KR100747800B1 - 방사선 이미지 센서 및 신틸레이터 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방사선 이미지 센서는 (1) 복수의 수광 소자(12)가 1차원 혹은 2차원적으로 배열되어 구성되어 있는 이미지 센서(1)와, (2) 상기 이미지 센서(1)의 수광 표면 위에 기둥 모양 구조로 형성된 방사선을 이미지 센서(1)로 검출할 수 있는 파장의 광으로 변환하는 신틸레이터(2)와, (3) 상기 신틸레이터(2)의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되어 있는 보호막(3)과, (4) 보호막(3)을 삽입하여 이미지 센서와 대향하여 배치되는 광 반사면(42)을 구비하고 있는 방사선 투과성 반사판(4)을 구비하고 있다.

방사선 이미지 센서, 수광 소자, 신틸레이터, 보호막, 광 반사면, 방사선 투과성 반사판

Description

방사선 이미지 센서 및 신틸레이터 패널{Radiation image sensor and scintillator panel}

본 발명은 의료용 등으로 사용되는 방사선 화상을 검출하는 이미지 센서 및 방사선 화상을 가시광 화상으로 변환하는 신틸레이터 패널에 관한 것이다.

의료, 공업용의 X선 촬영에서는 종래, X선 감광 필름이 사용되어 왔지만, 편리성이나 촬영 결과의 보존성의 면에서 방사선 검출 소자를 사용한 방사선 이미징 시스템이 보급되어 있다. 이러한 방사선 이미징 시스템에 있어서는 복수의 화소를 갖는 방사선 검출 소자를 사용하여 방사선에 의한 2차원 화상 데이터를 전기 신호로서 취득하여, 상기 신호를 처리 장치에 의해 처리하여, 모니터상에 표시하고 있다. 대표적인 방사선 검출 소자는 1차원 혹은 2차원으로 배열된 광 검출기 상에 신틸레이터를 배치하여, 입사하는 방사선을 신틸레이터에서 광으로 변환하여, 검출하는 구조로 되어 있다.

전형적인 신틸레이터 재료인 CsI는 흡습성 재료이고, 공기 중의 수증기(습기)를 흡수하여 용해한다. 그 결과, 신틸레이터의 특성, 특히 해상도가 열화하기 때문에, 신틸레이터를 습기로부터 보호하는 구조를 채용할 필요가 있다. 이와 같은 신틸레이터를 습기로부터 보호하는 구조로서는 일본 특개평 5-196742호 공보나 특 개평 5-242841호 공보, 국제공개번호 WO98/36290호 및 WO98/36291호 공보에 각각 개시된 기술이 알려져 있다.

그러나, 특개평 5-196742호 공보나 특개평 5-242841호 공보에 개시된 기술은 방습 구조의 형성이 용이하지 않고, 내구성을 확보하는 것도 곤란하다. 국제공개번호 WO98/36290호 및 WO98/36291호 공보에 개시된 기술의 경우는 이들의 문제는 해소되지만, 특히 의료 용도로서는 환자의 방사선 피폭량을 억제하기 위해서, 소량의 방사선으로 선명한 화상을 촬영하는 것이 요구되고 있고, 그 때문에, 종래보다도 증가한 밝은 촬상 결과가 얻어지는 방사선 이미지 센서 및 신틸레이터 패널이 요구되고 있다.

그래서, 본 발명은 보다 밝은 출력 화상을 얻는 것이 가능한 방사선 이미지 센서 및 신틸레이터 패널을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서는 (1) 복수의 수광 소자가 1차원 혹은 2차원적으로 배열되어 구성되어 있는 이미지 센서와, (2) 상기 이미지 센서의 수광 표면 위에 기둥 모양 구조로 형성되어, 방사선을 상기 이미지 센서로 검출 가능한 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와, (3) 상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되어 있는 보호막과, (4) 보호막을 삽입하여 이미지 센서의 수광 표면과 마주 대하여 배치되는 신틸레이터로부터 발생한 광에 대한 반사면을 갖고 있는 방사선 투과성의 반사판을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 신틸레이터 패널은 (1) 기판과, (2) 상기 기판 위에 기둥 모양 구조로 형성되어, 방사선을 상기 기판을 투과하는 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와, (3) 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되어 있는 보호막과, (4) 보호막을 삽입하여 기판과 마주 대하여 배치되는 신틸레이터로부터 발생한 광에 대한 반사면을 갖고 있는 방사선 투과성의 반사판을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서는 상기 신틸레이터 패널과, 기판을 투과한 광의 상을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 것이어도 된다.

