anode current and controls the anode current to be constant.
  • types of electron emission devices applied to X-ray tubes include a field emitter method using tunneling current and a heater emitter method using hot electron emission; there is.
  • field emitter methods that are currently attracting attention due to their ability to be digitally driven include carbon nano tubes, field emission tips using MEMS technology, and MIM (Metal-Insulator) using semiconductor technology.
  • MIM Metal-Insulator
  • MIS Metal-Insulator-Semiconductor
  • the electron emission device consists of a cathode stage equipped with an emitter that emits electrons and a gate stage that controls the amount of electron emission, and the cathode stage and gate stage are an anode that collects the emitted electrons. It is packaged in vacuum together with the anode stage to form an electron emission device.
  • the characteristics of electron emitting devices may vary due to slight differences in the manufacturing process, and when using multiple electron emitting devices, an additional device is needed to automatically adjust the current to suit each characteristic.
  • Methods for obtaining a constant emission current include detecting only the cathode current or controlling the anode current by detecting the cathode current and gate current for precise control.
  • the present disclosure aims to solve the above-described problems and other problems.
  • the anode current can be detected in a low voltage region without direct connection to the anode terminal,
  • the purpose is to provide an X-ray electron emission control device that can precisely control the anode current while enabling easy, simple, and inexpensive circuit implementation.
  • An X-ray electron emission control device includes an electron emission unit that emits electrons, an anode that collects electrons, a gate voltage source connected to the gate of the electron emission unit, a cathode current source connected to the cathode of the electron emission unit, and a cathode. It includes a current detection unit that is connected to a current source and detects the anode current, and a current control unit that generates a current control signal based on the detected anode current and outputs it to the cathode current source.
  • the gate voltage source has one side connected to the gate of the electron emission unit. And the other side may be connected to the branch point of the line connecting the cathode current source and the current sensing unit.
  • An X-ray electron emission control device includes a plurality of electron emission units including a gate and a cathode, a plurality of anodes respectively disposed to correspond to the plurality of electron emission units, and a plurality of electron emission units, respectively.
  • a plurality of cathode current sources connected to the cathode, a gate voltage source connected to the gate of a specific electron emission unit among the plurality of electron emission units, a current detection unit connected to the plurality of cathode current sources to detect the anode current, and a detected anode.
  • It includes a current control unit that generates a current control signal based on the current and outputs it to a plurality of cathode current sources, and the gate voltage source has one side connected to the gate of a specific electron emission unit and connects the plurality of cathode current sources and the current detection unit. The other side may be connected to the branch point of the line.
  • the The anode current can be detected in a low-voltage region, enabling easy, simple, and inexpensive circuit implementation while precisely controlling the anode current.
  • the present disclosure detects the anode current through a single current sensing device, so the overall device configuration is simple, and the current can be precisely controlled by correcting only the anode current.
  • the present disclosure detects the anode current between the cathode end and the ground end of the device, it can be configured as a device with a voltage range corresponding to several V to several tens of V, the stability of the entire device is high, and the It is possible to easily implement a high-precision current sensing device while also implementing it at low cost.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an X-ray electron emission control device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a current control unit of an X-ray electron emission control device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a current control unit of an X-ray electron emission control device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an X-ray electron emission control device according to another embodiment of the present disclosure.
  • Figure 5 is a diagram for explaining an X-ray electron emission control device for simulation according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figures 6 and 7 are graphs showing the results of simulation of the X-ray electron emission control device of Figure 5.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an X-ray electron emission control device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the X-ray electron emission control device of the present disclosure includes an electron emission unit 100 that emits electrons, an anode 200 that collects electrons, and a gate 110 of the electron emission unit 100.
  • a gate voltage source 600 connected, a cathode current source 500 connected to the cathode 120 of the electron emission unit 100, a current detection unit 800 connected to the cathode current source 500 to detect the anode current, and, It may include a current control unit 300 that generates a current control signal based on the detected anode current and outputs it to the cathode current source 500.
  • anode 200 and the electron emitting unit 100 may be packaged in vacuum to facilitate electron emission and collection.
  • the gate voltage source 600 has one side connected to the gate 110 of the electron emitting unit 100 and the other side connected to the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800. This can be connected.
  • the cathode current source 500 may output the cathode current, which is the sum of the gate current and the anode current, to the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800.
  • the gate voltage source 600 is connected to the first branch line 621 branched from the branch point of the line 620, and the current sensing unit 800 is connected to the second branch line branched from the branch point of the line 620. It can be connected to (622).
  • the gate voltage source 600 receives the gate current branched through the first branch line 621 among the cathode currents output from the cathode current source 500, and the current detection unit 800 receives the cathode current source 500 Among the cathode currents output from , the anode current branched through the second branch line 622 can be input.
  • anode current branched through the second branch line 622 may increase in proportion to the increase rate when the gate current increases, and may decrease in proportion to the decrease rate when the gate current decreases.
  • the gate voltage source 600 may include a gate cathode terminal connected to the first branch line 621 and a gate anode terminal connected to the gate line 610 of the electron emission unit 100.
  • the amount of gate current supplied to the gate 110 of the electron emission unit 100 through the gate line 610 connected to the gate anode is the gate current input through the first branch line 621 connected to the gate cathode. It may be equal to the amount of current.
  • the gate voltage source 600 increases the gate current in proportion when the cathode current of the cathode current source 500 increases, and decreases the gate current in proportion when the cathode current of the cathode current source 500 decreases. .
  • the cathode current source 500 may adjust the cathode current in accordance with the current control signal.
  • the cathode current source 500 may adjust the cathode current in accordance with the current control signal so that the gate voltage of the electron emitting unit 100 is fixed and the cathode voltage of the electron emitting unit 100 is adjusted.
  • the cathode current source 500 increases the cathode current corresponding to the current control signal to lower the cathode voltage of the electron emitting unit 100, or reduces the cathode current corresponding to the current control signal to increase the cathode current to the electron emitting unit 100. ) can increase the cathode voltage.
  • the current detection unit 800 receives the anode current from the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current detection unit 800 and outputs a voltage proportional thereto to the current control unit 300. can do.
  • V S Z S I A (where V S is the output voltage of the current detection unit, Z S is the proportionality constant of the current detection unit, and I A is the anode current). It can have a voltage value calculated using a formula.
  • the current sensing unit 800 may include passive elements including a capacitor and an inductor, a Hall sensor, and a current transformer, but this is only an embodiment. , but is not limited to this.
  • the X-ray electron emission control device of the present disclosure may further include a voltage source VC 900 whose one side is connected to the current sensing unit 800 and the other side is connected to the ground unit 400.
  • the voltage source VC 900 may supply a constant voltage to the lines 620, 621, and 622 connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800 via the current sensing unit 800.
  • the current control unit 300 includes an anode current sensing amplification unit that amplifies the output voltage of the current sensing unit 800, and an error amplification unit that amplifies the error value by comparing the output voltage of the anode current sensing amplifying unit with the reference voltage of the reference voltage source. It may include a frequency compensation unit that generates a current control signal based on the output voltage of the error amplification unit.
  • the anode current sensing amplifier unit has an input side connected to the current sensing unit 800, an output side connected to a reference voltage source and an error amplifier connected to the ground unit 400, respectively, and the output voltage of the current sensing unit 800 is Once input, a voltage proportional to the input can be output based on the ground terminal.
  • the error amplification unit includes a first input terminal connected to the anode current sensing amplification unit, a second input terminal connected to the reference voltage source, and an output terminal connected to the cathode current source
  • the frequency compensation unit includes the first input terminal of the error amplification unit and the anode current.
  • One side may be connected to the connection line between the sense amplifier and the other side may be connected to the connection line between the output terminal of the error amplifier and the cathode current source.
