KR101055466B1 - 피디피 엑스레이 디텍터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PDP 엑스레이 디텍터에 있어서, 하부 유리기판의 상면에 하부 전극이 적층되고 상기 하부 전극은 유전체에 의하여 쌓여진 하부 기판과; 상부 유리기판의 하면에 전하 검출부와 연결된 제1 전극층이 가로 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극층 하부에는 유전체가 적층되며, 상기 유전체 내부에는 전하이동 전압이 인가되는 제2 전극층이 세로방향으로 형성되어져 상기 제1 전극층과 절연된 상부 기판과; 상기 하부 기판과 상부 기판의 사이에 형성되어 PDP의 셀 구조를 형성시키는 격벽과; 상기 격벽에 의하여 형성되는 셀 구조의 내부 챔버에 충진되어 엑스레이가 조사되면 전자를 방출시키는 가스층과; 상기 상부 기판 하부에 형성되어 조사된 엑스레이를 반복 반사시킴으로써 상기 가스층 내부의 방출 전자를 증폭시키는 MgO 반사막층; 으로 구성되어 엑스레이에 의하여 상기 가스층에서 방출된 전자가 상기 제2 전극층에 수집될 수 있도록 상기 하부 전극과 제2 전극층에 서로 반대 극성의 전압을 인가하여 엑스레이 감지 분위기를 조성하며, 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 패시브 매트릭스 방식으로 신호를 인가하여 셀의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 PDP 셀 내부의 미세한 전자 정보의 변화를 감지할 수 있는 구조를 제공하는 PDP 엑스레이 디텍터가 제공되는 이점이 있다.

PDP 엑스레이 디텍터, 서스테인, 가스층, 반사막층

Description

피디피 엑스레이 디텍터{PDP X-ray detector}

본 발명은 PDP 엑스레이 디텍터에 있어서, 하부 유리기판의 상면에 하부 전극이 적층되고 상기 하부 전극은 유전체에 의하여 쌓여진 하부 기판과; 상부 유리기판의 하면에 전하 검출부와 연결된 제1 전극층이 가로 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극층 하부에는 유전체가 적층되며, 상기 유전체 내부에는 전하이동 전압이 인가되는 제2 전극층이 세로방향으로 형성되어져 상기 제1 전극층과 절연된 상부 기판과; 상기 하부 기판과 상부 기판의 사이에 형성되어 PDP의 셀 구조를 형성시키는 격벽과; 상기 격벽에 의하여 형성되는 셀 구조의 내부 챔버에 충진되어 엑스레이가 조사되면 전자를 방출시키는 가스층과; 상기 상부 기판 하부에 형성되어 조사된 엑스레이를 반복 반사시킴으로써 상기 가스층 내부의 방출 전자를 증폭시키는 MgO 반사막층; 으로 구성되어 엑스레이에 의하여 상기 가스층에서 방출된 전자가 상기 제2 전극층에 수집될 수 있도록 상기 하부 전극과 제2 전극층에 서로 반대 극성의 전압을 인가하여 엑스레이 감지 분위기를 조성하며, 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 패시브 매트릭스 방식으로 신호를 인가하여 셀의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터에 관한 것이다.

PDP 엑스레이 디텍터는 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터이다.

이러한 PDP 엑스레이 디텍터로서는 선출원 공개특허 특2003-0089674가 있다.

그런데, PDP는 복수개의 전극이 코팅된 두 기판상에 Xe이나 Ne 등의 페닝 가스를 봉입한 후 방전 전압을 가하고, 이 방전전압으로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체를 여기시켜 소망하는 숫자, 문자 또는 그래픽을 얻는 영상 장치로서, 일반적으로 평행 서스테인 전극 구조를 가지고 가스층 내부의 전하 아발란치를 이용하여 셀 챔버 내부에서 방전을 일으킴으로써 구동된다.

그러나 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP는 가스층 내부에 엑스레이에 의하여 발생된 전하를 감지만 하면 되므로 디스플레이와 달리 전하 아발란치를 일으켜 방전을 유도할 필요가 없다.