본 발명에 따른 신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서에 있어서는 보호막이 신틸레이터를 덮어 밀착 형성되어 있기 때문에, 신틸레이터는 습기로부터 적합하게 보호된다. 신틸레이터는 방사선을 소정의 파장 대역을 포함하는 광(여기서, 광이란 가시광에 한정되는 것이 아니라, 자외선, 적외선 혹은 소정의 방사선 등의 전자파를 포함하는 개념이다)으로 변환하지만, 변환된 광의 일부는 방사선의 입사면측으로 역행한다. 이렇게 해서 역행한 광은 보호막 표면에서의 반사와 반사판의 반사면에서의 반사에 의해 신틸레이터측으로 되돌려진다. 그 결과, 밝은 광학 화상이 얻어진다. 상기 반사판의 반사면에서의 반사율은 높은 쪽이 바람직하지만, 100% 까지 근접할 필요는 없고, 수십 % 정도의 반사율이면 된다.

신틸레이터는 수광 소자 형성면의 주위까지 덮어 형성하는 것이 바람직하고, 반사면은 신틸레이터 형성면의 주위까지 덮도록 배치하는 것이 바람직하다. 신틸레이터를 이와 같이 형성함으로써, 주변에 배치되어 있는 수광 소자까지 유효하게 활 용할 수 있고, 유효 화소수를 확보할 수 있다. 반사면을 이와 같이 배치하면, 신틸레이터의 주변의 부분에서의 둔해짐이나 휘도의 저하를 확실하게 방지할 수 있다.

상기 반사판은 금속판인 것이 바람직하다. 혹은, 반사판은 방사선 투과 재료에 보호막, 예를 들면 금속막을 구비하고 있어도 된다. 그리고, 이 경우의 방사선 투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 반사판으로서 이러한 구조를 채용함으로써, 반사판 및 신틸레이터 패널, 방사선 이미지 센서의 제조가 용이하게 됨과 동시에, 반사판으로서 충분한 성능이 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 1 실시예의 단면도.

도 2는 도 1의 II 부분의 확대도.

도 3은 도 1의 상면도.

도 4 내지 도 6은 도 1의 이미지 센서의 제조과정을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 2 실시예의 단면도.

도 8은 도 7의 VIII 부분의 확대도.

도 9는 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 3 실시예의 단면도.

도 10은 도 9의 X 부분의 확대도.

도 11은 본 발명에 따른 신틸레이터 패널의 제 1 실시예의 단면도.

도 12는 비교 실험을 설명하는 개략도.

도 13은 비교 실험의 비교예가 되는 신틸레이터 패널의 단면도.

도 14는 도 13의 XIV 부분의 확대도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 관해서 상세히 설명한다. 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 각 도면에서 동일한 구성 요소에 대해서는 가능한 한 동일한 참조번호를 부가하고, 중복하는 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에서의 치수, 형상은 실제의 것과는 반드시 동일하지 않고, 이해를 용이하게 하기 위해서 과장하고 있는 부분이 있다.

도 1에, 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 1 실시예의 단면도를, 도 2에 그 일부 확대도를, 또한 도 3에 그 상면도를 도시한다.

상기 방사선 이미지 센서의 고체 촬상 소자(1)는 절연성, 예를 들면 글래스제의 기판(11)상에, 광전 변환을 행하는 수광 소자(12)가 2차원상으로 배열되어, 수광부를 형성하고 있다. 상기 수광 소자(12)는 비정질 실리콘제의 포토다이오드(PD)나 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되어 있다.

