KR102027407B1 - Field emitter and cold cathod structure using cnt yarns - Google Patents

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KR102027407B1
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김현숙
박래준
이충훈
이기학
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원광대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an emitter assembly of a cold cathode structure using CNT yarns. According to an embodiment of the present invention, the emitter assembly of a cold cathode structure using CNT yarns comprises: a metal base unit functioning as a cathode and including a cylindrical electrode plate and cylindrical electrode body protruding in a cylindrical shape from the center of the cylindrical electrode plate and having a hollow unit formed thereon; an electron generating unit coupled to the inside of the hollow unit of the metal base unit and including a CNT yarn for generating electrons and a support tube unit into which the CNT yarn is inserted, having a cylindrical shape, and formed of metal; and a focusing unit formed of metal to surround the electron generating unit having a constant distance from the electron generating unit while being in contact with the outer surface of the cylindrical electrode body of the metal base.

Description

탄소나노튜브 실을 이용한 필드 에미터 및 냉음극 구조{FIELD EMITTER AND COLD CATHOD STRUCTURE USING CNT YARNS}Field emitter and cold cathode structure using carbon nanotube seals {FIELD EMITTER AND COLD CATHOD STRUCTURE USING CNT YARNS}

본 발명은 엑스레이 발생 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브 실(carbon nanotube(CNT) yarn)을 이용한 필드 에미터 및 냉음극 구조에 관한 것이다.The present invention relates to X-ray generation technology, and more particularly to a field emitter and a cold cathode structure using a carbon nanotube (CNT) yarn.

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. 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.

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. 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.

즉, 세라믹 부품을 2군데에 사용하고 있으므로 취급에 주의가 필요하다. 또한, 종래의 엑스레이 발생 장치는 복잡한 제조 공정으로 인해 제조비용을 저렴하게 하는 것이 곤란하다.That is, since two ceramic parts are used, care must be taken in handling them. In addition, the conventional x-ray generator is difficult to reduce the manufacturing cost due to the complicated manufacturing process.

또한 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. In addition, in the case of a conventional filament-based thermal electron emission x-ray generator, 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.

즉 엑스레이 발생 장치의 경우 타겟 초점의 사이즈에 따라 입력전력 및 선량이 결정되므로 선량 및 입력전력에 부합되는 최적의 초점 사이즈가 중요한데, 종래의 냉음극 에미터의 경우 게이트 구조가 있는 3극 또는 빔사이즈 조절을 위한 렌즈구가 있는4극 구조로 되어 형성되어 구조가 복잡하여 실용구조에 적용하는데 어려움이 있다.That is, in the case of an X-ray generator, the input power and dose are determined according to the size of the target focus, so the optimal focus size that matches the dose and input power is important. In the case of a conventional cold cathode emitter, a three-pole or beam size having a gate structure It is formed of a four-pole structure with a lens sphere for adjustment, so that the structure is complicated, so it is difficult to apply to a practical structure.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 발명으로 비교적 간단 2극 구조를 가지면서 빔 사이즈 및 초점 사이즈 조절이 가능한 냉음극 구조의 에미터 조립체 및 이를 구비한 엑스레이 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an emitter assembly having a cold cathode structure having a relatively simple two-pole structure and capable of adjusting beam size and focus size, and an x-ray generating apparatus having the same. do.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일양태에 따르면, 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체가 제공된다. 이 에미터 조립체는 캐소드 전극으로서 기능하며, 원형의 전극 플레이트 및 원형의 전극 플레이트의 중앙부에서 원통형상으로 돌출되고 중공부가 형성되어 있는 원통형 전극체를 포함하는 금속 베이스부; 금속 베이스부의 중공구 내부에 결합되는 전자 발생부로서, 전자를 발생하는 CNT 얀 및 CNT 얀이 삽입되고 원통 형상을 가지며 금속으로 형성되는 지지관부를 포함하는 전자 발생부 및; 금속 베이스의 원통형 전극체의 외측면과 접촉하면서 상기 전자 발생부와 일정간격을 유지한체 전자 발생부를 둘러싸도록 형성되고 금속으로 형성된 집속부를 포함하는 것을 특징적 구성으로 포함한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided an emitter assembly of a cold cathode structure using a carbon nanotube seal. The emitter assembly functions as a cathode electrode and includes a metal base portion including a circular electrode plate and a cylindrical electrode body protruding in a cylindrical shape from the center of the circular electrode plate and having a hollow portion formed therein; An electron generating unit coupled to the inside of the hollow sphere of the metal base unit, comprising: an electron generating unit including a CNT yarn for generating electrons and a support tube portion having a cylindrical shape and having a cylindrical shape inserted therein; And a focusing part formed of a metal and formed to surround the electron generating part having a constant distance from the electron generating part while being in contact with the outer surface of the cylindrical electrode body of the metal base.

