KR101212983B1 - Apparatus on generating X-ray having CNT yarn - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 실(carbon nanotube(CNT) yarn)을 갖는 엑스레이 소스(X-ray source), 엑스레이 발생 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 엑스레이를 발생시키는 과정에서 탄소나노튜브 실에 작용하는 스트레스에 따른 손상을 억제하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 엑스레이 소스는 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실과, 탄소나노튜브 실의 외주면에 형성된 절연성 보호층을 포함하여 구성된다. 이와 같은 탄소나노튜브 실의 외주면에 절연성 보호층을 형성함으로써, 엑스레이를 발생시키는 과정에서 탄소나노튜브 실에 작용하는 과전류(high current)나 아킹(arcing)과 같은 스트레스에 따른 un-twisted와 같은 손상을 억제하고, 탄소나노튜브 실의 전계방출 효과를 향상시키고 사용 수명을 연상시킬 수 있다.The present invention relates to an X-ray source having a carbon nanotube (CNT) yarn, an X-ray generating apparatus, and a method for manufacturing the same, which acts on the carbon nanotube yarn in the process of generating the X-ray. It is to suppress the damage caused by stress. The X-ray source according to the present invention comprises a carbon nanotube seal having an outer circumferential surface and an insulating protective layer formed on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal. By forming an insulating protective layer on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal, damage such as un-twisted due to stress such as high current or arcing acting on the carbon nanotube seal during X-ray generation Can be suppressed, the field emission effect of the carbon nanotube seal can be improved, and the service life can be associated.

엑스레이, 탄소나노튜브, CNT yarn, 음극, un-twisted X-ray, carbon nanotube, CNT yarn, cathode, un-twisted

Description

탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 발생 장치{Apparatus on generating X-ray having CNT yarn}Apparatus on generating X-ray having CNT yarn

본 발명은 엑스레이 발생 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브 실(carbon nanotube(CNT) yarn)의 외주면의 손상을 억제할 수 있도록 탄소나노튜브 실의 외주면에 보호층이 형성된 엑스레이 소스, 엑스레이 발생 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray generating technology, and more particularly, X-ray source, the X-ray formed with a protective layer on the outer peripheral surface of the carbon nanotube yarn to suppress the damage of the outer peripheral surface of the carbon nanotube (CNT) yarn A generator and a method of manufacturing the same.

통상적인 엑스레이 발생 장치는 의료용 장치, 공업용 계측장치 등의 X 선원으로써 이용되고 있고, 최근 들어 정전기 제전 장치의 X 선원 및 XRF(X Ray Fluorescence)로도 그 용도가 크게 확대되고 있다. 통상의 엑스레이 발생 장치는 음극부의 핀이 수직 설치된 세라믹제 스템(Stem, 진공 튜브라고도 함)부와, 하면에 타겟 금속이 증착된 출사창을 세라믹제 밸브로 지지하여 서로 납땜하고, 집속 전극을 세라믹제 밸브의 내주면을 따라서 배치하는 동시에 집속 전극의 하단부를 스템부와 밸브로 끼워진 구성을 갖는다. 즉, 세라믹 부품을 2군데에 사용하고 있으므로 취급에 주의가 필요하다. 또한, 종래의 엑스레이 발생 장치는 제조비용을 저렴하게 하는 것이 곤란하다. 스템측과 출사창측 모두 납땜작업을 할 필요가 있으므로 제조에 시간이 걸릴 수 밖에 없다. 또한, 일반적으로 엑스레이 발생 장치는 스템측과 출사창측의 양측에서 사용하는 납제를 다른 특성의 것으로 할 필요가 있어 작업공정이 복잡해지며, 이로 인해 양산성이 떨어지게 된다. 또한 출사창측과 세라믹제 밸브의 납땜 공정이 텅스텐 코일(음극 필라멘트)을 음극핀에 설치하는 공정보다도 이후가 된다. 그로 인해 텅스텐 코일 및 텅스텐 코일을 고정한 음극핀을 고온에 노출시키게 되고, 텅스텐 핀과 음극핀의 고정부가 가열되는 문제점이 있다. 결과적으로 텅스텐 코일과 음극핀의 고정이 느슨해지는 현상이 나타나며, 이는 필라멘트의 특성 및 수명 열화의 문제로 나타나 신뢰성이 결여될 우려가 있게 된다.Conventional X-ray generators have been used as X-ray sources for medical devices, industrial measuring devices, etc., and their use has also been greatly expanded in recent years as X-ray sources and XRF (X Ray Fluorescence) of electrostatic antistatic devices. A typical X-ray generator is a ceramic stem (also referred to as a vacuum tube) in which a pin of a cathode is vertically installed, and an exit window on which a target metal is deposited on a lower surface thereof is supported by a ceramic valve and soldered to each other. It arrange | positions along the inner peripheral surface of a 1st valve, and has the structure which fitted the lower end part of a focusing electrode with a stem part and a valve. That is, since two ceramic parts are used, care must be taken in handling them. In addition, it is difficult for a conventional x-ray generator to reduce the manufacturing cost. Both the stem side and the exit window side need to be soldered, so manufacturing takes time. In addition, in general, the x-ray generating apparatus needs to have a different characteristic of the lead used on both sides of the stem side and the exit window side, which complicates the work process, resulting in poor productivity. In addition, the soldering process of the exit window side and the valve made of a ceramic is later than the process of providing a tungsten coil (cathode filament) to a cathode pin. As a result, the tungsten coil and the negative electrode pin fixing the tungsten coil are exposed to high temperature, and there is a problem in that the fixing portions of the tungsten pin and the negative electrode pin are heated. As a result, the fixing of the tungsten coil and the negative electrode pin is loosened, which is a problem of deterioration of the characteristics and life of the filament, there is a risk of lack of reliability.

