特許 7504151 Ｘ線チューブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】Ｘ線チューブ

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/16 20060101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

H01J35/16

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022069689

(22)【出願日】2022-04-20

(65)【公開番号】P2022171592

(43)【公開日】2022-11-11

【審査請求日】2022-05-06

(31)【優先権主張番号】10-2021-0055725

(32)【優先日】2021-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0023495

(32)【優先日】2022-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】596180076

【氏名又は名称】韓國電子通信研究院

【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

【住所又は居所原語表記】２１８，Ｇａｊｅｏｎｇ－ｒｏ Ｙｕｓｅｏｎｇ－ｇｕ Ｄａｅｊｅｏｎ ３４１２９，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100152205

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 昌司

(72)【発明者】

【氏名】ソン、ユン－ホ

(72)【発明者】

【氏名】カン、ジュン－テ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジェ－ウ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、ジン－ウ

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００５３７７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０６４７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６０８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
前記第１電極と離隔し、前記第１電極の上部側に配置された第２電極と、
前記第２電極の下部に配置されるターゲットと、
前記第１電極上のエミッタと、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、前記エミッタと垂直に対応される位置に開口部を含む第３電極と、
前記第３電極上に提供され、前記第２電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）と、を含み、
前記スペーサーは、前記第３電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分の上部側に配置される第２部分を含み、
前記スペーサーは、セラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパントを含み、
前記スペーサーの前記第１部分の伝導性ドーパントの濃度は、前記第２部分の伝導性ドーパントの濃度より大きく、
前記第３電極は、前記スペーサーの前記第１部分と接触するＸ線チューブ。

【請求項2】

前記第１乃至第３電極は、各々金属を含み、
前記第３電極は、前記第１電極と最も隣接するように配置される金属電極である請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項3】

前記スペーサーの前記第１部分及び前記第２部分の接点のレベルは、前記ターゲットの最下部のレベルより低い請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項4】

前記第２電極及び前記第３電極の間に介在される第４電極をさらに含み、
前記第４電極は、前記第２電極より前記第３電極に隣接するように配置される請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項5】

前記セラミック絶縁体は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、及びイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）の中でいずれか１つを含み、
前記伝導性ドーパントは、チタニア（ＴｉＯ_２）を含む請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項6】

前記スペーサーの前記第１部分の体積抵抗率は、前記第２部分の体積抵抗率より小さい請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項7】

前記スペーサーの前記第１部分は、１０^１２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有し、前記スペーサーの前記第２部分は、１０^１２Ω・ｃｍ超過の比抵抗を有する請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項8】

前記スペーサーは、円筒形のチューブ形状を有し、
前記スペーサーの前記第１部分の外周面上に提供される金属膜をさらに含み、
前記金属膜は、接地電源と連結される請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項9】

前記金属膜は、前記スペーサーの前記第１部分と接触する請求項８に記載のＸ線チューブ。

【請求項10】

前記金属膜は、前記スペーサーの前記第１部分と電気的に連結される請求項８に記載のＸ線チューブ。

【請求項11】

前記セラミック絶縁体は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含み、前記伝導性ドーパントはチタニア（ＴｉＯ_２）を含み、
前記スペーサーの前記第１部分の前記チタニア（ＴｉＯ_２）の濃度は、２ｗｔ％以上であり、
前記スペーサーの前記第２部分の前記チタニア（ＴｉＯ_２）の濃度は、０超過２ｗｔ％未満である請求項１に記載のＸ線チューブ。

【請求項12】

第１電極と、
前記第１電極と離隔し、前記第１電極の上部側に配置された第２電極と、
前記第２電極に配置されるターゲットと、
前記第１電極上のエミッタと、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置する第３電極であって、前記ターゲットと前記エミッタとの間の位置に開口部を含む、第３電極と、
前記第２電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）と、
前記スペーサー及び前記第３電極の間に介在される導電構造体と、を含み、
前記スペーサーは、前記導電構造体と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分の上部側に配置される第２部分を含み、
前記スペーサーは、セラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパントを含み、
前記スペーサーの前記第１部分の伝導性ドーパントの濃度は、前記第２部分の伝導性ドーパントの濃度より大きく、
前記第３電極は、前記導電構造体と接触し、
前記導電構造体は、コバール（Ｋｏｖａｒ）合金を含むＸ線チューブ。

