KR20200087664A

KR20200087664A - X-ray tube

Info

Publication number: KR20200087664A
Application number: KR1020190127153A
Authority: KR
Inventors: 정진우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-07-21
Also published as: KR102464852B1

Abstract

The present invention provides an X-ray tube capable of obtaining a high-resolution image. The X-ray tube comprises: a hollow column-shaped chamber having a first axis as a central axis; a cathode electrode on a lower surface of the chamber; an emitter provided at a position where the cathode electrode and the first axis meet; an anode electrode including a through hole having the first axis as a central axis and a target layer inclined with respect to the first axis; a gate electrode having an opening exposing the emitter between the cathode electrode and the anode electrode; a focusing electrode between the gate electrode and the anode electrode; a window spaced apart from the target layer of the anode electrode; and a window electrode provided on an upper surface of the chamber and fixing a side surface of the window. The window electrode is grounded.

Description

엑스선 튜브{X-ray tube}X-ray tube

본 발명은 엑스선 튜브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔을 작은 크기의 포컬 스팟에 집속하는 미소 초점 엑스선 튜브(micro focus X-ray tube)에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray tube, and more particularly, to a micro focus X-ray tube that focuses an electron beam on a small-sized focal spot.

엑스선 튜브는 진공 용기 내부에서 전자를 발생시키고, 전자를 아노드 방향으로 가속시켜 아노드의 금속 타겟에 충돌시킴으로써, 제동복사(Bremsstrahlung) 방법으로 엑스선을 발생시킨다. 이때, 아노드와 캐소드 사이의 전압 차이가 전자를 가속하는 가속 전압으로 정의되며, 엑스선 튜브의 용도에 따라 수 kV 내지 수백 kV의 가속 전압으로 전자를 가속한다. 또한, 엑스선 튜브는 아노드와 캐소드 사이의 게이트 전극 및 집속 전극 등을 더 포함할 수 있다.The X-ray tube generates electrons inside the vacuum container, and accelerates electrons in the anode direction to collide with the metal target of the anode, thereby generating X-rays using a Bremsstrahlung method. At this time, the voltage difference between the anode and the cathode is defined as an acceleration voltage that accelerates electrons, and accelerates electrons with an acceleration voltage of several kV to several hundred kV depending on the use of the X-ray tube. In addition, the X-ray tube may further include a gate electrode and a focusing electrode between the anode and the cathode.

본 발명은 충분한 엑스선량 및 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 엑스선 튜브를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an X-ray tube capable of obtaining a sufficient X-ray dose and a high-resolution image.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 제1 축을 중심축으로 하는 중공 기둥 형태의 챔버, 상기 챔버의 하면 상의 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 제1 축이 만나는 위치에 제공되는 에미터, 상기 제1 축을 중심축으로 하는 관통홀 및 상기 제1 축에 대해 기울어진 타겟층을 포함하는 아노드 전극, 상기 캐소드 전극 및 상기 아노드 전극 사이에서 상기 에미터를 노출시키는 개구를 갖는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 아노드 전극 사이의 집속 전극, 상기 아노드 전극의 상기 타겟층과 이격되는 윈도우, 및 상기 챔버의 상면 상에 제공되며, 상기 윈도우의 측면을 고정하는 윈도우 전극을 포함하되, 상기 윈도우 전극은 접지될 수 있다.X-ray tube according to an embodiment of the present invention is a hollow pillar-shaped chamber having a first axis as a central axis, a cathode electrode on a lower surface of the chamber, an emitter provided at a position where the cathode electrode and the first axis meet, the agent An anode electrode including a through-hole having a central axis and a target layer inclined with respect to the first axis, a gate electrode having an opening exposing the emitter between the cathode electrode and the anode electrode, and the gate electrode And a focusing electrode between the anode electrodes, a window spaced apart from the target layer of the anode electrode, and a window electrode provided on an upper surface of the chamber and fixing a side surface of the window, wherein the window electrode is grounded. Can be.

상기 집속 전극은 복수 개로 제공되고, 상기 집속 전극들은 각각 상기 에미터를 노출시키는 개구들을 가질 수 있다.A plurality of the focusing electrodes are provided, and the focusing electrodes may each have openings exposing the emitter.

상기 집속 전극들 및 상기 게이트 전극은 측면에 제공되는 돌출부들을 각각 포함하되, 상기 돌출부들은 상기 개구들을 둘러싸고, 상기 돌출부들의 두께는 각각 상기 집속 전극들 및 상기 게이트 전극의 두께보다 작을 수 있다.The focusing electrodes and the gate electrode each include protrusions provided on a side surface, wherein the protrusions surround the openings, and the thicknesses of the protrusions may be smaller than the thicknesses of the focusing electrodes and the gate electrode, respectively.

상기 캐소드 전극은 상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 상기 제1 축과 나란한 방향으로 돌출된 제2 부분을 포함할 수 있다.The cathode electrode may include a first portion having a planar shape perpendicular to the first axis and a second portion protruding in a direction parallel to the first axis from the first portion.

상기 에미터는 상기 캐소드 전극의 상기 제2 부분의 상면 상에 제공될 수 있다.The emitter may be provided on the top surface of the second portion of the cathode electrode.

상기 캐소드 전극의 상기 제1 부분과 연결되는 제어 회로부를 더 포함하되, 상기 제어 회로부는 신호가 인가되는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.A control circuit part connected to the first part of the cathode electrode is further included, and the control circuit part may include at least one transistor to which a signal is applied.

상기 아노드 전극은, 상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분, 상기 관통홀을 둘러싸는 중공형 기둥 형태의 제2 부분, 및 상기 제2 부분 상면의 일부분 상에 제공되는 제3 부분을 더 포함하되, 상기 제1 부분의 중심부에 상기 관통홀의 하부 개구가 제공되고, 상기 제2 부분의 중심부에 상기 관통홀의 상부 개구가 제공되고, 상기 제2 부분의 상면은 상기 제1 부분의 상면에 대하여 기울기를 갖고, 상기 제3 부분의 측면부에 상기 타겟층이 제공될 수 있다.The anode electrode may include a first portion in a planar shape perpendicular to the first axis, a second portion in the form of a hollow column surrounding the through hole, and a third portion provided on a portion of the upper surface of the second portion. Further comprising, a lower opening of the through-hole is provided in the center of the first portion, an upper opening of the through-hole is provided in the center of the second portion, and an upper surface of the second portion is an upper surface of the first portion. With respect to, the target layer may be provided on a side portion of the third portion.

상기 타겟층의 타겟면은 상기 제3 부분의 측면부와 나란하고, 상기 타겟면은 상기 제1 축에 대하여 기울기를 가질 수 있다.The target surface of the target layer may be parallel to the side portion of the third portion, and the target surface may have a slope with respect to the first axis.

상기 타겟층은 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The target layer may include at least one of tungsten (W) and molybdenum (Mo).

