個別アドレッシングが可能な大面積のｘ線システム

专利摘要:
本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムは、電子放出部の陰極部に電流スイッチングが可能なトランジスタを連結し、各トランジスタの個別アドレッシング動作によって大面積の全体領域で均一なＸ線量が出力されるようにして、大面積のＸ線システムを簡単に具現することができることを特徴とする。したがって、本発明による大面積のＸ線システムを医療用装置に適用する場合、被写体の所望の特定部位のみを効果的に撮像することができるので、人体の被害を最小化することができる。また、トランジスタを利用した電流スイッチングを通じて、大面積のＸ線システムを簡単に具現することができるので、他の分野の装置に非常に容易に適用することができる。
公开号:JP2011508367A
申请号:JP2010537847
申请日:2008-11-13
公开日:2011-03-10
发明作者:デ；ジュン キム、；ジン；ウー ジョン、；ヨン；ホ ソン、
申请人:韓國電子通信研究院Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；
IPC主号:H01J35-06

专利说明:

[0001] 本発明は、個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムに関し、より詳しくは、電子放出部の陰極部に電流スイッチングが可能なトランジスタを連結し、各トランジスタの個別アドレッシング動作によって大面積の全体領域で均一なＸ線量を出力することができる大面積のＸ線システムに関する。]
背景技術

[0002] 大面積のＸ線システムは、産業的な精密検査、品質制御、分析計装、航空安全精密検査システムのような安全システム及びコンピューター断層撮映（ＣＴ）のような医療領域を含む様々な応用に適合している。]
[0003] しかし、通常の大面積のＸ線システムは、大面積の具現時に、放出されるＸ線の分布及び放出量を均一に具現することが非常に困難であり、そのため、Ｘ線システムの物理的移動システムを適用するようになる。これにより、全体としてのＸ線システムのサイズ増加とともに、効率的な側面でも非常に脆弱な構造を有するという短所がある。]
[0004] また、現在のＸ線ソースは、通常、フィラメントを利用した熱電子放出システムを使用し、この際、熱電子放出のメカニズムによって非常に高い作動温度（通常、１５００℃付近）が要求される。このような高い作動温度に起因して、フィラメントの寿命低下、非常に遅い反応時間（すなわち、放出する以前にフィラメントをウォーミングアップする時間）、高いエネルギー消費及びサイズの大型化のような問題を引き起こすようになる。特に、医療用の場合、熱電子放出の反応時間が遅いため、持続的なＸ線放出を維持しなければならないので、被写体としての人体に必要以上のＸ線露出を避けることができず、健康に悪影響を及ぼすようになる原因になる。]
[0005] 図１は、従来の大面積のＸ線システムの一例であるコンピューター断層撮映（ＣＴ）システムを示す概略的な断面図である。] 図１
[0006] ここで、Ｘ線ソース１００は、大面積が困難な構造を有するため、矢印方向に対象被写体１２０の周りを回転する構造となっており、これにより、検出装置１１０もＸ線ソース１００とともに移動する。]
[0007] このような現在のＣＴ構造設計によれば、スキャンシステムが複雑な機械的システムを含むので、必然的にサイズが大型に大きくなるようになる。また、前述のように、Ｘ線ソース１００のＸ線Ｌの放出が連続して行われるので、大面積の撮影時に対象被写体１２０にＸ線がオーバーラップされるか、または必要以上の長時間露出を避けることができない構造を有している。]
[0008] 一方、従来のフィラメントを利用した熱電子放出Ｘシステムの場合、一般的に陰極部及び陽極部の２極型構造（ダイオード構造）を採用している。さらに詳しく説明すれば、陰極部から電子が放出されれば、陽極部に高電圧を印加して加速させる方式を使用するので、電子集束及び制御が困難な構造となっている。さらに、フィラメントでの熱電子放出は、全方向（３６０度）放出が現われるので、実際に陽極部に到逹する電子量の効率は顕著に劣化するようになる。]
[0009] このような問題を解決するための努力のうち、最近になって注目されている物質は、炭素ナノチューブ（Carbon Nano Tube；以下、‘ＣＮＴ’という）である。ＣＮＴは、真空の中で先端が鋭い導電性エミッタに電場が印加されたとき、電子が放出される電界放出原理を利用するエミッタであって、最も優れた性能とともに、電子放出の単方向直進性を有するので、非常に高い効率を提供する。]
[0010] 通常のＣＮＴを利用した電界放出Ｘ線システムは、陽極部及び陰極部以外に、電子放出を誘導するゲート部を設け、３極型構造を採用している。しかし、ＣＮＴエミッタから放出された電子がゲート部に漏洩する場合、そのため、漏洩電流による熱変形などの理由に起因して、ゲート部が変形し、電子放出の信頼性が低下する問題も、克服すべき課題の１つである。]
[0011] 特に、各ＣＮＴエミッタから放出される電子量が均一でないので、大面積への適用が非常に難しいという問題点がある。そのため、ＣＮＴエミッタを利用した通常のＸ線管の場合、個別Ｘ線管当たり出力されるＸ線量が同一でないため、Ｘ線管を多重に配列し、大面積に拡大させることが不可能な状況である。]
[0012] また、ＣＮＴエミッタを大面積の単一板に広く具現して形成するとしても、全体電子ビーム放出領域内において放出電子量の均一度が確保されないので、大面積で均一に放出されるＸ線システムを具現することは難しい実情である。]
[0013] さらに、駆動的な側面においても、通常のゲート部を調節し、電子放出量を調節する方式では、前述した均一度の問題とともに、高電圧駆動に対する困難が存在する。]
発明が解決しようとする課題

