KR101089812B1 - 방사선 카메라 - Google Patents

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Abstract

방사선 카메라가 개시된다. 상기 방사선 카메라는, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제1 검출부; 및 한 쌍의 제1 검출부의 적어도 어느 일 측에 이격되어 배치되며, 방사선의 기계적인 집속을 위한 코드패턴을 구비하는 마스크부를 포함하며, 기계적 집속과 전자적 집속을 모두 사용함으로써 방사선 검출효율을 극대화할 수 있고, 넓은 방사선 에너지 영역을 다룰 수가 있어 의료기기로부터 환경 및 공업용 검출 기기까지 다양한 분야에 걸쳐서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
섬광체, 다중방식, 방사선, 전방위

Description

방사선 카메라{Radiation Camera}
본 발명은 방사선을 검출하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적인 집속과 전자적인 집속을 모두 사용하는 방사선 카메라에 관한 것이다.
앵거 카메라(anger camera)가 개발된 이래 감마선 영상은 핵의학, 천문학, 보안 그리고 산업적 응용 등 많은 분야에서 중요한 역할을 해오고 있다. 핵의학에서는 방사선 동위원소를 인체 내에 주입한 후 인체 바깥으로 나오는 방사선을 검출하여 이를 토대로 질병조직의 형태학적인 정보와 기능적인 정보를 획득하여 인체의 생리와 병리현상을 탐구하고 질병의 진단 및 치료에 응용하고 있다. 천문학에서는 우주에서 발생하는 각종 방사선을 검출하여 별의 생성과 소멸 등 천체에서 일어나고 있는 현상을 분석하는데 쓰이고 있다.
또한 국제적인 테러위협과 관련하여 핵물질이나 밀수품들의 미개봉 검색을 위하여 항만이나 공항 등에서 고효율을 가진 방사선 검출기들이 사용되고 있는 추세이다. 산업적으로는 일반 환경에서 나오는 방사선 검출이나 발전소 및 방사능물질 폐기장 등에서 누출되는 방사성동위원소를 검출하는 용도로 널리 쓰이고 있다.
　이렇게 다양한 분야에서 사용되는 방사선 카메라는 고효율, 고분해능과 더불어 다양한 핵 종들을 검출할 수 있도록 측정가능 에너지 영역이 넓은 것이 좋다. 그런데, 기존의 기계적 집속은 낮은 에너지의 방사선을 검출하는데 효과적이나, 중간 또는 높은 에너지의 방사선을 검출 시 효율이 떨어지고 영상잡음이 증가하는 문제를 가지고 있다. 반면에 방사선 카메라와 같은 전자적 집속은 높은 에너지의 방사선을 고효율과 고분해능으로 검출할 수 있으나 낮은 에너지의 방사선을 검출할 시에는 효율이 크게 감소하고 영상의 질도 떨어지는 문제가 있다.
따라서 이 기계적 집속이나 전자적 집속 그 둘 중 어느 하나도 넓은 에너지 영역의 방사선을 검출하는데 적합하지 않으며 광전효과(기계적 집속) 컴프턴 산란 (전자적 집속)중 하나만의 반응현상을 이용하므로 방사선 영상을 재구성하는데 있어 부분적인 정보만을 사용하게 된다.
　또한 기존의 기계적 집속 장비는 높은 원자번호를 가진 물질로 구성하여 들어오는 방사선의 방향을 제한하는 역할 만을 수행하였다. 따라서 기계적 집속 장비 내에서 흡수되지 않고 산란되어 나오는 방사선은 획득할 수 있는 정보가 불충분 하여 방사선 영상의 재구성에 사용할 수 없었다.
본 발명은 기계적인 집속과 전자적인 집속을 모두에 구현할 수 있는 방사선 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제1 검출부; 및 한 쌍의 제1 검출부의 적어도 어느 일 측에 이격되어 배치되며, 방사선의 기계적인 집속을 위한 코드패턴을 구비하는 마스크부를 포함하는 방사선 카메라가 제공된다.
