特許 7467801 電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 1/304 20060101AFI20240409BHJP

   H01J 35/06 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

H01J1/304

H01J35/06 B

H01J35/06 E

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2022192919

(22)【出願日】2022-12-01

【審査請求日】2022-12-01

(31)【優先権主張番号】10-2022-0136579

(32)【優先日】2022-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521141394

【氏名又は名称】オーエックスオーム レイ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】チェ， ホン スー

(72)【発明者】

【氏名】キム， ヤン ベ

(72)【発明者】

【氏名】チョ， ヒョング

(72)【発明者】

【氏名】リー， ナムキュ

(72)【発明者】

【氏名】チョン， クンスー

(72)【発明者】

【氏名】ギム， セ フン

(72)【発明者】

【氏名】リー， ソラ

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１９６３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６６５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４６６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９４５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１５２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３５／００

Ｈ０１Ｊ １／３０

Ｈ０１Ｊ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素ナノチューブ繊維を含み、電子を放出する線形のエミッタ；および
前記線形のエミッタを固定するホルダを含み、
前記線形のエミッタは両終端が前記ホルダに固定され、山（ｐｅａｋ）が形成されるように電子放出方向に膨らむように曲がった部分および山が形成されるように前記電子放出方向に急激に折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含む、電界放出組立体。

【請求項2】

前記線形のエミッタは山が形成されるように前記電子放出方向に膨らむように曲がるか、山が形成されるように前記電子放出方向に急激に折り曲げられる、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項3】

前記線形のエミッタの前記電子放出方向の前端を基準として、前記線形のエミッタの両側は前記電子放出方向に行くほど互いに近づく、請求項２に記載の電界放出組立体。

【請求項4】

前記線形のエミッタは接線の傾きが連続的に変わる形状である、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項5】

前記線形のエミッタは前記電子放出方向に膨らむように曲がり、
前記線形のエミッタの前記電子放出方向の前端の曲率半径は前記線形のエミッタの他の部分の曲率半径に比べて小さく形成される、請求項４に記載の電界放出組立体。

【請求項6】

前記線形のエミッタは複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成された１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項7】

前記線形のエミッタは２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され、
前記２次撚糸は複数の１次撚糸が互いに撚れて形成され、
前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成された、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項8】

前記線形のエミッタは編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項9】

前記編組糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が編組されて形成される、請求項８に記載の電界放出組立体。

【請求項10】

前記編組糸は複数の１次撚糸が互いに編組されて形成され、
前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成された、請求項８に記載の電界放出組立体。

【請求項11】

前記編組糸は複数の２次撚糸が互いに編組されて形成され、
前記２次撚糸は複数の１次撚糸が互いに撚れて形成され、
前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成された、請求項８に記載の電界放出組立体。

【請求項12】

前記線形のエミッタの両終端は互いに離隔して前記ホルダに固定される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項13】

前記ホルダには前記線形のエミッタを固定できる二つの固定ホールが形成され、
前記線形のエミッタの両終端は前記二つの固定ホールに一つずつ固定される、請求項１２に記載の電界放出組立体。

【請求項14】

前記二つの固定ホールは前記電子放出方向に直交する方向に配列される、請求項１３に記載の電界放出組立体。

【請求項15】

前記線形のエミッタの両終端は互いに隣接して前記ホルダに固定される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項16】

前記ホルダには前記線形のエミッタを固定できる一つの固定ホールが形成され、
前記線形のエミッタの両終端はすべて前記固定ホールに固定される、請求項１５に記載の電界放出組立体。

【請求項17】

前記ホルダは前記電子放出方向に延びるパイプ状に形成され、
前記固定ホールは前記ホルダの前記電子放出方向の前端に形成される、請求項１６に記載の電界放出組立体。

【請求項18】

前記ホルダは前記線形のエミッタの両終端が固定される地点を通る面を基準として分かれる二つの部材と、前記二つの部材を互いに結合する結合部材を含み、
前記線形のエミッタの両終端は前記二つの部材の間に配置された後、前記結合部材が締め付けられることによって前記二つの部材によって加圧されて前記ホルダに固定される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項19】

前記ホルダは前記線形のエミッタの前記電子放出方向の後方に配置される、請求項１に記載の電界放出組立体。

【請求項20】

炭素ナノチューブ繊維を含み電子を放出する線形のエミッタと、前記線形のエミッタを固定するホルダを含む電界放出組立体；および
前記電界放出組立体から放出された電子が衝突して電磁波を発生させるアノードを含み、
前記線形のエミッタは両終端が前記ホルダに固定され、山が形成されるように前記アノードに向かって膨らむように曲がった部分および山が形成されるように前記アノードに向かって急激に折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含む、電磁波発生装置。

【請求項21】

前記ホルダは前記線形のエミッタを基準として前記アノードの反対側に配置される、請求項２０に記載の電磁波発生装置。

【請求項22】

前記線形のエミッタの電子放出方向の前端を基準として、前記線形のエミッタの両側は前記アノードに向かって行くほど互いに近づくか、互いに近づくものの一部の領域は平行である、請求項２０に記載の電磁波発生装置。

【請求項23】

前記電磁波は０．００１ｎｍ～１０ｎｍの波長を有する、請求項２０に記載の電磁波発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置に関する。より詳細には、エミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）の構造を通じて電界放出特性を均一化できる、電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

最近炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）関連技術の発達により、既存のフィラメントを利用した熱電子放出方式の既存のＸ線管の陰極を、電界によって電子が放出され得る炭素ナノチューブを利用した冷陰極で代替する技術が開発されている。

【0003】

一般的に炭素ナノチューブ基盤のＸ線管は、炭素ナノチューブを含む陰極部、電子の放出を誘導するゲート、電子の集束性能を向上させる集束部および放出された電子の衝突で電磁波（具体的にはＸ線）を発生させる正極部で構成される。

【0004】

Ｘ線は各部分の電圧、幾何学的形態および位置によって放出電子の量と衝突速度および焦点の大きさなどが決定され、これはすなわち、放射線映像の分解能および画質を決定する要素となる。特に炭素ナノチューブを基盤として電子の放出源となるエミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）の場合、その形状または結合構造により電界放出の均一度および性能が左右され得る。

【0005】

従来の炭素ナノチューブを利用した冷陰極Ｘ線管では、線形のヤーン（Ｙａｒｎ）を一定の長さで切断し、前記切断面が正極部に向かうようにヤーンをホルダに固定させる構造の電界放出組立体が使われた。このようなＸ線管に電界（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を発生させると、ヤーンの切断面で電子が放出され得る。

【0006】

しかし、このような従来の電界放出組立体の場合、炭素ナノチューブ繊維の切断面が常に一定ではないという問題があったし、それに伴い、電界放出特性および電磁波発生装置の寿命の均一度が落ちる限界があった。

【0007】

また、電界放出特性の均一度が落ちることにより、電磁波の発生量または強度などを精密に調整することに限界があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本明細書が解決しようとする課題は、エミッタでの電界放出特性および電磁波発生装置の寿命の均一度を向上させ得る電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置を提供することである。