전술한 양태에서, 에미터 조립체의 금속 베이스부에 전위(HV-)가 인가되면 상기 전자 발생부의 지지관부 및 집속부 전위가 인가된다. In the above aspect, when the potential HV- is applied to the metal base portion of the emitter assembly, the support tube portion and the focusing portion potential of the electron generating portion are applied.

전술한 양태에서 CNT 얀이 삽입되고 원통 형상을 가지며 금속으로 형성되는 지지관부는 전자가 방출되는 방출 단부측 직경이 상기 상기 중공부에 결합되는 결합단부측 직경보다 크게 형성되고, CNT 얀은 상기 지지관부의 결합 단부측에서 상기 지지관부의 내측면과 밀착되고 상기 지지관부의 방출 단부측에서 상기 지지관부의 내측면과 미리정해진 거리만큼 이격된다. In the above-described embodiment, the support tube portion into which the CNT yarn is inserted, has a cylindrical shape, and is formed of metal is formed such that the diameter of the emitting end side from which electrons are emitted is larger than the diameter of the coupling end side coupled to the hollow portion, and the CNT yarn is supported by the support tube. It is in close contact with the inner surface of the support tube portion at the coupling end side of the tube portion and spaced apart from the inner surface of the support tube portion by a predetermined distance at the discharge end side of the support tube portion.

전술한 양태에서 또한 베이스부, 상기 지지관부 및 상기 집속관부는 니켈로 형성된다. In the above-described aspect, the base portion, the support tube portion and the focusing tube portion are made of nickel.

전술한 양태에서 또한 CNT 얀은 상기 지지관부의 방출 단부로부터 미리정해진 길이(b)로 돌출되어 형성된다. In the above-described embodiment, the CNT yarn is also formed to protrude from the discharge end of the support tube portion to a predetermined length b.

전술한 양태에서 베이스부로부터 CNT 얀의 노출 표면까지의 길이는 상기 베이스부로부터 집속관의 단부까지의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.In the above embodiment, the length from the base portion to the exposed surface of the CNT yarn is preferably shorter than the length from the base portion to the end of the focusing tube.

또한 베이스부로부터 집속관의 단부까지의 길이는 단축 또는 연장가능하도록 구성된다. Further, the length from the base portion to the end of the focusing tube is configured to be shortened or extendable.

본 발명의 다른 양태에 따르면 전수한 양태들 중 어느 하나에 따른 에미터 조립체; 및 에미터 조립체의 전자 방출측에 일정거리를 두고 형성되는 애노드 전극 조립체를 포함하고, 애노드 전극 조립체에는 에미터 조립체로부터 방출된 전자가 충돌하는 타겟과 애노드 전극이 설치되고, 에미터 조립체의 베이스부에 HV- 전위가 인가되고 상기 애노드 전극에는 HV+ 전위가 인가되도록 구성된다. According to another aspect of the invention an emitter assembly according to any one of the handed aspects; And an anode electrode assembly formed at a predetermined distance on the electron emission side of the emitter assembly, wherein the anode electrode assembly is provided with a target and an anode electrode collided with electrons emitted from the emitter assembly, and a base portion of the emitter assembly. HV + potential is applied to the anode and HV + potential is applied to the anode electrode.

