(57)【要約】抽出器を具備した小型Ｘ線チューブに係わるものであり、電圧が印加されれば、電子を放出するフィラメント、フィラメントを固定し、フィラメントの両極に電源を連結することができるように、２個のフィラメント貫通孔を含むベース、ベースと密着され、フィラメントと接触せず、フィラメントを取り囲む円筒状の抽出器、抽出器と、フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加するカットオフ電圧提供部、抽出器を取り囲み、一側の終端が、ベースと密着されるセラミックス素材のボディ、及びボディの他側の終端に連結され、フィラメントから放出される電子を受信し、Ｘ線を放出するターゲットを含む小型Ｘ線チューブである。
2021509755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されれば、電子を放出するフィラメントと、
前記フィラメントを固定し、前記フィラメントの両極に電源を連結することができるように、２個のフィラメント貫通孔を含むベースと、
前記ベースと密着され、前記フィラメントと接触せず、前記フィラメントを取り囲む円筒状の抽出器と、
前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加するカットオフ電圧提供部と、
前記抽出器を取り囲み、一側の終端が、前記ベースと密着されるセラミックス素材のボディと、
前記ボディの他側の終端に連結され、前記フィラメントから放出される電子を受信し、Ｘ線を放出するターゲットと、を含む小型Ｘ線チューブ。
【請求項２】
前記カットオフ電圧提供部は、
前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加し、
前記フィラメントの両極間に電圧が印加された時点から所定の予熱時間が経過した後、前記カットオフ電圧を遮断することを特徴とする請求項１に記載の小型Ｘ線チューブ。
【請求項３】
前記カットオフ電圧提供部は、
前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間に、２００Ｖ以上３００Ｖ以下の電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の小型Ｘ線チューブ。
【請求項４】
前記抽出器は、
前記ボディを構成するセラミックスと、熱膨脹係数が所定の範囲以内である金属からなることを特徴とする請求項１に記載の小型Ｘ線チューブ。
【請求項５】
前記抽出器は、
コバールからなることを特徴とする請求項１に記載の小型Ｘ線チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型Ｘ線チューブに係り、さらに詳細には、フィラメントから放出される電子の放出形態を調節し、カットオフ電圧を利用し、Ｘ線の放出を制御させる抽出器を含む小型Ｘ線チューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の疾病を診断するための技術のうち、患者の人体内部を撮影することができるＸ線技術は、その活用範囲がだんだんと広くなっている。特に、従来には、Ｘ線撮影装置の大きさにより、胸部、腕、足のような大きい部位に対してのみ撮影が可能であったが、歯科治療などにおいて、人体の小さい部位に対するＸ線撮影が必要になり、Ｘ線チューブの小型化が必要になっている。
【０００３】
先行技術である韓国登録特許第１０−１９１５５２３号「エックス線チューブ」は、そのように小型化されたＸ線チューブの基本的な形態を記述しているが、エミッタから電子を放出すれば、アノード電極に電子が衝突し、Ｘ線を放出する構造を示している。
【０００４】
しかし、そのような従来技術によるＸ線チューブにおいては、電子を放出するためのエミッタに電圧が印加されるとき、予熱時間が必要となり、その時間の間、必要なＸ線映像を得るまで、非撮影者がＸ線に露出されるという問題点がある。
【０００５】
従って、小型Ｘ線チューブにおいて、Ｘ線映像を得るための瞬間にだけ電子を放出するように制御させる構造が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、小型のＸ線チューブを提供し、小さい部位に対するＸ線撮影を容易にすることを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、Ｘ線チューブにおいて、フィラメントに電圧が印加され、必要なレベルの電子が放出されるまで、電子放出を制御し、Ｘ線に対する露出を最小化させることを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、Ｘ線チューブからターゲットに逹する電子の焦点領域を最小化させ、鮮明なＸ線映像を得させることを目的とする。
