KR101776476B1 - 엑스선 이오나이저 - Google Patents

Abstract

본 발명의 엑스선 이오나이저는 대기를 부분적으로 이온화시키는 X선을 방출시켜 대전물체의 정전기를 제거하는 X선 이온나이저로서, 전자와 타겟물질의 충돌에 의하여 X선을 생성하는 X선 발생부와, 상기 X선 발생부에 전원을 공급하는 파워부와, 상기 파워부의 작동을 제어하는 콘트롤부를 포함하고, 상기 X선 발생부의 캐소드는 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 파워부와 콘트롤부는 하나의 전자파 차폐 케이스에 하우징되며, X선 발생부와 파워부는 서로 이격되어 설치될 수 있도록 케이블로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

엑스선 이오나이저{X-ray ionizer}

본 발명은 엑스선 이오나이저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체나 디스플레이 장치의 제조라인에서 정전기 발생에 의한 불량을 감소시키기 위하여 엑스선에 의한 대기의 부분적 해리를 유도하는 엑스선 이오나이저에 관한 것이다.

반도체나 디스플레이 소자의 제조공정에서 정전기는 소자의 절연막 파괴 또는 미세입자의 흡착 등을 통하여 생산수율에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 반도체나 디스플레이 소자 제조라인에서는 정전기의 발생을 억제하기 위한 정전기 제거장치가 널리 이용되고 있다.

정전기 제거장치로는 엑스선의 방출을 이용하는 엑스선 이오나이저, 코로나 방전을 이용한 이온바, 이온블로워 등이 있다. 이 중 이온바, 이온블로워는 이온의 생성과정에서 방전침에 미세입자가 생성되는 등 2차적인 오염을 유발하는 문제점을 가진다. 그러나 엑스선 이오나이저는 윈도우를 통하여 발생되는 엑스선을 이용하여 대기를 이온화하므로 코로나 방전과 같이 전극 표면에서 화학반응이 억제되는 효과를 가져 미세입자에 의한 오염문제가 발생하지 않는 장점을 가진다.

엑스선 이오나이저에 관한 선행문헌으로는 한국공개특허 제2006-0014925호가 있다. 상기 선행문헌은 니켈 전극 스템(2-9)에 스팟 웰딩 접합으로 결합되어 있는 링형태의 텅스텐 필라멘트 및 니켈 집속관과 타겟이 코팅된 Be 창 및 Be 창 지지대가 세라믹 절연애자를 베이스로 해서 얇은 원형구조로 조립되어 있는 엑스선관 구조가 적용된 엑스선 이오나이저에 관하여 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 엑스선 이오나이저는 전자 방출원으로 텅스텐 필라멘트를 사용하고 있어서 필라멘트의 고온 열화에 의하여 사용 수명이 짧아지는 단점을 가진다. 또 다른 선행문헌으로는 한국등록특허 제0680760호가 있다. 상기 선행문헌은 엑스선 발생부와 제어부를 가요관으로 연결하여 엑스선 방출 방향을 조절할 수 있는 엑스선 이오나이저에 관하여 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 엑스선 이오나이저는 전자 방출원으로 텅스텐을 이용하고 있어서, 가요관의 길이가 길어지면 전기 저항에 의하여 전압강하가 발생하여 텅스텐의 가열온도가 낮아지므로 가요관의 길이를 충분히 길게 연장할 수 없다는 단점을 가진다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 탄소나노튜브의 전계방출에 의하여 전자를 방출하는 캐소드를 적용하여 연결 케이블의 길이에 따른 전압강하 문제를 해결하고, 파워부와 제어부를 하나의 전자파 차폐 하우징에 수납하여 파워부 또는 제어부를 전자파 노이즈로부터 보호할 수 있으며, 탄소나노튜브의 열화에 의한 엑스선의 감소 현상을 개선할 수 있는 엑스선 이오나이저를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 대기를 부분적으로 이온화시키는 X선을 방출시켜 대전물체의 정전기를 제거하는 X선 이오나이저로서, 전자와 타겟물질의 충돌에 의하여 X선을 생성하는 X선 발생부와, 상기 X선 발생부에 전원을 공급하는 파워부와, 상기 파워부의 작동을 제어하는 콘트롤부를 포함하고, 상기 X선 발생부의 캐소드는 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 파워부와 콘트롤부는 하나의 전자파 차폐 케이스에 하우징되며, X선 발생부와 파워부는 서로 이격되어 설치될 수 있도록 케이블로 연결되는 것을 특징으로 하는 X선 이오나이저를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면 탄소나노튜브는 화학적증기증착에 의하여 금속 기재 위에 직접 성장된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 케이블의 길이는 1 내지 10m인 것이 바람직하다.