전술한 본 발명에 따르면, 캐소드 전극으로서 기능하는 베이스부, 베이스부에 결합되는 지지관부, 및 금속 베이스부에 결합되는 집속관은 모두 금속으로 이루어지고, 캐소드 전극에 전력이 인가되면 집속관에 전계가 형성되어 전자빔이 형성되는데, 캐소드 전극에 인가되는 전력의 크기에 따라 집속관에 형성되는 전계가 변경됨에 따라 타겟 상의 전자빔의 초점이 변경될 수 있다. According to the present invention described above, the base portion serving as the cathode electrode, the support tube portion coupled to the base portion, and the focusing tube coupled to the metal base portion are all made of metal, and when electric power is applied to the cathode electrode, the electric field is transmitted to the focusing tube. Is formed to form an electron beam. The focal point of the electron beam on the target may be changed as the electric field formed in the focusing tube is changed according to the magnitude of power applied to the cathode electrode.

또한 금속 베이스부에 결합되는 집속관의 길이가 가변적으로 변경가능함에 따라 전자빔의 괘도 및 초점이 더 변경가능하게 된다.In addition, as the length of the focusing tube coupled to the metal base is variably changeable, the trajectory and focus of the electron beam may be further changed.

또한 전술한 본 발명에 따르면 CNT 얀을 지지하는 지지관부의 방출단부의 직경이 베이스부에 결합되는 결합단부의 직경보다 크게 형성되어 결과적으로 방출단부에서의 직경이 그 내부에 설치되는 CNT 얀의 직경보다 커지게 됨고 지지관부 내의 CNT 얀의 적어도 일부 표면이 노출됨에 따라 CNT 얀으로부터 발생되는 전자의 양이 증가될 수 있다.In addition, according to the present invention described above, the diameter of the distal end of the support pipe portion for supporting the CNT yarn is formed larger than the diameter of the coupling end coupled to the base, so that the diameter of the CNT yarn is installed inside the distal end. As it becomes larger and at least a portion of the surface of the CNT yarn in the support tube portion is exposed, the amount of electrons generated from the CNT yarn may increase.

도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 발생 장치에 이용되는 에미터 조립체의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 에미터 조립체의 조립전 구조를 나타내는 분해 사시도,
도 3은 도 1의 선분 A'-A'를 따라 취해진 단면도.
도 4는 도 1의 선분 B'-B'를 따라 취해진 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 발생 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a perspective view of an emitter assembly used in the x-ray generating apparatus according to the present invention,
2 is an exploded perspective view showing a pre-assembly structure of the emitter assembly shown in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line A'-A 'of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line B'-B 'of FIG.
5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an x-ray generating apparatus according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. In this specification, the embodiments are provided so that the disclosure of the present invention may be completed and the scope of the present invention may be completely provided to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known components, well known operations and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, the terms used (discussed) herein are for the purpose of describing particular embodiments only and are not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. In addition, components and operations referred to as 'includes (or includes)' do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the technical features of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 발생 장치에 사용되는 에미터 조립체의 사시도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 에미터의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.1 is a perspective view of an emitter assembly used in the x-ray generating apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing the structure of the emitter shown in FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 에미터 조립체(100)는 캐소드 전극으로 이용되는 금속 베이스부(130), 금속 베이스(130)의 중심에 결합되는 전자 발생부 또는 에미터(120), 금속 베이스부(130)의 외주부에 결합되는 집속관(110)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the emitter assembly 100 according to the present invention includes a metal base part 130 used as a cathode electrode, an electron generating part or an emitter coupled to a center of the metal base 130. 120, a focusing tube 110 coupled to the outer circumferential portion of the metal base 130.

금속 베이스부(130)는 캐소드 전극 구조물들로 이루어지며, 그 형상은 원형의 전극 플레이트(132) 및 상기 전극 플레이트(132)의 중심부에서 상부로 돌출된 원통형의 전극체(134)로 이루어진다. 상기 원통형 전극체 상부에는 전자 발생부(120) 위치된다. The metal base 130 is formed of cathode electrode structures, and the shape of the metal base 130 is formed of a circular electrode plate 132 and a cylindrical electrode body 134 protruding upward from the center of the electrode plate 132. The electron generating unit 120 is positioned above the cylindrical electrode body.