  • the error amplifying unit and the frequency compensating unit may generate a current control signal that controls the output voltage of the current sensing unit 800 to be equal to the reference voltage.
  • a current control signal in which the anode current is controlled can be generated through a formula consisting of a constant (I A is the anode current, V ref is the reference voltage, and ⁇ V s is the output voltage of the current sensing unit).
  • the current control unit 300 includes a first analog-to-digital converter that converts the output voltage of the current detection unit 800 into a first digital signal, and a first analog-to-digital converter that converts the reference voltage of the reference voltage source into a second digital signal. It may include a second analog-to-digital converter, a control unit that calculates and processes the first digital signal and the second digital signal, and an output unit that generates and outputs a current control signal based on the processing results calculated by the control unit.
  • the current control unit 300 may output the current control signal as an analog signal or a digital signal including one of a PWM (Pulse Width Modulation) signal and a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal.
  • a PWM Pulse Width Modulation
  • a PFM Pulse Frequency Modulation
  • control unit may perform calculation processing based on a control algorithm including a Proportional Integral Derivative (PID) method, but this is only an example and is not limited thereto.
  • PID Proportional Integral Derivative
  • the X-ray electron emission control device of the present disclosure may further include an anode voltage source 700 with one side connected to the anode 200 and the other side connected to the ground portion 400.
  • the electron emission unit 100 is composed of a gate 110 and a cathode 120 with an electron emission emitter, and the cathode current source 500, which controls the cathode current, has one side of the cathode 120. and the other side is connected to the first branch line 621, which is connected to the gate cathode terminal of the gate voltage source 600.
  • the current flowing in the line 620 connected to the cathode current source 500 is the first branch line 621 connected to the gate cathode terminal of the gate voltage source 600 and the second branch line connected to the current sensing unit 800. It may branch to branch line 622.
  • the gate voltage source 600 is connected between the Vgate+ line, which is the gate line 610 connected to the gate 110 of the electron emission unit 100, and the Vgate- line, which is the first branch line 621, and the gate line 610 ) may generate a voltage difference between the Vgate+ line and the Vgate- line, which is the first branch line 621.
  • the gate voltage source 600 is separated from the ground portion 400, and this type of voltage source may be configured as an isolated power converter.
  • one of the two output terminals (here, the gate anode Vgate+ and the gate cathode Vgate-) can be fixed to an arbitrary power source.
  • the voltage source VC (900) is a voltage source for fixing the gate cathode terminal Vgate- to an appropriate voltage.
  • the voltage source VC (900) is a first branch connected to the gate cathode terminal Vgate- through the current sensing unit 800.
  • a constant voltage may be applied to the line 621, the second branch line 622, and the connection line 620 of the cathode current source 500.
  • the anode current can be adjusted by adjusting the voltage difference between the gate terminal and the cathode terminal.
  • the gate voltage is fixed and the cathode voltage can be adjusted by adjusting the current of the cathode current source 500.
  • the voltage at the cathode end of the electron emitting unit 100 is lowered, thereby increasing the voltage difference between the gate end and the cathode end.
  • I A (TR/(1-TR))I G (where I A is the anode current, TR is the transmission rate, and I G is the gate current). It also increases in proportion to the increase rate of the gate current.
  • anode current sensing operation of the present disclosure is as follows.
  • the voltage source has the same supplied current and collected current, so the gate current supplied to the gate line 610 connected to the gate positive end Vgate+ of the gate voltage source 600 is the gate negative end of the gate voltage source 600. The same amount of current is collected into the first branch line 621 connected to Vgate-.
  • the current detection unit 800 detects the input anode current, and the current control unit 300 controls the cathode current source 500, which adjusts the cathode current based on the detected anode current, so that the anode current is constant. ensure that it is maintained.
  • the present disclosure connects the current sensing unit to the cathode current source and connects the gate voltage source to the branch point of the line connecting the cathode current source and the current sensing unit, so that the anode current can be detected in the low voltage region without direct connection to the anode terminal.
  • the present disclosure detects the anode current through a single current sensing device, so the overall device configuration is simple, and the current can be precisely controlled by correcting only the anode current.
  • the present disclosure detects the anode current between the cathode end and the ground end of the device, it can be configured as a device with a voltage range corresponding to several V to tens of V, the stability of the entire device is high, and the It is possible to easily implement a high-precision current sensing device while also implementing it at low cost.
  • Figure 2 is a diagram for explaining the current control unit of the X-ray electron emission control device according to an embodiment of the present disclosure, and the current control unit is implemented as an analog device.
  • the current control unit 300 of the present disclosure may generate a current control signal based on the sensed anode current and output it to the cathode current source 500.
  • the current detection unit 800 may receive the anode current from the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current detection unit 800 and output a voltage proportional thereto to the current control unit 300. there is.
  • V S Z S I A (where V S is the output voltage of the current detection unit, Z S is the proportionality constant of the current detection unit, and I A is the anode current). It can have a voltage value calculated using a formula.
  • the current control unit 300 compares the output voltage of the anode current sensing amplifier 340 and the anode current sensing amplifier 340, which amplifies the output voltage of the current sensing unit 800, with the reference voltage of the reference voltage source. It may include an error amplification unit 310 that amplifies the error value, and a frequency compensation unit 330 that generates a current control signal based on the output voltage of the error amplification unit.
  • the anode current sensing amplification unit 340 has its input side connected to the current sensing unit 800, and its output side is connected to the reference voltage source 320 and the error amplifying unit 310 respectively connected to the ground unit 400, When the output voltage of the current sensing unit 800 is input, a voltage proportional to the input can be output based on the ground terminal.
  • the error amplification unit 310 may include a first input terminal connected to the anode current sensing amplification unit 340, a second input terminal connected to the reference voltage source 320, and an output terminal connected to the cathode current source 500. there is.
  • the frequency compensation unit 330 is connected on one side to the connection line between the first input terminal of the error amplifying unit 310 and the anode current sensing amplifying unit 340, and is connected to the output terminal of the error amplifying unit 310 and the cathode current source.
  • the other side may be connected to the connection line 311 between (500).
  • the error amplifying unit 310 and the frequency compensating unit 330 may generate a current control signal that controls the output voltage of the current sensing unit 800 to be equal to the reference voltage.
  • the X-ray electron emission control device of the present disclosure includes an electron emitter 100 that emits electrons, an anode 200 that collects electrons, a gate voltage source 600 connected to the gate 110 of the electron emitter 100, A cathode current source 500 connected to the cathode 120 of the electron emitting unit 100, a current sensing unit 800 connected to the cathode current source 500 to detect the anode current, an anode 200, and a ground unit 400. It may include an anode voltage source 700 connected to the current sensing unit 800 and a voltage source VC 900 connected to the ground unit 400.
  • the voltage source VC 900 may supply a constant voltage to the lines 620, 621, and 622 connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800 via the current sensing unit 800.
  • the anode current sensing amplification unit 340 of the current control unit 300 appropriately amplifies the output voltage of the current sensing unit 800, and the error amplifying unit 310 adjusts the output voltage of the anode current sensing amplifying unit and the reference voltage. By comparing voltages, the error value, which is the difference, can be amplified.
  • the frequency compensation unit 330 together with the error amplification unit 310, can create a current control signal by appropriately integrating/differentiating the output voltage.
  • the current control signal can be used as a signal to control the cathode current source 500, which adjusts the cathode current along the connection line 311.
  • the anode current detection amplifier 340 receives the voltage across the output of the current detection unit 800 and outputs a voltage ( ⁇ V s ) proportional to the input with respect to the ground unit 400.
  • the error amplifier 310 and the frequency compensation unit 330 are cathode current sources 500 that control the cathode current, and the output voltage ( ⁇ V s ) of the anode current sensing amplifier 340 is the reference voltage (V ref ). ) can be controlled to be equal to .