본 발명의 엑스선 이오나이저는 아래의 효과를 가진다.

1. 본 발명의 엑스선 이오나이저는 엑스선 발생부가 전계방출에 의하여 전자를 방출하는 탄소나노튜브로 이루어지므로 캐소드의 가열을 위한 전원공급이 필요없고, 따라서 엑스선 발생부와 파워부를 연결하는 케이블의 길이가 충분히 길어지는 경우에도 전압강하에 의한 전자방출량 감소 현상이 없으며, 결과적으로 엑스선 발생부와 파워부의 연결 케이블의 길이를 10미터 이상으로 연장할 수 있어 엑스선 이오나이저 설치의 용이성이 향상된다.

2. 콘트롤부와 파워부가 하나의 전자파 차폐 케이스에 함께 하우징되고, 상기 케이스와 엑스선 발생부의 거리를 충분히 길게 연장할 수 있으므로, 엑스선이 발생되는 정정기 제거 작업 공간에서 콘트롤부와 파워부가 분리될 수 있고, 결과적으로 엑스선에 의한 전자파 노이즈로부터 콘트롤부와 파워부를 보호할 수 있다.

3. 엑스선 발생부의 캐소드에 적용된 탄소나노튜브는 캐소드를 구성하는 금속 기재 위에 화학적증기증착법에 의하여 직접 성장되므로, 탄소나노튜브의 배열 방향을 타겟물질 쪽으로 유도할 수 있고, 금속 기재와의 결합력이 높아서 내구성이 높다.

4. 타겟물질 방향의 캐소드 표면에 단차가 형성되어 있으므로, 타겟물질과의 거리가 상대적으로 가까운 영역의 탄소나노튜브에서 전자 방출이 상대적으로 많아지며, 전자방출 과정에서의 탄소나노튜브 열화가 단계적으로 진행되므로 작동수명 내에서의 엑스선 방출량 변화를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 엑스선 이오나이저의 엑스선 발생부, 파워부 및 콘트롤부의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 엑스선 이오나이저의 엑스선 발생부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용되는 엑스선 발생부에 인가되는 파워부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 엑스선 이오나이저의 캐소드 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 캐소드의 표면에 단차가 형성된 경우에 영역별 전계의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용될 수 있는 단차를 가지는 캐소드 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 종래의 엑스선 이오나이저와 본 발명의 엑스선 이오나이저에서 파워부의 엑스선 노출 여부를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 엑스선 이오나이저는 대기를 부분적으로 이온화시키는 X선을 방출시켜 대전물체의 정전기를 제거하는 X선 이오나이저로서, 전자와 타겟물질의 충돌에 의하여 X선을 생성하는 X선 발생부와, 상기 X선 발생부에 전원을 공급하는 파워부와, 상기 파워부의 작동을 제어하는 콘트롤부를 포함하고, 상기 X선 발생부의 캐소드는 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 파워부와 콘트롤부는 하나의 전자파 차폐 케이스에 하우징되며, X선 발생부와 파워부는 서로 이격되어 설치될 수 있도록 케이블로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엑스선 이오나이저는 2가지 특징을 가진다.

