KR102448411B1 - Miniature X-ray tube comprising a heat sink cap - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열 방출 캡을 포함하는 소형 엑스레이 튜브에 관한 것으로, 전압이 인가되면 전자를 방출하는 필라멘트, 상기 필라멘트에서 방출되는 전자를 수신하여 엑스레이를 방출하는 타깃, 일측에 필라멘트가 연결되고, 타측에 타깃이 연결되어, 필라멘트와 타깃 사이를 밀봉상태로 만드는 세라믹 소재의 바디, 상기 타깃을 관통하여 바디의 내부의 공기를 추출하여 진공상태로 만들기 위한 추출관 및 상기 바디의 반대쪽으로 상기 타깃과 밀착되며, 상기 추출관의 끝부분을 둘러싸는 캡을 포함하는 소형 엑스레이 튜브가 제공된다.The present invention relates to a small X-ray tube including a heat dissipation cap, a filament that emits electrons when a voltage is applied, a target that receives electrons emitted from the filament and emits X-rays, the filament is connected to one side, and the filament is connected to the other side The target is connected and the body made of a ceramic material that makes a sealing state between the filament and the target, an extraction tube for extracting the air inside the body through the target to create a vacuum state, and the body opposite to the target and in close contact with the target , A small X-ray tube comprising a cap surrounding the end of the extraction tube is provided.

Description

열 방출 캡을 포함하는 소형 엑스레이 튜브 {Miniature X-ray tube comprising a heat sink cap}Miniature X-ray tube comprising a heat sink cap

본 발명은 소형 엑스레이 튜브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형 엑스레이 튜브에서 엑스레이를 방출하는 과정에서 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 열 방출 캡을 가지는 소형 엑스레이 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a miniature X-ray tube, and more particularly, to a miniature X-ray tube having a heat dissipation cap capable of effectively dissipating heat generated in the process of emitting X-rays from the small X-ray tube.

환자의 질병을 진단하기 위한 기술 중에서, 환자의 인체 내부를 촬영할 수 있는 엑스레이 기술은 그 활용 범위가 점점 넓어져가고 있다. 특히, 종래에는 엑스레이 촬영 장치의 크기로 인하여, 흉부, 팔, 다리 등 큰 부위에 대해서만 촬영이 가능하였는데, 치과치료 등에서 인체의 작은 부위에 대한 엑스레이 촬영이 필요하게 되어, 엑스레이 튜브의 소형화가 필요해지고 있다.Among the technologies for diagnosing a patient's disease, an X-ray technology capable of imaging the inside of a patient's body is increasingly being used. In particular, in the prior art, due to the size of the X-ray imaging apparatus, it was possible to photograph only large areas such as the chest, arms, and legs. have.

선행기술인 한국 등록특허 제10-1915523호 "엑스선 튜브"는 이와 같이 소형화된 엑스레이 튜브의 기본적인 형태를 기술하고 있는데, 에미터에서 전자를 방출하면 아노드 전극에 전자가 충돌하여 엑스레이를 방출하는 구조를 나타내고 있다.The prior art Korean Patent Registration No. 10-1915523 "X-ray tube" describes the basic shape of such a miniaturized X-ray tube. When electrons are emitted from the emitter, electrons collide with the anode electrode to emit X-rays. is indicating

그러나 이와 같은 방식으로 엑스레이를 발생시키는 경우에, 에미터에서 전자가 발생되는 과정 및 전자가 전극에 충돌하여 엑스레이가 발생되는 과정에서 높은 열이 발생되어, 장치의 손상이 오거나 효율이 떨어지는 문제가 있다.However, in the case of generating X-rays in this way, high heat is generated in the process of generating electrons in the emitter and in the process of generating X-rays by colliding electrons with electrodes, there is a problem in that the device is damaged or the efficiency is lowered. .

따라서, 소형 엑스레이 튜브에서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방출함으로써, 엑스레이 장치의 수명을 늘리고 성능을 개선할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.Therefore, by effectively dissipating the heat generated from the small X-ray tube to the outside, there is a need for a technology capable of increasing the lifespan of the X-ray apparatus and improving its performance.

한국등록특허 제10-1915523호Korean Patent Registration No. 10-1915523

본 발명은 소형의 엑스레이 장치를 제공하여, 작은 부위에 대한 엑스레이 촬영이 용이하도록 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a compact X-ray apparatus to facilitate X-ray imaging of a small area.

본 발명은 엑스레이를 발생시키는 소형 엑스레이 튜브에서 발생되는 열의 방출을 최대한 효율적으로 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to maximize the efficiency of dissipation of heat generated from a small X-ray tube that generates X-rays.

또한, 본 발명은 엑스레이 튜브에서 바디와 슬리브 사이의 공간을 오일로 채움으로써, 열 방츨이 보다 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to facilitate heat dissipation by filling the space between the body and the sleeve in the X-ray tube with oil.

