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KR101915523B1 - X-ray tube - Google Patents

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KR101915523B1
KR101915523B1 KR1020130004307A KR20130004307A KR101915523B1 KR 101915523 B1 KR101915523 B1 KR 101915523B1 KR 1020130004307 A KR1020130004307 A KR 1020130004307A KR 20130004307 A KR20130004307 A KR 20130004307A KR 101915523 B1 KR101915523 B1 KR 101915523B1
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KR
South Korea
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gate
focusing
mesh
electron beam
voltage
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KR1020130004307A
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Inventor
정진우
송윤호
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한국전자통신연구원
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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

에미터에서 방출된 전자빔을 더욱 집속시킴으로써 보다 선명한 엑스선 이미지를 얻을 수 있는 엑스선 튜브를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는, 캐소드 전극에 형성되어 전자빔을 방출하는 에미터, 상기 캐소드 전극 상에 형성되며, 상기 전자빔을 통과시키기 위한 다수의 게이트홀을 포함하는 게이트 메쉬, 상기 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 다수의 게이트홀과 같은 동심원을 가지는 다수의 집속 게이트홀을 포함하는 집속 게이트 메쉬, 상기 집속 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 게이트 메쉬 및 집속 게이트 메쉬를 통과한 전자빔을 집속시키는 집속 전극 및 상기 집속된 전자빔의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 아노드 전극을 포함한다.Ray tube to provide a clearer x-ray image by further focusing the electron beam emitted from the emitter. An X-ray tube according to an embodiment of the present invention includes: an emitter formed on a cathode electrode to emit an electron beam; a gate mesh formed on the cathode electrode and including a plurality of gate holes for passing the electron beam; A converging gate mesh formed on the mesh and including a plurality of concentrating gate holes having concentric circles such as the plurality of gate holes, an electron beam passing through the gate mesh and the focusing gate mesh, And an anode electrode for generating X-rays by collision of the focused electron beam.

Description

엑스선 튜브{X-RAY TUBE}X-ray tube {X-RAY TUBE}

본 발명은 전계 방출 엑스선원의 전자빔 집속 성능을 높여 정밀한 엑스선 이미지를 얻을 수 있도록 하는 엑스선 튜브에 관한 것이다.
The present invention relates to an X-ray tube capable of enhancing an electron beam focusing performance of a field emission X-ray source to obtain an accurate X-ray image.

일반적으로 3극형 전계 방출 엑스선원은 아노드 전압에 관계없이 게이트에 인가되는 전압에 의해 인출되는 전자빔의 양이 결정되므로, 엑스선의 양(dose)을 조절하기가 용이하다. 하지만 전자빔의 세기(아노드 전류)를 높이기 위해 게이트 전압을 높일 경우 게이트를 통과한 전자빔이 방사형으로 퍼지게 되므로 아노드 타겟에 도달하는 전자빔 초점의 크기를 최소한으로 줄이는데 한계가 있게 된다. 일반적으로 아노드 타겟에 도달하는 전자빔의 초점 크기가 작을수록 좁은 영역에서 엑스선이 방출되므로 더 선명한 엑스선 이미지를 얻을 수 있다.Generally, the amount of the electron beam extracted by the voltage applied to the gate is determined regardless of the anode voltage, so that the dose of the X-ray can be easily controlled. However, when the gate voltage is increased to increase the intensity of the electron beam (anode current), the electron beam passing through the gate spreads radially. Therefore, there is a limit in minimizing the size of the electron beam focus reaching the anode target. Generally, the smaller the focal point size of the electron beam reaching the anode target, the more x-ray image is obtained because the x-ray is emitted in a narrow region.

도 1은 종래의 3극형 전계 방출 엑스선 튜브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 엑스선 튜브에서 게이트 전압을 달리했을 때 전자빔의 방사 형태를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a conventional three-pole field emission X-ray tube, and FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a radiation pattern of an electron beam when a gate voltage is varied in the X-ray tube of FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 3극형 전계 방출 엑스선 튜브(10)는 캐소드 전극(101), 에미터(103), 게이트 메쉬(105), 집속 전극(107) 및 아노드 전극(109)을 포함한다.1, a conventional triode field emission X-ray tube 10 includes a cathode electrode 101, an emitter 103, a gate mesh 105, a focusing electrode 107, and an anode electrode 109 do.