마스크부는 표면에 코드패턴이 형성된 광전자 증배관을 포함할 수 있으며, 이 때, 코드패턴은 LaCl3(Ce)와 같은 섬광체로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 검출부와 수직하는 방향으로 배치되며, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제2 검출부를 더 포함할 수 있으며, 제1 검출부 및 제2 검출부와 각각 수직하는 방향으로 배치되며, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제3 검출부를 더 포함할 수도 있다. 이 때, 제1 검출부, 제2 검출부 및 제3 검출부는 내측에 정육면체 형상의 공간이 형성되도록 배치될 수 있다.
한 쌍의 제1 검출부 사이의 거리는 160mm 이하일 수 있고, 한 쌍의 제1 검출부는 각각 섬광체, 및 섬광체의 일면에 결합되는 광센서를 포함할 수 있다. 섬광체는 LaCl3(Ce)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
광센서로는 위치민감형 광전자 증배관을 이용할 수 있다.
한편, 한 쌍의 제1 검출부가 취득하는 정보를 제공받는 신호처리부를 더 구비할 수 있으며, 신호처리부는 한 쌍의 제1 검출부 각각이 취득하는 에너지 정보를 비교하여 이들 사이의 검출순서를 결정할 수 있다. 입사되는 방사선의 에너지는 1700keV 이하인 경우, 신호처리부는 적은 에너지 정보가 취득된 검출부를 선순위로 결정할 수 있다. 또한, 신호처리부는 MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization) 알고리즘을 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기계적 집속과 전자적 집속을 모두 사용함으로써 방사선 검출효율을 극대화할 수 있으며, 넓은 방사선 에너지 영역을 다룰 수가 있어 의료기기로부터 환경 및 공업용 검출 기기까지 다양한 분야에 걸쳐서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 방사선 카메라의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생 략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 카메라(100a)는, 컴프턴 산란을 이용하여 전자적인 방사선 집광을 구현하는 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)와, 방사선의 기계적인 집속을 위한 코드패턴(174)을 구비하는 마스크부(170)를 구비한다. 마스크부(170)는 제1 검출부와 방사선원 사이에 배치된다.
이러한 구조를 통하여, 도 1의 (a) 및 (c)와 같이, 마스크부(170)를 선택적으로 통과된 방사선의 경우에는, 통과된 방사선에 의한 광전효과에 의해 제1 검출부(110, 120)에서 생성되는 출력펄스를 영상재구성의 소스로 활용할 수 있음과 아울러, 도 1의 (d)의 경우와 같이, 마스크부를 통과한 방사선에 의한 컴프턴 산란 및 흡수에 의해 제1 검출부(110, 120)에서 생성되는 출력펄스 역시 영상재구성의 소스로 활용할 수 있게 된다.
또한, 마스크부(170)를 광전자 증배관(172) 및 패턴화된 섬광체(174)로 구성하게 되면, 도 1의 (b)의 경우와 같이, 마스크부(170)에서 산란되고 제1 검출부(110)에서 흡수되는 방사선 또한 그 위치정보와 에너지 정보를 이용하여 영상으로 재구성할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100a)의 각 구성에 대한 구조 및 기능에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
마스크부(170)의 구조 및 기능 등을 설명하기에 앞서, 컴프턴 산란을 이용하여 방사선을 전자적으로 집광하는 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)에 대한 구조 및 기능에 대해 설명하도록 한다.