また本発明は、セラミックス素材のボディと連結される抽出器の素材を、セラミックスと熱膨脹係数が類似した素材で構成することにより、熱により、チューブを損傷させないことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのような目的を達成するために、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブは、電圧が印加されれば、電子を放出するフィラメント、前記フィラメントを固定し、前記フィラメントの両極に電源を連結するように、２個のフィラメント貫通孔を含むベース、前記ベースと密着され、前記フィラメントと接触せず、前記フィラメントを取り囲む円筒状の抽出器、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加するカットオフ電圧提供部、前記抽出器を取り囲み、一側の終端が、前記ベースと密着されるセラミックス素材のボディ、及び前記ボディの他側の終端に連結され、前記フィラメントから放出される電子を受信し、Ｘ線を放出するターゲットを含んで構成される。
【００１０】
このとき、前記カットオフ電圧提供部は、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加し、前記フィラメントの両極間に電圧が印加された時点から所定の予熱時間が経過した後、前記カットオフ電圧を遮断することができる。
【００１１】
また、前記カットオフ電圧提供部は、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間に、２００Ｖ以上３００Ｖ以下の電圧を印加することができる。
【００１２】
そして、前記抽出器は、前記ボディを構成するセラミックスと、熱膨脹係数が所定の範囲以内である金属からもなる。
【００１３】
このとき、前記抽出器は、コバール（kovar）からもなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型のＸ線チューブを提供し、小さい部位に対するＸ線撮影を容易にする効果がある。
【００１５】
また、本発明によれば、Ｘ線チューブにおいて、フィラメントに電圧が印加され、必要なレベルの電子が放出されるまで、電子放出を制御し、Ｘ線に対する露出を最小化させる効果がある。
【００１６】
また、本発明によれば、Ｘ線チューブからターゲットに逹する電子の焦点領域を最小化させ、鮮明なＸ線映像を得させる効果がある。
【００１７】
また本発明によれば、セラミックス素材のボディと連結される抽出器の素材を、セラミックスと熱膨脹係数が類似した素材で構成することにより、熱により、チューブを損傷させない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの構成を図示した図面である。
【図２】本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの抽出器を図示した図面である。
【図３】本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの電圧印加モジュールを図示した構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの動作を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
そのような目的を達成するために、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブは、電圧が印加されれば、電子を放出するフィラメント、前記フィラメントを固定し、前記フィラメントの両極に電源を連結するように、２個のフィラメント貫通孔を含むベース、前記ベースと密着され、前記フィラメントと接触せず、前記フィラメントを取り囲む円筒状の抽出器、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加するカットオフ電圧提供部、前記抽出器を取り囲み、一側の終端が、前記ベースと密着されるセラミックス素材のボディ、及び前記ボディの他側の終端に連結され、前記フィラメントから放出される電子を受信し、Ｘ線を放出するターゲットを含んで構成される。
【００２０】
このとき、前記カットオフ電圧提供部は、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加し、前記フィラメントの両極間に電圧が印加された時点から所定の予熱時間が経過した後、前記カットオフ電圧を遮断することができる。
【００２１】
また、前記カットオフ電圧提供部は、前記抽出器と、前記フィラメントの一方極との間に、２００Ｖ以上３００Ｖ以下の電圧を印加することができる。
【００２２】
そして、前記抽出器は、前記ボディを構成するセラミックスと、熱膨脹係数が所定の範囲以内である金属からもなる。
【００２３】
このとき、前記抽出器は、コバール（kovar）からもなる。
【００２４】