또한 금속 베이스부(130)의 전극 플레이트(132)와 원통형의 전극체(134)는 일체화된 하나의 구조물로서 제공될 수도 있고 2개의 구조물이 결합된 구조로 제공될 수도 있으며, 원통형 조립체(130)의 외측면에는 집속관(110)과 체결하기 위한 나사산 이 형성되어 있을 수도 있다.In addition, the electrode plate 132 and the cylindrical electrode body 134 of the metal base portion 130 may be provided as a single integrated structure or may be provided in a structure in which two structures are combined, the cylindrical assembly 130 The outer surface of the focusing tube 110 may be formed with a thread for fastening.

원통형의 전극체(134)의 중심부에는 원통형 전극체(134)의 내측면을 따라 전자 발생부(120)의 지지관(124)의 하단부(124b)가 결합되기 위한 중공부(136)가 형성된다.A hollow portion 136 is formed at the center of the cylindrical electrode body 134 to couple the lower end 124b of the support tube 124 of the electron generating unit 120 along the inner surface of the cylindrical electrode body 134. .

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형의 전극체(134)의 중공부(136) 내에는 전자 발생부(120)의 하단부(124a)가 끼워지는데, 전자 발생부(120)는 에미터로서 이용되는 CNT 얀(또는 탄소나노튜브 실)(122)과 CNT 얀(122)를 둘러싸도록 형성된 지지관(124)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the lower end portion 124a of the electron generating portion 120 is fitted into the hollow portion 136 of the cylindrical electrode body 134, and the electron generating portion 120 is an emitter. And a support tube 124 formed to surround the CNT yarn (or carbon nanotube yarn) 122 and the CNT yarn 122 used as a.

지지관(124)는 베이스부(130)와 동일한 금속으로 구성되며, 지지관(123)은 기본적으로 원통 형상을 가지지만 CNT 얀(122)이 노출되는 상단부(124a)의 직경이 원통형 전극체(134)의 중공부(136)에 결합되는 하단부(124b)의 직경보다 넓도록 형성된다.The support tube 124 is made of the same metal as the base portion 130, the support tube 123 has a cylindrical shape, but the diameter of the upper end portion 124a to which the CNT yarn 122 is exposed is a cylindrical electrode body ( It is formed to be wider than the diameter of the lower end portion 124b coupled to the hollow portion 136 of the 134.

CNT 얀(122)는 대략 원통형상의 지지관(124) 내에 끼워져 형성되는데 도 2에 도시된 바와 같이 CNT 얀(122)의 전자가 방출되는 측의 일단부가 지지관(124)으로부터 일정 길이(b) 만큼 노출된다. The CNT yarn 122 is formed by being fitted in a substantially cylindrical support tube 124, and as shown in FIG. 2, one end of the CNT yarn 122 on the side from which electrons are emitted is a predetermined length b from the support tube 124. Is exposed.

CNT 얀(122)은 기판에 수직으로 합성된 탄소나노튜브에서 실을 인출 및 꼬아서(yarning) 형성할 수 있다. 엑스레이 소스로서 CNT 얀(122)을 이용하는 이유는 CNT 얀이 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.The CNT yarn 122 may be formed by drawing and yarning the yarn from the carbon nanotubes synthesized perpendicular to the substrate. The reason for using the CNT yarn 122 as an X-ray source is that the CNT yarn is an emitter using the field emission principle in which electrons are emitted when an electric field is applied to a conductive emitter with a sharp tip in a vacuum. This is because the linearity provides very high efficiency.

또한 지지관(124)의 상단부(124a)의 직경이 하단부(124b)의 직경보다 넓게 형성됨에 따라 전자가 방출되는 측의 일단부는 CNT 얀의 폭 방향을 따른 길이 "a" 만큼 CNT 얀과 공극이 형성된다. 이런 공극은 전자가 CNT 얀의 표면을 따라 방출됨에 따라 더 많은 전자가 방출되는 것을 허용하게 된다.In addition, as the diameter of the upper end portion 124a of the support tube 124 is wider than the diameter of the lower end portion 124b, one end portion of the side from which electrons are emitted is spaced with the CNT yarn by the length "a" along the width direction of the CNT yarn. Is formed. These voids allow more electrons to be emitted as the electrons are emitted along the surface of the CNT yarn.

