KR101104960B1 - 디지털 ｘ선 검출장치 - Google Patents

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Abstract

디지털 X선 검출장치에 관한 것으로, X선을 전기적 신호로 변환하는 광 도전체, 변환된 전기적 신호를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 조사 감지부, 및 조사 감지부로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 상기 변환된 전기적 신호를 검출하여 X선 영상을 생성하는 영상 생성부를 포함하는 디지털 X선 검출 장치에 의해 화질이 개선된 X선 영상을 생성할 수 있다.
X선, 방사선, 검출, 디텍터

Description

디지털 Ｘ선 검출장치{Digital X-ray detector}
본 발명은 디지털 X선 검출장치에 관한 것으로, 특히 자동으로 X선의 조사 여부를 인식하는 디지털 X선 검출장치에 관한 것이다.
디지털 X선 영상 검출장치는 인체 또는 물체를 투과한 X선(x-ray)과 같은 방사선을 필름 없이 전기적으로 검출하여 영상 정보를 획득하는 장치이다. 즉, 방사선을 조사(照射)하여 얻어진 영상정보를 전기적 신호로 변환하고 이를 검출함으로써, 인체의 골격이나 장기의 이상 여부 또는 물체의 균열 등을 확인할 수 있다.
도 1 은 일반적인 디지털 X선 검출 시스템의 구성도이다.
도시된 바와 같이 일반적인 디지털 X선 검출 시스템은 X선을 발생시키는 X선 제너레이터(10), 생성된 X선을 피사체를 향해 조사하는 X선 콜리메이터(collimator, 20), 검색 대상을 투과한 X선 및 X선 콜리메이터(20)로부터 조사된 X 선을 수광하여 영상 데이터로 검출하는 X선 디텍터(30), X선 디텍터(30)에서 검출 영상을 화면으로 출력하는 디스플레이(40)를 포함한다.
그런데 엑스레이 디텍터(30)에서 X선이 조사되었음을 검출하기 위해서 작업자는 일일이 핸드 스위치 혹은 엑스레이 콘솔과 같은 조작부(50)를 이용하여 엑스 레이 준비 신호 및 조사 신호를 수동으로 입력해야한다.
이 같이 수동으로 엑스레이 준비 신호 및 조사 신호를 수동으로 입력하는 불편함을 없애기 위해, 직접 디텍터에 조사된 X선과 같은 방사선을 인식하는 구조가 제안된 바 있다. 구체적으로 디텍터의 외부에 엑스레이 외장 센서를 장착하거나, 디텍터 패널의 일부 픽셀을 X선 검출 센서로 사용하는 구조가 사용되고 있다.
그러나, 외장 센서를 디텍터 외부에 장착하는 구조는 실제 X선을 검출하는 부분이 디텍터의 가장 자리에 위치하기 때문에, 피사체에 조사되는 엑스레이 양과 센서에서 검출되는 엑스레이 양이 정확히 일치하지 않는다는 문제가 있다. 또한, 엑스레이 검출 센서를 디텍터 패널 일부에 장착하는 구조는 디텍터 패널의 픽셀 일부를 공유해야 하기 때문에 디텍터의 해상도가 제한된다는 문제가 있다. 또한, 두 가지 구조 모두 피사체가 센서를 가릴 경우에는 오동작을 일으킬 우려가 있다.
본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 조사된 X선을 자동으로 정확히 인식할 수 있는 디지털 X선 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제는 X선을 전기적 신호로 변환하는 광 도전체, 변환된 전기적 신호를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 조사 감지부, 및 조사 감지부로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 상기 변환된 전기적 신호를 검출하여 X선 영상을 생성하는 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 검출 장치에 의해 달성된다.
이때 조사 감지부는 변환된 전기적 신호에 의해 점등되는 포토다이오드 및 포토 다이오드의 점등을 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 광 검출기를 포함한다.
또한 조사 감지부는 전류를 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 전류 감지 센서일 수도 있다.
본 발명에 따르면, 디지털 X선 검출장치가 X선의 조사를 자동으로 인식할 수 있고, 화질이 개선된 X선 영상을 생성할 수 있다. 또한 X선 제너레이터와 X선 디텍터 간에 신호를 동기화할 필요가 없다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2 는 일 실시예에 따른 디지털 X선 검출장치의 예시도이다.
도시된 바와 같이 디지털 X선 검출 장치는 전원 공급부(200), 일단에 바이어스 전극(210)을 포함하는 광전 변환부(220), 조사 감지부(240) 및 영상 생성부(250)를 포함한다.
전원 공급부(200)는 광전 변환부(220)에서 전하가 생성되었을 때에 전류가 흐를 수 있도록 전원을 공급한다.
광전 변환부(220)는 광 도전체(Photoconductive layer)를 포함하며 상부에서 X선이 입사되면, 입사되는 X선과 반응하여 이온화 현상을 일으킨다. 광 도전체는 예를 들어 X-ray에 민감한 비정질 셀레늄(a-Se) 혹은 비정질 실리콘(a-Si)으로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 전원 공급부(200)는 광전 변환부(220)의 상부에 적층되는 바이어스 전극(210)에 고전압을 인가하여 전계를 형성한다. 바이어스 전극(210)은 X선 조사시 광전 변환부(220) 내부에서 이온화된 전하의 분리 이동을 유발시킨다. 즉, 바이어스 전극(210)에서 형성되는 전 계에 의해 광전 변환부(220)에서의 전자들은 바이어스 전극(210)이 형성되는 상부 방향으로 이동한다. 반면, 광전 변환부(220)에서 정공들은 하부 방향으로 밀려나게 된다. 밀려난 정공들은 광전 변환부(220)의 하부에 형성되는 수집 전극(230), 예를 들어 박막 트랜지스터층(TFT)에 축적되고, 이 축적된 전자들에 의한 전하에 의해 X선 영상이 검출될 수 있다.