한편, 종래의 필라멘트를 이용한 열전자방출 엑스레이 발생 장치의 경우 일반적으로 음극과 양극의 2극형 구조(다이오드 구조)를 채택하고 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 음극에서 전자가 방출되면 양극에 고전압을 인가하여 가속시키는 방식을 사용하기 때문에, 전자 집속 및 제어가 어려운 구조를 취하고 있다. 뿐만 아니라 필라멘트에서의 열전자 방출은 전방위 방출이 나타나므로 실제 양극에 도달하는 전자량의 효율은 극히 떨어질 수 밖에 없다.On the other hand, in the case of a conventional heat electron emission x-ray generator using a filament, a bipolar structure (diode structure) of a cathode and an anode is generally adopted. In more detail, when electrons are emitted from the cathode, a high voltage is applied to the anode to accelerate the electrons, thereby making it difficult to focus and control electrons. In addition, since the hot electron emission in the filament appears to be omnidirectional emission, the efficiency of the amount of electrons reaching the positive electrode is inevitably reduced.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절연성 보호층을 갖는 탄소나노튜브 실을 포함하는 엑스레이 소스, 엑스레이 발생 장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an X-ray source, an X-ray generating apparatus and a manufacturing method including a carbon nanotube seal having an insulating protective layer.

본 발명의 다른 목적은 탄소나노튜브 실의 외주면의 손상을 억제할 수 있는 보호층이 형성된 엑스레이 소스, 엑스레이 발생 장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide an X-ray source, an X-ray generating apparatus, and a method of manufacturing the same, in which a protective layer capable of suppressing damage to an outer circumferential surface of a carbon nanotube seal is formed.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엑스레이 소스는 탄소나노튜브 실과 절연성 보호층을 포함하여 구성된다. 상기 탄소나노튜브 실은 외주면을 갖는다. 그리고 상기 절연성 보호층은 상기 탄소나노튜브 실의 외주면에 형성된다.In order to achieve the above object, the X-ray source according to the present invention comprises a carbon nanotube seal and an insulating protective layer. The carbon nanotube seal has an outer circumferential surface. The insulating protective layer is formed on an outer circumferential surface of the carbon nanotube seal.

본 발명에 따른 엑스레이 소스에 있어서, 상기 절연성 보호층은 소재는 SiO2, MgO, BN, HfO2 및 AlN 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the X-ray source according to the present invention, the insulating protective layer may include at least one of SiO 2 , MgO, BN, HfO 2 and AlN.

본 발명에 따른 엑스레이 소스에 있어서, 상기 절연성 보호층은 수nm 내지 수백nm의 두께로 형성될 수 있다.In the X-ray source according to the present invention, the insulating protective layer may be formed to a thickness of several nm to several hundred nm.

본 발명에 따른 엑스레이 소스에 있어서, 상기 탄소나노튜브 실의 양단면에는 상기 절연성 보호층 밖으로 노출될 수 있다.In the X-ray source according to the present invention, both ends of the carbon nanotube seal may be exposed outside the insulating protective layer.

