JP2013545965A - 放射線検出器及び放射線検出方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、映像の解像度を高め、複雑な製造工程を改善しうる放射線検出器及び放射線検出方法が提供される。放射線検出器は、放射線を伝達する上部電極層と、放射線によって光導電性を表わす第１光導電層と、第１光導電層で光導電性による電荷を収集し、フローティング電極で動作する電荷収集層と、判読のための背面光によって光導電性を表わす第２光導電層と、電荷収集層によって収集された電荷によって帯電される下部透明電極層と、ピクセル単位で下部透明電極層を通じて第２光導電層に背面光を印加する背面光照射部と、を含み、背面光の照射によって下部透明電極層から電荷収集層に収集された電荷に対応する信号を判読し、判読された信号を用いて放射線映像を生成させるデータ処理部を含む。
Description
本発明は、Ｘ線のような放射線を検出してイメージデータを生成させる放射線検出器及び検出方法に関する。
デジタル放射線検出器は、放射線映像をフィルムなしに直接Ｘ線照射によって、人体内の情報を映像検出センサーで電気的映像信号に検出して、デジタル映像を獲得するための装置である。デジタル放射線検出器は、放射線映像を検出する方式によって、大きく直接方式と間接方式とに分けられる。直接方式は、通常非晶質セレン（または、非晶質シリコン）とＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とを用いて、人体を透過した放射線によって発生した電気的信号を直接検出する方式である。間接方式は、放射線を可視光線に変えるＣｓＩのような蛍光物質を使って、蛍光体から発生した光をＣＣＤまたは光ダイオードなどの受光素子を使って放射線映像を獲得することであって、直接方式に比べて解像度が落ちる。
従来のＴＦＴを利用した放射線検出器は、ノイズが大きく発生し、また大面積に行くほどノイズが共に増加する傾向があるので、ＤＱＥ（Ｄｅｔｅｃｔｉｖｅ ＱｕａｎｔｕｍＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を減少させる。パネル内部の１つのピクセル当たり１つの薄膜トランジスタが必要なので、大面積が難しく、コストが増加する。
本発明は、映像の解像度を高め、複雑な製造工程を改善しうる放射線検出器及び放射線検出方法が提供される。
本発明の一側面による放射線検出器は、放射線を伝達する上部電極層と、放射線によって光導電性を表わす第１光導電層と、第１光導電層で光導電性による電荷を収集し、フローティング電極で動作する電荷収集層と、判読のための背面光によって光導電性を表わす第２光導電層と、電荷収集層によって収集された電荷によって帯電される下部透明電極層と、ピクセル単位で下部透明電極層を通じて第２光導電層に背面光を印加する背面光照射部と、を含み、背面光の照射によって下部透明電極層から電荷収集層に収集された電荷に対応する信号を判読し、判読された信号を用いて放射線映像を生成させるデータ処理部を含む。
本発明の他の側面による放射線を伝達する上部電極層と、放射線によって光導電性を表わす第１光導電層と、第１光導電層で光導電性による電荷を収集し、フローティング電極で動作する電荷収集層と、判読のための背面光によって光導電性を表わす第２光導電層と、電荷収集層によって収集された電荷によって帯電される下部透明電極層と、ピクセル単位で下部透明電極層を通じて第２光導電層に背面光を印加する背面光照射部と、を含む放射線検出器の放射線検出方法であって、上部電極層に高電圧が印加された状態で放射線照射によって、第１光導電層で正電荷及び負電荷対を生成させる段階と、第１光導電層で生成された正電荷及び負電荷対をそれぞれ上部電極層及び電荷収集層側に分離する段階と、正電荷または負電荷が電荷収集層によって収集される段階と、上部電極層を接地連結し、背面光の照射によって第２光導電層で正電荷及び負電荷対を生成させる段階と、下部透明電極層から電荷収集層に収集された電荷に対応し、第２光導電層から伝達された電荷を判読する段階と、を含む。
本発明の一実施形態によれば、映像の解像度を高め、複雑な製造工程を改善しうる放射線検出器及び放射線検出方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。本発明を説明するに当って、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わりうる。したがって、その定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。