또한, 본 발명은 캡으로 추출관을 핀치오프하여 생성된 뾰족한 부분을 둘러싸도록 하여, 뾰족한 부분에 의하여 아칭 효과가 발생되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to prevent the arcing effect from being generated by the pointed portion by pinching off the extraction tube with a cap to surround the pointed portion.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브는 전압이 인가되면 전자를 방출하는 필라멘트, 상기 필라멘트에서 방출되는 전자를 수신하여 엑스레이를 방출하는 타깃, 일측에 필라멘트가 연결되고, 타측에 타깃이 연결되어, 필라멘트와 타깃 사이를 밀봉상태로 만드는 세라믹 소재의 바디, 상기 타깃을 관통하여 바디의 내부의 공기를 추출하여 진공상태로 만들기 위한 추출관 및 상기 바디의 반대쪽으로 상기 타깃과 밀착되며, 상기 추출관의 끝부분을 둘러싸는 캡을 포함하도록 구성될 수 있다.In order to achieve this object, a small X-ray tube according to an embodiment of the present invention is a filament that emits electrons when a voltage is applied, a target that receives electrons emitted from the filament and emits X-rays, the filament is connected to one side, The target is connected to the other side, and the body made of a ceramic material that makes a sealing state between the filament and the target, an extraction pipe for extracting the air inside the body through the target to create a vacuum state, and the target and the target on the opposite side of the body It is in close contact and may be configured to include a cap surrounding the end of the extraction tube.

또한, 상기 바디 및 상기 타깃 사이에 링과 같은 형태로 부착되며, 상기 바디를 구성하는 세라믹과 열팽창계수가 소정의 범위 이내인 금속으로 이루어지는 연결부를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, it is attached between the body and the target in the form of a ring, and may further include a connection part made of a ceramic constituting the body and a metal having a coefficient of thermal expansion within a predetermined range.

이 때, 상기 연결부는 코바르(kovar)로 이루어질 수 있다.In this case, the connection part may be formed of a kovar.

이 때, 상기 캡은 금속 소재로 이루어지며, 외벽에 복수의 주름을 형성하여, 상기 타깃에서 발생되는 열을 외부로 방출하도록 구성될 수 있다.In this case, the cap may be made of a metal material, and may be configured to form a plurality of wrinkles on the outer wall to dissipate heat generated from the target to the outside.

또한, 상기 바디 및 상기 캡을 모두 둘러싸는 슬리브를 더 포함하고, 상기 슬리브 내부 공간은 오일로 가득 채우도록 구성될 수 있다.In addition, a sleeve surrounding both the body and the cap may be further included, and the space inside the sleeve may be configured to be filled with oil.

본 발명에 따르면 소형의 엑스레이 장치를 제공하여, 작은 부위에 대한 엑스레이 촬영이 용이하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain an effect of facilitating X-ray imaging of a small area by providing a compact X-ray apparatus.

본 발명에 따르면, 엑스레이를 발생시키는 소형 엑스레이 튜브에서 발생되는 열의 방출을 최대한 효율적으로 하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain the effect of maximally efficiently dissipating heat generated from a small X-ray tube generating X-rays.

또한, 본 발명에 따르면, 엑스레이 튜브에서 바디와 슬리브 사이의 공간을 오일로 채움으로써, 열 방츨이 보다 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, by filling the space between the body and the sleeve in the X-ray tube with oil, it is possible to obtain the effect of more easily dissipating heat.

또한, 본 발명에 따르면, 캡으로 추출관을 핀치오프하여 생성된 뾰족한 부분을 둘러싸도록 하여, 뾰족한 부분에 의하여 아칭 효과가 발생되지 않도록 하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, by pinching off the extraction tube with the cap to surround the generated pointed portion, it is possible to obtain the effect of preventing the arcing effect from occurring due to the pointed portion.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브에서 엑스레이가 방출되는 부분을 보다 상세하게 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브에서 열 방출 캡과 관련된 부분을 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브의 열 방출 캡의 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing in more detail a portion from which X-rays are emitted from a small X-ray tube according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing in more detail a portion related to the heat dissipation cap in the small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an example of a heat dissipation cap of a small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하며 이에 의하여 발명의 범위가 제한되지 아니한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, in describing the embodiments of the present invention, specific numerical values are merely examples and the scope of the invention is not limited thereby.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

필라멘트(101)는 전압이 인가되면 전자를 방출한다. 필라멘트(101)는 전기가 가해져서 가열되게 되어 특정 온도를 넘어서게 되면 전자를 방출하기 시작한다. 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브는 이와 같이 필라멘트(101)에서 방출되는 전자를 필라멘트와 타깃(102) 사이에 걸리는 고전압을 이용하여 타깃(102) 방향으로 빠르게 이동시키고, 이동한 전자가 타깃(106)에 충돌하여 엑스레이를 발생시키는 것을 기본 원리로 하고 있다.The filament 101 emits electrons when a voltage is applied. The filament 101 is heated by applying electricity, and when it exceeds a certain temperature, it starts to emit electrons. The small X-ray tube according to an embodiment of the present invention rapidly moves the electrons emitted from the filament 101 in the direction of the target 102 by using a high voltage applied between the filament and the target 102, and the moved electrons The basic principle is to generate X-rays by colliding with the target 106 .