상기 윈도우 전극은, 상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분, 상기 제1 부분과 상기 챔버의 상면 사이의 제2 부분, 및 상기 제2 부분으로부터 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은 상기 윈도우를 둘러싸고, 상기 제3 부분은 상기 챔버의 측면과 이격될 수 있다.The window electrode extends in a direction parallel to the first axis from a first portion in a planar shape perpendicular to the first axis, a second portion between the first portion and an upper surface of the chamber, and the second portion. Including a third portion, the first portion surrounds the window, the third portion may be spaced apart from the side of the chamber.

상기 윈도우의 두께는 상기 제1 부분의 두께보다 작고, 상기 제3 부분이 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 길이는 상기 제2 부분이 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 길이보다 클 수 있다.The thickness of the window is smaller than the thickness of the first portion, and a length in which the third portion extends in a direction parallel to the first axis may be greater than a length in which the second portion extends in a direction parallel to the first axis. have.

상기 윈도우는 베릴륨(Be), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The window may include at least one of beryllium (Be), copper (Cu), aluminum (Al), and molybdenum (Mo).

상기 챔버는 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 포함할 수 있다.The chamber may include aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 중공 기둥 형태의 챔버, 상기 챔버의 하면 상의 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극 상에 제공되며, 상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 방향으로 전자빔을 방출하는 에미터, 상기 전자빔이 통과하는 제1 개구를 갖는 게이트 전극, 상기 전자빔이 통과하는 제2 개구를 갖는 제1 집속 전극, 상기 전자빔이 통과하는 제3 개구를 갖는 제2 집속 전극, 상기 전자빔이 통과하는 관통홀 및 상기 전자빔이 충돌하여 엑스선이 방사되는 타겟층을 포함하는 아노드 전극, 상기 엑스선이 상기 챔버의 외부로 방출되는 윈도우, 및 상기 윈도우의 측면을 고정하는 윈도우 전극을 포함하되, 상기 제2 개구의 제2 폭은 상기 제3 개구의 제3 폭보다 클 수 있다.In addition, the X-ray tube according to an embodiment of the present invention is provided in a hollow columnar chamber, a cathode electrode on the lower surface of the chamber, and on the cathode electrode, and emitters emitting electron beams in a direction perpendicular to the upper surface of the cathode electrode , A gate electrode having a first opening through which the electron beam passes, a first focusing electrode having a second opening through which the electron beam passes, a second focusing electrode having a third opening through which the electron beam passes, and a penetration through which the electron beam passes An anode electrode including a target layer through which a hole and the electron beam collide and radiates X-rays, a window through which the X-rays are emitted to the outside of the chamber, and a window electrode fixing a side surface of the window, wherein the second electrode includes: The second width may be greater than the third width of the third opening.

상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 상기 전자빔의 경로 상에 상기 제1 내지 제3 개구들의 중심들, 상기 관통홀의 중심축 및 상기 타겟층의 중심이 정렬될 수 있다.Centers of the first to third openings, a central axis of the through hole, and a center of the target layer may be aligned on a path of the electron beam perpendicular to an upper surface of the cathode electrode.

상기 아노드 전극은 상기 챔버의 측면에 고정되고, 상기 아노드 전극의 일부분의 측면부에 상기 타겟층이 제공되되, 상기 타겟층의 타겟면은 상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 상기 전자빔의 경로에 대하여 기울기를 가질 수 있다.The anode electrode is fixed to a side surface of the chamber, and the target layer is provided on a side portion of a portion of the anode electrode, and the target surface of the target layer is tilted with respect to the path of the electron beam perpendicular to the top surface of the cathode electrode. Can have

상기 윈도우는 상기 타겟층과 이격되고, 상기 윈도우의 수직 방향 두께는 상기 윈도우 전극의 수직 방향 두께보다 작고, 상기 윈도우 전극은 접지될 수 있다.The window is spaced apart from the target layer, the vertical thickness of the window is smaller than the vertical thickness of the window electrode, and the window electrode can be grounded.

상기 윈도우 전극은 상기 챔버의 상면을 덮고, 상기 윈도우 전극은 상기 챔버의 내부에서 상기 캐소드 전극을 향하는 방향으로 연장되는 일부분을 포함하되, 상기 일부분은 상기 챔버의 측면과 이격되고, 상기 일부분의 하면은 상기 챔버의 상면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다.The window electrode covers the upper surface of the chamber, and the window electrode includes a portion extending in a direction toward the cathode electrode from inside the chamber, the portion being spaced apart from the side surface of the chamber, and the lower surface of the portion It may be located at a level lower than the upper surface of the chamber.

상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극 및 상기 제2 집속 전극은 각각 상기 제1 내지 제3 개구들을 둘러싸는 제1 내지 제3 돌출부들을 포함하고, 상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극 및 상기 제2 집속 전극은 서로 이격될 수 있다.The gate electrode, the first focusing electrode, and the second focusing electrode each include first to third protrusions surrounding the first to third openings, and the gate electrode, the first focusing electrode, and the second The focusing electrodes may be spaced apart from each other.

상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극, 상기 제2 집속 전극 및 상기 아노드 전극은 각각 제1 내지 제4 전압원들과 연결되고, 상기 제4 전압원은 상기 제1 내지 제3 전압원들보다 고전압일 수 있다.The gate electrode, the first focusing electrode, the second focusing electrode, and the anode electrode are respectively connected to first to fourth voltage sources, and the fourth voltage source may be higher voltage than the first to third voltage sources. have.

본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 윈도우가 접지되어 피사체와 아노드 전극 사이의 거리를 최소화할 수 있고, 게이트 전극 및 집속 전극들을 포함하여 에미터에서 방출되는 전자빔을 효과적으로 집속할 수 있다.In the X-ray tube according to an embodiment of the present invention, a window is grounded to minimize the distance between the subject and the anode electrode, and can effectively focus the electron beam emitted from the emitter, including the gate electrode and the focusing electrodes.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 충분한 엑스선량을 가진 고해상도의 영상을 얻을 수 있다.Accordingly, the X-ray tube according to the embodiment of the present invention can obtain a high-resolution image having a sufficient X-ray dose.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브의 아노드 전극을 상세히 설명하기 위한 확대 사시도들이다.
도 4는 도 1의 B 부분을 확대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1.
3A and 3B are enlarged perspective views for explaining in detail the anode electrode of the X-ray tube according to the embodiment of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 1.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various modifications and changes can be made. However, through the description of the present embodiment, the present disclosure is to be made complete, and is provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. In the accompanying drawings, the components are enlarged in size than actual ones for convenience of description, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In addition, the terms used in this specification may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art unless otherwise defined.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein,'comprises' and/or'comprising' refers to the components, steps, operations and/or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. Or do not exclude additions.