【0009】

また、電磁波の発生量または強度などの調整がより精密に遂行され得る電界放出組立体およびこれを含む電磁波発生装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を達成するための本開示の一側面（ａｓｐｅｃｔ）に係る電界放出組立体は、炭素ナノチューブ繊維を含み、電子を放出する線形のエミッタ；および前記エミッタを固定するホルダを含み、前記エミッタは両終端が前記ホルダに固定され、電子放出方向に山（ｐｅａｋ）が形成されるように曲がった部分および前記電子放出方向に山が形成されるように折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。

【0011】

これを通じて、エミッタでの電界放出特性および電磁波発生装置の寿命の均一度を向上させることができる。

【0012】

また、電磁波発生量または強度などの調整がより精密に遂行され得る。

【0013】

また、前記エミッタは前記電子放出方向に山が形成されるように膨らむように曲がるか、前記電子放出方向に山が形成されるように折り曲げられ得る。

【0014】

また、前記エミッタの前記電子放出方向の前端を基準として、前記エミッタの両側は前記電子放出方向に行くほど互いに近づくか、互いに近づくものの一部の領域は平行であり得る。

【0015】

また、前記エミッタは接線の傾きが連続的に変わる形状であり得る。

【0016】

また、前記エミッタは前記電子放出方向に膨らむように曲がり、前記エミッタの前記電子放出方向の前端の曲率半径は前記エミッタの他の部分の曲率半径に比べて小さく形成され得る。

【0017】

また、前記エミッタは複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成された１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得る。

【0018】

また、前記エミッタは２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され、前記２次撚糸は複数の１次撚糸が互いに撚れて形成され、前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成され得る。

【0019】

また、前記エミッタは編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得る。

【0020】

また、前記編組糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が編組されて形成され得る。

【0021】

また、前記編組糸は複数の１次撚糸が互いに編組されて形成され、前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成され得る。

【0022】

また、前記編組糸は２次撚糸が互いに編組されて形成され、前記２次撚糸は複数の１次撚糸が互いに撚れて形成され、前記１次撚糸は複数の炭素ナノチューブ単糸が撚れて形成され得る。

【0023】

また、前記エミッタの両端部は互いに離隔して前記ホルダに固定され得る。

【0024】

また、前記ホルダには前記エミッタを固定できる二つの固定ホールが形成され、前記エミッタの両終端は前記二つの固定部に一つずつ固定され得る。

【0025】

また、前記二つの固定ホールは前記電子放出方向に直交する方向に配列され得る。

【0026】

また、前記エミッタの両端部は互いに隣接して前記ホルダに固定され得る。

【0027】

また、前記ホルダには前記エミッタを固定できる一つの固定ホールが形成され、前記エミッタの両終端はすべて前記固定ホールに固定され得る。

【0028】

また、前記ホルダは前記電子放出方向に延びるパイプ状に形成され、前記固定ホールは前記ホルダの前記電子放出方向の前端に形成され得る。

【0029】

また、前記ホルダは前記エミッタの両終端が固定される地点を通る面を基準として分かれる二つの部材と、前記二つの部材を互いに結合する結合部材を含み、前記エミッタの両終端は前記二つの部材の間に配置された後、前記結合部材が締め付けられることによって前記二つの部材によって加圧されて前記ホルダに固定され得る。

【0030】

また、前記ホルダは前記エミッタの前記電子放出方向の後方に配置され得る。

【0031】

前記課題を達成するための本開示の一側面（ａｓｐｅｃｔ）に係る電磁波発生装置は、炭素ナノチューブ繊維を含み電子を放出する線形のエミッタと、前記エミッタを固定するホルダを含む電界放出組立体；および前記電界放出組立体から放出された電子が衝突して電磁波を発生させるアノード（Ａｎｏｄｅ）を含み、前記エミッタは両終端が前記ホルダに固定され、前記アノードに向かって山が形成されるように曲がった部分および前記アノードに向かって山が形成されるように折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。

【0032】

また、前記ホルダは前記エミッタを基準として前記アノードの反対側に配置され得る。

【0033】

また、前記エミッタの電子放出方向の前端を基準として、前記エミッタの両側は前記アノードに向かって行くほど互いに近づくか、互いに近づくものの一部の領域は平行であり得る。

【0034】

また、前記電磁波は０．００１ｎｍ～１０ｎｍの波長を有することができる。

【発明の効果】

【0035】

本明細書を通じて、エミッタでの電界放出特性および電磁波発生装置の寿命の均一度を向上させることができる。

【0036】

また、電界放出特性の均一度が向上することによって、電磁波発生量または強度などの調整がより精密に遂行され得る。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体を含む電磁波発生装置の概念図である。

【図2】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の斜視図である。

【図3】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の正面図である。

【図4】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体のエミッタの多様な様相を図示したものである。

【図5】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の線形エミッタを撮影した写真である。

【図6】本明細書の一実施例に係る電界放出組立体のエミッタの形成過程を図示したものである。

【図7】エミッタが切断繊維方式で備えられる場合と曲げ繊維方式で備えられる場合の電界放出特性を図示したものである。

【図8】エミッタが切断繊維方式で備えられる場合と曲げ繊維方式で備えられる場合の電界放出特性を図示したものである。

【図9】エミッタを構成するヤーンのタイプによる機械的物性を図示したものである。

【図10】エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の電気的物性を図示したグラフである。

【図11】エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を図示したグラフである。

【図12】本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体の斜視図である。

【図13】本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体の正面図である。

【図14】電界放出組立体のさらに他の実施例を図示したものである。

【図15】電界放出組立体のさらに他の実施例を図示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0038】

実施例で使われる用語は本開示での機能を考慮しつつ、できる限り現在広く使われる一般的な用語を選択したが、これは当分野に従事する技術者の意図または判例、新しい技術の出現などにより変わり得る。また、特定の場合は出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、該当する説明の部分で詳細にその意味を記載するであろう。したがって、本開示で使われる用語は単純な用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本開示の全般にわたった内容に基づいて定義されるべきである。

【0039】

以下の説明で使われる構成要素に対する接尾辞「モジュール」および「部」は明細書作成の容易さのみが考慮されて付与または混用されるものであり、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するものではない。また、本開示に含まれた実施例の説明において関連した公知技術に対する具体的な説明が本開示に含まれた実施例の要旨を不要に曖昧にさせ得る恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付された図面は本開示に含まれた実施例を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付された図面によって本開示の技術的思想が制限されるものではなく、本開示の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。

【0040】

第１、第２等のように序数を含む用語は多様な構成要素の説明に使われ得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されはしない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。

【0041】

或る構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されていたりまたは接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。反面、或る構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。

【0042】

単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。

【0043】

明細書全体で記載された「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

【0044】

明細書全体で記載された「ａ、ｂ、およびｃのうち少なくとも一つ」の表現は、「ａ単独」、「ｂ単独」、「ｃ単独」、「ａおよびｂ」、「ａおよびｃ」、「ｂおよびｃ」、または「ａ、ｂ、およびｃすべて」を包括することができる。