필라멘트(101)와 같이 전자를 발생시키는 기능을 하는 부분을 에미터(emitter) 또는 캐소드(cathode)라고 부르며, 이와 같은 용어에 의해 제한되지 않고, 전자를 방출시키는 역할을 하면 본 발명에서의 필라멘트(101)와 동일한 기술적 범위를 가지는 것으로 이해할 수 있다.A part that functions to generate electrons, such as the filament 101, is called an emitter or a cathode, and is not limited by such terms, and if it serves to emit electrons, the filament in the present invention ( 101) and can be understood as having the same technical scope.

필라멘트(101)는 앞서 설명한 바와 같이 전기에 의하여 열이 발생되고 그 열이 임계점을 넘어서게 되면 전자를 방출하도록 하고 있어, 열이 일정 온도 이상이 될 때까지 예열하기 위한 예열 시간이 필요하다. 따라서 종래의 엑스레이 튜브에서는 전원을 인가하고 필라멘트의 예열이 완료되기 전까지 엑스레이 영상을 촬영하기에 부족한 선량의 엑스레이가 방사되어 검사자 또는 환자가 이에 피폭되는 문제가 있었다.As described above, the filament 101 generates heat by electricity and emits electrons when the heat exceeds a critical point, so a preheating time is required for preheating until the heat reaches a certain temperature or higher. Therefore, in the conventional X-ray tube, there is a problem in that the X-ray of a dose insufficient to take an X-ray image is emitted until the preheating of the filament is completed after power is applied, so that the examiner or the patient is exposed to it.

필라멘트(101)는 전압이 인가되었을 때 동작하므로, 필라멘트에 전압을 인가하기 위한 전원 공급 모듈이 연결되는 것이 자명하며, 이 전원 공급 모듈을 통하여 전원을 공급하고 차단하는 것으로 엑스레이 촬영을 제어할 수 있다.Since the filament 101 operates when a voltage is applied, it is obvious that a power supply module for applying a voltage to the filament is connected, and X-ray photography can be controlled by supplying and blocking power through this power supply module. .

타깃(102)은 상기 바디(105)의 타측 끝단에 연결되고, 상기 필라멘트(101)에서 방출되는 전자를 수신하여 엑스레이를 방출한다. 타깃(106)은 구리와 같은 금속 소재로 이루어지는 것이 바람직한데, 고전압에 의해 빠른 속도로 이동하는 전자가 금속 표면에 충돌하게 되면 엑스레이가 발생되는 현상을 이용하여 엑스레이가 필요한 곳으로 엑스레이를 발생시킬 수 있다.The target 102 is connected to the other end of the body 105, receives electrons emitted from the filament 101 and emits X-rays. The target 106 is preferably made of a metal material such as copper, and when electrons moving at a high speed by a high voltage collide with the metal surface, X-rays can be generated to a place where X-rays are needed by using the phenomenon that X-rays are generated. have.

타깃(102)은 애노드(anode)라고도 부르는데, 도면에 도시한 바와 같이, 엑스레이가 방출되어야 하는 방향으로 기울어진 형태를 가짐으로써, 필라멘트(101)에서 방출된 전자가 충돌하였을 때, 해당 방향으로 엑스레이가 방출될 수 있도록 구성할 수 있다. 타깃(106)의 구조와 기울기, 소재 등에 따라서, 동일한 전자에 대해서 다른 엑스레이 방출 형태를 가질 수 있어, 엑스레이의 활용 방법 등에 따라 다른 구조를 가지도록 할 수 있다.The target 102 is also called an anode, as shown in the figure, by having a shape inclined in the direction in which X-rays should be emitted, when electrons emitted from the filament 101 collide, X-rays in the corresponding direction can be configured to be released. Depending on the structure, inclination, material, etc. of the target 106 , different X-ray emission patterns for the same electrons may be formed, and thus the target 106 may have a different structure depending on the utilization method of the X-rays.

바디(103)는 일측에 필라멘트(101)가 연결되고, 타측(102)에 타깃이 연결되어, 필라멘트와 타깃 사이를 밀봉상태로 만든다. 엑스레이 튜브의 내부는 전자가 방해받지 않고 이동할 수 있도록 진공으로 되어 있는데, 이를 위해서 필라멘트(101)와 타깃(102)을 포함하여 엑스레이 튜브 전체를 감싸는 바디(103)가 필요하다.The body 103 has a filament 101 connected to one side and a target connected to the other side 102 to make a sealing state between the filament and the target. The inside of the X-ray tube is made of a vacuum so that electrons can move without being disturbed.

바디(103)의 내부에서 전자가 이동하고 엑스레이가 방출되기 때문에, 전자의 이동에 영향을 주지 않고 인가되는 고전압이 절연될 수 있도록 바디(105)는 세라믹 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 높은 열에 대응할 수 있도록 세라믹 소재의 바디(103)와 맞닿는 금속 부분은 코바르(kovar)와 같이 세라믹 소재와 열팽창계수가 유사한 소재를 사용하는 것이 바람직하다.Since electrons move and X-rays are emitted inside the body 103, the body 105 is preferably made of a ceramic material so that the high voltage applied without affecting the movement of electrons can be insulated, and it can respond to high heat. For the metal part in contact with the body 103 of the ceramic material, it is preferable to use a material having a similar coefficient of thermal expansion to the ceramic material, such as kovar.

