KR100665881B1 - Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of x-ray tube - Google Patents

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최해영
김종욱
김현숙
장원석
박양하
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한국전기연구원
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    • H01J2235/06—Cathode assembly

Abstract

An electron beam emitting a cathode module of an X-ray tube based on carbon nanotube is provided to focus both electrodes by an electron beam focusing lens and to easily manufacture a module having a cathode of three pole structures and a grid electrode. In an electron beam emitting a cathode module of an X-ray tube based on carbon nanotube, a cathode(5) is based on a carbon nanotube as an electron emission source. A gate unit induces an emission of electrons from the cathode(5). An anode accelerates the electrons emitted from the cathode and generates an X-ray by collision of the electrons. The carbon nanotube is deposited on a substrate(6). A substrate supporting table(7) supports the substrate(6). A grid electrode unit(3) is made of a metal material capable of applying a high voltage. A second insulating layer(10) encompasses a side surface of the grid electrode unit(3) and a bottom portion of the substrate supporting table(7) in a cylindrical shape. A third insulating layer is installed in a shape of a doughnut. An electron beam collecting unit(1) encompassed by the second insulating layer(10) and the third insulating layer in a cylindrical shape is constructed by being modulized as one body.

Description

탄소나노튜브 기반의 엑스-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈{Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of X-ray tube}Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of X-ray tube

도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈이 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면.1 is a view showing a state in which a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube according to the present invention is mounted on a socket;

도 2는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 전자빔 집속부(집속 렌즈)의 구조를 보여주는 도면.2 is a view showing a structure of an electron beam focusing part (focusing lens) in a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 3은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제3절연층의 구조를 보여주는 도면.3 is a view showing the structure of a third insulating layer in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 4는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 그리드 전극부의 구조를 보여주는 도면4 is a view showing a structure of a grid electrode unit in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube of the present invention;

도 5는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제1절연층의 구조를 보여주는 도면5 is a view showing the structure of a first insulating layer in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention;

도 6은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 기판을 기판지지대에 장착시킨 상태를 보여주는 도면. FIG. 6 is a view showing a state in which a substrate is mounted on a substrate support in a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube according to the present invention; FIG.

도 7은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제2절연층의 구조를 보여주는 도면.7 is a view showing the structure of a second insulating layer in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 기판지지대의 다른 실시예를 보여주는 도면.8a to 8c are views showing another embodiment of the substrate support in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈의 다른 실시예들을 보여주는 도면.9a to 9c are views showing other embodiments of the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1...전자빔 집속부 2...제3절연층1 ... electron beam focusing part 2 ... third insulating layer

3...텅스텐 그물망 또는 그리드 전극부3 ... tungsten mesh or grid electrode

4...제1절연층 5...탄소나노튜브 음극4 ... first insulating layer 5 ... carbon nanotube cathode

6...기판 7,7'...기판지지대6 ... substrate 7,7 '... substrate support

8...소켓부 9...금속핀8 ... Socket part 9 ... Metal pin

10...제2절연층 10 ... second insulating layer

본 발명은 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 관한 것으로서, 특히 탄소나노튜브 기반의 전자방출원을 간단한 모양의 칩으로 모듈화함으로써 음극부에 이상이 있을 경우 간단히 교체할 수 있는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube, and in particular, by modifying the carbon nanotube-based electron emission source into a simple chip, which can be easily replaced when there is an abnormality in the cathode portion. The present invention relates to a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube.

