KR20150114368A - 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치 및 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치 - Google Patents
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Abstract
나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치 및 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 엑스선 소스 장치는, 일측에 나노 구조물을 이용한 전자 방출원을 갖는 캐소드 전극; 상기 캐소드 전극과 대향하게 배치되고, 상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 엑스선이 방출되는 타켓면을 갖는 애노드 전극; 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 진공의 공간을 제공하는 몸체; 및 상기 몸체, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 외측의 적어도 일부를 둘러싸는 것으로, 상기 애노드 전극과 연결된 애노드 전극 단자부 및 상기 캐소드 전극과 연결된 캐소드 전극 단자부를 각각 노출시키는 하우징을 포함하고, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 방향을 향해 외부로 노출된다. 본 발명의 한 측면에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치는, 카트리지 형태의 엑스선 소스 장치와 함께 카트리지형 엑스선 소스 장치가 교체 가능하게 장착되는 카트리지 장착부를 가지는 본체를 더 포함한다.
Description
본 발명은 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치 및 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 나노 구조물을 이용한 전자 방출원이 구비된 캐소드 전극과 그에 대향하는 애노드 전극을 가지고, 이들 전극과 연결되는 단자가 그 몸체 또는 하우징 외부로 노출되는 엑스선 소스 장치와, 이를 포함하는 엑스선 방출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 질병진단을 위하여 의료기관에서 사용되는 엑스선 소스 장치는 엑스선을 발생시키기 위한 전자 방출원으로 텅스텐 소재의 열음극을 사용하고 있으며, 고전압을 적용하여 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시키고 방출된 전자를 애노드 전극 측의 타켓에 충돌시켜 엑스선을 발생시키는 구조로 되어 있다.
하지만, 텅스텐 필라멘트 기반의 열음극 엑스선 소스 장치는 전자를 발생시키는 데에 많은 전력이 소모되며, 발생되는 전자가 스파이럴 구조를 갖는 텅스텐 표면에서 무작위로 방출되기 때문에 방출된 전자 중 실제로 애노드 전극 측의 타켓에 충돌하여 엑스선을 방출시키는 전자들은 전체의 약 5% 이하에 불과할 정도로 효율이 극히 낮은 실정이다. 또한 텅스텐 필라멘트의 가열 및 냉각을 위해 일정시간의 인터벌(interval)이 요구되며, 펄스형태로 엑스선을 방출시키는 것이 용이하지 못하여 필요 이상의 다량의 엑스선이 조사되어 치과 임플란트 검사 등과 같은 치과 치료용으로 이용되는데 제약이 있었다.
이러한 종래의 열음극 엑스선 소스 장치의 문제점을 해결하고자 최근에는 냉음극 전자 방출원으로 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치, 특히 탄소나노튜브 기반의 엑스선 소스 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다. 탄소나노튜브를 이용한 엑스선 소스 장치는 종래의 텅스텐 필라멘트 기반의 열음극 엑스선 소스 장치와는 달리 전자 방출 메카니즘이 전계방출(electric field emission) 방식으로서, 기존의 열전자 방출 방식과 다르다.
탄소나노튜브 기반의 엑스선 소스 장치는 텅스텐 필라멘트 기반의 열음극 엑스선 소스 장치에 비해 낮은 전압의 인가로 전자 방출이 가능하고, 방출되는 전자가 탄소나노튜브의 길이방향을 따라 방출되기 때문에 애노드 전극 측의 타켓을 향한 전자의 방향지향성이 우수하여 엑스선 방출 효율이 매우 높다. 또한 펄스형태의 엑스선을 방출시키는 것이 용이하여 저선량으로 엑스선 영상획득이 가능할 뿐만 아니라 엑스선 동영상의 촬영이 가능하여 치과 임플란트 검사 등과 같은 치과 치료용으로 활용도가 매우 높다.
다만, 탄소나노튜브 기반의 엑스선 소스 장치는 전자 방출원을 갖는 장치 내부가 고진공 상태로 유지되어야 하나, 내부에서의 가스 발생 등으로 인해 고진공 상태의 유지가 어려우므로 수명이 짧다. 또한 절연 효과가 미흡하여 절연 신뢰성 저하에 따라 수명이 짧다는 문제점이 있으며, 완벽한 절연을 위해서는 서지(surge)보호기와 같은 별도의 부품이 필요하여 엑스선 소스 장치의 크기나 경제적인 측면에서 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 절연체로 실리콘 고무를 포함하는 실리콘 화합물을 이용함으로써 절연 효과를 높여 엑스선 소스 장치의 수명 및 신뢰성을 향상시킨 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 캐소드 전극과 애노드 전극의 단자가 상기 엑스선 소스 장치 외부의 연결단자부와 전기적으로 연결 가능하게 구성됨으로써 필요 시 손쉽게 교체할 수 있는 카트리지형 엑스선 소스 장치를 제공하고, 이를 이용한 엑스선 방출 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위하여 본 발명에 따른 엑스선 소스 장치는, 일측에 나노 구조물을 이용한 전자 방출원을 갖는 캐소드 전극; 상기 캐소드 전극과 대향하게 배치되고, 상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 엑스선이 방출되는 타켓면을 갖는 애노드 전극; 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 진공의 공간을 제공하는 몸체; 및 상기 몸체, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 외측의 적어도 일부를 둘러싸는 것으로, 상기 애노드 전극과 연결된 애노드 전극 단자부 및 상기 캐소드 전극과 연결된 캐소드 전극 단자부를 각각 노출시키는 하우징을 포함하고, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 방향을 향해 외부로 노출된다.