[0014] 本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、トランジスタを利用した電流スイッチング駆動により個別アドレッシングが可能であり、大面積の全体領域で均一なＸ線量を出力することができる大面積のＸ線システムを提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0015] 上記目的を達成するために、本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムは、多数のＣＮＴエミッタが微細パターニングされた陰極部と、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を集束するゲート部とを含む電界放出部と；前記電子放出部の上部に配置され、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を加速させて、電子の衝突によりＸ線を発生させる陽極部と；を備え、前記ゲート部及び陽極部は、大面積の単一基板よりなり、前記陰極部は、薄膜トランジスタよりなり、前記薄膜トランジスタに含まれた各トランジスタが前記多数のＣＮＴエミッタに各々連結されることを特徴とする。]
[0016] ここで、前記ＣＮＴエミッタから放出される電子量と、これによって前記陽極部から出力されるＸ線出力量は、前記各トランジスタのゲートに印加されるパルス電圧によって変化する。また、前記各トランジスタの個別アドレッシング動作によって前記ＣＮＴエミッタの一部または全体で電子が放出され、前記陽極部でＸ線が個別的にアドレッシングされて出力され、前記電子の放出量は、各トランジスタの出力量に依存するので、これによって、前記大面積の陽極部の全体領域で均一なＸ線量が出力される。]
[0017] また、本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムは、多重に配列された多数の個別Ｘ線素子よりなり、前記各個別Ｘ線素子は、多数のＣＮＴエミッタが微細パターニングされた陰極部と、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を集束するゲート部とを含む電界放出部と；前記電子放出部の上部に配置され、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を加速させて、電子の衝突によりＸ線を発生させる陽極部と；前記陰極部に連結されたトランジスタと；を含むことを特徴とする。]
[0018] ここで、前記ＣＮＴエミッタから放出される電子量と、これによって前記陽極部から出力されるＸ線出力量は、前記各トランジスタのゲートに印加されるパルス電圧によって変化する。また、前記多数の個別Ｘ素子に各々含まれたトランジスタの動作によって前記各個別Ｘ素子から個別アドレッシングが可能であると共に、同一のＸ線量が出力される。]
発明の効果

[0019] 本発明によれば、電子放出部の陰極部にトランジスタを連結し、各トランジスタの電流スイッチング特性によって個別アドレッシングが可能であり、大面積の全体領域で均一なＸ線量が出力されるようにして、大面積のＸ線システムを簡単に具現することができるという効果がある。]
[0020] また、本発明によれば、被写体の所望の特定部位のみを効果的に撮像することができ、これにより、医療用装置に適用される場合、人体の被害を最小化することができるという効果がある。]
[0021] また、本発明によれば、トランジスタを連結することによって、大面積のＸ線システムを簡単に具現することができるので、他の分野の装置に非常に容易に適用することができるという効果がある。]
図面の簡単な説明