캐소드 전극(101)에 형성된 에미터(103)로부터 방출된 전자빔(EB)이 아노드 가속 전압에 의해 가속되어 아노드 전극(109)에 집속되어 부딪힐 때 가속 에너지에 의해 엑스선(X-ray)이 방출된다. 게이트 메쉬(105)에 인가된 전압에 의해 에미터(103)에 문턱 전압 이상의 전계가 인가되고, 그 전계에 의해 방출된 전자빔(EB)은 게이트 메쉬(105)의 홀을 통과해 집속 전극(107)에 의해 더 작은 크기로 집속되어 아노드 전극(109)에 도달하게 된다. 여기에서, 아노드 전극(109)과 게이트 메쉬(105) 사이에 위치한 집속 전극(107)은 하나 이상으로 구비되고, 집속 전극(107)에 인가된 전압에 의해 전자빔(EB) 주위의 전계 분포가 변화되어 전자빔(EB)이 집속되는 결과를 가져온다. 이러한 정전형 집속 전극(107) 이외에 자기장형 집속 전극도 적용될 수 있다.When the electron beam EB emitted from the emitter 103 formed on the cathode electrode 101 is accelerated by the anode acceleration voltage and converged on the anode electrode 109 and collided with the anode electrode 109, Lt; / RTI > An electric field exceeding a threshold voltage is applied to the emitter 103 by the voltage applied to the gate mesh 105 and the electron beam EB emitted by the electric field passes through the hole of the gate mesh 105, To reach the anode electrode 109. The anode electrode 109 is formed of a transparent conductive material. At least one focusing electrode 107 is disposed between the anode electrode 109 and the gate mesh 105 and the electric field distribution around the electron beam EB by the voltage applied to the focusing electrode 107 is And the electron beam EB is converged. In addition to the electrostatic focusing electrode 107, a magnetic elongated focusing electrode can also be applied.

도 2a와 도 2b는 각각 게이트 메쉬(105)에 인가되는 전압이 낮은 경우(도 2a)와 높은 경우(도 2b) 전자빔(EB)의 방사 형태를 보여준다.2A and 2B show radiation patterns of the electron beam EB when the voltage applied to the gate mesh 105 is low (FIG. 2A) or high (FIG. 2B), respectively.

도 2b를 통해 확인할 수 있듯이, 종래의 엑스선 튜브(10)에서는 보다 높은 전계 방출 전류를 얻기 위해 게이트 전압을 높일 경우 게이트 메쉬(105)를 통과한 전자빔(EB)이 방사형으로 퍼지게 되고, 최종적으로 아노드 전극(109)에 도달하는 전자빔(EB)의 초점 크기 또한 커지게 되어 선명한 엑스선 이미지를 얻기 어려워지는 문제점이 있다.
2B, when the gate voltage is increased to obtain a higher field emission current in the conventional X-ray tube 10, the electron beam EB passing through the gate mesh 105 spreads radially, The focal point size of the electron beam EB reaching the node electrode 109 also becomes large, making it difficult to obtain a clear x-ray image.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 게이트 메쉬 상에 집속 게이트 메쉬를 더 형성하여 에미터에서 방출된 전자빔을 더욱 집속시킴으로써 보다 선명한 엑스선 이미지를 얻을 수 있는 엑스선 튜브를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide an X-ray tube capable of obtaining a clearer x-ray image by further forming a focusing gate mesh on a gate mesh to further focus an electron beam emitted from an emitter It has its purpose.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브는, 캐소드 전극에 형성되어 전자빔을 방출하는 에미터, 상기 캐소드 전극 상에 형성되며, 상기 전자빔을 통과시키기 위한 다수의 게이트홀을 포함하는 게이트 메쉬, 상기 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 다수의 게이트홀과 같은 동심원을 가지는 다수의 집속 게이트홀을 포함하는 집속 게이트 메쉬, 상기 집속 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 게이트 메쉬 및 집속 게이트 메쉬를 통과한 전자빔을 집속시키는 집속 전극 및 상기 집속된 전자빔의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 아노드 전극을 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an X-ray tube including: an emitter formed on a cathode electrode to emit an electron beam; a plurality of gate holes formed on the cathode electrode to allow the electron beam to pass therethrough; A focusing gate mesh formed on the gate mesh and including a plurality of concentrating gate holes having concentric circles such as the plurality of gate holes, a focusing gate mesh formed on the focusing gate mesh, And an anode electrode for generating X-rays by collision of the focused electron beam.

