KR100857768B1

KR100857768B1 - 전리 방사선의 적의 에너지-분해 검출

Info

Publication number: KR100857768B1
Application number: KR1020037003959A
Authority: KR
Inventors: 프랭크톰
Original assignee: 엑스카운터 에이비
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2008-09-09
Also published as: SE0003356D0; US6546070B1; AU2001288198B2; SE0003356L; EP1327161A1; KR20030038750A; AU8819801A; SE522428C2; JP2004510141A; WO2002025312A1; CN1327244C; CN1633606A; CA2422614A1

Abstract

전리 방사선 검출장치(9)는 제 1 전압(U1)이 사이에서 인가 가능하게 되어 있는 제 1 캐소드(17)와 제 1 애노드(19); 제 1 캐소드와 제1 애노드 사이에 배열된 전리성 가스; 전리성 방사선(1)이 진입되어 전리성 가스를 전리시키게 배열된 방사선 입구(33); 및 판독부(19, 23)를 포함한다.

상기 검출기는 제 2 전압(U2)이 사이에서 인가 가능하게 되어 있는 제 2 캐소드(21)와 제 2 애노드(23); 및 고체상태 전리성 재료로서 제 2 캐소드와 제 2 애노드 사이에 배열되어 전리성 가스 내로 진입된 방사선 일부가 가스를 통해 전파하여 상기 고체상태 재료로 진입하여 그것을 전리시킬 수 있도록 하는 고체상태 전리성 재료; 를 포함하되, 판독부는 제 1 애노드를 향하여 유동된 전자를 검출하는 것과는 별개로, 제 2 애노드 및/또는 캐소드를 향하여 유동된 전자 및/또는 정공을 검출하게 배열된 것을 특징으로 한다.

방사선, 검출기, 피사체, 전리성 가스

Description

전리 방사선의 적의 에너지-분해 검출{ADATABLE ENERGY-RESOLVED DETECTION OF IONIZING RADIATION}

본 발명은 전체적으로 전리 방사선의 검출에 관한 것으로, 특히 방사선의 검출에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 전리 방사선 검출장치 및 방법, 그리고 평면 빔 방사선 촬영장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 검출기는 고체 검출기에 비해 제조비용이 싸고, 신호 진폭을 강하게 증폭하기 위한 가스 증폭을 사용할 수 있기 때문에, 낮은 에너지의 광자에 매우 유용하다. 하지만, 가스 검출기는 가스를 저지하는 힘이 광자 에너지의 증가와 함께 급속히 감소되므로, 높은 에너지에서는 유용하지 않다. 이러한 원인으로 인해, 방사선 흡수의 결과로서 생성되는 소위 장거리(long-range) 전자의 확장된 궤적으로 인한 공간 분해능이 매우 악화된다.

공간 분해능은 평면 빔 방사선 촬영에 사용하는 가스 검출기에 의해 개선되는데, 광자와 가스 원자 사이의 상호작용에 의해 방출된 전자는 입사 방사선에 대하여 수직한 방향으로 추출되어질 수 있다. 상기와 같은 종류의 검출기는 "평면 빔 방사선 촬영을 위한 방법 및 장치 그리고 방사선 검출기"라는 명칭으로, 1998년 10월 19일에 출원된 본 출원인의 공동출원인 국제출원 W099/23859에 개시되어 있다.

낮은 에너지의 광자를 위한 검출기를 디자인하고, 낮은 에너지와 높은 에너지를 포함한 에너지 범위의 방사선 조사를 사용할 때, 높은 에너지의 광자는 검출기의 한정된 용량으로 인해 검출기에 흡수되는 양이 적다.

하지만, 몇몇 상황들에서, 높은 에너지의 광자가 낮은 에너지 광자의 정보와는 다른 정보를 알릴 수 있기 때문에, 높은 에너지의 광자를 검출하는 것도 바람직하다. 예를 들면, 방사선 의학의 분야에서, 뼈와 조직에 대한 흡수 계수는 광자 에너지에 따라 크게 차이가 난다.

따라서, 본 발명의 목적은 애벌런치 증폭을 채용하여, 종래의 검출기 보다 넓은 에너지 영역의 입사 방사선에서, 특히 보다 높은 에너지에서도 작동할 수 있는 전리 방사선 검출용 검출기를 제공하는 것이다.

이런 관점에서 본 발명의 특정 목적은 개선된 공간 분해능 및 개선된 에너지 분해능에 대비된 검출기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 설치 및 사용하기에 유효하고, 빠르고, 정확하고, 신뢰적이고, 간단하고, 저비용으로 전리 방사선을 검출하기 위한 검출기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반응성이 우수하여 매우 낮은 방사선 플럭스들에서 작동할 수 있는 전리 방사선 검출을 위한 검출기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입사 방사선의 대부분을 검출할 수 있는 전리 방사선 검출을 위한 검출기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전리 방사선 검출을 위한 검출기를 포함하고서 평면 빔 방사선 촬영, 예를 들면 슬릿 혹은 주사(scan) 방사선 촬영이 가능한 장치를 제공하는 것이다.

이런 관점에서, 본 발명의 특정 목적은 영상화될 피사체가 적은 선량의 방사선 광자로 조사되면서도 고품질의 영상이 획득되게 동작될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 검사될 피사체에서 산란된 방사선, 방사선 에너지 스펙트럼의 확산, 또는 검사될 피사체에서 산란된 방사선과 방사선 에너지 스펙트럼의 확산에 의해 발생되는 영상 잡음(image noise)이 감소되게 하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전리 방사선 검출장치 및 평면 빔 방사선 촬영장치를 각각 이용하여, 전리 방사선 검출 방법 및 평면 빔 방사선 촬영 방법을 각각 제공하는 것이다.

특히, 상기 목적들은 첨부된 청구범위에서 청구된 바와 같은 검출기들, 장치들, 그리고 방법들에 의해서 달성된다.

본 발명의 또 다른 특징과 이점들은 첨부된 도면들에서 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.

본 발명은 본 발명을 한정하지 않고 단지 예로만 주어진 하기된 본 발명의 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 도 1 내지 도 7로부터 보다 충분히 이해 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예를 따른 평면 빔 방사선 촬영 장치를 횡단면도로 개략적으로 예시한 도면이다.

도 2는 도 1의 검출기에서 구성되어 있는 바와 같은 제 1 및 제 2 애노드 각각에 대한 개략 평면도이다.

도 3은 방사선 에너지의 작용으로서 인체의 조직 및 뼈 각각에서의 흡수로 인한 방사선의 흡수계수를 나타내는 다이아그램이다.

도 4는 적층된 구조에서 도 1의 복수의 검출기를 가진 장치에 대한 개략 평면도이다.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 평면 빔 방사선 촬영 장치를 횡단면도로 개략적으로 예시한 도면이다.

도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절단한 도 5의 장치에 포함되는 검출기를 횡단면도로 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 평면 빔 방사선 촬영 장치를 횡단면도로 개략적으로 예시한 도면이다.

제한이 아닌 설명을 위한 이하의 설명에서, 특정 기술 및 적용예 등의 상세한 설명들이 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 제공된다. 하지만, 본 발명이 이하의 상세한 설명으로부터 벗어난 다른 실시예에서 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예시에 있어서, 공지의 방법 및 장치에 대한 상세한 설명들은 불필요한 설명들 때문에 본 발명의 설명을 불명확하게 하지 않도록 생략된다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 평면 빔 방사선 촬영 장치를 평면 방사선 빔(1)의 평면에 수직한 평면에서 도시한 단면도이다. 상기 평면 빔 방사선 촬영 장치는 방사선 소스(3)를 포함하는데, 상기 방사선 소스(3)는 제 1 얇은 시준기창(5)을 통과하여 영상화될 피사체(7)를 조사하도록 평면 팬(fan) 형상의 방사선 빔(1)을 생성한다.