図１は、本発明の一実施形態による放射線検出器の断面を示す図である。
放射線検出器１０は、上部電極層１０１、第１光導電層１０２、電荷収集層１０３、第２光導電層１０４及び下部透明電極層１０５、及びデータ処理部２００を含む。
上部電極層１０１は、外部から入射される放射線を第１光導電層１０２に伝達する。ここで、放射線は、Ｘ線（Ｘ−ｒａｙ）、α線（α−ｒａｙ）、γ線（γ−ｒａｙ）などが利用されうる。
第１光導電層１０２は、上部電極層１０１を通じて伝達された放射線によって光導電性を表わす。すなわち、第１光導電層１０２は、放射線照射によって正電荷（または、正孔）及び負電荷（または、電子）対を生成させる。第１光導電層１０２は、伝達された放射線の信号強度に比例して、正電荷及び負電荷対を生成させる。上部電極層１０１上に放射線による照射が必要な人体または物体のような対象体がある場合、対象体の成分によって、第１光導電層１０２に伝達される放射線量が変わりうる。第１光導電層１０２は、非晶質セレン（ａ−Ｓｅ、ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｅｌｅｎｉｕｍ）、Ａｓ２Ｓｅ３またはＡｓなどを含有した非晶質セレン化合物であり得る。
電荷収集層１０３は、第１光導電層１０２の光導電性によって生成された電荷（正電荷及び負電荷）を収集して、フローティング電極（ｆｌｏａｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で動作する。電荷収集層１０３が電荷を収集することは、電荷収集層１０３によって第１光導電層１０２と電荷収集層１０３との間に積もる電荷をブロッキングすることを意味する。本発明の一実施形態によれば、電荷収集層１０３は、メタル層、誘電体層またはメタル層及び誘電体層の組合わせで構成することができる。
第２光導電層１０４は、判読のための背面光によって光導電性を表わす。第２光導電層１０４は、伝達された背面光の信号強度に比例して、正電荷及び負電荷対を生成させる。第２光導電層１０４は、非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）、Ａｓ２Ｓｅ３またはＡｓなどを含有した非晶質セレン化合物であり得る。
ここで、背面光は、放射線の照射方向の背面から照射される光を意味する。背面光源としては、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、レーザのようにピクセル単位で光を照射することができるシステムが利用されうる。
下部透明電極層１０５は、電荷収集層１０３によって収集された電荷に対応する電荷が帯電される。下部透明電極層１０５は、背面光が第２光導電層１０４に到達されるように透明な物質で形成される。下部透明電極層１０５は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような物質で形成されうる。第２光導電層１０４で背面光によって正電荷及び負電荷対が生成されれば、下部透明電極層１０５には、電荷収集層１０３で収集された電荷に対応する逆極性の電荷が帯電される。
データ処理部２００は、下部透明電極層１０５から帯電された電荷に対応する信号を判読して、放射線映像を生成させる。図１の放射線検出器１０は、実際利用される放射線検出器の１ピクセルに対応する構造の断面を表わすものであって、放射線映像を構成するピクセルアレイでピクセル別に、またはピクセル列単位で下部透明電極層１０５に判読された信号を用いて、全体放射線映像が獲得されうる。
図２は、電荷収集層を挟む２つの光導電層の動作を示す図である。
放射線が照射されれば、上部電極層１０１を通じて放射線が第１光導電層１０２に伝達され、第１光導電層１０２内で正電荷及び負電荷対が生成される。上部電極層１０１に印加された高電圧（例えば、４ｋＶ）によって電場が形成され、第１光導電層１０２で生成された正電荷及び負電荷対は、電場に沿って互いに異なる方向に分布される。したがって、電荷収集層１０３には、正電荷または負電荷が収集される。上部電極層１０１に負（−）電位が印加されれば、第１光導電層１０２で発生した正電荷は、上部電極層１０１に移動し、負電荷は、電荷収集層１０３に移動する。
電荷収集層１０３を挟んで形成された第１光導電層１０２及び第２光導電層１０４は、回路的な観点で、図２に示したように、直列連結されたキャパシタとして動作する。
キャパシタンスＣとエネルギーＷは、
の関係にあり、第１光導電層１０２の電荷量Ｑ１及び第２光導電層１０４の電荷量Ｑ２は、同一なので、