고체 촬상 소자(1)의 수광부 위에는 입사한 방사선을 수광 소자(12)로 검출 가능한 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 기둥 모양 구조의 신틸레이터(2)가 형성되어 있다. 여기서, 본 명세서에서 광이란, 가시광에 한정되는 것이 아니라, 자외선, 적외선 혹은 소정의 방사선 등의 전자파를 포함하는 개념이다. 상기 신틸레이터(2)는 도 1, 도 3에 도시되는 바와 같이 수광 소자(12)의 형성면의 전체 면과 그 주변까지를 덮도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 신틸레이터(2)에는 각종의 재료를 사용할 수 있지만, 가시광을 발광하고, 그의 발광 효율이 양호한 Tl 도프의 CsI 경우가 바람직하다. 상기 신틸레이터(2)의 각 기둥 모양 구조의 정상부는 도 2에 도시되는 바와 같이 평평하지 않고, 정상부를 향하여 뾰족한 형상을 이루고 있다.

신틸레이터(2)의 기둥 모양 구조를 덮어 그 간극까지 들어가서, 신틸레이터(2)를 밀폐하도록 보호막(3)이 형성되어 있다. 그리고, 그 표면에는 미세한 요철이 형성되어 있다. 상기 보호막(3)은 X 선을 투과하여, 수증기를 차단하는 재료, 예를 들면 폴리파라크실렌 수지(스리 본드사 제조, 상품명 파릴렌), 특히 폴리파라클로로크실렌(스리 본드사 제조, 상품명 파릴렌 C)을 사용하는 것이 바람직하다. 파릴렌에 의한 코팅막은 수증기 및 가스의 투과가 상당히 적고, 발수성, 내약품성이 높은 외에, 박막으로도 우수한 전기 절연성을 갖고, 방사선, 가시광선에 대하여 투명한 등 보호막(3)에 적합한 우수한 특징을 갖고 있다.

파릴렌에 의한 코팅의 상세한 설명에 관해서는 스리 본드 테크니컬 뉴스(1992년 9월 23일 발행)에 기재되어 있고, 여기서는 그 특징을 기술한다.

파릴렌은 금속의 진공 증착과 마찬가지로 진공 중에서 지지체 위에 증착하는 화학적 증착(CVD)법에 의해서 코팅할 수 있다. 이것은 원료가 되는 디파라크실렌모노머를 열분해하여, 생성물을 톨루엔, 벤젠 등의 유기용매 속에서 급냉하여 다이머라고 불리는 디파라크실렌을 얻는 공정과, 상기 다이머를 열분해하여, 안정한 래디컬파라크실렌 가스를 생성시키는 공정과, 발생한 가스를 소재 위에 흡착, 중합시켜 분자량 약 50만의 폴리파라크실렌막을 중합 형성시키는 공정으로 이루어진다.

파릴렌 증착과 금속의 진공 증착에는 2가지 큰 차이가 있다. 우선, 파릴렌 증착시의 압력은 금속 진공 증착의 경우의 압력 약 0.1Pa에 비해 높은 약 10 내지 20Pa인 것, 그리고, 파릴렌의 증착의 적응 계수가 금속 증착의 적응 계수 1에 비해 2 내지 4 자리수 낮은 것이다. 이 때문에, 증착시에는 단일 분자막이 피착물 전체를 덮은 후, 그 위에 파릴렌이 증착한다. 따라서, 0.2㎛ 두께에서의 박막을 핀홀이 없는 상태로 균일한 두께로 생성할 수 있고, 액상으로서는 불가능하였던 예각부나 에지부, 미크론 오더가 좁은 간극에 대한 코팅도 가능하다. 또한, 코팅시에 열처리 등을 필요로 하지 않고, 실온에 가까운 온도에서의 코팅이 가능이기 때문에, 경화에 따르는 기계적 응력이나 열 비틀림이 발생하지 않고, 코팅의 안정성에도 우수하다. 또한, 대부분의 고체 재료에의 코팅이 가능하다.