상기 하우징은 외관을 형성하는 다수의 면으로 이루어지고, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 각각 상기 다수의 면 중 서로 다른 면을 통해 외부로 노출될 수 있다.
상기 하우징은 전체적으로 상면과 저면 그리고 측면을 갖는 원통 형상을 띨 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 각각 상기 상면과 상기 저면을 통해 외부로 노출될 수 있고, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부 중 어느 하나는 상기 상면과 상기 저면 중에서 선택된 어느 하나의 면을 통해 외부로 노출되고, 나머지 하나는 상기 측면을 통해 외부로 노출될 수 있으며, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부가 상기 측면을 통해 상기 원통 형상의 중심축으로부터 서로 다른 방향으로 노출될 수도 있다.
한편, 원통 형상을 띠는 상기 하우징은 상기 측면으로부터 돌출 또는 함입된 형태로 형성되어 상기 하우징 외부의 대응되는 구조물과 맞물려 장착 방향을 안내하는 가이드 구조물을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 애노드 전극 단자부 및 상기 캐소드 전극 단자부 중 어느 하나는 상기 가이드 구조물 표면을 통해 노출될 수 있다.
본 발명에 따른 엑스선 소스 장치는 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 위치한 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극과 상기 애노드 전극 사이에 위치한 집속 전극을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 게이트 전극과 연결된 게이트 전극 단자부 및 상기 집속 전극과 연결된 집속 전극 단자부는 상기 애노드 전극 단자부보다 상대적으로 상기 캐소드 전극 단자부에 가깝게 배치되어 상기 하우징 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치는, 나노 구조물을 이용한 전자 방출원이 구비된 캐소드 전극과, 전자의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 타켓면을 갖는 애노드 전극과, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 진공의 공간을 제공하는 몸체, 그리고 상기 캐소드 전극, 상기 애노드 전극 및 상기 몸체의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 캐소드 전극과 연결된 캐소드 전극 단자부 및 상기 애노드 전극과 연결된 애노드 전극 단자부를 외부로 노출시키는 하우징을 포함하는 카트리지형 엑스선 소스 장치; 및 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치가 교체 가능하게 장착되는 카트리지 장착부를 가지는 본체를 포함하고, 상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 방향을 향해 외부로 노출되고, 상기 카트리지 장착부는 상기 캐소드 전극 단자부 및 상기 애노드 전극 단자부에 각각 대응되는 제1 및 제2 연결단자부를 구비한다.
전술한 본 발명에 따르면, 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 캐소드 전극과 애노드 전극의 단자가 상기 엑스선 소스 장치 외부의 연결단자부와 전기적으로 연결 가능하게 구성됨으로써 필요 시 손쉽게 교체할 수 있는 카트리지형 엑스선 소스 장치가 제공된다. 엑스선 방출 장치에서 상대적으로 수명이 짧은 엑스선 소스 장치를 교체 가능한 카트리지형으로 구성함으로써 엑스선 방출 장치의 유지 관리 부담을 크게 경감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 카트리지형 엑스선 소스 장치와 엑스선 방출 장치 본체의 카트리지 장착부에서 전극 단자부 구조와 연결단자부 구조의 효과적인 결합을 통해 이들 사이의 기계적 결합과 전기적 연결이 정확하고 안정적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 3은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다.
도 4은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 6은 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다.
도 7는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 9는 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 3은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다.
도 4은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 6은 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다.
도 7는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 9는 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치(10)(이하, 엑스선 소스 장치라 한다)는 관 형상의 몸체(11), 몸체(11)의 제1단부에 형성되고 엑스선을 발생하는 타겟면(12a)을 구비하는 애노드 전극(12), 및 몸체(11)의 제2단부에 형성되고 타겟면(12a)과 대향하는 면에 나노 구조물(13a)이 형성된 캐소드 전극(13)을 구비하는 엑스선 소스 장치로서, 애노드 전극(12)와 캐소드 전극(13)의 적어도 일부분은 서로 다른 높이에서 동일한 방향으로 엑스선 소스 장치(10) 외부의 연결단자부와 접속되는 구조로 이루어진다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(10)는 캐소드 전극(13)과 애노드 전극(12)의 전압차에 의해 나노 구조물(13a)로부터 전계방출되는 전자가 애노드 전극(12)의 타겟면(12a)에 충돌되어 몸체(11)의 윈도우(11a)로 엑스선이 방출되는 구조이다.
몸체(11)는 엑스선 소스 장치의 외관을 형성하며 측면의 일부에는 애노드 전극(12)의 타켓면(12a)으로부터 방출되는 엑스선이 외부로 조사되는 윈도우(11a)가 형성될 수 있으며, 관 형상으로서 애노드 전극(12), 캐소드 전극(13), 후술하는 게이트 전극(14) 및 집속 전극(15)의 외면을 감싸 외부와 구분된 진공영역을 정의한다.