  • V S is the output voltage of the current detection unit
  • Z S is the current
  • I A is the anode current
  • V ref is the reference voltage
  • ⁇ V s is the output voltage of the current detection unit.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a current control unit of an X-ray electron emission control device according to another embodiment of the present disclosure, and the current control unit is implemented as a digital device.
  • the current control unit 3000 of the present disclosure may generate a current control signal based on the sensed anode current and output it to the cathode current source 500.
  • the current detection unit 800 can receive the anode current from the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current detection unit 800 and output a voltage proportional thereto to the current control unit 3000. there is.
  • V S Z S I A (where V S is the output voltage of the current detection unit, Z S is the proportionality constant of the current detection unit, and I A is the anode current). It can have a voltage value calculated using a formula.
  • the current control unit 3000 includes a first analog-to-digital converter 3021 that converts the output voltage of the current detection unit 800 into a first digital signal and a reference voltage of the reference voltage source 3040 into a second digital signal.
  • a second analog-to-digital converter 3022 that converts to a digital signal
  • a control unit 3010 that calculates and processes the first digital signal and the second digital signal
  • a current control signal based on the processing results processed by the control unit 3010. It may include an output unit 3030 that generates and outputs.
  • the current control unit 3000 may output the current control signal as an analog signal or a digital signal including one of a PWM (Pulse Width Modulation) signal and a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal.
  • a PWM Pulse Width Modulation
  • PFM Pulse Frequency Modulation
  • control unit 3010 may perform calculation processing based on a control algorithm including a Proportional Integral Derivative (PID) method, but this is only an example and is not limited thereto.
  • PID Proportional Integral Derivative
  • the two signals converted to digital signals can perform an operation including a control algorithm in the MCU, which is the control unit 3010, and output a current control signal for controlling the cathode current source 500 through the output unit 3030. .
  • the output signal may be an analog signal that has passed through a digital to analog converter (DAC), or it may be a digital signal.
  • DAC digital to analog converter
  • the digital signal can control the cathode current source 500, such as a PWM (Pulse Width Modulation) signal output by varying the pulse width, or a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal output by varying the pulse frequency.
  • a PWM Pulse Width Modulation
  • a PFM Pulse Frequency Modulation
  • control algorithm is the PID method, but various other control algorithms may be included.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an X-ray electron emission control device according to another embodiment of the present disclosure, which implements an X-ray electron emission control device capable of controlling a plurality of electron emission devices.
  • the present disclosure includes a plurality of electron emission units (100 1 to 100 n ) including a gate and a cathode, and a plurality of electron emission units (100 1 to 100 n) arranged respectively to correspond to the plurality of electron emission units (100 1 to 100 n ).
  • an anode 200 1 to 200 n
  • a plurality of cathode current sources 500 1 to 500 n
  • a plurality of A gate voltage source 600 connected to the gate of one of the electron emitting units (100 1 to 100 n )
  • It may include a sensing unit 800 and a current control unit 300 that generates a current control signal based on the sensed anode current and outputs it to a plurality of cathode current (500 1 to 500 n ) sources.
  • the gate voltage source 600 has one side connected to the gate of the specific electron emission unit 100 and is a branch point of the line connecting the plurality of cathode current sources (500 1 to 500 n ) and the current sensing unit 800. The other side can be connected to.
  • the gates of the plurality of electron emission units (100 1 to 100 n ) may be connected in series to each other, and the plurality of anodes (200 1 to 200 n ) may be connected in series to each other.
  • a plurality of cathode current sources (500 1 to 500 n ) may be connected in parallel to each other and connected to the current sensing unit 800.
  • the current control unit 300 generates a current control signal including a first control signal for individually turning on/off the cathode current source 500 and a second signal for individually controlling the current value of the cathode current source 500. can do.
  • the current control unit 300 is individually connected to a plurality of cathode current sources (500 1 to 500 n ) through connection lines (301 1 to 301 n ) to individually output a current control signal to each cathode current source (500). You can.
  • the plurality of cathode current sources 500 1 to 500 n may output the cathode current, which is the sum of the gate current and the anode current, to the line 620 connecting the current sensing unit 800 and the gate voltage source 600.
  • the gate voltage source 600 is connected to the first branch line 621 branched from the branch point of the line 620, and the current sensing unit 800 is connected to the second branch line branched from the branch point of the line 620. It can be connected to (622).
  • the gate voltage source 600 receives the gate current branched through the first branch line 621 among the cathode currents output from the cathode current source 500, and the current detection unit 800 receives the cathode current source 500 Among the cathode currents output from , the anode current branched through the second branch line 622 can be input.
  • the anode current branched through the second branch line 622 may increase in proportion to the increase rate when the gate current increases, and may decrease in proportion to the decrease rate when the gate current decreases.
  • the gate voltage source 600 may include a gate cathode terminal connected to the first branch line 621 and a gate anode terminal connected to the gate line of the electron emission unit 100.
  • the amount of gate current supplied to the gate 110 of the electron emission unit 100 through the gate line connected to the gate anode is equal to the amount of gate current input through the first branch line 621 connected to the cathode of the gate. can do.
  • the gate voltage source 600 increases the gate current in proportion when the cathode current of the cathode current source 500 increases, and decreases the gate current in proportion when the cathode current of the cathode current source 500 decreases. .
  • the cathode current source 500 may adjust the cathode current in accordance with the current control signal.
  • the cathode current source 500 may adjust the cathode current in accordance with the current control signal so that the gate voltage of the electron emitting unit 100 is fixed and the cathode voltage of the electron emitting unit 100 is adjusted.
  • the cathode current source 500 increases the cathode current corresponding to the current control signal to lower the cathode voltage of the electron emitting unit 100, or reduces the cathode current corresponding to the current control signal to increase the cathode current to the electron emitting unit 100. ) can increase the cathode voltage.
  • the current detection unit 800 receives the anode current from the branch point of the line 620 connecting the cathode current source 500 and the current detection unit 800 and outputs a voltage proportional thereto to the current control unit 300. can do.
  • V S Z S I A (where V S is the output voltage of the current detection unit, Z S is the proportionality constant of the current detection unit, and I A is the anode current). It can have a voltage value calculated using a formula.
  • the X-ray electron emission control device of the present disclosure may further include a voltage source VC 900 whose one side is connected to the current sensing unit 800 and the other side is connected to the ground unit 400.
  • the voltage source VC 900 may supply a constant voltage to the lines 620, 621, and 622 connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800 via the current sensing unit 800.
  • a current control signal in which the anode current is controlled can be generated through a formula consisting of a constant (I A is the anode current, V ref is the reference voltage, and ⁇ V s is the output voltage of the current sensing unit).
  • the present disclosure may further include an anode voltage source 700 with one side connected to the anode 200 and the other side connected to the ground portion 400.
  • control parameters must be individually set for each electron emission device to suit the corresponding characteristics.
  • electron emission devices Even if the individual characteristics of the device are different, the anode current can be controlled consistently without the need to individually set control parameters.
  • the present disclosure can control the anode current to be constant regardless of whether the electron emitting device ages or the surrounding environment changes during use of the electron emitting device.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an X-ray electron emission control device for simulation according to an embodiment of the present disclosure
  • FIGS. 6 and 7 are graphs showing the results of simulating the X-ray electron emission control device of FIG. 5 .
  • the X-ray electron emission control device for simulation includes a cathode current source 500 connected to the cathode of the electron emitting unit 100, and a current detection unit connected to the cathode current source 500 to detect the anode current. (800), and may include a current control unit 300 that generates a current control signal based on the sensed anode current and outputs it to the cathode current source 500.
  • one side of the gate voltage source 600 may be connected to the gate of the electron emitting unit 100, and the other side may be connected to a branch point of the line connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800.