첫 번째는 엑스선 발생부의 전자방출 캐소드가 탄소나노튜브로 이루어지고 엑스선 발생부와 파워부가 소정의 길이를 가지는 케이블로 연결된 것이다. 이와 같이 제어부 및 파워부가 엑스선 발생부와 공간적으로 분리될 수 있으면, 엑스선 발생부의 부피가 축소되어 정전기 제거작업이 이루어지는 공간의 원하는 위치에 용이하게 엑스선 발생부를 설치할 수 있는 장점을 가지고, 엑스선 발생부와 파워부가 공간적으로 분리되므로 발생된 엑스선 및 제조장비에 의한 노이즈가 제어부 또는 파워부로 유입되어서 오작동이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 엑스선 발생부와 파워부를 충분히 긴, 예를 들어 1 내지 10미터 길이의 케이블로 연결할 수 있는 것은 탄소나노튜브를 전자방출 이미터로 사용하기 때문이다. 종래와 같이 열전자를 방출하는 텅스텐 필라멘트를 전자방출 소스로 이용하는 경우에는 텅스텐 가열을 위하여 별도의 파워가 공급되어야 하는데, 파워부와 엑스선 발생부의 연결길이가 길어지면 연결 케이블의 전기저항이 커지고, 전압강하에 의하여 텅스텐의 가열온도가 낮아질 수 있다. 그러나 본 발명의 엑스선 이오나이저에서는 열전자가 아닌 전계방출 전자를 이용하므로 상기의 문제점이 발생하지 않는다. 상기의 구성은 엑스선 발생부와 파워부가 일체로 구성된 종래의 엑스선 이오나이저에서 엑스선 발생부의 고장이 발생한 경우에 엑스선 발생부와 파워부를 동시에 교체하여야 하는 문제점을 해결하므로 부품의 교체 비용을 감소시킬 수 있는 장점도 가진다.

두 번째는 엑스선 발생부의 캐소드를 구성하는 금속 표면에 단차가 형성된 것이다. 캐소드 발생부에 형성된 단차는 특정 영역의 탄소나노튜브들이 다른 영역의 탄소나노튜브에 비하여 타겟물질과의 거리가 멀어지는 효과를 가진다. 전계방출에서의 전자방출량은 탄소나노튜브의 끝단이 느끼는 전계의 세기에 의존하는데, 캐소드에 형성된 단차에 의하여 특정 영역의 탄소나노튜브에서는 전자방출이 보다 많이 일어나게 된다. 전자방출이 지속되면 탄소나노튜브의 끝 부분이 열화되면 길이가 짧아지게 되는데, 본 발명의 엑스선 이오나이저에서는 탄소나노튜브의 열화가 단차를 따라 단계적으로 진행되므로 전체적인 전자방출량의 변화 정도를 최소화할 수 있다.

아래에서 도면을 이용하여 본 발명의 엑스선 이오나이저를 설명한다.

도 1은 본 발명의 엑스선 이오나이저의 엑스선 발생부, 파워부 및 콘트롤부의 구성을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 엑스선 이오나이저(100)는 엑스선 발생부(10), 파워부(20) 및 콘트롤부(30)를 포함하고, 엑스선 발생부(10)와 파워부(20)는 케이블(40)로 연결된다. 엑스선 발생부(20)는 전자가 타겟물질에 충돌하여 엑스선이 발생되는 부분이고, 파워부는 엑스선 발생부의 캐소드에서 타겟물질 방향으로 전자를 방출시키고 가속시키기 위한 고전압 발생수단이며, 콘트롤부는 파워부의 작동을 제어하기 위한 수단이다. 케이블(40)은 파워부에서 발생시킨 고전압을 엑스선 발생부의 캐소드와 타겟물질에 인가하기 위한 전선 기능을 한다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 엑스선 이오나이저의 엑스선 발생부를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 엑스선 발생부는 캐소드(11), 타겟물질(12), 윈도우(13) 및 실링부(14)를 포함한다. 캐소드(11)와 타겟물질(12)은 소정의 간격으로 이격되어 서로 대향하여 설치된다. 캐소드(11)는 타겟물질(12) 방향을 바라보는 표면을 가지는 금속 기재 위에 탄소나노튜브(15)가 형성된 구성을 가진다. 탄소나노튜브는 금속 기재 위에 직접 성장시키므로 타겟물질 방향으로 방향성을 가진다. 타겟물질(12)은 몰리브덴, 텅스텐 등의 금속으로 이루어질 수 있고, 벨릴륨으로 이루어진 윈도우 표면에 코팅막으로 형성될 수 있다. 윈도우(13)는 타겟물질에서 생성된 엑스선을 외부로 투과시켜 방출하는 기능을 하며 베릴륨 등의 물질로 이루어질 수 있다. 실링부(14)는 캐소드, 타겟물질 등이 설치된 공간을 진공으로 유지하기 위한 부분으로서, 세라믹 등으로 이루어질 수 있고, 윈도우와의 결합부분 등은 브레이징 용접 등을 이용하여 밀폐될 수 있다.