【0045】

以下では、添付した図面を参照して本開示の実施例に対して本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本開示は多様な異なる形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。

【0046】

以下では、図面を参照して本開示の実施例を詳細に説明する。

【0047】

図１は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体を含む電磁波発生装置の概念図である。

【0048】

本明細書の第１実施例に係る電磁波発生装置１００はハウジング１１０と、電界放出組立体１２０と、ゲート電極１３０と、集束部１４０とアノード（Ａｎｏｄｅ）１５０を含むことができるが、このうち一部の構成を省略して実施されてもよく、その他の追加的な構成を排除することもない。

【0049】

以下、電子放出方向ｘは電界放出組立体１２０からアノード１５０に向かった方向、すなわち、図１～図４を基準として上側方向であるものと理解され得る。

【0050】

図１を参照すると、電磁波発生装置１００はハウジング１１０を含むことができる。ハウジング１１０は電界放出組立体１２０と、ゲート電極１３０と、アノード１５０などのような構成要素を収容することができる。ハウジング１１０の内部は真空状態、または真空状態に近く維持され得る。

【0051】

ハウジング１１０には照射部１１１が備えられ得る。アノード１５０で発生した電磁波は照射部１１１を通じてハウジング１１０の外部に放出され得る。しかし、これとは異なり、ハウジング１１０はアノード１５０で発生した電磁波が通過できるように全体的にガラスなどのような透明な材質で形成されてもよく、この場合、別途の照射部１１１は設けられなくてもよい。また、発生する電磁波の強度が強い場合には電磁波が不透明な材料を通過することもあり得るため、ハウジング１１０は照射部１１１を具備せず、かつ不透明な材料で形成されてもよい。

【0052】

電磁波発生装置１００は電界放出組立体１２０を含むことができる。電界放出組立体１２０は電界（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ）によって電子が放出される部分であり得る。電界放出組立体１２０には陽極が印加されるカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）の役割を遂行することができる。

【0053】

電界放出組立体１２０は電子を放出するエミッタ１２１と、これを固定するホルダ１２２を含むことができる。電界放出組立体１２０の具体的な構造は図２～図４と関連して具体的に後述する。

【0054】

本明細書の一実施例に係る電磁波発生装置１００の電界放出組立体１２０は冷陰極であり得る。具体的には、本明細書の一実施例に係る電磁波発生装置１００では、エミッタ１２１に別途の熱を加えずに電界放出組立体１２０とゲート電極１３０の間に印加された電圧によってエミッタ１２１に含まれている電子が放出され得る。

【0055】

電磁波発生装置１００はゲート電極１３０を含むことができる。ゲート電極１３０はエミッタ１２１とアノード１５０の間に配置され得る。より具体的には、ゲート電極１３０はエミッタ１２１とアノード１５０の間でエミッタ１２１にさらに近くなるように配置され得る。

【0056】

ゲート電極１３０はエミッタ１２１での電子放出を誘導することができる。エミッタ１２１に含まれている電子はゲート電極１３０とエミッタ１２１の間に印加された電圧によって放出され得る。ゲート電極１３０は優先的にエミッタ１２１から電子を引き出す役割を遂行することができる。

【0057】

しかし、これに限定されず、電磁波発生装置１００はゲート電極１３０を含まなくてもよい。この場合、後述する集束部１４０と電界放出組立体１２０の間、またはアノード１５０と電界放出組立体１２０の間に印加された電圧によってエミッタ１２１に含まれた電子が放出され得る。

【0058】

電磁波発生装置１００は集束部１４０を含むことができる。集束部１４０はゲート電極１３０とアノード１５０の間、または電界放出組立体１２０とアノード１５０の間に配置され得る。

【0059】

集束部１４０は電圧が印加されることによってゲート電極１３０を通過した電子ビームを集束する役割を遂行することができる。集束部１４０はレンズ（ｌｅｎｓ）と指称され得る。また、集束部１４０はゲート電極１３０を通過した電子ビームをさらに加速させることができる。具体的には、集束部１４０とゲート電極１３０の間に電圧が発生すると、ゲート電極１３０を通過した電子は集束部１４０とゲート電極１３０の間に印加された電圧によって形成された電場によって加速され得る。このように、集束部１４０が備えられるタイプの電磁波発生装置１００はトライオードタイプ（Ｔｒｉｏｄｅ ｔｙｐｅ）と指称され得る。

【0060】

しかし、これに限定されず、ゲート電極１３０自らの集束性能が良好であるか優れている場合、集束部１４０が備えられなくてもよい。このように、集束部１４０が備えられない電磁波発生装置１００はダイオードタイプ（Ｄｉｏｄｅ ｔｙｐｅ）と指称され得る。

【0061】

電磁波発生装置１００はアノード１５０を含むことができる。アノード１５０はハウジング１１０の内部空間で電界放出組立体１２０と反対側に配置され得る。アノード１５０は電子ビームの進行方向上でゲート電極１３０および／または集束部１４０の後方に配置され得る。アノード１５０には正電圧（＋）が印加される部分であり、正極部と指称されてもよく、電子ビームがぶつかる目標物という意味でタケッと指称されてもよい。

【0062】

アノード１５０では電磁波が形成され得る。具体的には、エミッタ１２１から放出された電子ビームがゲート電極１３０および／または集束部１４０を通過しながら加速された後、アノード１５０に衝突することができ、このとき電子ビームはアノード１５０を構成する物質を興奮状態に励起させてから再び元の状態に戻りながら電磁波を発生させることができる。

【0063】

電磁波発生装置１００が放出する電磁波は０．００１ｎｍ～１０ｎｍの波長を有することができる。例えば、電磁波発生装置１００は０．００１ｎｍ～１０ｎｍの波長を有するＸ線を放出することができる。より詳細には、電磁波発生装置１００は０．０１ｎｍ～１０ｎｍの波長を有するＸ線を放出することができる。

【0064】

図２は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の斜視図である。図３は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の正面図である。図４は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体のエミッタの多様な様相を図示したものである。

【0065】

本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０はエミッタ１２１とホルダ１２２を含むことができるが、このうち一部を除いて実施されてもよく、その他の追加的な構成を排除することもない。

【0066】

電界放出組立体１２０はエミッタ１２１を含むことができる。エミッタ１２１は電子が容易に移動できる炭素ナノチューブ繊維を含むことができる。しかし、これに限定されず、エミッタ１２１は電子を放出できる多様な材料で形成されてもよい。

【0067】

エミッタ１２１は線形であり得る。具体的には、エミッタ１２１は炭素ナノチューブ繊維単糸（Ｆｉｂｅｒ）が集まって形成されるヤーン（ｙａｒｎ）で形成され得、このようなヤーンは線形であり得る。

