KR100594586B1 - 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스레이 검출장치로서, 대향하는 상면 및 하면 전극층과, 표면이 염료로 코팅된 이산화티타늄층과 전해질층을 포함하며 전극층 사이에 위치하는 영상정보검출층과, 상면 전극층 상면에 위치하는 형광체층을 포함하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다.
본 발명은 염료 감응 반응을 이용하여 인체를 투과하여 장치에 입사되는 엑스레이 정보를 검출함과 동시에 형광체층을 개재시켜 직접 방식의 단점을 개선하고 간접 방식이 가지는 장점을 두루 취할 수 있게 해준다.
염료, 이산화티타늄, 전해질층, 엑스레이 이미지디텍터
Description
도 1은 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 검출장치에 있어서 상면 및 하면 전극층 사이의 상세 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 전자 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 리드아웃장치 200 : 하면 전극층
300 : 영상정보검출층 320 : 이산화티타늄
340 : 염료 360 : 전해질층
400 : 상면 전극층 500 : 형광체층
600 : 반사층 700 : 보호층
본 발명은 엑스레이 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상면 전극층 및 하면 전극층 사이에 염료가 코팅된 이산화티타늄과 전해질층을 포함하는 영 상정보검출층을 구비하여 입사되는 엑스레이 영상정보를 획득할 수 있는 디지털 엑스레이 검출장치에 관한 것이다.
통상적으로 디지털 엑스레이 검출장치는 인체를 투과한 방사선인 엑스레이를 검출하여 이에 의한 영상정보를 전기신호를 변환시킨 다음 디지털화하여 검출하는 장치를 가리킨다.
이에는 입사하는 엑스레이에 의해 전자와 정공 쌍을 발생시키는 엑스레이 리셉터층과, 엑스레이 리셉터층에서 발생된 전자를 수집하기 위해 외부 전원이 인가되는 전극층과, 전기신호를 영상정보로 변환시키며 지지베이스를 포함하는 통상적인 리드아웃장치를 포함하여 엑스레이 리셉터 층에서 발생하는 전자를 직접 이용하는 직접 방식과, 엑스레이 리셉터층을 형광물질로 구성하고 형광물질에 인체를 투과한 엑스레이를 입사시켜 발생되는 발광 현상을 이용하는 간접 방식으로 크게 나눌 수 있는데, 양 방식은 그 나름대로의 장점이 있는 반면에 단점을 동시에 안고 있다.
이에 직접 방식 및 간접 방식이 구조적으로 안고 있는 단점을 개선하고 동시에 직접 방식 및 간접 방식이 지니는 장점을 이용하기 위해 직접 방식의 구조에 형광체층을 결합시킨 혼합 방식이 제안되고 있으나 혼합 방식 역시 양 방식의 근원적인 문제점을 여전히 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 고압의 외부 전원을 인가하지 않더라도 인체를 투과한 엑스레이를 검출하여 영상정보를 획득 할 수 있는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 간접 방식이 지니는 장점을 최대한 이용할 수 있는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 지지베이스와 전기신호를 영상정보로 변환시키는 통상적인 리드아웃장치와, 상기 리드아웃장치 상면에 위치하는 하면 전극층과, 상기 하면 전극층과 대향하는 상면 전극층을 포함하여 입사되는 엑스레이를 이용하여 영상정보를 획득하는 디지털 엑스레이 검출장치로서, 상기 상면 전극층 상면에 위치하는 형광체층과, 상기 상면 전극층 하부에 위치하며 입사하는 엑스레이 및 상기 형광체층에서 발생되는 가시광과 반응하여 전자를 생성시키는 염료가 각 표면에 코팅되어 상기 염료에서 생성되는 전자를 상기 상면 전극층으로 전달하는 이산화티타늄층과 상기 이산화티타늄층 사이의 공극과 상기 상면 전극층 및 하면 전극층 사이에 충진되어 상기 염료에 전자를 전달하여 산화되고 상기 하면 전극층을 통해 전달되는 전자에 의해 환원되는 전해질층을 포함하여 이루어지는 영상정보검출층을 포함하는 연료 감응 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다.
