KR100849342B1

KR100849342B1 - 가스이온 챔버형 디지털 ｘ선 검출기

Info

Publication number: KR100849342B1
Application number: KR1020060121652A
Authority: KR
Inventors: 박영호; 김상태
Original assignee: (주)에이디티
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-07-29
Also published as: KR20080050845A

Abstract

본 발명은 피사체에 조사되는 X선의 피폭선량을 종래 X선 촬영기기와 비교하여 약 1/3내지 1/10정도로 줄이더라도 더 선명한 화질 영상을 얻을 수 있고, 음전극의 스트립 패턴에 의하여 형성된 채널 수를 임으로 조정하여 영상의 폭을 자유롭게 설계할 수 있도록 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기(10)는 X선 튜브의 초점 방향으로 배치된 음전극의 금속 스트립 패턴(22)이 소정 간격으로 다수 형성되는 기판(21)과, 상기 기판이 고정되는 황동판의 베이스(20)와, 상기 기판이 고정된 베이스와 약 1.5mm-3mm의 간극을 두고 대향되게 배치되는 황동판의 양전극판(24)과, 상기 양전극판과 상기 베이스 사이의 간극을 일정하게 유지하고 불필요한 X선과 산란된 X선을 차폐하면서 팬빔을 형성시키게 하는 탄탈륨 시트(25a,25b,25c: X선 차단용 격벽재)와, 상기 기판이 고정된 베이스와 상기 양전극판 사이에 충진되는 약 40kg/cm²압력의 크립톤 가스와, 상기 X선 조사 방향 쪽에 위치하는 X선 차단용 격벽재의 중간부를 관통하여 설치되는 X선 가이드(30)로 이루어지는 디텍터 모듈(40)을 구비하고, 상기 디텍터 모듈은 알루미늄 챔버(50) 내에 밀폐 상태로 고정되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스이온 챔버형 디지털 Ｘ선 검출기{Gas ionization detector for digital radiography}

도 1은 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 스캐닝 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 디텍터 모듈의 분해 사시도이고,

도 3은 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 디텍터 모듈의 입체도이고,

도 4는 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 입체도이고,

도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이다.

도 6은 X선 투과시 음전극과 양전극 사이에 크립톤 가스의 전리 상태를 모식적으로 나타낸 도면이고,

도 7은 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 구동 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이고,

도 8은 종래 평판형 패널의 X선 검출기의 구조를 예시하여 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 - X선 검출기 11- X선 전원부

12 - X선 튜브 13 - 콜리메이터

14 - 가이드 15 - 지지대

16 - 피사체 17 - 모니터

20, 24 - 황동판 21 - 절연 기판

22 - 스트립 패턴 23 - IC모듈

25a,25b,25c - X선 차단용 격벽재 26,27,28 - 홈

30 - X선 가이드 40 - 디텍터 모듈

50 - 챔버 51 - 입사창

52 - 커넥터 53 - 밸브

54a,54b - 뚜껑

본 발명은 X선 검출기에 관한 것이고, 더 상세히는 피사체를 투과한 X선의 세기에 따라 챔버 내에 채워진 가스가 전리되어 형성되는 이온 량을 스트립 전극을 통하여 전기적 신호로 검출할 수 있는 X선 검출기의 개량된 구조를 제공하는 것에 관한 것이다.

종래 일반적인 X선 검출기는 도 8과 같이 TFT를 픽셀단위로 하는 TFT어레이(1)와, 상기 TFT어레이에 연결되는 수집전극(2)과, 고전압전극(3)과, 상기 수집전극과 고전압전극 사이에 구성되어 X선의 조사량에 비례하는 전하를 발생시키는 광도전체층(4: 셀레늄 등)을 구비한 평판형 패널로 구성된다.

상기 종래의 TFT를 이용하는 평판형 패널로 이루어진 X선 검출기는 TFT 기판을 제작하는 공정이 복잡하여 제조비용이 높을 뿐만 아니라 사용 중 TFT의 열화로 인한 제품의 내구성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장시간 사용하여도 쉽게 열화 되지 않고 구조가 간단한 스캐닝 타입의 X선 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기는 X선 조사 방향과 평행한 방향으로 음전극의 스트립 패턴이 소정 간격으로 다수 형성되는 기판과, 상기 기판이 고정되는 베이스와, 상기 기판이 고정된 베이스와 소정의 간극을 두고 대향되게 배치되는 양전극판과, 상기 양전극판과 상기 베이스 사이의 간극을 유지하는 X선 차단용 격벽재와, 상기 기판이 고정된 베이스와 상기 양전극판 사이에 충진되는 불활성인 크립톤 가스와, 상기 X선 조사 방향 쪽에 위치하는 X선 차단용 격벽재의 중간부를 관통하여 설치되는 X선 가이드로 이루어지는 디텍터 모듈을 구비하고, 상기 디텍터 모듈은 챔버 내에 밀폐 상태로 고정되어 구성된다.