컴프턴 산란을 이용하여 전자적인 방사선 집광을 구현하는 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)는 입사되는 방사선이 산란되는 1차 검출기(110)와 산란된 방사선이 흡수되는 2차 검출기(120)로 쌍을 이룬다. 따라서, 본 실시예의 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 검출기(110, 120)가 서로 쌍을 이루어 대향하여 벽을 형성하는 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100)의 경우, 좌우(x축 양의 방향 및 x축 음의 방향)에서 입사되는 방사선을 모두 검출할 수 있기 때문에, 전술한 1차, 2차와 같은 순서는 절대적인 것이 아니라, 입사되는 방사선의 방향에 따라 결정될 수 있는 상대적인 의미를 갖는다.
각각의 검출기(110, 120)는 섬광체(scintillator, 114, 124)와 그 일면에 결합되는 광센서(112, 122)로 이루어질 수 있다. 이 때, 각각의 검출기(110, 112)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 섬광체(114, 124)가 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 섬광체(114, 124)로는 LaCl3(Ce)을 이용할 수 있으며, 필요에 따라 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등과 같은 다른 물질을 이용할 수도 있다.
방사선이 섬광체(114, 124)로 입사되면, 입사된 방사선은 섬광체(114, 124) 내에서 광전효과와 컴프턴 산란과 같은 현상을 일으키게 되는데, 이러한 상호작용에 의해 발생된 전자는 섬광 메커니즘에 의해 가시광선 영역의 파장을 갖는 광자를 발생시키게 된다. 이렇게 발생된 광자는 광센서(112, 122)로 수집되며, 이로부터 입사된 방사선의 위치정보와 에너지정보를 파악할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 도 1의 (d)의 경우와 같이, 좌측(x축의 음의 방향)으로부터 방사선이 입사되면, 1차 검출기(110)는 입사된 방사선의 1차 위치정보 및 1차 에너지정보를 취득하게 된다. 이렇게 취득된 1차 정보들은 신호처리부(도 6의 180 참조)에 전달된다.
한편, 1차 검출기(110)에 입사된 방사선은 1차 검출기(110)의 섬광체(114)를 통과하면서 산란되어 진행하게 되며, 산란된 방사선은 맞은편에 위치한 2차 검출기(120)에 입사된다. 산란된 방사선이 2차 검출기(120)에 입사되면, 2차 검출기(120)는 입사된 방사선의 2차 위치정보 및 2차 에너지정보를 취득하게 된다. 이렇게 취득된 2차 정보 역시 신호처리부(도 6의 180 참조)에 전달된다.
신호처리부(도 6의 180 참조)는 1차 검출기(110) 및 2차 검출기(120)로부터 각각 전달 받은 1차 정보들과 2차 정보들로부터 방사선원의 위치 및 종류에 대한 정보를 취득하게 되며, 이는 다시 영상처리부(도 6의 190 참조)에 전달되어 영상으로 구현된다.
이 때, 발생된 섬광의 산란에 의해 공간분해능이 저하될 염려가 있다. 이에, 섬광의 산란을 방지하기 위해, 섬광체(114, 124)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 픽셀 구조화될 수 있다. 픽셀 구조화 된 섬광체에서 발생한 섬광들은 섬광체(114, 124)와 공기의 굴절률 차이에 의해 픽셀 벽면에서 전반사가 일어나게 되며, 이로 인해 섬광의 산란을 막을 수 있게 되는 것이다. 픽셀(114a) 각각의 크기 등은 설계 상의 필요 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 섬광체(114, 124)의 픽셀 구조화를 구현하기 위한 방법으로는 MEMS 공정 등을 이용할 수 있으며, 이 밖의 다 양한 방법을 이용할 수도 있음은 물론이다.
섬광체(114, 124)로부터 발생된 광자가 수집되는 광센서(112, 122)로는 위치민감형 광전자 증배관(PSPMT, position sensitive photomultiplier tubes)를 이용할 수 있다. 광전자 증배관은 광음극(photocathode, 미도시), 다이노드(dynode, 미도시), 양극(anode, 미도시) 등으로 이루어진다. 광전자 증배관은 매우 빠른 증폭기로서, 일반적으로 1ns 동안 입사된 가시광선 펄스를 106배 가량 증폭시킨다.