본 발명에 따르면, 게이트 메쉬와 집속 전극 사이에 추가로 집속 게이트 메쉬를 형성하여 게이트홀을 통과하는 전자빔의 퍼짐(spreading)을 최소화하여 초점 크기를 최소화함으로써 더욱 선명한 엑스선 이미지를 얻을 수 있는 엑스선 튜브를 제작할 수 있다.According to the present invention, a focusing gate mesh is further formed between the gate mesh and the focusing electrode to minimize the spreading of the electron beam passing through the gate hole, thereby minimizing the focus size, thereby providing an X- Can be produced.

또한 캐소드 전류를 제어하는 전류 구동 방식을 적용하여 시간에 따라 일정한 집속 성능을 확보할 수 있다.
In addition, by applying a current driving method for controlling the cathode current, constant focusing performance can be secured with time.

도 1은 종래의 3극형 전계 방출 엑스선 튜브의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 엑스선 튜브에서 게이트 전압을 달리했을 때 전자빔의 방사 형태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브의 구성도.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 집속 게이트 메쉬(306)에 형성되는 집속 게이트홀(H2)의 크기를 결정함에 있어서 최적의 조건을 구하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 5는 도 4a의 조건에서 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압을 달리하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 엑스선 튜브 내의 전자빔 집속 효과를 종래 기술과 비교한 도면.
도 7은 도 3의 실시예에 전류 구동 방식을 적용한 예를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of a conventional three-pole field emission X-ray tube; Fig.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing radiation patterns of an electron beam when the gate voltage is different in the X-ray tube of FIG. 1; FIG.
3 is a schematic view of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are diagrams illustrating simulation results for determining optimum conditions for determining the size of the convergence gate hole H2 formed in the focusing gate mesh 306 of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a result of simulation by varying a voltage applied to the focusing gate mesh 306 in the condition of FIG. 4A. FIG.
Figure 6 compares the electron beam focusing effect in an x-ray tube according to the present invention with the prior art.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which a current driving method is applied to the embodiment of FIG. 3; FIG.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브의 구성도이다.3 is a configuration diagram of an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 튜브(30)는, 캐소드 전극(301), 캐소드 전극(301)에 형성되어 전자빔(EB)을 방출하는 에미터(303), 캐소드 전극(301) 상에 형성되며, 전자빔(EB)을 통과시키기 위한 다수의 게이트홀(H1)을 포함하는 게이트 메쉬(305), 게이트 메쉬(305) 상에 형성되며, 다수의 게이트홀(H1)과 같은 동심원을 가지는 다수의 집속 게이트홀(H2)을 포함하는 집속 게이트 메쉬(306), 집속 게이트 메쉬(306) 상에 형성되며, 게이트 메쉬(305) 및 집속 게이트 메쉬(306)를 통과한 전자빔을 집속시키는 집속 전극(307) 및 집속된 전자빔(EB)의 충돌에 의해 엑스선(X-ray)을 발생시키는 아노드 전극(309)을 포함한다.3, an X-ray tube 30 according to an embodiment of the present invention includes a cathode electrode 301, an emitter 303 formed on the cathode electrode 301 to emit an electron beam EB, A gate mesh 305 formed on the gate mesh 301 and including a plurality of gate holes H1 for passing the electron beam EB, a plurality of gate holes H1 formed on the gate mesh 305, A focusing gate mesh 306 including a plurality of concentrating gate holes H2 having the same concentric center and an electron beam formed on the focusing gate mesh 306 and passing through the gate mesh 305 and the focusing gate mesh 306, And an anode electrode 309 for generating an X-ray by collision of the focused electron beam EB and the focused electrode 307 to be focused.