  • the cathode current source 500 may output the cathode current, which is the sum of the gate current and the anode current, to the branch point of the line connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800.
  • the gate voltage source 600 receives the gate current branched through the first branch line among the cathode currents output from the cathode current source 500, and the current detection unit 800 receives the gate current output from the cathode current source 500.
  • an anode current branched through a second branch line may be input.
  • the current sensing unit 800 may receive the anode current from the branch point of the line connecting the cathode current source 500 and the current sensing unit 800 and output a voltage proportional to that to the current control unit 300. .
  • V S Z S I A (where V S is the output voltage of the current detection unit, Z S is the proportionality constant of the current detection unit, and I A is the anode current). It can have a voltage value calculated using a formula.
  • FIG. 7 shows the results of simulating the anode current by varying the proportionality constant (Z S ) of the current detection sensor, which is the current detection unit 800.
  • the present disclosure connects the current sensing unit to the cathode current source and connects the gate voltage source to the branch point of the line connecting the cathode current source and the current sensing unit, so that the anode current can be detected in the low voltage region without direct connection to the anode terminal.
  • the present disclosure detects the anode current through a single current sensing device, so the overall device configuration is simple, and the current can be precisely controlled by correcting only the anode current.
  • the present disclosure detects the anode current between the cathode end and the ground end of the device, it can be configured as a device with a voltage range corresponding to several V to tens of V, the stability of the entire device is high, and the It is possible to easily implement a high-precision current sensing device while also implementing it at low cost.
  • the X-ray electron emission control device According to the X-ray electron emission control device according to the present disclosure, it is possible to implement an easy, simple, and inexpensive circuit while also having the effect of precisely controlling the anode current, so its industrial applicability is remarkable.

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Abstract

본 개시는, 애노드(anode) 전류를 감지하여 애노드 전류를 일정하게 제어하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치에 관한 것으로, 전자를 방출하는 전자 방출부, 전자를 수집하는 애노드, 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원, 전자 방출부의 캐소드에 연결되는 캐소드 전류원, 캐소드 전류원에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부, 그리고 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원으로 출력하는 전류 제어부를 포함하고, 게이트 전압원은, 전자 방출부의 게이트에 일측이 연결되고, 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.

Description

엑스레이 전자 방출 제어 장치
본 개시는, 애노드(anode) 전류를 감지하여 애노드 전류를 일정하게 제어하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스레이 튜브(X-ray tube)에 적용되는 전자 방출 장치의 종류로는, 터널링 전류를 이용하는 필드 에미터(Field emitter) 방식과 열전자 방출을 이용하는 히터 에미터(heater emitter) 방식을 포함하고 있다.
특히, 디지털 구동이 가능하여 최근 주목받고 있는 필드 에미터 방식으로는, 카보 나노 튜브(Carbon nano tube), MEMS 기술을 이용한 필드 에미션 팁(Field emission tip) 및 반도체 기술을 이용한 MIM(Metal-Insulator-Metal), MIS(Metal-Insulator-Semiconductor) 소자를 이용하는 장치 등이 있다.
전자 방출 장치는, 전자를 방출하는 에미터(Emitter)가 탑재되어 있는 캐소드(Cathode)단과 전자 방출량을 조절하는 게이트(Gate)단으로 구성되고, 캐소드단과 게이트단은, 방출된 전자를 수집하는 애노드(Anode)단과 함께 진공으로 패키지(package)되어 전자 방출 장치를 이룬다.
전자 방출 장치는, 제조공정에서의 미소한 차이로 인해 그 특성이 달라 질 수 있으며, 전자 방출 장치를 복수개로 사용할 경우, 각각의 특성에 맞게 전류를 자동 조절할 수 있는 추가적인 장치가 필요하다.
일정한 방출 전류를 얻기 위한 방식으로서, 캐소드 전류만을 감지하거나 또는 정밀한 제어를 위해 캐소드 전류와 게이트 전류를 감지하여 애노드 전류를 제어하는 방식이 있다.
하지만, 캐소드 전류만을 감지하여 애노드 전류를 제어하는 방식은, 정밀한 제어가 어렵고, 캐소드 전류와 게이트 전류를 감지하여 애노드 전류를 제어하는 방식은, 두 전류를 감지하여 연산하는 과정으로 인하여 시스템 구성이 복잡하고 상호 보정이 어려워 추가적인 비용을 수반하는 문제들이 있었다.
따라서, 향후, 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있는 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 개시는, 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는, 캐소드 전류원에 전류 감지부를 연결하고, 게이트 전압원을 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 연결함으로써, 애노드단에 직접 연결 없이도 저전압 영역에서 애노드 전류를 감지할 수 있어, 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있는 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전자를 방출하는 전자 방출부, 전자를 수집하는 애노드, 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원, 전자 방출부의 캐소드에 연결되는 캐소드 전류원, 캐소드 전류원에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부, 그리고 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원으로 출력하는 전류 제어부를 포함하고, 게이트 전압원은, 전자 방출부의 게이트에 일측이 연결되고, 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 게이트 및 캐소드를 포함하는 복수의 전자 방출부, 복수의 전자 방출부에 각각 대응되어 배치되는 복수의 애노드, 복수의 전자 방출부에 각각 대응되어 캐소드에 연결되는 복수의 캐소드 전류원, 복수의 전자 방출부들 중 어느 하나의 특정 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원, 복수의 캐소드 전류원에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부, 그리고 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 복수의 캐소드 전류원으로 출력하는 전류 제어부를 포함하고, 게이트 전압원은, 특정 전자 방출부의 게이트에 일측이 연결되고, 복수의 캐소드 전류원들과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 캐소드 전류원에 전류 감지부를 연결하고 게이트 전압원을 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 연결함으로써, 애노드단에 직접 연결 없이도 저전압 영역에서 애노드 전류를 감지할 수 있어 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 하나의 전류 감지 장치를 통해 애노드 전류를 감지하므로 전체적인 장치 구성이 간단하고, 애노드 전류에 대해서만 보정하므로 정밀하게 전류를 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 장치의 캐소드단과 접지(Ground)단 사이에서 애노드 전류를 감지하므로, 수 V ~ 수십 V 정도에 상응하는 전압 범위의 장치로 구성할 수 있고, 전체 장치의 안정성이 높으며, 높은 정밀도의 전류 감지 장치를 쉽게 구현할 수 있으면서도 저가화(low cost) 구현도 가능할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션용 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은, 도 5의 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 시물레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전자를 방출하는 전자 방출부(100), 전자를 수집하는 애노드(200), 전자 방출부(100)의 게이트(110)에 연결되는 게이트 전압원(600), 전자 방출부(100)의 캐소드(120)에 연결되는 캐소드 전류원(500), 캐소드 전류원(500)에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부(800), 그리고, 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원(500)으로 출력하는 전류 제어부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 애노드(200)와 전자 방출부(100)는, 전자 방출 및 수집을 원할하게 하기 위해 진공으로 패키지될 수 있다.
이어, 게이트 전압원(600)은, 전자 방출부(100)의 게이트(110)에 일측이 연결되고, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.
그리고, 캐소드 전류원(500)은, 게이트 전류와 애노드 전류가 합쳐진 캐소드 전류를 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점으로 출력할 수 있다.
이때, 게이트 전압원(600)은, 라인(620)의 분기점으로부터 분기되는 제1 분기 라인(621)에 연결되고, 전류 감지부(800)는, 라인(620)의 분기점으로부터 분기되는 제2 분기 라인(622)에 연결될 수 있다.
따라서, 게이트 전압원(600)은, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제1 분기 라인(621)을 통해 분기되는 게이트 전류를 입력받고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류를 입력받을 수 있다.
여기서, 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류는, IA = ICA - IG (여기서, IA는 애노드 전류, ICA는 캐소드 전류, IG는 게이트 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전류값을 가질 수 있다.