원통형의 전극체(134)의 외주면에는 CNT 얀(122)으로부터 방출되는 전자를 집속하기 위한 원통 형상의 금속 집속관(110)이 결합된다. 금속 집속관(100)은 원통형 전극체(134)의 외주면에 형성되는 나사산(134)와 대응하는 나사산(112)가 더 형성될 수도 있으며, 따라서 원통형 집속관(110)은 금속 베이스부(130)를 형성하는 원형의 전극 플레이트(132)와 원통형의 전극체(134)에 접촉하여 형성될 수 있게 된다.A cylindrical metal focusing tube 110 for focusing electrons emitted from the CNT yarn 122 is coupled to the outer circumferential surface of the cylindrical electrode body 134. The metal focusing tube 100 may be further formed with a thread 112 corresponding to the thread 134 formed on the outer circumferential surface of the cylindrical electrode body 134, so that the cylindrical focusing tube 110 may include the metal base 130. It can be formed in contact with the circular electrode plate 132 and the cylindrical electrode body 134 to form a.

도 3은 도 1에 도시된 에미터 조립체(100)에 있어서 도 1에 표시된 선분 A'-A'를 따라 취해진 단면도 이고, 도 4는 도 1에 도시된 에미터 조립체(100)에 있어서 도 1에 표시된 선분 B'-B'를 따라 취해진 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line segment A'-A 'shown in FIG. 1 in the emitter assembly 100 shown in FIG. 1, and FIG. 4 in FIG. 1 in the emitter assembly 100 shown in FIG. Sectional view taken along line B'-B 'indicated by.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 엑스레이 소스로서 CNT 얀(122)은 금속제의 지지관(124) 내에 지지되는데, CNT 얀(122)은 베이스부로터 일정지점(x) 까지 금속제의 지지관(124)의 내측면에 밀착되어 형성되는 반면, 일정지점(x)을 지난 후 부터는 지지관(124)의 직경이 넓어짐에 따라 도시된 바와 같이 일정 길이(d) 만큼 공극이 형성된다. 즉 CNT 얀(122)은 상기 지지관부(124)의 결합 단부측에서 상기 지지관부(124)의 내측면과 밀착되고 상기 지지관부(124)의 방출 당부측에서 상기 지지관부(124)의 내측면과 일정거리 이격된다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the CNT yarn 122 as the X-ray source is supported in the metal support tube 124, and the CNT yarn 122 is made of the metal support tube to the predetermined point x from the base part. While being formed in close contact with the inner surface of the 124, after a certain point (x), as the diameter of the support tube 124 is widened, as shown in the air gap is formed by a predetermined length (d). In other words, the CNT yarn 122 is in close contact with the inner surface of the support tube portion 124 at the coupling end side of the support tube portion 124 and the inner surface of the support tube portion 124 at the ejection side of the support tube portion 124. And a certain distance apart.

이 상태에서 베이스부(130)에 전압이 인가되면 지지관(124)에도 전압이 인가되고 CNT 얀의 노출단부 뿐만 아니라공극 내에 위치된 CNT 얀(122)의 표면으로부터도 전자가 방출하게 되어 전자의 방출 성능이 향상된다.In this state, when a voltage is applied to the base 130, a voltage is also applied to the support tube 124, and electrons are emitted not only from the exposed end of the CNT yarn but also from the surface of the CNT yarn 122 located in the void. Emission performance is improved.

또한 원통형의 집속관(110)이 금속으로 제조되고, 집속관(110)의 길이가 CNT 얀(122)의 길이보다 길이 c 만큼 더 길게 형성되어 전자가 생성되는 CNT 얀의 단부가 집속관(110)의 내에 위치하게 된다.In addition, the cylindrical focusing tube 110 is made of metal, and the length of the focusing tube 110 is formed to be longer than the length of the CNT yarn 122 by the length c so that the end of the CNT yarn in which electrons are generated is the focusing tube 110. ) Will be located inside.

이와 같은 상태에서 베이스부(130)에 전압이 인가되면 집속관(110)에도 전위가 인가되어 집속관(100) 내부에 전계가 형성되고 집속관(110)은 마치 하나의 유도관으로서 작용하게 되어 입력 전압에 따라 집속관에 의해 형성되는 전계가 변화되고 그에 따라 전자빔의 궤도와 초점 사이즈 조절이 가능하게 된다.In such a state, when a voltage is applied to the base unit 130, a potential is also applied to the focusing tube 110 to form an electric field inside the focusing tube 100, and the focusing tube 110 acts as one induction tube. The electric field formed by the focusing tube changes according to the input voltage, and thus the trajectory and focus size of the electron beam can be adjusted.