본 실시예에서는 게이트 메쉬(305)와 집속 전극(307) 사이에 집속 게이트 메쉬(306)를 추가로 형성하고 적절한 전압을 인가하여 게이트 메쉬(305)를 통과한 전자빔(EB)의 퍼짐(spreading)을 최소화하며, 이를 통해 아노드 전극(309)에 집속되는 전자빔(EB)의 초점 크기를 최소화할 수 있다. 이 때, 전자빔(EB)이 통과하는 집속 게이트 메쉬(306) 내의 다수의 집속 게이트홀(H2)은 게이트 메쉬(305) 내의 다수의 게이트홀(H1)과 각각 동심원 위치에 형성되고, 집속 게이트홀(H2)의 직경은 게이트홀(H1)과 같거나 그보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 집속 게이트 메쉬(306)가 집속 전극(307)보다 게이트 메쉬(305) 쪽으로 가까이 형성되는 것이 효율적이다.A focusing gate mesh 306 is additionally formed between the gate mesh 305 and the focusing electrode 307 and an appropriate voltage is applied to spread the electron beam EB passing through the gate mesh 305. [ Thereby minimizing the focal size of the electron beam EB focused on the anode electrode 309. [ At this time, a plurality of focusing gate holes H2 in the focusing gate mesh 306 through which the electron beam EB passes are formed concentrically with the plurality of gate holes H1 in the gate mesh 305, (H2) is preferably equal to or larger than the diameter of the gate hole (H1). It is also effective that the focusing gate mesh 306 is formed closer to the gate mesh 305 than the focusing electrode 307.

에미터(303)에서 방출되는 전자빔(EB)의 양을 조절하기 위해 게이트 메쉬(305)에 인가되는 게이트 전압이 변경될 수 있는데, 이 때 동일한 전자빔 집속 조건을 얻기 위해 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압도 같은 비율로 변경되어야 한다. 여기에서, 집속 전극(307)에 인가되는 전압은 게이트 전압의 변화에는 영향을 받지 않으며 아노드 전압이 변경될 때 적절히 변경되어야 한다. 즉, 다음과 같이 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압은 게이트 전압에, 집속 전극(307)에 인가되는 전압은 아노드 전압에 비례하는 관계식을 가진다. 여기서 k, p는 비례 상수이다.The gate voltage applied to the gate mesh 305 may be changed to adjust the amount of the electron beam EB emitted from the emitter 303. The gate voltage applied to the focusing gate mesh 306 may be changed to obtain the same electron beam focusing conditions The applied voltage must also be changed at the same rate. Here, the voltage applied to the focusing electrode 307 is not affected by the change of the gate voltage, and should be appropriately changed when the anode voltage is changed. That is, the voltage applied to the focusing gate mesh 306 is proportional to the gate voltage, and the voltage applied to the focusing electrode 307 is proportional to the anode voltage as follows. Where k and p are proportional constants.

Figure 112013003921025-pat00001
Figure 112013003921025-pat00001

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 집속 게이트 메쉬(306)에 형성되는 집속 게이트홀(H2)의 크기를 결정함에 있어서 최적의 조건을 구하기 위한 시뮬레이션 결과로서, 모든 다른 조건은 동일한 상태에서 집속 게이트홀(H2)의 직경만을 달리했을 때 전자빔(EB)의 퍼짐 정도의 변화를 보여준다.4A to 4C are simulation results for determining optimum conditions for determining the size of the convergence gate hole H2 formed in the convergence gate mesh 306 of FIG. (EB) differs when the diameter of the electron beam (H2) is different.

