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음의 전압을 생성하는 음극 전원;상기 음극 전원에 연결되고, 상기 음극 전원으로부터 제공되는 전자를 외부로 방출하는 에미터를 포함하는 캐소드;상기 음의 전압과 다른 제 1 및 제 2 양의 전압을 생성하는 제 1 및 제 2 양극 전원들;상기 제 1 양극 전원에 연결되어 상기 캐소드 상에 배치되고, 상기 음의 전압과 상기 제 1 양의 전압 사이의 제 1 전압차에 의해 상기 에미터로부터 방출되는 상기 전자를 수신하여 엑스선을 방출하는 아노드;상기 아노드와 상기 캐소드 사이에 배치되어 상기 음의 전압과 상기 제 2 양의 전압 사이의 제 2 전압차를 이용하여 상기 캐소드로부터 상기 전자를 추출하는 게이트 전극;상기 캐소드와 상기 음극 전원 사이에 연결되는 N형 MOSFET; 및상기 N형 MOSFET의 게이트에 연결된 제 1 단과 상기 음극 전원 사이에 연결된 제 2 단을 갖고, 상기 제 2 단을 통해 상기 음의 전압을 수신하여 상기 캐소드에 전류를 제어하는 전류 제어 신호를 상기 제 1 단으로 출력하는 제어 신호원을 포함하되,상기 게이트 전극은:상기 아노드에 정렬되는 탑 게이트; 및상기 탑 게이트와 상기 캐소드 사이에 배치되는 복수개의 서브 게이트들을 포함하되,상기 탑 게이트는 선택적으로 접지되는 전계방출 소자
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제1항에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 전자를 통과시키는 개구를 포함하고,상기 개구는, 상기 캐소드 및 상기 게이트 전극 간 거리에 따라 기설정된 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제2항에 있어서, 상기 개구는,상기 캐소드 및 상기 게이트 전극 간 거리의 2배보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제1항에 있어서, 상기 캐소드 및 상기 게이트 전극은,전계방출 전자총으로 구현되는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제5항에 있어서, 상기 전계방출 전자총은,바닥면에 구비되는 피드쓰루(feedthrough); 및상기 피드쓰루 상부에 구비되며, 수나사를 포함하여 구성되는 전자총 서브 어셈블리를 포함하되, 상기 캐소드 및 상기 게이트 전극은,상기 수나사 내에 적층되고, 상기 피드쓰루와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제6항에 있어서, 상기 전계방출 전자총은,상기 캐소드 및 상기 게이트 전극 사이에 적층되는 복수의 전극 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제7항에 있어서, 상기 전계방출 전자총은,상기 캐소드, 상기 게이트 전극, 상기 복수의 전극 층을 전기적으로 분리시키기 위하여 상기 캐소드, 상기 게이트 전극, 상기 복수의 전극 층 간에 구비되는 적어도 하나의 절연 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제1항에 있어서, 상기 탑 게이트는 제 1 싱글 홀을 갖고,상기 서브 게이트들은 제 2 싱글 홀들을 갖고,상기 제 1 싱글 홀은 상기 제 2 싱글 홀들보다 넓거나 좁은 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제9항에 있어서, 상기 제 1 싱글 홀의 직경은 상기 아노드의 폭보다 작고, 상기 제 2 싱글 홀의 직경들 보다 큰 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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제1항에 있어서, 상기 음의 전압과 상기 제 1 및 제 2 양의 전압 사이의 접지 전압을 갖는 접지 단; 및상기 아노드와 상기 게이트 전극 사이에 배치되고, 상기 접지 단으로 연결되어 상기 아노드와 상기 캐소드 사이에서 생성되는 아크를 상기 접지 단으로 방전하는 접지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 소자
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