【請求項13】

前記導電構造体は、チューブ（ｔｕｂｅ）形状を有し、曲がった形状を有し、
前記導電構造体を貫通するウインドー（ｗｉｎｄｏｗ）をさらに含む請求項１２に記載のＸ線チューブ。

【請求項14】

カソード電極と、
前記カソード電極と垂直に離隔し、前記カソード電極の上部側に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の下部に配置されるターゲットと、
前記カソード電極上のエミッタと、
前記カソード電極上に提供され、前記アノード電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）と、を含み、
前記スペーサーは、セラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパントを含み、前記スペーサーは、前記カソード電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分の上部側に配置される第２部分を含み、
前記スペーサーの前記第１部分の伝導性ドーパントの濃度は、前記第２部分の伝導性ドーパントの濃度より大きいＸ線チューブ。

【請求項15】

カソード電極と、
前記カソード電極と垂直に離隔し、前記カソード電極の上部側に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の下部に配置されるターゲットと、
前記カソード電極上のエミッタと、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に位置し、前記エミッタと垂直に対応される位置に開口部を含むゲート電極と、
前記ゲート電極上に提供され、前記アノード電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）と、を含み、
前記スペーサーは、前記ゲート電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分の上部側に配置される第２部分を含み、
前記スペーサーの前記第１部分は、第１セラミック絶縁体を含み、前記第２部分は、第２セラミック絶縁体を含み、
前記第１セラミック絶縁体は、前記第２セラミック絶縁体と異なる金属酸化物を含み、前記第１セラミック絶縁体の比抵抗は、前記第２セラミック絶縁体の比抵抗より小さく、
前記スペーサーの前記第１部分及び前記第２部分の接点のレベルは、前記ターゲットの最下部のレベルより低いＸ線チューブ。

【請求項16】

前記第１セラミック絶縁体に分散される伝導性ドーパントをさらに含む請求項１５に記載のＸ線チューブ。

【請求項17】

前記スペーサーの前記第１部分は、１０^１２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有し、前記スペーサーの前記第２部分は、１０^１２Ω・ｃｍ超過の比抵抗を有する請求項１５に記載のＸ線チューブ。

【請求項18】

前記スペーサーは、円筒形のチューブ形状を有し、
前記スペーサーの前記第１部分の外周面上に提供される金属膜をさらに含み、
前記金属膜は、接地電源と連結される請求項１５に記載のＸ線チューブ。

【請求項19】

カソード電極と、
前記カソード電極と離隔し、前記カソード電極の上部側に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極に配置されるターゲットと、
前記カソード電極上のエミッタと、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に位置するゲート電極であって、前記ターゲットと前記エミッタとの間の位置に開口部を含む、ゲート電極と、
前記アノード電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）と、
前記スペーサー及び前記ゲート電極の間に介在される導電構造体と、を含み、
前記スペーサーは、前記導電構造体と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分の上部側に配置される第２部分を含み、
前記スペーサーの前記第１部分は、第１セラミック絶縁体を含み、前記第２部分は、第２セラミック絶縁体を含み、
前記第１セラミック絶縁体は、前記第２セラミック絶縁体と異なる金属酸化物を含み、前記第１セラミック絶縁体の比抵抗は、前記第２セラミック絶縁体の比抵抗より小さく、
前記スペーサーの前記第１部分及び前記第２部分の接点のレベルは、前記ターゲットの最下部のレベルより高く、
前記導電構造体は、コバール（Ｋｏｖａｒ）合金を含み、
前記導電構造体は、接地電源と連結されるＸ線チューブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＸ線チューブに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線チューブは真空容器の内部で電子を発生させ、電子を高電圧が印加されたアノード電極方向に加速させてアノード電極上の金属ターゲットに衝突させることによって、Ｘ線を発生させる。この時、アノード電極とカソード電極との間の電圧差が電子を加速する加速電圧として定義される。Ｘ線チューブの用度に応じて、数乃至数百ｋＶの加速電圧で電子を加速する。アノード電極とカソード電極との間にはゲート電極等が提供される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明で解決しようとする課題は高電圧でも安定的に駆動するＸ線チューブの構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の実施形態によるＸ線チューブは第１電極、前記第１電極と離隔する第２電極、前記第２電極の下部に配置されるターゲット、前記第１電極上のエミッタ、及び前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、前記エミッタと垂直に対応される位置に開口部を含む第３電極、及び前記第３電極上に提供され、前記第２電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）を含み、前記スペーサーは前記第３電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分上に配置される第２部分を含み、前記スペーサーはセラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパントを含み、前記スペーサーの前記第１部分の伝導性ドーパントの濃度は前記第２部分の伝導性ドーパントの濃度より大きく、前記第３電極は前記スペーサーの前記第１部分と接触することができる。