즉, 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP의 전압 범위는 도 10에서 나타나는 바와 같이 전하 아발란치를 발생시켜야 하는 디스플레이의 전압범위(Ⅵ)와는 달리 전압에 대하여 선형적인 응답이 나타나는 영역(Ⅲ)에서 구동하게 된다.

따라서, 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP의 내부 구조는 디스플레이로 사용되는 PDP의 내부 구조와 달리 셀 내부의 방전이 불필요하며, 오히려 셀 내부의 미세한 전자 정보의 변화를 감지할 수 있는 구조가 필요해 진다.

본 발명은 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP의 내부 구조를 개선하여 PDP 셀 내부의 미세한 전자 정보의 변화를 감지할 수 있는 구조를 제공하는 PDP 엑스레이 디텍터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 PDP 엑스레이 디텍터에 있어서, 하부 유리기판의 상면에 하부 전극이 적층되고 상기 하부 전극은 유전체에 의하여 쌓여진 하부 기판과; 상부 유리기판의 하면에 전하 검출부와 연결된 제1 전극층이 가로 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극층 하부에는 유전체가 적층되며, 상기 유전체 내부에는 전하이동 전압이 인가되는 제2 전극층이 세로방향으로 형성되어져 상기 제1 전극층과 절연된 상부 기판과; 상기 하부 기판과 상부 기판의 사이에 형성되어 PDP의 셀 구조를 형성시키는 격벽과; 상기 격벽에 의하여 형성되는 셀 구조의 내부 챔버에 충진되어 엑스레이가 조사되면 전자를 방출시키는 가스층과; 상기 상부 기판 하부에 형성되어 조사된 엑스레이를 반복 반사시킴으로써 상기 가스층 내부의 방출 전자를 증폭시키는 MgO 반사막층; 으로 구성되어 엑스레이에 의하여 상기 가스층에서 방출된 전자가 상기 제2 전극층에 수집될 수 있도록 상기 하부 전극과 제2 전극층에 서로 반대 극성의 전압을 인가하여 엑스레이 감지 분위기를 조성하며, 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 패시브 매트릭스 방식으로 신호를 인가하여 셀의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 패시브 매트릭스방식의 신호는 제2 전극층에는 주변 제2 전극층보다 낮은 전압이 인가되도록 하고, 제1 전극층에는 주변 제1 전극층에 비하여 같거나 높은 전압을 인가시켜, 주변 제2 전극층과 제1 전극층이 형성시키는 전위차보다 큰 전위차를 형성시킴으로써, 상기 제2 전극층에 수집된 전하 정보가 제1 전극층으로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 셀 내부에서 서로 겹치지 않는 최대 면적을 형성할 수 있도록 중심이 좁고 양측이 넓은 아령형 셀 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 PDP 셀 내부의 미세한 전자 정보의 변화를 감지할 수 있는 구조를 제공하는 PDP 엑스레이 디텍터가 제공되는 이점이 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의 는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 단위 셀 단면 구조도이며, 도 2는 본 발명의 단위셀 평면 구조도이며, 도 3과 도4는 본 발명의 실시를 보여주는 구조도이며, 도 5 는 본 발명의 실험 구성도이며, 도 6은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 1mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프이며, 도 7은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 3mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프이며, 도 8은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 1mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프이며, 도 9은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 3mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프이며, 도 10은 PDP에서 전압에 따른 출력펄스의 크기변화 그래프이다.

일반적으로 PDP는 디스플레이의 한 종류로서, 평행 서스테인 전극 구조를 가지고 가스층 내부의 전하 아발란치를 이용하여 셀 챔버 내부에서 방전을 일으킴으로써 구동된다.

그러나 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP는 가스층 내부에 엑스레이에 의하여 발생된 전하를 감지하면 되므로 디스플레이와 달리 전하 아발란치를 일으킬 필요가 없다.