[0022] 従来の大面積のＸ線システムの一例であるコンピューター断層撮映（ＣＴ）システムを示す概略的な断面図である。
本発明による大面積のＸ線システムの個別アドレッシング動作原理を説明するための図である。
本発明の第１実施例による大面積のＸ線システムを示す図である。
本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムにおいてＸ線の均一な放出を示す図である。
本発明の第２実施例による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線管を示す図である。]
実施例

[0023] 以下、本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムについて添付の図面を参照して詳しく説明する。]
[0024] 図２は、本発明による大面積のＸ線システムの個別アドレッシング動作原理を説明するための図である。] 図２
[0025] 図２を参照すれば、ＣＮＴエミッタ２１０が微細パターニングされた陰極部２２０にトランジスタＴＲのドレインが連結されていて、トランジスタＴＲのゲートには、パルス電圧が印加され、ソースには、接地が連結されている。] 図２
[0026] 陽極部３００とゲート部２５０にＤＣ電圧が印加される状態で、陰極部２２０のＣＮＴエミッタ２１０から電子が放出されれば、放出された電子は、ゲート部２５０のゲートホール２４０を経て陽極部３００に集束され、陽極部３００で電子が衝突し、Ｘ線Ｌが発生する。この際、前記陰極部２２０のＣＮＴエミッタ２１０から放出される電子量は、前記トランジスタＴＲのゲートに印加されるパルス電圧によって調整されることができる。]
[0027] すなわち、前記トランジスタＴＲのドレインに陰極部２２０が連結された状態で、トランジスタＴＲのゲートにパルス電圧が印加されれば、印加されたパルス電圧によって陰極部２２０のＣＮＴエミッタ２１０から放出される放出電流量が調整される。したがって、トランジスタＴＲのゲートに印加されるパルス電圧によって出力されるＸ線量を調節することができる。]
[0028] このような原理を応用してゲート部２５０に電子放出を誘導するＤＣ電圧を充分に印加すれば、陰極部２２０のＣＮＴエミッタ２１０から放出される電子量は、トランジスタＴＲのゲートに印加されるパルス電圧に依存するようになり、したがって、ただパルス電圧を調整することによって、所望の量の電子を放出させることができるようになる。また、トランジスタＴＲのゲートに印加されるパルス電圧の幅とデューティレート（Duty rate）を調節し、ＣＮＴエミッタ２１０の寿命を増加させることもできる。]
[0029] 本実施例では、トランジスタＴＲのゲートにパルス電圧が印加されるものと説明したが、適用システムによってトランジスタＴＲでチャネルの電流通路がオンとされることができる程度の低い電圧を印加することも可能である。]
[0030] つまり、前述のような電子放出量の調節によって個別Ｘ線素子から最終的に出力されるＸ線Ｌの出力量を調節することができるので、これによって個別Ｘ線素子を多重に配列して大面積のＸ線システムを具現する場合、各個別Ｘ線素子のＸ線出力量を同一に調整し、大面積の全体領域で均一なＸ線出力量を確保することができる。また、特定部分の個別Ｘ線素子をオンとし、他の部分の個別Ｘ線素子をオフとすることによって、全体Ｘ線システムにおいてＸＹ軸の個別アドレッシングが可能となるように具現することもできる。]
[0031] ここで、前記電子放出量を調節するためのトランジスタＴＲは、高電圧対応のＭＯＳＦＥＴのような商用化されたトランジスタを利用することができ、大面積のＸ線システム内に各個別Ｘ線素子が非常に微細なピッチをもって多数個含まれている場合、薄膜トランジスタＴＦＴを適用することもできることは勿論である。また、Ｘ線Ｌを放出する陽極部３００は、透過型や反射型など現存するすべての構造を適用することができる。]
[0032] 図３は、本発明の第１実施例による大面積のＸ線システムを示す図である。] 図３
[0033] 図３を参照すれば、本発明による大面積のＸ線システムは、陰極部２２０、陽極部３００及びゲート部２５０が大面積の単一板よりなり、陰極部２２０に形成されたＣＮＴエミッタ２１０から電子が放出されれば、放出された電子がゲート部２５０を通じて陽極部３００に集束され、陽極部３００で電子が衝突し、Ｘ線Ｌが発生する。ここで、陽極部３００は、透過型または反射型で具現可能である。] 図３
[0034] すなわち、陽極部３００と陰極部２２０との間に電子放出を誘導するゲート部２５０が備えられていて、３極型構造を有する。]
[0035] 前記陰極部２２０とゲート部２５０とは電子放出部２００を構成する。以下、前記電子放出部２００の構造についてさらに詳しく説明する。]
[0036] まず、陰極部２２０の上部には、多数個のＣＮＴエミッタ２１０が微細パターニングされており、本実施例において、陰極部２２０の上部にＣＮＴエミッタ２１０を微細パターニングする方法として、次のような方法を使用することができる。]