피사체(7)에 투과된 빔은 검출기(9)에 진입한다. 선택적으로 방사선 빔과 맞추어진 얇은 슬릿 또는 제 2 시준기창(11)은 검출기(9)에 대한 방사선 빔(1)의 입구를 형성한다.

검출기(9)는 방사선 광자가 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 측면으로 진입할 수 있도록 방향이 잡혀져 있고, 캐소드(17)와 애노드(19) 사이에는 전리 가스 또는 가스 혼합물로 채워질 수 있는 공간(13)이 형성되어 있다. 바람직하게는, 공간(13) 내에서 입사 방사선의 방향에 수직한 방향으로 전자 및 이온을 이동시키기 위해 캐소드(17)와 애노드(19) 사이에 전압(U₁)이 인가될 수 있다. 캐소드(17)와 애노드(19)는 바람직하게 서로에 평행하다.

상기 전리성 가스 또는 가스 혼합물은 예를 들면, 90%의 크립톤 및 10%의 이산화탄소 또는 예를 들면 80%의 크세논 및 20%의 이산화탄소를 포함한다. 가스는 바람직하게 1 내지 20 atm의 범위의 압력하에 있을 수 있다. 따라서, 검출기는 방사선 빔을 관통시켜 검출기에 들어갈 수 있게 하는 슬릿 입구창(33)을 가진 기밀 하우징(31)을 포함한다. 도 1에서 케이싱(31)은 검출기(9)의 대부분을 둘러싸고 있다. 하지만, 전극들 사이의 공간이 둘러싸여 있을 수 있는 한 다른 방식으로 배열될 수도 있다.

또한, 제 2 캐소드(21) 및 제 2 애노드(23)는 검출기(9) 내에 배치되며, 캐소드(21)와 애노드(23) 사이에는 전리성 반도체 재료로 이루어진 고체상태의 웨이퍼 또는 슬래브(25)가 배치된다. 제 2 캐소드(21), 제 2 애노드(23) 및 고체상태의 웨이퍼(25)는 방사선 입구(33)를 통하여 공간(13) 속으로 진입된 방사선(1)의 일부가 공간(13)을 통하여 전파되어, 고체상태의 슬래브(25)에 진입되도록 검출기(9) 내에 위치된다. 방사선(1)과 슬래브(25)의 재료의 상호작용은 바람직하게 입사 방사선의 방향에 수직한 방향으로 캐소드(21)와 애노드(23) 사이에 인가된 제 2전압(U₂)에 의해서 캐소드(21)와 애노드(23) 각각을 향하여 이동될 수 있는 전자 또는 정공의 생성을 초래할 것이다.

캐소드(21)와 애노드(23)는 고체상태 슬래브(25)에 들어오는 방사선 빔(1)의 일부가 캐소드(21)와 애노드(23) 사이에서 평행하게 전파되도록 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 캐소드(21)와 애노드(23)는 방사선 빔(1)의 일부가 캐소드(21)를 통하여 캐소드(21)와 애노드(23)에 수직하게 고체상태 슬래브(25)에 진입할 수 있도록 배치된다.

고체상태의 웨이퍼(25)는 실리콘으로 만들어질 수 있으나 바람직하게는 Z 반도체 재료로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 웨이퍼는 실온에서 작동할 수 있으면서 검출기 중에 만들어질 수 있는 고저항성 CdZnTe로 이루어지거나, 또는 고저항성을 가지고 있으면서 검출기에 만들어질 수 있는 다른 반도체 재료들로 이루어져 있다. 물론, 당업계의 종사자들은 사실상 어떠한 반도체 재료도 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

검출기(9)의 고체 부분, 즉 고체상태의 웨이퍼(25)와, 캐소드(21) 및 애노드(23)의 또 다른 양태는 린그렌(Lingren)에 의해 개시된 미국특허 제 6,037,595호와, 안티크(Antich) 등에 의해 개시된 제5,880,490호에서, 그리고 상기 공보들에 있는 인용문들에서 발견되며, 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로서 기재되어 있다.

더욱이, 검출기(9)는 캐소드(21)를 향하여 이동된 정공뿐만 아니라 애노드(19 및 23)를 향하여 이동된 전자를 각각 개별적으로 검출하기 위한 판독부를 포함하고 있다. 상기 판독부는 도 1에 도시된 바와 같이, 애노드(19 및 23)들 자체로 구성되거나, 또는 별개의 판독부가 애노드(19 및 23)에 인접하여, 캐소드(17, 21)에 인접하여 또는 그 밖의 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 검출기(9)는 입사 방사선의 각각의 검출을 가능하게 하는 제 1 가스 검출기부 및 제 2 고체상태 검출기부를 갖는다.

방사선 소스(3), 제 1 얇은 시준기창(5), 선택적인 시준기창(11), 및 검출기(9)는 예를 들면 프레임 또는 지지부(도 1에 도시되지 않음)와 같은 수단에 의해 서로에 연결되어 서로에 관하여 고정된다. 이제 도 2 를 참조하면, 애노드(19 및 23)에 대한 구조(즉, 판독부에 대한 구조)가 도시되어 있다. 애노드(19)는 유전체 층 또는 기판(37) 상에 서로 전기적으로 절연되게 배열된 전도성 판독 스트립(35)의 배열에 의해 형성되고, 애노드(23)는 다른 유전체 층(41) 상에 서로 전기적으로 절연되게 배열된 전도성 판독 스트립(39)의 다른 배열에 의해 형성된다. 마찬가지로, 캐소드(21)는 다른 유전체층(42) 상에 서로 전기적으로 절연되게 배열된 전도성 판독 스트립(49)의 다른 배열에 의해 형성된다. 유전체층(37 및 41)은 택일적으로 단일 유전체층으로 구성될 수도 있다. 상기 스트립들은 사진인쇄 방법 또는 전기 주조법(electroforming) 등에 의해서 형성될 수 있다.

판독부(39, 49)는 택일적으로 기판(41, 42)의 필요성을 없애기 위해, 반도체 재료(25) 상에 놓여질 수 있다. 스트립(35)은 나란히 위치되어 있고, 스트립(39)도 나란히 위치되어 있으며, 그리고 스트립(49)도 나란히 위치되어 있으며, 여기에서 상기 스트립(35, 39 및 49)들은 각각의 위치에서 소스(3)로부터 발생한 빔(1)의 입사 방사선 광자의 방향에 평행한 방향으로 뻗어 있다. 따라서, 발산성 빔(1)이 제공되면, 판독 스트립(35, 39, 및 49)은 팬(fan)과 같은 구조로, 그리고 도 2 에서 예시된 바와 같이 비병렬적으로 배열된다. 상기 팬 같은 구조는 공간 분해능을 증가시켜서 검출된 영상에 있는 시차 에러(parallax errors)를 보상한다.

스트립(35, 39 및 49)들의 길이와 폭은 원하는(최적의) 공간 분해능을 얻도록 특정 검출기에 맞추어져 있다. 각각의 스트립(35, 39 및 49)들은 각각 별개의 신호 컨덕터에 의해서 처리 전자 공학 기기(도 2에 도시되지 않음)에 바람직하게 연결되어 각각의 스트립으로부터의 신호가 개별적으로 처리될 수 있다. 판독 스트립(35 및 39)이 애노드를 포함하고 있기 때문에, 신호 컨덕터는 분리에 적절한 결합 방식으로 각각의 스트립을 고전압 직류 전원에 연결시킨다.