즉, 도 10의 PDP에서 전압에 따른 출력펄스의 크기변화 그래프를 참조하여 살펴보면, 연속방전 영역(Ⅵ)을 사용하는 디스플레이와는 달리 엑스레이 디텍터는 전압에 대하여 선형적인 응답이 나타나는 비례계수 영역(Ⅲ)에서 구동하게 된다.

따라서, 엑스레이 디텍터로 사용되는 PDP의 내부 구조는 디스플레이로 사용되는 PDP의 내부 구조와 달리 전하 아발란치를 위한 구성이 불필요하다.

본 발명은 이러한 점을 착안하여 PDP셀 내부의 가스층이 엑스레이에 의하여 전하를 방출시키면, 이를 증폭시키는 구조, 이를 포집하여 화상 정보로 인식하는 구조로 이루어져 PDP 엑스레이 디텍터의 내부 구조를 간단하게 형성시킨 특징이 있다.

이하 이를 고려하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 일반적인 PDP와 같이 내부 밀폐형 셀구조를 가지므로, 하부 기판(20)과 상부 기판(10) 및 셀 구조를 형성시키는 격벽(310)으로 이루어지며, 상기 상부 기판(10)에 형성되는 제1 전극층(120)과 제2 전극층(110)에 특징이 있다.

본 발명의 하부 기판(20)은 하부 유리기판(200)의 상면에 하부 전극(210)이 적층되고 상기 하부 전극(210)은 유전체(220)에 의하여 덮어진다.

상기 하부 기판(20)에 대면되는 본 발명의 상부 기판(10)은 상부 유리기판(100)의 하면에 전하 검출부(미도시)와 연결된 제1 전극층(120)이 가로 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극층(120)의 하측에는 전하이동 전압이 인가되는 제2 전극층(110)이 세로방향으로 형성되어지며, 상기 제1 전극층(120)과 제2 전극층(110)은 유전층(150)에 의하여 절연된다.

상기 유전층(150)은 제1 전극층(120)과 제2 전극층(110)의 쇼트를 막고 수집 전하들을 가두는 역할을 하는 OXIDE층으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 제1 전극층(120)과 제2 전극층(110)은 상기 유전층에 의하여 측단면에서 살펴볼 때 상호 절연된 관계이나, 평면상에서 바라볼 때 도 2에 도시된 바와 같이 +형으로 크로스 된 구조를 가진다.

본 발명의 격벽(310)은 상기 하부 기판(20)과 상부 기판(10)의 사이에 형성되어 PDP의 셀 구조를 형성시키며, 상기 격벽(310)에 의하여 형성되는 셀 구조의 내부 챔버에는 가스층(300)이 형성된다.

상기 격벽(310)은 각 셀마다 발생하는 전하들의 셀 간 간섭 현상을 방지하면서 격벽이 전하 발생 효율에 미치는 영향을 최소화시킨다.

상기 가스층(300)에 충진되는 가스는 Xe, Ne, He 등과 같이 일반적으로 PDP 셀에 충진되는 가스와 동일하며 이러한 가스들은 엑스레이에 반응하여 전자를 방출 하는 것으로 널리 알려져 있다.

본 발명의 반사막층(140)은 MgO로 형성되어 상기 가스층(300)과 접하여 상기 상부 기판(10) 하부에 형성되며, 상기 가스층(300)에 의하여 발생된 전자에 의하여 2차 전자를 방출시킨다.

상기 2차전자는 광전자 방출(광전 효과 작용), 열전자 방출( 음극이 가열되면서 전자 발생), 전계 방출(전극 간에 고전계 인가 시 일함수 저하 및 터널링 효과로 전자 방출), 전자에 의한 방출(전자의 운동에너지에 의한 방출), 양이온, 준안정 원자에 의한 전자 방출(Townsend 제 2방출 계수)의 효과들로 인해 발생하는데, MgO를 반사막층으로 사용할 경우 값이 커서 아래의 식에 의해 2차 전자 방출 효율이 높아진다.