본 발명은 또한, 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실을 준비하는 준비 단계, 상 기 탄소나노튜브 실의 외주면에 절연성 보호층을 형성하는 형성 단계, 상기 절연성 보호층이 형성된 상기 탄소나노튜브 실을 일정 길이로 절단하여 엑스레이 소스로 분리하는 분리 단계를 포함하는 탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 소스의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a preparation step of preparing a carbon nanotube seal having an outer circumferential surface, a forming step of forming an insulating protective layer on an outer circumferential surface of the carbon nanotube seal, and a predetermined length of the carbon nanotube seal having the insulating protective layer formed thereon. It provides a method for producing an x-ray source having a carbon nanotube seal comprising a separation step of cutting into an X-ray source by cutting.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 소스의 제조 방법에 있어서, 상기 형성 단계는 상기 절연성 보호층을 물리적 증착 또는 화학적 증착으로 형성할 수 있다.In the method of manufacturing an X-ray source having a carbon nanotube seal according to the present invention, the forming step may form the insulating protective layer by physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 소스의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소나노튜브 실은 기판에 수직으로 합성된 탄소나노튜브에서 실을 인출 및 꼬아서(yarning) 형성할 수 있다.In the method of manufacturing an x-ray source having a carbon nanotube yarn according to the present invention, the carbon nanotube yarn may be formed by drawing and yarning the yarn from carbon nanotubes synthesized perpendicular to the substrate.

본 발명은 음극부 및 양극부를 포함하는 엑스레이 발생 장치를 제공한다. 상기 음극부는 엑스레이 소스를 음극으로 구비한다. 상기 양극부는 상기 엑스레이 소스의 상부에 배치되어 상기 엑스레이 소스에서 방출된 전자가 충돌하여 엑스레이를 발생시킨다. 이때 상기 음극부는 상기 엑스레이 소스와 접촉부를 포함하여 구성된다. 상기 엑스레이 소스는 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실과, 상기 탄소나노튜브 실의 외주면에 형성된 절연성 보호층을 갖는다. 그리고 상기 접촉부는 상기 엑스레이 소스의 타단부의 외주면에 결합되며, 상기 절연성 보호층을 뚫고 들어가 상기 탄소나노튜브 실에 기계적으로 접촉되어 전위(HV-)를 인가한다.The present invention provides an x-ray generating apparatus including a cathode portion and an anode portion. The cathode part includes an X-ray source as a cathode. The anode portion is disposed on the X-ray source, and electrons emitted from the X-ray source collide to generate X-rays. In this case, the cathode part includes the X-ray source and the contact part. The X-ray source has a carbon nanotube seal having an outer circumferential surface and an insulating protective layer formed on an outer circumferential surface of the carbon nanotube seal. The contact portion is coupled to an outer circumferential surface of the other end of the X-ray source, penetrates through the insulating protective layer, and mechanically contacts the carbon nanotube seal to apply a potential HV−.

그리고 본 발명에 따른 엑스레이 발생 장치는, 상기 엑스레이 소스와 상기 양극부 사이에 배치되며, 상기 엑스레이 소스의 통한 전자 방출을 유도하여 전자빔 을 가속시켜 상기 양극부에 집속시키는 렌즈를 더 포함할 수 있다.The X-ray generating apparatus according to the present invention may further include a lens disposed between the X-ray source and the anode part to induce electron emission through the X-ray source to accelerate the electron beam to focus on the anode part.

본 발명에 따른 엑스레이 소스는 탄소나노튜브 실의 외주면에 절연성 보호층이 형성된 구조를 갖기 때문에, 엑스레이를 발생시키는 과정에서 탄소나노튜브 실에 작용하는 과전류(high current)나 아킹(arcing)과 같은 스트레스에 따른 un-twisted가 발생되는 것을 억제할 수 있다.Since the X-ray source according to the present invention has a structure in which an insulating protective layer is formed on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal, stress such as high current or arcing acting on the carbon nanotube seal during X-ray generation The occurrence of un-twisted can be suppressed.