그리고, 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류는, 게이트 전류가 증가하면 그의 증가율에 비례하여 증가하고, 게이트 전류가 감소하면 그의 감소율에 비례하여 감소할 수 있다.
여기서, 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류는, IA = (TR/(1-TR))IG (여기서, IA는 애노드 전류, TR은 전송률, IG는 게이트 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전류값을 가질 수 있다.
이어, 게이트 전압원(600)은, 제1 분기 라인(621)에 연결되는 게이트 음극단과 전자 방출부(100)의 게이트 라인(610)에 연결되는 게이트 양극단을 포함할 수 있다.
여기서, 게이트 양극단에 연결되는 게이트 라인(610)을 통해 전자 방출부(100)의 게이트(110)로 공급되는 게이트 전류량은, 게이트 음극단에 연결되는 제1 분기 라인(621)을 통해 입력되는 게이트 전류량과 동일할 수 있다.
이때, 게이트 전압원(600)은, 캐소드 전류원(500)의 캐소드 전류가 증가하면 그에 비례하여 게이트 전류를 증가시키고, 캐소드 전류원(500)의 캐소드 전류가 감소하면 그에 비례하여 게이트 전류를 감소시킬 수 있다.
다음, 캐소드 전류원(500)은, 전류 제어부(300)로부터 전류 제어 신호가 입력되면 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 조절할 수 있다.
여기서, 캐소드 전류원(500)은, 전자 방출부(100)의 게이트단 전압이 고정되고 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압이 조절되도록, 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 조절할 수 있다.
이때, 캐소드 전류원(500)은, 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 증가시켜 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압을 낮추거나 또는 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 감소시켜 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압을 높일 수 있다.
그리고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점으로부터 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 전류 제어부(300)로 출력할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(800)로부터 출력되는 전압은, VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 가질 수 있다.
일 예로, 전류 감지부(800)는, 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor)를 포함하는 수동 소자, 홀 센서(hall sensor), 전류 변환기(current transformer)를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 개시의 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전류 감지부(800)에 일측이 연결되고, 접지부(400)에 타측이 연결되는 전압원 VC(900)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 전압원 VC(900)은, 전류 감지부(800)를 거쳐 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620, 621, 622)에 일정한 전압을 공급할 수 있다.
다음, 전류 제어부(300)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압을 증폭하는 애노드 전류 감지 증폭부, 애노드 전류 감지 증폭부의 출력 전압과 기준 전압원의 기준 전압을 비교하여 에러값을 증폭하는 에러 증폭부, 그리고 에러 증폭부의 출력 전압을 기반으로 전류 제어 신호를 생성하는 주파수 보상부를 포함할 수 있다.
여기서, 애노드 전류 감지 증폭부는, 전류 감지부(800)에 입력측이 연결되고, 접지부(400)에 연결된 기준 전압원과 에러 증폭부에 각각 출력측이 연결되며, 전류 감지부(800)의 출력 전압이 입력되면 접지단을 기준으로 입력에 비례하는 전압을 출력할 수 있다.
또한, 에러 증폭부는, 애노드 전류 감지 증폭부에 연결되는 제1 입력단과 기준 전압원에 연결되는 제2 입력단 및 캐소드 전류원에 연결되는 출력단을 포함하고, 주파수 보상부는, 에러 증폭부의 제1 입력단과 애노드 전류 감지 증폭부 사이의 연결 라인에 일측이 연결되고, 에러 증폭부의 출력단과 상기 캐소드 전류원 사이의 연결 라인에 타측이 연결될 수 있다.
또한, 에러 증폭부와 주파수 보상부는, 전류 감지부(800)의 출력 전압이 기준 전압과 동일하도록 제어하는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 전류 제어부(300)는, IA = Vref/αZs, Vref = αVs, Vs = ZsIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압, αVs는 전류 감지부의 출력전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 애노드 전류가 제어되는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
다른 실시예로서, 전류 제어부(300)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압을 제1 디지털 신호로 전환하는 제1 아날로그-디지털 변환부, 기준 전압원의 기준 전압을 제2 디지털 신호로 전환하는 제2 아날로그-디지털 변환부, 제1 디지털 신호와 제2 디지털 신호를 연산 처리하는 제어부, 그리고 제어부에서 연산처리된 처리 결과를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
여기서, 전류 제어부(300)는, 전류 제어 신호를 아날로그 신호로 출력하거나 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 PFM(Pulse Frequency Modulation) 신호 중 어느 하나를 포함하는 디지털 신호로 출력할 수 있다.
그리고, 제어부는, PID(Proportional Intergral Derivative) 방식을 포함하는 제어 알고리즘을 기반으로 연산 처리를 수행할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 개시의 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 애노드(200)에 일측이 연결되고, 접지부(400)에 타측이 연결되는 애노드 전압원(700)을 더 포함할 수 있다.
다음, 전자 방출부(100)는, 게이트(110)과 전자 방출 에미터(emitter)가 있는 캐소드(120)로 구성되며, 캐소드 전류를 조절하는 캐소드 전류원(500)은, 일측이 캐소드(120)에 연결되고, 타측이 게이트 전압원(600)의 게이트 음극단에 연결되는 제1 분기 라인(621)에 연결된다.
여기서, 캐소드 전류원(500)에 연결되는 라인(620)에 흐르는 전류는, 게이트 전압원(600)의 게이트 음극단에 연결되는 제1 분기 라인(621)과 전류 감지부(800)에 연결되는 제2 분기 라인(622)으로 분기될 수 있다.
게이트 전압원(600)은, 전자 방출부(100)의 게이트(110)에 연결되는 게이트 라인(610)인 Vgate+ 라인과 제1 분기 라인(621)인 Vgate- 라인 사이에 연결되고, 게이트 라인(610)인 Vgate+ 라인과 제1 분기 라인(621)인 Vgate- 라인 사이에 전압 차이를 발생시킬 수 있다.
그리고, 게이트 전압원(600)은, 접지부(400)와 분리되어 있는데, 이러한 종류의 전압원은, 절연형 전력 변환기(Isolated Power Converter)로 구성될 수 있다.
절연형 전력 변환기는, 두 출력단(여기서, 게이트 양극단 Vgate+와 게이트 음극단 Vgate-)중 한 단자를 임의의 전원으로 고정할 수 있다.
이어, 전압원 VC(900)은, 게이트 음극단 Vgate-을 적절한 전압으로 고정하기 위한 전압원으로서, 전압원 VC(900)은, 전류 감지부(800)를 거처 게이트 음극단 Vgate-에 연결되는 제1 분기 라인(621), 제2 분기 라인(622) 및 캐소드 전류ㅇ우원(500)의 연결 라인(620)에 일정한 전압을 인가할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 본 개시의 동작은 다음과 같다.
전자 방출부(100)는, 게이트 전류(IG)와, 방출된 전자에 의한 애노드 전류(IA)가 흐르면 이 두 전류가 합쳐진 캐소드 전류(ICA = IG + IA)가 흐르게 된다.
그리고, Gate 전류(IG)는, 게이트 단과 캐소드 단 사이의 전압 차이에 의해 조절되고, 애노드 전류(IA)는, IA = (TR/(1-TR))IG (여기서, IA는 애노드 전류, TR은 전송률, IG는 게이트 전류임)으로 이루어지는 수식과 같이 게이트 전류에 비례한다.
그러므로, 본 개시는, 게이트 단과 캐소드 단 사이의 전압 차이를 조절하면, 애노드 ㅈ전류를 조절할 수 있다.
본 개시는, 게이트 단 전압을 고정시키고, 캐소드 전류원(500)의 전류를 조절하여 캐소드 단의 전압을 조절할 수 있다.