종래에 사용되고 있는 텅스텐 필라멘트 음극은 필라멘트 자체의 가열을 통해 발생하는 열전자에 의해 엑스선 광원을 방출한다. 그러나, 그 규모가 거대하여 상대적으로 많은 제작비용을 발생시키며, 장소가 한정되어 있어서 이용자들이 사용하는데 한계가 있다. 또한, 필라멘트 가열에 의해 생성되는 열전자들은 방출되는 방향이 일정하지 못하여 방사선 질을 떨어뜨리고, 낮은 열전자 밀도에 의해 타깃(target)에서 발생하는 방사선 발생효율이 낮으며, 필라멘트 및 집속부에서 발생하는 탈 기체(outgas)로 인해 진공도가 현저히 저하되어 내부 방전이 발생하여 사용하지 못하게 되는 경우가 발생하고, 열에 의한 타깃의 수명 단축이 기술적인 문제점으로 인식되어 왔다. 게다가 텅스텐 필라멘트의 사용이 길어질 경우 필라멘트의 표면에서 텅스텐이 증발되어 그 외경이 줄어들면서 열전자 방출 특성이 변하게 되고, 이때 증발된 텅스텐은 유리벌브 내벽에 증착되어 고압 절연을 저하시키고, 투과 방사선량이 줄어드는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 필라멘트 음극을 이용한 분리형 방사선관이 제작되어져 상용화되고 있으나, 광원이 필라멘트이기 때문에 위에서 언급한 많은 문제점들로 인하여 엑스-레이(X-ray) 품질이 낮은 상황이다. 이상과 같이 필라멘트 가열을 통한 열전자 방출기반의 방사선 광원을 사용할 경우 그 규모가 거대하고 상대적으로 많은 제작비용을 발생시키고, 장소가 한정되어 사용자들이 다루는데 한계가 있다. 또한 최근 연구되고 있는 레이저 기반의 방사선 광원발생 기술 및 거대한 방사광을 이용한 광원기술은 막대한 설치비용과 공간적 및 이동성 등의 제약에 의해 기계 및 반도체 산업으로의 적용이 어려운 실정이며, 많은 상업적 제약이 따르기 때문에 과학 및 의학 분야와 같은 특정한 연구분야에 국한하여 이용되고 있는 실정이다. Conventionally used tungsten filament cathode emits X-ray light source by hot electrons generated through the heating of the filament itself. However, the size is huge, and incurs relatively high production costs, and the place is limited, so there is a limit to use by users. In addition, the hot electrons generated by filament heating are not uniform in the direction of emission, which degrades the radiation quality, and the low efficiency of radiation generation at the target due to the low hot electron density, and the desorption generated at the filament and the focusing part. Due to the outgas, the vacuum degree is considerably lowered, so that internal discharge occurs and becomes unusable, and shortening the life of the target due to heat has been recognized as a technical problem. In addition, when the use of tungsten filament is prolonged, tungsten is evaporated from the surface of the filament, and its outer diameter is reduced, and thus, the electron electron emission characteristics are changed. Occurs. In order to solve this problem, conventionally, a separate type radiation tube using a filament cathode is manufactured and commercialized. However, since the light source is a filament, X-ray quality is low due to many of the above-mentioned problems. As described above, when the radiation source based on the hot electron emission through filament heating is used, the scale is large and incurs a relatively high production cost, and the location is limited, which limits the user's handling. In addition, the laser-based radiation light source generation technology and the light source technology using huge radiation light, which have been recently studied, are difficult to be applied to the machinery and semiconductor industry due to enormous installation cost, space and mobility, and many commercial constraints are followed. It is being used only in specific research fields such as science and medicine.

본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 탄소나노튜브 기반의 전자방출원을 간단한 모양의 칩으로 모듈화함으로써 음극부에 이상이 있을 경우 간단히 교체할 수 있는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above matters, and the carbon nanotube-based X-ray tube that can be easily replaced when there is an abnormality in the cathode part by modularizing the carbon nanotube-based electron emission source into a simple chip. Its purpose is to provide a cathode module for generating an electron beam.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈은,In order to achieve the above object, the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube according to the present invention,

전자방출원으로서의 탄소나노튜브를 기반으로 하는 음극부와, 상기 음극부로부터의 전자의 방출을 유도하는 게이트부 및 상기 음극부로부터 방출된 전자를 가속하는 한편 전자의 충돌에 의해 X-선을 발생시키는 양극부를 구비하는 탄소나노튜브 기반의 3극 X-선관에 전자빔 발생을 위한 음극부로 채용되는 것으로서, Accelerating electrons emitted from the cathode part based on carbon nanotubes as an electron emission source, a gate part for inducing the emission of electrons from the cathode part and the cathode part, and generating X-rays by collision of electrons It is employed as a cathode for generating an electron beam in a carbon nanotube-based three-pole X-ray tube having an anode to