【0005】

一部の実施形態によれば、前記第１乃至第３電極は各々金属を含み、前記第３電極は前記第１電極と最も隣接するように配置されることができる。

【0006】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーの前記第１部分及び前記第２部分の接点のレベルは前記ターゲットの最下部のレベルより低いことができる。

【0007】

一部の実施形態によれば、前記第２電極及び前記第３電極の間に介在される第４電極をさらに含み、前記第４電極は前記第２電極より前記第３電極に隣接するように配置されることができる。

【0008】

一部の実施形態によれば、前記セラミック絶縁体はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、及びイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）の中でいずれか１つを含み、前記伝導性ドーパントはチタニア（ＴｉＯ_２）を含むことができる。

【0009】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーの前記第１部分の体積抵抗率は前記第２部分の体積抵抗率より小さいことができる。

【0010】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーの前記第１部分は１０^１２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有し、前記スペーサーの前記第２部分は１０^１２Ω・ｃｍ超過の比抵抗を有することができる。

【0011】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーは円筒形のチューブ形状を有し、前記スペーサーの前記第１部分の外周面上に提供される金属膜をさらに含み、前記金属膜は接地電源と連結されることができる。

【0012】

一部の実施形態によれば、前記金属膜は前記スペーサーの前記第１部分と接触することができる。

【0013】

一部の実施形態によれば、前記金属膜は前記スペーサーの前記第１部分と電気的に連結されることができる。

【0014】

一部の実施形態によれば、前記セラミック絶縁体はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含み、前記伝導性ドーパントはチタニア（ＴｉＯ_２）を含み、前記スペーサーの前記第１部分の前記チタニア（ＴｉＯ_２）の濃度は２ｗｔ％以上であり、前記スペーサーの前記第２部分の前記チタニア（ＴｉＯ_２）の濃度は０超過２ｗｔ％未満であり得る。

【0015】

一部の実施形態によれば、前記スペーサー及び前記第３電極の間に介在される導電構造体をさらに含み、前記導電構造体はコバール（Ｋｏｖａｒ）合金を含むことができる。

【0016】

一部の実施形態によれば、前記導電構造体はチューブ（ｔｕｂｅ）形状を有し、曲がった形状を有し、前記導電構造体を貫通するウインドー（ｗｉｎｄｏｗ）をさらに含むことができる。

【0017】

一部の実施形態によるＸ線チューブはカソード電極、前記カソード電極と垂直に離隔するアノード電極、前記アノード電極の下部に配置されるターゲット、前記カソード電極上のエミッタ、及び前記カソード電極上に提供され、前記アノード電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）を含み、前記スペーサーはセラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパントを含み、前記スペーサーは前記カソード電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分上に配置される第２部分を含み、前記スペーサーの前記第１部分の伝導性ドーパントの濃度は前記第２部分の伝導性ドーパントの濃度より大きいことができる。