예를 들어, 캐소드 전류원(500)의 전류를 증가시키면 전자 방출부(100)의 캐소드 단에 전압이 낮아지게 되어 게이트 단과 캐소드 단 사이의 전압 차이가 증가하게 된다.
이로 인해, 게이트 전류가 증가하고, IA = (TR/(1-TR))IG (여기서, IA는 애노드 전류, TR은 전송률, IG는 게이트 전류임)으로 이루어지는 수식에 의해 애노드 전류도 게이트 전류의 증가율에 비례해서 증가하게 된다.
그리고, 본 개시의 애노드 전류 감지 동작은 다음과 같다.
일반적으로, 전압원은, 공급된 전류와 수거된 전류가 같으므로, 게이트 전압원(600)의 게이트 양극단 Vgate+에 연결되는 게이트 라인(610)으로 공급된 게이트 전류는, 게이트 전압원(600)의 게이트 음극단 Vgate-에 연결되는 제1 분기 라인(621)으로 동일한 양의 전류가 수거된다.
본 개시는, 캐소드 전류원(500)에 연결되는 라인(620)에 흐르는 캐소드 전류(ICA = IG + IA)는, 캐소드 전류 중 게이트 전류(IG)가 게이트 전압원(600)의 게이트 음극단 Vgate-에 연결되는 제1 분기 라인(621)으로 분기되어 들어가고, 캐소드 전류 중 나머지 애노드 전류(IA)가 제2 분기 라인(622)으로 분기되어 전류 감지부(800)로 들어간다.
따라서, 전류 감지부(800)는, 입력되는 애노드 전류를 감지하고, 전류 제어부(300)는, 감지된 애노드 전류를 기반으로 캐소드 전류를 조절하는 캐소드 전류원(500)을 제어함으로써, 애노드 전류가 일정하게 유지되도록 한다.
이와 같이, 본 개시는, 캐소드 전류원에 전류 감지부를 연결하고 게이트 전압원을 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 연결함으로써, 애노드단에 직접 연결 없이도 저전압 영역에서 애노드 전류를 감지할 수 있어 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 하나의 전류 감지 장치를 통해 애노드 전류를 감지하므로 전체적인 장치 구성이 간단하고, 애노드 전류에 대해서만 보정하므로 정밀하게 전류를 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 장치의 캐소드단과 접지(Ground)단 사이에서 애노드 전류를 감지하므로, 수 V ~ 수십 V 정도에 상응하는 전압 범위의 장치로 구성할 수 있고, 전체 장치의 안정성이 높으며, 높은 정밀도의 전류 감지 장치를 쉽게 구현할 수 있으면서도 저가화(low cost) 구현도 가능할 수 있다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면으로서, 전류 제어부를 아날로그 장치로 구현한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 전류 제어부(300)는, 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원(500)으로 출력할 수 있다.
전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점으로부터 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 전류 제어부(300)로 출력할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(800)로부터 출력되는 전압은, VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 가질 수 있다.
그리고, 전류 제어부(300)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압을 증폭하는 애노드 전류 감지 증폭부(340), 애노드 전류 감지 증폭부(340)의 출력 전압과 기준 전압원의 기준 전압을 비교하여 에러값을 증폭하는 에러 증폭부(310), 그리고 에러 증폭부의 출력 전압을 기반으로 전류 제어 신호를 생성하는 주파수 보상부(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 애노드 전류 감지 증폭부(340)는, 전류 감지부(800)에 입력측이 연결되고, 접지부(400)에 연결된 기준 전압원(320)과 에러 증폭부(310)에 각각 출력측이 연결되며, 전류 감지부(800)의 출력 전압이 입력되면 접지단을 기준으로 입력에 비례하는 전압을 출력할 수 있다.
또한, 에러 증폭부(310)는, 애노드 전류 감지 증폭부(340)에 연결되는 제1 입력단과 기준 전압원(320)에 연결되는 제2 입력단 및 캐소드 전류원(500)에 연결되는 출력단을 포함할 수 있다.
그리고, 주파수 보상부(330)는, 에러 증폭부(310)의 제1 입력단과 애노드 전류 감지 증폭부(340) 사이의 연결 라인에 일측이 연결되고, 에러 증폭부(310)의 출력단과 캐소드 전류원(500) 사이의 연결 라인(311)에 타측이 연결될 수 있다.
또한, 에러 증폭부(310)와 주파수 보상부(330)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압이 기준 전압과 동일하도록 제어하는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 전류 제어부(300)는, IA = Vref/αZs, Vref = αVs, Vs = ZsIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압, αVs는 전류 감지부의 출력전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 애노드 전류가 제어되는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 개시의 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전자를 방출하는 전자 방출부(100), 전자를 수집하는 애노드(200), 전자 방출부(100)의 게이트(110)에 연결되는 게이트 전압원(600), 전자 방출부(100)의 캐소드(120)에 연결되는 캐소드 전류원(500), 캐소드 전류원(500)에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부(800), 애노드(200)와 접지부(400)에 연결되는 애노드 전압원(700), 전류 감지부(800)와 접지부(400)에 연결되는 전압원 VC(900)을 포함할 수 있다.
여기서, 전압원 VC(900)은, 전류 감지부(800)를 거쳐 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620, 621, 622)에 일정한 전압을 공급할 수 있다.
전류 감지부(800)는, 애노드 전류가 입력되면 그에 비례하는 전압(VS = ZSIA, 여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)을 출력할 수 있다.
그리고, 전류 제어부(300)의 애노드 전류 감지 증폭부(340)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압을 적절하게 증폭하고, 에러 증폭부(310)는, 애노드 전류 감지 증폭부의 출력 전압과 기준전압을 비교하여 그 차이 값인 에러값을 증폭할 수 있다.
이어, 주파수 보상부(330)는, 에러 증폭부(310)와 함께 그 출력전압을 적절하게 적분/미분으로 전류 제어 신호를 만들 수 있다.
다음, 전류 제어 신호는, 연결 라인(311)을 따라 캐소드 전류를 조절하는 캐소드 전류원(500)을 제어하는 신호로 사용될 수 있다.
애노드 전류 감지 증폭부(340)는, 전류 감지부(800)의 출력 양단 전압을 입력받아서 접지부(400) 기준으로 입력에 비례하는 전압(αVs)을 출력한다.
그리고, 에러 증폭부(310)와 주파수 보상부(330)는, 캐소드 전류를 조절하는 캐소드 전류원(500)으로 애노드 전류 감지 증폭부(340)의 출력전압(αVs))이 기준전압(Vref)과 같아지도록 제어할 수 있다.
따라서, 본 개시의 전류 제어부(300)는, IA = Vref/αZs, Vref = αVs, Vs = ZsIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압, αVs는 전류 감지부의 출력전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 애노드 전류를 정교하게 제어할 수 있다.
도 3은, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면으로서, 전류 제어부를 디지털 장치로 구현한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시의 전류 제어부(3000)는, 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원(500)으로 출력할 수 있다.
전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점으로부터 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 전류 제어부(3000)로 출력할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(800)로부터 출력되는 전압은, VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 가질 수 있다.
그리고, 전류 제어부(3000)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압을 제1 디지털 신호로 전환하는 제1 아날로그-디지털 변환부(3021), 기준 전압원(3040)의 기준 전압을 제2 디지털 신호로 전환하는 제2 아날로그-디지털 변환부(3022), 제1 디지털 신호와 제2 디지털 신호를 연산 처리하는 제어부(3010), 그리고 제어부(3010)에서 연산처리된 처리 결과를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 출력하는 출력부(3030)를 포함할 수 있다.
여기서, 전류 제어부(3000)는, 전류 제어 신호를 아날로그 신호로 출력하거나 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 PFM(Pulse Frequency Modulation) 신호 중 어느 하나를 포함하는 디지털 신호로 출력할 수 있다.