도 4a 내지 도 4c에서, 공통적으로 아노드 전극(309)의 전압은 50kv, 집속 전극(307) 및 게이트 메쉬(305)의 전압은 1kV, 캐소드 전극(301) 및 집속 게이트 메쉬(306)의 전압은 0V 이다. 게이트 메쉬(305) 및 집속 게이트 메쉬(306)의 두께는 0,2mm, 게이트 메쉬(305)와 집속 게이트 메쉬(306) 간 거리는 0,2mm, 집속 게이트홀(H2)의 직경은 0.2mm 이다. 집속 게이트홀(H2)의 직경은 도 4a가 0.6mm, 도 4b가 0.9mm, 도 4c가 1.2 mm이다.4A to 4C, the voltage of the anode electrode 309 is 50 kV, the voltage of the focusing electrode 307 and the gate mesh 305 is 1 kV, the voltage of the cathode electrode 301 and the voltage of the focusing gate mesh 306 Is 0V. The thicknesses of the gate mesh 305 and the focusing gate mesh 306 are 0.2 mm and the distance between the gate mesh 305 and the focusing gate mesh 306 is 0.2 mm and the diameter of the focusing gate hole H2 is 0.2 mm. The diameter of the focusing gate hole H2 is 0.6 mm in Fig. 4A, 0.9 mm in Fig. 4B, and 1.2 mm in Fig. 4C.

각각의 시뮬레이션 결과에서, 집속 게이트홀(H2)을 빠져나온 전자빔(EB)의 궤적이 집속 게이트 메쉬(306)의 영향으로 변화하는 것을 확인할 수 있다. 0.6mm인 경우(도 4a)는 집속 게이트홀(H2)을 빠져나온 전자빔(EB)을 수렴시키는 힘이 너무 강해 오히려 전자빔(EB)이 오버크로스 되어 빔 퍼짐이 더 심하게 되었고, 0.9mm인 경우(도 4b)는 집속 게이트홀(H2)을 빠져나온 전자빔(EB)의 퍼짐을 완화시켜 아노드 전극(309)에 도달한 전자빔(EB)이 좁은 영역으로 모이게 되었다. 1.2mm인 경우(도 4c)는 집속 게이트홀(H2)의 크기가 너무 커 빔을 수렴시키는 영향력이 작아져 아노드 전극(309)에 도달한 전자빔(EB)이 다소 퍼진 것을 확인할 수 있다.From the simulation results, it can be confirmed that the locus of the electron beam EB exiting the focusing gate hole H2 changes under the influence of the focusing gate mesh 306. [ In the case of 0.6 mm (FIG. 4A), the force for converging the electron beam EB exiting through the convergence gate hole H 2 is too strong, and the electron beam EB is overcrossed and the beam spread becomes more severe. 4B) relaxes the spread of the electron beam EB that has escaped through the focusing gate hole H2, and the electron beam EB reaching the anode electrode 309 is gathered in a narrow region. In the case of 1.2 mm (FIG. 4C), the size of the convergence gate hole H2 is too large, and the influence of converging the beam is small, and it is confirmed that the electron beam EB reaching the anode electrode 309 spreads somewhat.

한편, 전자빔(EB)의 궤적은 홀 직경 뿐만 아니라 각 전극의 두께나 다른 전극과의 거리, 전극에 인가되는 전압의 크기에 의해서도 큰 영향을 받는다. 도 5는 전자빔(EB)의 집속 상태가 가장 좋지 않았던 도 4a의 조건, 즉, 집속 게이트홀(H2)의 크기가 0.6mm일 때 모든 조건은 동일한 상태에서 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압을 0V에서 100V로 바꾸어 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4a와 같은 조건에서도 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압을 다르게 하여 전자빔(EB)의 궤적을 수렴시킬 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, the trajectory of the electron beam EB is greatly influenced not only by the hole diameter but also by the thickness of each electrode, the distance from the other electrode, and the magnitude of the voltage applied to the electrode. 5 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the focusing gate mesh 306 and the voltage applied to the focusing gate mesh 306 under the same conditions as those of FIG. 4A in which the focusing state of the electron beam EB is the worst, Is changed from 0 V to 100 V, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, it can be understood that the voltage applied to the focusing gate mesh 306 is different from that of FIG. 4A, and the trajectory of the electron beam EB can be converged.