도 3은 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용되는 엑스선 발생부에 인가되는 파워부를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용되는 엑스선 발생부에는 캐소드(11)와 타겟물질(12 또는 윈도우)에는 각각 음전압과 양전압이 인가된다. 캐소드(11)와 타겟물질(12) 사이에 전계가 형성되면 캐소드(11) 표면에 형성된 탄소나노튜브(미도시)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 전계를 따라 가속되어 타겟물질과 충돌하면서 엑스선이 발생되고 발생된 엑스선은 윈도우를 통과하여 외부로 발산된다.

도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 엑스선 이오나이저의 캐소드 구조를 나타낸 것이다. 도 4의 (가)를 참조하면, 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용되는 캐소드(11)는 원판 형태의 금속 기재 표면에 단차가 형성되어 있고, 캐소드의 일측에는 전원연결 단자가 형성되어 있다. 도면에서는 금속 기재를 원판형으로 도시하였지만, 캐소드를 형성하는 금속 기재는 원, 사각형 등의 다양한 형상의 표면을 가질 수 있다. 도 4의 (나)는 캐소드의 단면을 나타낸 것인데, 캐소드의 표면은 제1수평면(11a), 경사면(11b) 및 제2수평면(11c)을 포함한다. 제1수평면(11a)은 함몰부를 구성하고, 제2수평면(11c)는 돌출부를 구성하며, 경사면(11b)은 제1수평면과 제2수평면의 단차를 따라 연결하는 면을 구성한다. 제1수평면(11a), 경사면(11b) 및 제2수평면(11c)에는 탄소나노튜브가 형성되어 있다. 탄소나노튜브는 금속 기재 위에 직접 성장되는 방식으로 형성되므로 전체적으로 탄소나노튜브의 끝 부분은 타겟물질 방향으로 배열될 수 있다.

도 5는 캐소드의 표면에 단차가 형성된 경우에 영역별 전계의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 캐소드 표면에 형성된 제1수평면(11a) 및 제2수평면(11c)은 각각 타겟물질과의 거리가 L2, L1이 된다. 캐소드(11)와 타겟물질(12)에 소정의 전압이 인가되면 캐소드의 모든 표면에는 동일한 전압이 인가되고, 타겟물질의 모든 표면에도 동일한 전압이 인가된다. 그러나, L1, L2의 길이가 상이하므로, 제2수평면(11c)에 형성된 탄소나노튜브들이 느끼는 전계의 세기가 제1수평면(11a)에 형성된 탄소나노튜브들이 느끼는 전계의 세기보다 상대적으로 커지게 된다. 따라서 제2수평면(11c)에 형성된 탄소나노튜브의 끝 부분에서 먼저 전자가 방출되고, 제1수평면(11a)보다 많은 양의 전자가 지속적으로 방출되게 된다. 본 발명의 엑스선 이오나이저에서는 이러한 현상에 의하여 탄소나노튜브의 열화가 단계적으로 진행되고, 결과적으로 사용시간이 흐름에 따라 발생하는 엑스선 양 감소 속도를 둔화시킬 수 있다. 상기의 효과는 다음과 같은 이유이다. 탄소나노튜브가 전자를 전계방출하는 동안에 탄소나노튜브의 끝 부분은 지속적으로 열화되고, 열화가 이루어진 탄소나노튜브는 전자방출 효과가 감소한다. 만약 캐소드 표면 전체에서 열화가 동일한 양상으로 일어난다면 전체적인 전자방출량의 감소는 개개의 탄소나노튜브에서 일어나는 양상으로 일어나게 된다. 그러나, 본 발명의 엑스선 이오나이저와 같이 특정 영역에서 전자방출이 상대적으로 많고 탄소나노튜브의 열화도 상대적으로 크다면, 초기 전자 방출량의 감소는 클지라도 전체적인 전자 방출량의 감소 기울기를 둔화시킬 수 있다.