상기 음극부는 탄소나노튜브의 증착을 위한 기판과, 상기 기판 위에 증착되어 전자빔을 발생하는 탄소나노튜브로 이루어진 음극과, 상기 기판을 지지하는 기판 지지대와, 상기 음극의 전자빔 발생부위의 일부를 제외하고, 상기 탄소나노튜브가 증착된 기판 및 기판지지대의 상면 일부 및 측면을 에워싸는 제1절연층과, 상기 제1절연층의 외부를 원통형으로 에워싸는 텅스텐 그물망 또는 고전압인가가 가능한 금속재질로 이루어진 그리드 전극부와, 상기 그리드 전극부의 측면 및 상기 기판지지대의 하면부를 원통형으로 에워싸는 제2절연층과, 상기 그리드 전극부의 상면의 전자빔 진행부를 제외한 나머지 부분에 도너츠 형태로 설치되는 제3절연층과, 상기 제2절연층 및 제3절연층을 원통형으로 에워싸는 전자빔 집속부가 하나의 모듈 칩화되어 구성된 점에 그 특징이 있다.The cathode part excludes a substrate for depositing carbon nanotubes, a cathode made of carbon nanotubes deposited on the substrate to generate an electron beam, a substrate support for supporting the substrate, and a portion of the electron beam generating region of the cathode. A grid electrode part comprising a first insulating layer surrounding a portion and a side surface of the substrate and the substrate support on which the carbon nanotubes are deposited, and a tungsten net or a metal material capable of applying high voltage to surround the outside of the first insulating layer in a cylindrical shape. And a second insulating layer that surrounds the side surface of the grid electrode portion and the lower surface of the substrate support in a cylindrical shape, a third insulating layer formed in a donut shape on the remaining portion other than the electron beam propagation portion of the upper surface of the grid electrode portion, and the second insulation layer. The electron beam focusing part that encloses the insulating layer and the third insulating layer in a cylindrical shape consists of one module chip. It has that feature.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈이 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a state in which a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube according to the present invention is mounted in a socket.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈은, 전자방출원으로서의 탄소나노튜브를 기반으로 하는 음극부와, 상기 음극부로부터의 전자의 방출을 유도하는 게이트부 및 상기 음극부로부터 방출된 전자를 가속하는 한편 전자의 충돌에 의해 X-선을 발생시키는 양극부를 구비하는 탄소나노튜브 기반의 3극 X-선관에 전자빔 발생을 위한 음극부로 채용되는 것으로서, 상기 음극부는 탄소나노튜브의 증착을 위한 기판(6)과, 그 기판(6) 위에 증착되어 전자빔을 발생하는 탄소나노튜브로 이루어진 음극(5)과, 상기 기판(6)을 지지하는 기판지지대(7)와, 상기 음극(5)의 전자빔 발생부위의 일부를 제외하고, 상기 탄소나노튜브가 증착된 기판(6) 및 기판지지대(7) 전체를 에워싸는 제1절연층(4)과, 그 제1절연층(4)의 외부를 원통형으로 에워싸는 텅스텐 그물망 또는 고전압인가가 가능한 금속재질로 이루어진 그리드 전극부(3)와, 그 그리드 전극부(3)의 측면 및 상기 기판지지대(7)의 하면부를 원통형으로 에워싸는 제2절연층(10)과, 상기 그리드 전극부(3)의 상면의 전자빔 진행부를 제외한 나머지 부분에 도너츠 형태로 설치되는 제3절연층(2)과, 상기 제2절연층(10) 및 제3절연층(2)을 원통형으로 에워싸는 전자빔 집속부(1)가 하나의 모듈 칩화되어 구성된다. Referring to FIG. 1, the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube according to the present invention includes a cathode part based on carbon nanotubes as an electron emission source, and emission of electrons from the cathode part. It is employed as a cathode part for generating an electron beam in a carbon nanotube-based three-pole X-ray tube having an inducing gate part and an anode part which accelerates electrons emitted from the cathode part and generates X-rays by collision of electrons. The cathode portion includes a substrate 6 for depositing carbon nanotubes, a cathode 5 made of carbon nanotubes deposited on the substrate 6 to generate an electron beam, and a substrate supporting the substrate 6. A first insulating layer 4 surrounding the substrate 6 and the substrate support 7 on which the carbon nanotubes are deposited, except for the support 7 and a part of the electron beam generating region of the cathode 5; The outside of the first insulating layer 4 A grid electrode portion 3 made of a cylindrical tungsten mesh or a metal material capable of applying a high voltage, and a second insulating layer 10 which cylindrically surrounds the side surface of the grid electrode portion 3 and the lower surface of the substrate support 7. ) And a third insulating layer 2 provided in the form of donuts on the remaining portions except the electron beam propagation portion on the upper surface of the grid electrode portion 3, the second insulating layer 10 and the third insulating layer 2. The electron beam focusing part 1 which encloses in a cylindrical shape is comprised by one module chip | tip.