본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.When a layer is referred to herein as being “on” another layer, it may be formed directly on the top of the other layer or a third layer may be interposed between them.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various areas, layers, etc., these areas, layers, etc., should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one region or layer from another region or layer. Accordingly, a part referred to as a first part in one embodiment may be referred to as a second part in another embodiment. The embodiments described and exemplified herein also include complementary embodiments thereof. Portions denoted by the same reference numerals throughout the specification denote the same components.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 엑스선 튜브의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the X-ray tube according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 캐소드 전극(110), 에미터(111), 게이트 전극(120), 제1 및 제2 집속 전극들(130, 140), 아노드 전극(150), 윈도우 전극(160), 윈도우(167) 및 챔버(170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an X-ray tube according to an embodiment of the present invention includes a cathode electrode 110, an emitter 111, a gate electrode 120, first and second focusing electrodes 130 and 140, and an anode It may include the electrode 150, the window electrode 160, the window 167 and the chamber 170.

캐소드 전극(110)은 챔버(170)의 하면 상에 제공될 수 있다. 캐소드 전극(110)은 챔버(170)의 하면을 덮는 제1 부분(110a) 및 제1 부분(110a)으로부터 돌출된 제2 부분(110b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(110a)의 상면은 제1 축(AX1)과 수직하게 만날 수 있다. 제1 부분(110a)은 제어 회로부(CC)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 회로부(CC)는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일 예로, 제어 회로부(CC)는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 포함할 수 있다. 제1 부분(110a)과 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)은, 일 예로, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)일 수 있다. 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)의 게이트(Gate)를 통해 각각 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)가 인가될 수 있다. 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)는 약 10V 이하의 전압을 가질 수 있다. 다만, 도시된 바와 달리, 제2 트랜지스터(TR2)는 제공되지 않을 수 있다. 제2 부분(110b)은 제1 축(AX1)과 나란하게 연장될 수 있다. 일 예로, 제2 부분(110b)은 제1 축(AX1)을 중심축으로 하는 기둥 형태일 수 있다.The cathode electrode 110 may be provided on the lower surface of the chamber 170. The cathode electrode 110 may include a first portion 110a covering the lower surface of the chamber 170 and a second portion 110b protruding from the first portion 110a. The upper surface of the first portion 110a may meet perpendicular to the first axis AX1. The first portion 110a may be electrically connected to the control circuit portion CC. The control circuit unit CC may include at least one transistor. For example, the control circuit unit CC may include a first transistor TR1 and a second transistor TR2. The first portion 110a and the first and second transistors TR1 and TR2 may be connected in series with each other. The first and second transistors TR1 and TR2 may be, for example, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). The first signal S1 and the second signal S2 may be applied through the gates of the first and second transistors TR1 and TR2, respectively. The first signal S1 and the second signal S2 may have a voltage of about 10 V or less. However, unlike illustrated, the second transistor TR2 may not be provided. The second portion 110b may extend in parallel with the first axis AX1. For example, the second portion 110b may have a pillar shape with the first axis AX1 as the central axis.

캐소드 전극(110)의 제2 부분(110b) 상에 에미터(111)가 제공될 수 있다. 일 예로, 에미터(111)는 캐소드 전극(110)의 제2 부분(110b)과 제1 축(AX1)이 만나는 위치에 제공될 수 있다. 에미터(111)는 캐소드 전극(110)의 상면에 수직한 방향으로 전자빔을 방출할 수 있다. 전자빔의 방출 방향은 제1 축(AX1)과 나란할 수 있다.The emitter 111 may be provided on the second portion 110b of the cathode electrode 110. For example, the emitter 111 may be provided at a position where the second portion 110b of the cathode electrode 110 and the first axis AX1 meet. The emitter 111 may emit an electron beam in a direction perpendicular to the top surface of the cathode electrode 110. The emission direction of the electron beam may be parallel to the first axis AX1.

게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 각각 챔버(170)의 측면에 고정될 수 있다. 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 각각 제1 돌출부(121), 제2 돌출부(131) 및 제3 돌출부(141)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)는 각각 제1 내지 제3 돌출부들(121, 131, 141)로 둘러싸인 위치에 제공될 수 있다. 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)은 에미터(111)를 노출시킬 수 있다. 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 각각 제1 내지 제3 전압원들(V1, V2, V3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 전압원들(V1, V2, V3)은 각각 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 전위를 제어할 수 있다. 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 전위에 따라서, 전자빔의 방출 여부 및 전자빔의 경로가 제어될 수 있다. 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)에 대하여 도 4를 참조하여 상세히 후술하도록 한다.The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may be fixed to the side surfaces of the chamber 170, respectively. The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may include a first protrusion 121, a second protrusion 131, and a third protrusion 141, respectively. The first to third openings OP1, OP2, and OP3 may be provided at positions surrounded by the first to third protrusions 121, 131, and 141, respectively. The first to third openings OP1, OP2, and OP3 may expose the emitter 111. The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may be electrically connected to the first to third voltage sources V1, V2, and V3, respectively. The first to third voltage sources V1, V2, and V3 may control potentials of the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140, respectively. Depending on the potentials of the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140, whether the electron beam is emitted or not and the path of the electron beam can be controlled. The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 will be described in detail later with reference to FIG. 4.

아노드 전극(150)은 캐소드 전극(110), 게이트 전극(120), 제1 및 제2 집속 전극들(130, 140)과 이격될 수 있다. 아노드 전극(150)은 챔버(170)의 측면에 고정될 수 있다. 아노드 전극(150)은 제1 부분(151), 제2 부분(153), 제3 부분(155), 타겟층(TL) 및 관통홀(PH)을 포함할 수 있다. 아노드 전극(150)의 제1 부분(151)은 제4 전압원(V4)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전압원(V4)은 아노드 전극(150)의 전위를 제어할 수 있다. 제4 전압원(V4)에 의하여 제어되는 아노드 전극(150)의 전위는 캐소드 전극(110)의 전위보다 높을 수 있다. 또한, 제4 전압원(V4)은 제1 내지 제3 전압원들(V1, V2, V3)보다 고전압일 수 있다. 이에 따라, 캐소드 전극(110)의 에미터(111)에서 방출된 전자빔은 아노드 전극(150)에 도달할 때까지 전위차에 의하여 가속될 수 있다. 관통홀(PH)은 제1 축(AX1)을 중심축으로 하는 빈 공간일 수 있다. 타겟층(TL)의 중심은 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)의 중심들 및 관통홀(PH)의 중심축과 정렬될 수 있다. 에미터(111)에서 방출된 전자빔은 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)의 중심들 및 관통홀(PH)의 중심축을 통과하여 타겟층(TL)의 중심에 도달하는 경로를 진행할 수 있다.The anode electrode 150 may be spaced apart from the cathode electrode 110, the gate electrode 120, and the first and second focusing electrodes 130 and 140. The anode electrode 150 may be fixed to the side of the chamber 170. The anode electrode 150 may include a first portion 151, a second portion 153, a third portion 155, a target layer TL, and a through hole PH. The first portion 151 of the anode electrode 150 may be electrically connected to the fourth voltage source V4. The fourth voltage source V4 may control the potential of the anode electrode 150. The potential of the anode electrode 150 controlled by the fourth voltage source V4 may be higher than the potential of the cathode electrode 110. Also, the fourth voltage source V4 may have a higher voltage than the first to third voltage sources V1, V2, and V3. Accordingly, the electron beam emitted from the emitter 111 of the cathode electrode 110 may be accelerated by a potential difference until it reaches the anode electrode 150. The through-hole PH may be an empty space centered on the first axis AX1. The center of the target layer TL may be aligned with the centers of the first to third openings OP1, OP2, and OP3 and the central axis of the through hole PH. The electron beam emitted from the emitter 111 passes through the centers of the first to third openings OP1, OP2, and OP3 and the central axis of the through hole PH, and proceeds through a path reaching the center of the target layer TL. Can.