【0018】

一部の実施形態によるＸ線チューブはカソード電極、前記カソード電極と垂直に離隔するアノード電極、前記アノード電極の下部に配置されるターゲット、前記カソード電極上のエミッタ、前記カソード電極と前記アノード電極との間に位置し、前記エミッタと垂直に対応される位置に開口部を含むゲート電極、及び前記ゲート電極上に提供され、前記アノード電極を囲むスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）を含み、前記スペーサーは前記ゲート電極と隣接するように配置される第１部分及び前記第１部分上に配置される第２部分を含み、前記スペーサーの前記第１部分は第１セラミック絶縁体を含み、前記第２部分は第２セラミック絶縁体を含み、前記第１セラミック絶縁体は前記第２セラミック絶縁体と異なる金属酸化物を含み、前記第１セラミック絶縁体の比抵抗は前記第２セラミック絶縁体の比抵抗より小さく、前記スペーサーの前記第１部分及び前記第２部分の接点のレベルは前記ターゲットの最下部のレベルより低いことができる。

【0019】

一部の実施形態によれば、前記第１セラミック絶縁体に分散される伝導性ドーパントをさらに含むことができる。

【0020】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーの前記第１部分は１０^１２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有し、前記スペーサーの前記第２部分は１０^１２Ω・ｃｍ超過の比抵抗を有することができる。

【0021】

一部の実施形態によれば、前記スペーサーは円筒形のチューブ形状を有し、前記スペーサーの前記第１部分の外周面上に提供される金属膜をさらに含み、前記金属膜は接地電源と連結されることができる。

【0022】

一部の実施形態によれば、前記スペーサー及び前記ゲート電極の間に介在される導電構造体をさらに含み、前記導電構造体はコバール（Ｋｏｖａｒ）合金を含み、前記導電構造体は接地電源と連結されることができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明の概念によるＸ線チューブは互いに異なる比抵抗を有する第１部分及び第２部分を含むスペーサーを含む。スペーサーの第１部分はカソード電極とアノード電極との間に介在される電極の中でアノード電極と最も隣接する電極と接触する。スペーサーの第１部分の比抵抗を第２部分の比抵抗より低く調節して、高電圧でもＸ線チューブが安定的に駆動が可能である。また、第１部分及び第２部分の接点位置がターゲットの最下部より低く位置することによって、Ｘ線チューブの信頼性が増加することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】Ｘ線チューブの構造を概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の概念によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。

【図3】一部の実施形態によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。

【図4】一部の実施形態によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の構成及び効果を十分に理解するために、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されることではなく、様々な形態に具現されることができ、多様な変更を加えることができる。単なる、本実施形態の説明を通じて本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されているものである。添付された図面で構成要素は説明の便宜のためにそのサイズが実際より拡大して示したことであり、各構成要素の比率は誇張されるか、或いは縮小されることができる。

【0026】

また、本発明の実施形態で使用される用語は異なりに定義されない限り、該当技術分野で通常の知識を有する者に通常的に公知された意味として解釈されることができる。以下、添付した図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。

【0027】

図１はＸ線チューブの構造を概略的に示す断面図である。

【0028】

図１を参照すれば、Ｘ線チューブはカソード電極１１、エミッタ１２、アノード電極１４、ターゲット１５、ゲート電極１３、第１スペーサーＳＰ１、第２スペーサーＳＰ２、及び真空キャップ１６を含むことができる。本明細書で、カソード電極１１は第１電極１１とし、アノード電極１４は第２電極１４とし、ゲート電極１３は第３電極１３と称されることができる。

【0029】

カソード電極１１及びアノード電極１４は互いに対向するように位置し、第１方向Ｄ１に沿って離隔することができる。本明細書で第１方向Ｄ１はカソード電極１１の上面と垂直になる方向を示す。又は第１方向Ｄ１はカソード電極１１からアノード電極１４に向かう方向を称する。

【0030】

カソード電極１１、アノード電極１４、及びゲート電極１３は外部電源（図示せず）と電気的に連結されることができる。例えば、カソード電極１１には正電圧又は負電圧が印加されるか、或いは接地電源と連結されることができる。アノード電極１４及びゲート電極１３にはカソード電極１１より高い電位を有する電圧が印加されることができる。

