초록 ▼

□ 연구개요
본 연구를 통하여 연구개발을 통하여 냉음극 엑스선 튜브 제작에 필요한 여러가지 핵심 기반기술을 확보하고, 아울러 냉음극 엑스선 튜브 시제품을 제작하여 성능을 향상시킴으로써, 현재 의료진단용 영상기기에 광범위하게 사용되고 있는 열전자 엑스선 소스의 한계를 극복하고 대체할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. 냉음극 엑스선 튜브는 라인형 CNT 전자방출원, slit형 게이트 전극, 타원형 집속렌즈 구조, 원반형 애노드로 구성된다. 본 연구에서는 냉음극 엑스선 튜브를 구성하는 각각의 핵심요소기술들을 연구개발하고 이러한 요

□ 연구개요
본 연구를 통하여 연구개발을 통하여 냉음극 엑스선 튜브 제작에 필요한 여러가지 핵심 기반기술을 확보하고, 아울러 냉음극 엑스선 튜브 시제품을 제작하여 성능을 향상시킴으로써, 현재 의료진단용 영상기기에 광범위하게 사용되고 있는 열전자 엑스선 소스의 한계를 극복하고 대체할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. 냉음극 엑스선 튜브는 라인형 CNT 전자방출원, slit형 게이트 전극, 타원형 집속렌즈 구조, 원반형 애노드로 구성된다. 본 연구에서는 냉음극 엑스선 튜브를 구성하는 각각의 핵심요소기술들을 연구개발하고 이러한 요소기술을 조합하여 우수한 성능을 갖는 냉음극 엑스선 튜브를 구현하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
냉음극 엑스선 튜브의 핵심 요소기술인 CNT 전자방출원의 전자방출전류, 게이트 전극의 전자빔 투과율, 집속렌즈에 의한 전자빔 집속 크기(FSS)에 대한 특성을 평가하고, 아울러 이러한 핵심요소기술이 집적된 냉음극 엑스선 튜브의 성능을 종합적으로 평가하였다. 라인형 CNT 전자방출원은 CNT 단일 전자방출원에서 전자방출밀도 220 A/cm²를 얻어서 목표를 초과달성하였고, 게이트 전극은 slit형 게이트 전극 구조를 최적화하여 95.4% 전자빔 투과율을 확보하였으며, 타원형 집속렌즈 구조를 최적화하여 수십 mA 수준의 비교적 높은 애노드 전류에서도 매우 작은 FSS 0.25 mm를 얻어내어 목표를 초과 달성하였다. 또한 상기 핵심요소 기술을 집적하여 글라스 진공실장한 냉음극 엑스선 튜브는 관전압 100 kV, 관전류 100 mA, 전자빔 초점크기 0.5 mm, 수명 120,000 shot을 확보함으로써, 목표를 초과 달성하였다. 본 연구를 통하여 확보된 CNT 냉음극 엑스선 튜브는 현재 의료진단용 영상기기에 사용되고 있는 열전자 엑스선 튜브의 한계를 충분히 극복하고 실제로 의료진단기기용 다양한 엑스선 시스템에 적용이 가능한 수준인 것으로 평가된다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구결과를 통하여 얻어진 냉음극 엑스선 튜브 기술은 신뢰성과 안정성에 대한 기술적 내용을 추가적으로 보완한 후, 본 연구팀에서 설립한 start-up 회사 (도봉나노텍)에서 대량생산을 추진하여 국내외 냉음극 엑스선 튜브의 대량 생산시설을 구축하여, 국내외 의료진단기기용/치과진단기기용/반려동물진단기기용 엑스선 장치 제작업체에 냉음극 엑스선 튜브를 공급할 예정이다. 궁극적으로 우수한 성능을 갖는 CNT 전자방출원 기반 냉음극 엑스선 튜브는 새로운 기능을 갖는 다양한 형태의 의료진단기기용 엑스선 시스템(배터리 기반 Mobile X-ray system이나 Portable X-ray system 등)을 가능하게 하여 인류의 건강과 복지에 크게 기여할 것으로 예상된다. 또한 CNT 전자방출원 기반 냉음극 엑스선 튜브는 고속, 저전력, 저선량, 고해상도의 장점들로 인하여 향후 각종 의료진단기기용 엑스선 장치 이외에도 비파괴 검사장치, 보안 안전검색 장치, 포장식품 및 밀봉제품의 검사장치, 물과 식품의 살균장치, 정전기 제거장치, 미세먼지 제거장치 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용될 것이 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) CNT 에미터 구조 및 전자방출특성 ... 4
• 2) 게이트 전극 제조 및 특성 ... 6
• 3) 전자빔 집속렌즈 제작 ... 7
• 4) 에노드 전극 제작 ... 10
• 5) 냉음극 엑스선 튜브 제작 및 특성 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 30