윈도우 전극(160) 및 윈도우(167)가 챔버(170)의 상면 상에 제공될 수 있다. 윈도우 전극(160)은 제1 부분(161), 제2 부분(163) 및 제3 부분(165)을 포함할 수 있다. 윈도우 전극(160)의 제1 부분(161)은 윈도우(167)를 고정할 수 있다. 윈도우(167)는 아노드 전극(150)의 타겟층(TL)에서 방사되는 엑스선(200)을 통과시킬 수 있다. 윈도우 전극(160)은 접지 배선(GL)을 통해 접지될 수 있다. 아노드 전극(150) 및 윈도우 전극(160)의 구조에 대하여 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 후술하도록 한다.The window electrode 160 and the window 167 may be provided on the upper surface of the chamber 170. The window electrode 160 may include a first portion 161, a second portion 163 and a third portion 165. The first portion 161 of the window electrode 160 may fix the window 167. The window 167 may pass the X-ray 200 emitted from the target layer TL of the anode electrode 150. The window electrode 160 may be grounded through the ground wire GL. The structures of the anode electrode 150 and the window electrode 160 will be described later in detail with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B.

챔버(170)는 제1 축(AX1)을 중심축으로 하는 중공형 기둥 형태일 수 있다. 챔버(170)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 챔버(170)는 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 포함할 수 있다. 챔버(170)는 캐소드 전극(110), 게이트 전극(120), 제1 및 제2 집속 전극들(130, 140) 및 아노드 전극(150)을 둘러쌀 수 있다. 챔버(170)의 하면은 캐소드 전극(110)으로 덮일 수 있다. 또한, 챔버(170)의 상면은 윈도우(167) 및 윈도우 전극(160)으로 덮일 수 있다. 챔버(170)의 내부는 고진공 상태일 수 있다. 챔버(170) 내부의 고진공 상태가 유지됨으로 인하여, 에미터(111)에서 방출된 전자빔이 산란되지 않고 아노드 전극(150)의 타겟층(TL)까지 제1 축(AX1)을 따라 진행할 수 있다.The chamber 170 may be in the form of a hollow pillar having a first axis AX1 as a central axis. The chamber 170 may include an insulating material. For example, the chamber 170 may include aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). The chamber 170 may surround the cathode electrode 110, the gate electrode 120, the first and second focusing electrodes 130 and 140 and the anode electrode 150. The lower surface of the chamber 170 may be covered with the cathode electrode 110. In addition, the upper surface of the chamber 170 may be covered with a window 167 and a window electrode 160. The interior of the chamber 170 may be in a high vacuum state. Since the high vacuum state inside the chamber 170 is maintained, the electron beam emitted from the emitter 111 is not scattered and can proceed along the first axis AX1 to the target layer TL of the anode electrode 150.

디텍터(210) 및 피사체(220)는 윈도우(167)로부터 방사되는 엑스선(200)의 경로 상에 제공될 수 있다. 피사체(220)는 윈도우(167)와 디텍터(210) 사이에 제공될 수 있다. 피사체(220)는 윈도우(167) 및 디텍터(210)와 이격될 수 있다. 디텍터(210)가 피사체(220)로부터 이격됨으로 인하여, 피사체(220)를 통과한 엑스선 영상이 확대될 수 있다. 피사체(220)를 통과한 엑스선 영상을 분석하여 피사체(220)를 파괴하지 않고 피사체(220) 내부의 미세 구조를 정밀하게 검사할 수 있다. 또한, 윈도우(167)가 접지 배선(GL)을 통해 접지됨에 따라서, 디텍터(210) 및 피사체(220)와 윈도우(167) 사이의 거리가 최소화될 수 있다. 또한, 피사체(220)와 아노드 전극(150) 사이의 거리가 최소화될 수 있다. 디텍터(210) 및 피사체(220)와 윈도우(167) 사이의 거리 및 피사체(220)와 아노드 전극(150) 사이의 거리가 최소화됨에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브는 충분한 엑스선량 및 고해상도의 영상을 얻을 수 있다.The detector 210 and the subject 220 may be provided on the path of the X-ray 200 radiated from the window 167. The subject 220 may be provided between the window 167 and the detector 210. The subject 220 may be spaced apart from the window 167 and the detector 210. Because the detector 210 is separated from the subject 220, the X-ray image passing through the subject 220 may be enlarged. By analyzing the X-ray image that has passed through the subject 220, the microstructure inside the subject 220 can be precisely inspected without destroying the subject 220. In addition, as the window 167 is grounded through the ground wire GL, the distance between the detector 210 and the subject 220 and the window 167 may be minimized. In addition, the distance between the subject 220 and the anode electrode 150 may be minimized. As the distance between the detector 210 and the subject 220 and the window 167 and the distance between the subject 220 and the anode electrode 150 are minimized, the X-ray tube according to an embodiment of the present invention has a sufficient X-ray dose. And high resolution images.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브의 아노드 전극을 상세히 설명하기 위한 확대 사시도이다. 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 튜브의 아노드 전극의 일부분을 상세히 설명하기 위한 확대 사시도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1. Figure 3a is an enlarged perspective view for explaining in detail the anode electrode of the X-ray tube according to an embodiment of the present invention. 3B is an enlarged perspective view for explaining in detail a portion of the anode electrode of the X-ray tube according to the embodiment of the present invention.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 아노드 전극(150)은 제1 부분(151), 제2 부분(153), 제3 부분(155), 타겟층(TL) 및 관통홀(PH)을 포함할 수 있다.2, 3A, and 3B, the anode electrode 150 includes a first portion 151, a second portion 153, a third portion 155, a target layer TL, and a through hole PH It may include.

아노드 전극(150)의 제1 부분(151)은 제1 축(AX1)과 수직한 평면 형태일 수 있다. 제1 부분(151)은 챔버(170)의 측면에 고정될 수 있다. 제1 부분(151)의 중심부에 관통홀(PH)의 하부 개구(PHb)가 제공될 수 있다. 관통홀(PH)의 하부 개구(PHb)는 상부로 가면서 폭이 좁아질 수 있다.The first portion 151 of the anode electrode 150 may have a plane shape perpendicular to the first axis AX1. The first portion 151 may be fixed to the side of the chamber 170. A lower opening PHb of the through hole PH may be provided at the center of the first portion 151. The width of the lower opening PHb of the through hole PH may be narrowed while going upward.