광전자 증배관의 내부는 진공상태로 되어 있으며, 다이노드의 수는 보통 15개 이상으로 구성되어 있다. 각 다이노드에는 고전압을 점진적으로 증가하도록 가해주게 되면, 이 때 생기는 전기장에 의해 광전자가 다음 다이노드로 진행할 수 있게 된다.
광전자 증배관의 광음극은 섬광체에서 발생된 광자를 광전자로 바꾸는 역할을 하며, 광음극으로 주로 사용되는 금속은 Na2KSb 화합물에 기초한 다중 알칼리 금속물질이다. 진공의 포텐셜 장벽을 통과한 광전자는 여러 다이노드를 거치면서 증배되어 최종적으로 양극에 도달한다. 광전자 증배관의 양극에서 획득한 전자들은 측정 가능한 전기적 출력펄스로 만들어진다.
한편, 본 실시예에서는 광센서(112, 122)로 광전자 증배관을 제시하였으나, 포토다이오드 등과 같은 다른 종류의 광센서를 이용할 수도 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 제1 검출부(110, 120)의 일 측 외곽에는 방사선의 기계적인 집속을 위한 코드패턴(174)을 구비하는 마스크부(170)가 배치된다. 마스크부(170) 는 코드패턴(174)을 이용하여 방사선을 선택적으로 통과시키는 기능을 수행하며, 그 결과 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100)는, 도 1의 (a)와 (d)의 경우와 같이 선택적으로 통과된 방사선에 의해 발생하는 광전효과를 바탕으로 하여 전기적 출력펄스를 생성한다. 코드패턴(174)으로는 URA(Uniformly Redundant Array) 패턴 또는 MURA(Modified Uniformly Redundant Array) 패턴 등을 이용할 수 있다.
전자적 집속에 의해 발생되는 출력펄스와 기계적인 집속에 의해 발생되는 출력펄스는 각각 신호처리부(도 6의 180 참조)에 제공되어 가공되며, 가공된 신호는 다시 영상처리부(도 6의 190 참조)에 제공되어 영상으로 변환된다. 신호처리부(도 6의 180)는 전기적 위치신호를 처리하는 여러 기능적인 모듈(미도시)로 이루어질 수 있으며, 영상처리부(도 6의 190)는 신호처리부(도 6의 180)로부터 전달되는 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 영상을 구현할 수 있다.
한편, 검출기(112, 122)에는 조준기(미도시)가 부착될 수도 있다. 조준기(미도시)는 원하는 방향성을 가진 선원만을 기하학적으로 제한하여 검출할 수 있도록 하는 수단으로서, 검출부위와 목적에 따라 여러 종류가 있다. 대표적인 조준기로는 평형구멍형 조준기(parallel hole collimator)와 확산형 조준기(diverging collimator) 등이 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100a)는, 방사선의 전자적인 집속을 구현하는 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)와, 그 일 측에 배치되는 마스크부(170)를 통하여 방사선의 전자적인 집속과 기계적인 집속을 모두 이용할 수 있게 된다. 즉, 도 1의 (a)나 (c)의 경우와 같이, 방사선이 코드패턴(174)이 형성된 마 스크부(170)를 통과하여 제1 검출부(110, 120)에서 광전효과를 일으켜 흡수가 되면 기계적인 집속 방식 즉, 코드화 영상재구성방식으로 방사선의 정보를 얻을 수 있으며, 도 1의 (d)의 경우와 같이 마스크부(170)를 투과한 방사선이 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)에서 컴프턴 산란 및 흡수가 될 경우 이를 바탕으로 하여 영상으로 재구성 할 수도 있게 되는 것이다.
한편, 마스크부(170)는, 표면에 코드패턴(174)이 형성된 광전자 증배관(172)으로 이루어질 수 있으며, 이 때 코드패턴(174)은 섬광체로 이루어질 수 있다. 섬광체로는 LaCl3(Ce)을 이용할 수 있으며, 필요에 따라 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등과 같은 다른 물질을 이용할 수도 있다.