위와 같은 구성을 갖는 판독부는 스트립(35) 또는 스트립(39)에 의해, 평면 방사선 빔(1) 중 가로로 분리된 부분에 의해서 주로 전리로부터 유도할 수 있는 전자에 대한 별개의 검출 능력에 대비된 것이다. 이러한 방식으로 일차원의 영상화가 가능하게 된다.

판독부가 별개의 장치인 경우에, 애노드(35 및 39)는 스트립을 갖지 않는 일체형 전극으로서 형성될 수 있다.

애노드/판독부의 변경적인 구조(예시되지 않음)에서, 스트립들은 입사 방사선의 방향에서의 여러 부분들로 더 나누어져서 서로로부터 전기적으로 절연된다. 바람직하게 입사 방사선에 수직하게 뻗은 작은 공간은 각각의 스트립의 각각의 부분 사이에 제공된다. 각각의 부분은 각각의 부분으로부터의 신호가 별개로 처리되는 별개의 신호 컨덕터에 의해서 처리 전자공학 기기에 연결된다. 이 판독부는 방사선에 대한 보다 좋은 에너지 분해 검출이 필요될 때 사용될 수 있다.

더욱이, 전압(U₁ 및 U₂)(즉, 생성된 전기장)은 작동동안 공간(13)내에서, 그리고 가능하다면 고체상태 슬래브(25)에서 전자 애벌런치 증폭을 야기하기에 충분히 높게 유지될 수 있다.

변경적으로, 다른 애벌런치 증폭 장치들 또는 전계 집중 수단은 공간(13)에서 그리고 가능하다면 고체상태 슬래브(25)에서 각각 방출된 전자(및 정공)가 검출 전에 증폭될 수 있도록 제공될 수 있다.

가스 검출기 부분에 대한 가능성 있는 애벌런치 증폭장치들은 '평면 방사선 촬영에 이용하기 위한 장치 및 전리 방사선을 검출하는 방법' 이라는 명칭으로, 1999년 4월 14일에 출원된 본출원인의 계속중인 스웨덴 특허출원 제9901325-2호에 더 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 명세서에 참조로서 기재되어 있다. 고체상태의 검출기에 대한 가능성 있는 애벌런치 증폭 장치들은 상기 특허출원 및 그 안에 기재되어 있는 참조문헌들에 더 개시되어 있다.

작동 시, 입사 방사선(1)은 선택적인 얇은 슬릿 또는 시준기창(11)을 통하여 검출기에 진입하여 캐소드(17)와 애노드(19)의 사이, 바람직하게는 도 1 에 나타내어진 바와 같이 캐소드(17)와 애노드(19)의 사이의 중앙 평면에 진입하게 된다. 그 다음, 입사 방사선(1)은 가스체적부를 통하여 전극(17 및 19)과 바람직하게 평행한 방향으로 이동하여 공간(13)에서 흡수되어서 가스 분자를 전리화시킨다. 일부 방사선(1)은 공간(13)을 통과해 고체상태 슬래브(25)에 진입하여 내부의 전리성 반도체 재료를 이온화시킨다.

따라서, 일부 방사선은 공간(13) 내에 있는 영역(27)에서 흡수되고, 일부 방사선은 반도체(25) 내에 있는 영역(29)에서 흡수될 수 있다. 공간(13) 내에서 흡수된 방사선은 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 캐소드(17)와 애노드(19)의 사이에 인가된 전압(U₁)으로 인하여 애노드(19)를 향하여 이동할 것이다. 그에 따라서, 고체상태의 웨이퍼(25)에 흡수된 방사선은 전자와 정공을 방출하여, 캐소드(21)와 애노드(23)의 사이에 인가되는 전압(U₁)으로 인해 각각 애노드(23) 및 캐소드(21)를 향하여 이동할 것이다. 만일 전압이 충분히 높게 유지되고, 전계 집중 수단이 제공되며, 또는 전압이 충분히 높게 유지되면서 전계 집중 수단 제공된다면, 방출된 전자는 애노드를 향하여 이동시 애벌런치 증폭된다. 상기 애벌런치 증폭된 전자는 판독부의 스트립, 즉 도 1 및 도 2의 예시된 검출기에 있는 애노드 스트립(35, 39)에서 전하를 유도하여 검출된다. 만일 어떠한 애벌런치 증폭도 일어나지 않으면 신호의 대부분은 자유로운 전하의 수집에 기인한 것이다.

각각의 입사 방사선 광자는 1개(또는 복수개)의 애노드 스트립에서 전체적으로 하나의 유도된 펄스를 발생한다. 펄스는 처리 전자공학적 기기에서 최종적으로 처리되고 형상화되어서, 1 화소를 나타내는 각각의 스트립으로부터의 펄스를 통합하거나 또는 계산한다. 펄스는 또한 각각의 화소에 에너지 측정치를 제공하도록 처리될 수 있다.

방사선 및 전리성 재료간의 상호작용이 발생되는 공간(13), 고체 상태의 웨이퍼(25) 또는 공간(13)과 고체 상태의 웨이퍼(25) 내의 깊이는 사용된 재료의 방사선 흡수율에 의해 통계적으로 결정된다. 높은 에너지의 방사선은 낮은 에너지의 방사선보다 큰 침투 깊이를 갖는다.

방사선이 바람직하게 캐소드(17) 및 애노드(19)에 평행한 방향으로 검출기에 진입하기 때문에, 검출기는 입사 방사선 광자의 대부분을 상호작용시켜서 검출하기에 충분한 길이의 상호작용 경로를 갖도록 쉽게 만들어질 수 있다.

또한, 좁은 전극 갭(gap), 즉 캐소드(17)와 애노드(19)의 사이, 그리고 제 2 캐소드(21)와 제 2 애노드(23) 사이의 각각의 단거리를 갖는 검출기를 설계함으로써, 검출기에 입사하는 산란된 방사선(즉 전극과 비평행하게 이동하는 방사선)은 기하학적으로 크게 식별될 것이다(즉 흡수되지 않고 상호간의 전극 체적을 빠져나와서 위치 및 에너지 분해능에 악영향을 줄 것이다). 산란된 방사선의 99%이상이 용이하게 식별될 수 있음은 입증된다.

바람직하게, 각각의 내부-전극 간 거리는, 전극의 길이, 즉 입사 방사선 빔의 방향에서의 크기보다 작거나, 또는 훨씬 작다. 전형적으로, 거리는 2mm보다 작고, 더욱 바람직하게는 1mm보다 작으며, 그리고 가장 바람직하게는 0.1mm와 1mm사이이다.

본 발명에 따른 검출기는 광대역 엑스선 방사선이 사용될 때 특히 유용하다. 이 방식에서, 검출기(9)는 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선의 대부분이 전리성 가스에 의해 흡수되고, 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선의 대부분이 전리성 반도체 재료에 의해 흡수되도록 적합화될 수 있다. 이 방식에서, 검출기는 방사선의 에너지-분해 검출에 대비한다.