아노드 전극(150)의 제2 부분(153)은 관통홀(PH)을 둘러싸는 중공형 기둥 형태일 수 있다. 제2 부분(153)은 제1 부분(151)으로부터 관통홀(PH)의 측면을 따라 수직하게 연장될 수 있다. 제2 부분(153)의 상면은 제1 부분(151)의 상면에 대하여 기울기를 가질 수 있다. 즉, 제2 부분(153)의 상면은 위치에 따라 제1 부분(151)으로부터의 높이가 다를 수 있다. 제2 부분(153)의 상면의 중심부에 관통홀(PH)의 상부 개구(PHt)가 제공될 수 있다. 관통홀(PH)의 상부 개구(PHt)는 제2 부분(153)의 상면과 마찬가지로 제1 부분(151)의 상면에 대하여 기울기를 가질 수 있다.The second portion 153 of the anode electrode 150 may be in the form of a hollow column surrounding the through hole PH. The second portion 153 may extend vertically from the first portion 151 along the side surface of the through hole PH. The upper surface of the second portion 153 may have a slope with respect to the upper surface of the first portion 151. That is, the upper surface of the second portion 153 may have a different height from the first portion 151 depending on the location. The upper opening PHt of the through-hole PH may be provided at the center of the upper surface of the second portion 153. The upper opening PHt of the through-hole PH may have an inclination with respect to the upper surface of the first portion 151 like the upper surface of the second portion 153.

아노드 전극(150)의 제3 부분(155)은 제2 부분(153)의 상면의 일부분에 제공될 수 있다. 제3 부분(155)과 접하는 제2 부분(153)의 상면의 일부분은 제1 부분(151)으로부터의 높이가 가장 높은 일부분일 수 있다. 제3 부분(155)의 측면부(155s)는 제2 축(AX2)과 나란한 면일 수 있다. 제2 축(AX2)은 제1 축(AX1)과 제1 각도(θ)를 이룰 수 있다. 제3 부분(155)의 측면부(155s) 상에 타겟층(TL)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 타겟층(TL)은 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 타겟층(TL)의 타겟면(TLs)은 제2 축(AX2)과 나란한 면일 수 있다. 제2 축(AX2)은 타겟층(TL)의 타겟면(TLs) 상에서 연장될 수 있다. 즉, 타겟층(TL)의 타겟면(TLs)은 제3 부분(155)의 측면부(155s)와 나란할 수 있다. 제1 축(AX1) 및 제2 축(AX2)은 타겟층(TL)의 타겟면(TLs)의 중심과 만날 수 있다. 제1 축(AX1) 및 제2 축(AX2)이 만나는 타겟면(TLs)의 중심 주변에 포컬 스팟(FS)이 형성될 수 있다. 포컬 스팟(FS)은 집속된 전자빔이 타겟면(TLs)과 만나는 지점일 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 포컬 스팟(FS)은 제2 축(AX2)을 중심축으로 하는 타원 형태일 수 있다. 전자빔이 포컬 스팟(FS)에 충돌함으로 인하여, 타겟층(TL)으로부터 엑스선(200)이 방사될 수 있다. 엑스선(200)은 제2 축(AX2)에 대하여 기울어진 방향들로 방사될 수 있다.The third portion 155 of the anode electrode 150 may be provided on a portion of the upper surface of the second portion 153. A portion of the upper surface of the second portion 153 in contact with the third portion 155 may be a portion having the highest height from the first portion 151. The side portion 155s of the third portion 155 may be a side surface parallel to the second axis AX2. The second axis AX2 may form a first angle θ with the first axis AX1. The target layer TL may be provided on the side portion 155s of the third portion 155. For example, the target layer TL may include at least one of tungsten (W) and molybdenum (Mo). The target surface TLs of the target layer TL may be a surface parallel to the second axis AX2. The second axis AX2 may extend on the target surfaces TLs of the target layer TL. That is, the target surface TLs of the target layer TL may be parallel to the side portion 155s of the third portion 155. The first axis AX1 and the second axis AX2 may meet the center of the target surface TLs of the target layer TL. The focal spot FS may be formed around the center of the target surface TLs where the first axis AX1 and the second axis AX2 meet. The focal spot FS may be a point where the focused electron beam meets the target surfaces TLs. 3A and 3B, the focal spot FS may have an elliptical shape with the second axis AX2 as the central axis. Because the electron beam collides with the focal spot FS, the X-ray 200 may be radiated from the target layer TL. The X-ray 200 may be radiated in directions inclined with respect to the second axis AX2.

윈도우 전극(160)은 제1 부분(161), 제2 부분(163) 및 제3 부분(165)을 포함할 수 있다.The window electrode 160 may include a first portion 161, a second portion 163 and a third portion 165.

윈도우 전극(160)의 제1 부분(161)은 제1 축(AX1)과 수직한 평면 형태일 수 있다. 제1 부분(161)의 일부에 윈도우 개구(WO)가 제공될 수 있다. 윈도우 개구(WO) 내부에 윈도우(167)가 제공될 수 있다. 제1 부분(161)은 윈도우(167)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 제1 부분(161)은 윈도우(167)의 측면을 고정할 수 있다. 윈도우(167)는 아노드 전극(150)의 타겟층(TL)과 이격될 수 있다. 윈도우(167)의 수직 방향 두께는 윈도우 전극(160)의 제1 부분(161)의 수직 방향 두께보다 작을 수 있다. 이하에서, 수직 방향은 제1 축(AX1)과 나란한 방향일 수 있다. 윈도우(167)는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(167)는 베릴륨(Be), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 윈도우(167)를 통하여 타겟층(TL)에서 방사되는 엑스선(200)이 챔버(170) 외부로 방출될 수 있다.The first portion 161 of the window electrode 160 may have a plane shape perpendicular to the first axis AX1. A window opening WO may be provided in a part of the first portion 161. A window 167 may be provided inside the window opening WO. The first portion 161 may surround the window 167. That is, the first portion 161 may fix the side surface of the window 167. The window 167 may be spaced apart from the target layer TL of the anode electrode 150. The vertical thickness of the window 167 may be smaller than the vertical thickness of the first portion 161 of the window electrode 160. Hereinafter, the vertical direction may be a direction parallel to the first axis AX1. The window 167 may include metal. For example, the window 167 may include at least one of beryllium (Be), copper (Cu), aluminum (Al), and molybdenum (Mo). The X-ray 200 emitted from the target layer TL through the window 167 may be emitted outside the chamber 170.