몸체(11)는 유리 또는 실리콘 등의 절연 물질일 수 있으며, 몸체(11)가 절연 물질로 이루어짐에 따라 엑스선 소스 장치(10)를 1차로 절연하는 역할을 겸한다. 그리고 윈도우(11a)는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 알루미늄베릴륨 합금(AlBe), 산화규소(SixOy), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 애노드 전극(12)의 적어도 일부가 상기 몸체(11)의 지름 바깥쪽으로 확장되어 후술하는 캐소드전극(13)과 동일한 방향으로 노출되고, 그 노출된 부분이 애노드 전극 단자부(12T)를 이루는 구조이다. 그러나, 애노드 전극(12)과 애노드 전극 단자부(12T)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 애노드 전극(12)과 전기적으로 접속된 별도의 애노드 단자 전극을 가질 수 있으며, 이러한 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
애노드 전극(12)은 캐소드 전극(13)과 전압차를 형성하는 역할과 동시에 나노 구조물(13a)로부터 방출된 전자에 의한 충돌로 엑스선을 방출하는 타켓의 역할을 겸한다. 이를 위해 애노드 전극(12)은 몸체(11) 내부를 향한 일면에 나노 구조물(13a)로부터 방출된 전자가 충돌하는 타겟면(12a)을 구비한다. 상기 타겟면(12a)은 상기 윈도우(11a) 쪽으로부터 멀어질수록 캐소드 전극(13)과의 간격이 가까워지는 경사면 형태로 제공될 수 있다. 다만, 애노드 전극(12)은 이에 한정되지 않고 엑스선이 방출되는 영역의 형상에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
애노드 전극(12)의 타켓면(12a)은 텅스턴(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 탄탈륨(Ta) 또는 이트륨(Y) 등의 타겟 재질로 이루어진 타겟막이 될 수 있으며, 이와 달리 애노드 전극(12)에 별도의 타겟막이 형성되지 않고 애노드 전극(12) 자체가 텅스턴(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 탄탈륨(Ta) 또는 이트륨(Y) 등의 타겟 재질로 형성될 수도 있다. 타겟면(12a)에 나노 구조물(12)로부터 방출되는 전자가 충돌되면 엑스선이 생성 및 방출된다.
캐소드 전극(13)은 몸체(11) 내부의 제2단부에 애노드 전극(12)과 대향하게 배치되고, 애노드 전극(12)을 향하는 일면에 전자를 방출하는 나노 구조물(13a)이 형성된다. 본 실시예는 캐소드 전극(13)의 적어도 일부가 외부로 노출되어 캐소드 전극 단자부(13T)로서 전술한 애노드 전극 단자부(12T)와 동일한 방향으로 노출된 구조이를 갖는다. 다만, 이에 한정되지 않고 캐소드 전극(13)과 전기적으로 연결된 별도의 캐소드 단자 전극을 더 구비하여, 상기 캐소드 단자 전극의 일부가 애노드 전극 단자부(12T)와 동일한 방향으로 노출된 구조로 형성될 수도 있다. 그러한 구성은 후술하는 실시예를 통해 설명하기로 한다. 다시 말해, 상기 캐소드 전극 단자부(13T)는 캐소드 전극(13) 자체의 일부분일 수도 있고, 상기 캐소드 전극(13)과 전기적으로 연결된 별도의 단자 전극의 일부분일 수도 있다.
캐소드 전극(13)은 도핑된 실리콘(Si) 웨이퍼 또는 전도성이 높은 금속이나 합금 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있으며, 나노 구조물(13a)은 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노와이어, 그래핀, 또는 나노다이아몬드 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 현재까지는 전자 방출원을 이루는 나노 구조물로 탄소나노튜브를 이용한 경우의 전자방출 효율이 상대적으로 높은 것으로 알려져 있다.
상기 나노 구조물(13a)을 이루는 것으로서 탄소나노튜브는 캐소드 전극(13)의 상부에 직접 성장시켜 형성되거나 탄소나노튜브 페이스트를 캐소드 전극(13)의 상부에 도포한 다음 소성함으로써 형성될 수 있다. 탄소나노튜브를 직접 성장시키는 공정은 캐소드 전극(13) 표면에 촉매 금속 패턴을 형성하고 화학기상증착(CVD) 공정을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(13)에 뾰족하게 돌출된 팁(tip)을 형성하고, 그 표면에 탄소나노튜브를 성장시킴으로써 전자 방출원으로서의 나노 구조물(13a)을 구성할 수도 있다.
그리고 본 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(10)는 캐소드전극(13)과 애노드전극(12) 사이에 게이트 전극(14)이 추가된 3극 구조나, 게이트 전극(14)과 애노드전극(12) 사이에 적어도 하나의 집속 전극(15)이 더 추가된 4극 구조로 구성될 수 있다. 엑스선 소스 장치(10)의 몸체(11) 내부에서 발생하는 가스를 제거하여 고 진공 상태를 유지하도록 게터(getter) 전극이 더 구비될 수도 있다.
게이트 전극(14)은 도시된 바와 같이 캐소드 전극(13)의 나노 구조물(13a)에 가깝게 배치된다. 게이트 전극(14)에는 캐소드 전극(13)의 전압보다 높고, 애노드 전극(12)의 전압보다 낮은 소정의 전압이 인가되어, 나노 구조물(13a)과의 사이에 전계를 형성한다. 이를 통해 상기 나노 구조물(13a)로부터의 전자 방출을 유도함과 동시에 전자의 방출량을 제어한다. 이러한 게이트 전극(14)으로는 메쉬(mesh) 형태의 금속 그리드(grid)가 적용될 수 있다. 게이트 전극(14)으로서 다수의 상기 나노 구조물(13a)에 각각 대응되는 다수의 구멍을 가지는 금속판이 적용될 수도 있다.