재료(예를 들어 공간(13)에 있는 가스)와 광대역 방사선의 상호작용은 큰 범위의 운동 에너지의 광전자의 방출을 초래한다. 높은 운동 에너지(100keV까지)의 전자는 장거리 전자로서 표시되고, 그리고 재료 내에서 지연되어 정지되기 전(운동 에너지를 손실하기 전)까지 비교적 긴 경로(전형적으로 1기압에서 1-20mm)를 주행하는 반면, 낮은 운동 에너지의 전자는 단거리 전자로서 표시된다.

재료의 이온화가 완화될 때, 전형적으로 오제 전자(Auger electron), 형광성(엑스선) 광자, 또는 오제 전자와 형광성 광자가 방출된다. 오제 전자는 낮은 운동 에너지(전형적으로 1-5keV)를 가지는 단거리 전자인데, 상기 오제 전자는 가스 안에서 정지되기 전에 상대적으로 짧은 경로(1기압에서 0.01-0.1mm)를 주행한다. 그 결과, 방사선 광자와 가스 원자, 예를 들어 크립톤(Kr) 또는 크세논(Xe)의 단일 상호작용 동안에, 몇몇 전자는 대부분의 경우에 동시에 방출된다. 즉 장거리 및 단거리 전자가 동시에 방출된다. 또한, 형광성 광자가 그 상호작용 동안에 발산될 수도 있다.

장거리 및 단거리 전자 양자는 가스 안에서 주행동안에 전자에 의해 생성된 2차 전리화 전자의 전자 트랙을 생성한다. 전자가 높은 운동 에너지(예를 들어 20-30 keV)를 가질 때, 방출되는 전자(2차 전리화 전자)의 수는 경로 단위당 작다. 낮은 운동 에너지(전형적으로 1-4 keV)를 가지는 전자에 관해서, 방출되는 전자(2차 전리화 전자)의 수는 단위 경로당 더 많다.

장거리 전자의 전형적인 트랙 길이가 대기압에서 약 1-20mm이기 때문에, 상기와 같은 측정을 공간 분해능에 대하여 물리적인 한계가 있다. 방출되는 형광성 광자는, 위에서 언급된 바와 같이, 전리화도 야기할 수 있다. 이러한 전리화는 대기압에서 1.5-250mm의 전형적인 감쇠 길이를 가지고서 1차 상호작용으로부터 멀리 떨어져서 발생한다. 이러한 전리화는 공간 분해능을 더 악화시켜 배경 잡음을 야기한다.

결과적으로, 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 거리는 높은 공간 분해능의 낮은 에너지 광자의 검출이 가능하도록 바람직하게 선택된다. 따라서, 거리는 형광성(엑스선) 광자의 감쇠 길이보다 바람직하게 더 짧게 될 수 있다. 이는 다수의 형광성 광자가 공간(13) 내에서 전리화를 야기하지 않는 결과를 초래한다.

공간 분해능의 더 양호한 개선은, 검출기가 장거리 전자의 전자 트랙의 길이(즉, 상호작용 길이)보다 짧고, 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 거리를 갖는 경우에 달성된다. 이것은 다수의 형광성 광자와 다수의 장거리 전자가 제 1 공간부에서 완전히 에너지를 손실시키지 않게 할 것이다.

게다가, 만일 검출기가 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 거리를 가지되, 거리가 단거리 전자의 전자 트랙의 길이(즉, 상호작용 길이)에 몇 배, 예를 들어 단거리 전자의 전자 트랙의 길이에 1-5배보다 작거나, 또는 같다면, 더 양호한 공간 분해능의 개선이 달성된다. 이로 인해 다수의 형광성 광자와 다수의 장거리 전자가 공간(13)에서 에너지를 완전히 손실시키지 않을 것이다. 만일 거리가 단거리 전자의 전자 트랙의 길이보다 작으면 효율이 감소되는데, 그 이유는 단거리 전자가 전리화의 완료 전에 전극판에 도달하기 때문이다.

장거리 전자와 형광성 광자의 기하학적인 판별에 의해, 더 많은 수의 검출된 전자가 단거리 전자로 발생되어 공간 분해능을 증진시키는데, 그 이유는 장거리 전자와 형광성 광자가 입사 방사선의 상호작용 위치로부터 멀리 떨어지는 전자의 방출을 야기할 수도 있기 때문이다.

캐소드(21)와 애노드(23) 사이의 거리(즉, 고체상태 웨이퍼(25)의 두께)는 높은 에너지 광자의 검출이 가능하도록 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 캐소드(21)와 애노드(23) 사이의 거리는 장거리 전자가 1차 지연되게 하고, 고체상태 웨이퍼의 반도체 재료를 전리시켜, 단거리의 전자를 방출하기에 바람직하게 충분히 길게 될 것이다. 그 결과 높은 에너지 광자를 검출하는 효율은 악화된 공간 분해능의 소비에 따라 개선된다.

바람직하게는, 캐소드(21)와 애노드(23) 사이의 거리는 형광성(엑스선) 광자의 감쇠 길이보다 짧다. 이로 인해 대다수의 형광성 광자가 반도체 재료에서 전리화를 야기시키지 않을 것이다.

검출기가 캐소드(21)와 애노드(23) 사이의 거리를 가지되, 거리가 장거리 전자의 전자 트랙의 길이(즉, 상호작용 거리)에 몇 배, 예를 들어 장거리 전자의 전자 트랙의 길이의 1-5배이면, 더 양호한 공간 분해능의 개선이 달성된다.

확실히, 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 거리 및 캐소드(21)와 애노드(23) 사이의 거리 각각과, 입사 방사선과 평행한 방향으로의 공간(13)의 길이 및 고체상태 웨이퍼(25)의 길이, 공간(13) 내에서의 가스 혼합물의 조성, 압력, 그리고 고체상태 웨이퍼(25)의 재료는 원하는 검출 효율, 필요한 공간 및 에너지 분해능을 달성하기 위해 사용된 각각의 특정 적용예 및 특정 방사선 스펙트럼을 위해 설계된다. 하지만, 0.1-5mm의 범위의 두께, 10-200mm의 범위의 가스 공간 길이, 및 0.1-10mm의 범위의 고체상태 웨이퍼 길이가 전형적으로 채택될 수도 있다.

검출기 두께 및 전극 갭들에 대한 설명은 "전리 방사선 검출방법, 방사선 검출기 및 평면 빔 방사선 촬영에 사용하기 위한 장치"라는 명칭으로 1999년 4월 14일에 출원된 본 출원인의 공동출원인 스웨덴 특허출원 제9901326-0호 및 "전리 방사선 검출을 위한 검출기 및 방법"이라는 명칭으로 2000년 2월 08일에 출원된 본 출원인의 공동출원인 스웨덴 특허출원 제0000388-9호에 개시되어 있다. 상기 특허출원들은 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다.

이제 도 3 을 참조하여 인간의 뼈 무기물 밀도를 측정하기 위한 본 발명의 특정 응용예가 기술된다. 도 3은 방사선 에너지의 작용으로서 인체의 조직 및 뼈 각각에서의 흡수로 인한 방사선의 흡수계수를 나타내는 다이아그램이다. 상기 다이아그램에 있어서, 흡수계수는 방사선 광자 에너지가 0으로부터 150keV까지 변함에 따라 1로부터 대략 0.4까지 변한다.

또한, 도 3에 도시된 것(조직-뼈로 표시된 것)은 미분 흡수계수이며, 이 계수는 광자 에너지 함수로서, 조직과 뼈 사이의 흡수 선택성의 표시이다.