【0031】

アノード電極１４、カソード電極１１、及びゲート電極１３は伝導性物質を含むことができ、一例として伝導性物質は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びモリブデン（Ｍｏ）等の金属物質を含むことができる。アノード電極１４は一方向に回転する回転型アノード電極又は固定型アノード電極であり得る。

【0032】

ゲート電極１３はエミッタ１２及びアノード電極１４の間に位置することができる。ゲート電極１３はアノード電極１４よりエミッタ１２に隣接するように配置されることができる。ゲート電極１３はカソード電極１１の上部に位置し、エミッタ１２と対応される位置に開口部ＯＰを含むことができる。

【0033】

アノード電極１４の下部にはターゲット１５が提供されることができる。ターゲット１５の下部面、即ち、カソード電極１１と対向するターゲット１５表面は傾けることができる。一部の実施形態によれば、ターゲット１５はアノード電極１４と同一な物質を含むことができる。この場合、ターゲット１５は電子ビーム（Ｅ－Ｂｅａｍ）が集束するアノード電極１４の一部分に該当することができる。一部の実施形態によれば、ターゲット１５はアノード電極１４と異なる物質を含むことができる。

【0034】

例えば、ターゲット１５はモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の中で少なくともいずれか１つを含むことができる。

【0035】

エミッタ１２は金属フィラメント又は炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）を含むことができる。一例として、金属フィラメントは一般的に溶融点が高くて気化点が高いタングステン（Ｗ）のような材質で構成されることができる。カソード電極１１から供給される電流によって高温に加熱される。フィラメントは高温状態で熱電子（Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を放出するようになり、放出された熱電子はカソード電極１１とアノード電極１４の両極間の電位差によって加速される。他の一例として、エミッタ１２は炭素ナノチューブで構成されたドットアレイ（Ｄｏｔ ａｒｒａｙ）形状に配列されるか、或いは炭素ナノチューブがねじれて作られたヤーン（ｙａｒｎ）の形状を有することができる。

【0036】

エミッタ１２が炭素ナノチューブのドットアレイ（Ｄｏｔ ａｒｒａｙ）形状又は複数の炭素ナノチューブヤーンで構成される場合に、ゲート電極１３は炭素ナノチューブのドットアレイ（又は、複数の炭素ナノチューブヤーン）に高電界を誘導するために複数の開口部ＯＰを含むことができ、炭素ナノチューブのドットアレイ（又は、複数の炭素ナノチューブヤーン）から電子が放出されることができる。ゲート電極１３はメッシュ形状又はグリッド形状を有することができる。

【0037】

エミッタ１２から放出された電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）は真空状態で発生及び加速されることができる。エミッタ１２から放出された電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）はゲート電極１３の開口部ＯＰを通過してターゲット１５に集束されることができる。電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）はターゲット１５に衝突してＸ線（Ｘ－ｒａｙ）を発生させる。Ｘ線（Ｘ－ｒａｙ）は第２スペーサーＳＰ２を貫通するウインドー（ｗｉｎｄｏｗ）ＷＷを通じて外部に照射されることができる。ウインドーＷＷはベリリウム（Ｂｅ）、銅（Ｃｕ）等から成されたＸ線（Ｘ－ｒａｙ）を概ね吸収しない物質を含むことができる。

【0038】

真空状態を形成するために、Ｘ線チューブは完全に密封された状態に製作されることができる。又は制作される方法に応じて、Ｘ線チューブは外部に連結された真空ポンプ（図示せず）を通じてその内部が真空状態になることができる。

【0039】

第１スペーサーＳＰ１及び第２スペーサーＳＰ２は各々円筒のチューブ（ｔｕｂｅ）形状を有することができる。第１スペーサーＳＰ１はカソード電極１１及びゲート電極１３の間に介在されることができる。第２スペーサーＳＰ２はゲート電極１３及びアノード電極１４の間に介在されることができる。

【0040】

第１スペーサーＳＰ１及び第２スペーサーＳＰ２は真空状態でも強固な材質を含むことができる。一例として、第１スペーサーＳＰ１及び第２スペーサーＳＰ２はセラミック絶縁体を含むことができる。第２スペーサーＳＰ２に関することは図２で詳しく説明する。