が成立する。ここで、Ｃ１及びＣ２は、それぞれ第１光導電層１０２及び第２光導電層１０４のキャパシタンスを表わし、Ｖ１及びＶ２は、それぞれ第１光導電層１０２及び第２光導電層１０４の電圧を表わす。また、
及び
の関係にあるので、
が成立される。
第１光導電層１０２の厚さｄ１は、第２光導電層１０４の厚さｄ２よりも遥かに厚くなるように形成される。例えば、第１光導電層１０２の厚さｄ１は、ほぼ５００μｍであり、第２光導電層１０２の厚さｄ２は、ほぼ７μｍないし１２μｍであり得る。したがって、第２光導電層１０４にかかる電場Ｅ２の大きさは、第１光導電層１０２にかかる電場Ｅ１の大きさよりも大きくなる。また、上部電極層１０１に映像記録段階で高電圧をかけていて、判読過程ではグラウンドとして設定されるので、第２光導電層１０４にほとんどの電場がかかるようになる。
図２に示したような構造で、第１光導電層１０２で生成された電荷（正電荷または負電荷）は、電荷収集層１０３と第１光導電層１０２との間のエネルギー障壁の差によってブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）される。該ブロッキングされた電子は、外部に電場や温度の変化によってエネルギー障壁が低くなれば、電子が障壁を通り過ぎるようになる。第１光導電層１０２にかかる電場は、相対的に第２光導電層１０４にかかる電場よりも遥かに小さいために、第１光導電層１０２と電荷収集層１０３との間のエネルギー障壁を越えることができる外部エネルギーがないので、電荷が電荷収集層１０３にブロッキングされる。
電荷収集層１０３で負電荷がブロッキングされた場合、第２光導電層１０４に背面光が照射されれば、第２光導電層１０４の内部で正電荷及び負電荷対が生成される。この場合、第２光導電層１０４の正電荷は、電荷収集層１０３側に移動して、電荷収集層１０３の表面は、中性化（ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）される。第２光導電層１０４で生成された負電荷は、下部透明電極層１０５に移動して判読される。このような方法で、電荷収集層１０３で収集された負電荷が判読され、映像処理過程を経て放射線映像が獲得されうる。
電荷収集層１０３と第１光導電層１０２との接合面でのエネルギーバンドは、電荷収集層１０３を構成する伝導性物質の仕事関数と第１光導電層１０２の仕事関数との差に依存的であり、電荷収集層１０３と第１光導電層１０２との厚さ及び比抵抗など物性的な特性によって調節される。
このような原理によって、電荷収集層１０３に放射線照射による映像に対応する電荷を収集するために、電荷収集層１０３は、メタル層、誘電体層、またはメタル層及び誘電体層の組合わせで構成することができる。電荷収集層１０３が、メタル層である場合、銀、銅、金、アルミニウム、カルシウム、タングステン、亜鉛、ニッケル、鉄、プラチナ、錫、鉛、マンガン、コンスタンタン（ｃｏｎｓｔａｎｔａｎ）、水銀、ニクロム（ｎｉｃｈｒｏｍｅ）、カーボン、ゲルマニウム、シリコン、ガラス、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、テフロン（登録商標）などが利用されうる。誘電体層としては、ＢＣＢ、パリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ａ−Ｃ：Ｈ（Ｆ）、ＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアリーレンエーテル（Ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）、ＦＡＣ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）のような有機誘電物質、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ポリシルセスキオキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｓｅｑｕｉｏｘａｎｅ）、メチルシラン（Ｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ）のような無機誘電物質、Ｘｅｔｏｇｅｌ／Ａｅｒｏｇｅｌ、ＰＣＬ（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）のような多孔性誘電物質などが利用されうる。電荷収集層１０３をメタル層、誘電体層、またはメタル層及び誘電体層の組合わせで構成すれば、第１光導電層１０２で生成された電荷を効率的に伝達され、製造が簡単であり、短時間に低コストで放射線検出器を製造することができる。特に、電荷収集層１０３をドーピングされた半導体を利用する場合に比べて、製造コストを減らし、容易に製造させうる。すなわち、本発明の一実施形態によって、放射線映像の解像度を高め、複雑な製造工程を改善しうる。