그리고, 제어부(3010)는, PID(Proportional Intergral Derivative) 방식을 포함하는 제어 알고리즘을 기반으로 연산 처리를 수행할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
이와 같이, 구성되는 본 개시의 전류 제어부(3000)는, 전류 감지부(800)의 출력 전압(VS = ZSIA)을 입력 받아 제1 아날로그-디지털 변환부(3021)를 통해 디지털 신호로 전환하고, 기준 전압도 제2 아날로그-디지털 변환부(3022)를 통해 디지털 신호로 전환한다.
다음, 디지털 신호로 전환된 두 신호는, 제어부(3010)인 MCU에서 제어 알고리즘을 포함한 연산을 수행하고, 출력부(3030)를 통해 캐소드 전류원(500)을 제어하는 전류 제어 신호를 출력할 수 있다.
이때, 출력 신호는, DAC(Digital to Analog converter)를 거친 아날로그 ㅅ신호일 수도 있고, 또는 디지털 신호일 수도 있다.
여기서, 디지털 신호는, 펄스(Pulse) 폭을 달리하여 출력하는 PWM(Pulse Width Modulation)신호, 또는 펄스 주파수를 달리하여 출력하는 PFM(Pulse Frequency Modulation)신호 등과 같이 캐소드 전류원(500)을 제어할 수 있는 신호를 포함할 수 있다.
그리고, 제어 알고리즘의 일 예로는, PID 방식이 있는데, 이 외에도 다양한 제어 알고리즘을 포함할 수 있다.
도 4는, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 복수의 전자 방출 장치를 제어할 수 있는 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 구현한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시는, 게이트 및 캐소드를 포함하는 복수의 전자 방출부(1001 ~ 100n), 복수의 전자 방출부(1001 ~ 100n)에 각각 대응되어 배치되는 복수의 애노드(2001 ~ 200n), 복수의 전자 방출부(1001 ~ 100n)에 각각 대응되어 캐소드(1201 ~ 120n)에 연결되는 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n), 복수의 전자 방출부(1001 ~ 100n)들 중 어느 하나의 특정 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원(600), 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n)에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부(800), 그리고 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 복수의 캐소드 전류(5001 ~ 500n)원으로 출력하는 전류 제어부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 게이트 전압원(600)은, 특정 전자 방출부(100)의 게이트에 일측이 연결되고, 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n)들과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.
그리고, 복수의 전자 방출부(1001 ~ 100n)의 게이트들은, 서로 직렬 연결되고, 복수의 애노드들(2001 ~ 200n)은, 서로 직렬 연결될 수 있다.
이어, 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n)은, 서로 병렬 연결되어 전류 감지부(800)에 연결될 수 있다.
다음, 전류 제어부(300)는, 캐소드 전류원(500)을 개별로 온/오프하는 제1 제어 신호와 캐소드 전류원(500)을 개별로 전류값을 제어하는 제2 신호를 포함하는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 전류 제어부(300)는, 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n)에 각각 개별로 연결 라인(3011 ~ 301n)으로 연결되어 전류 제어 신호를 각 캐소드 전류원(500)으로 개별 출력할 수 있다.
그리고, 복수의 캐소드 전류원(5001 ~ 500n)은, 게이트 전류와 애노드 전류가 합쳐진 캐소드 전류를 전류 감지부(800)와 게이트 전압원(600)을 연결하는 라인(620)으로 출력할 수 있다.
이때, 게이트 전압원(600)은, 라인(620)의 분기점으로부터 분기되는 제1 분기 라인(621)에 연결되고, 전류 감지부(800)는, 라인(620)의 분기점으로부터 분기되는 제2 분기 라인(622)에 연결될 수 있다.
따라서, 게이트 전압원(600)은, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제1 분기 라인(621)을 통해 분기되는 게이트 전류를 입력받고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류를 입력받을 수 있다.
여기서, 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류는, 게이트 전류가 증가하면 그의 증가율에 비례하여 증가하고, 게이트 전류가 감소하면 그의 감소율에 비례하여 감소할 수 있다.
일 예로, 제2 분기 라인(622)을 통해 분기되는 애노드 전류는, IA = (TR/(1-TR))IG (여기서, IA는 애노드 전류, TR은 전송률, IG는 게이트 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전류값을 가질 수 있다.
이어, 게이트 전압원(600)은, 제1 분기 라인(621)에 연결되는 게이트 음극단과 전자 방출부(100)의 게이트 라인에 연결되는 게이트 양극단을 포함할 수 있다.
여기서, 게이트 양극단에 연결되는 게이트 라인을 통해 전자 방출부(100)의 게이트(110)로 공급되는 게이트 전류량은, 게이트 음극단에 연결되는 제1 분기 라인(621)을 통해 입력되는 게이트 전류량과 동일할 수 있다.
이때, 게이트 전압원(600)은, 캐소드 전류원(500)의 캐소드 전류가 증가하면 그에 비례하여 게이트 전류를 증가시키고, 캐소드 전류원(500)의 캐소드 전류가 감소하면 그에 비례하여 게이트 전류를 감소시킬 수 있다.
다음, 캐소드 전류원(500)은, 전류 제어부(300)로부터 전류 제어 신호가 입력되면 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 조절할 수 있다.
여기서, 캐소드 전류원(500)은, 전자 방출부(100)의 게이트단 전압이 고정되고 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압이 조절되도록, 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 조절할 수 있다.
이때, 캐소드 전류원(500)은, 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 증가시켜 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압을 낮추거나 또는 전류 제어 신호에 상응하여 캐소드 전류를 감소시켜 전자 방출부(100)의 캐소드단 전압을 높일 수 있다.
그리고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620)의 분기점으로부터 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 전류 제어부(300)로 출력할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(800)로부터 출력되는 전압은, VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 가질 수 있다.
또한, 본 개시의 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전류 감지부(800)에 일측이 연결되고, 접지부(400)에 타측이 연결되는 전압원 VC(900)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 전압원 VC(900)은, 전류 감지부(800)를 거쳐 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인(620, 621, 622)에 일정한 전압을 공급할 수 있다.
다음, 전류 제어부(300)는, IA = Vref/αZs, Vref = αVs, Vs = ZsIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압, αVs는 전류 감지부의 출력전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 애노드 전류가 제어되는 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 개시는, 애노드(200)에 일측이 연결되고, 접지부(400)에 타측이 연결되는 애노드 전압원(700)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 복수개의 전자방출 장치를 구동시킬 때, 복수개의 전자 방출 장치의 특성이 다른 경우, 각각의 전자 방출 장치를 해당하는 특성에 적합하도록 제어 파라미터를 개별 설정해야 하지만, 본 개시는, 전자 방출 장치의 개별 특성이 달라도 제어 파라미터를 개별 설정할 필요 없이 일정하게 애노드 전류를 제어할 수 있다.
그리고, 본 개시는, 전자방출 장치의 사용 중에 전자방출 장치가 노화되거나 또는 주위 환경이 달라질 경우에도, 그에 상관 없이 애노드 전류를 일정하게 제어할 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션용 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은, 도 5의 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 시물레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션용 엑스레이 전자 방출 제어 장치는, 전자 방출부(100)의 캐소드에 연결되는 캐소드 전류원(500), 캐소드 전류원(500)에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부(800), 그리고, 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 캐소드 전류원(500)으로 출력하는 전류 제어부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 게이트 전압원(600)은, 전자 방출부(100)의 게이트에 일측이 연결되고, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결될 수 있다.
그리고, 캐소드 전류원(500)은, 게이트 전류와 애노드 전류가 합쳐진 캐소드 전류를 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인의 분기점으로 출력할 수 있다.