추출관(104)은 상기 타깃을 관통하여 상기 바디(103) 내부의 공기를 추출하여 진공상태로 만든다. 앞서 설명한 바와 같이, 전자의 이동에 방해를 받지 않도록 하기 위하여 바디(103) 내부는 진공 상태로 만들어야 하는데, 이를 위해서는 바디(103)에 필라멘트(101) 및 타깃(102) 등을 결합한 뒤에, 바디(103) 내부의 공기를 추출해 내야 한다. 이를 위해서는 공기를 추출하는 추출관(104)이 필요한데, 추출관이 바디(103)의 내부에 아무 곳에나 위치하면, 뾰족한 관의 형태 때문에, 전자의 이동을 방해하고, 아칭(arching) 현상이 발생되어 원하는 형태로 엑스레이를 발생시키기 어려울 수 있다.The extraction tube 104 penetrates the target to extract the air inside the body 103 to create a vacuum state. As described above, in order not to interfere with the movement of electrons, the inside of the body 103 must be made in a vacuum state. 103) You need to extract the air inside. For this, an extraction tube 104 for extracting air is required. If the extraction tube is located anywhere inside the body 103, because of the shape of the pointed tube, the movement of electrons is hindered, and an arching phenomenon occurs. Therefore, it may be difficult to generate X-rays in a desired shape.

따라서, 추출관(104)은 타깃(102)을 관통하여 바디(103) 내부의 공기를 추출할 수 있는 형태로 배치하되는데, 타깃(102)에서 필라멘트(101)에서 방출되는 전자가 도달하는 위치에는 관통 구멍이 생기면 안되기 때문에, 도면에 보이는 것과 같이 T자 형태로 구성되어, 타깃(102)의 좌우측면에서 공기를 흡입하여 뒤쪽으로 빼도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성할 경우, 필라멘트(101)에서 방출된 전자가 타깃(102)에 도달하는 과정에 전혀 지장을 주지 않고도 공기의 흡입이 가능하도록 할 수 있다.Therefore, the extraction tube 104 is disposed in a form that can extract the air inside the body 103 through the target 102, the position where the electrons emitted from the filament 101 in the target 102 reach Since there should not be a through hole, it may be configured in a T-shape as shown in the drawing, and may be configured to suck air from the left and right sides of the target 102 and pull it out to the rear. In this case, it is possible to inhale the air without any hindrance to the process in which the electrons emitted from the filament 101 reach the target 102 .

추출관(104)의 형태는 이와 같은 형태로 제한되는 것은 아니며, 앞서 설명한 바와 같이 전자가 타깃(102)에 충돌되는 과정에서 영향을 주지 않으면서, 바디(103) 내부의 공기를 외부로 추출해 낼 수 있는 것이라면 어떤 형태로든지 가능하다.The shape of the extraction tube 104 is not limited to such a shape, and as described above, it is possible to extract the air inside the body 103 to the outside without affecting the electrons in the process of colliding with the target 102 . Anything that can be done is possible in any form.

캡(105)은 상기 바디(103)의 반대쪽으로 상기 타깃과 밀착되며, 상기 추출관(104)의 끝부분을 둘러싼다. 필라멘트(101)에서 발생된 전자가 타깃(103)으로 이동할 때, 주변에 뾰족한 부분이 있으면 아칭(arching) 현상이 발생되어 의도한 것과 다른 방향으로 전자가 이동하는 경우가 발생될 수 있다. 추출관(104)은 엑스레이 튜브를 제조할 때, 바디(103) 내부의 공기를 추출하도록 사용된 뒤, 다시 공기가 유입되지 않도록 밀봉되는데, 이와 같이 밀봉하는 것을 핀치오프(pinch-off)라고 한다.The cap 105 is in close contact with the target on the opposite side of the body 103 and surrounds the end of the extraction tube 104 . When the electrons generated from the filament 101 move to the target 103 , if there is a sharp part around it, an arching phenomenon may occur and the electrons may move in a direction different from the intended one. The extraction tube 104 is used to extract the air inside the body 103 when manufacturing the X-ray tube, and then is sealed so that air is not introduced again. This sealing is called a pinch-off .

공정상, 가늘은 추출관(104)의 끝을 잘라내고 밀봉하는 핀치오프 과정을 거치게 되면, 추출관의 끝이 뾰족하게 드러날 수밖에 없고, 이것이 아칭(arching) 현상의 원인이 될 수 있다. 따라서, 캡(105)은 도면에서와 같이 타깃(102)의 뒤쪽에 위치하면서, 추출관(104)의 핀치오프된 끝 부분을 둘러싸도록 하여, 이와 같은 현상을 미연에 방지하도록 할 수 있다.In the process, when the thin end of the extraction tube 104 is cut and subjected to a pinch-off process for sealing, the tip of the extraction tube is inevitably exposed, which may cause an arching phenomenon. Accordingly, the cap 105 is positioned at the back of the target 102 as shown in the figure, and surrounds the pinched-off end of the extraction tube 104 to prevent such a phenomenon in advance.