【0041】

一部の実施形態によるＸ線チューブは少なくとも１つの集束電極（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）をさらに含むことができる。集束電極はゲート電極１３及びアノード電極１４の間に位置することができる。集束電極はアノード電極１４よりゲート電極１３に隣接するように配置されることができる。集束電極はゲート電極１３と類似な形状を有することができる。

【0042】

エミッタ１２から放出された電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）の一部の電子は正常軌道で逸脱して第２スペーサーＳＰ２と衝突することができる。高電圧条件で、エミッタ１２から放出された電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）の他の電子が三重点（ｔｒｉｐｌｅ ｐｏｉｎｔ、又はｔｒｉｐｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）で放出されることができる。三重点は誘電常数（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）が互いに異なる真空、金属、絶縁体が出会う地点に該当し、Ｘ線チューブではアノード電極１４に印加される高電圧によってゲート電極１３と第２スペーサーＳＰ２の絶縁体が出会う点Ｐ１（集束電極がある場合は集束電極と２スペーサーの絶縁体が出会う点）で三重点問題が最も深刻である可能性がある。即ち、アノード電極１４に印加される高電圧によって三重点Ｐ１に強い電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）が誘導され、これにしたがって三重点Ｐ１で望まない電子が放出されることができる。前記放出された電子は第２スペーサーＳＰ２と衝突することができる。また、電子ビーム（Ｅ－ｂｅａｍ）の一部電子はターゲット１５と衝突し、散乱されて第２スペーサーＳＰ２と衝突することができる。

【0043】

第２スペーサーＳＰ２に電子が衝突することに応じて、２次電子が第２スペーサＳＰ２から放出され、第２スペーサＳＰ２は正電荷を帯びるように帯電されることができる。高電圧下で第２スペーサーＳＰ２に帯電される場合、アーク（ａｒｃ）発生危険があり、これはＸ線チューブの動作安定性、即ち信頼性が問題されることができる。

【0044】

図２は本発明の概念によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。以下では説明することを除けば図１で説明したことと重複されるので、重複される説明は省略する。

【0045】

図２を参照すれば、第２スペーサーＳＰ２は互いに連結される第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨを含むことができる。第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨは一体（ｏｎｅ ｂｏｄｙ）の第２スペーサーＳＰ２をなすことができる。第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨはアノード電極１４を囲むことができる。第１部分ＩＬＬは第２部分ＩＬＨよりゲート電極１３に近く位置することができる。

【0046】

第１部分ＩＬＬは低－比抵抗絶縁体を含み、第２部分ＩＬＨは高－比抵抗絶縁体を含むことができる。本明細書で低－比抵抗絶縁体、及び高－比抵抗絶縁体は体積抵抗率（Ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）（又は比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ））のサイズに応じて定義される。低－比抵抗絶縁体は１０^１２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有する物質で、高－比抵抗絶縁体は１０^１２Ω・ｃｍ超過の比抵抗を有する物質で定義されることができる。

【0047】

低－比抵抗絶縁体及び高－比抵抗絶縁体はセラミック絶縁体及び前記セラミック絶縁体内に分散された伝導性ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を含むことができる。一部の実施形態によれば、高－比抵抗絶縁体は伝導性ドーパントを概ね含まなくともよい。伝導性ドーパントは前記セラミック絶縁体内で均一に分布されることができる。

【0048】

セラミック絶縁体は、一例としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、及びイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）の中で少なくともいずれか１つを含むことができる。伝導性ドーパントはチタニウム酸化物（ＴｉｘＯｙ、ｘ＝１～３、ｙ＝１～３）を含むことができる。他の一例として、第２金属酸化物は酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）を含むことができる。一例として、セラミック絶縁体はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことができ、伝導性ドーパントはチタニア（ＴｉＯ_２）を含むことができる。低－比抵抗絶縁体内で伝導性ドーパントの量は２ｗｔ％以上であり得る。高－比抵抗絶縁体内で伝導性ドーパントの量は２ｗｔ％未満であり得る。