상기 보호막(3)상에는 방사선 투과재(41)에 반사막(42)을 코팅하여 형성된 반사판(4)이 반사막(42)측 표면(반사면)을 보호막(3)측을 향하여 배치되어 있다. 여기서, 반사면과 고체 촬상 소자(1)의 수광 표면과는 대략 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 보호막(3)의 표면은 상술한 바와 같이 미세한 요철이 존재하므로, 보호막(3)의 표면과 반사판(4)[반사막(42)]의 표면 사이에는 공간(5)이 형성된다. 방사선 투과재(41)로서는 글래스, 염화비닐 등의 수지, 탄소성 기판 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 반사막(42)은 증착 등으로 형성된 금속막이나 유전체 다층막을 적합하게 사용할 수 있고, 금속막으로서는 예를 들면 알루미늄 증착막이 광반사율이 높고 바람직하다.

상기 반사판(4)은 테두리(6)에 의해 고체 촬상 소자(1)의 표면에 고정되어 있다. 테두리(6)는 고체 촬상 소자(2)에 가까운 측으로부터 6a, 6b, 6c의 3층 구조를 이루고 있고, 제 1 층(6a)과 제 2 층(6b)과의 사이에 보호막(3)이 삽입되어 그 의 외측 둘레부가 고정되어 있다. 상기 테두리(6)에는 실리콘 수지인 신에츠가가쿠 제조의 KJR651 혹은 KE4897, 도시바 실리콘 제조의 TSE397, 스미토모 3M 제조의 DYMAX625T 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 반도체 소자의 기계적, 전기적 보호를 위한 표면 처리용으로 널리 사용되고 있고, 보호막(3)과의 밀착성도 높기 때문이다. 혹은, 보호막(3)과의 접착성이 양호한 수지, 예를 들면 아크릴계 접착제인 교우리츠가가쿠산교가부시키가이샤 제조의 WORLD R0CK No.801-SET2(70,000cP 타입)를 사용하여도 된다. 상기 수지 접착제는 100mW/㎠의 자외선 조사에 의해 약 20초로 경화하여, 효과 피막은 유연하고 또한 충분한 강도를 갖고, 내습, 내수, 내전촉성, 내마이그레이션성이 우수하며, 각종 재료, 특히 글래스, 플라스틱 등에 대한 접착성이 양호하다고 하는 바람직한 특성을 갖는다. 또는 층마다 적절한 소재를 선택하여 조합하여도 되고, 제 1 층(6a)과 제 2 층(6b)에는 수지 테두리를 대신하여, 반도체, 세라믹, 금속, 글래스 등으로 이루어지는 테두리를 사용할 수도 있고, 제 1 층(6a) 자체를 고체 촬상 소자(1)와 일체로 성형하여도 된다.

다음에, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 상기 실시예의 제조 공정에 관해서 설명한다. 먼저, 도 4에 도시되는 바와 같이 고체 촬상 소자(1)의 수광면[수광 소자(12)의 형성측]상에 Tl을 도프한 CsI의 기둥 모양 결정을 증착법에 의해서 600㎛의 두께만큼 성장시킴으로써 신틸레이터(2)를 형성한다. 이때, 신틸레이터(2)가 수광 소자(12)가 형성되어 있는 부분과 그 주변 부분까지를 덮도록 형성하는 것이 바람직하다.

그후, 신틸레이터(2)가 증착된 고체 촬상 소자(1)를 200 내지 210℃로 어닐 처리한 후에, 신틸레이터(2)의 주변에 테두리 형상으로 UV 경화 수지를 도포하여, 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)을 형성한다. 상기 테두리 형성에는 예를 들면, 이와카 엔지니어링 제조의 AutoShooter-3형과 같은 자동 X-Y 코팅 장치를 사용하면 된다. 이때에, 상부에 형성되는 보호막(3)과의 밀착성을 더욱 향상시키기 위해서, 수지 테두리(6)의 표면을 조면 처리하면 보다 바람직하다. 조면 처리로서는 근(筋)을 넣거나, 표면에 다수의 작은 홈을 형성하는 처리가 있다.