정상적으로 뼈는 미지 량의 조직에 의해 둘러싸인다. 뼈의 양을 추정하는 하나의 일반적으로 사용되는 방법은 두 개의 다른 방사선 에너지에서 투과된 방사선을 검출하는 것이다. 하나의 노출은 뼈와 조직이 방사선을 매우 다르게 흡수하는 방사선 에너지에서 만들어진다. 즉, 도 4를 검토해보면, 전형적으로 미분 흡수계수가 최대값을 가지는 40 keV에서 하나의 노출이 만들어진다. 뼈와 조직이 방사선을 유사한 방식으로 흡수하는 에너지에서 다른 하나의 노출이 만들어진다. 즉, 도 3을 다시 검토해보면, 전형적으로 100 keV 이상의 에너지에서 다른 하나의 노출이 만들어진다. 이러한 두 개의 측정으로부터 뼈의 양이 추정된다. 하지만, 이것은 검출기가, 가끔 문제가 되는, 높은 에너지 방사선( > 100 keV) 뿐만 아니라 낮은 에너지(약 40 keV)를 검출할 수 있음을 요구한다. 또한, 낮은 에너지에서 좁은 에너지 분포를 가지는 빔을 획득하기 위해, 넓은 스펙트럼을 가지는 입사 방사선 량이 과도하게 여과될 필요가 있는데, 이러한 것은 방사선 관 상에 큰 부하를 야기한다. 다른 시간에 행하여지는 두 개의 별개의 노출은 두 개의 노출 사이의 피사체의 이동에 의한 문제를 발생시킨다.

본 발명은 넓은 에너지 영역에 걸친 방사선을 측정할 수 있는 조합된 가스-고체상태 검출기를 기술한다. 낮은 에너지 엑스선은 짧은 흡수 길이에 의해 검출기의 첫번째 가스부에서 바람직하게 검출된다. 높은 에너지 방사선은 검출기의 첫번째 가스부를 가로질러 다른 고체상태부에서 검출된다. 본 발명은 일반적으로 사용되는 이중 노출 방법을 사용하여, 동일한 검출기가 다소 상이한 에너지에서의 방사선을 효율적으로 검출하는데 사용되게 한다.

대안적으로, 두 개의 측정은 입사 방사선의 넓은 방사선 스펙트럼을 사용하여 동시에 이루어질 수 있다. 이러한 대안은 방사선의 여과를 거의 필요로 하지 않으므로 방사선 관에 부하를 주지 않는다. 더욱이, 두 개의 에너지 간격을 동시에 검출함으로써 노출 간의 이동 문제가 감소된다.

도 1의 장치는, 검사될 피사체를 주사하도록 하나의 유니트로서 이동될 수 있다. 단일 검출기 시스템에 있어서 주사는 선회운동에 의해 행해질 수 있는데, 선회운동은 예를 들어 엑스선 소스(3) 또는 검출기(9)를 통해 축선 주위로 유니트를 회전시키는 것이다. 축선의 위치는 응용예에 따르거나 또는 장치의 사용에 따르고, 그리고 또한, 몇몇 응용예들에 있어서, 축선이 피사체(7)를 관통할 수도 있다. 또한, 검출기 및 시준기가 이동되거나, 또는 영상화될 피사체가 이동되는 이동운동(translative movement)에 있어서도 행해질 수 있다.

다수의 검출기가 적층된 복수의 선 구조에서, 주사는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 많은 경우에 있어서 방사선 촬영을 위한 장치가 고정되어 있고 그리고 영상화될 피사체가 이동되면 유리하다.

도 4는 서로 나란하게 적층된 복수의 검출기(9)를 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 선형 구조를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예에 의해 복수의 선형 주사가 수행되어, 주사 시간뿐만 아니라 전반적인 주사 거리를 감소시킬 수 있다. 본 실시예의 장치는, 영상화될 피사체(7)의 조사를 위하여, 다수의 시준기창(5)과 함께 다수의 평면 팬-형상의 방사선 빔(1)을 생성하는, 방사선 소스(3)를 포함한다. 피사체(7)에 투과된 빔은 방사선 빔에 맞추어진, 다수의 제 2 시준기창(11)을 통하여 개별적으로 적층된 검출기(9)에 선택적으로 진입한다. 제 1 시준기창(5)은 제 1 강체 구조(도 7에는 미도시)로 배치되고, 선택적인 제 2 시준기창(11)은 검출기(9)에 부착된 제 2 강체 구조(도 7 에는 미도시)로 배치되거나, 또는 검출기 상에 개별적으로 배치된다.

방사선 소스(3), 제 1 강체 구조, 및 경우에 따라서는 시준기창(11)을 각각 포함하는 제 2 강체 구조, 그리고 서로 간에 고정되어 있는 적층된 검출기(9)는 특정 수단, 예를 들어 프레임 또는 지지수단(도 4에는 미도시)에 의해 서로 연결되어 고정된다. 이와 같이 형성된 방사선 촬영장치는 검사될 피사체를 주사하기 위해 하나의 유니트로서 이동될 수 있다. 이러한 복수의 선형 구조에 있어서, 주사는 위에서 언급한 바와 같이, 방사선 빔에 수직한, 횡방향 이동으로 수행될 수 있다. 방사선 촬영장치가 고정되고, 그리고 영상화될 피사체가 이동된다면 더 유리할 수 있다. 또한, 시준기 및 검출기는 모터에 의해 공통적으로 제어되어 동시에 이동될 수 있다.

대형의 2 차원 검출기와 비교한 경우, 적층된 구조를 이용하는 또 다른 장점은 피사체(7)에 산란되는 방사선 광자에 의해 발생되는 배경 잡음의 감소이다. 입사 방사선 빔에 평행하지 않은 방향으로 진행하는 산란된 방사선 광자가 애노드판 및 캐소드판을 관통하여 진입하는 경우, 적층상태에 있는 다른 검출기(9)들 중 하나의 검출기에서 오신호 또는 애벌런치를 야기할 수 있다. 상기 배경 잡음의 감소는 애노드판과 캐소드판 또는 시준기(11)의 재질에 있어서의 (산란된) 방사선 광자의 충분한 흡수에 의해 달성된다. 상기 배경 잡음은 적층된 검출기 사이에 얇은 흡수기판(미도시)을 제공함으로써 더욱 감소될 수 있다. 상기 흡수기판 또는 쉬트는 높은 원자번호 재료, 예를 들어 텅스텐으로 제조될 수 있다.

평면 빔 방사선 촬영장치 및 검출기(9')를 단면도로 개략적으로 각각 예시한, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예가 설명될 것이다. 도 5 및 도 6에 있어서, 도 1 및 도 2를 통해 예시된 실시예의 상세 및 구성요소와 동일한, 상세 및 구성요소들은 동일한 참조부호를 가지고 있으므로 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 1 및 도 2 의 검출기(9)와 마찬가지로 검출기(9')는 캐소드(17), 애노드(19), 및 전리성 가스로 충만될 수 있는 공간(13)을 포함하는 가스 검출기부를 포함한다.

하지만, 고체상태 검출기부를 포함하는 대신에, 검출기(9')는 방사선 입구(33)를 통해 공간(13) 내로 진입된 방사선 빔(1)의 일부가 공간(13)을 통해 전파하여 섬광성 재료(55)에 진입할 수 있게 배열된 섬광성 재료(scintillating material, 55)를 포함하는 신틸레이터계 검출기부(51)를 포함하며, 방사선은 섬광성 재료 내부에서 광으로 변환된다. 또한, 신틸레이터부(51)는 생성된 광을 검출하기 위한 광 검출부(53)를 포함한다. 바람직하게는, 섬광성 재료(55)는 일정 배열로 정렬된 복수의 길다란 신틸레이터 요소에 배열된다. 신틸레이터부(51)는 섬광성 재료(55) 사이에 배치된 간극 장벽(interstitial barriers, 57)을 더 포함하여 인접한 요소로부터 각각의 신틸레이터 요소를 분리시킬 수 있다. 간극 장벽(57)은 섬광성 재료(55)에서 발산된 섬광뿐만 아니라, 섬광성 재료에 진입된 방사선을 흡수하는 재료로 구성된다.

