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公開番号2025092317
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023220318
出願日2023-12-27
発明の名称電界放出X線源装置
出願人バテックカンパニーリミテッド,バテックイウホールディングスカンパニーリミテッド
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類H01J 35/06 20060101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電界放出X線源装置を提供する。
【解決手段】本発明の電界放出X線源装置は、チューブ状に延びる絶縁ハウジングと、前記絶縁ハウジングの一側を覆うアノード電極と、前記絶縁ハウジングの他側に配置され、前記アノード電極と対向するカソード電極と、前記絶縁ハウジングの他側を覆い、前記他側方向に形成された開口部を有するゲート電極と、前記カソード電極上に設けられ、前記アノード電極に向かって電子ビームを放出する電子放出源と、前記アノード電極上に設けられ、前記電子放出源と対向するように配置され、前記電子ビームの衝突によってX線を発生させるターゲットと、を備えることができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電界放出Ｘ線源装置であって、
チューブ状の絶縁ハウジングと、
前記絶縁ハウジングの一側を覆うアノード電極と、
前記絶縁ハウジングの他側を覆うゲート電極と、
前記絶縁ハウジングの内部の他側に配置されるカソード電極と、
前記カソード電極上に設けられ、前記アノード電極に向かって電子ビームを放出する電子放出源と、
前記アノード電極上に設けられ、前記電子放出源と対向し、前記電子ビームの衝突によってＸ線を発生させるターゲットと、を備える、電界放出Ｘ線源装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記ゲート電極は、
前記絶縁ハウジングの他側を覆う第１ゲート部と、
前記絶縁ハウジングの内部で前記第１ゲート部上に装着される円筒状の第２ゲート部と、
前記第２ゲート部に設けられたゲートメッシュと、を備える、請求項１に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項３】
前記第２ゲート部内の前記第１ゲート部上に装着される円筒状の絶縁スペーサーをさらに備え、
前記カソード電極は、前記第２ゲート部内の前記絶縁スペーサー上に装着され、前記電子放出源と前記ゲートメッシュとが互いに対面する、請求項２に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項４】
前記第２ゲート部内の前記第１ゲート部に設けられ、前記カソード電極を外部に露出させる開口部をさらに備える、請求項３に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項５】
前記第２ゲート部は、前記ゲートメッシュよりも一側に延びるゲートフランジをさらに備える、請求項２に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項６】
前記ゲート電極、カソード電極および絶縁スペーサーは、モジュール化されて前記絶縁ハウジングと結合する、請求項４に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項７】
前記アノード電極は、前記ターゲットを取り囲み、前記ターゲットが配置された部分よりも他側に延びるアノードフードを備える、請求項１に記載の電界放出Ｘ線源装置。
【請求項８】
前記アノードフードに設けられ、前記ターゲットから発生したＸ線を透過するウィンドウをさらに備える、請求項７に記載の電界放出Ｘ線源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出Ｘ線源装置に関し、より詳細には、カソード電極側の電子放出源から放出された電子をアノード電極側のターゲットに衝突させてＸ線を放出する電界放出Ｘ線源装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線源装置は、Ｘ線を発生させるための電子放出源としてタングステン素材の熱陰極を用いており、高電圧でタングステンフィラメントを加熱して電子を放出させ、放出された電子をアノード電極側のターゲットに衝突させてＸ線を発生させる構造となっている。
【０００３】
しかし、タングステンフィラメントベースの熱陰極Ｘ線源装置は、熱損失が多くて電子の発生に多くの電力が消費され、発生する電子がスパイラル構造を有するタングステンの表面からランダムに放出されるため、Ｘ線放出効率が極めて低い実情である。また、タングステンフィラメントの加熱及び冷却のために一定時間のインターバル（ｉｎｔｅｒｖａｌ）が要求され、パルス状にＸ線を放出させることが難しいので、利用に制約があった。
【０００４】
このような従来の熱陰極Ｘ線源装置の問題点を解決するために、近年、冷陰極電子放出源としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などのナノ構造物を用いた電界放出Ｘ線源装置についての研究が盛んに行われている。電界放出Ｘ線源装置は、従来のタングステンフィラメントベースの熱陰極Ｘ線源装置とは異なり、電子放出メカニズムが電界放出方式（ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｌｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎ）を有する。電界放出Ｘ線源装置は、タングステンフィラメントベースの熱陰極Ｘ線源装置に比べて電力消費が低く、放出される電子がカーボンナノチューブなどのナノ構造物の長手方向に沿って放出されるため、アノード電極側のターゲットに向かう電子の方向指向性に優れてＸ線放出効率が非常に高い。また、電界制御を介してパルス状のＸ線を放出させることが容易である。
【０００５】
図１に示す従来の電界放出Ｘ線源装置９は、絶縁素材のハウジング９１、前記ハウジング９１の一側を覆うアノード電極９２、ハウジングの他側を覆うカソード電極９３、及びカソード電極の一側に前記カソード電極と所定距離離隔して配置されたゲート電極９４を備えることができる。
【０００６】
従来の電界放出Ｘ線源（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＸ－ｒａｙＳｏｕｒｃｅ）は、絶縁ハウジング内に、カソード電極上に設けられた電子放出源（ｅｍｉｔｔｅｒ）と、それに隣接して設けられたゲート電極と、を備え、ゲート電極とカソード電極との間に形成された電界によって電子放出源から電子が放出されるように構成される。ゲート電極は、メッシュ（ｍｅｓｈ）形状、または電子放出源の配置に応じて多数のホールが配列された金属板形状を有する。電子放出源（ｅｍｉｔｔｅｒ）から放出された電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ）がそのようなメッシュ構造または多数のホールを通過して進むと、アノード（ａｎｏｄｅ）電極とカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）電極との間に形成された数十～数百ｋＶの電位差によって電子を加速して、アノード電極側に設けられたＸ線ターゲットに打撃させてＸ線が放出されるようにする。一方、アノード電極９２とゲート電極９４との間に１つ以上の集束（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）電極を追加して、電子ビームがアノード電極の一領域に集束するようにすることもある。電界放出Ｘ線源装置を動作させるために、カソード電極の電位を基準にゲート電極に十数ｋＶ差の正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）のゲート電圧、およびアノード電極に数十～数百ｋＶ差の正の加速電圧が印加される。このとき、集束電極には電子ビームの集束のための電圧が印加され、集束電極に印加される電圧は動作条件に応じて変更され得る。
【０００７】
このような構造の電界放出Ｘ線源装置では、アノード電極９２、カソード電極９３及びゲート電極９４に高い電位差が負荷されるので、絶縁が重要である。このような電界放出Ｘ線源装置の場合は所定の絶縁距離が確保されるが、導電性素材で形成されたゲート電極９４の場合は高電圧に脆弱であって絶縁破壊のおそれがあり、アノード電極に設けられたターゲット付近では、高電圧によって絶縁ハウジングが損傷したり耐久性が低下したりすることもある。また、アノード電極９２とカソード電極９３との間にゲート電極９４が露出して絶縁性能が低下するおそれがある。
【０００８】
これにより、従来の電界放出Ｘ線源装置に比べてゲート電極とアノード電極との絶縁距離を増大させることができ、製造が容易であり、カソード電極の露出を最小限に抑える電界放出Ｘ線源装置が求められる。
【０００９】
本発明の背景となる技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
韓国特許第１０－２０９５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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