신틸레이터(2)를 형성하는 CsI는 흡습성이 높고, 노출한 채로 해 놓으면 공기 중의 수증기를 흡습하여 용해하게 된다. 그래서, 이것을 방지하기 위해서, CVD 법에 의해 두께 10㎛의 파릴렌을 증착하여 고체 촬상 소자(1)를 덮고, 보호막(3)을 형성한다. CsI의 기둥 모양 결정에는 도 2에 도시되는 바와 같이 간극이 있지만, 파릴렌은 이 좁은 간극까지 들어간다. 그 결과, 보호막(3)이 신틸레이터(2)에 밀착 형성된다. 또한, 파릴렌 코팅에 의해, 요철이 있는 신틸레이터(2) 표면에 대략 균일한 두께의 정밀 박막 코팅이 얻어진다. 또한, 파릴렌의 CVD 형성은 상술한 바와 같이, 금속 증착시보다도 진공도가 낮게, 상온에서 행할 수 있기 때문에, 가공이 용이하다.

이렇게 해서 형성한 보호막(3)을 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)의 길이 방향을 따라서 커터로 절단한다. 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)에서 볼록부가 형성되어 있기 때문에, 절단 개소의 확인이 용이한 외에, 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)의 두께의 분량만큼 커터를 삽입할 때의 여유가 있기 때문에, 수지 테두리(6)의 아래 에 있는 고체 촬상 소자(1)를 상처를 입힐 우려가 없어져, 가공이 간단하게 되어, 제품 비율이 향상한다. 그리고, 상기 절단부로부터 외측 및 입사면 뒷편에 형성된 보호막(3)을 제거한다. 도 5는 이렇게 해서 보호막(3)까지가 형성된 상태를 도시하고 있다.

그후, 보호막(3)의 외측 둘레부와 노출한 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)을 덮도록 아크릴 수지를 도포하여 자외선 조사에 의해 경화시킴으로써 도 6에 도시되는 바와 같이 수지 테두리(6)의 제 2 층(6b)을 형성한다. 이때, 제 2 층(6b)의 높이가 신틸레이터(2)의 정상면보다 0.5mm 정도 높게 되도록 형성한다.

이와 같이 수지 테두리(6)의 제 1 층(6a)과 제 2 층(6b)에서 보호막(3)을 삽입함으로써, 고체 촬상 소자(1) 위에의 보호막(3)의 밀착성이 보다 한층 향상하여 바람직하다. 그 결과, 보호막(3)에 의해 신틸레이터(2)가 완전히 밀봉되므로, 신틸레이터(2)에의 수분의 침입을 확실하게 방지할 수 있어, 신틸레이터(2)의 흡습 열화에 의한 소자의 해상도 저하를 방지할 수 있다.

다음에, 두께 0.4mm의 글래스판으로 이루어지는 방사선 투과재(41)의 한쪽 표면에 알루미늄을 1000Å 두께로 증착하여 반사막(42)이 형성되어 있는 반사판(4)을 그의 반사면, 즉 반사막(42) 형성면이 보호막(3)측을 향하도록 고체 촬상 소자(1) 위에 배치한다. 다시 말하면, 반사면이 수광 소자(12)에 대향하도록 배치한다. 이때, 고체 촬상 소자(1)의 수광면과 반사막(42)의 반사 표면이 대략 평행이고, 보호막(3)과 반사막(42)이 접촉 혹은 근접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그리고, 반사판(4)과 수지 테두리(6)의 제 2 층(6b)과의 사이에 UV 경화 수지를 도 포하여 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 제 3 층(6c)을 형성하여, 반사판(4)을 고체 촬상 소자(1) 위에 고정한다. 이렇게 해서 도 1에 도시되는 본 실시예의 방사선 이미지 센서가 얻어진다.

여기서, UV 경화 수지는 반사판(4)의 주위 전부에 도포할 필요는 없고, 고정에 필요한 정도로 도포하면 충분하다. 예를 들면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 고체 촬상 소자(1)의 전극부(13)가 형성되어 있지 않은 변측의 일부에 UV 경화 수지를 도포하지 않고, 내부의 공간(5)과 외부의 공간을 연결하는 개구부(51)를 형성하여도 된다. 이와 같이 개구부(51)를 형성하면, 반사판(4) 고정 후에 방사선 이미지 센서에 열적 가공을 가하거나, 혹은, 온도 변화가 있는 환경에서 사용하는 경우라도, 공간(5)내의 공기의 팽창, 수축에 의한 반사판(4)이나 방사선 이미지 센서 자체의 변형을 방지할 수 있다.