복수의 길다란 섬광성 재료(55)는 방사선 빔(1)이 각각의 제 1 단부에서 다수의 길다란 섬광성 재료(55)에 진입되게 배열되는 반면에, 광 검출부(53)는 각각의 제 2 단부에 배열된다. 바람직하게는 섬광성 재료에서 발산된 광은 입사 방사선 빔과 평행한 방향에서 검출된다. 하지만, 검출은 입사 방사선에 대하여 직각 또는 임의의 각도로 배열될 수도 있는데, 그 이유는 광이 섬광성 재료에서 등방적으로 발산되기 때문이다.

만일 평면 방사선 빔이 검출기(9') 내로 진입된다면, 각각의 검출부는 1차원 영상을 제공한다.

이전의 실시예에서와 같이, 만일 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 검출기 내로 진입된다면, 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선의 대부분은 공간(13)에서 전리성 가스에 의해 흡수되고, 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선의 대부분은 섬광성 재료(55)에서 광으로 변환된다. 이와 같은 방식으로 검출기(9')는 방사선에 적응하는 에너지 분해 검출에 대비한다.

또한, 검출기(9')는 공간(13)에서 방출된 전자와 섬광성 재료에서 발산된 광을 증폭하는 증폭기를 포함할 수도 있다. 택일적으로 또는 추가적으로, 어떤 다른 적절한 증폭 수단이 제공될 수도 있다.

평면 빔 방사선 촬영장치를 단면도로 개략적으로 예시한, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예가 설명될 것이다. 도 7 에 있어서, 이전의 실시예들의 상세 및 구성요소와 동일한, 상세 및 구성요소들은 동일한 참조부호를 가지고 있으므로, 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 7의 장치는 도 1 및 도 2의 검출기(9)와 마찬가지로 캐소드(17), 애노드(19), 및 전리성 가스로 충만될 수 있는 공간(13)을 포함하는 가스 검출기부를 포함하는 검출기(9'')를 포함한다. 마찬가지로, 검출기(9'')는 제 2 고체상태부를 포함하지만, 이러한 고체상태부는 다른 형상으로 구성된다.

또한, 본 실시예는 영상화될 피사체(7)를 조사하기 위해 두 개의 평면 팬-형상의 방사선 빔(1, 1'')을 생성하는 얇은 시준기창(5'')과 제 2 방사선 소스(3'')를 포함한다.

피사체(7)에 투과된 빔은 입구창(33, 33')을 통해 검출기(9'')에 진입한다. 선택적으로 방사선 빔에 맞추어진 두 개의 구멍을 가지는 쉬트(11'')는 입구창(33, 33')의 앞에 배열된다. 검출기(9'')는 빔(1)이 가스 검출기부, 즉 캐소드(17)와 애노드(19) 사이의 공간(13) 내로 진입하게, 그리고 빔(1'')이 검출기(9'')의 제 2 고체상태 검출기부에 진입하도록 방향이 잡혀 있다. 공간(13)은 케이싱(31'') 및 입구창(33, 33'')에 의해 둘러싸여서 전리성 가스로 충만되어 있다.

제 2 검출기부는 가스 검출기부에 포함되어 있는 것과 동일한 캐소드(17)를 사용할 수 있으나, 택일적으로 별개의 캐소드(미도시)가 제공될 수 있다. 또한 제 2 검출기부는 캐소드(17)와 평행한 애노드(19), 그리고 캐소드(17)와 애노드(19) 사이에 배열된 전리성 반도체 재료의 고체상태 슬래브(25'')를 포함한다. 고체상태 슬래브(25'')는 적절한 재료로 이루어져서 방사선 빔(1'')에 의해 전리된다. 또한, 전압(U₂'')은 반도체 재료의 전리화 동안에 생성되는 전자를 애노드(19)를 향하여 유동시키기 위해, 캐소드(17)와 애노드(19) 사이에 인가될 수 있다.

애노드(19)는 검출기(9)의 애노드(19)와 같이(도 1 및 도 2 참조), 전도성 판독 스트립(39'')이 절연층 또는 기판(41'') 상에서 서로에 전기적으로 절연되게 배열되어, 판독부의 구성요소가 또한 될 수 있다. 스트립은 바람직하게는 나란하게 배열되어 빔(1'')의 입사 방사선 광자의 방향에 평행한 방향으로 뻗어있다. 택일적으로, 별개의 판독부(미도시)가 제공될 수도 있다.

판독부는 애노드(19, 23'')를 향하여 유동된 전자를 개별적으로 검출하도록 배열된다. 이전의 실시예들에서와 같이, 가스 검출기부가 낮은 에너지 방사선을 검출하도록 바람직하게 개조되는 반면, 고체상태 검출기부는 높은 에너지 방사선을 검출하기에 적합하게 되어 있다.

택일적으로, 두 개의 방사선 소스를 사용하는 대신에 확장된 방사선 소스가 사용될 수 있는데, 이는 구멍들 또는 유사한 수단에 의해 두 개의 빔으로 분리된다.

또한, 두 개의 방사선을 이용하여 가능하다면 두 개의 검출기부에서 동시적으로 검출하는 것 대신에, 검출기를 단일, 바람직하게는 광대역의 방사선 빔에 수직한 방향으로 이동할 수 있고, 그리고 각각의 입구창을 구비한 검출기부가, 상기 검출기부에 의해 순차적으로 검출을 얻도록 하나의 방사선 빔에 맞춰진다.

또한, 검출기가 각각의 검출기부의 앞에 적절한 필터를 구비할 수 있음은 물론이다. 특히, 이러한 경우에 있어서, 높은 에너지 방사선만을 투과시키는 필터가 고체상태 검출기부의 앞에 배열되고 그리고, 낮은 에너지 방사선만을 투과시키는 필터가 가스 검출기부의 앞에 배열된다. 이전의 실시예들에서는 고체상태 검출기부 및 신틸레이터계 검출기부의 앞에 상기의 필터가 제공될 수도 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예(미도시)가 도 7에 예시된 실시예의 기하학적 개념을 이용하지만, 고체상태 검출기부에 관한 대체로서 신틸레이터계 검출기부를 포함한다.

위에서 설명된 실시예들과 대안들 중 어떤 것이 또 다른 구조로 조합 될 수 있음은 물론이다.

다양한 실시예들에서의 검출기부의 전극이 서로 평행하지 않을 수도 있음은 또한 인식되어야 할 것이다. 바람직하게는, 각각의 캐소드 및 애노드는 서로에 대하여 각도 α를 갖고 배열되어서, 방사선 소스에 직면한 전극 단부가 그 선 단부보다 상호간에 더 근접하게 위치된다. 따라서 고체상태계 검출기부의 경우에 있어서, 전리성 고체상태 웨이퍼가 방사선 소스에 직면한 단부보다 바람직하게 더 얇다. 이러한 관점에서 또 다른 참조는 "방사선 검출기 평면 방사선 촬영에 사용되는 장치"라는 명칭으로 1999년 4월 14일에 출원된 본출원인의 공동출원인 스웨덴 특허출원 제9901324-5호에 의해 이루어지는데, 상기 특허출원이 참조로서 본 명세서에 편입되어 있다.