윈도우 전극(160)의 제2 부분(163)은 제1 부분(161)로부터 챔버(170)의 상면으로 연장될 수 있다. 제2 부분(163)의 수평 방향 두께는 챔버(170)의 측면의 수평 방향 두께보다 클 수 있다. 이하에서, 수평 방향은 제1 축(AX1)과 수직한 평면 상의 일 방향일 수 있다. 제2 부분(163)의 하면은 챔버(170)의 상면과 공면을 이룰 수 있다.The second portion 163 of the window electrode 160 may extend from the first portion 161 to the top surface of the chamber 170. The horizontal thickness of the second portion 163 may be greater than the horizontal thickness of the side surface of the chamber 170. Hereinafter, the horizontal direction may be one direction on a plane perpendicular to the first axis AX1. The lower surface of the second portion 163 may be flush with the upper surface of the chamber 170.

윈도우 전극(160)의 제3 부분(165)은 제2 부분(163)으로부터 제1 축(AX1)과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 일 예로, 제3 부분(165)이 제1 축(AX1)과 나란한 방향으로 연장되는 길이는 제2 부분(163)이 제1 축(AX1)과 나란한 방향으로 연장되는 길이보다 클 수 있다. 제3 부분(165)은 챔버(170)의 측면과 이격될 수 있다. 제3 부분(165)의 하면은 챔버(170)의 상면 및 제2 부분(163)의 하면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 제3 부분(165)이 없는 경우, 윈도우 전극(160)과 챔버(170)의 상면이 접하는 부분에 전계가 집중되고 전하가 축적되기 쉬워서, 챔버(170)의 절연 특성이 저하될 수 있다. 즉, 챔버(170)의 측면과 이격되어 제1 축(AX1)과 나란하게 연장되는 제3 부분(165)은 챔버(170)의 절연 특성 저하를 방지할 수 있다.The third portion 165 of the window electrode 160 may extend from the second portion 163 in a direction parallel to the first axis AX1. For example, the length of the third portion 165 extending in a direction parallel to the first axis AX1 may be greater than the length of the second portion 163 extending in a direction parallel to the first axis AX1. The third portion 165 may be spaced apart from the side surface of the chamber 170. The lower surface of the third portion 165 may be positioned at a lower level than the upper surface of the chamber 170 and the lower surface of the second portion 163. In the absence of the third portion 165, the electric field is concentrated in the portion where the upper surface of the window electrode 160 and the chamber 170 come into contact and electric charges are likely to accumulate, and the insulating properties of the chamber 170 may be deteriorated. That is, the third portion 165 spaced apart from the side surface of the chamber 170 and extending in parallel with the first axis AX1 may prevent deterioration of the insulating properties of the chamber 170.

도 4는 도 1의 B 부분을 확대한 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 1.

도 4를 참조하면, 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)이 챔버(170)의 측면에 제공될 수 있다. 다만, 도시된 바와 달리, 집속 전극이 한 개만 제공되거나 3개 이상 제공될 수 있다.Referring to FIG. 4, a gate electrode 120, a first focusing electrode 130, and a second focusing electrode 140 may be provided on the side surface of the chamber 170. However, unlike illustrated, only one focusing electrode may be provided, or three or more focusing electrodes may be provided.

게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 각각 제1 축(AX)과 수직하게 연장되는 부분들 및 제1 축(AX)과 나란하게 연장되는 부분을 포함할 수 있다. 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 형상은 실질적으로 유사할 수 있다.The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 respectively include portions extending perpendicularly to the first axis AX and portions extending parallel to the first axis AX. It can contain. The shapes of the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may be substantially similar.

게이트 전극(120)은 제1 축(AX1)과 수직하게 연장되는 제1 부분(120a) 및 제3 부분(120c)과 제1 축(AX1)과 나란하게 연장되는 제2 부분(120b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(120a)은 챔버(170)의 측면에 고정될 수 있다. 제1 부분(120a)은 챔버(170)의 측면으로부터 제1 축(AX1)에 근접하는 방향으로 연장될 수 있다. 제2 부분(120b)은 제1 부분(120a)의 일 단부로부터 캐소드 전극(110)에서 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 제2 부분(120b)과 접하는 제1 부분(120a)의 일 단부는 챔버(170)와 접하지 않을 수 있다. 제3 부분(120c)은 제2 부분(120b)으로부터 제1 축(AX1)에 근접하는 방향으로 연장될 수 있다. 다만, 도시된 바와 달리, 게이트 전극(120)은 챔버(170)의 측면으로부터 제1 축(AX1)과 수직하게 연장되는 평면 형태일 수 있다. 게이트 전극(120)은 제3 부분(120c)의 측면에 제공되는 제1 돌출부(121)를 더 포함할 수 있다. 제1 돌출부(121)는 제3 부분(120c)의 측면으로부터 제1 축(AX1)에 근접하는 방향으로 연장될 수 있다. 제1 돌출부(121)의 수직 방향 두께는 제3 부분(120c)의 수직 방향 두께보다 작을 수 있다. 제3 부분(120c)의 두께보다 제1 돌출부(121)의 두께가 작음으로 인하여, 전자빔 집속 효율이 보다 증대될 수 있다. 또한, 제1 개구(OP1)는 제1 돌출부(121)로 둘러싸인 공간일 수 있다. 제1 개구(OP1)는 에미터(111)를 노출시킬 수 있다. 제1 개구(OP1)의 제1 폭(D1)은 에미터(111)의 수평 방향 폭보다 클 수 있다. 이상에서, 게이트 전극(120)의 형상에 대해서 서술한 내용은 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 형상에 대해서도 실질적으로 동일하게 성립할 수 있다.The gate electrode 120 includes a first portion 120a extending perpendicularly to the first axis AX1 and a third portion 120c and a second portion 120b extending parallel to the first axis AX1. can do. The first portion 120a may be fixed to the side of the chamber 170. The first portion 120a may extend from a side surface of the chamber 170 in a direction close to the first axis AX1. The second portion 120b may extend in a direction away from the cathode electrode 110 from one end of the first portion 120a. One end of the first portion 120a contacting the second portion 120b may not contact the chamber 170. The third portion 120c may extend from the second portion 120b in a direction close to the first axis AX1. However, unlike illustrated, the gate electrode 120 may have a flat shape extending perpendicularly to the first axis AX1 from the side surface of the chamber 170. The gate electrode 120 may further include a first protrusion 121 provided on a side surface of the third portion 120c. The first protrusion 121 may extend from a side surface of the third portion 120c in a direction close to the first axis AX1. The vertical thickness of the first protrusion 121 may be smaller than the vertical thickness of the third portion 120c. Since the thickness of the first protrusion 121 is smaller than the thickness of the third portion 120c, the electron beam focusing efficiency may be further increased. Also, the first opening OP1 may be a space surrounded by the first protrusion 121. The first opening OP1 may expose the emitter 111. The first width D1 of the first opening OP1 may be greater than the horizontal width of the emitter 111. In the above, the description of the shape of the gate electrode 120 can be substantially the same for the shapes of the first focusing electrode 130 and the second focusing electrode 140.

이하에서, 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 위치 관계 및 차이점을 설명하도록 한다.Hereinafter, the positional relationship and differences between the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 will be described.