이와 같이 마스크부(170)를 광전자 증배관(172) 및 패턴화된 섬광체(174)로 구성하게 되면, 도 1의 (b)의 경우와 같이, 마스크부(170)에서 산란되고 제1 검출부(110)에서 흡수되는 방사선 또한 그 위치정보와 에너지 정보를 이용하여 영상으로 재구성할 수 있게 된다.
한편, 제1 검출부(110, 120)의 경우, 양 방향 모두에서 입사되는 방사선을 검출할 수 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크부(170)가 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)의 양 측 모두에 배치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 카메라(100b)를 나타내는 평면도이다. 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100b)는, 앞선 실시예와 비교하여 입사되 는 방사선을 검출하는 한 쌍의 검출부가 x축 방향, 즉 x축과 나란한 방향에만 배치되는 것이 아니라, y축 방향에도 배치되는 구조를 갖는다. 즉, 한 쌍의 제1 검출부(110, 120)와 수직하는 방향으로 배치되는 제2 검출부(130, 140)를 추가로 구비하는 것이다. 이 때, 검출부가 배치되지 않는 z축 방향에는 별도의 차폐체(미도시)가 배치될 수도 있다.
본 실시예의 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 검출기(110, 120, 130, 140)가 서로 쌍을 이루어 대향하여 벽을 형성하는 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100b)의 경우, 측면 전방향(x축 방향 및 y축 방향)에서 입사되는 방사선을 모두 검출하기 때문에, 전술한 1차, 2차와 같은 순서는 절대적인 것이 아니라, 입사되는 방사선의 방향에 따라 결정될 수 있는 상대적인 의미를 갖는다.
한편, 4개의 검출기(110, 120, 130, 140)는 모두 동일한 구조, 크기로 이루어질 수 있다. 이와 같이 4개의 검출기(110, 120, 130, 140) 모두가 동일한 구조 및 크기를 갖게 되면, 측면 전방향 대해 고른 측정이 가능해지는 효과를 기대할 수 있게 된다. 그러나, 설계 상의 필요 등에 따라, 일부 검출기의 구조 및 크기 등을 나머지 검출기와 다르게 설계할 수도 있음은 물론이다.
제1 검출부(110, 120)와 마찬가지로, 제2 검출부(130, 140) 역시 섬광체(134, 144)와 그 일면에 결합되는 광센서(132, 142)로 이루어질 수 있다. 이 때, 각각의 검출기(110, 120, 130, 140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 섬광체(114, 124, 134, 144)가 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 섬광체(114, 124, 134, 144)로 는 LaCl3(Ce)을 이용할 수 있으며, 필요에 따라 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등과 같은 다른 물질을 이용할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
본 실시예에 따른 방사선 카메라(100b)의 경우, 측면 전방향 모두에서 입사되는 방사선을 검출할 수 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 마스크부(170)가 4개의 검출기(110, 120, 130, 140) 각각에 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 카메라(100c)를 나타내는 사시도이다. 도 6에 도시된 실시예는, 도 4에 도시된 실시예와 비교하여 z축 방향 즉, 제1 검출부(110, 120)와 제2 검출부(130, 140) 각각에 수직하는 방향에도 한 쌍의 검출부(150, 160)가 배치되는 점에 차이가 있다. 이러한 구조를 통하여, 본 실시예에 따른 방사선 카메라(100c)는 전방위에서 입사되는 방사선을 모두 검출할 수 있게 된다. 이하에서는 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 본 실시예에 따른 방사선 카메라에 대해 설명하도록 한다.
본 실시예의 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 6개의 검출기(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 서로 쌍을 이루어 대향함으로써 내측에 육면체 형상의 공간을 구획하는 구조를 갖는다.