그러한 변형들은 본 발명의 범주로부터 일탈하는 것으로서 간주되어서는 않된다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 모든 변형들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되도록 의도된다.

본 발명에 따른 검출기는 광대역 방사선이 사용될 때 특히 유용하다. 이러한 방식에서, 검출기는 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선의 대부분이 전리성 가스에 의해 흡수되고, 광대역 방사선 중 높은 에너지의 대부분이 전리성 반도체 재료에 의해 흡수되도록 적합화 될 수도 있다. 이러한 방식으로 검출기는 방사선의 에너지-분해 검출에 대비한다.

Claims

주어진 방사선 스펙트럼을 가지는 전리 방사선을 생성하는 방사선 소스(3);

제 1 전압(U₁)이 사이에서 인가되는 제 1 캐소드(17)와 제 1 애노드(19);

주어진 조성 및 주어진 압력을 가지는 전리성 가스로 충만되어 상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이에 배열된 공간(13);

상기 방사선 소스에 의해 생성된 전리 방사선(1)이 상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 상기 공간에 진입하여 전리성 가스를 전리시키도록 배열된 방사선 입구(33); 및

상기 제 1 전압이 상기 전리성 가스의 전리 동안에 생성된 전자를 상기 제 1 애노드를 향하여 인가되게 하고, 상기 제 1 애노드를 향하여 인가된 전자를 검출하기 위해 배열되어 있는 판독부(19, 23; 19, 23'')를 포함하는 방사선 사진장치에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리는 상기 진입된 전리 방사선에 의한 전리 다음에 상기 주어진 조성 및 상기 주어진 압력을 가지는 전리성 가스에서 발산되는 형광성 광자의 감쇠 길이보다 짧고;

제 2 전압(U₂; U₂'')이 사이에서 인가되는 제 2 캐소드(21)와 제 2 애노드(23, 23''); 및

상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드 사이에 배열된 전리성 반도체 재료의 고체상태 슬래브(25; 25'')로서, 상기 방사선 소스에 의해 생성된 전리 방사선(1)이 상기 고체상태 슬래브에 진입하여 상기 전리성 반도체 재료를 전리시키는 상기 고체상태 슬래브; 를 포함하되,

상기 제 2 전압이 상기 반도체성 재료의 전리 동안에 생성된 전자와 정공을 상기 제 2 애노드 및 상기 제 2 캐소드 각각을 향하여 인가되게 하고;

상기 판독부는 상기 제 1 애노드를 향하여 인가된 전자의 검출과는 별개적으로, 상기 제 2 애노드, 제 2 캐소드, 또는 상기 제 2 애노드와 제 2 캐소드를 향하여 인가된 전자, 정공, 또는 전자와 정공도 검출하게 구성된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 상기 공간에 진입하게 배열되어, 단거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고 장거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고, 그리고 상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리가 상기 장거리 전자의 상호작용 길이보다 짧게 되게 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리는 상기 단거리 전자의 상호작용 길이보다 1~5배 더 짧은 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리는 상기 단거리 전자의 상호작용 길이보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항에 있어서,

방사선 입구는 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 상기 공간에 진입할 수 있게 배열되고, 상기 방사선을 에너지에 의해 분해하여 검출하도록 상기 공간 내에 검출기가 더 배열되되, 상기 검출기는 상기 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선 부분이 전리성 가스에 의해 흡수되게 하고, 상기 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선 부분이 상기 전리성 반도체 재료에 의해 흡수되게 하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전리성 가스의 전리 동안에 생성된 전자를 애벌런치 증폭하는 가스 애벌런치 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반도체 재료의 전리 동안에 생성된 전자를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 캐소드 및 상기 제 2 애노드는 전리 방사선이 상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드 사이의 상기 고체상태 슬래브에 진입할 수 있게 배열된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 캐소드 및 상기 제 2 애노드는 상기 전리 방사선이 상기 제 2 캐소드를 통하여 그리고 상기 제 2 캐소드 및 상기 제 2 애노드에 수직하게 상기 고체상태 슬래브에 진입할 수 있게 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 평면 방사선 빔이 상기 공간에 진입하게 배열되고, 그리고 상기 판독부는 상기 평면 방사선 빔 중 가로로 분리된 부분에 의한 전리로부터 주로 유도할 수 있는 전자가 별개적으로 검출 가능하게 배열된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드가 서로 평행하고 그리고 상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드가 서로 평행한 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드가 서로 평행하지 않고 그리고 상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드가 서로 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

평면의 전리 방사선 빔(1)을 형성하는 수단(5)을 포함하되, 상기 수단은 상기 방사선 소스와 영상화될 피사체 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드 사이에 배열된 전리성 반도체 재료의 상기 고체상태 슬래브(25)는 상기 방사선 입구를 통해 상기 공간 내로 진입된 상기 전리 방사선의 일부가 상기 공간을 통해 전파하여 상기 고체상태 슬래브에 진입하게 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전리성 반도체 재료로 이루어진 고체상태 슬래브(25)는, 상기 고체상태 슬래브 내에 진입된 전리 방사선과 상기 공간 내에 진입된 전리 방사선이 다르게 배열되도록, 상기 제 2 캐소드와 상기 제 2 애노드 사이에 배열된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 캐소드가 단일의 전도성 쉬트 또는 층(17)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 15 항에 있어서,

두 개의 분리된 전리 방사선 빔을 생성하는 수단을 포함하되, 상기 고체상태 슬래브 내에 진입된 전리 방사선은 상기 두 개의 분리된 전리 방사선 빔 중의 하나로부터 발생되고, 상기 공간 내에 진입된 전리 방사선은 상기 두 개의 분리된 전리 방사선 빔 중 다른 하나로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 15 항에 있어서,

상기 고체상태 슬래브 앞에 필터를 구비하고, 상기 공간 앞에 필터를 구비하되, 상기 각각의 필터는 해당 방사선 경로에 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 검출기부 및 제 2 검출기부를 포함하는 검출기(9; 9'') 내에서 전리 방사선을 검출하는 방법에 있어서,

상기 제 1 검출기부의 공간(13) 내로 전리 방사선(1)을 진입시키는 단계로서, 이 단계에서 상기 공간은 전리성 가스로 충만되어 제 1 캐소드(17)와 제 1 애노드(19; 19'') 사이에 배열되며, 상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리가 상기 방사선에 의한 전리 다음에 전리성 가스에서 발산된 형광성 광자의 감쇠 길이보다 짧게 되게 되어 있는 상기 단계; 그리고

상기 방사선에 의해서 전리성 가스를 전리시키는 단계;

상기 전리성 가스의 전리동안에 생성된 전자를 상기 제 1 애노드를 향하여 유동시키도록 상기 제 1 캐소드와 제 1 애노드 사이에 제 1 전압(U₁)을 인가하는 단계;

상기 제 1 애노드를 향하여 유동된 전자를 판독부(19, 23; 19, 23'')에 의해서 검출하는 단계;

상기 제 2 검출기부의 고체상태 슬래브(25, 25'')로서, 전리성 반도체 재료로 이루어져 있고 제 2 캐소드(21; 17)와 제 2 애노드(23; 23'') 사이에 배열되어 있는 상기 슬래브 내로 방사선을 진입시키는 단계;

상기 고체상태 슬래브 내로 진입된 상기 방사선에 의해 전리성 반도체 재료를 전리시키는 단계;