상기 챔버는 0.8mm-1mm 두께의 X선 입사창을 갖는 봉 형상의 알루미늄 챔버로 구성되고, 상기 입사창에 상기 X선 가이드가 위치하도록 구성된다.

상기 베이스와 양전극판은 황동재질로 구성된다.

상기 음전극의 스트립 패턴은 길이 20mm-30mm, 폭이 0.07mm-0.36mm, 각 스트립 간의 간격은 0.02mm-0.06mm로 이루어진다.

상기 X선 차단용 격벽재는 탄탈륨으로 구성되고, 상기 X선 가이드는 아크릴로 시트로 구성되되, 상기 양전극판과 상기 베이스 사이의 간극은 1.5mm-3mm를 유지하도록 구성된다.

도 1내지 도 7을 참고하여 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 기술 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 구동 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기(10)는 도1과 같이 가이드(14)를 따라 X선 튜브(12) 및 X선이 통과하는 콜리메이터(13)와 함께 상하이동할 수 있도록 구성된다.

X선 전원부(11)에서 전원을 공급받아 X선 튜브(12)에서 발생된 X선은 팬빔을 형성시키게 하는 콜리메이터(13)를 거쳐 피사체(16)를 투과하여 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기(10)에 입사된다.

이 과정에서 피사체(16)를 통과한 X선의 량을 X선 검출기(10)로 검출하여 컴퓨터에 의하여 일련의 신호처리과정과 영상처리과정을 거쳐 모니터(17)에 화상정보로 표시할 수 있도록 한다.

상기 X선 검출기(10)는 X선 튜브 및 콜리메이터와 일체로 갠트리에 조립되어 가이드(14)를 따라 상하 방향으로 이동하면서 스캐닝하여 피사체의 X선 투과 량을 검출한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기(10)는 베이스를 구성하는 황동판(20) 위에 음전극의 스트립 패턴(22)이 형성된 절연 기판(21)을 에폭시로 접착하여 구성한다.

상기 절연 기판(21) 위에 음전극 역할을 하도록 형성되는 스트립 패턴(22)은 도2에 도시된 구조와 같이 각 스트립의 폭은 0.16mm, 각 스트립 간의 간격은 0.04mm, 스트립의 길이 D는 30mm 정도가 되도록 형성하여 공간해상도가 적어도 200 ㎛정도가 되도록 구성한다.

상기 음전극의 스트립 패턴은 상기 치수에 한정되지 않고 설계해상도에 따라 길이 20mm-30mm, 폭이 0.07mm-0.36mm, 각 스트립 간의 간격은 0.02mm-0.06mm의 범위 내에서 선택하여 구성할 수 있다.

각각의 스트립은 0.2mm 두께의 동판에 0.06mm 두께의 니켈, 0.03mm 두께의 금을 도금한 후 패터닝하여 형성한다. 상기 각각의 스트립은 리드아웃 IC모듈(23)에 연결되어 영상의 폭에 따라 1024채널, 2048채널, 그 이상의 채널을 갖도록 구성한다.

또, 상기 절연 기판과 대향하는 위치에 양전극을 구성하는 황동판(24)이 설치된다.

상기 양전극을 구성하는 황동판(24)과, 절연 기판(21) 사이에는 약 1.5mm-3mm의 간극을 유지할 수 있도록 탄탈륨 시트로 된 0.5mm-2mm 두께의 X선 차단용 격벽재(25a,25b,25c)가 각각 설치된다.

상기 X선 차단용 격벽재(25a,25b,25c)는 각 스트립의 단부 쪽에 격벽을 형성하도록 구성하되, X선 차단용 격벽재(25a,25b)는 황동판(24)의 전방에 형성된 홈(26)과, 황동판(20)의 전방에 형성된 홈(27)에 각각 끼워 고정하고, 황동판(24)의 후방에 형성된 홈(28)에는 X선 차단용 격벽재(25c)를 끼워 고정한다.

특히, 상기 황동판(24)의 후방에 끼워지는 X선 차단용 격벽재(25c)는 탄탈륨으로 구성함으로써 절연 기판(21)과 황동판(24) 사이에 입사된 X선이 기판의 뒤쪽에 배치된 IC모듈(23)에 영향을 미치지 않도록 차폐하는 역할을 동시에 한다.

한편, X선 차단용 격벽재(25a)와 X선 차단용 격벽재(25b) 사이에는 아크릴로 된 X선 가이드(30)가 설치된다. 상기 X선 가이드는 절연 기판(21)과 환동판(24) 사이의 공간부로 피사체를 투과한 X선이 입사될 때 입사창과 감지부인 스트립의 앞단 사이에 크립톤 가스가 채워지지 않도록 하여 크립톤 가스가 입사된 X선을 흡수하는 것을 방지하는 작용을 한다,

상기와 같이 구성되는 디텍터 모듈(40)은 볼트 조임하여 도3과 같이 조립된다.