以下、本発明の望ましい実施形態について、添付図面を参照し、詳細に説明する。本発明の説明において、関連公知構成または機能に係わる具体的な説明が、本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明は、省略する。また、本発明の実施形態の説明において、具体的な数値は、一実施形態に過ぎず、それにより、発明の範囲が制限されるものではない。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの構成を図示した図面である。
【００２６】
図面に図示されているように本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブは、フィラメント１０１、ベース１０２、抽出器１０３、カットオフ電圧提供部１０４、ボディ１０５、ターゲット１０６、及び熱放出キャップ１０７によっても構成される。
【００２７】
フィラメント１０１は、電圧が印加されれば、電子を放出する。フィラメント１０１は、電気が加えられて加熱され、特定温度を超せば、電子を放出し始める。本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブは、そのように、フィラメント１０１から放出される電子を、フィラメントとターゲット１０６とにかかる高電圧を利用し、ターゲット１０６側に迅速に移動させ、移動した電子がターゲット１０６に衝突し、Ｘ線を発生させることを基本原理にしている。
【００２８】
フィラメント１０１のように、電子を発生させる機能を行う部分をエミッタ（emitter）またはカソード（cathode）と呼び、そのような用語によって制限されず、電子を放出させる役割を行うのであれば、本発明でのフィラメント１０１と同一技術的範囲を有すると理解することができる。
【００２９】
フィラメント１０１は、前述のように、電気によって熱が発生し、その熱が臨界点を超えれば、電子を放出させ、熱が一定温度以上になるまで予熱するための予熱時間が必要である。従って、従来のＸ線チューブにおいては、電源を印加し、フィラメントの予熱が完了するまで、Ｘ線映像撮影に不足した線量のＸ線が放射され、検査者または患者がそれに被爆される問題があった。
【００３０】
フィラメント１０１は、電圧が印加されたときに動作するので、フィラメントに電圧を印加するための電源供給モジュールが連結されることが自明であり、該電源供給モジュールを介して、電源を供給して遮断することにより、Ｘ線撮影を制御することができる。
【００３１】
ベース１０２は、前記フィラメント１０１を固定し、前記フィラメント１０１の両極に電源を連結するように、２個のフィラメント貫通孔を含む。フィラメント１０１から発生する電子は、高電圧により、ターゲット１０６側に移動するが、そのために、フィラメント１０１がＸ線チューブ内部に一定に固定されていなければならず、ターゲット１０６の反対側は、塞がれていなければならないのである。また、フィラメント１０１がＸ線チューブ内部にありながらも、外部からフィラメント１０１に電源を供給しなければならない。
【００３２】
従って、ベース１０２は、フィラメントを挟んで固定させることができるように構成され、フィラメント１０１の両極がそれぞれＸ線チューブの外部に出て、電源供給モジュールに連結させる貫通孔を含んでもよい。
【００３３】
抽出器１０３は、ベース１０２と密着され、前記フィラメント１０１と接触せず、前記フィラメントを取り囲む。該抽出器は、金属によって構成され、フィラメント１０１を取り囲んでおり、フィラメント１０１からの電子放出時、電子の移動に影響を与えることができる。従って、抽出器１０３の内部傾斜、ホールサイズなどにより、放出された電子がターゲット１０６のどの位置に焦点が合わせられるかということが決定される。
【００３４】
従って、抽出器１０３の形態を調節することにより、Ｘ線が発生する形態を異ならせて具現することができ、焦点領域を集中させることにより、Ｘ線映像の鮮明度を上昇させることができる。
【００３５】
特に、抽出器１０３は、フィラメント１０１と接触しておらず、フィラメント１０１と抽出器１０３との間に電圧が印加されれば、その間の空間に電場が発生するが、該電場を利用すれば、フィラメント１０１から発生する電子を外部に放出させず、ターゲット１０６からＸ線が放出されることを防ぐことができる。前述のように、フィラメント１０１は、臨界値温度を超えた後、本格的に電子が放出され、予熱時間が必要であるが、従来の技術においては、そのような予熱時間の間、少しずつ発生する電子がターゲットに衝突してＸ線が発生し、不要なＸ線に、検査者または患者が被爆されてしまうという問題があったが、本発明において、そのように、抽出器１０３とフィラメント１０１との間にカットオフ電圧を印加して電場を発生させれば、電子放出を遮断し、実に必要な瞬間にのみＸ線が発生するように制御することができる。
【００３６】