또한 전술한 구조에서 집속관(110)의 일단부가 베이스부(130)의 원통형 전극체(134)와 나사방식으로 결합됨에 따라 CNT 얀(122)의 노출면으로부터 접속관의 방출면까지의 거리 c가 변화됨에 따라 방출되는 전자빔의 궤도와 초점 사이즈의 조절이 더 넓게 조절될 수도 있다.In addition, the distance from the exposed surface of the CNT yarn 122 to the discharge surface of the connection tube as one end of the focusing tube 110 is screwed to the cylindrical electrode body 134 of the base portion 130 in the above-described structure As is changed, the adjustment of the trajectory and the focus size of the emitted electron beam may be adjusted more widely.

도 5는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 에미터 조립체(100)를 타겟이 설치된 애노드 전극 조립체(200)를 결합한 엑스레이 발생 장치(10)를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an X-ray generating apparatus 10 in which an emitter assembly 100 described with reference to FIGS. 1 to 4 is coupled to an anode electrode assembly 200 in which a target is installed.

도 5에 도시된 바와 같이 에미터 조립체(100)의 전자가 방출되는 방향의 전방으로 금속제 타겟(예를 들면 텅스텐)이 설치되고 금속제 타겟의 양단부에는 애노드 전극체(200)가 형성된다.As shown in FIG. 5, a metal target (for example, tungsten) is installed in the front of the emitter assembly 100 in the direction in which electrons are emitted, and anode electrode bodies 200 are formed at both ends of the metal target.

도시된 바와 같이, 애노드 조립체(100)의 베이스부(130)에는 전위(Hv-)가 인가되고 애노드 전극체(200)에는 전위(Hv+)가 인가된다. As shown, a potential Hv− is applied to the base 130 of the anode assembly 100, and a potential Hv + is applied to the anode electrode body 200.

이 상태에서 타겟(210)에 전압 HV+가 인가된 상태에서 캐소드 전극에 전압 Hv-가 인가되면, 즉 애노드 조립체(100)로부터 전자빔(80)이 발생하여 타겟(210)에 충돌하고 그로 인해 엑스레이가 발생된다. In this state, when voltage Hv + is applied to the cathode while the voltage HV + is applied to the target 210, that is, the electron beam 80 is generated from the anode assembly 100 to collide with the target 210, thereby causing the X-ray Is generated.

전술한 설명에 따르면 캐소드 전극으로서 기능하는 베이스부, 베이스부에 결합되는 지지관부, 및 금속 베이스부에 결합되는 집속관은 모두 금속, 바람직하게는 니켈로 이루어지고, 캐소드 전극에 전력이 인가되면 집속관에 전계가 형성되어 전자빔이 형성되는데, 캐소드 전극에 인가되는 전력의 크기에 따라 집속관에 형성되는 전계가 변경됨에 따라 타겟 상의 전자빔의 초점이 변경될 수 있다. 또한 금속 베이스부에 결합되는 집속관의 길이가 가변적으로 변경가능함에 따라 전자빔의 괘도 및 초점이 더 변경가능하게 된다.According to the above description, the base portion functioning as the cathode electrode, the support tube portion coupled to the base portion, and the focusing tube coupled to the metal base portion are all made of metal, preferably nickel, and focuses when power is applied to the cathode electrode. An electric field is formed in the tube to form an electron beam, and the focal point of the electron beam on the target may be changed as the electric field formed in the focusing tube is changed according to the magnitude of power applied to the cathode electrode. In addition, as the length of the focusing tube coupled to the metal base is variably changeable, the trajectory and focus of the electron beam may be further changed.