게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 서로 이격될 수 있다. 즉, 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 게이트 전극(120)은 캐소드 전극(110)과 이격될 수 있고, 제2 집속 전극(140)은 아노드 전극(150)과 이격될 수 있다.The gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may be spaced apart from each other. That is, the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140 may be electrically separated from each other. In addition, the gate electrode 120 may be spaced apart from the cathode electrode 110, and the second focusing electrode 140 may be spaced apart from the anode electrode 150.

게이트 전극(120)의 제3 부분(120c)의 측면은 제1 집속 전극(130)의 제3 부분(130c)의 측면보다 제1 축(AX1)과 가까울 수 있다. 또한, 제1 집속 전극(130)의 제3 부분(130c)의 측면은 제2 집속 전극(140)의 제3 부분(140c)의 측면보다 제1 축(AX1)과 가까울 수 있다. 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)은 게이트 전극(120), 제1 집속 전극(130) 및 제2 집속 전극(140)의 제1 내지 제3 돌출부들(121, 131, 141)로 둘러싸인 공간에 각각 제공될 수 있다. 제1 내지 제3 개구들(OP1, OP2, OP3)은 에미터(111)를 노출시킬 수 있다. 이에 따라, 에미터(111)에서 방출되는 전자빔은 제1 축(AX1)을 따라 진행할 수 있다. 이때, 제2 개구(OP2)의 제2 폭(D2)은 제3 개구(OP3)의 제3 폭(D3)보다 클 수 있다. 이에 따라, 제2 개구(OP2)를 통과한 전자빔은 제3 개구(OP3)를 지나면서 더욱 집속될 수 있다.The side surface of the third portion 120c of the gate electrode 120 may be closer to the first axis AX1 than the side surface of the third portion 130c of the first focusing electrode 130. Also, the side surface of the third portion 130c of the first focusing electrode 130 may be closer to the first axis AX1 than the side surface of the third portion 140c of the second focusing electrode 140. The first to third openings OP1, OP2, and OP3 are the first to third protrusions 121, 131, and 141 of the gate electrode 120, the first focusing electrode 130, and the second focusing electrode 140. ). The first to third openings OP1, OP2, and OP3 may expose the emitter 111. Accordingly, the electron beam emitted from the emitter 111 may travel along the first axis AX1. At this time, the second width D2 of the second opening OP2 may be greater than the third width D3 of the third opening OP3. Accordingly, the electron beam passing through the second opening OP2 may be further focused while passing through the third opening OP3.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

110: 캐소드 전극
120: 게이트 전극
130: 제1 집속 전극
140: 제2 집속 전극
150: 아노드 전극
160: 윈도우 전극
170: 챔버
210: 디텍터
220: 피사체
PH: 관통홀
TL: 타겟층110: cathode electrode
120: gate electrode
130: first focusing electrode
140: second focusing electrode
150: anode electrode
160: window electrode
170: chamber
210: detector
220: subject
PH: Through hole
TL: target layer

Claims

제1 축을 중심축으로 하는 중공 기둥 형태의 챔버;
상기 챔버의 하면 상의 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극과 상기 제1 축이 만나는 위치에 제공되는 에미터;
상기 제1 축을 중심축으로 하는 관통홀 및 상기 제1 축에 대해 기울어진 타겟층을 포함하는 아노드 전극;
상기 캐소드 전극 및 상기 아노드 전극 사이에서 상기 에미터를 노출시키는 개구를 갖는 게이트 전극;
상기 게이트 전극 및 상기 아노드 전극 사이의 집속 전극;
상기 아노드 전극의 상기 타겟층과 이격되는 윈도우; 및
상기 챔버의 상면 상에 제공되며, 상기 윈도우의 측면을 고정하는 윈도우 전극을 포함하되,
상기 윈도우 전극은 접지되는 엑스선 튜브.
A hollow columnar chamber having a first axis as a central axis;
A cathode electrode on a lower surface of the chamber;
An emitter provided at a position where the cathode electrode and the first axis meet;
An anode electrode including a through hole having the first axis as a central axis and a target layer inclined with respect to the first axis;
A gate electrode having an opening exposing the emitter between the cathode electrode and the anode electrode;
A focusing electrode between the gate electrode and the anode electrode;
A window spaced apart from the target layer of the anode electrode; And
It is provided on the upper surface of the chamber, including a window electrode for fixing the side of the window,
The window electrode is an X-ray tube to be grounded.

제 1 항에 있어서,
상기 집속 전극은 복수 개로 제공되고,
상기 집속 전극들은 각각 상기 에미터를 노출시키는 개구들을 갖는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
A plurality of the focusing electrodes are provided,
The focusing electrodes each have an X-ray tube having openings exposing the emitter.

제 2 항에 있어서,
상기 집속 전극들 및 상기 게이트 전극은 측면에 제공되는 돌출부들을 각각 포함하되,
상기 돌출부들은 상기 개구들을 둘러싸고,
상기 돌출부들의 두께는 각각 상기 집속 전극들 및 상기 게이트 전극의 두께보다 작은 엑스선 튜브.
According to claim 2,
The focusing electrodes and the gate electrode each include protrusions provided on side surfaces,
The protrusions surround the openings,
The thickness of the protrusions is smaller than the thickness of the focusing electrodes and the gate electrode, respectively.

제 1 항에 있어서,
상기 캐소드 전극은 상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 상기 제1 축과 나란한 방향으로 돌출된 제2 부분을 포함하는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The cathode electrode is an X-ray tube including a first portion in a plane shape perpendicular to the first axis and a second portion protruding in a direction parallel to the first axis from the first portion.

제 4 항에 있어서,
상기 에미터는 상기 캐소드 전극의 상기 제2 부분의 상면 상에 제공되는 엑스선 튜브.
The method of claim 4,
The emitter is an X-ray tube provided on an upper surface of the second portion of the cathode electrode.

제 4 항에 있어서,
상기 캐소드 전극의 상기 제1 부분과 연결되는 제어 회로부를 더 포함하되,
상기 제어 회로부는 신호가 인가되는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 엑스선 튜브.
The method of claim 4,
Further comprising a control circuit portion connected to the first portion of the cathode electrode,
The control circuit unit X-ray tube including at least one transistor to which a signal is applied.

제 1 항에 있어서,
상기 아노드 전극은:
상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분;
상기 관통홀을 둘러싸는 중공형 기둥 형태의 제2 부분; 및
상기 제2 부분의 상면의 일부분 상에 제공되는 제3 부분을 더 포함하되,
상기 제1 부분의 중심부에 상기 관통홀의 하부 개구가 제공되고,
상기 제2 부분의 중심부에 상기 관통홀의 상부 개구가 제공되고,
상기 제2 부분의 상면은 상기 제1 부분의 상면에 대하여 기울기를 갖고,
상기 제3 부분의 측면부에 상기 타겟층이 제공되는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The anode electrode is:
A first portion in a planar shape perpendicular to the first axis;
A second portion in the form of a hollow column surrounding the through hole; And
Further comprising a third portion provided on a portion of the upper surface of the second portion,
A lower opening of the through hole is provided in the center of the first portion,
The upper opening of the through-hole is provided in the center of the second portion,
The upper surface of the second portion has a slope with respect to the upper surface of the first portion,
The X-ray tube is provided with the target layer on the side of the third portion.