계속해서, 본 실시예의 동작에 관해서 설명한다. 입사면, 즉 도 1, 도 2에 서 상측으로부터 입사한 X 선(방사선)은 반사판(4)[방사선 투과재(41)와 반사막(42)], 공간(5), 보호막(3)을 투과하여 신틸레이터(2)에 달한다. 상기 X 선은 신틸레이터(2)에서 흡수되어, X 선의 광량에 비례한 가시광이 방사된다. 방사된 가시광 중, X 선의 입사 방향에 역행한 가시광은 보호막(3)의 계면에서 일부가 반사되고 다시 신틸레이터(2)로 되돌아온다. 그리고, 보호막(3)으로부터 방출된 가시광도 반사막(42)에서 반사되어 다시 신틸레이터(2)에 되돌아간다. 이로 인해, 신틸레이터(2)에서 발생한 가시광은 거의 모두가, 수광 소자(2)로 입사한다. 이로 인해, 효율이 양호한 고감도의 측정이 가능해진다.

각각의 수광 소자(2)에서는 광전 변환에 의해, 상기 가시광의 광량에 대응하는 전기 신호가 생성되어 일정 시간 축적된다. 상기 가시광의 광량은 입사하는 X 선의 광량에 대응하고 있기 때문에, 즉, 각각의 수광 소자(2)에 축적되어 있는 전기 신호는 입사하는 X 선의 광량에 대응하게 되어, X선 화상에 대응하는 화상 신호가 얻어진다. 수광 소자(2)에 축적된 상기 화상 신호를 외부에 전송하여, 이것을 소정의 처리 회로에서 처리함으로써, X 선상을 표시할 수 있다.

도 7, 도 8에 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 2 실시예를 도시한다. 상기 방사선 이미지 센서는 도 1, 도 2에 도시되는 제 1 실시예의 반사판(4)대신에 금속판(4a)을 반사판으로서 사용한 것이다. 금속판(4a)로서는 예를 들면 두께 0.05mm 정도의 알루미늄 시트를 사용할 수 있다. 이와 같이 금속판(4a)을 사용함으로써, 장치를 박형화하는 것이 가능해진다.

도 9, 도 10에 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서의 제 3 실시예를 도시한다. 상기 방사선 이미지 센서는 도 1, 도 2에 도시되는 제 1 실시예에서는 반사판(4)이 보호막(3)에 접촉 혹은 근접하도록 배치되어 있었는데 반해, 반사판(4)과 보호막(3)을 이격시켜 배치하고 있는 점이 다르다. 그리고, 반사판(4)을 이격시켜 배치하기 위해서 스페이서(7)가 사용되고 있다. 물론, 스페이서(7)를 사용하는 일없이, 수지 테두리(6)를 높게 하여 반사판(4)을 이격시켜도 된다. 반사판(4)과 보호막(3)을 이격시킴으로써 생긴 공간(5a) 내는 공기층으로서도, 특정의 가스를 밀봉하여도 되고, 혹은 감압, 진공 상태로 하여도 된다.

도 11은 본 발명에 따른 신틸레이터 패널의 제 1 실시예를 도시하는 단면도 이다. 상기 신틸레이터 패널은 도 1, 도 2에 도시되는 방사선 이미지 센서의 고체 촬상 소자(1)를 대신하여 광 투과성 기판(1a)을 사용한 것이고, 다른 구성은 동일이다. 광 투과성 기판(1a)에서는 글래스판, 아크릴 등의 수지 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 도 7 내지 도 10에 도시되는 반사판의 구조, 배치를 도 11에 도시되는 신틸레이터 패널에 적용하는 것도 가능하다. 이들의 신틸레이터 패널과 텔레비젼 카메라 등을 조합하면 본 발명에 따른 방사선 이미지 센서를 구성할 수 있다.

본 발명자는 본 발명에 따른 신틸레이터 패널에 의해서 종래의 신틸레이터 패널보다 밝은 화상이 얻어지는 것을 확인하는 비교 실험을 행하였기 때문에, 이하, 그 결과에 관해서 설명한다.