집속 전극(15)은 음전하를 띤 전자와 같은 음(-)의 전위로 전기장을 형성하여 나노 구조물(13a)로부터 방출된 전자를 집속하며, 이는 광학계에서 광을 집속하는 광학 렌즈의 역할과 유사한 역할을 한다. 집속 전극(15)은 링(ring) 형상으로서 집속 전극(15)은 알루미늄(Al), 또는 텅스텐(W) 중 어느 하나의 금속 재질로 이루어질 수 있고, 그 표면은 알루미나(Al2O3) 또는 텅스텐 옥사이드(WO3) 중 어느 하나의 절연 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 집속 전극(15)의 형태 및 재질은 이에 한정되지 않고 적절하게 선택할 수 있다.
그리고 게이트 전극(14)과 집속 전극(15)은 각각 캐소드 전극(13)과 절연되도록 캐소드 전극(13)을 관통하여 외부로 연결되거나, 캐소드 전극(13) 외부에 형성된 별도의 단자를 통해 캐소드 전극 단자부(13T)과 동일한 방향을 향하여 외부로 노출될 수 있다. 이는 캐소드 전극(13)과 별도로 캐소드 단자 전극이 마련된 경우에도 마찬가지이다.
본 발명의 엑스선 소스 장치(10)는 몸체(11)의 외면을 감싸는 절연체(20)를 더 포함하며, 몸체(11)가 1차로 절연하면, 절연체(20)가 2차로 절연하여 절연 효과를 극대화할 수 있다. 절연체(20)는 실리콘 화합물로 이루어질 수 있으며, 상기 실리콘 화합물은 실리콘 고무(silicone rubber)에 에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스터, 폴리염화비닐, 폴리플루오르화 비닐리덴, 폴리테트라플루오르에틸렌, 알파올레핀 공중합체, 에틸렌-프로필렌 디엔 공중합체, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 에틸렌-테트라플루오르에틸렌 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합한 화합물일 수 있다.
엑스선 소스 장치(10)의 전자 방출원으로 나노 구조물(13a), 특히 탄소나노튜브를 이용하는 경우에는 방출된 전자의 에너지 준위가 낮으므로, 전자가 애노드 전극(12) 측의 타켓면(12a)에 충돌할 때까지 전자를 충분히 가속하기 위하여 캐소드 전극(13)과 애노드 전극(12) 사이에 높은 전압이 인가된다. 이와 같은 큰 전위차를 안정적으로 유지하기 위해서는 절연체로 절연내력이 높은 물질을 사용하는 것이 중요하며, 본 발명의 실리콘 화합물로 이루어진 절연체를 사용하는 경우 캐소드 전극과 애노드 전극 사이의 고전압차를 안정적으로 유지하는 것이 가능하여 엑스선 소스 장치의 안정성 및 신뢰성이 향상되는 효과를 갖는다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다. 본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)는, 도 1의 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(10)에 열전도체(30), 차폐층(40), 및 하우징(50)을 더 포함할 수 있다.
열전도체(30)는 애노드 전극(12)의 일측, 바람직하게는 상부에 밀착되어 전자가 타겟면(12a)에 충돌함에 따라 애노드 전극(12)에 발생되는 열을 외부로 방출하는 역할을 수행한다. 다만, 이에 한정되지 않고 애노드 전극(12) 외측에 별도의 애노드 단자 전극이 구비된 경우에는 상기 애노드 단자 전극의 상부에 밀착되도록 배치될 수 있다.
차폐층(40)은 절연체(20)의 외면의 전부 또는 일부에 형성되며, 납, 텅스텐 또는 실리콘폴리머와 황산바륨을 혼합한 시트 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 차폐층(40)을 형성함으로써 엑스선이 윈도우(11a)를 제외한 나머지 영역으로 방출되지 않도록 차폐할 수 있다.
하우징(50)은 세라믹, 합성수지 또는 실리콘 등의 절연재질로 이루어지고, 엑스선 소스 장치 및 차폐층(40)을 감싸 본 발명에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)의 외관을 형성한다.
하우징(50)에는 제1홀(50a) 및 제2홀(50b)이 형성되어 캐소드 전극 단자부(13T)와 애노드 전극 단자부(12T)를 각각 노출시킨다. 이들은 상기 캐소드 전극 단자부(13T)와 애노드 전극 단자부(12T)가 서로 다른 높이에서 동일한 방향을 향해 외부로 노출되도록 한다. 즉, 캐소드 전극 단자부(13T)는 하우징(50) 일 측의 제1홀(50a)을 통해 외부로 노출되고, 애노드 전극 단자부(12T)는 하우징(50)에서 상기 제1홀(50a)과 같은 방향을 향해 다른 깊이로 형성된 제2홀(50b)을 통해 외부로 노출된다. 이때, 제1홀(50a)의 깊이를 t1, 제2홀(50b)의 깊이를 t2라 하면 t1<t2인 관계를 만족할 수 있다. 제1홀(50a) 및 제2홀(50b)의 넓이는 특별한 제한 없이 통상의 기술자가 적절하게 선택할 수 있다.
이와 같이 캐소드 전극 단자부(13T)의 일부와 애노드 전극 단자부(12T)가 서로 다른 높이에서 동일한 방향을 향해 외부로 노출됨에 따라 외부 연결단자부와 전기적으로 연결하는 것이 용이해진다. 또한, 이러한 구조로 인해 후술하는 엑스선 방출 장치에서 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)를 카트리지 장착부에 끼우는 것만으로 엑스선 소스 장치의 방향을 정렬하고 전기적인 접속을 확보할 수 있게 된다.
