탄소나노튜브 기반 엑스선관에서 매립형 에미터 구조의 전계 방출 특성 시뮬레이션 (Simulation Study of the Field Emission Characteristics of a Groove-Filled Emitter in a CNT-based X-ray Source)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 69권 / 3호 / 240 ~ 246페이지
· 저자명 : 류성룡, 이태동

초록

탄소나노튜브의 전계방출 전자를 이용하는 엑스선관에서 게이트 손실전류를 줄이고 에미터 전체에서균일한 전류 방출을 얻기 위한 에미터 구조를 전계분석을 통해 연구하였다. 게이트 전극의 구멍보다 작은크기의 에미터를 음극에 도포하는 구조를 가정하고, 두 종류의 에미터에 대하여 전계방출 특성을 계산해보았다. 편평한 음극 위에 솟은 형태의 에미터는 가장자리에서 전자 방출이 강하게 집중되며 대부분 게이트전류로 손실될 가능성이 매우 높음을 확인하였다. 대안으로서 음극 면에 미리 형성시킨 홈을 CNT 에미터로 채워 음극 면과 높이 차가 없도록 하여 가장자리 효과를 줄인 매립형 에미터를 고안하고 그 전계방출특성을 분석하였다. 에미터의 폭, 게이트 창의 폭, 게이트 전극의 높이 등의 설계 변수에 대해 계산한결과 에미터의 폭이 좁을수록, 게이트 전극이 높이 위치할수록 전류방출의 공간적 균일도가 좋아지며 총방출전류도 증가함을 확인할 수 있었다.

영어초록

In a CNT-based X-ray tube, minimizing the leakage current to the gate is crucial and having a uniform current emission across the emitter area is desirable. To find potentially effective structures, we performed electron optics simulations using a model in which the area of the CNT emitter was smaller than the gate opening. On the directly deposited emitter, the current was concentrated at the stepped edge and the most of the current became gate leakage. In contrast, the groovefilled emitter showed no gate leakage current and has a more uniform electric field and current distribution. The current distribution was more uniform for a narrower emitter and for a larger gate-emitter distance. The total emission current increased as the emitter width was decreased and the gate height was increased.

참고자료

· 없음