상기 디텍터 모듈(40)은 도4 및 도5와 같이 약 0.8mm-1mm 두께의 평탄한 알루미늄 입사창(51)이 형성된 원형 파이프 형상의 알루미늄 챔버(50) 내에 장착되고, 뚜껑(54a,54b) 및 오링(도시 생략)을 이용하여 챔버의 양 단부를 체결함으로써 챔버 내에 밀폐되록 고정한다.

상기 챔버가 밀폐된 상태에서 뚜껑(54a)에 형성된 밸브(53)를 이용하여 챔버 내에 불활성인 크립톤 가스를 약 40kg/cm²의 압력으로 충진 한다. 물론 IC모듈(23)은 챔버의 뚜껑(54a)에 형성된 외부전극 커넥터(52)와 연결된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기의 동작 및 작용은 도6, 도7을 참고하여 설명한다.

X선 튜브에서 발생하여 콜리메이터를 통하여 피사체를 투과한 X선은 알루미늄 챔버의 입사창(51)을 거쳐 X선 가이드(30)에 유도되어 크립톤 가스가 충진된 디텍터 모듈(40) 내로 입사된다.

상기 피사체를 투과하면서 피사체의 조직과 기관에 따라 세기가 달라진 투과 X선이 X선 가이드를 통과하면 음전극의 스트립 패턴이 형성된 절연 기판(21)과 양전극을 구성하는 황동판(24) 사이에 충진된 크립톤 가스가 투과 X선의 세기에 비례하는 전자와 포톤으로 전리된다. 상기 전리된 전자와 포톤은 음전극의 스트립 패턴(22)과 양전극(황동판:24) 사이에 1kV의 고전압을 가하면 포톤은 인접한 각각의 스트립으로 모여들고, 이 모여든 포톤의 전하량을 리드아웃 IC모듈(23)이 각각의 스트립 별로 측정하여 한 라인의 정보를 얻는 방법으로 동일한 갠트리에 배치된 디텍터 모듈(40)과 X선 튜브 및 콜리메이터를 동시에 이동시켜 가면서 스캐닝하면 X선의 투과 량은 모니터에 화상 정보로 변환되어 표시된다.

본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기는 상기 예시된 도면 구조에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 청구범위 및 목적의 범주 내에서 다양한 변형이 가능하다.

본 발명의 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기는 종래 필름을 사용하는 X선 촬영 방식이나 평판형 혹은 CCD방식의 디지털 X선 방식과 비교하여 팬빔을 사용함으로써 산란선의 영향을 받지 않고, 신틸레이터가 불필요한 직접변환 방식에 따른 검출 효율이 높아 더 선명한 화질 영상을 얻을 수 있고, 피사체에 조사되는 X선의 피폭선량이 약 1/3내지 1/10정도로 감소하며, 음전극의 스트립 패턴에 의하여 형성된 채널 수를 임으로 조정하여 영상의 폭을 자유롭게 설계할 수 있으며 스캔 길이를 임으로 함으로써 일회의 촬영으로 전신을 촬영하도록 하는 효과가 있다.

또, TFT어레이를 이용하는 평판형 패널 구조의 X선 검출기와 비교하여 제조비용이 저렴하고, 내구성을 현저히 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

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Claims

X선 조사 방향과 평행한 방향으로 음전극의 스트립 패턴이 소정 간격으로 다수 형성되는 기판과, 상기 기판이 고정되는 베이스와, 상기 기판이 고정된 베이스와 소정의 간극을 두고 대향되게 배치되는 양전극판과, 상기 양전극판과 상기 베이스 사이의 간극을 유지하는 X선 차단용 격벽재와, 상기 기판이 고정된 베이스와 상기 양전극판 사이에 충진되는 불활성 가스와, 상기 X선 조사 방향 쪽에 위치하는 X선 차단용 격벽재의 중간부를 관통하여 설치되는 X선 가이드로 이루어지는 디텍터 모듈을 구비하고, 상기 디텍터 모듈은 챔버 내에 밀폐 상태로 고정되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 챔버는 0.8mm-1mm 두께의 X선 입사창을 갖는 봉 형상의 알루미늄으로 구성되고, 상기 입사창에 상기 X선 가이드가 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 베이스와 양전극판은 황동재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.
제1항에 있어서,

상기 음전극의 스트립 패턴은 길이 20mm-30mm, 폭이 0.07-0.36mm, 각 스트립 간의 간격은 0.02-0.06mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.
제1항에 있어서,.

상기 X선 차단용 격벽재는 탄탈륨 시트로 구성되고, 상기 X선 가이드는 아크릴 시트로 구성되되, 상기 양전극판과 상기 베이스 사이의 간극은 1.5mm-3mm를 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.
제1항에 있어서,.

상기 불활성 가스는 크립톤 인 것을 특징으로 하는 가스이온 챔버형 디지털 X선 검출기.