Vb = Breakdown Voltage

A, B = Experimental Constants

P = Gas Pressure

d = Electrode Gap

γ= Coefficient of Secondary Electron Emission

이하, 이와 같이 구성되는 본 발명의 구동에 관하여 살펴보기로 한다.

본 발명에서는 상기 하부 전극(210)과 제2 전극층(110) 사이에 전압을 인가하여 엑스레이를 검출할 준비환경을 형성시킨다.

본 발명의 검증을 위하여 사용된 실험적인 전압값에서는 상기 하부전극에 -300V를 인가하고 상기 제2 전극층(110)에 +50V의 전하이동 전압을 인가하였다.

이러한 상태에서 본 발명의 PDP 엑스레이 디텍터에 엑스레이를 조사하면, 상기 가스층(300)에서는 상기 엑스레이에 의하여 여기된 전자가 방출된다.

상기 반사막층(140)은 조사된 엑스레이를 가스층(300) 내부에서 반사가 반복되게 함으로써, 상기 가스층(300) 내부의 방출 전자를 증폭시키게 된다.

이러한 목적의 달성을 위하여 상기 반사막층(140)은 엑스레이의 반사가 비교적 충실히 일어나며 2차전자 방사계수가 크고 스퍼터 부식율이 낮은 MgO로 형성된다.

상기 방출 전자는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(210)과 제2 전극층(110)의 전위차에 의하여 상기 제2 전극층(110)에 모이게 된다.

도 3에서 보여지는 바와 같이 각 셀의 제2 전극층(110)에서는 각 셀에 인가된 엑스레이의 크기에 따라 전하량이 다르게 수집된다.

상기 제2 전극층(110)에 모인 전자의 정보를 획득하기 위하여 상기 제1 전극층(120)과 제2 전극층(110)에는 도 5에 도시된 바와 같이 패시브 매트릭스 방식으 로 전자 수집 신호를 인가시킨다.

상기 패시브 매트릭스 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2 전극층(110)에 수집된 엑스레이의 정보를 수집하기 위하여 상기 제2 전극층(110 : A)에는 주변 제2 전극층(110 : B, C)에 비하여 낮은 전압이 인가되도록 펄스를 가하고, 상기 제1 전극층(120 : a, b, c)에서는 상기 제2 전극층(110)의 인가 전압 변화에 의하여 수집된 전자를 포획할 수 있도록 높은 전압 펄스를 인가한다.

한편, 상기 패시브 매트릭스 시그널에 의하여 셀의 주소는 인식되며, 이로 인한 신호를 디지탈 이미지로 변환시키면 엑스레이 영상 정보가 획득된다.

도 6 내지 도 9에서 보여지는 본 발명의 실험에서는 상기 제2 전극층의 인가 전압을 -50V의 펄스를 가하였으며, 상기 제1 전극층으로는 전자의 수집을 위하여 +300V의 펄스를 인가하였다.

이때 상기 패시브 매트릭스 신호가 입력되는 상기 제2 전극층과 상기 제1 전극층의 전위차는 다른 제2 전극층과 제1 전극층의 전위차보다 큰 레벨 차이를 보이게 되어, 패시브 매트릭스 신호가 입력되는 상기 제2 전극층에 수집된 전하가 상기 제1 전극층으로 이동하게 된다.

이와 같이 패시브 매트릭스 신호에 의하여 제1 전극층에서는 셀의 가스층에서 엑스레이에 의하여 발생된 전자의 정보를 획득하게 되며, 이 정보는 제1 전극층에 연결된 펄스 감지 회로에 의하여 인식되어 이미지 정보로 가공된다.

한편, 본 발명은 상기한 바와 같이 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 상기 가 스층에서 발생된 전자가 수집되는 영역이 되므로 정전 용량이 클수록 좋다.

