Focusing Cup을 가지는 엑스선 광원 구조에서 전자빔 집속 특성 시뮬레이션 (Simulations of the Electron Beam Focusing Characteristics of an X-ray Source Structure with a Focusing Cup)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 65권 / 3호 / 234 ~ 239페이지
· 저자명 : 이태동, 류성룡, 김용철, 한인택

초록

엑스선관에서 전자 빔을 양극 표면 위의 작은 초점으로 집속하는 것은 그 엑스선을 이용하여 얻어지는 의학 영상의 공간 분해능을 결정하는 중요한 요소이다. 탄소나노튜브의 전계방출을 이용하는 엑스선관에서 전자 빔을 효율적으로 집속하기 위해 컵 모양의 전극과 원형 구멍을 가지는 얇은 판 모양의 전극을 정전기 렌즈로 포함하는 구조를 설계하고 전자광학 시뮬레이션을 통해 그 집속 특성을 살펴보았다. 시뮬레이션 결과 음극 위의 에미터 영역 가장자리 쪽에서 방출되는 전자 빔들이 겪는 수차 때문에 집속이 심각하게 제한됨을 확인하였고, 전자 방출 영역을 중심축 가까운 부분으로 제한해 줌으로써 수차를 최소화하여 양호한 집속을 얻을 수 있었다. 컵 전극과 집속 전극 사이의 간격과 컵 전극의 형상 등을 변경함으로써 집속을 최적화하였다.

영어초록

Focusing electron beams into a small focal spot on the anode surface in an X-ray tube is crucial for obtaining a fine spatial resolution in X-ray radiological images. We introduce a cup-shaped electrode and a planar electrode with a circular hole as focusing elements in an X-ray tube with a carbon-nanotube (CNT)-based field-emission cathode, and we study the focusing characteristics by using electron optics simulations. Focusing was severely limited by aberrations due to electrons originating from the outer region of the emitting area. Fine focusing was obtained by reducing the area of electron emission to the central region near the central axis. The geometrical parameters, including the spacing between the focusing elements and the shape of the cup electrode, were optimized.

참고자료

· 없음