제 7 항에 있어서,
상기 타겟층의 타겟면은 상기 제3 부분의 측면부와 나란하고,
상기 타겟면은 상기 제1 축에 대하여 기울기를 갖는 엑스선 튜브.
The method of claim 7,
The target surface of the target layer is parallel to the side portion of the third part,
The target surface is an X-ray tube having a tilt with respect to the first axis.

제 1 항에 있어서,
상기 타겟층은 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The target layer is an X-ray tube comprising at least one of tungsten (W) and molybdenum (Mo).

제 1 항에 있어서,
상기 윈도우 전극은:
상기 제1 축과 수직한 평면 형태의 제1 부분;
상기 제1 부분과 상기 챔버의 상면 사이의 제2 부분; 및
상기 제2 부분으로부터 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함하되,
상기 제1 부분은 상기 윈도우를 둘러싸고,
상기 제3 부분은 상기 챔버의 측면과 이격되는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The window electrode is:
A first portion in a planar shape perpendicular to the first axis;
A second portion between the first portion and an upper surface of the chamber; And
A third portion extending in a direction parallel to the first axis from the second portion,
The first portion surrounds the window,
The third portion is an X-ray tube spaced apart from the side of the chamber.

제 10 항에 있어서,
상기 윈도우의 두께는 상기 제1 부분의 두께보다 작고,
상기 제3 부분이 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 길이는 상기 제2 부분이 상기 제1 축과 나란한 방향으로 연장되는 길이보다 큰 엑스선 튜브.
The method of claim 10,
The thickness of the window is smaller than the thickness of the first portion,
The length of the third portion extending in a direction parallel to the first axis is greater than the length of the second portion extending in a direction parallel to the first axis.

제 1 항에 있어서,
상기 윈도우는 베릴륨(Be), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The window is an X-ray tube including at least one of beryllium (Be), copper (Cu), aluminum (Al), and molybdenum (Mo).

제 1 항에 있어서,
상기 챔버는 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 포함하는 엑스선 튜브.
According to claim 1,
The chamber is an X-ray tube containing aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ).

중공 기둥 형태의 챔버;
상기 챔버의 하면 상의 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극 상에 제공되며, 상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 방향으로 전자빔을 방출하는 에미터;
상기 전자빔이 통과하는 제1 개구를 갖는 게이트 전극;
상기 전자빔이 통과하는 제2 개구를 갖는 제1 집속 전극;
상기 전자빔이 통과하는 제3 개구를 갖는 제2 집속 전극;
상기 전자빔이 통과하는 관통홀 및 상기 전자빔이 충돌하여 엑스선이 방사되는 타겟층을 포함하는 아노드 전극;
상기 엑스선이 상기 챔버의 외부로 방출되는 윈도우; 및
상기 윈도우의 측면을 고정하는 윈도우 전극을 포함하되,
상기 제2 개구의 제2 폭은 상기 제3 개구의 제3 폭보다 큰 엑스선 튜브.
A hollow columnar chamber;
A cathode electrode on a lower surface of the chamber;
An emitter provided on the cathode electrode and emitting an electron beam in a direction perpendicular to an upper surface of the cathode electrode;
A gate electrode having a first opening through which the electron beam passes;
A first focusing electrode having a second opening through which the electron beam passes;
A second focusing electrode having a third opening through which the electron beam passes;
An anode electrode including a through hole through which the electron beam passes and a target layer through which the electron beam collides and radiates X-rays;
A window through which the X-rays are emitted to the outside of the chamber; And
It includes a window electrode for fixing the side of the window,
The second width of the second opening is greater than the third width of the third opening X-ray tube.

제 14 항에 있어서,
상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 상기 전자빔의 경로 상에 상기 제1 내지 제3 개구들의 중심들, 상기 관통홀의 중심축 및 상기 타겟층의 중심이 정렬되는 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
An X-ray tube in which centers of the first to third openings, a center axis of the through hole, and a center of the target layer are aligned on a path of the electron beam perpendicular to an upper surface of the cathode electrode.

제 14 항에 있어서,
상기 아노드 전극은 상기 챔버의 측면에 고정되고,
상기 아노드 전극의 일부분의 측면부에 상기 타겟층이 제공되되,
상기 타겟층의 타겟면은 상기 캐소드 전극의 상면에 수직한 상기 전자빔의 경로에 대하여 기울기를 갖는 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
The anode electrode is fixed to the side of the chamber,
The target layer is provided on a side surface of a portion of the anode electrode,
The target surface of the target layer is an X-ray tube having a slope with respect to the path of the electron beam perpendicular to the upper surface of the cathode electrode.

제 14 항에 있어서,
상기 윈도우는 상기 타겟층과 이격되고,
상기 윈도우의 수직 방향 두께는 상기 윈도우 전극의 수직 방향 두께보다 작고,
상기 윈도우 전극은 접지되는 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
The window is spaced apart from the target layer,
The vertical thickness of the window is smaller than the vertical thickness of the window electrode,
The window electrode is an X-ray tube to be grounded.

제 14 항에 있어서,
상기 윈도우 전극은 상기 챔버의 상면을 덮고,
상기 윈도우 전극은 상기 챔버의 내부에서 상기 캐소드 전극을 향하는 방향으로 연장되는 일부분을 포함하되,
상기 일부분은 상기 챔버의 측면과 이격되고,
상기 일부분의 하면은 상기 챔버의 상면보다 낮은 레벨에 위치하는 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
The window electrode covers the upper surface of the chamber,
The window electrode includes a portion extending in a direction toward the cathode electrode inside the chamber,
The portion is spaced from the side of the chamber,
The lower surface of the portion of the X-ray tube is located at a lower level than the upper surface of the chamber.

제 14 항에 있어서,
상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극 및 상기 제2 집속 전극은 각각 상기 제1 내지 제3 개구들을 둘러싸는 제1 내지 제3 돌출부들을 포함하고,
상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극 및 상기 제2 집속 전극은 서로 이격되는 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
The gate electrode, the first focusing electrode, and the second focusing electrode each include first to third protrusions surrounding the first to third openings,
The gate electrode, the first focusing electrode, and the second focusing electrode are X-ray tubes spaced apart from each other.

제 14 항에 있어서,
상기 게이트 전극, 상기 제1 집속 전극, 상기 제2 집속 전극 및 상기 아노드 전극은 각각 제1 내지 제4 전압원들과 연결되고,
상기 제4 전압원은 상기 제1 내지 제3 전압원들보다 고전압인 엑스선 튜브.
The method of claim 14,
The gate electrode, the first focusing electrode, the second focusing electrode, and the anode electrode are respectively connected to first to fourth voltage sources,
The fourth voltage source is an X-ray tube having a higher voltage than the first to third voltage sources.