상기 상면 전극층은 ITO박막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화티타늄은 단일 분자층의 염료로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기 염료는 루테늄 폴리피리딜 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화티타늄은 나노크기의 입자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 전해질층은 iodide/triodide로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 하면 전극층은 백금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 이는 본 발명에 따른 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정하지 않음은 자 명하다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구성도로서, 본 발명은 리드아웃장치(100)와, 하면 전극층(200)과, 영상정보검출층(300)과, 상면 전극층(400)과, 형광체층(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 리드아웃장치(100)는 지지베이스로서 TFT 기판과 전기신호를 영상정보로 변환시키는 통상적인 장치를 포함한다.
상기 리드아웃장치(100)는 후술할 영상정보검출층(300)에서 발생되며 인가되는 외부 전원에 따라 이동하는 전하를 수집, 축적하고 이를 전기적 디지털신호로 리드아웃하여 영상을 획득하기 위한 것으로서 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 요지를 벗어나므로 생략하기로 한다.
상기 영상정보검출층(300)은 인체를 투과한 다음 입사하는 엑스레이와 후술할 형광체층(500)에서 발생되어 입사하는 가시광을 검출하기 위한 것으로서, 도 2에 개시된 것과 같이 이산화티타늄(320)과, 염료(dye, 340)와, 전해질층(360)를 포함하여 이루어진다.
상기 이산화티타늄(320)은 후술할 염료(340)로부터 전달받은 전자를 전극으로 전달하는 기능을 담당하며, 나노크기의 입자로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이산화티타늄(320)은 후술할 상면 및 하면 전극층(200, 400) 사이에서 상기 상면 전극층(400) 저면에 결합시키는 것이 바람직하다.
상기 염료(340)는 인체를 투과한 다음 입사하는 엑스레이와 후술할 형광체층(500)에서 발생되어 입사하는 가시광과 반응하여 전자를 발생시켜 이산화 티타늄(320)에 전달하는 기능을 담당하며, 상기 이산화티타늄(320) 각 입자 표면에 코팅된다.
염료(340)는 루테늄 폴리피리딜 복합체로서 
, 
의 고분자로 이루어지는 것이 바람직하며, 또한 이산화티타늄(320) 각 입자 표면에 단층으로 코팅되는 것이 전자 전달에 효율적이다.
상기 전해질층(360)은 산화에 의해 전자를 염료(340)에 전달하고 전극층으로부터 전자를 전달받아 환원되게 되며, 후술할 상면 및 하면 전극층(200, 400) 사이에 충진된다.
또한, 상기 전해질층(360)은 iodide/triodide 쌍으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 형광체층(500)은 인체를 투과한 엑스레이와 반응하여 가시광을 발생시키는 형광물질로 구성되며, 형광물질로는 CaWO4, 희토류 인광물질 계열인 Gd 및 La계열, CsI(TI), CsI(Na), NaI(TI), ZnS, ZnS(Ag) 등 여러 다양한 물질 중에서 선택하여 사용할 수 있어 어느 특정한 물질에 한정되지는 않으나, 입사되는 엑스레이와 반응하여 영상정보검출층(300)에서 가장 많은 전류를 흐르게 하는 반응 파장대와 동일한 파장대의 빛을 방출하는 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 형광층(500) 상면에는 형광층(500)에서 발생되어 영상정보검출층(300)과 반대 방향으로 진행하는 광을 상기 영상정보검출층(300)으로 되반사시키기 위한 반사층(600)을 포함할 수 있는데, 티타늄 디옥사이드, Al계열, MgO 등 빛의 반사물질로 알려진 물질 중에서 임의로 선택할 수 있으며 이는 방사선학 영역에서 널리 알려진 공지의 물질인 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 반사층(600) 상면에는 형광모듈을 보호하기 위한 보호층(700)이 더욱 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 하면 전극층(200) 및 상면 전극층(400)은 외부 전원과 연결되어 염료(340)에서 분리된 전자를 수집하여 외부 회로를 통해 영상정보를 획득할 수 있도록 함과 동시에 전자를 전해질층(360)로 이동시켜 전해질의 환원반응이 일어날 수 있도록 해준다.
