Computer Simulation for Development of Micro-Focus X-ray Generator

To develop the MFX (Micro-Focus X-ray) tube, the trajectories of electrons emitted from the field emission cathode was simulated using SIMION program. Regardless of starting position of the electron in emitter, we found out the fact that there is the optimum extractor voltage Ve, which can focus the electron beam on one place. Extractor voltage Ve varies depending on the source voltage Vs, but the ratio of two voltages (Ve/Vs) is always constant, its value was 99.4%. When the ratio of two voltages (Ve/Vs) was 99.4%, the beam diameter in the cross-over point was $1.2{\mu}m$. Because the focal spot size in MFXG (Micro-Focus X-ray Generator) can not be less than the cross-over diameter within MFX tube, it is important to find out the conditions that can make a smaller beam diameter. Therefore, the above results is considered to be a very important ones in the development of the MFXG.

미소초점엑스선원 개발을 위한 전산모사

MFX tube를 개발하기 위하여, MFX tube 내에서 전계방출음극으로부터 방출된 전자의 궤적을 SIMION 프로그램을 이용하여 전산모사하였다. 전자의 출발위치와 상관없이 emitter에서 방출된 전자빔을 한곳에 집중시킬 수 있는 optimum extractor voltage Ve가 존재한다는 것을 알아내었다. Extractor voltage Ve는 source voltage Vs에 따라 변하지만, 두 전압의 비율(Ve/Vs)는 항상 일정하고, 그 값은 99.4%였다. Source와 extractor에 인가된 전압의 비율(Ve/Vs)이 99.4%일 때, 교차점에서의 빔 직경은 $1.2{\mu}m$였다. MFXG의 초점 크기는 교차점에서의 beam diameter보다 작을 수 없기 때문에, 교차점에서의 beam diameter을 작게 할 수 있는 조건을 찾는 것은 중요하다. 따라서 위의 두 결과는 MFX tube의 개발에 있어서 매우 중요한 결과로 판단된다.