図３は、ＰＤＰ基盤の放射線検出器の一例の断面を示す図である。
図３の放射線検出器２０は、上部電極層１０１、第１光導電層１０２、電荷収集層１０３、第２光導電層１０４、下部透明電極層１０５、中間基板１０６、及びＰＤＰ１１０を含む。図１に示したように、放射線検出器２０は、上部電極層１０１、第１光導電層１０２、電荷収集層１０３、第２光導電層１０４、下部透明電極層１０５、及びＰＤＰ１１０が順次に積層されて形成される。中間基板１０６は、上部電極層１０１、第１光導電層１０２、電荷収集層１０３、第２光導電層１０４、下部透明電極層１０５を支持するものであって、ガラスなどが利用されうる。
上部電極層１０１、第１光導電層１０２、電荷収集層１０３、第２光導電層１０４、下部透明電極層１０５は、図１の構成と同一である。
ＰＤＰ１１０は、背面光としてプラズマ光を提供する。ＰＤＰ１１０は、第１基板１１１、隔壁１１２、ガス層１１３、蛍光層１１４、絶縁層１１５、電極１１６、及び第２基板１１７を含みうる。
第１基板１１１及び第２基板１１７は、互いに対向配置される。
隔壁１１２は、２つの基板１１１、１１７の内部にセル構造を形成する。具体的には、隔壁１１２は、第１基板１１１と絶縁層１１５との間に形成されて、密閉されたセル構造を形成させる。隔壁１１２は、ＰＤＰ１１０のピクセルを区分するように形成される。隔壁１１２は、ピクセル間のクロストークを防止し、２方向に取り囲まれているか、所望のピクセル形状によって、２方向、６方向、８方向などさまざまな形状を有し、基板の解像力を決定する。隔壁１１２は、既存のＰＤＰ製作方法で製作され、各ピクセル内で放射線の反応面積を高めるために、面積及び高さが調整されうる。
ガス層１１３は、隔壁１１２によって形成されるセル構造の内部チャンバに含まれて、電極１１７によってプラズマ発光を起こす。プラズマ光は、下部透明電極層１０５に提供される。
蛍光層１１４は、ガス層１１３で発生したプラズマ光が反射されて、下部透明電極層１０５にさらに高照度のプラズマ光が伝達されるように形成される。蛍光層１１４は、図１に示したように、隔壁１１２と絶縁層１１５との一側面に形成されうる。蛍光層１１４は、選択的に含まれうる。
絶縁層１１５は、第２基板１１７上に形成され、誘電体層で形成されうる。絶縁層１１５は、ピクセル単位で配される電極１１６間のショートを防止し、漏れ電流を防止するための層である。電極１１６は、ガス層１１３にプラズマを発生させるための電源を伝達する。
図４Ａないし図４Ｅは、電荷収集層１０３がメタル層で形成される放射線検出器の動作過程を示す図である。
図４Ａないし図４Ｅの放射線検出器３０は、電荷収集層１０３がメタル層１０３−１で形成される点を除き、図３の放射線検出器２０と同一である。図面で、＋は、正電荷を表わし、−は、負電荷を表わす。
図４Ａに示したように、Ｘ線のような放射線が照射されれば、上部電極層１０１を通じて放射線が第１光導電層１０２に伝達され、第１光導電層１０２内で正電荷及び負電荷対が生成される。上部電極層１０１に高電圧が印加されて、正電荷及び負電荷が上下に分離される。第１光導電層１０２に負電位がかかれば、正電荷は、上部電極層１０１側に移動し、負電荷は、電荷収集層１０３側に移動する。
第１光導電層１０２で生成された負電荷は、電荷収集層１０３に移動して、電荷収集層１０３は、第１光導電層１０２の負電荷を収集する。前述したように、電荷収集層１０３が電荷を収集する動作は、第１光導電層１０２と電荷収集層１０３との間の界面に電荷が積もることを意味する。電荷収集層１０３と第１光導電層１０２との界面で積もる負電荷は、図２を参照して説明したように、第１光導電層１０２にかかる弱電場Ｅ１によってブロッキングされる。放射線検出器３０上に人体のような対象物がある場合、放射線の対象物を透過した程度が、対象物の成分及び形態によって異なるので、第１光導電層１０２で生成される正電荷及び負電荷対及び電荷収集層１０３で収集される負電荷の量も変わる。したがって、電荷収集層１０３によって収集された負電荷は、検出される映像に対応する。
また、電荷収集層１０３に負電荷が収集されれば、第２光導電層１０４がキャパシタとして機能して、図４Ｂに示したように、下部透明電極層１０５には、電荷収集層１０３には正電荷が帯電される。下部透明電極層１０５には、電荷収集層１０３で収集された負電荷の個数に対応する正電荷が帯電される。