抽出器１０３は、高電圧を印加するために、金属素材からならなければならないが、図面に示されているように、抽出器１０３がセラミックス素材からなるボディと密着し、内部空間を真空にしなければならず、高熱が発生しうるＸ線チューブの特性を考慮すれば、加熱時、熱膨脹係数差によって衝撃が発生することを防止するために、セラミックスと熱膨脹係数が類似した素材を利用することが望ましい。そのような素材としては、コバールがあるが、該コバールは、Fernico系の合金であり、Ｆｅ ５４％、Ｎｉ ２９％、Ｃｏ １７％の組成によってなる合金であり、熱膨脹係数が硬質ガラスに類似しているレベルであり、セラミックスと差がなく、ガラスまたはセラミックスとの縫合部分において周知されている素材である。
【００３７】
カットオフ電圧提供部１０４は、前記抽出器１０３と、前記フィラメント１０１の一方極との間にカットオフ電圧を印加する。前述のように、フィラメント１０１と抽出器１０３との間に電圧が印加されれば、両者間に電場が形成され、フィラメント１０１から放出される電子をターゲット１０６まで移動させない。そのように、電子放出を遮断するための電圧を、本発明においては、カットオフ電圧と呼び、カットオフ電圧提供部１０４は、そのようなカットオフ電圧を、フィラメント１０１と抽出器１０３とに印加する機能を行う。
【００３８】
前述のように、カットオフ電圧が印加されれば、フィラメント１０１からターゲット１０６の方向に電子が放出されることを制御することができ、フィラメント１０１が予熱される時間や、フィラメント１０１とターゲット１０６との間に高電圧が印加されるまで待機する時間のように、不要にＸ線が放出されてはならないとき、電子放出を遮断するために、カットオフ電圧を印加することができる。
【００３９】
そのために、カットオフ電圧提供部１０４は、抽出器１０３と、フィラメント１０１の一方極との間にカットオフ電圧を印加していて、フィラメント１０１の両極間に電圧が印加されてから、所定の予熱時間が経過し、Ｘ線撮影が可能なほどの電子放出がなされるとき、カットオフ電圧を遮断し、Ｘ線放出がなされるようにする。そのように構成する場合、予熱時間の間に発生する不要なＸ線を事前に遮断し、Ｘ線被爆を最小化させることができる効果を得ることができる。
【００４０】
カットオフ電圧提供部１０４においては、そのように印加するカットオフ電圧として、２００Ｖから３００Ｖまでの電圧を印加することができるが、それは、フィラメント１０１から放出される電子の流出を遮断することができるほどの電場を形成する電圧に該当し、前記抽出器１０３の構造及び素材などによっても異なりうる。
【００４１】
ボディ１０５は、前記抽出器１０３を取り囲み、一側の終端が、前記ベースと密着され、セラミックス素材から構成される。Ｘ線チューブの内部は、電子が妨害されずに移動することができるように真空になっているが、そのために、フィラメント１０１とターゲット１０６とを含み、Ｘ線チューブ全体を覆い包むボディ１０５が必要である。
【００４２】
ボディ１０５の内部から電子が移動し、Ｘ線が放出されるために、電子の移動に影響を与えず、印加される高電圧が絶縁されるように、ボディ１０５は、セラミックス素材からなることが望ましく、高熱に対応するように、セラミックス素材のボディ１０５と当接する金属部分は、コバールのように、セラミックス素材と熱膨脹係数が類似した素材を使用することが望ましい。
【００４３】
ターゲット１０６は、前記ボディ１０５の他終端に連結され、前記フィラメント１０１から放出される電子を受信し、Ｘ線を放出する。ターゲット１０６は、銅のような金属素材からなることが望ましいが、高電圧によって高速度で移動する電子が金属表面に衝突すれば、Ｘ線が発生する現象を利用し、Ｘ線が必要なところでＸ線を発生させることができる。
【００４４】
ターゲット１０６は、アノードとも呼ぶが、図面に図示されているように、Ｘ線が放出されなければならない方向に傾いた形態を有することにより、フィラメント１０１から放出された電子が衝突したとき、当該方向にＸ線が放出されるようにも構成される。ターゲット１０６の構造や勾配、素材などにより、同一電子に対して異なるＸ線放出形態を有することができ、Ｘ線の活用方法などによリ、異なる構造を有することになる。
【００４５】
熱放出キャップ１０７は、前記ターゲット１０６に連結されて熱を放出させる。前述のように、フィラメント１０１から発生した電子がターゲット１０６に逹して衝突することにより、Ｘ線が発生するが、当該過程において、衝突による効果として熱が発生することになる。特に、大型Ｘ線装置ではない小型Ｘ線装置において、高エネルギーのＸ線を放出することになれば、狭いターゲット領域において、多量の熱が発生し、機器の変形をもたらしたり、性能に影響を与えたりする心配がある。
【００４６】
従って、熱放出キャップ１０７は、多量熱が発生するターゲット１０６と連結され、ターゲット１０６の熱を迅速に放出させる役割を行う。そのために、熱放出キャップ１０７は、電気伝導度が高い金属物質によって構成されることが望ましく、熱放出キャップ１０７の外部表面は、しわが形成されるようにし、熱を放出する面積を極大化させ、熱放出効率を高めるようにする。
【００４７】
熱放出キャップ１０７は、ターゲット１０６の熱を迅速に放出させるように、ターゲットと同一素材からなることが望ましいが、Ｘ線放出を容易にする銅のような金属がその素材としても使用される。