한편, 6개의 검출기(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 모두 동일한 구조, 크기로 이루어질 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 6개의 검출기(110, 120, 130, 140, 150, 160) 모두가 단면이 사각형을 갖는 직육면체 형상으로 이루어지고, 그 크기 역시 동일하여, 그 내측에 정육면체 형상의 공간이 형성되는 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 6개의 검출기(110, 120, 130, 140, 150, 160) 모두가 동일한 구조 및 크기를 갖게 되면, 전방위에 대해 고른 측정이 가능해지는 효과를 기대할 수 있게 된다. 그러나, 설계 상의 필요 등에 따라, 일부 검출기의 구조 및 크기 등을 나머지 검출부와 다르게 설계할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 방사선 카메라(100c)의 경우, 전방향 모두에서 입사되는 방사선을 검출할 수 있으므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 6개의 마스크부(170)가 6개의 검출기(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 배치될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예에 따른 방사선 카메라(100a, 100b, 100c)는 방사선이 기계적 및 전자적 집속과 반응하는 다양한 경우를 모두 각각의 영상으로 재구성 해낼 수 있어서 검출효율 및 재구성된 영상의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 저에너지 방사선검출에 유효한 기계적 집속과 고에너지 방사선검출에 유효한 전자적 집속을 모두 한 장치에 구비함으로써, 검출 에너지 영역을 크게 넓힐 수 있다.
한편, 기계적인 집속을 통해 취득한 데이터와 전자적 집속을 통한 데이터를 각각 활용하여 영상을 재구성할 수도 있을 뿐만 아니라, 여러 개의 독립된 정보를 동시에 사용하여 영상을 재구성할 수도 있다. 이를 위해 MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization) 알고리즘을 이용할 수 있다. 이는 포아송 확률분포를 기반으로 만들어진 알고리즘으로 통계적 오차를 감안하여 구성되어 있으며 정보의 확률적인 분포를 고려하여 가장 가능성이 높은 선원의 분포도를 영상으로 재구성하는 방식으로 알고리즘은 다음과 같다.
Figure 112009025914149-pat00001
여기서,
λj: 픽셀 j에서의 선원의 세기,
cij: 선원 픽셀 j를 떠난 방사선이 투사픽셀 i에 도달할 확률,
Yi: 투사픽셀 i에서의 검출된 양,
윗첨자 U1, U2는 각각 도 4에서의 기계적 집속 (a), (c)의 경우를 의미하고,
윗첨자 C1, C2는 각각 도 4에서의 전자적 집속 (b), (d)의 경우를 의미한다.
한편, 또한 섬광체(114, 124, 134, 144, 154, 164) 간의 간격이 넓어질 수록 영상의 분해능은 높아지는 반면 검출효율은 감소되는 점을 고려하여, 서로 대향하는 검출부 사이의 거리는 바람직하게 160mm 이하일 수 있다.
본 실시예의 경우, 방사선의 입사방향에 따라 각 검출부가 전술한 1차 검출기(산란 검출기)와 2차 검출기(흡수 검출기)의 역할을 동시에 수행할 수 있으므로, 전방위에서 들어오는 모든 방사선을 방향에 관계없이 검출할 수 있다. 그런데, 이 러한 구조의 경우 방사선이 1차/2차 검출이 이루어졌을 때 어떤 검출부부터 반응이 일어났는지 순서를 파악하기 곤란해지는 문제가 발생할 수도 있다. 방사선의 1, 2차 검출은 거의 동시에 일어나므로 시간정보로 검출순서를 구분하는 데에는 한계가 있기 때문이다.
이러한 점을 고려하여, 두 개의 검출부에서 얻어진 에너지의 크기를 비교하여 검출순서를 파악하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 첫번째 검출된 에너지가 두번째 검출된 에너지보다 작다고 정한 경우와 그 반대 경우를 나누어서 결과영상을 비교하여 어떤 경우가 우수한 영상을 획득할 수 있는지 파악하는 것이다.