[0037] ＣＮＴパウダー、有機バインダー、感光物質、モノマー及びナノサイズの金属粒子を溶媒に分散させて、ＣＮＴペーストを製造した後、前記製造されたＣＮＴペーストを基板の上部に形成された電極上に塗布する。次に、電極上に塗布されたＣＮＴペーストを露光して微細パターニングした後、前記微細パターニングされたＣＮＴペーストを焼成し、前記焼成されたＣＮＴペーストの表面が活性化されるように、ＣＮＴペーストの表面を処理する。ここで、前記陰極部２２０の上部には、露光と現像を利用した微細パターニングが可能になるように、あらかじめ基板をパターニングすることが好ましい。また、前記陰極部２２０は、円形など任意の形状の基板が適用されることができ、基板の種類は、ＩＴＯがコーティングされたガラスを含めて金属に至るまで様々な材料が適用されることができる。また、前記ＣＮＴペーストを露光して微細パターニングするとき、電極と接着性が維持され得る限界である最小５μｍｘ５μｍ以上の微細なサイズで前記ＣＮＴペーストをパターニングすることが好ましい。また、前記金属粒子は、パウダーやペースト形態で添加され、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＦｅまたはＡｕのように、伝導性の高い金属よりなることが好ましい。]
[0038] また、前記ゲート部２５０には、ＣＮＴエミッタ２１０と同一のピッチを有するゲートホール２４０が形成されている。]
[0039] 特に、図３に示されたように、ＣＮＴエミッタ２１０が非常に微細なピッチで多数個配列されている場合、陰極部２２０自体をＴＦＴで具現し、ＴＦＴを構成する各トランジスタＴＲのドレインにＣＮＴエミッタ２１０を直接連結することによって、図２と関連して説明した電子放出の均一性及び個別アドレッシング機能を両方とも担当するようにすることができる。このような個別アドレッシング方式は、ＴＦＴ−ＬＣＤやＴＦＴ−ＦＥＤの能動駆動ディスプレイのアドレッシング方式と同一であると言える。] 図２ 図３
[0040] すなわち、各トランジスタＴＲの個別アドレッシング動作によって電子ビームＢが個別的にアドレッシングされて放出され、これにより、陽極部３００から出力されるＸ線Ｌも同一に個別的にアドレッシングされて出力される。また、各トランジスタＴＲのゲートに印加される電圧を調節することによって、大面積の全体領域でＸ線Ｌが均一に出力されるようにすることも可能である。]
[0041] 図４は、本発明による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システムにおいてＸ線の均一な放出を示す図であり、図４に示されたように、大面積の全体領域で均一なＸ線出力量を確保することができる。] 図４
[0042] 一方、上記では、陰極部２２０、ゲート部２５０及び陽極部３００が大面積の単一板よりなる場合について説明したが、Ｘ線ソースとして利用される個別Ｘ線管を多重配列して大面積のＸ線管を構成することも可能である。これについて、図５を参照してさらに詳しく説明する。] 図５
[0043] 図５は、本発明の第２実施例による個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線管を示す図である。] 図５
[0044] 図５を参照すれば、本発明による大面積のＸ線管５００は、多数個の個別Ｘ線管５００ａが多重に配列された構造であって、各個別Ｘ線管５００ａの真空チューブＴの内部の電子放出部２００から電子が放出されれば、放出された電子が陽極部３００に各々集束され、各陽極部３００で電子が衝突し、Ｘ線Ｌが発生する。] 図５
[0045] ここで、前記電子放出部２００は、固定部５１０によって真空チューブＴに固定され、その内部にゲート部（図示せず）及び陰極部（図示せず）が含まれている。また、各個別Ｘ線管５００ａには、電子放出部２００に電圧を印加するためのリード線５２０が約２つ〜４つ備えられている。]
[0046] このような個別Ｘ線管の基本構造は、既に公開されている技術である。]
[0047] 一方、今まで知られた個別Ｘ線管の場合、熱電子放出や冷電子放出において、いずれも、個別Ｘ線管当たり出力されるＸ線量が同一でないという問題を持っていた。]
[0048] このような理由によって個別Ｘ線管を多重に配列して大面積のＸ線管を具現するとしても、個別Ｘ線管当たり出力されるＸ線量が同一でないため、大面積の全体領域で均一なＸ線出力量を確保することができない。]
[0049] このために、本発明では、図２〜図４と関連して説明した原理を適用して各個別Ｘ線管５００ａの電子放出部２００に同一の出力特性を有するトランジスタＴＲを各々連結し、電流スイッチングが可能にする。この際、図２と同様に、電子放出部２００の陰極部（図示せず）にトランジスタを連結することが好ましい。] 図２ 図３ 図４
[0050] すなわち、各トランジスタＴＲの電流スイッチングによって各個別Ｘ線管５００ａの出力量が同一に調整されることができ、これにより、簡単な構成によって個別アドレッシング及びＸ線放出の均一性確保が可能な大面積のＸ線管５００を具現することができる。]
[0051] 以上、本発明について好ましい実施例を中心に説明した。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態で具現されることができることを理解することができるだろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は、本発明に含まれたものと解すべきである。]
[0052] ２００電子放出部
２１０ＣＮＴエミッタ
２２０陰極部
２４０ゲートホール
２５０ゲート部
３００陽極部]