본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용되는 캐소드의 단차는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 돌출영역과 함몰영역의 면적 비율이 조절될 수도 있고, 돌출영역과 함몰영역의 연결 영역에서의 단차 기울기도 조절될 수 있다. 어떠한 형태로든지 캐소드 표면에 단차가 형성되면 전자방출을 일으키는 탄소나노튜브의 밀도가 늘어나므로 전자방출의 양이 많아지거나, 전자방출을 위한 탄소나노튜브의 개수가 많아지므로 열화를 더디게 할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 돌출영역과 함몰영역의 연결 영역 기울기를 조절하면 수평면과 경사면에서의 전자방출 정도를 제어할 수 있고, 결과적으로 시간에 따른 탄소나노튜브의 열화 경향을 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 엑스선 이오나이저에 적용될 수 있는 단차를 가지는 캐소드 구조를 나타낸 것이다. 도 6의 (가)를 참조하면, 캐소드에는 함몰부인 제1수평면와 돌출부인 제2수평면이 형성되어 있고, 상기 수평면들은 수직면으로 연결된다. 이와 같은 구조에서는 수평면들에 형성된 탄소나노튜브는 타겟물질 방향으로 배열되기 쉬우나, 수직면에 형성된 탄소나노튜브들은 타겟물질 방향으로 배열되기 어려운 특징을 가진다. 그러나, 상기 구조에서는 수평면의 면적을 가장 크게 확보할 수 있는 장점을 가진다. 제1수평면과 제2수평면의 면적비는 1:2 내지 2:1의 범위에 있는 것이 바람직하다. 제1수평면의 면적이 지나치게 크면 초기 전자방출량이 지나치게 적어지고, 제2수평면의 면적이 지나치게 크면 전자방출량 감소 기울기가 지나치게 크다. 도 6의 (나)를 참조하면, 함몰부인 제1수평면와 돌출부인 제2수평면이 형성되어 있고, 상기 수평면들은 경사면으로 연결된다. 이러한 구조는 도 6의 (가)에 도시된 구조에 비하여 수평면의 면적은 적게 확보되지만 경사면의 탄소나노튜브들이 타겟물질 방향으로 배열하기 쉬운 구조이다. 수평면에 형성된 탄소나노튜브들은 경사면 또는 수직면에 형성된 탄소나노튜브들에 비하여 전자방출 효율이 높아지는데, 이는 탄소나노튜브가 전계에 의하여 타겟방향으로 배열하기 쉬운 기하학적 구조에 일부 기인하고, 수직면 또는 경사면에서는 방출된 전자가 주위의 다른 탄소나노튜브들과 충돌할 가능성이 높아지는 현상에 일부 기인하다. 따라서, 전자방출이 가장 쉬운 제2수평면, 탄소나노튜브의 배열 또는 전자와의 충돌에 의하여 전자방출이 저해되는 경사면, 타겟물질과의 거리가 가장 멀어서 전자방출이 어려워지는 제1수평면인 3가지 면의 면적과 경사각을 조절하면 최적의 캐소드 단차 구조를 도출할 수 있다. 제1수평면과 제2수평면의 면적비는 1:2 내지 2:1의 범위에 있는 것이 바람직하다. 제1수평면의 면적이 지나치게 크면 초기 전자방출량이 지나치게 적어지고, 제2수평면의 면적이 지나치게 크면 전자방출량 감소 기울기가 지나치게 크다. 제1수평면과 제2수평면의 연결면 기울기는 30 내지 70도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 연결면 기울기가 70도를 초과하면 경사면에서의 전자방출이 지나치게 저하되고, 연결면 기울기가 30도 미만이면 수평면의 면적이 지나치게 좁아진다. 또한, 제1수평면과 제2수평면의 단차는 원판형 캐소드 반지름의 1/10 내지 1/3배의 범위에 있는 것이 바람직하다. 단차가 원판형 캐소드 반지름의 1/10배 미만이면 단차에 의한 효과가 지나치게 적어지고, 원판형 캐소드 반지름의 1/3을 초과하면 초기 전자 방출량이 지나치게 적어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 종래의 엑스선 이오나이저와 본 발명의 엑스선 이오나이저에서 파워부의 엑스선 노출 여부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (가)는 종래의 엑스선 이오나이저를 도시한 것인데, 종래의 엑스선 이오나이저에서는 파워부(20)와 엑스선 발생부(10) 사이의 거리가 짧아서(일체로 구성되거나, 짧은 가요성관으로 연결됨) 파워부(20)가 엑스선 발생부(10)의 엑스선에 일부 노출되게 된다. 따라서 전자파 차폐 영역(50)에 존재하는 부분은 콘트롤부(30)뿐이고, 파워부(20)의 전자소자들이 엑스선 및 제조장비 노이즈에 의하여 오작동을 일으킬 수 있다. 도 7의 (나)는 본 발명의 엑스선 이오나이저를 도시한 것인데, 엑스선 이오나이저의 파워부(20)와 콘트롤부(30)가 하나의 전자파 차폐 케이스(60)에 내장되어 있고, 엑스선 발생부(10)는 긴 케이블(40)로 연결된다. 이 경우 엑스선 발생부(10)는 별도의 엑스선 차폐 수단이 설치된 정전기 제거 작업공간 안에 설치되고 파워부(20)와 콘트롤부(30)는 전자파 차폐 영역(50)에 온전히 존재할 수 있다.