또한, 캡(105)은 상기 타깃(102)에 밀착되어 열을 방출시킨다. 앞서 설명한 바와 같이, 필라멘트(101)에서 발생된 전자가 타깃(102)에 도달하여 충돌함으로써, 엑스레이가 발생되게 되는데, 이 과정에서 충돌에 의한 효과로 열이 발생되게 된다. 특히 대형 엑스레이 장치가 아닌 소형 엑스레이 장치에서 높은 에너지의 엑스레이를 방출하도록 하면, 좁은 타깃 영역에서 많은 열이 발생하게 되어, 기기의 변형을 초래하거나 성능에 영향을 줄 우려가 있다.In addition, the cap 105 is in close contact with the target 102 to dissipate heat. As described above, as the electrons generated from the filament 101 reach the target 102 and collide, X-rays are generated. In this process, heat is generated due to the effect of the collision. In particular, when a small X-ray apparatus rather than a large X-ray apparatus emits high-energy X-rays, a lot of heat is generated in a narrow target area, which may cause deformation of the device or affect performance.

따라서, 캡(105)은 많은 열이 발생되는 타깃(102)과 연결되어 타깃(102)의 열을 빠르게 방출시키는 역할을 한다. 이를 위하여 캡(105)은 전기전도도가 높은 금속 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 캡(105)의 외부 표면은 주름이 형성되도록 하여 열을 방출하는 면적을 극대화하여 열 방출 효율을 높이도록 할 수 있다.Accordingly, the cap 105 is connected to the target 102 that generates a lot of heat, and serves to rapidly dissipate the heat of the target 102 . To this end, the cap 105 is preferably made of a metal material with high electrical conductivity, and the outer surface of the cap 105 is wrinkled to maximize the heat dissipating area to increase the heat dissipation efficiency. .

캡(105)은 타깃(103)의 열을 빠르게 방출하도록 타깃과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있는데, 엑스레이 방출을 용이하게 하는 구리와 같은 금속이 그 소재로 사용될 수 있다.The cap 105 may be made of the same material as the target so as to rapidly dissipate the heat of the target 103 , and a metal such as copper that facilitates X-ray emission may be used as the material.

연결부(106)는 상기 바디(103) 및 상기 타깃(102) 사이에 링과 같은 형태로 부착되며, 상기 바디(103)를 구성하는 세라믹과 열팽창계수가 소정의 범위 이내인 금속으로 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이 바디(103)는 세라믹 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 바디의 타측에 연결되는 타깃(102)은 엑스레이 방출이 용이한 구리 등의 금속 물질로 구성되는데, 세라믹과 구리가 직접 연결되게 되면, 세라믹과 구리 사이의 열팽창계수 차이로 인하여, 고온과 저온 사이를 오가는 과정에서 장치에 파손이 발생될 가능성이 높다.The connection part 106 is attached in a ring-like shape between the body 103 and the target 102, and is made of a ceramic constituting the body 103 and a metal having a coefficient of thermal expansion within a predetermined range. As described above, the body 103 is preferably made of a ceramic material, and the target 102 connected to the other side of the body is made of a metal material such as copper that easily emits X-rays. , due to the difference in the coefficient of thermal expansion between ceramic and copper, there is a high possibility that the device may be damaged in the process of going back and forth between high and low temperatures.

따라서, 바디(103) 및 타깃(102)을 직접 연결하지 않고, 중간에 연결부(106)를 두도록 할 수 있는데, 이 경우, 바디(103)를 구성하는 세라믹과 열팽창계수가 유사한 코바르(kovar)등의 금속 소재를 적용함으로써, 바디(103)와 연결부(106) 사이에 열로 인한 파손이 발생되지 않고, 연결부(106)와 타깃(102)은 모두 금속이라 파손 발생 가능성이 낮게 되어 엑스레이 튜브의 내구성을 높일 수 있다. 코바르는 Fernico계의 합금으로 Fe 54%, Ni 29%, Co 17%의 조성으로 된 합금이며, 열팽창계수가 경질 유리와 비슷한 수준으로 세라믹과 차이가 없어, 유리 또는 세라믹과의 봉합 부분에서 널리 사용되는 소재이다.Therefore, the body 103 and the target 102 are not directly connected, but the connecting portion 106 can be placed in the middle. By applying a metal material such as, damage due to heat does not occur between the body 103 and the connection part 106, and the connection part 106 and the target 102 are both metal, so the possibility of damage is low, so the durability of the X-ray tube can increase Kovar is a Fernico-based alloy with a composition of 54% Fe, 29% Ni, and 17% Co. It has a thermal expansion coefficient similar to that of hard glass and is not different from ceramics, so it is widely used in sealing parts with glass or ceramics. material that becomes