【0068】

エミッタ１２１は電子放出方向ｘに山（ｐｅａｋ）が形成されるように曲がった部分および電子放出方向ｘに山が形成されるように折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。換言すると、エミッタ１２１は電子放出方向ｘに膨らむように曲がった部分を含むことができ、または電子放出方向ｘに突出するように折り曲げられた部分を含んでもよく、またはこのような曲がった部分および折り曲げられた部分をすべて含んでもよい。山は電子放出方向ｘに向かうように形成される峰、すなわち周辺領域より相対的に電子放出方向ｘに近い地点を意味するものと理解され得る。

【0069】

山が形成される線形のエミッタ１２１は、以下曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）と指称され得る。

【0070】

エミッタ１２１に電界が印加されると、エミッタ１２１の内部に含まれている電子および／またはホルダ１２２からエミッタ１２１に乗り越えてきた電子が、エミッタ１２１の中で電子放出方向ｘに突出した部分の山の付近領域に誘導された後、エミッタ１２１の外部に放出され得る。これは、一の字の形態のエミッタの切断された終端が電子放出方向ｘの前端に配置されて（すなわち、一の字の形態のエミッタの両終端のうち一方の端部のみホルダに固定された形態）、この切断部から電子が放出される従来の形態と区分される。

【0071】

一例として、エミッタ１２１は接線の傾きが連続的に変わる形状であり得る。これは、エミッタ１２１が急激に折れる部分なくソフトに曲がる形状であることを意味し得る。この場合、エミッタ１２１の内部での電子の移動がより円滑となり得るため、電子放出が効果的になされ得る。

【0072】

他の例として、エミッタ１２１は折り曲げられた（すなわち、急激に折れる）部分を含むことができる。この時、エミッタ１２１は電子放出方向ｘに山が形成されるように折り曲げられることが好ましい。具体的には、エミッタ１２１に電界が印加されると、電子はエミッタ１２１から電子放出方向ｘに突出した部分に誘導された後、エミッタ１２１の外部に放出され得るが、このとき、エミッタ１２１が電子放出方向ｘに山が形成されるように折り曲げられた部分を含むと、電子はエミッタ１２１の折り曲げっられた地点に容易に集中され得、それにより電子間の反発力が大きくなり得るので電子がエミッタ１２１の外部に容易に放出され得る。また、電子が折り曲げられた地点に集中されて放出されるので、電子放出点の形成位置を容易に調整することができる。

【0073】

以下、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０について詳しく叙述する。

【0074】

以下、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０で、エミッタ１２１は一つの峰で形成されるので、山１２１ａはエミッタ１２１の電子放出方向ｘの最前方（以下、「前端１２１ａ」）と同一の地点であり得る。

【0075】

図２および図３を参照すると、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０のエミッタ１２１は、電子放出方向ｘに山１２１ａが形成されるように曲がったり、電子放出方向ｘに山１２１ａが形成されるように折り曲げられ得る。図１を基準として、エミッタ１２１はアノード（１５０、図１に図示）に向かって山１２１ａが形成されるように曲がったり、アノード（１５０、図１に図示）に向かって山１２１ａが形成されるように折り曲げられ得る。本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０のエミッタ１２１は、一つの峰を有するように曲がったり一つの峰を有するように折り曲げられるものと理解され得る。峰が一個である形態のエミッタ１２１はその形状が単純であるため電界放出組立体１２０を一貫して製造することができ、これを通じて電界放出特性および電磁波発生装置１００の寿命の均一度が向上し得る。

【0076】

エミッタ１２１に電界が印加されると、エミッタ１２１の内部に含まれている電子および／またはホルダ１２２からエミッタ１２１に乗り越えてきた電子がエミッタ１２１の電子放出方向ｘの前端１２１ａ付近領域（以下、「前方部１２１ｂ」）に誘導された後、前方部１２１ｂからエミッタ１２１の外部に放出され得る。

【0077】

このような電子放出方式を通じて、エミッタ１２１の切断による不均一性を除去することができ、それにより電界放出特性および電磁波発生装置１００の寿命の均一度が向上し得る。また、電界放出特性の均一度向上による電磁波発生量または強度などの調整がより精密に遂行され得る。また、電子放出のためのＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値、電子放出によって形成される電流の最大値であるＭａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値が向上するなど、電界放出性能も向上し得る。

【0078】

エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａを基準として、エミッタ１２１の両側は電子放出方向ｘに行くほど互いに近づき得る。ただし一部の領域は平行であってもよい。図１を参照すると、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａを基準として、エミッタ１２１の両側はアノード（１５０、図１に図示）に向かって行くほど互いに近づくか、一部の領域は平行であり得る。すなわち、エミッタ１２１はホルダ１２２に固定される両終端を基準として、電子放出方向ｘに行くほど互いに遠ざかる部分が形成されないものと理解され得る。これを通じて、エミッタ１２１の内部に含まれている電子がエミッタ１２１の前方部１２１ｂにさらに容易に誘導され得る。

【0079】

これとは異なり、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａを基準として、エミッタ１２１の両側は電子放出方向ｘに行くほど互いに遠ざかる部分を一部含んでもよい（例、リング状）。例えば、二つの固定ホール１２２３の間隔が固定された状態で、要求される電界放出特性によりエミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａの曲率半径が一定水準以上に大きくなる場合、またはエミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａの曲率半径が固定された状態で、構造的な制約により二つの固定ホール１２２３の間の間隔が一定水準以上に狭くなる場合、エミッタ１２１中に二つの固定ホール１２２３より両側にさらに突出した部分が形成され得、この場合、エミッタ１２１は電子放出方向ｘに行くほど互いに遠ざかる部分を含むことができる。

【0080】

エミッタ１２１は左右対称に形成され得る。具体的には、エミッタ１２１は電子放出方向ｘに延びる中心軸を基準として対称に形成され得る。これを通じて、エミッタ１２１の形状の均一性を向上させることができ、これはすなわち、電界放出特性および電磁波発生装置１００の寿命の均一度が向上することを意味し得る。

【0081】

以下、図４の（ａ）と図４の（ｂ）を通じて、エミッタ１２１の曲率半径（Ｒ）について詳しく説明する。

【0082】

エミッタ１２１は要求される電界放出特性により折り曲げられるか曲がり得、曲がる場合にはエミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａは多様な曲率半径（Ｒ）で形成され得る。

【0083】

例えば、図４の（ａ）に図示されたように、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａが大きい曲率半径（Ｒ）を有して曲がる場合、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前方部１２１ｂは短くて丸い形状で形成され得、この場合、電子が放出され始めるＴｈｒｅｓｈｏｌｄ電圧の差分と、最大電流値であるＭａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値が高くなり得る。

【0084】

反面、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａが小さい曲率半径（Ｒ）を有して曲がったり、図４の（ｂ）に図示されたように折り曲げられる場合、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前方部１２１ｂはさらに尖っている形状で形成され得、この場合、電子が放出され始めるＴｈｒｅｓｈｏｌｄ電圧の差分と、放出された電子によって形成される電流の最大値であるＭａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値が低くなり得る。