次いで、映像判読過程について説明する。ＰＤＰ１１０のピクセルアレイのうち、最初のラインのピクセルをターンオンすれば、最初のラインのピクセルでプラズマ光が放出される。そうすると、ＰＤＰ１１０ピクセルの最初のラインに対応するプラズマ光が下部透明電極層１０５を透過して、第２光導電層１０４に到逹する。
第２光導電層１０４は、到達されたプラズマ光によって正電荷及び負電荷対を生成させる。ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセルにのみ光が放出されるので、第２光導電層１０４の最初のラインのピクセルに対応する領域で正電荷及び負電荷対が生成される。図４Ｃに示したように、第２光導電層１０４で生成された正電荷及び負電荷は、電荷収集層１０３に収集された負電荷及び下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、電気的引力によって分離される。
図４Ｄに示したように、下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、最初のラインのピクセルに対応する領域で第２光導電層１０４によって生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。第２光導電層１０４で生成された正電荷は、電荷収集層１０３によって収集された負電荷によって電荷収集層１０３に移動して、電荷収集層１０３は中性化される。
次いで、図４Ｅを参照すると、ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセル電極をオフし、２番目のラインのピクセル電極に電圧を印加したことを表わす。２番目のラインのピクセルでプラズマ光が発生すれば、第２光導電層１０４の２番目のラインのピクセルに対応する領域で正電荷及び負電荷対が生成される。第２光導電層１０４で生成された正電荷及び負電荷は、電荷収集層１０３に収集された負電荷及び下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、電気的引力によって分離される。下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、第２光導電層１０４の２番目のラインに対応する領域で生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。
３番目のラインのピクセルに対しても、前述した動作が行われて、第２光導電層１０４の３番目のラインに対応する領域で生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。このような動作が、放射線検出器３０の全体ピクセルラインに対してすべて行われれば、放射線検出器３０の上部に位置される対象体に対する放射線映像が獲得されうる。
図５Ａないし図５Ｄは、図３の電荷収集層１０３が誘電体層１０３−２で構成される放射線検出器４０の動作を示す。
図５Ａないし図５Ｄの放射線検出器４０は、電荷収集層１０３が誘電体層１０３−２で形成される点を除き、図３の放射線検出器２０と同一である。
図５Ａに示したように、放射線が照射されれば、上部電極層１０１を通じて放射線が第１光導電層１０２に伝達され、第１光導電層１０２内で正電荷及び負電荷対が生成される。上部電極層１０１に高電圧が印加されて、正電荷及び負電荷が上下に分離される。例えば、第１光導電層１０２に負電位がかかれば、第１光導電層１０２の正電荷は、上部電極層１０１側に移動し、負電荷は、誘電体層１０３−２側に移動する。
第１光導電層１０２から誘電体層１０３−２側に移動した負電荷によって、誘電体層１０３−２の内部で分極が起こり、分極された誘電体層１０３−２の双極子（ｄｉｐｏｌｅ）が、図５Ｂに示したように配列される。
図５Ｂに示したように、双極子の＋極が配されれば、下部透明電極層１０５には、正電荷が帯電される。下部透明電極層１０５には、誘電体層１０３−２で分極された双極子の個数に対応する正電荷が帯電される。
次いで、映像判読過程について説明する。
上部電極層１０１を接地連結し、この状態で、ＰＤＰ１１０のピクセルアレイの最初のラインのピクセルをターンオンすれば、最初のラインのピクセルでプラズマ光が放出される。そうすると、放出されたプラズマ光は、ＰＤＰ１１０ピクセルの最初のラインに対応する領域の下部透明電極層１０５を透過して、第２光導電層１０４に到逹する。