이와 같이, 최적의 전자빔(EB) 수렴 특성을 얻기 위한 집속 게이트 메쉬(306)의 모양은 독립적으로 결정될 수 없으며, 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압 또한 큰 영향을 미친다. 만약 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압이 고정될 경우, 최적의 집속 게이트홀(H2) 크기는 도 4b와 같이 결정될 수 있으며, 집속 게이트 메쉬(306)에 인가되는 전압이 가변적일 경우에는 그 값에 맞추어 모양 및 구조가 결정될 수 있다. 일반적으로 집속 게이트홀(H2)의 직경은 게이트 메쉬(305)를 통과한 전자빔(EB)의 퍼짐 때문에 게이트홀(H1)의 직경과 같거나 그보다 큰 것이 좋으며, 다수의 홀이 형성될 경우에는 홀 피치보다 작아야 한다. 이는 다음 식으로 나타낼 수 있다.Thus, the shape of the focusing gate mesh 306 for obtaining optimal electron beam (EB) convergence characteristics can not be independently determined, and the voltage applied to the focusing gate mesh 306 also has a large influence. If the voltage applied to the focusing gate mesh 306 is fixed, the optimal focusing gate hole H2 size can be determined as shown in FIG. 4B, and if the voltage applied to the focusing gate mesh 306 is variable, The shape and structure can be determined according to the value. The diameter of the focusing gate hole H2 may be equal to or larger than the diameter of the gate hole H1 due to the spread of the electron beam EB passing through the gate mesh 305. In the case where a plurality of holes are formed, It should be smaller than the pitch. This can be expressed by the following equation.

D게이트홀 ≤ D집속게이트홀 < 집속 게이트홀(H2) 간 최소거리D gate hole ≤ D focusing gate hole <minimum distance between focusing gate holes (H2)

도 6은 본 발명에 따른 엑스선 튜브 내의 전자빔 집속 효과를 종래 기술과 비교한 도면이다.FIG. 6 is a view comparing an electron beam focusing effect in an X-ray tube according to the present invention with the prior art.

도 6에 도시된 바와 같이, 도면 좌측(종래, 도 1 참조)은 전자빔의 퍼짐이 심한 데 반해, 추가적인 집속 게이트 메쉬을 적용한 우측(본 발명)에서는 전자빔의 퍼짐이 크게 완화되어 아노드 전극에 도달하는 전자빔의 초점 크기가 매우 작아진 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 6, the spread of the electron beam is severe on the left side of the drawing (conventionally, see Fig. 1), whereas the spread of the electron beam on the right side The focal length of the electron beam is very small.

도 7은 도 3의 실시예에 따른 엑스선 튜브가 전류 구동 방식에 의해 구동되는 예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a view for explaining an example in which an X-ray tube according to the embodiment of FIG. 3 is driven by a current driving method.