【0085】

エミッタ１２１の曲率半径は領域により同一であることを要求しはしない。すなわち、エミッタ１２１は領域により異なる曲率半径を有することができる。エミッタ１２１の曲がった形状は、線形エミッタ１２１の厚さ、長さ、固定された両端間の距離、固定された両端の固定角度、図６で説明する撚糸の類型により決定され得る。さらに、外力による永久変形を起こす場合、それに従う形状を有してもよい。

【0086】

エミッタ１２１が電子放出方向ｘに山１２１ａが形成されるように曲がるように形成される場合、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａの曲率半径（Ｒ）はエミッタ１２１の他の部分の曲率半径より小さく形成され得る。曲率半径が小さいとは、急激に曲がることを意味し得るが、電界によって電子がエミッタ１２１の前方部１２１ｂに円滑に誘導されるためには、エミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａ以外の部分はエミッタ１２１の電子放出方向ｘの前断１２１ａに比べてできるだけ緩やかに曲がることが好ましい。

【0087】

以下、図４の（ａ）と図４の（ｃ）を通じて、エミッタ１２１の曲げ角度（ａ）について詳しく説明する。

【0088】

図４を参照すると、エミッタ１２１はホルダ１２２に固定される様相により多様な曲げ角度（ａ）で形成され得る。この時、曲げ角度（ａ）はエミッタ１２１のうちホルダ１２２に結合される両側部分の接線がなす角度であると理解され得る。

【0089】

例えば、図４の（ａ）に図示されたように、エミッタ１２１の両終端が互いに十分な間隔を有してホルダ１２２に固定される場合、曲げ角度（ａ）は大きくなり得る。

【0090】

反対に、エミッタ１２１の両終端が互いに近づくようにホルダ１２２に固定されて、エミッタ１２１の両終端の間隔が狭い場合は曲げ角度（ａ）は小さくなり得、さらに、図４の（ｃ）に図示されたように、エミッタ１２１の両端の接線は互いに平行であるか、平行に近くなり得る。このような構造を通じて、構造的な限界によってホルダ１２２が小さい大きさで形成されたりエミッタ１２１の両終端が互いに近づくようにホルダ１２２に固定されざるを得ない場合でも、エミッタ１２１は曲げ繊維方式で備えられ得る。

【0091】

図２および図３を参照すると、電界放出組立体１２０はホルダ１２２を含むことができる。エミッタ１２１の両終端はホルダ１２２に固定され得る。ホルダ１２２はエミッタ１２１の電子放出方向ｘの後方に配置され得る。図１を参照すると、ホルダ１２２はエミッタ１２１を基準としてアノード（１５０、図１に図示）の反対側に配置されるものと理解され得る。

【0092】

ホルダ１２２は通電が可能な電気伝導性物質で形成され得る。具体的には、ホルダ１２２は電気伝導性を有し、かつ電界放出組立体１２０に蓄積される電子の斥力によって変形されない程度の機械的強度を有した物質からなり得る。例えば、ホルダ１２２はタングステン、亜鉛、ニッケル、銅、銀、アルミニウム、金、白金、錫、ステンレススチールおよび導電性セラミックスからなる群から選択される１種以上の物質からなり得る。電界放出組立体１２０に電界が印加されると、電子は電気伝導性物質で形成されるホルダ１２２を通じてエミッタ１２１に移動した後、エミッタ１２１の外部に放出され得る。

【0093】

ホルダ１２２は固定部１２２１を含むことができる。固定部１２２１はベース部１２２２を基準として電子放出方向ｘの前方に配置され得る。固定部１２２１はエミッタ１２１を固定することができる。本明細書の一実施例に係る電磁波発生装置１００で、固定部１２２１の電子放出方向ｘの前面は電子放出方向ｘに交差する方向であり、すなわち横方向に延びる前面を含むことができる。エミッタ１２１の両終端は固定部１２２１の前面に挿入されてそれぞれ固定され得る。

【0094】

ホルダ１２２はベース部１２２２を含むことができる。ベース部１２２２は電子放出方向ｘを基準として固定部１２２１の後方に形成され得る。すなわち、ベース部１２２２は固定部１２２１を基準としてアノード１５０の反対側に形成され得る。ベース部１２２２は電界放出組立体１２０の電子放出方向ｘの後方に配置されるさらに他の固定部材に結合される部分であり得る。本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０でベース部１２２２は円筒状であり得る。

【0095】

ホルダ１２２には固定ホール１２２３が形成され得る。固定ホール１２２３は二つ形成され得る。固定ホール１２２３はエミッタ１２１を固定することができる。具体的には、エミッタ１２１の両終端は二つの固定ホール１２２３に一つずつ固定され得る。

【0096】

二つの固定ホール１２２３は電子放出方向ｘに直交する方向に配列され得る。これを通じて、エミッタ１２１が左右対称の形状をなすことができるので、電界放出特性の均一性が向上し得る。

【0097】

ホルダ１２２は一体に形成され得る。固定ホール１２２３は固定部１２２１の電界放出方向ｘの前面に形成される孔であり得る。この場合、エミッタ１２１がホルダ１２２に結合される時、エミッタ１２１の両終端は固定ホール１２２３にそれぞれ一つずつ挿入されて、固定部１２２１の側面に形成されて結合部材１２３が結合されるホールに重なり得る位置まで配置され得る。この時、前記ホールに別途の結合部材１２３が結合されながらエミッタ１２１を加圧すると、エミッタ１２１がホルダ１２２に結合され得る。

【0098】

これとは異なり、ホルダ１２２は複数の部材の結合形態で備えられ得る。例えば、ホルダ１２２はエミッタ１２１の両終端が固定される地点を通る面を基準として分かれる二つの部材と、ホルダ１２２を構成する二つの部材を互いに結合する結合部材を含むことができる。エミッタ１２１の両終端はホルダ１２２を構成する二つの部材の間に配置された後、結合部材が締め付けられることによってホルダ１２２を構成する二つの部材によって加圧されてホルダ１２２に固定され得る。

【0099】

この時、ホルダ１２２を構成する二つの部材それぞれには互いに合せられた時に固定ホール１２２３を形成できる溝が形成され得、このような溝はホルダ１２２を構成する二つの部材の間にエミッタ１２１の両端部を位置をガイドすることができる。しかし、これに限定されず、エミッタ１２１の両端部がホルダ１２２の他の部分などによってその位置が容易にガイドされ得る場合、ホルダ１２２の二つの部材には固定ホール１２２３を形成する溝が形成されなくてもよく、このとき、エミッタ１２１の両端部は結合部材を締め付けることによって、ホルダ１２２を構成する二つの部材のうち互いに対向する面によって加圧されて固定され得る。