슬리브(107 및 108)는 상기 바디(103) 및 상기 캡(105)을 모두 둘러싼다. 도면에 도시한 바와 같이, 바디(103) 및 캡(105)을 모두 감싸는 슬리브는 고분자 슬리브(107) 및 납 슬리브(108)로 구성될 수 있는데, 내부에 고전압이 오가기 때문에, 이를 절연하기 위하여 비전도성의 고분자 물질을 이용하여 1차적으로 감싸고, 그 뒤에, 불필요한 엑스레이에 대한 노출을 차단하기 위하여, 방사선 차폐 성능이 우수한 납으로 2차적으로 감싸도록 하여, 절연과 방사선 차폐의 효과를 모두 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Sleeves 107 and 108 surround both the body 103 and the cap 105 . As shown in the figure, the sleeve enclosing both the body 103 and the cap 105 may be composed of a polymer sleeve 107 and a lead sleeve 108. Since a high voltage flows inside, in order to insulate it It is first wrapped using a non-conductive polymer material, and then, in order to block unnecessary exposure to X-rays, the effect of both insulation and radiation shielding can be obtained by secondarily wrapping it with lead with excellent radiation shielding performance. It is desirable to have

납 슬리브(108)로 인한 차폐효과 때문에, 발생된 엑스레이가 필요한 곳으로 전달되기 위해서는 엑스레이의 투과가 가능한 윈도우가 슬리브(107 및 108)에 형성되어 있어야 하며, 본 발명의 엑스레이 튜브에서는 윈도우를 통해서만 엑스레이가 방출되게 되어 엑스레이 피폭을 최소화할 수 있다.Due to the shielding effect due to the lead sleeve 108, in order for the generated X-rays to be transmitted to a required place, a window through which X-rays can be transmitted must be formed in the sleeves 107 and 108, and in the X-ray tube of the present invention, only X-rays through the window can be emitted to minimize X-ray exposure.

슬리브(107 및 108)의 내부 공간은 오일로 채울 수 있는데, 오일은 비극성으로 엑스레이 튜브에서 발생되는 전기를 외부로 유출하지 않으면서, 엑스레이 튜브에서 발생되는 고온의 열을 빠르게 식히는 역할을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 보다 안전하고 내구성 높은 엑스레이 튜브를 제공할 수 있다.The inner space of the sleeves 107 and 108 can be filled with oil, and the oil is non-polar and does not leak electricity generated from the X-ray tube to the outside, and can serve to quickly cool the high-temperature heat generated from the X-ray tube. have. Through this, it is possible to provide a safer and more durable X-ray tube.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브에서 엑스레이가 방출되는 부분을 보다 상세하게 표현한 도면이다.2 is a view showing in more detail a portion from which X-rays are emitted from a small X-ray tube according to another embodiment of the present invention.

도 1과 유사한 실시예로, 필라멘트(101), 타깃(102), 바디(103) 및 캡(105)은 도 1의 설명에 따르면 되고, 추출관(104)의 형태가 위에서 설명한 바와 같이, T자 형태로 되어 타깃(102)의 좌우측으로부터 흡입이 이루어지도록 하는 것이 아니라, T자의 양쪽 끝이 다시 꺾여서, 필라멘트(101) 방향으로 흡입이 이루어질 수 있도록 하되, 타깃(102)의 중앙부분에서 전자 충돌이 일어나는데는 영향이 없도록 되어 있다.In an embodiment similar to FIG. 1 , the filament 101 , the target 102 , the body 103 and the cap 105 are according to the description of FIG. 1 , and the shape of the extraction tube 104 is T as described above. Rather than being in the shape of a ruler so that suction is made from the left and right sides of the target 102, both ends of the T-shape are bent again so that suction can be made in the direction of the filament 101, but electron collision in the center of the target 102 It has no effect on this to happen.

도 1의 예시는 타깃(102)이 좁고 튀어나와 있는 구조에서 적용이 가능한데, 공기를 흡입해야 하는 부분이 필라멘트(101)쪽 방향이기 때문에, 흡입에 어려움이 있을 수 있는 반면, 도 2의 예시에서는 필라멘트(101) 방향으로 관이 형성되어 흡입이 보다 용이할 수 있지만, 관이 한 번 더 꺾여 있다는 단점이 있다. 이와 같이 추출관(104)은 다양한 형태로 구현이 가능하다.The example of FIG. 1 is applicable in a structure in which the target 102 is narrow and protruding. Since the part that needs to suck air is in the direction of the filament 101, there may be difficulty in suction, whereas in the example of FIG. Although the tube is formed in the direction of the filament 101, suction may be easier, but there is a disadvantage that the tube is bent once more. As such, the extraction tube 104 can be implemented in various forms.

또한, 도 2에는 추출기(109)가 추가로 설명되어 있는데, 추출기(109)는 상기 필라멘트(101)와 접촉하지 않고, 상기 필라멘트를 둘러싼다. 추출기는 금속으로 구성하고 필라멘트(101)를 둘러싸고 있어서, 필라멘트(101)에서의 전자 방출시 전자의 이동에 영향을 줄 수가 있다. 따라서, 추출기(109)의 내부 경사, 홀의 크기 등에 따라서 방출된 전자가 타깃(102)의 어느 위치로 초점이 맞춰질지가 결정될 수 있다.Also, an extractor 109 is further illustrated in FIG. 2 , wherein the extractor 109 surrounds the filament without contacting the filament 101 . Since the extractor is made of metal and surrounds the filament 101 , it may affect the movement of electrons when electrons are emitted from the filament 101 . Accordingly, it can be determined where the emitted electrons are focused on the target 102 according to the internal inclination of the extractor 109, the size of the hole, and the like.