또한 엑스레이 소스는 탄소나노튜브 실의 외주면에 절연성 보호층이 형성된 구조를 갖기 때문에, 탄소나노튜브 실의 전계방출 효과의 향상과 더불어 사용 수명을 연상시킬 수 있다.In addition, since the X-ray source has a structure in which an insulating protective layer is formed on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal, the X-ray source can improve the field emission effect of the carbon nanotube seal and relate the service life.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 실(12)을 갖는 엑스레이 소스(10)를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing an x-ray source 10 having a carbon nanotube seal 12 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스(10)는 탄소나노튜브 실(12)과 절연성 보호층(14)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, an x-ray source 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a carbon nanotube seal 12 and an insulating protective layer 14.

탄소나노튜브 실(12)은 외주면을 가지며, 엑스레이 소스(10)로 사용될 수 있는 길이를 갖는다. 탄소나노튜브 실(12)의 일단으로 전위(HV-)가 인가되며, 타단으로 엑스레이 발생에 필요한 전자가 방출된다. 탄소나노튜브 실(12)은 기판에 수직으로 합성된 탄소나노튜브에서 실을 인출 및 꼬아서(yarning) 형성할 수 있다.The carbon nanotube seal 12 has an outer circumferential surface and has a length that can be used as the x-ray source 10. An electric potential HV- is applied to one end of the carbon nanotube chamber 12, and electrons necessary for X-ray generation are emitted to the other end. The carbon nanotube yarn 12 may be formed by drawing and yarning the yarn from carbon nanotubes synthesized perpendicular to the substrate.

이때 엑스레이 소스(10)로서 탄소나노튜브 실(12)을 이용하는 이유는 다음과 같다. 탄소나노튜브 실(12)은 진공 중에서 끝이 뾰족한 도전성 에미터에 전기장이 인가되었을 때 전자가 방출되는 전계 방출 원리를 이용하는 에미터로 가장 우수한 성능과 더불어 전자방출의 단방향 직진성을 가지므로 매우 높은 효율을 제공하기 때문이다.In this case, the reason for using the carbon nanotube seal 12 as the X-ray source 10 is as follows. The carbon nanotube seal 12 is an emitter using the field emission principle in which electrons are emitted when an electric field is applied to a conductive emitter having a sharp tip in a vacuum. The carbon nanotube seal 12 has a very high efficiency because of its unidirectional straightness of electron emission. Because it provides.

그리고 절연성 보호층(14)은 탄소나노튜브 실(12)의 외주면에 형성된다. 절연성 보호층(14)은 탄소나노튜브 실(12)의 양단면에는 형성되지 않는다. 절연성 보호층(14)은 탄소나노튜브 실(12)을 엑스레이 소스(10)로 이용하는 과정에서 발생되는 외주면의 손상을 억제한다. 예컨대 엑스레이 발생 과정에서, 탄소나노튜브 실(12)의 타단은 2mA이상의 방출 전류에 의해 장시간 노출되고, 이로 인한 고온열화 현상에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 un-twisted가 발생될 수 있다. 즉 높은 전기장 또는 과전류로 인한 아킹(arcing)으로 인해, 탄소나노튜브 실(12)의 타단에 un-twisted가 발생될 수 있다. 하지만 탄소나노튜브 실(12)의 외주면에 절연성 보호층(14)을 형성함으로써, 엑스레이 소스(10)에 un-twisted가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 즉 반데르발스력에 의해 결합된 탄소나노튜브 실(12)의 경우, 고압의 전위를 인가할 경우 탄소나노튜브 실(12)이 전기장의 방향대로 정렬하려고 하는 특성에 의해 un-twisted가 발생될 수 있다. 하지만 본 실시예의 경우 탄소나노튜브 실(12)의 외주면에 절연성 보호층(14)이 물리적으로 결합되어 탄소나노튜브 실(12)의 꼬인 상태를 유지하기 때문에, 탄소나노튜브 실(12)에 고압의 전위가 인가되더라도 un-twisted가 발생되지 않는 것이다.The insulating protective layer 14 is formed on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal 12. The insulating protective layer 14 is not formed on both end surfaces of the carbon nanotube seal 12. The insulating protective layer 14 suppresses damage to the outer circumferential surface generated in the process of using the carbon nanotube seal 12 as the X-ray source 10. For example, in the X-ray generation process, the other end of the carbon nanotube seal 12 may be exposed for a long time by a discharge current of 2 mA or more, and thus un-twisted may be generated as a result of high temperature deterioration. That is, due to arcing due to a high electric field or an overcurrent, un-twisted may be generated at the other end of the carbon nanotube seal 12. However, by forming the insulating protective layer 14 on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal 12, it is possible to suppress the occurrence of un-twisted in the X-ray source 10. That is, in the case of the carbon nanotube seal 12 bonded by van der Waals forces, un-twisted may occur due to the characteristic that the carbon nanotube seal 12 tries to align in the direction of the electric field when a high voltage potential is applied. Can be. However, in this embodiment, since the insulating protective layer 14 is physically bonded to the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal 12 to maintain the twisted state of the carbon nanotube seal 12, the carbon nanotube seal 12 has a high pressure. Even if the potential of is applied, un-twisted does not occur.