【0100】

またはホルダ１２２はエミッタ１２１の両終端が固定され得る別途の機械的なメカニズムを含んでもよい。また、エミッタ１２１はホルダ１２２に接着剤を通じて接着されたり、溶接されるなどの方式で固定されてもよい。このように、エミッタ１２１が電子放出方向ｘに膨らむように曲がるか折り曲げられるように固定され得るのであれば、ホルダ１２２は前述した構造に制限されず、多様な方式で形成され得る。

【0101】

図５は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体の線形エミッタを撮影した写真である。図６は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体のエミッタの形成過程を図示したものである。

【0102】

図５を参照すると、エミッタ１２１は炭素ナノチューブ繊維で形成される線形のヤーン（Ｙａｒｎ）が曲がったり折り曲げられて形成され得る。具体的には、図５の（ａ）を参照すると、エミッタ１２１は撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得る。この場合、エミッタ１２１をより容易に製造できるため、製造効率性が向上し得る。また、図５の（ｂ）を参照すると、エミッタ１２１は編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成されてもよい。この場合、エミッタ１２１の機械的物性および電気的物性が向上し得るため、電界放出特性も向上し得る。撚糸と編組糸の物性については図９～図１１と関連して詳しく後述する。

【0103】

図６は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０のエミッタ１２１が形成される過程を具体的に図示したものである。

【0104】

図６の（ａ）を参照すると、エミッタ１２１は複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成された１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得る。

【0105】

図６の（ｂ）を参照すると、エミッタ１２１は２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得、このとき２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに撚れて形成され得、このような１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成され得る。この時、１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに撚れて２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が形成される過程はダブリング（Ｄｏｕｂｌｉｎｇ）と指称されてもよい。

【0106】

図６の（ｃ）を参照すると、エミッタ１２１は編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得、このとき編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに編組されて形成され得、このような１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成され得る。

【0107】

図６の（ｄ）を参照すると、エミッタ１２１は編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成され得、このとき編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに編組されて形成され得、２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに撚れて形成され得、このような１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）は複数の炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）が撚れて形成され得る。この時、１次撚糸（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が互いに撚れて２次撚糸（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）が形成される過程はダブリング（Ｄｏｕｂｌｉｎｇ）と指称されてもよい。

【0108】

しかし、エミッタ１２１を線形に形成できるのであれば、エミッタ１２１が形成される方式は前記図６の（ａ）～（ｄ）で説明した方式に制限されず、要求される電界放出特性により図６の（ａ）～（ｄ）に図示された方式の多様な組み合わせで形成されてもよく、図６の（ａ）～（ｄ）で説明されていない方式で形成されてもよい。例えば、編組糸を形成する時、編組器具を利用するために、一定厚さ以上の厚さを有する撚糸を利用して編組することが好ましいが、非常に高い精密度を有する編組器具を利用する場合、薄い厚さを有する炭素ナノチューブ単糸（Ｆｉｂｅｒ）をすぐに編組して編組糸を形成してもよい。

【0109】

図７および図８は、エミッタが切断繊維方式で備えられる場合と曲げ繊維方式で備えられる場合の電界放出特性を図示したものである。

【0110】

図７の（ａ）および（ｂ）のグラフは電極に印加される電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）による電子放出量を電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ）で表現したもので、それぞれのｘ軸は電圧である、ｙ軸は電流であるものと理解され得る。

【0111】

図７の（ａ）は４００本の炭素ナノチューブ単糸からなるエミッタを切断した後、切断面がアノード側を向くようにして切断面から電子が放出されるようにする「切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）」に対する電界放出特性を３回にわたって測定したものを図示したものであり、図７の（ｂ）は４００本の炭素ナノチューブ単糸からなるエミッタがアノードに向かって山が形成されるように曲がるかアノードに向かって山が形成されるように折り曲げられ、山部分で電子が放出される「曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）」に対する電界放出特性を３回にわたって測定したものを図示したものである。

【0112】

図７の（ａ）および（ｂ）を参照すると、電圧を増加させても一定の電圧までは電流が検出されず、一定の電圧を越えると電圧が増加するほど電流が増加することが分かる。この時、図７の（ａ）を参照すると、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、それぞれのエミッタ別に互いに電子が放出され始める電圧が異なり、電圧の増加による電流の変化量も異なる反面、図７の（ｂ）を参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、それぞれのエミッタ別に互いに電界放出特性においてほとんど差が発生しないことが分かる。これは、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、電界放出特性の均一性が優秀であるということを意味し得る。

【0113】

一方、図８の（ａ）は、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）と曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）のＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（エミッタから電子が放出され得る最小限の電圧）平均値および偏差を比較して図示したものである。これを参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べてＴｈｒｅｓｈｏｌｄ平均値がさらに高く、その偏差が小さいことが分かる。

【0114】

また、図８の（ｂ）は、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）と曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）のＦ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅ（Ｆｌｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅ）平均値および偏差を比較して図示したものである。Ｆ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅの値は電極に印加される電圧の変化による電子放出量の変化の敏感度を示す尺度であり、Ｆ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅの絶対値が大きいほど敏感度がさらに高いものと理解され得る。これを参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べてＦ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｌｅ平均値が小さく、その偏差が小さいことが分かる。

【0115】

また、図８の（ｃ）は、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）と曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）のＭａｘ ｃｕｒｒｅｎｔ（エミッタから放出される電子を通じて発生する電流の最大値）平均値および偏差を比較して図示したものである。これを参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べてＭａｘ ｃｕｒｒｅｎｔ値が高く、その偏差が小さいことが分かる。

【0116】

図８の（ａ）～（ｃ）と関連して、前述した切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）および曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の電界放出特性を数値で表現すると、下記の［表１］の通りである。

【0117】

【表1】

【0118】

［表１］でそれぞれの電界放出特性の偏差（ｓｔｄ．ｐ）を参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べてＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値の均一度が約４６％、Ｆ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅ値の均一度が約７２％、Ｍａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値の均一度が約５６％だけ向上したことを確認することができる。

【0119】

図８および［表１］の偏差（ｓｔｄ．ｐ）値を参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）が切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べて電界放出特性の均一性が優秀であることが分かる。

【0120】

一方、［表１］でそれぞれの電界放出特性の平均値（ａｖｇ）を参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）の場合、切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べてＴｈｒｅｓｈｏｌｄ平均値が約４０％、Ｆ－Ｎ ｐｌｏｔ ｓｌｏｐｅ平均値が約３２％、Ｍａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ平均値が約１６１％だけ向上したことを確認することができる。これは曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）が切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べて電界放出特性の均一性だけでなく、電界放出性能も優秀であることを意味し得る。

【0121】

下記の［表２］は線形のエミッタで電子が放出される部分のエミッタの太さに対する統計値である。

【0122】

【表2】

【0123】

［表２］を参照すると、曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）は切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｅｒ）に比べて製造されるエミッタの太さ値に対する偏差が小さいことが分かる。これは切断繊維（Ｃｕｔ Ｆｉｂｕｅｒ）の場合、切断する過程で切断面部分の太さに対する変化が発生し得ることを意味し得る。すなわち、エミッタは曲げ繊維（Ｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ）で形成する場合、電子が放出される部分の太さ均一性を確保することができ、これはすなわち、電界放出特性の均一性を向上させることができるものと理解され得る。