第２光導電層１０４は、到達されたプラズマ光によって正電荷及び負電荷対を生成させる。図５Ｃに示したように、ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセルにのみ光が放出されるので、第２光導電層１０４の最初のラインのピクセルに対応する領域で正電荷及び負電荷対が生成される。該生成された正電荷及び負電荷は、誘電体層１０３−２に分極された双極子及び下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、電気的引力によって分離される。
図５Ｄに示したように、下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、最初のラインのピクセルに対応する領域で第２光導電層１０４によって生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。第２光導電層１０４で生成された正電荷は、誘電体層１０３−２によって分極された双極子によって誘電体層１０３−２に移動する。
次いで、ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセルをオフし、２番目のラインのピクセル電極に電圧を印加すれば、２番目のラインに対応する領域で、第２光導電層１０４の２番目のラインのピクセルに対応する領域でのみ正電荷及び負電荷対が生成される。該生成された正電荷及び負電荷は、誘電体層１０３−２の双極子及び下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、電気的引力によって分離される。下部透明電極層１０５に帯電された正電荷によって、第２光導電層１０４の２番目のラインに対応する領域で生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。
次いで、三番目のラインのピクセルに対しても、前述した動作が行われて、第２光導電層１０４の３番目のラインに対応する領域で生成された負電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。このような動作が、放射線検出器４０の全体ピクセルラインに対してすべて行われれば、対象体に対する放射線映像が獲得されうる。
図６Ａないし図６Ｄは、図３の電荷収集層１０３が誘電体層１０３−２及びメタル層１０３−１で構成される放射線検出器の動作過程を示す図である。
図６Ａないし図６Ｄの放射線検出器５０は、電荷収集層１０３が誘電体層１０３−２ 及びメタル層１０３−１で形成される点を除き、図３の放射線検出器２０と同一である。
図６Ａに示したように、放射線が照射されれば、上部電極層１０１を通じて放射線が第１光導電層１０２に伝達され、第１光導電層１０２内で正電荷及び負電荷対が生成される。上部電極層１０１に高電圧が印加されて、正電荷及び負電荷が上下に分離される。例えば、上部電極層１０１に負電位がかかれば、第１光導電層１０２の正電荷は、上部電極層１０１側に移動し、第１光導電層１０２の負電荷は、誘電体層１０３−２側に移動する。
第１光導電層１０２から誘電体層１０３−２側に移動した負電荷によって、誘電体層１０３−２の内部で分極が起こり、分極された誘電体層１０３−２の双極子が、図６Ｂに示したように配される。
図６Ｂに示したように、双極子の＋極が配されれば、メタル層１０３−１には、双極子に対応する正電荷が帯電される。また、下部透明電極層１０５には、メタル層１０３−１で帯電された正電荷によって負電荷が帯電される。下部透明電極層１０５には、誘電体層１０３−２で分極された双極子の個数に対応する負電荷が帯電される。
次いで、映像判読過程について説明する。上部電極層１０１を接地連結し、この状態で、ＰＤＰ１１０のピクセルアレイの最初のラインのピクセルをターンオンすれば、最初のラインのピクセルでプラズマ光が放出される。そうすると、プラズマ光は、ＰＤＰ１１０ピクセルの最初のラインに対応する領域の下部透明電極層１０５を透過して、第２光導電層１０４に到逹する。
第２光導電層１０４は、到達されたプラズマ光によって正電荷及び負電荷対を生成させる。図６Ｃに示したように、ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセルにのみ光が放出されるので、第２光導電層１０４の最初のラインのピクセルに対応する領域でのみ正電荷及び負電荷対が生成される。第２光導電層１０４で生成された正電荷及び負電荷は、メタル層１０３−１に収集された正電荷及び下部透明電極層１０５に帯電された負電荷によって、電気的引力によって分離される。