한편으로 절연성 보호층(14)은 탄소나노튜브 실(12)의 외주면으로의 전자의 방출은 억제하고, 탄소나노튜브 실(12)의 타단으로의 전자 방출을 유도할 수 있다.On the other hand, the insulating protective layer 14 can suppress the emission of electrons to the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal 12 and can induce electron emission to the other end of the carbon nanotube seal 12.

여기서 절연성 보호층(14)의 소재로는 SiO2, MgO, BN, HfO2 또는 AlN과 같은 WBGM(Wide Band Gap Material)이 사용될 수 있다. WBGM은 NEA(Negative Electron Affinity) 물질로서, 탄소나노튜브 실(10)의 사용 수명을 연장시키고, 낮은 전계에서도 전자 방출이 쉽게 이루어질 수 있도록 유도하여 전계방출 효과를 향상시킨다.Here, as the material of the insulating protective layer 14, Wide Band Gap Material (WBGM) such as SiO 2 , MgO, BN, HfO 2, or AlN may be used. WBGM is a NEA (Negative Electron Affinity) material, which extends the service life of the carbon nanotube seal 10 and induces easy electron emission even at a low electric field, thereby improving the field emission effect.

그리고 탄소나노튜브 실(10)의 un-twisted의 발생을 억제하고, 탄소나노튜브 실(12)의 타단으로의 전자 방출을 유도하기 위해서, 절연성 보호층(14)은 수nm 내지 수백nm로 형성하는 것이 바람직하다. 절연성 보호층(14)의 두께가 너무 얇으면 보호층으로서의 역할을 제대로 수행하지 못하고, 너무 두꺼우면 절연성 보호층(14)과 탄소나노튜브 실(12)의 열팽창 계수의 차이에 따른 변형과 같은 다른 문제가 발생될 수 있기 때문이다.In order to suppress the un-twisted generation of the carbon nanotube seal 10 and to induce electron emission to the other end of the carbon nanotube seal 12, the insulating protective layer 14 is formed in several nm to several hundred nm. It is desirable to. If the thickness of the insulating protective layer 14 is too thin, it may not function properly as a protective layer. If the insulating protective layer 14 is too thick, the insulating protective layer 14 may be deformed due to the difference in thermal expansion coefficient between the insulating protective layer 14 and the carbon nanotube seal 12. This is because problems can arise.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 실(12)을 갖는 엑스레이 소스(10)의 제조 방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 엑스레이 소스(10)의 제조 방법에 따른 흐름도이다.The method of manufacturing the X-ray source 10 having the carbon nanotube seal 12 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows. 2 is a flowchart according to the manufacturing method of the X-ray source 10 of FIG.

먼저 S51단계에서 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실(12)을 준비한다.First, prepare a carbon nanotube seal 12 having an outer circumferential surface in step S51.

다음으로 S53단계에서 탄소나노튜브 실(12)의 외주면에 일정 두께로 절연성 보호층(14)을 형성한다. 이때 절연성 보호층(14)은 물리적 증착, 화학적 증착 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 예컨대 절연성 보호층(14)은 스퍼터링, e-beam 및 thermal evaporation, PECVD 등의 방법으로 형성할 수 있다.Next, in step S53 to form an insulating protective layer 14 to a predetermined thickness on the outer peripheral surface of the carbon nanotube seal 12. In this case, the insulating protective layer 14 may be formed by a method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. For example, the insulating protective layer 14 may be formed by a method such as sputtering, e-beam and thermal evaporation, and PECVD.