상기 전리성 가스의 전리동안에 생성된 전자를 제 2 애노드를 향하여 유동시키도록 상기 제 1 캐소드와 제 1 애노드 사이에 제 2 전압(U₂)을 인가하는 단계; 그리고

상기 제 1 애노드를 향하여 유동된 전자의 상기 판독부의 검출과는 별개로 제 2 애노드를 향하여 유동된 전자를 검출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 19 항에 있어서,

상기 전리성 가스로 충만된 공간 내에는 제 1 에너지 영역의 방사선이 진입되고,

상기 전리성 반도체 재료로 이루어진 고체상태 슬래브 내에는 상기 제 1 에너지 영역의 방사선보다 높은 에너지를 갖는 방사선인 제 2 에너지 영역의 방사선이 진입되는 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 19 항에 있어서,

전리성 반도체 재료의 상기 고체상태 슬래브(25) 내로 진입된 방사선은 전리성 가스로 충만된 상기 공간(13) 내로 진입되어 상기 공간에 투과된, 방사선의 일부와 동일한 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 상기 공간에 진입하게 배열되어, 단거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 낮은 에너지에 의한 전리를 통해 방출되게 하고 장거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 높은 에너지에 의한 전리를 통해 방출되게 하고, 그리고

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리가 장거리 전자의 상호작용 길이보다 더 짧게 되게 함에 있어 단거리 전자의 상호작용 길이보다 1~5배 더 짧게 배열된 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
주어진 방사선 스펙트럼을 가지는 전리 방사선을 생성하는 방사선 소스(3);

제 1 전압(U₁)이 사이에서 인가되는 캐소드(17)와 제 1 애노드(19);

주어진 조성 및 주어진 압력을 가지는 전리성 가스로 충만되어 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 배열된 공간(13);

상기 방사선 소스에 의해 생성된 전리 방사선(1)이 상기 캐소드와 상기 애노드 사이의 상기 공간에 진입하여 전리성 가스를 전리시키도록 배열된 방사선 입구(33); 및

상기 제 1 전압이 상기 전리성 가스의 전리 동안에 생성된 전자를 상기 제 1 애노드를 향하여 인가되게 하고, 상기 제 1 애노드를 향하여 인가된 전자를 검출하기 위해 배열되어 있는 판독부(19)를 포함하는 방사선 사진장치에 있어서,

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리는 상기 진입된 전리 방사선에 의한 전리 다음에 상기 주어진 조성 및 상기 주어진 압력을 가지는 전리성 가스에서 발산된 형광성 광자의 감쇠 길이보다 짧고;

섬광성 재료(55)로서, 상기 방사선 소스에 의해 생성된 전리 방사선(1)이 상기 섬광성 재료에 진입하여 광으로 변환되게 배열된 상기 섬광성 재료(55); 및

상기 광의 검출을 위한 광 검출부(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 상기 공간에 진입하게 배열되어, 단거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고 장거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고, 그리고

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리가 장거리 전자가 상호작용 길이보다 더 짧게 되게 함에 있어 단거리 전자의 상호작용 길이보다 1~5배 더 짧은 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 전리성 가스의 전리 동안에 생성된 전자를 애벌런치 증폭하는 가스 애벌런치 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 섬광성 재료는 어느 일정 배열로 배열된 복수의 길다란 신틸레이터 요소(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 26 항에 있어서,

상기 복수의 길다란 신틸레이터 요소는 상기 섬광성 재료 내로 진입된 상기 방사선이 그 각각의 제 1 단부에서 상기 복수의 길다란 신틸레이터 요소에 진입하게 배열되고, 그리고 상기 광 검출부는 그 각각의 제 2 단부에 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 26 항에 있어서,

인접한 요소로부터 각각의 신틸레이터 요소를 분리시키도록 신틸레이터 요소 사이에 배치된 간극 장벽(57)을 더 포함하되, 상기 간극 장벽은 상기 섬광성 재료 내로 진입된 상기 방사선의 일부를 흡수하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 평면 방사선 빔이 상기 공간에 진입할 수 있게 배열되고, 그리고 상기 판독부 및 상기 광 검출부 양자는 상기 평면 방사선 빔 중 가로로 분리된 부분에 의한 전리로부터 주로 유도할 수 있는 전자를 별개적으로 검출하게 배열된 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 섬광성 재료(55)는

상기 방사선 입구를 통해 상기 공간 내로 진입된 상기 전리 방사선의 일부가 상기 공간을 통해 전파하여 상기 고체상태 슬래브에 진입하게 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 섬광성 재료(55)는, 상기 고체상태 슬래브 내에 진입된 전리 방사선과 상기 공간 내에 진입된 전리 방사선이 다르게 배열되게 하는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 31 항에 있어서,

두 개의 분리된 전리 방사선 빔이 생성되는데, 상기 고체상태 슬래브 내에 진입된 전리 방사선은 상기 두 개의 분리된 전리 방사선 빔 중의 하나로부터 발생되고, 상기 공간 내에 진입된 전리 방사선은 상기 두 개의 분리된 전리 방사선 빔 중 다른 하나로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 방사선 사진장치.
제 1 검출기부 및 제 2 검출기부를 포함하는 검출기(9') 내에서 전리 방사선을 검출하는 방법에 있어서,

상기 제 1 검출기부의 공간(13) 내로 전리 방사선(1)을 진입시키는 단계로서, 이 단계에서 상기 공간은 전리성 가스로 충만되어 캐소드(17)와 애노드(19) 사이에 배열되며, 캐소드와 애노드 사이의 거리가 상기 방사선에 의한 전리 다음에 전리성 가스에서 발산된 형광성 광자의 감쇠 길이보다 짧게 되게 되어 있는 상기 단계; 그리고

상기 방사선에 의해서 전리성 가스를 전리시키는 단계;

상기 전리성 가스의 전리동안에 생성된 전자를 애노드를 향하여 유동시키도록 상기 캐소드와 애노드 사이에 전압(U₁)을 인가하는 단계;

상기 애노드를 향하여 유동된 전자를 판독부(19)에 의해서 검출하는 단계;

상기 제 2 검출기부의 섬광성 재료(55) 내로 방사선을 진입시키는 단계; 및

상기 섬광성 재료 내로 진입된 상기 방사선을 광으로 변환시키는 단계; 및

상기 광을 검출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 33 항에 있어서,

상기 전리성 가스로 충만된 공간 내에는 제 1 에너지 영역의 방사선이 진입되고;

상기 섬광성 재료 내에는 상기 제 1 에너지 영역의 방사선보다 높은 에너지를 갖는 방사선인 제 2 에너지 영역의 방사선이 진입되는 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 33 항에 있어서,

상기 섬광성 재료 내로 진입된 상기 방사선은 전리성 가스로 충만된 상기 공간 내로 진입되어 상기 공간에 투과되는 방사선의 일부와 동일한 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.
제 35 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 광대역 에너지 스펙트럼을 가지는 방사선이 상기 공간에 진입할 수 있게 배열되어, 단거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 낮은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고 그리고 장거리 전자가 상기 광대역 방사선 중 높은 에너지 방사선에 의한 전리를 통해 방출되게 하고; 그리고

상기 제 1 캐소드와 상기 제 1 애노드 사이의 거리는 장거리 전자의 상호작용 길이보다 더 짧게 되게 함에 있어 단거리 전자의 상호작용 길이보다 1~5배 더 짧게 배열된 것을 특징으로 하는 전리 방사선의 검출방법.