図６Ｄに示したように、下部透明電極層１０５に帯電された負電荷によって、最初のラインのピクセルに対応する領域で第２光導電層１０４によって生成された正電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。
次いで、ＰＤＰ１１０の最初のラインのピクセルをオフし、２番目のラインのピクセル電極に電圧を印加すれば、２番目のラインに対応する領域で、第２光導電層１０４の２番目ラインのピクセルに対応する領域でのみ正電荷及び負電荷対が生成される。該生成された正電荷及び負電荷は、メタル層１０３−１に収集された正電荷及び下部透明電極層１０５に帯電された負電荷によって、電気的引力によって分離される。下部透明電極層１０５に帯電された負電荷によって、第２光導電層１０４の２番目のラインに対応する領域で生成された正電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。
次いで、３番目のラインのピクセルに対しても、前述した動作が行われて、第２光導電層１０４の３番目のラインに対応する領域で生成された正電荷が、データ処理部２００で判読されて映像信号処理されうる。このような動作が、放射線検出器５０の全体ピクセルラインに対してすべて行われれば、対象体に対する放射線映像が獲得されうる。
図７は、本発明の本発明の一実施形態による放射線検出方法を示すフローチャートである。
上部電極層１０１に高電圧が印加され（７１０）、この状態で放射線が照射される（７２０）。そうすると、第１光導電層１０２で正電荷及び負電荷対が生成される（７３０）。該生成された正電荷及び負電荷対が、それぞれ上部電極層１０１及び電荷収集層１０３側に分離され、正電荷または負電荷が、電荷収集層１０３に累積されて収集される（７４０）。例えば、上部電極層１０１に負（−）電位が印加されれば、電荷収集層１０３には、負電荷が収集されうる。これにより、下部透明電極層１０５には、電荷収集層１０３に収集された電荷に対応する逆極性の電荷に帯電される。
上部電極層１０１に高電圧印加が中断され、接地連結される（７５０）。プラズマ光のような背面光が照射されれば（７６０）、それにより、第２光導電層１０４で正電荷及び負電荷対が生成される（７７０）。
第２光導電層１０４で生成された正電荷または負電荷が、下部透明電極層１０５から電荷収集層１０３に収集された電荷に対応する信号を判読する（７８０）。あらゆるピクセルアレイ全体に対して信号が判読されれば、該判読された信号を用いて放射線映像を生成させる（７９０）。
電荷収集層１０３は、誘電体層１０３−２である場合、電荷収集層１０３の分極された正電荷または負電荷によって、電荷収集層１０３で分極による双極子が生成されて配列される。そうすると、下部透明電極層１０５では、電荷収集層１０３で配列された双極子に対応して帯電が起こり、それにより、第２光導電層１０４で生成された正電荷または負電荷が、下部透明電極層１０５に引かれて、第２光導電層１０４から伝達された電荷を用いて、下部透明電極層１０５で電荷収集層１０３の双極子に対応する信号が判読されうる。
電荷収集層１０３は、メタル層１０３−１及び誘電体層１０３−２を含んで構成され、誘電体層１０３−２が第１光導電層１０２に接し、メタル層１０３−１が第２光導電層１０４に接する場合、第１光導電層１０２で生成されて電荷収集層１０３側に分離された正電荷または負電荷によって、誘電体層１０３−２で分極による双極子が生成されて配列される。このような双極子の配列によって、メタル層１０３−１に双極子に対応する電荷が帯電される。
これにより、下部透明電極層１０５にメタル層１０３−１によって帯電された電荷と逆極性の電荷、例えば、正電荷が帯電され、信号判読段階では、第２光導電層１０４で背面光によって生成された正電荷が、下部透明電極層１０５に帯電された正電荷に引かれて、下部透明電極層１０５で誘電体層１０３−２の双極子またはメタル層１０３−１で帯電された電荷に対応する信号が判読されうる。
以上の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、当業者ならば、本発明の本質的特性から外れない範囲で変形された形態で具現することができる。したがって、本発明の範囲は、前述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の内容と同等な範囲内にある多様な実施形態が含まれるように解析しなければならない。
本発明は、放射線検出器及び放射線検出方法に利用されうる。
Claims (14)
- 放射線を伝達する上部電極層と、
前記放射線によって光導電性を表わす第１光導電層と、