그리고 S55단계에서 절연성 보호층(14)이 형성된 탄소나노튜브 실(12)을 일정 길이로 절단하여 엑스레이 소스(10)로 분리한다. In operation S55, the carbon nanotube seal 12 in which the insulating protective layer 14 is formed is cut to a predetermined length and separated into the X-ray source 10.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스(10)를 이용한 엑스레이 발생 장치(100)를 도 1 및 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 엑스레이 소스(10)를 이용한 엑스레이 발생 장치(100)를 보여주는 개략도이다.The X-ray generating apparatus 100 using the X-ray source 10 according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3B as follows. 3 is a schematic diagram illustrating an X-ray generating apparatus 100 using the X-ray source 10 of FIG. 1.

도 1 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 소스(10)를 이용한 엑스레이 발생 장치(100)는 음극부 및 양극부(40)를 포함하여 구성된다.1 and 3B, the X-ray generating apparatus 100 using the X-ray source 10 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a cathode part and an anode part 40.

음극부는 엑스레이 소스(10)를 음극으로 구비되며, 엑스레이 소스(10)의 일단이 양극부(40)를 향하여 배치된다. 엑스레이 소스(10)의 타단부로 전위(HV-)가 인가된다. 이때 엑스레이 소스(10)는 외주면에 일정 두께로 절연성 보호층(14)이 형성된 탄소나노튜브 실(12)이 사용될 수 있다. 엑스레이 소스(10)의 타단부로 전위(HV-)를 인가하는 접촉부(70)가 엑스레이 소스(10)의 외주면에 결합되어 있다. 이때 접촉부(70)는 엑스레이 소스(10)의 외주면과 마주보는 면에 끝이 뾰족한 복수의 접촉단이 형성되어 있다. 접촉부(70)의 접촉단은 접촉부(70)가 엑스레이 소스(10)의 외주면에 밀착될 때, 절연성 보호층(14)을 뚫고 들어가 탄소나노튜브 실(12)에 기계적으로 접촉되어 전위(HV-)를 인가하게 된다.The cathode part includes the X-ray source 10 as a cathode, and one end of the X-ray source 10 is disposed toward the anode part 40. The potential HV- is applied to the other end of the X-ray source 10. In this case, the X-ray source 10 may be a carbon nanotube seal 12 in which an insulating protective layer 14 is formed at a predetermined thickness on an outer circumferential surface thereof. The contact portion 70 for applying the potential HV− to the other end of the X-ray source 10 is coupled to the outer circumferential surface of the X-ray source 10. In this case, the contact portion 70 is formed with a plurality of contact points with sharp ends on the surface facing the outer circumferential surface of the X-ray source 10. The contact end of the contact portion 70 penetrates through the insulating protective layer 14 when the contact portion 70 is in close contact with the outer circumferential surface of the X-ray source 10 and mechanically contacts the carbon nanotube seal 12 so that the potential HV− ) Is applied.

한편 본 실시예에서는 접촉부(70)로 엑스레이 소스(10)를 중심으로 양쪽으로 분할된 형태의 접촉부를 예시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 접촉부는 관형으로 안쪽에 접촉단을 구비할 수 있다. 접촉부는 한 쌍의 편형, 한 쌍의 반으로 분할된 관형 등으로 형성될 수 있다. 물론 접촉부의 안쪽에는 절연성 보호층을 뚫고 들어갈 수 있는 접촉단이 형성되어 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the contact part 70 is divided into two types around the X-ray source 10. However, the contact part 70 is not limited thereto and may be implemented in various forms. For example, the contact portion may have a contact end inside the tubular shape. The contact portion may be formed in a pair of pieces, a pair of tubular parts divided into half, and the like. Of course, a contact end is formed inside the contact portion to penetrate the insulating protective layer.

렌즈(30)는 탄소나노튜브 실(12)의 상부에 배치되며, 탄소나노튜브 실(12)의 통한 전자방출을 유도하여 전자빔(80)을 가속 및 집속시킨다.The lens 30 is disposed on the carbon nanotube chamber 12 and induces electron emission through the carbon nanotube chamber 12 to accelerate and focus the electron beam 80.

그리고 양극부(40)는 엑스레이 소스(10)의 상부에 배치된다. 양극부(40)는 DC 전압(HV+)이 인가된 상태에서 엑스레이 소스(10)의 일단에서 방출된 전자빔(80)의 충돌로 엑스레이(90)를 발생시킨다. 그리고 양극부(40)는 반사형 양극이 사용된 예를 개시하였지만, 투과형 양극을 사용할 수도 있다.The anode part 40 is disposed above the X-ray source 10. The anode part 40 generates the X-ray 90 due to the collision of the electron beam 80 emitted from one end of the X-ray source 10 while the DC voltage HV + is applied. In addition, although the anode part 40 discloses an example in which a reflective anode is used, a transparent anode may be used.