이때, 게이트 전압원(600)은, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제1 분기 라인을 통해 분기되는 게이트 전류를 입력받고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)으로부터 출력된 캐소드 전류 중 제2 분기 라인을 통해 분기되는 애노드 전류를 입력받을 수 있다.
그리고, 전류 감지부(800)는, 캐소드 전류원(500)과 전류 감지부(800) 사이를 연결하는 라인의 분기점으로부터 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 전류 제어부(300)로 출력할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(800)로부터 출력되는 전압은, VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 가질 수 있다.
이와 같이, 구성되는 엑스레이 전자 방출 제어 장치를 시뮬레이션하여 애노드 단에서 측정한 애노드 전류와 전류 감지부(800)에 흐르는 전류가 일치하는지를 확인할 수 있고, 애노드 전류가 정밀하게 제어되는지를 확인할 수 있다.
도 6은, 전자 방출 장치의 TR = IA/ICA (여기서, IA는 애노드 전류, TR은 전송률, ICA는 캐소드 전류임)에서, TR의 비율값이 80/100일 때, 도 5에 도시된 본 개시의 장치를 시뮬레이션한 결과이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 5의 애노드(200) 단에서 측정한 애노드 전류(IA(Anode))와 전류 감지부(800)에 흐르는 전류(IA(ZS)(여기서, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)를 비교한 결과 그래프로서, 두 전류가 거의 일치하는 것을 알 수 있다.
도 7은, 전류 감지부(800)인 전류 감지 센서의 비례상수(ZS) 값을 달리 해서, 애노드 전류를 시뮬레이션한 결과이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전류 감지 센서의 비례상수(ZS) 값에 따른 애노드 전류가 정교하게 제어되는 것을 확인할 수 있다.
애노드 전류는, 전류 감지 센서의 비례상수 값과 IA = Vref/αZs, Vref = 1, α = 1 (여기서, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 정밀하게 제어되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 개시는, 캐소드 전류원에 전류 감지부를 연결하고 게이트 전압원을 캐소드 전류원과 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 연결함으로써, 애노드단에 직접 연결 없이도 저전압 영역에서 애노드 전류를 감지할 수 있어 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 하나의 전류 감지 장치를 통해 애노드 전류를 감지하므로 전체적인 장치 구성이 간단하고, 애노드 전류에 대해서만 보정하므로 정밀하게 전류를 제어할 수 있다.
또한, 본 개시는, 장치의 캐소드단과 접지(Ground)단 사이에서 애노드 전류를 감지하므로, 수 V ~ 수십 V 정도에 상응하는 전압 범위의 장치로 구성할 수 있고, 전체 장치의 안정성이 높으며, 높은 정밀도의 전류 감지 장치를 쉽게 구현할 수 있으면서도 저가화(low cost) 구현도 가능할 수 있다.
본 개시에 따른 엑스레이 전자 방출 제어 장치에 의하면, 쉽고 간단하고 저렴한 회로 구현이 가능하면서도 애노드 전류를 정밀하게 제어할 수 있다는 효과가 있으므로, 산업상 이용가능성이 현저하다.

Claims (15)

  1. 전자를 방출하는 전자 방출부;
    상기 전자를 수집하는 애노드;
    상기 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원;
    상기 전자 방출부의 캐소드에 연결되는 캐소드 전류원;
    상기 캐소드 전류원에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부; 그리고,
    상기 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 상기 캐소드 전류원으로 출력하는 전류 제어부를 포함하고,
    상기 게이트 전압원은,
    상기 전자 방출부의 게이트에 일측이 연결되고,
    상기 캐소드 전류원과 상기 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캐소드 전류원은,
    게이트 전류와 애노드 전류가 합쳐진 캐소드 전류를 상기 캐소드 전류원과 상기 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점으로 출력하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 게이트 전압원은,
    상기 라인의 분기점으로부터 분기되는 제1 분기 라인에 연결되고,
    상기 전류 감지부는,
    상기 라인의 분기점으로부터 분기되는 제2 분기 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 게이트 전압원은,
    상기 캐소드 전류원으로부터 출력된 캐소드 전류 중 상기 제1 분기 라인을 통해 분기되는 게이트 전류를 입력받고,
    상기 전류 감지부는,
    상기 캐소드 전류원으로부터 출력된 캐소드 전류 중 상기 제2 분기 라인을 통해 분기되는 애노드 전류를 입력받는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 게이트 전압원은,
    상기 제1 분기 라인에 연결되는 게이트 음극단과 상기 전자 방출부의 게이트 라인에 연결되는 게이트 양극단을 포함하고,
    상기 게이트 양극단에 연결되는 게이트 라인을 통해 상기 전자 방출부의 게이트로 공급되는 게이트 전류량은,
    상기 게이트 음극단에 연결되는 제1 분기 라인을 통해 입력되는 게이트 전류량과 동일한 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 감지부는,
    상기 캐소드 전류원과 상기 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점으로부터 상기 애노드 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압을 상기 전류 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전류 감지부로부터 출력되는 전압은,
    VS = ZSIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류임)으로 이루어지는 수식으로 산출되는 전압값을 갖는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는,
    상기 전류 감지부의 출력 전압을 증폭하는 애노드 전류 감지 증폭부;
    상기 애노드 전류 감지 증폭부의 출력 전압과 기준 전압원의 기준 전압을 비교하여 에러값을 증폭하는 에러 증폭부; 그리고,
    상기 에러 증폭부의 출력 전압을 기반으로 상기 전류 제어 신호를 생성하는 주파수 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는,
    IA = Vref/αZs, Vref = αVs, Vs = ZsIA (여기서, VS는 전류 감지부의 출력 전압, ZS는 전류 감지부의 비례상수, IA는 애노드 전류, Vref는 기준전압, αVs는 전류 감지부의 출력전압임)으로 이루어지는 수식을 통해 애노드 전류가 제어되는 전류 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는,
    상기 전류 감지부의 출력 전압을 제1 디지털 신호로 전환하는 제1 아날로그-디지털 변환부;
    기준 전압원의 기준 전압을 제2 디지털 신호로 전환하는 제2 아날로그-디지털 변환부;
    상기 제1 디지털 신호와 제2 디지털 신호를 연산 처리하는 제어부; 그리고,
    상기 제어부에서 연산처리된 처리 결과를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  11. 게이트 및 캐소드를 포함하는 복수의 전자 방출부;
    상기 복수의 전자 방출부에 각각 대응되어 배치되는 복수의 애노드;
    상기 복수의 전자 방출부에 각각 대응되어 캐소드에 연결되는 복수의 캐소드 전류원;
    상기 복수의 전자 방출부들 중 어느 하나의 특정 전자 방출부의 게이트에 연결되는 게이트 전압원;
    상기 복수의 캐소드 전류원에 연결되어 애노드 전류를 감지하는 전류 감지부; 그리고,
    상기 감지한 애노드 전류를 기반으로 전류 제어 신호를 생성하여 상기 복수의 캐소드 전류원으로 출력하는 전류 제어부를 포함하고,
    상기 게이트 전압원은,
    상기 특정 전자 방출부의 게이트에 일측이 연결되고,
    상기 복수의 캐소드 전류원들과 상기 전류 감지부 사이를 연결하는 라인의 분기점에 타측이 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 방출부의 게이트들은,
    서로 직렬 연결되고,
    상기 복수의 애노드들은,
    서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 캐소드 전류원은,
    서로 병렬 연결되어 상기 전류 감지부에 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는,
    상기 캐소드 전류원을 개별로 온/오프하는 제1 제어 신호와 상기 캐소드 전류원을 개별로 전류값을 제어하는 제2 신호를 포함하는 전류 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는,
    상기 복수의 캐소드 전류원에 각각 개별로 연결되어 상기 전류 제어 신호를 각 캐소드 전류원으로 개별 출력하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 전자 방출 제어 장치.
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