특히, 캐소드 전극 단자부(13T)와 애노드 전극 단자부(12T)는 동일 방향을 향하여 서로 다른 높이에서 외부로 노출되는 것이 절연효과를 높이는 데에도 유리하다. 본 실시예에서는 애노드 전극 단자부(12T)가 캐소드 전극 단자부(13T)보다 높은 위치에서 노출되나, 캐소드 전극(13)과 애노드 전극(12)의 위치 및 형태 등의 구조에 따라 통상의 기술자가 적절하게 변형할 수 있다.
도 3은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다. 도 3을 참조하면, 전술한 캐소드 전극 단자부(13T)는 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)의 하우징(50) 저면에 형성된 제1홀(50a)을 통해 노출되고, 전술한 애노드 전극 단자부(12T)는 상기 하우징(50) 저면으로부터 상대적으로 더 깊게 형성된 제2홀(50b)을 통해 노출된 것을 볼 수 있다.
전술한 게이트 전극(14)에 연결된 게이트 전극 단자부(14T)와 전술한 집속 전극(15)에 연결된 집속 전극 단자부(15T)는 상기 하우징(50)의 저면에서 캐소드 전극 단자부(13T)의 일측에 형성된 별도의 단자 홀을 통해 노출될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 각각 캐소드 전극(13)을 관통하되 캐소드 전극(13)과 절연되도록 상기 캐소드 전극 단자부(13T)과 동일한 방향으로 외부로 노출될 수 있다.
도 4은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 구조물을 이용한 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(100)는 도 1의 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(10)와 비교하여, 애노드 전극(12)의 상부에 애노드 단자 전극(121)이 별도로 마련되고, 캐소드 전극(13)의 하부에 돌출된 형상의 적어도 하나의 캐소드 단자 전극(131)이 별도로 마련되고, 이들 사이에 절연체(20)가 개입된 것을 알 수 있다. 이 경우에도 상기 애노드 단자 전극(121)의 일부분인 애노드 전극 단자부(121T)와 캐소드 단자 전극(131)의 일부분인 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 높이에서 동일한 방향으로 외부로 노출된 것을 알 수 있다. 캐소드 단자 전극(131)의 형상은 후술하는 외부 연결단자부와 전기적으로 연결 가능한 형상이라면 통상의 기술자가 적절하게 변형할 수 있다. 한편, 상기 캐소드 단자 전극(131)은 상기 캐소드 전극(13)과 일체로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치의 단면을 개략적으로 보인다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(601)는 도 4의 실시예에 따른 엑스선 소스 장치(100)에 열전도체(30), 차폐층(40), 및 하우징(50)을 더 포함한다. 도 2의 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)와 달리 하우징(50) 저면에 애노드 전극 단자부(121T)를 노출시키는 제2홀(50b)만이 형성되고, 전술한 적어도 하나의 캐소드 단자 전극(131)의 일부인 캐소드 전극 단자부(131T)는 돌출된 형상으로 상기 애노드 전극 단자부(121T)와 동일한 방향으로 외부로 노출된다.
열전도체(30) 및 차폐층(40)에 관한 사항은 상기 도 2의 실시예를 통해 설명한 바와 같다. 다만, 도 5에서는 열전도체(30)가 하우징(50)의 외부로 노출되어 방열효율을 높인다는 점에 차이가 있는데, 이는 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 6은 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치를 아래쪽에서 본 모습을 보인다.
도 6을 참조하면, 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치(601)의 하우징(50) 저면을 통해 다수의 캐소드 전극 단자부(131T)가 노출되어 있으며, 게이트 전극 단자부(14T) 및 집속 전극 단자부(15T)도 그 주변으로 노출되어 있음을 볼 수 있다. 이때, 외부로 드러나는 것은 아니나 상기 게이트 전극(14)과 집속 전극(15)은 캐소드 전극(13) 및 캐소드 단자 전극(131)과 각각 절연되며 이들 중 적어도 하나를 관통하여 상기 게이트 전극 단자부(14T) 및 집속 전극 단자부(15T)로 연결될 수 있다.
도 7는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 이용한 엑스선 방출 장치(701)(이하, 엑스선 방출 장치라 한다.)에는 도 2의 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)가 장착되고, 이로부터 발생된 엑스선이 피검체에 조사된다. 카트리지 장착부(700)의 구성에 따라서는 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치(600) 대신 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치(601)가 장착될 수도 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 엑스선 방출 장치는 교체 가능한 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)와 본체(701)를 포함한다. 상기 본체(701)는 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)가 결합되는 카트리지 장착부(700)를 구비한다. 엑스선 소스 장치(600)는 상기 본체(701)에 장착된 상태에서 전기적으로 접속되어 입력 신호를 받고, 전계방출 등의 결과로 발생된 엑스선을 상기 윈도우(11a)를 통해 방출한다. 상기 본체(701)는 상기 윈도우(11a)에 대응되는 윈도우 대면부(751)를 가져, 방출된 엑스선이 전방으로 조사되도록 한다. 한편, 나노 구조물로 이루어진 전자 방출원의 수명이 다하여 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)의 기능이 저하되면, 간단하게 새로운 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)로 교체할 수 있다.