权利要求:

請求項1
多数のＣＮＴエミッタが微細パターニングされた陰極部と、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を集束するゲート部とを含む電界放出部と；前記電子放出部の上部に配置され、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を加速させて、電子の衝突によりＸ線を発生させる陽極部と；を備え前記ゲート部及び前記陽極部は、大面積の単一基板よりなり、前記陰極部は、薄膜トランジスタよりなり、前記薄膜トランジスタに含まれた各トランジスタが前記多数のＣＮＴエミッタに各々連結されることを特徴とする個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項2
前記各トランジスタのドレインには、前記多数のＣＮＴエミッタが各々連結され、ゲートには、パルス電圧が印加され、ソースには、接地が連結されることを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項3
前記ＣＮＴエミッタから放出される電子量と、これによって前記陽極部から出力されるＸ線出力量は、前記各トランジスタのゲートに印加されるパルス電圧によって変化することを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項4
前記各トランジスタの個別アドレッシング動作によって前記ＣＮＴエミッタの一部または全体から電子が放出され、前記陽極部でＸ線が個別的にアドレッシングされて出力されることを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項5
前記各トランジスタの個別アドレッシング動作によって前記大面積の陽極部の全体領域で均一なＸ線量が出力されることを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項6
前記ＣＮＴエミッタは、スクリーンプリンティング及び露光と現像を利用して前記陰極部上に微細パターニングされることを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項7
前記ゲート部には、前記ＣＮＴエミッタと同一のピッチを有する多数のゲートホールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項8
多重に配列された多数の個別Ｘ線素子よりなり、前記各個別Ｘ線素子は、多数のＣＮＴエミッタが微細パターニングされた陰極部と、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を集束するゲート部とを含む電界放出部と；前記電子放出部の上部に配置され、前記ＣＮＴエミッタから放出された電子を加速させて、電子の衝突によりＸ線を発生させる陽極部と；前記陰極部に連結されたトランジスタと；を含むことを特徴とする個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項9
前記トランジスタは、モス電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であることを特徴とする請求項８に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項10
前記トランジスタのドレインには、前記陰極部が連結され、ゲートには、パルス電圧が印加され、ソースには、接地が連結されることを特徴とする請求項８に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項11
前記ＣＮＴエミッタから放出される電子量と、これによって前記陽極部から出力されるＸ線出力量は、前記各トランジスタのゲートに印加されるパルス電圧によって変化することを特徴とする請求項８に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項12
前記多数の個別Ｘ線素子に各々含まれたトランジスタの個別アドレッシング動作によって前記各個別Ｘ線素子から同一のＸ線量が出力されることを特徴とする請求項８に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。
請求項13
前記各個別Ｘ線素子は、Ｘ線管であることを特徴とする請求項８に記載の個別アドレッシングが可能な大面積のＸ線システム。