도 8을 참조하면, 영상분해능(FWHM)의 경우 입사되는 방사선의 에너지에 관계없이 모든 영역에서 첫번째 검출의 에너지가 두번째 검출의 에너지 보다 작다고 정한 경우(E1<E2)가 그 반대의 경우(E1>E2)보다 우수한 것을 확인할 수가 있다. 또한 도 9를 참조하면, 점선원 영상의 최대점의 표준편차(검출효율에 반비례)를 구해보아도 1700keV보다 낮은 입사 방사선에서는 첫번째 검출의 에너지가 두번째 검출의 에너지 보다 작다고 정한 경우가 우수한 것을 알 수가 있다. 단, 1700keV를 넘어서는 방사선의 경우 두번째 검출의 에너지가 첫번째 검출의 에너지 보다 작다고 정한 경우가 표준편차가 낮게 나왔다.
따라서 1700keV 이하의 경우 검출에너지가 낮은 검출기를 1차 검출기로 정하고, 1700keV 이상의 경우 영상분해능을 우선시하는 경우에는 검출에너지가 낮은 검출기를 1차 검출기로, 검출효율을 중시하는 경우에는 검출에너지가 높은 검출기를 1차 검출기로 정하는 방법을 이용할 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 카메라의 섬광체를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 카메라를 나타내는 사시도.
도 8은 공간분해능(FWHM)과 입사방사선의 에너지(Energy)와의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는 표준편차와 입사방사선의 에너지(Energy)와의 관계를 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100a, 100b, 100c : 방사선 카메라
110, 120, 130, 140, 150, 160 : 검출기
170 : 마스크부
114, 124, 134, 144, 154, 164, 174 : 섬광체
112a : 픽셀
112, 122, 132, 142, 152, 162, 172 : 광센서
180 : 신호처리부
190 : 영상처리부

Claims (14)

  1. 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제1 검출부; 및
    상기 한 쌍의 제1 검출부의 적어도 어느 일 측 외곽에 이격되어 배치되며, 방사선의 기계적인 집속을 구현하는 코드패턴을 구비하는 마스크부를 포함하며,
    상기 코드패턴은 섬광체를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크부는,
    표면에 상기 코드패턴이 형성된 광전자 증배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 카메라.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코드패턴은 LaCl3(Ce)를 포함하는 재질로 이루어지는 방사선 카메라.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 검출부와 수직하는 방향으로 배치되며, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제2 검출부를 더 포함하는 방사선 카메라.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부와 각각 수직하는 방향으로 배치되며, 서로 이격되어 대향하는 한 쌍의 제3 검출부를 더 포함하는 방사선 카메라.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 검출부, 상기 제2 검출부 및 상기 제3 검출부는 내측에 정육면체 형상의 공간이 형성되도록 배치되는 방사선 카메라.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 검출부 사이의 거리는 160mm 이하인 방사선 카메라.
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 검출부는,
    각각 섬광체, 및 상기 섬광체의 일면에 결합되는 광센서를 포함하는 방사선 카메라.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 섬광체는 LaCl3(Ce)를 포함하는 재질로 이루어지는 방사선 카메라.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광센서는 위치민감형 광전자 증배관을 포함하는 방사선 카메라.
  12. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 검출부가 취득하는 정보를 제공받는 신호처리부를 더 포함하며,
    상기 신호처리부는 상기 한 쌍의 제1 검출부 각각이 취득하는 에너지 정보를 비교하여 검출순서를 결정하는 방사선 카메라.
  13. 제12항에 있어서,
    입사되는 방사선의 에너지는 1700keV 이하이며,
    상기 신호처리부는 적은 에너지 정보가 취득된 검출부를 선순위로 결정하는 방사선 카메라.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 신호처리부는 MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization) 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 방사선 카메라.
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