상기 본체(701)의 카트리지 장착부(700)는 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)가 수용되는 수용공간(700a)을 갖는다. 상기 수용공간(700a)의 내측에는 상기 제1홀(50a)에 대응되는 제1연결구조(710)와 상기 제2홀(50b)에 대응되는 제2연결구조(720)가 마련된다. 상기 제1연결구조(710)의 상단에는 상기 캐소드 전극 단자부(13T)와 접속되는 제1연결단자부(711T)가 배치되고, 상기 제2연결구조(720)의 상단에는 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 접속되는 제2연결단자부(721)가 배치될 수 있다. 한편, 상기 수용공간(700a)의 내측에는 도시되지는 않았으나, 전술한 게이트 전극 단자부 및 집속 전극 단자부에 대응되는 제3연결단자부 및 제4연결단자부도 마련될 수 있다.
도 8은 상기 도 2의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 8(a)는 상기 도 2의 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)와, 엑스선 방출 장치 본체에서 상기 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)가 교체 가능하게 장착되는 카트리지 장착부(700)을 보인다. 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)의 구성에 관해서는 상기 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다.
엑스선 방출 장치 본체의 카트리지 장착부(700)는 캐소드 전극(130)과 전기적으로 연결 가능한 제1연결단자부(711T)가 형성된 제1연결구조(710)와 애노드 전극(120)과 전기적으로 연결 가능한 외부 전극으로서 제2연결전극(721)이 형성된 제2연결구조(720)를 포함한다. 이때, 바람직하게는 제1 및 제2 연결구조(710, 720)는 제1 연결단자부(711T) 및 제 2 연결단자부(721)이 각각의 상면에 형성되고 서로 다른 높이로 동일 방향을 향하는 기둥 또는 돌기 형태가 될 수 있다.
그리고 제1연결구조(710)와 제2연결구조(720)는 서로 이격되어 형성되는 것이 바람직하며, 제1연결구조(710)와 제2연결구조(720)의 높이가 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 제2연결단자부(721)이 형성된 제2연결구조(720)의 높이가 제1연결단자부(711T)가 형성된 제1연결구조(710)보다 높게 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 서로 다른 높이에서 동일방향을 향해 외부로 노출된 캐소드 전극(130) 및 애노드 전극(120)의 형상에 따라 적절하게 변형될 수 있다.
또한 필요하다면 제1연결구조(710)와 제2연결구조(720) 중 적어도 하나와 엑스선 소스 장치의 제1홀(50a)과 제2홀(50b) 중 적어도 하나에는 서로 끼워진 상태를 유지하는 끼움돌기와 끼움홈 등이 형성될 수 있다.
도 8(b)를 참조하면, 엑스선 소스 장치(600)는 제1홀(50a)에 삽입된 제1연결구조(710) 및 제2홀(50b)에 삽입된 제2연결구조(720)를 통하여 카트리지 장착부(700)와 기계적으로 결합되며, 캐소드 전극 단자부(130T)는 제1연결단자부(711T)와 애노드 전극 단자부(120T)는 제2연결단자부(721)와 각각 연결됨에 따라 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)은 카트리지 장착부(700)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제1연결구조(710) 및 제2연결구조(720)는 높이가 서로 다르므로 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)의 체결방향을 쉽게 알 수 있고, 장착하는 동작 자체로 방향이 정렬되며, 제1연결 전극(711)과 제2연결 전극(721)은 서로 높이를 달리하여 이격되어 있으므로 절연효과를 높일 수 있다.
이와 같이, 카트리지형 엑스선 소스 장치(600)는 카트리지 장착부(700)와 분리 가능하도록 결합됨으로써 엑스선 소스 장치의 전자 방출원을 이루는 나노 구조물의 수명이 다하면 새로운 카트리지형 엑스선 소스 장치로 교체가 가능하여 경제성이 향상되는 효과를 갖는다.
도 9는 상기 도 5의 카트리지형 엑스선 소스 장치가 그에 대응되는 엑스선 방출 장치 본체와 (a)분리된 상태 및 (b)결합된 상태의 단면을 개략적으로 보인다.
도 9 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 도 5의 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(601)가 구비된 엑스선 발생 장치는 도 8의 실시예와 비교할 때, 카트리지 장착부(700)의 제1연결구조(710)의 형상이 음각으로 형성된 점에 차이가 있다. 이는 제1연결구조(710)가 체결될 캐소드 전극 단자부(131T)가 양각으로 형성되어 있기 때문이다.
이와 같이 제1연결구조(710)의 형상뿐만 아니라 제2연결구조(720)의 형상은 서로 대응되는 캐소드 전극 단자부(131T)와 애노드 전극 단자부(121T) 또는 그 주변부의 형상에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(605a, 605b, 605c)는 내부 구성 측면에서는 상기 도 2 또는 도 5의 실시예에 따른 장치들(600, 601)과 같거나 유사할 수 있다. 다만, 하우징(50) 외부로 드러나는 단자들의 배치, 크기 및 형상 등에 차이가 있다.
본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(605a, 605b, 605c)에 있어서, 상기 하우징(50)은 외관을 형성하는 다수의 면으로 이루어지고, 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 상기 캐소드 전극 단자부(13T)는 각각 상기 다수의 면 중 서로 다른 면을 통해 외부로 노출될 수 있다. 상기 하우징(50)은 전체적으로 상면(53)과 저면(54) 그리고 측면(56)을 갖는 원통 형상을 띨 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 상기 캐소드 전극 단자부(13T)는 각각 상기 상면(53)과 상기 저면(54)을 통해 외부로 노출될 수 있다.