【0049】

第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨが全てチタニウム酸化物（ＴｉｘＯｙ、ｘ＝１～３、ｙ＝１～３）を含む場合、第１部分ＩＬＬ Ｔｉ_２Ｏ_３、及び／又はＴｉＯの濃度は第２領域内のＴｉ_２Ｏ_３、及び／又はＴｉＯの濃度より大きいことができる。

【0050】

第２スペーサーＳＰ２は添加剤及びその他の不純物をさらに含むことができる。第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨ内で添加剤及びその他の不純物の種類及び量は実質的に同一であることができる。第２スペーサーＳＰ２内で添加剤の量の総和は１ｗｔ％乃至４ｗｔ％である。第２スペーサーＳＰ２内で不純物の量の総和は２ｗｔ％未満である。添加剤はシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）及び二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）のように、第２スペーサーＳＰ２の剛性を増加させ、後述するブレイジング工程時の電極との接着力を増加させる物質を含むことができる。不純物は炭素及びその他の酸化物を含むことができる。

【0051】

一部の実施形態によれば、第２スペーサーの第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨは各々互いに異なる種類のセラミック絶縁体を含むことができる。第１部分ＩＬＬが低い比抵抗を有する第１セラミック絶縁体を含み、第２部分ＩＬＨが前記第１セラミック絶縁体よりさらに高い比抵抗を有する第２セラミック絶縁体を含むことができる。第１セラミック絶縁体及び第２セラミック絶縁体は互いに異なる物質の金属酸化物を含むことができる。一部の実施形態によれば、第１部分ＩＬＬは伝導性ドーパントをさらに含むことができる。

【0052】

Ｘ線チューブ動作で最も問題がされる三重点Ｐ１は真空、最隣接電極（ｅｘ：ゲート電極）１３、及び第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬが互いに出会う点に該当する。第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬは低－比抵抗絶縁体を含むことによって、前記三重点Ｐ１での電子発生が抑制されることができる。また、電子が第１部分ＩＬＬに散乱されても、２次電子が発生しないようにすることができる。これに反して、第２スペーサーＳＰ２の第２部分ＩＬＨは電子が良く発生しなく、散乱された電子の衝突頻度が低い部分に該当する。第２スペーサーＳＰ２の第２部分ＩＬＨは高－比抵抗絶縁体を含むことによって、高電圧状態でもＸ線チューブが絶縁状態を維持するようにすることができる。

【0053】

第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨの接点の第１レベルＬＶ１はターゲット１５の最下部の第２レベルＬＶ２より低いことができる。即ち、第１レベルＬＶ１は第１部分ＩＬＬの最上部のレベルＬＶ１と実質的に同一であることができる。第１部分ＩＬＬの最下部のレベルはエミッタ１２の最上部のレベルより高いことができる。

【0054】

Ｘ線チューブは高電圧状態で絶縁性を維持するために、第２スペーサーＳＰ２内で一定比率以上の第２部分ＩＬＨが要求される。本発明の実施形態と異なりに、第２レベルＬＶ２が第１レベルＬＶ１より低く構成される場合はターゲット１５が第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨの接点よりカソード電極１１と隣接するようにアノード電極１４が第１方向Ｄ１に沿って延長される場合に該当される。この場合、エミッタ１２とターゲット１５が隣接するように位置し、電子ビーム（Ｅ－Ｂｅａｍ）とターゲット１４の衝突から発生された散乱電子の中で一部がエミッタ１２と衝突することができ、エミッタ１２の損傷危険がある。本発明の概念によれば、ターゲット１５は第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨの接点より高く配置されて、ターゲット１５で発生された散乱電子がエミッタ１２と衝突することを防止することができ、Ｘ線チューブの信頼性が増加することができる。