또한, 상기 하면 전극층(200)은 인체를 투과한 다음 입사하는 엑스레이와 후술할 형광체층(500)에서 발생되어 입사하는 가시광이 영상정보검출층(300)과 반응하지 않고 직접 하면 전극층(200)으로 입사하는 경우 이를 상기 영상정보검출층(300)으로 되 반사시켜 영상정보를 더욱 확보하기 위해 반사도가 높은 백금으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 검출장치에 있어서 영상정보 획득 과정을 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다.
인체를 투과한 엑스레이가 형광체층(500)에 입사하여 발생된 가시광(이에는 형광체(500)의 형광물질과 반응하지 않고 직접 입사되는 엑스레이와, 반사층(600) 및 하면 전극층(200)에 반사되어 영상정보검출층(300)으로 입사되는 각 가시광 및 엑스레이도 모두 포함됨은 물론이다)은 상대적으로 작은 밴드 갭(3.2eV인 이산화티 타늄의 대략 절반)을 가지고 있는 염료(340)에 의해 흡수된다.
가시광을 흡수한 염료(340)는 금속-리간드 전하이동이 일어나게 되고 이에 따라 염료(340)의 가전도대 전자는 전도대로 투입되고 이에 따라 염료(340)는 산화된다.
산화된 염료(340)는 전해질층(360)의 전해질 산화반응에 따라 발생되는 전자를 흡수하여 환원된다. 한편, 전도대로 투입된 전자는 공간 전하층의 전자기장에 의해 이산화티타늄(320)의 전도대로 방출된 다음 외부에서 인가되는 전원에 따라 상면 전극층(400)으로 이동하게 된다.
상면 전극층(400)으로 이동된 전자는 리드아웃장치(100)의 회로를 통해 전기적인 신호로서 영상정보를 제공하게 되며, 제공된 전기적 신호를 출력하면 인체를 투과한 엑스레이의 영상정보가 구현되게 되는 것이다.
한편, 전자는 하면 전극층(200)을 거쳐 전해질층(360)로 이동됨으로서 산화된 전해질을 환원시키게 되고 이로서 전체 장치를 구성하는 물질 상호간의 폐루프가 완성된다.
본 발명은 염료 감응 반응을 이용하여 인체를 투과하여 장치에 입사되는 엑스레이 정보를 검출할 수 있도록 함으로서 직접 방식의 단점으로 지적되는 높은 외부 전원의 인가 문제를 해결할 수 있게 해준다.
또한, 본 발명은 형광체층을 개재시켜 가시광을 함께 이용할 수 있도록 하여 종래 복합 방식이 가지는 장점을 두루 취할 수 있다는 이점이 있다.
Claims (7)
- 지지베이스와 전기신호를 영상정보로 변환시키는 통상적인 리드아웃장치와, 상기 리드아웃장치 상면에 위치하는 하면 전극층과, 상기 하면 전극층과 대향하는 상면 전극층을 포함하여 입사되는 엑스레이를 이용하여 영상정보를 획득하는 디지털 엑스레이 검출장치로서,상기 상면 전극층 상면에 위치하는 형광체층과;상기 상면 전극층 하부에 위치하며 입사하는 엑스레이 및 상기 형광체층에서 발생되는 가시광과 반응하여 전자를 생성시키는 염료가 각 표면에 코팅되어 상기 염료에서 생성되는 전자를 상기 상면 전극층으로 전달하는 이산화티타늄층과, 상기 이산화티타늄층 사이의 공극과 상기 상면 전극층 및 하면 전극층 사이에 충진되어 상기 염료에 전자를 전달하여 산화되고 상기 하면 전극층을 통해 전달되는 전자에 의해 환원되는 전해질층을 포함하여 이루어지는 영상정보검출층을;포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제1항에 있어서 상기 상면 전극층은,ITO박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제1항에 있어서 상기 염료는,루테늄 폴리피리딜 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제1항에 있어서 상기 이산화티타늄은,나노크기의 입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제1항에 있어서 상기 전해질층은,iodide/triodide로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제1항에 있어서 상기 하면 전극층은,백금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료 감응 디지털 엑스레이 검출장치.
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2004
- 2004-01-17 KR KR1020040003490A patent/KR100594586B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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