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NTIS 바로가기인포메이션 디스플레이 = Information display, v.17 no.4, 2016년, pp.3 - 12
송윤호 (한국전자통신연구원(ETRI) ICT소재부품연구소 나노전자원연구실)
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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ETRI에서 개발한 마이크로(micro)와 매크로의 2중 전극으로 이루어진 정전 집속렌즈는 어떻게 설계 되었는가? | 이러한 문제점을 해결하기 위해 ETRI는[그림 4]에서 보는 바와 같이 마이크로(micro)와 매크로의 2중 전극으로 이루어진 정전 집속렌즈를 개발하였다. CNT 에미터의 게이트 위에 게이트 홀(hole)과 1:1로 매칭 되는 다수의 홀을 가진 마이크로 정전 전극을 배치함으로써 게이트 구멍을 빠져 나온 전자빔이 퍼지지 않고 아노드 타겟에 집속되도록 설계하였다. ETRI는 페이스트 인쇄 방법으로 제작된 CNT 에미터에 별도로 제작된 게이트 메시(mesh)와 마이크로/매크로의 2중 정전 집속렌즈를 집적화시켜 집속 전자빔 모듈(focused electron beam module)을 만들고, 브레이징 공정을 이용하여 집속 전자빔 모듈을 Al2O3 세라믹과 아노드 타겟에 진공 밀봉하여 전계방출 디지털 엑스선 소스를 완성하였다. | |
전계방출 엑스선 소스가 사용하는 전자원은 무엇인가? | [그림 1]은 종래의 필라멘트로 이루어진 열전자 에미터(thermionic emitter) 기반 엑스선 소스와 전계 에미터 기반 전계방출 엑스선 소스의 특성을 비교한 것으로, 가장 큰 차이점은 물질로부터 전자원을 방출시키는 메커니즘에 달려있다. 열전자 엑스선 소스는 텅스텐과 같은 필라멘트를 1800℃ 정도로 가열하여 등방적으로 방출시켜 얻은 열전자를 사용하는 반면, 전계방출은 상온에서 양자역학적으로 터널링된 냉음극(coldcathode) 전자를 활용한다. 이에 따라, 전계방출 엑스선 소스는 종래의 열전자 엑스선 소스에 비해 소비전력, 방출전자의 에너지 분포 및 방향성, 전자 집속, 크기 등에서 큰 장점을 가지는데, 특히 열전자는 순간적인 스위칭이나 전류 변조가 어려운 아날로그 동작인 반면 전계 방출은 고속 스위칭 동작과 더불어 전류 변조가 자유스러운 디지털 구동 특성을 가진다. | |
전계방출 디지털 엑스선 소스에 사용될 수 있는 주요 전계 에미터는 무엇인가? | 엑스선 소스의 특성은 엑스선의 선량, 에너지, 초점에 의해 결정되는데, 일반적으로 의료 또는 산업 검사에 요구되는 엑스선 소스를 얻기 위해서는 고휘도(high brightness: 전자방출 특성은 휘도로 평가되며, 전자가 특정한 방향으로 고밀도로 방출되어야 휘도가 큼), 대전류의 전자원이 필요하다. 전계방출 디지털 엑스선 소스에 사용될 수 있는 전계 에미터는 [그림 2]에서 보듯이 현재 나노 금속 에미터와 CNT 에미터가 주를 이루고 있다. CNT는 화학적 방법에 의한 직접 성장(direct growth), 입자의 전기영동 증착(electrophoretic deposition), 페이스트의 스크린 인쇄(screen printing of paste) 등 여러 가지 방법으로 고성능의 전계 에미터로 제작될 수 있다. |
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