아래에서 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1(평탄면을 가지는 탄소나노튜브 성장 캐소드의 제조)

지름이 7mm이고 두께가 2mm이며, 탄소나노튜브가 성장될 표면이 평탄한 스테인레스 스틸 소재의 캐소드 기재를 먼저 환원 처리하였다. 환원처리는 금속 표면으로부터 촉매입자가 생성되게 하기 위한 것으로서, 반응온도 600℃에서 10분 동안 불활성 가스인 아르곤 가스 1000sccm과 환원 가스인 수소 가스 400sccm을 공급하면서 캐소드 기재의 표면을 환원 처리하였다. 이어서, 환원 처리된 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 성장시켰다. 구체적인 공정은 600℃에서 10분 동안 아세틸렌 가스 10sccm, 아르곤 가스 1000sccm 및 수소 가스 400sccm를 공급하면서 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 직접 합성 성장시켰다.

실시예 2(수평면 및 수직면을 가지는 탄소나노튜브 성장 캐소드의 제조)

지름이 7mm이고 두께가 2mm이며, 탄소나노튜브가 성장될 표면에 도 6의 (가)와 같이 수평면과 수직면이 형성된 스테인레스 스틸 소재의 캐소드 기재를 먼저 환원 처리하였다. 이때, 수평면과 수직면의 면적비율은 1 : 1 이었다. 환원처리는 금속 와이어 표면으로부터 촉매입자가 생성되게 하기 위한 것으로서, 반응온도 600℃에서 10분 동안 불활성 가스인 아르곤 가스 1000sccm과 환원 가스인 수소 가스 400sccm을 공급하면서 캐소드 기재의 표면을 환원 처리하였다. 이어서, 환원 처리된 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 성장시켰다. 구체적인 공정은 600℃에서 10분 동안 아세틸렌 가스 10sccm, 아르곤 가스 1000sccm 및 수소 가스 400sccm를 공급하면서 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 직접 합성 성장시켰다.