여기서, 바람직하게는 이상과 같은 모듈 칩의 하단부에는 소켓부(8)와의 끼움식 결합을 용이하게 할 수 있도록 하기 위한 복수의 금속핀(9)이 형성된다.Here, preferably, a plurality of metal pins 9 are formed at the lower end of the module chip as described above to facilitate the fitting coupling with the socket 8.

상기 전자빔 집속부(1)는 스테인레스 스틸 등의 금속재질로 구성되고, 상기 기판(6)은 스테인레스 스틸 또는 탄소나노튜브를 증착시킬 수 있고 전압인가가 가능한 금속 또는 반도체 재질로 구성되며, 상기 기판지지대(7)는 스테인레스 스틸 또는 전압인가가 가능한 금속 또는 반도체 재질로 구성된다.The electron beam focusing part 1 is made of a metal material such as stainless steel, the substrate 6 is made of a metal or semiconductor material capable of depositing stainless steel or carbon nanotubes and applying voltage, and the substrate support (7) is made of stainless steel or a metal or semiconductor material capable of applying voltage.

도 2는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 전자빔 집속부(집속 렌즈)의 구조를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a structure of an electron beam focusing part (focusing lens) in a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 전자빔 집속부(1)는 전체적으로 하나의 원통형상으로 구성되고, 그 중심부에는 음극(5)으로부터 발생한 전자빔의 진행을 위한 관통공이 형성된다. As shown in FIG. 2, the electron beam focusing part 1 is generally formed in one cylindrical shape, and a through hole for advancing the electron beam generated from the cathode 5 is formed at the center thereof.

도 3은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제3절연층의 구조를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the structure of a third insulating layer in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 3을 참조하면, 이 제3절연층(2)은 전자빔 집속부(1)와 그리드 전극부(3) 사이를 절연시켜주기 위한 것으로, 그 중심부에 음극(5)으로부터 발생한 전자빔의 진행을 위한 관통공이 형성되어 있는 하나의 도너츠 형태로 구성된다.Referring to FIG. 3, the third insulating layer 2 is used to insulate between the electron beam focusing part 1 and the grid electrode part 3, and for the propagation of the electron beam generated from the cathode 5 at the center thereof. It consists of a single donut shape in which a through hole is formed.

도 4는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 그리드 전극부의 구조를 보여주는 도면이다. 4 is a view showing the structure of the grid electrode unit in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 그리드 전극부(3)는 전체적으로는 하나의 원통형 구조를 이루며, 전자빔이 진행하는 부위는 도시된 바와 같이 망구조로 구성된다.As shown in FIG. 4, the grid electrode part 3 generally constitutes a cylindrical structure, and a portion through which the electron beam travels is configured as a network structure as shown.

도 5는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제1절연층의 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a view showing the structure of a first insulating layer in a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 5를 참조하면, 이 제1절연층(4)은 상기 그리드 전극부(3)와 탄소나노튜브 음극(5) 사이를 절연시켜주기 위한 것으로, 그 중심부에는 음극(5)으로부터 발생한 전자빔의 진행을 위한 관통공 및 탄소나노튜브가 증착된 기판(6)의 안착을 위한 홈이 단차지게 형성된다.Referring to FIG. 5, the first insulating layer 4 is used to insulate the grid electrode portion 3 from the carbon nanotube cathode 5, and at the center thereof, an electron beam generated from the cathode 5 is advanced. The through hole and the groove for the mounting of the carbon nanotube deposited substrate 6 is formed stepped.

도 6은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 기판을 기판지지대에 장착시킨 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a view showing a state in which a substrate is mounted on a substrate support in a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 기판지지대(7)는 "T"자 형의 구조를 가지며, 그 T자형 구조체의 수평면부 위에 탄소나노튜브(5)가 증착된 기판(6)을 장착시키는 것이다. As shown in FIG. 6, the substrate support 7 has a “T” shape, and mounts the substrate 6 on which the carbon nanotubes 5 are deposited on the horizontal surface portion of the T shape.