전자빔을 펄스로 구동하기 위해 게이트 전압이 시간에 따라 변경되는 전압 구동 방식의 경우, 게이트 메쉬(305)의 전압이 시간에 따라 바뀔 때 집속 게이트 메쉬(306)의 전압도 동시에 바뀌어야 전자빔 집속 성능이 유지된다. 만약 집속 게이트 메쉬(306)의 전압이 바뀌지 않고 게이트 메쉬(305) 전압만 변경될 경우, 아노드 전극(309)에 집속되는 전자빔(EB)의 초점 크기가 시간에 따라 바뀌어 엑스선 이미지의 선명도를 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 시간에 따라 전압이 변화하는 전압 구동 방식보다 도 7과 같이 각 전극에 인가되는 전압은 시간에 따라 일정한 DC 전압이고 캐소드 전극(301)에 흐르는 전류를 고전압 MOSFET 등의 전자 스위치로 제어하여 펄스 구동을 구현하는 전류 구동 방식이 유리하다. 이 경우, 각각의 전극에 일정한 전압이 인가되므로 집속 조건도 일정하게 유지되어 전자빔(EB)의 집속 조건이 시간에 따라 일정하게 유지될 수 있다. 전류 구동 방식의 경우 캐소드 전극(301)의 전류를 스위칭하여 제어하는 방식을 사용하며, 이 때 캐소드 전극(301)의 전압이 시간에 따라 변화될 수 있으나, 캐소드 전극(301) 전압의 변화는 집속 성능에 영향을 미치지 않는다.In the case of the voltage driving method in which the gate voltage is changed with time in order to drive the electron beam with a pulse, when the voltage of the gate mesh 305 changes with time, the voltage of the focusing gate mesh 306 must also be changed simultaneously to maintain the electron beam focusing performance do. If the voltage of the focusing mesh 306 is not changed and only the voltage of the gate mesh 305 is changed, the focal size of the electron beam EB focused on the anode electrode 309 changes with time to lower the sharpness of the x- You can knock. 7, the voltage applied to each electrode is a constant DC voltage over time, and the current flowing through the cathode electrode 301 is controlled by an electronic switch such as a high-voltage MOSFET, A current driving method that realizes driving is advantageous. In this case, since a constant voltage is applied to each electrode, the focusing conditions are also kept constant, and the focusing conditions of the electron beam EB can be kept constant with time. In this case, the voltage of the cathode electrode 301 may be changed with time. However, the change of the voltage of the cathode electrode 301 may be changed by changing the voltage of the cathode It does not affect performance.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all the techniques within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

10, 30 : 엑스선 튜브 101, 301 : 캐소드 전극
103, 303 : 에미터 105, 305 : 게이트 메쉬
306 : 집속 게이트 메쉬 107, 307 : 집속 전극
109, 309 : 아노드 전극
H1 : 게이트홀 H2 : 집속 게이트홀
EB : 전자빔 X : 엑스선10, 30: X-ray tube 101, 301: cathode electrode
103, 303: Emitter 105, 305: Gate mesh
306: Focusing gate mesh 107, 307: Focusing electrode
109, 309: anode electrode
H1: gate hole H2: focusing gate hole
EB: electron beam X: X-ray

Claims (10)