그런데 상기 제1 전극층과 제2 전극층은 셀 평면상에서 서로 + 형태로 크로스된 모양을 이루고 있으므로 이러한 모양을 유지하며 상기 셀 평면상에서 최대 면적을 가질 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 중심이 좁고 양측이 넓은 아령형 셀 전극으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시 효과를 도 6 내지 도 9의 그래프와 함께 살펴보기로 한다.

도 6과 도 7은 종래 PDP 디스플레이와 동일 구조에서의 감지 펄스 크기를 나타낸 것이며, 도 8과 도 9는 본 발명에서의 감지 펄스 크기를 나타낸 것이다.

도 6은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 1mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프로서, 같은 조건하에서 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 도 8의 그래프와 대비되며, 도 7은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 3mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프로서, 같은 조건하에서 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 도 9의 그래프와 대비된다.

도면에서 보여지는 바와 같이 같은 조건하에서 본 발명에 의한 펄스 크기가 더 크게 응답됨을 명백히 알 수 있다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나 의 실시예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 단위 셀 단면 구조도

도 2는 본 발명의 단위셀 평면 구조도

도 3과 도4는 본 발명의 실시를 보여주는 구조도

도 5 는 본 발명의 실험 구성도

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실험 그래프로서,

도 6은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 1mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프

도 7은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 기존 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 3mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프

도 8은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 1mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프

도 9은 엑스레이 조사에 대한 발생 전하를 본 발명의 전하 획득 방식으로 얻은 그래프로 조사 선량은 3mR/cm²이 조사 되었을 경우의 실험 그래프의 실험 그래프

도 10은 PDP에서 전압에 따른 출력펄스의 크기변화 그래프

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

10 : 상부 기판 20 : 하부 기판

100 : 상부 유리기판 110 : 제2 전극층

120 : 제1 전극층 140 : 반사막층

150 : 유전층 300 : 가스층

310 : 격벽

Claims (3)

1. PDP 엑스레이 디텍터에 있어서,

   하부 유리기판의 상면에 하부 전극이 적층되고 상기 하부 전극은 유전체에 의하여 쌓여진 하부 기판과;

   상부 유리기판의 하면에 전하 검출부와 연결된 제1 전극층이 가로 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극층 하부에는 유전체가 적층되며, 상기 유전체 내부에는 전하이동 전압이 인가되는 제2 전극층이 세로방향으로 형성되어져 상기 제1 전극층과 절연된 상부 기판과;

   상기 하부 기판과 상부 기판의 사이에 형성되어 PDP의 셀 구조를 형성시키는 격벽과;

   상기 격벽에 의하여 형성되는 셀 구조의 내부 챔버에 충진되어 엑스레이가 조사되면 전자를 방출시키는 가스층과;

   상기 상부 기판 하부에 형성되어 조사된 엑스레이를 반복 반사시킴으로써 상기 가스층 내부의 방출 전자를 증폭시키는 MgO 반사막층;

   으로 구성되어

   엑스레이에 의하여 상기 가스층에서 방출된 전자가 상기 제2 전극층에 수집될 수 있도록 상기 하부 전극과 제2 전극층에 서로 반대 극성의 전압을 인가하여 엑스레이 감지 분위기를 조성하며,

   상기 제1 전극층과 제2 전극층은 패시브 매트릭스 방식으로 신호를 인가하여 셀의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터.
2. 제1항에 있어서 상기 패시브 매트릭스방식의 신호는

   제2 전극층에는 주변 제2 전극층보다 낮은 전압이 인가되도록 하고, 제1 전극층에는 주변 제1 전극층에 비하여 같거나 높은 전압을 인가시켜, 주변 제2 전극층과 제1 전극층이 형성시키는 전위차보다 큰 전위차를 형성시킴으로써, 상기 제2 전극층에 수집된 전하 정보가 제1 전극층으로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터.
3. 제1항에 있어서 상기 제1 전극층과 제2 전극층은

   셀 내부에서 서로 겹치지 않는 최대 면적을 형성할 수 있도록 중심이 좁고 양측이 넓은 아령형 셀 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 PDP 엑스레이 디텍터.

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