도 7은 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 제2절연층의 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 7 is a view showing the structure of a second insulating layer in the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube of the present invention.

도 7을 참조하면, 이 제2절연층(10)은 탄소나노튜브 음극(5)과 그리드 전극부(3)를 전자빔 집속부(1)와 절연시키기 위한 것으로, 그 저면에는 기판지지대(7) 의 수직부 및 그리드 전극부(3)의 전기적인 접속을 위한 핀의 삽입을 위한 홀이 각각 형성된다.Referring to FIG. 7, the second insulating layer 10 is used to insulate the carbon nanotube cathode 5 and the grid electrode portion 3 from the electron beam focusing portion 1, and at the bottom thereof, a substrate support 7. Holes for insertion of the pins for the electrical connection of the vertical part and the grid electrode part 3 are respectively formed.

한편, 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈에 있어서의 기판지지대의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 8a 는 기판지지대(7')를 위에서 본 모습으로 총 4개의 음극 기판을 설치할 수 있다. 또한, 도 8b는 기판지지대(7')를 측면에서 본 모습으로 탄소나노튜브 음극의 위치는 조정가능하다. 도 8c는 각을 가지는 기판지지대(7')에 음극을 설치했을 때에 기판지지대(7')가 가지는 각도에 따라 방출되는 전자의 집속 위치가 변화되는 것을 보여준다. Meanwhile, FIGS. 8A to 8C show another embodiment of the substrate support in the cathode module for generating an electron beam of the carbon nanotube based X-ray tube of the present invention, and FIG. 8A shows the substrate support 7 'from above. In total, four cathode substrates can be installed. 8B shows the substrate support 7 'as viewed from the side, and the position of the carbon nanotube cathode is adjustable. FIG. 8C shows that the concentration of electrons emitted is changed according to the angle of the substrate support 7 'when the cathode is installed on the angled substrate support 7'.

이와 같은 기판지지대(7') 구조는 음극 자체가 각을 가지게 하므로 자체 내적으로 양극 쪽으로의 전자빔 집속이 가능하며, 따라서 음극- 전자들의 양극부에 대한 집속면적을 마이크로 수준으로 집속시키기 위한 구조라고 할 수 있다.Such a substrate support 7 'structure allows the cathode itself to have an angle so that electron beams can be focused toward the anode in itself, and therefore, the structure for focusing the cathode-electron focusing area on the anode portion to a micro level. Can be.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈의 다른 실시예들을 나타낸 것으로서, 도 9a는 일반적인 형태의 음극 구조이고, 도 9b는 전자 빔의 마이크로 포커싱을 위한 음극 구조이며, 도 9c는 도 9a와 구조적으로 거의 유사하나 도 9a의 절연층 중에서 원통형의 제2절연층(10) 대신에 원판형의 절연층을 최하부에 깔고, 그 위에 음극을 올리고 계단모양의 절연 캡을 씌운 구조이다.9A to 9C show other embodiments of the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube based X-ray tube of the present invention, and FIG. 9A is a cathode structure of a general type, and FIG. 9B is a micro focusing of an electron beam. 9C is structurally similar to that of FIG. 9A, but instead of the cylindrical second insulating layer 10 of FIG. 9A, a disk-shaped insulating layer is laid at the bottom, and the cathode is raised thereon and stepped. The structure is covered with an insulating cap.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈은 탄소나노튜브 기반의 전자방출원을 간단한 모양의 칩으로 모듈화함으로써 음극부에 이상이 있을 경우 간단히 교체할 수 있는 장점이 있다. As described above, the cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube according to the present invention is easily replaced when there is an abnormality in the cathode part by modularizing the carbon nanotube-based electron emission source into a simple chip. There is an advantage to this.

그리고, 기본적인 삼극 구조의 음극과 그리드 전극으로 이루어진 모듈은 제 작이 용이하며, 전자빔 집속렌즈에 의하여 양극에 대한 집속이 가능하다.In addition, a module consisting of a cathode and a grid electrode having a basic tripolar structure is easy to manufacture, and focusing on the anode is possible by an electron beam focusing lens.