前記第１光導電層で光導電性による電荷を収集し、フローティング電極で動作する電荷収集層と、
判読のための背面光によって光導電性を表わす第２光導電層と、
前記電荷収集層によって収集された電荷によって帯電される下部透明電極層と、
ピクセル単位で前記下部透明電極層を通じて前記第２光導電層に背面光を印加する背面光照射部と、
を含む放射線検出器。 - 前記背面光の照射によって、前記下部透明電極層から前記電荷収集層に収集された電荷に対応する信号を判読し、前記判読された信号を用いて放射線映像を生成させるデータ処理部をさらに含む請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記電荷収集層は、メタル層である請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記電荷収集層は、誘電体層である請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記電荷収集層は、メタル層及び誘電体層を含む請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記背面光照射部は、
互いに対向する２つの基板と、前記２つの基板の内部にセル構造を形成する隔壁及び前記隔壁によって形成されるセル構造の内部チャンバに含まれて、プラズマ発光を起こすガス層を含み、前記プラズマ光を前記背面光として前記下部透明電極層に提供するプラズマディスプレイパネルとを含む請求項１に記載の放射線検出器。 - 前記電荷収集層で電荷は、収集する過程で前記上部電極層に高電圧が印加され、前記下部透明電極層から電荷を判読する過程で前記上部電極層は接地される請求項１に記載の放射線検出器。
- 放射線を伝達する上部電極層と、前記放射線によって光導電性を表わす第１光導電層と、前記第１光導電層で前記光導電性による電荷を収集し、フローティング電極で動作する電荷収集層と、判読のための背面光によって光導電性を表わす第２光導電層と、前記電荷収集層によって収集された電荷によって帯電される下部透明電極層と、ピクセル単位で前記下部透明電極層を通じて前記第２光導電層に背面光を印加する背面光照射部と、を含む放射線検出器の放射線検出方法であって、
前記上部電極層に高電圧が印加された状態で前記放射線照射によって、前記第１光導電層で正電荷及び負電荷対を生成させる段階と、
前記第１光導電層で生成された正電荷及び負電荷対をそれぞれ前記上部電極層及び前記電荷収集層側に分離する段階と、
前記正電荷または前記負電荷が、前記電荷収集層によって収集される段階と、
前記上部電極層を接地連結し、前記背面光の照射によって第２光導電層で正電荷及び負電荷対を生成させる段階と、
前記下部透明電極層から前記電荷収集層に収集された電荷に対応し、前記第２光導電層から伝達された電荷を判読する段階と、
を含む放射線検出方法。 - 前記判読された信号を用いて放射線映像を生成させる段階をさらに含む請求項８に記載の放射線検出方法。
- 前記電荷収集層は、メタル層である請求項８に記載の放射線検出方法。
- 前記電荷収集層は、誘電体層である請求項８に記載の放射線検出方法。
- 前記下部透明電極層から前記電荷収集層に収集された電荷に対応し、前記第２光導電層から伝達された電荷を判読する段階は、
前記電荷収集層側に分離された正電荷または負電荷によって、前記電荷収集層で分極による双極子を生成して配列する段階と、
前記第２光導電層から伝達された電荷を用いて、前記下部電極層から前記分極による双極子に対応する信号を判読する段階と、
を含む請求項１１に記載の放射線検出方法。 - 前記電荷収集層は、メタル層及び誘電体層を含む請求項８に記載の放射線検出方法。
- 前記背面光の照射によって、前記下部透明電極層から前記電荷収集層に収集された電荷に対応する信号を判読する段階は、
前記電荷収集層は、メタル層及び誘電体層を含み、前記誘電体層が、前記第１光導電層に接し、前記メタル層が、前記第２光導電層に接する場合、
前記電荷収集層側に分離された正電荷または負電荷によって、前記誘電体層で分極による双極子を生成して配列する段階と、
前記双極子の配列によって、前記メタル層で前記双極子に対応する電荷が帯電される段階と、
前記下部透明電極層で前記メタル層で帯電された電荷に対応する逆極性の電荷が帯電される段階と、
前記下部透明電極層から前記誘電体層の双極子または前記メタル層に帯電された電荷に対応する信号を判読する段階と、
を含む請求項８に記載の放射線検出方法。
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