먼저, 도 10의 (a)를 참조하면, 카트리지형 엑스선 소스 장치(605a)에서 애노드 전극 단자부(12T)는 상기 하우징(50)의 상면(53)을 통해 노출된다. 상기 도 2 및 도 5에 도시된 내부 구조를 참고하면, 엑스선 소스 장치(605a) 내부에서 애노드 전극이 상부에 위치하므로 그 일부 또는 그와 연결된 단자 전극을 상기 상면(53)을 통해 노출하는 것이 고전압의 전기 신호를 전달하는 경로를 짧게 하는 데에 유리하다. 한편 캐소드 전극 단자부(13T)는 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 반대편인 상기 하우징(50)의 저면(54)를 통해 노출될 수 있다. 이때, 게이트 전극에 전기적으로 연결된 게이트 전극 단자부(14T)와 집속전극에 전기적으로 연결된 집속전극 단자부(15T)는 상기 상면(53)과 상기 저면(54)에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 이들의 배치는 도 10 (a)에 도시된 것과 반대로 배치될 수도 있다.
이러한 카트리지형 엑스선 소스 장치(605a)를 엑스선 방출 장치 본체에 장착함에 있어서, 윈도우(11a)의 위치를 기준으로 상면(53)과 저면(54)만 구분하여 장착하면 상기 게이트 전극 단자부(14T)와 상기 집속전극 단자부(15T)를 각각에 대응되는 연결단자에 접촉시키는 것만으로도 상기 윈도우(11a)가 향하는 방향을 정렬시킬 수 있다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 카트리지형 엑스선 소스 장치(605b)에서 전술한 게이트 전극 단자부(14T)와 집속 전극 단자부(15T) 모두 하우징(50)의 저면(54)을 통해 노출될 수 있다. 한편, 원통 형상인 상기 하우징(50)의 측면(56)에는 그 표면으로부터 돌출되어 그 장착 방향을 안내하는 가이드 구조물(55)이 마련될 수 있다. 본 도면 및 이하의 도면에 도시된 가이드 구조물(55)은 모두 돌출된 형태이나 오목한 형태로 형성될 수도 있음은 물론이다. 이러한 가이드 구조물(55)이 마련된 경우 엑스선 방출 장치 본체의 카트리지 장착부에도 그에 대응되는 구조물이 필요함은 물론이다.
다음으로, 도 10의 (c)를 참조하면, 카트리지형 엑스선 소스 장치(605c)에서 그 상면(53)으로 노출된 애노드 전극 단자부(12T)가 상기 상면(53)으로부터 볼록하게 돌출된 돌기구조(53p)를 포함한다. 나머지 전극 단자부들(13T, 14T, 15T) 및 가이드 구조물(55)에 관한 사항은 전술한 도 10 (b)의 엑스선 소스 장치(605b)와 동일하다. 이러한 구성을 통해 상기 상면(53)과 저면(54)의 구별을 좀 더 용이하게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(606a, 606b)에 있어서, 상기 하우징(50) 역시 원통형의 외관을 형성한다. 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 상기 캐소드 전극 단자부(13T) 중 어느 하나는 상기 상면과 상기 저면 중에서 선택된 어느 하나의 면을 통해 외부로 노출되고, 나머지 하나는 상기 측면을 통해 외부로 노출되는데, 일 예로서 상기 하우징(50)의 상면(53)을 통해 애노드 전극 단자부(12T)가 노출되고, 캐소드 전극 단자부(13T)는 그 측면(56)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 한편, 상기 하우징(50)의 저면(54)에는 전술한 실시예들에서 언급된 게이트 전극 단자부(14T) 및 집속 전극 단자부(15T)도 노출될 수 있는데, 이들의 위치, 모양 및 크기에 대한 별다른 제약은 없다.
도 11의 (a)를 참조하면, 캐소드 전극 단자부(13T)가 원통형 하우징(50)의 측면(56)에 노출되어 있는데, 카트리지형 엑스선 소스 장치(606a)를 본체의 카트리지 장착부에 장착할 때, 상기 캐소드 전극 단자(13T)의 방향을 맞추는 것으로 그 윈도우(11a)의 방향을 정렬하고, 게이트 전극 단자부(14T) 및 집속전극 단자부(15T)의 전기적 연결도 확보할 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 상기 측면(56)에 전술한 가이드 구조물(55)이 설치되고, 상기 가이드 구조물(55)의 일부분에 상기 캐소드 전극 단자부(13T)가 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 구조물(55)는 카트리지 장착 방향을 안내함과 동시에 전기적 접속을 확보하는 역할도 겸하게 된다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치를 보인다.
상기 도 12는 엑스선 소스 장치(607a, 607b, 607c)에 있어서, 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 상기 캐소드 전극 단자부(13T)가 원통형 하우징(50)의 측면(56)을 통해 노출된 예들을 보인다.
도 12의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 카트리지형 엑스선 소스 장치(607a)의 하우징(50) 측면(56)에는 상부에 애노드 전극 단자부(12T)가 노출되고, 하부에 캐소드 전극 단자부(13T)가 노출될 수 있다. 이때, 상기 게이트 전극 단자부(14T)와 상기 집속 전극 단자부(15T) 역시 상기 측면(56)에 노출될 수 있는데, 이들의 위치에 대한 제약은 없으나, 상기 애노드 전극 단자부(12T)보다는 상기 캐소드 전극 단자부(13T)에 상대적으로 가깝게 배치되는 것이 내부 구조상으로나 전기적 절연성 확보 측면에서 유리하다.