도 12는 실험 장치의 구성을 도시하는 개략도이다. 실험은 65mm 사방, 두께 1mm의 글래스상에 600㎛의 Tl 도프의 CsI를 증착한 신틸레이터를 형성하여, 파릴렌에 의해 보호막을 작성한 후, 반사막 등의 형상이 다른 8종류의 신틸레이터 패널을 작성하였다. 그리고, 피크시 전압 80kV를 인가한 X 선 광으로부터 방사된 방사선을 20mm 두께의 Al 필터를 투과시킨 후에 피검체인 신틸레이터 패널(100)에 도입되어, 신틸레이터 패널(100)에서 생성된 가시광 화상을 28mm 렌즈(101)로 CCD 카메라(102)에 유도한 후, 그 광 출력 강도, 실제로는 CCD 카메라(102)의 출력 전기 신호의 강도를 검출기(103)로 측정하였다.

비교 실험에 사용한 신틸레이터 패널은 이하의 8종류이다. 우선, 실시예 1은 도 8에 도시되는 형상을 갖고, 금속판(4a)으로서 두께 0.05mm의 도요 메탈라이징사 제조의 알루미늄 시트를 사용하고 있다. 실시예 2 내지 실시예 5는 어느것이나 도 2에 도시되는 형상을 갖고 있고, 반사막(42)으로서 어느 것이나 알루미늄 증착막을 사용하고 있는 점이 공통한다. 실시예 2의 방사선 투과재(41)는 두께 0.4mm의 글래스판이고, 반사막(42)의 두께는 1000Å이다. 실시예 3, 4의 방사선 투과재(41)는 어느것이나 두께 0.5mm의 염화비닐판이고, 반사막(42)의 두께는 각각 400Å과 1000Å이다. 실시예 5의 방사선 투과재(41)는 두께 0.5mm의 탄소성 기판이고, 보호막(42)의 두께는 1000Å이다. 실시예 6, 7은 도 9, 도 10에 도시되는 구조를 이루고 있고, 그 반사판(4)의 구성은 실시예 4와 같다. 그리고, 실시예 6에서는 보호막(3)과 반사막(42)을 1.5mm 이격시키고, 실시예 7에서는 보호막(3)과 반사막(42)을 2.5mm 이격시키고 있다.

도 13, 도 14는 비교예의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 비교예는 국제공개번호 WO98/36290호 공보에 개시되어 있는 신틸레이터 구조에 상당하여, 보호막(3) 위에 알루미늄 증착막(8)이 형성되어 있는 점이 실시예와 상이하다.

비교예에 대한 각 실시예에서의 광량의 증대 결과를 표 1에 정리하여 도시한다.

실시예	광량
1	+38%
2	+36%
3	+18%
4	+38%
5	+36%
6	+26%
7	+19%

비교예에 대한 각 실시예의 광량 증대 결과

어느쪽의 경우도 비교예에 비해 광량이 증대하여, 밝은 화상을 얻을 수 있었다. 그 요인으로서는 본 발명에 의하면, 반사면을 평활, 또한 충분한 두께로 형성하는 것이 용이하고, 반사면과 신틸레이터의 광 화상 출력면과의 위치 관계를 평행하게 유지함으로써 반사면에서의 불필요한 방향으로의 산란이 억제되는 것, 보호막과 공간의 계면에서의 반사에 의한 반사광의 증대 효과 등을 고려할 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 이미지 센서 또는 신틸레이터 패널은 공업용 혹은 의료용의 X선 촬영에 적합하게 이용 가능하다.