【００４８】
図２は、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの抽出器を図示した図面である。
【００４９】
図面に図示されているように、Ｘ線チューブにおいて、抽出器１０３の形態や電圧などにより、フィラメント１０１から発生する電子が、ターゲット１０６まで移動する移動経路が完全に異なりもする。一般的には、鮮明なＸ線映像を得るためには、高電圧が印加されるか、あるいはＸ線を発生させる電子が、狭い焦点領域に集中的に放出されなければならないが、抽出器１０３の構造及び電圧などを制御し、フィラメント１０１から放出される電子ビームの形態を制御することにより、同一作動電圧においても、さらに鮮明なＸ線映像を得ることができるのである。
【００５０】
図面においては、上側図においては、フィラメント１０１から放出される電子が焦点に収斂されずに広がる場合を示しており、そのような場合には、鮮明なＸ線映像を得難い。下側図のように、ターゲット１０６の一点に焦点が合わせられれば、撮影するための目標地点に、高線量のＸ線が放出され、それを介して、さらに鮮明なＸ線映像を獲得することができる。
【００５１】
図３は、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの電圧印加モジュールを図示した構成図である。
【００５２】
図面に図示されているように、基本的には、本発明による小型Ｘ線チューブは、フィラメント１０１に電圧を印加するフィラメント電源供給部の電圧により、フィラメント１０１が加熱され、当該過程で発生する電子がターゲット１０６側に移動することによってなされる。
【００５３】
このとき、フィラメント高電圧提供部とターゲット高電圧提供部とにより、フィラメント１０１とターゲット１０６との間に、高電圧差が形成され、ターゲット１０６側が正極になり、フィラメント１０１から発生した電子が迅速にターゲット１０６側に移動することになる。フィラメント１０１とターゲット１０６との間に形成される電圧は、７０ｋＶほどの高電圧にもなり、それは、Ｘ線の用途などによっても異なる。
【００５４】
本発明においては、そのために、抽出器１０３に電圧を付加するカットオフ電圧提供部が含まれ、フィラメント１０１の一方極と、抽出器１０３との間にカットオフを印加し、それを介して、フィラメント１０１から発生した電子が、ターゲット１０６側に移動することを防ぎ、スイッチの役割を行う。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態による小型Ｘ線チューブの動作を示す図面である。
【００５６】
図面に図示されているように、フィラメント１０１は、電圧が印加されれば、加熱が始まり、電子が放出される温度に逹するまで、予熱時間が必要になる。図面の例示のように、２秒ほどの予熱時間が必要となるが、そのときにも、少量の電子が放出されながら、不要にＸ線が放出される問題があることになる。
【００５７】
フィラメント１０１とターゲット１０６との間の高電圧も目的電圧まで逹するのに時間が必要となり、当該過程において不要に発生するＸ線を遮断するための方法が従来にはなかった。しかし、本発明によるＸ線チューブのように、抽出器１０３にカットオフ電圧を印加することになれば、カットオフ電圧を基に、電子放出を精密に制御することができ、それを介して、必要な瞬間にのみＸ線を放出するようにシステムを構成するのが可能である。
【００５８】
以上においては、一実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練当業者であるならば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内において、本発明を多様に修正及び変更させることができるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、抽出器を具備した小型Ｘ線チューブに係わるものであり、電圧が印加されれば、電子を放出するフィラメント、フィラメントを固定し、フィラメントの両極に電源を連結することができるように、２個のフィラメント貫通孔を含むベース、ベースと密着され、フィラメントと接触せず、フィラメントを取り囲む円筒状の抽出器、抽出器と、フィラメントの一方極との間にカットオフ電圧を印加するカットオフ電圧提供部、抽出器を取り囲み、一側の終端が、ベースと密着されるセラミックス素材のボディ、及びボディの他側の終端に連結され、フィラメントから放出される電子を受信し、Ｘ線を放出するターゲットを含む小型Ｘ線チューブが提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2021509755.tif 000007
2021509755.tif 000008
2021509755.tif 000009
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