【0124】

図９は、エミッタを構成するヤーンのタイプによる機械的物性を図示したものである。

【0125】

図９の（ａ）～（ｄ）はエミッタを構成するヤーンのタイプによる変形率（Ｓｔｒａｉｎ）－応力（Ｓｔｒｅｓｓ）カーブを図示したものであり、それぞれの場合に対して複数回の実験を施行した後、そのデータを図示したものである。図９の（ａ）は６４本の炭素ナノチューブ単糸を単純に集めておいたヤーン（Ｎｏｎ－Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ＿６４ Ｆｉｂｅｒ）に変形を加えた場合であり、図９の（ｂ）は６４本の炭素ナノチューブ単糸を７５回撚って形成された撚糸（７５ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ＿６４ Ｆｉｂｅｒ）に変形を加えた場合であり、図９の（ｃ）は６４本の炭素ナノチューブ単糸を１５０回撚って形成された撚糸（１５０ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ＿６４ Ｆｉｂｅｒ）に変形を加えた場合であり、図９の（ｄ）は６４本の炭素ナノチューブ単糸を編組して形成された編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ＿６４ Ｆｉｂｅｒ）に変形を加えた場合である。

【0126】

図９の（ａ）～（ｃ）を参照すると、炭素ナノチューブ単糸を単純に集めておいたもの（Ｎｏｎ－Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）と、炭素ナノチューブ単糸を撚って形成した撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）に変形を加える時には、毎施行ごとに互いに異なる応力特性を示すことを確認することができる。反面、図９の（ｄ）を参照すると、炭素ナノチューブ単糸を編組して形成した編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）に変形を加える時には、毎施行ごとに応力特性にほぼ差がないことを確認することができる。

【0127】

前記で詳擦したエミッタを構成するヤーンのタイプによる機械的物性を数値で表現すると、下記の［表３］の通りである。

【0128】

【表3】

【0129】

［表３］を参照すると、エミッタを構成するヤーンが編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合が他の場合より変形率（Ｓｔｒａｉｎ）および応力（Ｓｔｒｅｓｓ）の偏差値が確然と低いことを確認することができる。また、変形率による応力の変化比率（Ｍｏｄｕｌｕｓ）値を見ても、エミッタを構成するヤーンが編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合が他の場合に比べて偏差値が最も小さいことを確認することができる。

【0130】

図９および［表３］を参照すると、エミッタを構成するヤーンを編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成すると、単純に炭素ナノチューブ単糸を集めておいたもの（Ｎｏｎ－Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）やヤーンを撚糸で形成するもの（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）に比べて、機械的な物性の均一性が向上し得、これを通じて電界放出組立体を形成する過程でエミッタの機械的な物性差による誤差を減らすことができるため、電界放出特性の均一性も向上し得る。

【0131】

図１０は、エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の電気的物性を図示したグラフである。

【0132】

具体的には、図１０はエミッタを構成するヤーンのタイプによる電気伝導度（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を図示したものである。

【0133】

下記の［表４］は、エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の電気的物性を数値で表現したものである。

【0134】

【表4】

【0135】

図１０および［表４］を参照すると、エミッタが編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合、撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合に比べて電気伝導特性が高く、その偏差が小さいことを確認することができる。すなわち、エミッタを編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）に基づいて形成する場合、電気伝導道義均一性がより向上し得るため、エミッタの電界放出特性の均一性も向上し得る。

【0136】

図１１は、エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を図示したグラフである。

【0137】

下記の［表５］は、エミッタが撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合と編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合の線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を数値で表現したものである。

【0138】

【表5】

【0139】

図１１および［表５］を参照すると、エミッタが編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合、撚糸（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｙａｒｎ）に比べて線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）の偏差がさらに小さいことを確認することができる。線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）が変わると、エミッタを通じて流れる電流の量や抵抗が変わり得るため、線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）が均一であるほど電気的特性が均一であるものと理解され得る。すなわち、エミッタが編組糸（Ｂｒａｉｄｅｄ Ｙａｒｎ）で形成される場合、線密度（Ｌｉｎｅａｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）の均一性が優秀であることによって電気的特性も均一となり得るため、電界放出特性の均一性も向上し得る。

【0140】

図１２は、本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体の斜視図である。図１３は、本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体の正面図である。

【0141】

以下で説明されない本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体２２０の細部構成は、図１～図１１と関連して説明した本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０の細部構成と同一であり得る。

【0142】

図１２および図１３を参照すると、エミッタ２２１は電子放出方向ｘに膨らむように曲がったり折り曲げられて両終端がホルダ２２２に固定され得る。エミッタ２２１の両終端は互いに隣接してホルダ２２２に固定され得る。

【0143】

エミッタ２２１の両終端はホルダ２２２に形成される一つの固定ホール２２２３にすべて固定され得る。エミッタ２２１の両終端部分は互いに接触しながら平行に固定ホール２２２３に固定され得る。すなわち、本明細書の他の実施例に係る電磁波発生装置の電界放出組立体２２０では、線形のエミッタ２２１が中間部分が折り畳まれた状態で、折り畳まれた部分が電子放出方向ｘに向かうようにホルダ２２２に固定されるものと理解され得る。

【0144】

本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体２２０では、エミッタ２２１の電子放出方向ｘの前端２２１ａを基準として、エミッタ２２１の両側が互いに平行してもよく、電子放出方向ｘに向かって行くほど互いに遠ざかる部分を含んでもよい。

【0145】

具体的には、エミッタ２２１の前方部２２１ｂが完全に折り畳まれずに若干の曲率が形成される場合、前端２２１ａを基準としてエミッタ２２１の両側は電子放出方向ｘに行くほど互いに遠ざかる部分が形成され得る。この場合、前方部２２１ｂが短くて丸い形状で形成されるものと理解され得、電子が放出され始める電圧値であるＴｈｒｅｓｈｏｌｄ値と、最大電流値であるＭａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値が高くなり得る。これとは異なり、エミッタ２２１が完全に折り畳まれる場合、折り畳まれた部分を基準として両側は平行に形成され得る。この場合、エミッタ２２１の前方部２２１ｂは尖っている形状で形成されるものと理解され得、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値とＭａｘ Ｃｕｒｒｅｎｔ値が低くなり得る。このような形状の差は要求される電界放出特性に応じて選択され得る。

【0146】

図１２および図１３を参照すると、電界放出組立体２２０はホルダ２２２を含むことができる。本明細書の他の実施例に係る電界放出組立体２２０のホルダ２２２は電子放出方向ｘに延びるパイプの形状であり得る。しかし、これに限定されず、ホルダ２２２にエミッタ２２１が固定され得る構造や手段が設けられ得るのであれば、ホルダ２２２の形状はパイプ状に制限されなくてもよい。