캐소드 전극에 배치되어 전자빔을 방출하는 에미터;
상기 캐소드 전극 상에 형성되며, 상기 전자빔을 통과시키기 위한 게이트홀을 포함하는 게이트 메쉬;
상기 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 게이트홀과 같은 동심원을 가지는 집속 게이트홀을 포함하는 집속 게이트 메쉬;
상기 집속 게이트 메쉬 상에 배치되며, 상기 게이트 메쉬 및 상기 집속 게이트 메쉬를 통과한 전자빔을 집속시키는 집속 전극; 및
상기 집속된 전자빔의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 아노드 전극;
을 포함하고,
상기 집속 게이트홀은 복수로 제공되며,
상기 게이트홀은 복수로 제공되며,
상기 복수의 집속 게이트홀들은 상기 복수의 게이트홀들과 각각 동심원 위치에 형성되고,
상기 집속 전극에 인가되는 전압은 상기 아노드 전극에 인가되는 전압과 비례하는 엑스선 튜브.An emitter disposed on the cathode electrode to emit an electron beam;
A gate mesh formed on the cathode electrode, the gate mesh including a gate hole for passing the electron beam;
A focusing gate mesh formed on the gate mesh and including a focusing gate hole having a concentric circle like the gate hole;
A focusing electrode disposed on the focusing gate mesh and focusing the electron beam passing through the gate mesh and the focusing gate mesh; And
An anode electrode generating an X-ray by collision of the focused electron beam;
/ RTI &gt;
The focusing gate holes are provided in plural,
The gate holes are provided in plural,
Wherein the plurality of focusing gate holes are formed concentrically with the plurality of gate holes,
Wherein the voltage applied to the focusing electrode is proportional to the voltage applied to the anode electrode. 제 1항에 있어서,
상기 집속 게이트홀들의 직경들은 상기 게이트 홀들의 직경들과 같거나 더 큰 엑스선 튜브. The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the focusing gate holes is equal to or greater than the diameters of the gate holes. 제 2항에 있어서,
상기 집속 게이트홀들 사이의 최소 거리는 상기 집속 게이트홀들의 직경들보다 더 큰 엑스선 튜브.3. The method of claim 2,
Wherein the minimum distance between the focusing gate holes is greater than the diameters of the focusing gate holes. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 집속 게이트 메쉬는 상기 집속 전극 및 상기 게이트 메쉬 사이에 제공되는 엑스선 튜브. The method according to claim 1,
Wherein the focusing gate mesh is provided between the focusing electrode and the gate mesh. 캐소드 전극에 배치되어 전자빔을 방출하는 에미터;
상기 캐소드 전극 상에 형성되며, 상기 전자빔을 통과시키기 위한 게이트홀을 포함하는 게이트 메쉬;
상기 게이트 메쉬 상에 형성되며, 상기 게이트홀과 같은 동심원을 가지는 집속 게이트홀을 포함하는 집속 게이트 메쉬;
상기 집속 게이트 메쉬 상에 배치되며, 상기 게이트 메쉬 및 상기 집속 게이트 메쉬를 통과한 전자빔을 집속시키는 집속 전극; 및
상기 집속된 전자빔의 충돌에 의해 엑스선을 발생시키는 아노드 전극;
을 포함하고,
상기 집속 게이트홀은 복수로 제공되며,
상기 게이트홀은 복수로 제공되며,
상기 복수의 집속 게이트홀들은 상기 복수의 게이트홀들과 각각 동심원 위치에 형성되고,
상기 집속 게이트 메쉬에 인가되는 전압은 상기 게이트 메쉬에 인가되는 전압과 비례하는 엑스선 튜브.An emitter disposed on the cathode electrode to emit an electron beam;
A gate mesh formed on the cathode electrode, the gate mesh including a gate hole for passing the electron beam;
A focusing gate mesh formed on the gate mesh and including a focusing gate hole having a concentric circle like the gate hole;
A focusing electrode disposed on the focusing gate mesh and focusing the electron beam passing through the gate mesh and the focusing gate mesh; And
An anode electrode generating an X-ray by collision of the focused electron beam;
/ RTI &gt;
The focusing gate holes are provided in plural,
The gate holes are provided in plural,
Wherein the plurality of focusing gate holes are formed concentrically with the plurality of gate holes,
Wherein the voltage applied to the focusing gate mesh is proportional to the voltage applied to the gate mesh. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 게이트 메쉬에 게이트 전압이 인가되고, 상기 게이트 전압은 시간에 따라 일정한 DC전압이고,
상기 집속 게이트 메쉬에 집속메쉬 전압이 인가되고, 상기 집속메쉬 전압은 시간에 따라 일정한 DC전압이고,
상기 집속 전극에 집속 전압이 인가되고, 상기 집속 전압은 시간에 따라 일정한 DC전압이고,
상기 아노드 전극에 아노드 전압이 인가되고, 상기 아노드 전압은 시간에 따라 일정한 DC전압인 엑스선 튜브. The method according to claim 1,
A gate voltage is applied to the gate mesh, the gate voltage is a constant DC voltage with time,
A focusing mesh voltage is applied to the focusing gate mesh, the focusing mesh voltage is a constant DC voltage with time,
A focusing voltage is applied to the focusing electrode, the focusing voltage is a constant DC voltage with time,
Wherein an anode voltage is applied to the anode electrode, and the anode voltage is a constant DC voltage with respect to time. 제 8항에 있어서,
상기 캐소드 전극에 흐르는 전류를 제어하는 전자 스위치를 더 포함하는 엑스선 튜브. 9. The method of claim 8,
And an electronic switch for controlling a current flowing in the cathode electrode. 제 1항에 있어서,
상기 집속 전극은 상기 집속 게이트 메쉬와 이격되는 엑스선 튜브. The method according to claim 1,
Wherein the focusing electrode is spaced apart from the focusing gate mesh.
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