또한 전술한 본 발명에 따르면 CNT 얀을 지지하는 지지관부의 방출단부의 직경이 베이스부에 결합되는 결합단부의 직경보다 크게 형성되어 결과적으로 방출단부에서의 직경이 그 내부에 설치되는 CNT 얀의 직경보다 커지게 됨고 지지관부 내의 CNT 얀의 적어도 일부 표면이 노출됨에 따라 CNT 얀으로부터 발생되는 전자의 양이 증가될 수 있다.In addition, according to the present invention described above, the diameter of the distal end of the support tube portion for supporting the CNT yarn is formed larger than the diameter of the coupling end coupled to the base portion, and consequently the diameter of the CNT yarn with the diameter at the distal end is provided therein. As it becomes larger and at least a portion of the surface of the CNT yarn in the support tube portion is exposed, the amount of electrons generated from the CNT yarn may increase.

이상 설명한 바와 같이, 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. As described above, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and the drawings are only presented as specific examples for clarity 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.

한편 본 실시예에서는 엑스레이 소스로 CNT 얀을 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.Meanwhile, the present embodiment discloses an example of using a CNT yarn as an X-ray source, 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.

전술한 실시예에서 금속 베이스부(130)와 베이스부(130)에 결합되며 CNT 얀(122)를 지지하기 위한 금속제 지지관(124) 및 금속제 지지관(124)를 둘러싸면서 금속 베이스(130)에 결합되는 집속관(112)이 각각 독립된 하나의 부재인 것으로 설명하였지만 이들 구성요소 중 둘 이상의 구성요소가 일체된 형태로 제조되어 이용될 수도 있다.In the above-described embodiment, the metal base 130 is coupled to the metal base 130 and the base 130 and surrounds the metal support tube 124 and the metal support tube 124 for supporting the CNT yarn 122. Although the focusing tube 112 coupled to each is described as being an independent member, two or more of these components may be manufactured and used in an integrated form.

또한 전술한 설명에서 베이스부 및 지지관 및 집속관은 모두 니켈로 이루어진 것으로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다른 금속 재료, 예를 들면 구리 등의 도체로 이루어질 수도 있으며, 각각 동일한 금속으로 또는 상이한 금속으로 이루어질 수도 있다.In addition, in the above description, the base part, the support tube, and the focusing tube are all described as being made of nickel, but the present invention is not limited thereto, and may be made of another metal material, for example, a conductor such as copper, each made of the same metal, or It may be made of different metals.

10: 엑스레이 발생 장치 100: 에미터 조립체
110: 집속관 120: 전자 발생부
122: CNT 얀 124: 금속 지지관
130: 금속 베이스부 132: 원형 전극 플레이트
134: 원통형 전극체 200: 애노드 전극 조립체10: x-ray generator 100: emitter assembly
110: focusing tube 120: electron generating unit
122: CNT yarn 124: metal support tube
130: metal base portion 132: circular electrode plate
134: cylindrical electrode body 200: anode electrode assembly

Claims (8)

탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체에 있어서,
캐소드 전극으로서 기능하며, 원형의 전극 플레이트(132) 및 원형의 전극 플레이트의 중앙부에서 원통형상으로 돌출되고 중공부(136)가 형성되어 있는 원통형 전극체(136)를 포함하는 금속 베이스부(130);
상기 금속 베이스부(130)의 중공구(136) 내부에 결합되는 전자 발생부(120)로서, 전자를 발생하는 CNT 얀 및 CNT 얀이 삽입되고 원통 형상을 가지며 금속으로 형성되는 지지관부(124)를 포함하는 전자 발생부(120) 및;
상기 금속 베이스부(130)의 원통형 전극체(136)의 외측면과 접촉하면서 상기 전자 발생부(120)와 일정간격을 유지한체 전자 발생부(120)를 둘러싸도록 형성되고 금속으로 형성된 집속부(110)를 포함하고,
상기 에미터 조립체의 금속 베이스부(130)에 전위(HV-)가 인가되면 상기 전자 발생부의 지지관부(124) 및 집속부(110)에 전위가 인가되며,
상기 CNT 얀이 삽입되고 원통 형상을 가지며 금속으로 형성되는 지지관부(124)는 전자가 방출되는 방출 단부측 직경이 상기 중공부에 결합되는 결합단부측 직경보다 크게 형성되고,
상기 CNT 얀(122)은 상기 지지관부(124)의 결합 단부측에서 상기 지지관부(124)의 내측면과 밀착되고 상기 지지관부(124)의 방출 단부측에서 상기 지지관부(124)의 내측면과 미리정해진 거리(a)만큼 이격되도록 형성된 것
을 특징으로 하는 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체.
In the cold cathode emitter assembly using a carbon nanotube seal,
A metal base portion 130 which functions as a cathode electrode and includes a circular electrode plate 132 and a cylindrical electrode body 136 protruding in a cylindrical shape from the center of the circular electrode plate and having a hollow portion 136 formed therein. ;
As the electron generating unit 120 coupled to the inside of the hollow sphere 136 of the metal base 130, the support tube portion 124 is inserted into the CNT yarn and CNT yarn for generating electrons and has a cylindrical shape and formed of metal An electron generating unit 120 including;
A focusing unit formed to surround the electron generating unit 120 in contact with the outer surface of the cylindrical electrode body 136 of the metal base unit 130 while maintaining a predetermined distance from the electron generating unit 120 ( 110),
When the potential HV- is applied to the metal base 130 of the emitter assembly, the potential is applied to the support tube part 124 and the focusing part 110 of the electron generating part.
The support tube portion 124 into which the CNT yarn is inserted, has a cylindrical shape, and is formed of a metal, has a diameter at the end end side at which the electrons are emitted is larger than a diameter at the coupling end side coupled to the hollow portion,
The CNT yarn 122 is in close contact with the inner surface of the support tube portion 124 at the coupling end side of the support tube portion 124 and the inner surface of the support tube portion 124 at the discharge end side of the support tube portion 124. Formed so as to be spaced apart by a predetermined distance (a)
Emitter assembly having a cold cathode structure using a carbon nanotube seal.
제1항에 있어서,
상기 금속 베이스부(130), 상기 지지관부(124) 및 상기 집속부(110)는 니켈로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체.
The method of claim 1,
The metal base unit 130, the support tube unit 124 and the focusing unit 110 is an emitter assembly of the cold cathode structure using a carbon nanotube seal, characterized in that formed of nickel.
제2항에 있어서,
상기 CNT 얀은 상기 지지관부의 방출 단부로부터 미리정해진 길이(b)로 돌출되어 있는 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체.
The method of claim 2,
And said CNT yarn is a cold cathode emitter assembly using carbon nanotube seals protruding from said discharge end of said support tube in a predetermined length (b).
제3항에 있어서,
상기 금속 베이스부(130)로부터 CNT 얀의 노출 표면까지의 길이는 상기 금속 베이스부(130)로부터 집속부의 단부까지의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체.
The method of claim 3,
Emitter assembly of cold cathode structure using carbon nanotube seal, characterized in that the length from the metal base portion 130 to the exposed surface of the CNT yarn is shorter than the length from the metal base portion 130 to the end of the focusing portion. .
제4항에 있어서,
상기 금속 베이스부(130)로부터 집속부의 단부까지의 길이는 단축 또는 연장가능하도록 구성되어 있는 탄소나노튜브 실을 이용한 냉음극 구조의 에미터 조립체.
The method of claim 4, wherein
Emitter assembly of the cold cathode structure using a carbon nanotube seal is configured to shorten or extend the length from the metal base portion 130 to the end of the focusing portion.
청구항1 내지 청구항5 중 어느 한 항에 기재된 에미터 조립체(100);
상기 에미터 조립체의 전자 방출측에 일정거리를 두고 형성되는 애노드 전극 조립체(200)를 포함하고,
상기 애노드 전극 조립체(200)에는 에미터 조립체(100)로부터 방출된 전자가 충돌하는 타겟(210)과 애노드 전극이 설치되고,
상기 에미터 조립체(100)의 금속 베이스부에 HV- 전위가 인가되고 상기 애노드 전극에는 HV+ 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는
엑스레이 발생 장치.An emitter assembly (100) according to any one of claims 1 to 5;
An anode electrode assembly 200 is formed at a predetermined distance on the electron emission side of the emitter assembly,
The anode electrode assembly 200 is provided with a target 210 and an anode electrode collided with electrons emitted from the emitter assembly 100,
HV − potential is applied to the metal base of the emitter assembly 100 and HV + potential is applied to the anode electrode.
X-ray generator. 삭제delete 삭제delete
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