따라서, 추출기(109)의 형태를 조절함으로써, 엑스레이가 발생되는 형태를 다르게 구현할 수 있고, 초점 영역을 집중시킴으로써, 엑스레이 영상의 선명도를 증가시킬 수 있다.Therefore, by adjusting the shape of the extractor 109, the shape in which the X-rays are generated can be implemented differently, and the sharpness of the X-ray image can be increased by concentrating the focus area.

특히, 추출기(109)는 필라멘트(101)와 접촉하고 있지 않아, 필라멘트(101)와 추출기(109) 사이에 전압이 인가되게 되면, 그 사이의 공간에 전기장이 발생되게 되는데, 이 전기장을 이용하면, 필라멘트(101)에서 발생되는 전자를 외부로 방출되지 할 수 있어, 타깃(102)에서 엑스레이가 방출되는 것을 막을 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 필라멘트(101)는 임계치의 온도를 넘어간 이후에 본격적으로 전자가 방출되어 예열 시간이 필요한데, 종래의 기술에서는 이와 같은 예열 시간 동안에 조금씩 발생되는 전자가 타깃에 충돌하여 엑스레이가 발생되고, 불필요한 엑스레이에 검사자 또는 환자 등이 피폭될 수 있는 문제가 있었으나, 본 발명에서 이와 같이 추출기(109)와 필라멘트(101) 사이에 컷오프 전압을 인가하여 전기장을 발생시키면 전자의 방출을 차단하여 정말 필요한 순간에만 엑스레이가 발생되도록 제어할 수 있다.In particular, the extractor 109 is not in contact with the filament 101, and when a voltage is applied between the filament 101 and the extractor 109, an electric field is generated in the space therebetween. , the electrons generated from the filament 101 may not be emitted to the outside, and it is possible to prevent the X-ray from being emitted from the target 102 . As described above, after the filament 101 exceeds the threshold temperature, electrons are emitted in earnest and a preheating time is required. , there was a problem that the examiner or patient may be exposed to unnecessary X-rays, but in the present invention, when a cut-off voltage is applied between the extractor 109 and the filament 101 to generate an electric field, the emission of electrons is blocked, which is really necessary. It can be controlled so that X-rays are generated only at a moment in time.

추출기(109)는 고전압을 인가하기 위해 금속 소재로 이루어져야 하는데, 도면에 나타난 바와 같이, 추출기(109)가 세라믹 소재로 이루어진 바디(103)와 밀착하여 내부 공간을 진공으로 만들어야 하며, 높은 열이 발생될 수 있는 엑스레이 튜브의 특성을 고려하면, 가열시 열팽창계수 차이로 인해 충격이 발생되는 것을 방지하기 위해 세라믹과 열팽창계수가 유사한 소재를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 소재로는 앞서 살펴본 바와 같이 코바르(kovar)가 있다.The extractor 109 must be made of a metal material to apply a high voltage, and as shown in the figure, the extractor 109 must be in close contact with the body 103 made of a ceramic material to create a vacuum in the inner space, and high heat is generated. Considering the characteristics of the possible X-ray tube, it is preferable to use a material having a similar thermal expansion coefficient to that of ceramic in order to prevent an impact from occurring due to a difference in thermal expansion coefficient during heating. Such a material is kovar, as discussed above.

앞서 설명한 바와 같이 추출관(104)의 끝부분(110)은 추출관(104)에서 공기 추출이 완료된 후 이를 밀봉하도록 구성되는데, 도면에 표시된 바와 같이, 뾰족하게 되어 있어, 아칭(arching) 현상이 발생될 우려가 있다. 따라서, 캡(105)으로 이를 감싸 뾰족한 곳이 드러나지 않도록 하는 것이 바람직하다.As described above, the end portion 110 of the extraction tube 104 is configured to seal it after the extraction of air from the extraction tube 104 is completed. may occur. Therefore, it is preferable to cover it with the cap 105 so that the sharp point is not exposed.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브에서 열 방출 캡과 관련된 부분을 보다 상세하게 도시한 도면이다.Figure 3 is a view showing in more detail a portion related to the heat dissipation cap in the small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 캡(105)은 추출관(104)의 끝부분의 뾰족한 부분을 감싸는 형태로 구성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 핀치오프로 인해 뾰족한 부분이 생기게 되면 아칭(arching) 현상 등이 발생하여, 원하는 대로 전자가 이동하는데 방해를 받게 되기 때문에, 이를 최대한 가려야 하는데, 캡(105)이 도면에 보이는 것과 같이 그 역할을 수행하게 된다.As shown in the drawing, the cap 105 is configured to surround the pointed portion of the end of the extraction tube 104 . As described above, when a sharp part is generated due to pinch-off, an arching phenomenon occurs, and electrons are prevented from moving as desired, so it should be covered as much as possible. will perform that role together.