【0055】

本発明の概念に係る第２スペーサーＳＰ２は以下のような方法を通じて形成される。一例として、添加剤が含まれたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）絶縁体の総量を基準にして、前記アルミナの一部分（第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬに対応）に２ｗｔ％超過のチタニア（ＴｉＯ_２）を添加し、残りの部分（第２スペーサーＳＰ２の第２部分ＩＬＨに対応））に２ｗｔ％以下のチタニア（ＴｉＯ_２）を添加して焼結することができる。水素気体雰囲気で高温の熱処理をすることによって、第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬ及び第２部分ＩＬＨを形成することができる。二酸化チタニウム（ＴｉＯ_２）の少なくとも一部は水素気体雰囲気で還元されてＴｉ_２Ｏ_３及び／又はＴｉＯを形成することができる。追加的にゲート電極１３と接触する部分にメタライジング（Ｍｅｔａｌｌｉｚｉｎｇ）工程が行われることができる。メタライジング工程を通じて真空状態で第２スペーサーＳＰ２とゲート電極１３との間の接着力が増加することができる（ブレイジング接合）。

【0056】

図３は一部の実施形態によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。以下では説明することを除けば、図２で説明したことと重複されるので、重複される説明は省略する。

【0057】

図３を参照すれば、第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬの外周面上に金属膜１７が選択的に提供されることができる。金属膜１７は第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬと直接接触することができる。一部の実施形態によれば、金属膜１７は追加的な連結手段を通じて第２スペーサーＳＰ２の第１部分ＩＬＬと電気的に連結されることができる。金属膜１７は第２スペーサーＳＰ２の第２部分ＩＬＨの外周面上には提供されなくともよい。また、金属膜１７は第２スペーサーＳＰ２の内周面上には提供されなくともよい。

【0058】

金属膜１７は一例として銅等の金属物質を含むことができる。金属膜１７は第１部分ＩＬＬ上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）コーティングされた薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）（ｅｘ：厚さが１μｍ以下）であってもよく、バルク形状の金属厚膜（ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ）（ｅｘ：厚さが１μｍ超過）であってもよい。金属膜１７は接地電源と連結されて第１部分ＩＬＬと衝突した電荷を除去することができる。

【0059】

図４は一部の実施形態によるＸ線チューブの構造を示す断面図である。以下では説明することを除けば、図３で説明したことと重複されるので、重複される説明は省略する。

【0060】

図４を参照すれば、一部の実施形態によるＸ線チューブは第２スペーサーＳＰ２及びゲート電極１３の間に提供される導電構造体ＭＳを含むことができる。導電構造体ＭＳは一例として、金属合金を含むことができる。金属合金は鉄、ニッケル、及びコバルトを含むコバール（ｋｏｖａｒ）又はスーパーコバール（Ｓｕｐｅｒ Ｋｏｖａｒ）を含むことができる。

【0061】

導電構造体ＭＳはチューブ形状を有し、曲がった形状を有することができる。一例として、導電構造体ＭＳの一側面は“Ｌ”形状を有することができる。エミッタ１２はターゲット１５と水平に離隔されるように配置されることができ、ウインドーＷＷはターゲット１５と垂直に離隔されるように配置されることができる。導電構造体ＭＳの形状を調節してエミッタ１２、ターゲット１５、及びウインドーＷＷの位置及び配列を調節することができる。

【0062】

ウインドーＷＷはターゲット１５と垂直に重畳する導電構造体ＭＳの領域上に形成されることができる。具体的に、ウインドーＷＷは導電構造体ＭＳを貫通して形成されることができる。導電構造体ＭＳは接地電源と連結されることができる。

【0063】

導電構造体ＭＳと第２スペーサーＳＰ２が接触される三重点での電子発生を抑制することができ、散乱電子は接地電源と連結された導電構造体ＭＳ及び／又は金属膜１７を通じて除去されることができる。

【0064】

一部の実施形態によれば、図２～図４の第１スペーサーＳＰ１も第２スペーサーＳＰ２のように比抵抗が低い第１部分ＩＬＬと比抵抗が高い第２部分ＩＬＨを含むことができる。

【0065】

以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態態を説明したが、本発明はその技術的思想や必須の特徴を変形しなくとも他の具体的な形態に実施されることもできる。したがって、以上で記述した実施形態にはすべての面で例示的なことであり、限定的ではないことと理解しなければならない。

【符号の説明】

【0066】

１１ カソード電極
１２ エミッタ
１４ アノード電極
１５ ターゲット
１３ ゲート電極
ＳＰ１ 第１スペーサー
ＳＰ２ 第２スペーサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】