【0147】

ホルダ２２２には固定ホール２２２３が形成され得る。固定ホール２２２３は一つ形成され得る。固定ホール２２２３はパイプ状に形成されるホルダ２２２の電子放出方向ｘの前端に形成され得る。固定ホール２２２３は円筒状の空いた空間であり得る。しかし、これに限定されず、固定ホール２２２３は横断面の形状が楕円形、半円形、または多角形からなるなど、エミッタ２２１の両終端が固定され得る形状であれば多様な形状で形成され得る。

【0148】

固定ホール２２２３はエミッタ２２１を固定することができる。具体的には、エミッタ２２１の両終端はすべて一つの固定ホール２２２３に固定され得る。エミッタ２２１の両終端は固定ホール２２２３に嵌合されてもよく、エミッタ２２１の両終端が固定ホール２２２３内に配置された後、ホルダ２２２の側面を加圧して発生する物理的な変形を通じてホルダ２２２に固定され得る。

【0149】

具体的には、エミッタ２２１の両終端が固定ホール２２２３に嵌合される場合、固定ホール２２２３の直径はエミッタ２２１の直径の二倍より小さい直径で形成され得る。この場合、エミッタ２２１の両終端の形状はエミッタ２２１が固定ホール２２２３に差し込まれながら若干の変形が発生し得、この過程で固定ホール２２２３の内側面とエミッタ２２１の間の摩擦力によってエミッタ２２１が固定され得る。

【0150】

一方、エミッタ２２１の両終端が固定ホール２２２３内に配置された後、ホルダ２２２の側面を加圧して固定する場合、固定ホール２２２３は最初にエミッタ２２１の直径の二倍より大きい大きさで形成され得る。この場合、エミッタ２２１の両終端を固定ホール２２２３の内側に配置させた後、ホルダ２２２の側面を加圧してホルダ２２２の形状を変形させると、固定ホール２２２３内に配置されているエミッタ２２１が固定ホール２２２３の内側面によって加圧されながらホルダ２２２に固定され得る。

【0151】

図１４および図１５は、電界放出組立体のさらに他の実施例を図示したものである。

【0152】

以下で説明されない電界放出組立体３２０、４２０の細部構成は、図１～図１１と関連して説明した本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０の細部構成と同一であり得る。

【0153】

図１４を参照すると、エミッタ３２１は電子放出方向ｘに膨らむように曲がったり折り曲げられる部分を含むことができる。この時、エミッタ３２１は、本明細書の一実施例に係る電界放出組立体１２０とは異なり、峰が複数（例えば、図１４に図示された通り、峰が二つ）の形態で形成され得る。この場合、エミッタ３２１には電界放出方向ｘに凹むように曲がったり折り曲げられた部分が形成され得る。

【0154】

エミッタ３２１が複数の峰を有する形態で形成されると、エミッタ３２１に電界が印加された時、それぞれの峰の山（ｐｅａｋ）が電子放出点３２１ａとなり得る。すなわち、電子放出点３２１ａの個数はエミッタ３２１が形成する峰の個数に対応することができる。それぞれの峰に形成される電子放出点３２１ａの電界放出特性は、それぞれの電子放出点３２１ａの間の相対的な位置や曲率の差などにより変わり得る。

【0155】

エミッタ３２１の電子放出点３２１ａを形成する峰は多様な個数で形成され得る。電子放出点３２１ａが多くなると、エミッタ３２１で電子が放出され得る最小限の電圧であるＴｈｒｅｓｈｏｌｄ平均値が高くなり得る反面、多量の電磁波を発生させることができる。反面、電子放出点３２１ａが少ないと、エミッタ３２１の形状が単純であり電界放出組立体３２０を一貫して製造できるため、電界放出特性および電磁波発生装置の寿命の均一度が向上し得る。

【0156】

図１５を参照すると、ホルダ４２２の固定部４２２１がエミッタ４２１の両側部に備えられ得る。この場合、エミッタ４２１の両終端はエミッタ４２１の両側部に備えられる固定部４２２１に一つずつ固定され得る。

【0157】

このような電界放出組立体４２０の構造を通じて、エミッタ４２１はさらに自由な形態で形成され得る。例えば、エミッタ４２１は固定部４２２１に固定される両終端より電子放出方向ｘの後方に突出する部分を含むことができる。

【0158】

エミッタ４２１が曲がったり折り曲げられて形成される峰の個数は多様に調整され得る。例えば、図１５に図示された通り、エミッタ４２１は電子放出方向ｘに突出する峰の形状を一つのみ含んでもよいが、これに限定されず、多数の電子放出点が必要な場合、エミッタ４２１の屈曲の程度または固定部４２２１の間の間隔を固定して電子放出方向ｘに突出する峰を二つ以上形成してもよい。

【0159】

エミッタ４２１が曲がったり折り曲げられて電子放出方向ｘに形成される山４２１ａは多様な位置に形成され得る。例えば、図１５に図示された通り、山４２１ａはエミッタ４２１の両終端より電子放出方向ｘに突出した位置に形成され得る。しかし、これに限定されず、必要に応じて電子が放出される地点をさらに後退させる必要がある場合、山４２１ａはエミッタ４２１の両終端より電子放出方向ｘの後方に形成されてもよい。例えば、エミッタ４２１は図１４に図示されたエミッタ３２１の形状を反対にひっくり返した形状であるものと理解され得る。

【0160】

前述された本明細書のある実施例または他の実施例は、互いに排他的であるか区別されるものではない。前述された本明細書のある実施例または他の実施例はそれぞれの構成または機能が併用されたり組み合わせられ得る。

【0161】

例えば特定実施例および／または図面に説明されたＡ構成と異なる実施例および／または図面に説明されたＢ構成が結合され得ることを意味する。すなわち、構成間の結合に対して直接的に説明していない場合であっても、結合が不可能であると説明した場合を除いては結合が可能であることを意味する。

【0162】

前記の詳細な説明はすべての面で制限的に解釈されてはならず、例示的なものと考慮されるべきである。本明細書の範囲は添付された請求項の合理的解釈によって決定されるべきであり、本明細書の等価的範囲内でのすべての変更は本明細書の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0163】

１００：電磁波発生装置
１１０：ハウジング
１１１：照射部
１２０：電界放出組立体
１２１：エミッタ
１２１ａ：前端
１２１ｂ：前方部
１２２：ホルダ
１２２１：固定部
１２２２：ベース部
１２２３：固定ホール
１２３：結合部材
１３０：ゲート電極
１４０：集束部
１５０：アノード

【要約】

【課題】新規な電界放出組立体および電磁波発生装置を提供すること。
【解決手段】本明細書の一側面（ａｓｐｅｃｔ）に係る電界放出組立体は、炭素ナノチューブ繊維を含み、電子を放出する線形のエミッタと、前記エミッタを固定するホルダを含み、前記エミッタは両終端が前記ホルダに固定され、電子放出方向に山（ｐｅａｋ）が形成されるように曲がった部分および前記電子放出方向に山が形成されるように折り曲げられた部分のうち少なくともいずれか一つを含む。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】