또한, 맨 아래 도면에는 도 1에서 설명한 바와 같이 T자형의 추출관이 형성되어 있는 예시를 나타내고 있으며, 구리(Cu)로 이루어진 타깃(102)과 세라믹(Al2O3)으로 이루어진 바디(103)의 사이에 코바르(kovar)로 이루어진 연결부가 위치하도록 되어 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, the bottom drawing shows an example in which a T-shaped extraction tube is formed as described in FIG. 1 , and is located between the target 102 made of copper (Cu) and the body 103 made of ceramic (Al2O3). It can be seen that the connection part made of kovar is positioned.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 엑스레이 튜브의 열 방출 캡의 예를 도시한 도면이다.4 is a view showing an example of a heat dissipation cap of a small X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 캡(105)은 타깃(102)에서 전자의 충돌에 의하여 발생되는 열을 외부로 방출시키는 역할을 할 수 있는데, 보다 효과적으로 열을 방출해 내기 위해서는 외부의 공기 또는 오일과 만나는 표면적이 넓을수록 좋다. 따라서, 도면에 표시된 것처럼, 캡(105)의 뒷부분은 주름이 형성되어 있는 형태로 구성될 수 있으며, 표면적을 넓힐 수 있는 구조라면 어떠한 형태도 적용이 가능하다.As shown in the figure, the cap 105 may serve to radiate heat generated by the collision of electrons in the target 102 to the outside. The larger the surface area to meet, the better. Accordingly, as shown in the drawings, the rear portion of the cap 105 may be configured in a form in which wrinkles are formed, and any form may be applied as long as the structure can increase the surface area.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below.

101: 필라멘트 102: 타깃
103: 바디 104: 추출관
105: 캡 106: 연결부
107, 108: 슬리브101: filament 102: target
103: body 104: extraction tube
105: cap 106: connection part
107, 108: sleeve

Claims (5)

바디의 일측에 배치되어 전압이 인가되면 전자를 방출하는 필라멘트;
상기 바디의 타측에 연결되고, 필라멘트에서 방출되는 전자가 도달하는 위치에서 전자를 수신하여 엑스레이를 방출하는 타깃;
일측에 필라멘트가 연결되고, 타측에 타깃이 연결되어, 필라멘트와 타깃 사이를 밀봉상태로 만드는 세라믹 소재의 바디;
상기 바디의 내부의 공기를 추출하여 진공상태로 만들기 위하여 상기 타깃을 관통하여 배치되며, 상기 타깃의 전자가 도달하는 위치가 아닌, 타깃의 좌우측면에서 공기를 흡입하도록 T자 형태로 구성된 추출관; 및
상기 바디의 반대쪽으로 상기 타깃과 밀착되되 상기 추출관의 끝부분을 수용하도록 둘러싸는 캡;
을 포함하는 소형 엑스레이 튜브.a filament disposed on one side of the body to emit electrons when a voltage is applied;
a target connected to the other side of the body, receiving electrons at a location where the electrons emitted from the filament reach, and emitting X-rays;
A body made of a ceramic material having a filament connected to one side and a target connected to the other side, making a sealing state between the filament and the target;
an extraction tube disposed through the target in order to extract the air inside the body and create a vacuum state, and configured in a T-shape to suck air from the left and right sides of the target, not from the position where the electrons of the target reach; and
a cap that is in close contact with the target on the opposite side of the body and surrounds the end portion of the extraction tube;
A small x-ray tube comprising a. 제1항에 있어서,
상기 바디 및 상기 타깃 사이에 링과 같은 형태로 부착되며, 상기 바디를 구성하는 세라믹과 열팽창계수가 소정의 범위 이내인 금속으로 이루어지는 연결부;
를 더 포함하며,
상기 캡은,
상기 연결부 및 바디의 일단부를 수용하도록 둘러싸는 소형 엑스레이 튜브.According to claim 1,
a connection part attached between the body and the target in a ring-like shape and made of a ceramic constituting the body and a metal having a coefficient of thermal expansion within a predetermined range;
further comprising,
The cap is
A miniature x-ray tube surrounding to receive the connection and one end of the body. 제2항에 있어서,
상기 연결부는
코바르(kovar)로 이루어지는 것
을 특징으로 하는 소형 엑스레이 튜브.3. The method of claim 2,
the connection part
What is made of kovar
A small X-ray tube featuring a. 제1항에 있어서,
상기 캡은
금속 소재로 이루어지며,
외벽에 복수의 주름을 형성하여, 상기 타깃에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 것
을 특징으로 하는 소형 엑스레이 튜브.According to claim 1,
the cap is
made of metal material,
Forming a plurality of wrinkles on the outer wall to radiate heat generated from the target to the outside
A small X-ray tube featuring a. 제1항에 있어서,
상기 바디 및 상기 캡을 모두 둘러싸는 슬리브
를 더 포함하고,
상기 슬리브 내부 공간은 오일로 가득 채운 것
을 특징으로 하는 소형 엑스레이 튜브.
According to claim 1,
a sleeve surrounding both the body and the cap
further comprising,
The space inside the sleeve is filled with oil
A small X-ray tube featuring a.
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