실시예 3(수평면 및 경사면을 가지는 탄소나노튜브 성장 캐소드의 제조)

지름이 7mm이고 두께가2mm이며, 탄소나노튜브가 성장될 표면에 도 6의 (가)와 같이 수평면과 수직면이 형성된 스테인레스 스틸 소재의 캐소드 기재를 먼저 환원 처리하였다. 이때, 수평면과 수직면의 면적비율은 1 : 1 이었고, 경사면의 각도는 45도이며, 수평면 사이의 단차는 원판형 캐소드 반지름의 1/5배였다. 환원 처리는 금속 표면으로부터 촉매입자가 생성되게 하기 위한 것으로서, 반응온도 600℃에서 10분 동안 불활성 가스인 아르곤 가스 1000sccm과 환원 가스인 수소 가스 400sccm을 공급하면서 캐소드 기재의 표면을 환원 처리하였다. 이어서, 환원 처리된 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 성장시켰다. 구체적인 공정은 600℃에서 10분 동안 아세틸렌 가스 10sccm, 아르곤 가스 1000sccm 및 수소 가스 400sccm를 공급하면서 캐소드 기재 표면에 탄소나노튜브를 직접 합성 성장시켰다.

평가예(캐소드의 전자방출량 변화 비교)

진공 체임버에 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 캐소드를 설치하고, 10mm의 간격으로 동일한 면적의 에노드를 설치하였다. 이어서, 캐소드와 에노드 사이에 30kV의 전압을 인가하여 캐소드에서 전자를 방출시키면서 시간의 흐름에 따라 각각의 캐소드에서 전류의 변화를 측정하였다.

아래의 표 1은 시간의 흐름에 따른 전류 변화량을 나타낸 것이다. 실시예 1의 캐소드는 초기 전류값이 상대적으로 높게 측정되었으나, 25일 후에 전류가 급격히 저하되는 것이 관찰되었고, 실시예 2와 실시예 3은 실시예 1에 비해서 초기 전류값이 적게 측정되었으나 시간의 흐름에 따른 전류 감소비율이 낮은 것으로 측정되었다.

	1시간	5일	10일	15일	20일	25일	30일
전류(실시예 1)	2020㎂	1900㎂	1790㎂	1670㎂	1540㎂	1410㎂	1250㎂
전류(실시예 2)	1970㎂	1870㎂	1770㎂	1660㎂	1560㎂	1450㎂	1340㎂
전류(실시예 3)	1920㎂	1840㎂	1770㎂	1700㎂	1630㎂	1570㎂	1510㎂

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현 예를 이용하여 설명한 것으로써, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 엑스선 이오나이저 10 : 엑스선 발생부
11 : 캐소드 12 : 타겟물질
13 : 윈도우 14 : 실링부
15 : 탄소나노튜브 20 : 파워부
30 : 콘트롤부 40 : 케이블
50 : 전자파 차폐 영역 60 : 전자파 차폐 케이스

Claims (3)

1. 대기를 부분적으로 이온화시키는 엑스선을 방출시켜 대전물체의 정전기를 제거하는 엑스선 이오나이저에 있어서,
   전자와 타겟물질의 충돌에 의하여 엑스선을 생성하는 엑스선 발생부;
   상기 엑스선 발생부에 전원을 공급하는 파워부; 및
   상기 파워부의 작동을 제어하는 콘트롤부;를 포함하고,
   상기 엑스선 발생부의 캐소드는 상기 타겟물질 방향의 표면에 탄소나노튜브를 포함하고,
   상기 타겟물질 방향의 표면에는 단차가 형성되어 있으며,
   상기 파워부와 콘트롤부는 하나의 전자파 차폐 케이스에 하우징되며,
   엑스선 발생부와 파워부는 서로 이격되어 설치될 수 있도록 케이블로 연결되는 것을 특징으로 하는 엑스선 이오나이저.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄소나노튜브는 화학적증기증착에 의하여 상기 타겟물질 방향의 표면에 직접 성장된 것이고,
   상기 단차는 수평면 및 수직면의 반복 구조로부터 형성되거나, 혹은 수평면 및 경사면의 반복 구조로부터 형성된 것을 특징으로 하는 엑스선 이오나이저.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이블의 길이는 1 내지 10m인 것을 특징으로 하는 엑스선 이오나이저.

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