이때 엑스레이 소스(10)로 사용되는 탄소나노튜브 실(12)의 외주면에 절연성 보호층(14)이 형성되어 있기 때문에, 엑스레이(90)를 발생시키는 과정에서 엑스레이 소스(10)의 팁 부분의 un-twisted의 발생을 억제할 수 있다.In this case, since the insulating protective layer 14 is formed on the outer circumferential surface of the carbon nanotube seal 12 used as the X-ray source 10, the tip portion of the X-ray source 10 is unused in the process of generating the X-ray 90. You can suppress the occurrence of -twisted.

본 실시예에 따른 엑스레이 발생 장치(100)로는 렌즈(30)를 갖는 트라이오드 타입(triode type)을 예시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 엑스레이 발생 장치는 렌즈가 없는 다이오드 타입(diode type)으로 구현할 수도 있다.Although the triode type having the lens 30 is illustrated as the X-ray generating apparatus 100 according to the present exemplary embodiment, the present disclosure is not limited thereto. For example, the X-ray generator may be implemented as a diode type without a lens.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 한편 본 실시예에서는 엑스레이 소스로 탄소나노튜브 실을 사용하는 예를 개시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 탄소나노튜브 실 대신에 니켈(Ni), 바륨(Ba) 및 텅스텐(W) 중의 하나의 금속 와이어에 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe) 중에 하나의 촉매금속을 증착하여 탄소나노튜브를 형성한 탄소나노튜브 와이어를 사용할 수도 있다. 이때 탄소나노튜브 와이어는 금속 와이어에 촉매금속을 물리적 증착 방법으로 증착한 이후에, 화학적 증착 방법으로 탄소나노튜브를 합성하여 금속 와이어의 외주면에 형성할 수 있다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented. Meanwhile, in the present embodiment, an example of using a carbon nanotube yarn as an X-ray source is disclosed, but is not limited thereto. For example, carbon is deposited by depositing one catalytic metal of nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe) on a metal wire of nickel (Ni), barium (Ba), and tungsten (W) instead of a carbon nanotube seal. Carbon nanotube wires in which nanotubes are formed may also be used. In this case, the carbon nanotube wire may be formed on the outer circumferential surface of the metal wire by synthesizing the carbon nanotubes by a chemical vapor deposition method after depositing the catalytic metal on the metal wire by a physical vapor deposition method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 실을 갖는 엑스레이 소스를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing an x-ray source having a carbon nanotube seal according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 엑스레이 소스의 제조 방법에 따른 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart according to a method of manufacturing the x-ray source of FIG. 1.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 엑스레이 소스를 이용한 엑스레이 발생 장치를 보여주는 개략도이다.3A and 3B are schematic views illustrating an X-ray generating apparatus using the X-ray source of FIG. 1.

도 4는 탄소나노튜브 실에 un-twisted가 발생된 상태를 보여주는 사진이다.4 is a photograph showing a state in which un-twisted is generated in the carbon nanotube yarn.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the Related Art [0002]

10 : 엑스레이 소스10: X-ray source

12 : 탄소나노튜브 실12: carbon nanotube seal

14 : 절연성 보호층14: insulating protective layer

40 : 양극부40: anode part

70 : 접촉부70: contact

100 : 엑스레이 발생 장치100: X-ray generator

Claims (9)