도 12의 (b)를 참조하면, 상기 측면(56)에 상기 도 10의 (b)를 참조하여 전술한 가이드 구조물(55)을 더 구비할 수 있다. 또한, 도 12의 (c)를 참조하면, 상기 도 11의 (b)를 통해 설명한 바와 같이 캐소드 전극 단자부(13T)를 상기 가이드 구조물(55) 상에 배치할 수 있다. 또한, 상기 애노드 전극 단자부(12T)와 상기 캐소드 전극 단자부(13T)가 원통 형상인 하우징(50)의 중심축으로부터 서로 다른 방향으로 노출되도록 할 수 있다.
이상에서 전극 단자부 및 연결단자부는 도전체인 전극 단자와 연결단자뿐만 아니라 그 주변의 돌출 되거나 오목한 형상을 갖는 구조를 함께 지칭하는 것으로, 전극 단자부와 연결단자부가 서로 대응된다는 것은 그 위치와 높이, 크기 및 모양 등이 도전체인 전극 단자와 연결단자가 서로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있도록 갖춰진 것을 의미한다.
10, 100: 엑스선 소스 장치
11: 몸체 20: 절연체
12: 애노드 전극 121: 애노드 단자 전극
12T, 121T: 애노드 전극 단자부 12a: 타겟면
13: 캐소드 전극 131: 캐소드 단자 전극
13T, 131T: 캐소드 전극 단자부 13a: 나노 구조물
14: 게이트 전극 14T: 게이트 전극 단자부
15: 집속 전극 15T: 집속 전극 단자부
30: 열전도체 40: 차폐층
50: 하우징 55: 가이드 구조물
600,601,605a~c, 606a~b, 607a~c: 엑스선 소스 장치
700: 카트리지 장착부 701: 엑스선 방출 장치
710: 제1연결구조 720: 제2연결구조
11: 몸체 20: 절연체
12: 애노드 전극 121: 애노드 단자 전극
12T, 121T: 애노드 전극 단자부 12a: 타겟면
13: 캐소드 전극 131: 캐소드 단자 전극
13T, 131T: 캐소드 전극 단자부 13a: 나노 구조물
14: 게이트 전극 14T: 게이트 전극 단자부
15: 집속 전극 15T: 집속 전극 단자부
30: 열전도체 40: 차폐층
50: 하우징 55: 가이드 구조물
600,601,605a~c, 606a~b, 607a~c: 엑스선 소스 장치
700: 카트리지 장착부 701: 엑스선 방출 장치
710: 제1연결구조 720: 제2연결구조
Claims (11)
- 일측에 나노 구조물을 이용한 전자 방출원을 갖는 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극과 대향하게 배치되고, 상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 엑스선이 방출되는 타켓면을 갖는 애노드 전극;
상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 진공의 공간을 제공하는 몸체; 및
상기 몸체, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 외측의 적어도 일부를 둘러싸는 것으로, 상기 애노드 전극과 연결된 애노드 전극 단자부 및 상기 캐소드 전극과 연결된 캐소드 전극 단자부를 각각 노출시키는 하우징을 포함하고,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 방향을 향해 외부로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 외관을 형성하는 다수의 면으로 이루어지고,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 각각 상기 다수의 면 중 서로 다른 면을 통해 외부로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 전체적으로 상면과 저면 그리고 측면을 갖는 원통 형상을 띠는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 각각 상기 상면과 상기 저면을 통해 외부로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부 중 어느 하나는 상기 상면과 상기 저면 중에서 선택된 어느 하나의 면을 통해 외부로 노출되고, 나머지 하나는 상기 측면을 통해 외부로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 상기 측면을 통해 상기 원통 형상의 중심축으로부터 서로 다른 방향으로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 하우징은 상기 측면으로부터 돌출 또는 함입된 형태로 형성되어 상기 하우징 외부의 대응되는 구조물과 맞물려 장착 방향을 안내하는 가이드 구조물을 더 포함하는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 애노드 전극 단자부 및 상기 캐소드 전극 단자부 중 어느 하나는 상기 가이드 구조물 표면을 통해 노출된, 엑스선 소스 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 위치한 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극과 상기 애노드 전극 사이에 위치한 집속전극을 더 포함하는, 엑스선 소스 장치. - 청구항 9에 있어서,
상기 게이트 전극과 연결된 게이트 전극 단자부 및 상기 집속 전극과 연결된 집속 전극 단자부는 상기 애노드 전극 단자부보다 상대적으로 상기 캐소드 전극 단자부에 가깝게 배치되어 상기 하우징 외부로 노출되는, 엑스선 소스 장치. - 나노 구조물을 이용한 전자 방출원이 구비된 캐소드 전극과, 전자의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 타켓면을 갖는 애노드 전극과, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 진공의 공간을 제공하는 몸체, 그리고 상기 캐소드 전극, 상기 애노드 전극 및 상기 몸체의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 캐소드 전극과 연결된 캐소드 전극 단자부 및 상기 애노드 전극과 연결된 애노드 전극 단자부를 외부로 노출시키는 하우징을 포함하는 카트리지형 엑스선 소스 장치; 및
상기 카트리지형 엑스선 소스 장치가 교체 가능하게 장착되는 카트리지 장착부를 가지는 본체를 포함하고,
상기 애노드 전극 단자부와 상기 캐소드 전극 단자부는 서로 다른 방향을 향해 외부로 노출되고, 상기 카트리지 장착부는 상기 캐소드 전극 단자부 및 상기 애노드 전극 단자부에 각각 대응되는 제1 및 제2 연결단자부를 구비하는,
엑스선 방출 장치.
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