또한, 탄소나노튜브가 증착되어 있는 기판이 전자빔의 진행방향에 대하여 예각으로 각도를 가지고 있는 구조의 모듈은 음극부 자체에서부터 집속이 되어 전자빔이 방출이 되므로 마이크로 단위의 집속이 가능하다.In addition, a module having a structure in which a substrate on which carbon nanotubes are deposited has an angle at an acute angle with respect to the traveling direction of the electron beam is focused at the cathode part, so that the electron beam is emitted, and thus micro-focusing is possible.

Claims (5)

전자방출원으로서의 탄소나노튜브를 기반으로 하는 음극부와, 상기 음극부로부터의 전자의 방출을 유도하는 게이트부 및 상기 음극부로부터 방출된 전자를 가속하는 한편 전자의 충돌에 의해 X-선을 발생시키는 양극부를 구비하는 탄소나노튜브 기반의 3극 X-선관에 전자빔 발생을 위한 음극부로 채용되는 것으로서, Accelerating electrons emitted from the cathode part based on carbon nanotubes as an electron emission source, a gate part for inducing the emission of electrons from the cathode part and the cathode part, and generating X-rays by collision of electrons It is employed as a cathode for generating an electron beam in a carbon nanotube-based three-pole X-ray tube having an anode to 상기 음극부는 탄소나노튜브의 증착을 위한 기판과, 상기 기판 위에 증착되어 전자빔을 발생하는 탄소나노튜브로 이루어진 음극과, 상기 기판을 지지하는 기판 지지대와, 상기 음극의 전자빔 발생부위의 일부를 제외하고, 상기 탄소나노튜브가 증착된 기판 및 기판지지대의 상면 일부 및 측면을 에워싸는 제1절연층과, 상기 제1절연층의 외부를 원통형으로 에워싸는 텅스텐 그물망 또는 고전압인가가 가능한 금속재질로 이루어진 그리드 전극부와, 상기 그리드 전극부의 측면 및 상기 기판지지대의 하면부를 원통형으로 에워싸는 제2절연층과, 상기 그리드 전극부의 상면의 전자빔 진행부를 제외한 나머지 부분에 도너츠 형태로 설치되는 제3절연층과, 상기 제2절연층 및 제3절연층을 원통형으로 에워싸는 전자빔 집속부가 하나의 모듈 칩화되어 구성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈.The cathode part excludes a substrate for depositing carbon nanotubes, a cathode made of carbon nanotubes deposited on the substrate to generate an electron beam, a substrate support for supporting the substrate, and a portion of the electron beam generating region of the cathode. A grid electrode part comprising a first insulating layer surrounding a portion and a side surface of the substrate and the substrate support on which the carbon nanotubes are deposited, and a tungsten net or a metal material capable of applying high voltage to surround the outside of the first insulating layer in a cylindrical shape. And a second insulating layer that surrounds the side surface of the grid electrode portion and the lower surface of the substrate support in a cylindrical shape, a third insulating layer formed in a donut shape on the remaining portion other than the electron beam propagation portion of the upper surface of the grid electrode portion, and the second insulation layer. The electron beam focusing part that encloses the insulating layer and the third insulating layer in a cylindrical shape consists of one module chip. Carbon nanotube-based electron beam cathode ray tube X- module for the generation of that feature. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 모듈 칩의 하단부에는 소켓부와의 끼움식 결합을 용이하게 할 수 있도록 하기 위한 복수의 금속핀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈.A cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube, characterized in that a plurality of metal pins are formed at the lower end of the module chip to facilitate fitting coupling with the socket. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 스테인레스 스틸 또는 탄소나노튜브를 증착시킬 수 있고 전압인가가 가능한 금속 또는 반도체 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈.The substrate is a carbon nanotube-based electron beam generation cathode module, characterized in that made of a metal or semiconductor material capable of depositing stainless steel or carbon nanotubes and applying voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판지지대는 스테인레스 스틸 또는 전압인가가 가능한 금속 또는 반도체 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈.The substrate support is a cathode module for electron beam generation of carbon nanotubes based on X-ray tube, characterized in that made of stainless steel or a metal or semiconductor material capable of applying voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판지지대는 전자빔의 진행방향에 대하여 예각의 경사각도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 기반의 X-선관의 전자빔 발생용 음극 모듈.The substrate support is a cathode module for generating an electron beam of a carbon nanotube-based X-ray tube, characterized in that it has an acute angle of inclination with respect to the traveling direction of the electron beam.
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