Claims (23)

1. 복수의 수광 소자가 1차원 혹은 2차원적으로 배열되어 구성되어 있는 이미지 센서와,

   상기 이미지 센서의 수광 표면 위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 이미지 센서로 검출 가능한 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

   상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

   상기 보호막을 삽입하여 상기 이미지 센서의 수광면과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 신틸레이터는 상기 이미지 센서의 수광 소자 전체 면과 그 주위까지 덮어 형성되어 있는 방사선 이미지 센서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체 면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있는 방사선 이미지 센서.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반사판은 금속판인 방사선 이미지 센서.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반사판은 방사선 투과재 위에 반사막을 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 방사선 투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나인 방사선 이미지 센서.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 반사막은 금속막인 방사선 이미지 센서.
8. 기판과,

   상기 광 투과성 기판 위에 기둥 모양 구조로 채석되며, 방사선을 상기 기판을 투과하는 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

   상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

   상기 보호막을 삽입하여 상기 기판과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하고 있는 신틸레이터 패널.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체 면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있는 신틸레이터 패널.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 반사판은 금속판인 신틸레이터 패널.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 반사판은 방사선 투과재 위에 반사막을 구비하고 있는 신틸레이터 패널.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 방사선 투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나인 신틸레이터 패널.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 반사막은 금속막인 신틸레이터 패널.
14. 제 8 항 또는 제 9 항에 따른 신틸레이터 패널과, 상기 기판을 투과한 광의 상을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
15. 복수의 수광소자가 1차원 혹은 2차원적으로 배열되어 구성되어 있는 이미지 센서와,

    상기 이미지센서의 수광 표면위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 이미지 센서로 검출 가능한 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

    상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

    상기 보호막을 삽입하여 상기 이미지 센서의 수광면과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하며,

    상기 신틸레이터는 상기 이미지 센서의 수광소자 전체면과 그 주위까지 덮어 형성되어 있고,

    상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있고,

    상기 반사판은 금속판인 방사선 이미지 센서.
16. 복수의 수광소자가 1차원 혹은 2차원적으로 배열되어 구성되어 있는 이미지 센서와,

    상기 이미지센서의 수광 표면위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 이미지 센서로 검출 가능한 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

    상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

    상기 보호막을 삽입하여 상기 이미지 센서의 수광면과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하며,

    상기 신틸레이터는 상기 이미지 센서의 수광소자 전체면과 그 주위까지 덮어 형성되어 있고,

    상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있고,

    상기 반사판은 방사선 투과재 위에 반사막을 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
17. 제16항에 있어서, 상기 방사선투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나인 방사선 이미지 센서.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 반사막은 금속막인 방사선 이미지 센서.
19. 기판과,

    상기 광 투과성 기판 위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 기판을 투과하는 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

    상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

    상기 보호막을 삽입하여 상기 기판과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하고,

    상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체 면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있고,

    상기 반사판은 방사선 투과재위에 반사막을 구비하고 있고,

    상기 방사선 투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나이며,

    상기 반사막은 금속막인 신틸레이터 패널.
20. 기판과,

    상기 광 투과성 기판 위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 기판을 투과하는 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

    상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

    상기 보호막을 삽입하여 상기 기판과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하고,

    상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체 면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있고,

    상기 반사판은 금속판인 신틸레이터 패널;과

    상기 기판을 투과한 광의 상을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
21. 기판과,

    상기 광 투과성 기판 위에 기둥 모양 구조로 퇴적되며, 방사선을 상기 기판을 투과하는 파장 대역을 포함하는 광으로 변환하는 신틸레이터와,

    상기 신틸레이터의 기둥 모양 구조를 덮어 밀착 형성되며, 해당 기둥 모양 구조에 대응하는 요철을 표면에 구비하는 보호막과,

    상기 보호막을 삽입하여 상기 기판과 마주 대하여 상기 신틸레이터가 발하는 광에 대한 대략 평탄한 반사면이 상기 보호막 표면의 적어도 오목부와의 사이에 공간을 가지도록 배치되어 있는 방사선 투과성 반사판을 구비하고,

    상기 반사면은 상기 신틸레이터의 형성면 전체 면과 그 주위까지 덮도록 배치되어 있고,

    상기 반사판은 방사선 투과재 위에 반사막을 구비하고 있는 신틸레이터 패널;과

    상기 기판을 투과한 광의 상을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 방사선 이미지 센서.
22. 제21항에 있어서, 상기 방사선 투과재는 글래스, 수지, 탄소성 기판 중 어느 하나인 신틸레이터 패널.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 반사막은 금속막인 신틸레이터 패널.

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