엑스레이 소스를 음극으로 구비하는 음극부;A cathode unit having an X-ray source as a cathode; 상기 엑스레이 소스의 상부에 배치되어 상기 엑스레이 소스에서 방출된 전자가 충돌하여 엑스레이를 발생시키는 양극부;An anode part disposed on the X-ray source to generate electrons by colliding electrons emitted from the X-ray source; 상기 엑스레이 소스와 상기 양극부 사이에 배치되며, 상기 엑스레이 소스의 통한 전자 방출을 유도하여 전자빔을 가속시켜 상기 양극부에 집속시키는 렌즈;를 포함하며,And a lens disposed between the X-ray source and the anode part to induce electron emission through the X-ray source to accelerate an electron beam to focus on the anode part. 상기 음극부는,The cathode portion, 외주면을 갖는 탄소나노튜브 실과, 상기 탄소나노튜브 실의 외주면에 형성된 절연성 보호층을 갖는 상기 엑스레이 소스;The X-ray source having a carbon nanotube seal having an outer circumferential surface and an insulating protective layer formed on an outer circumferential surface of the carbon nanotube seal; 상기 엑스레이 소스의 일단부의 외주면에 결합되며, 상기 절연성 보호층을 뚫고 들어가 상기 탄소나노튜브 실에 기계적으로 접촉되어 전위(HV-)를 인가하여 상기 엑스레이 소스의 타단부에 위치한 상기 탄소나노튜브 실의 타단으로 전자를 방출시키는 접촉부;를 포함하고,Coupled to an outer circumferential surface of one end of the X-ray source, penetrating the insulating protective layer and mechanically contacting the carbon nanotube chamber to apply an electric potential (HV-) of the carbon nanotube chamber located at the other end of the X-ray source. It includes; the contact portion for emitting electrons to the other end, 상기 절연성 보호층은 SiO2, MgO, BN, HfO2 및 AlN 중에 적어도 하나의 소재를 이용하여 물리적 증착 또는 화학적 증착으로 수nm 내지 수백nm의 두께로 형성되고, The insulating protective layer is formed to a thickness of several nm to several hundred nm by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using at least one material of SiO 2 , MgO, BN, HfO 2 and AlN, 상기 탄소나노튜브 실은 기판에 수직으로 합성된 탄소나노튜브에서 실을 인출 및 꼬아서(yarning) 형성하고, 상기 탄소나노튜브 실의 양단면에는 상기 절연성 보호층 밖으로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 엑스레이 발생 장치.The carbon nanotube yarn is formed by drawing and yarning the yarn from carbon nanotubes synthesized perpendicular to the substrate, and both ends of the carbon nanotube yarn are exposed outside the insulating protective layer. Device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101615337B1 (en) * 2015-01-14 2016-04-25 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn and x-ray emitting apparatus using the same
KR101631668B1 (en) * 2015-01-14 2016-06-17 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn using filtered arc deposition and x-ray emitting apparatus using the same
KR20160087638A (en) * 2015-01-14 2016-07-22 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn for brachy therapy and x-ray emitting apparatus using the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130100630A (en) 2012-03-02 2013-09-11 삼성전자주식회사 Electron emission device and x-ray generator including the same
US10580612B2 (en) 2017-01-03 2020-03-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Electron emission source and X-ray generator using the same
KR102158776B1 (en) * 2017-01-03 2020-09-23 한국전자통신연구원 Electron emission source and x-ray generator using the same
KR101956540B1 (en) * 2017-04-06 2019-03-11 원광대학교산학협력단 X­ray source comprising cnt yarn and x­ray emitting apparatus using the same
KR102027407B1 (en) * 2018-05-16 2019-11-04 원광대학교산학협력단 Field emitter and cold cathod structure using cnt yarns
CN111489858B (en) * 2019-01-25 2021-12-31 清华大学 High-temperature-resistant lead and detector using same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867172B1 (en) * 2006-12-18 2008-11-06 한국전기연구원 Carbon Nano Tube based X-ray tube structure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612187A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-04 E.I. du Pont de Nemours and Company Carbon nanotube microfibers
US20100297441A1 (en) * 2004-10-18 2010-11-25 The Regents Of The University Of California Preparation of fibers from a supported array of nanotubes
CN103276486B (en) * 2004-11-09 2017-12-15 得克萨斯大学体系董事会 The manufacture and application of nano-fibre yams, band and plate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867172B1 (en) * 2006-12-18 2008-11-06 한국전기연구원 Carbon Nano Tube based X-ray tube structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101615337B1 (en) * 2015-01-14 2016-04-25 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn and x-ray emitting apparatus using the same
KR101631668B1 (en) * 2015-01-14 2016-06-17 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn using filtered arc deposition and x-ray emitting apparatus using the same
KR20160087638A (en) * 2015-01-14 2016-07-22 원광대학교산학협력단 X-ray source comprising cnt yarn for brachy therapy and x-ray emitting apparatus using the same
KR101675470B1 (en) * 2015-01-14 2016-11-22 원광대학교산학협력단 Xray source comprising cnt yarn for brachy therapy and xray emitting apparatus using the same

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