조사 감지부(240)는 광전 변환부(220)에서 변환된 전기적 신호를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력한다. 도 2 에서 알 수 있듯이, 조사 감지부(240)는 수집 전극(230)에 전하가 충분히 축적된 이후에 전기적 신호를 전달받게 된다. 즉, X선 영상이 생성 가능한 시점에서 전기적 신호를 전달받기 때문에, 조사 감지부(240)에서 전기적 신호가 감지되면 즉각 X 선 영상을 생성하는 것이 가능하다.
일 실시예에 있어서 조사 감지부(240)는 포토 다이오드(242) 및 포토 다이오드의 점등을 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 광 검출기(244)를 포함한다. 이때 광 검출기(244)는 포토 리셉터로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, X 선이 조사되면 광 도전체 내부에서 이온화 현상에 의해 양전하와 음전하가 생성되고, 생성된 전하 중 음전하가 바이어스 전극(210) 방향으로 이동하면서 전류가 생성된다. 수집 전극(230)에 충분히 전하가 쌓일 만큼 어느 정도 시간이 지난 후에, 포토 다이오드(242)는 생성된 전류에 의해 점등될 수 있다. 광 검출기(244)는 포토 다이오드(242)의 점등을 감지하여 포토 다이오드(242)가 점등 상태일 동안은 지속적으로 X선 조사 감지 신호를 출력한다. 이에 따라 별도의 조작 없이도 영상 생성부(250)는 자동으로 영상 생성이 가능한 시점에서 X선 이 조사됨을 인지할 수 있어, 더 선명한 X 선 영상을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 조사 감지부(240)는 전류를 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 전류 감지 센서를 포함한다. 전술한 바와 같이, X 선이 조사되면 광 도전체 내부에서 이온화 현상에 의해 양전하와 음전하가 생성되고, 생성된 전하 중 음전하가 바이어스 전극(210) 방향으로 이동하면서 전류가 생성된다. 이때 전류 감지 센서가 생성된 전류를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력할 수 있다.
일 양상에 따라 조사 감지부(240)는 전류를 감지하여 감지되는 전류 세기가 소정 값 이상이면 X선의 조사 감지 신호를 출력한다. 이에 따라 어느 정도 X 선에 의해 변환된 전기적 신호가 수집 전극(230)에 축적된 이후에 X선 영상을 생성하는 것이 가능하다.
그리고 영상 생성부(250)는 조사 감지부(240)로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 수집 전극(230)에 축적된 전기적 신호를 검출하고, 이를 이용하여 X선 영상을 생성한다.
즉, X선이 수집 전극(230)에 어느 정도 축적되어 X선 영상 생성이 가능한 시점에서 X선이 조사됨을 인지할 수 있어, 더 선명한 X 선 영상을 생성할 수 있다.
도 3 은 또 다른 실시예에 따른 디지털 X선 검출장치의 예시도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 전원 공급부(200)의 접지단과 광전 변환부(220)의 접지단 사이에 연결될 수도 있고, 도 3 에 도시된 바와 같이 전원 공급부(200)와 바이어스 전극(210) 사이에 연결될 수도 있다. 즉, 전류가 흐르는 패스(path) 내 에서 조사 감지부(240)의 위치는 한정되지 않는다.
도 4 는 일 실시예에 따른 광전 변환부를 보다 상세히 도시한 예시도이다.
도 4 에 도시된 디지털 X선 검출장치는 X선의 직접 검출 방식에 따른 예시도이다. 일 실시예에 있어서 광전 변환부 전극(212)과 절연층(214)을 통과한 X선에 반응하여 이온화 현상을 일으키는 광도전체(220)를 포함한다. X선이 입사되면 광 도전체 내부에서 이온화 현상이 일어나고, 전극(212)에 의해 양전하와 음전하가 반대방향으로 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 일 실시예에 있어서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 수집 전극(230)과 TFT(Thin-Film Transistor, 222)를 포함하는 기판에 광도전체(220), 절연층(214)과 전극(212)을 순서대로 적층하여 형성할 수 있다.
도 5 는 다른 실시예에 따른 광전 변환부를 보다 상세히 도시한 예시도이다.
도 5에 도시된 디지털 X선 검출장치는 X선의 간접 검출 방식에 따른 예시도이다. 간접 검출 방식에 따른 광전 변환부는 발광체(215)와 포토 다이오드(225)를 포함한다. 이 경우, X-ray가 조사되면, 발광체(215)에서 가시광선이 발생 된다. 일 실시예에 있어서, 발광체(215)는 신틸레이터(scintillator)일 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다. 그리고 가시광선에 의해 포토 다이오드(225)에서 양전하와 음전하가 생성되고, 생성된 전하는 포토 다이오드(225)에 인가된 바이어스 극성에 따라 음 전하와 양 전하가 반대로 이동하면서 전류를 생성한다. 일 실시예에 있어서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 수집 전극(230)과 박막 트랜지스터(TFT, Thin-Film Transistor, 222)를 포함하는 기판에 포토 다이오드(225), 발광체(215)를 순서대로 적층함으로써 형성할 수 있다.
도 6 은 일 실시예에 따른 디지털 X선 검출 방법의 흐름도이다.
먼저, X선이 조사되면(300), 광전 변환부 내부에서 이온화 현상이 일어나고 양전하와 음전하가 생성된다. 그리고 광전 변환부 일단에 형성된 바이어스 전극에 의해 음전하는 바이어스 전극 방향으로 이동하고, 양전하는 바이어스 전극과 반대방향으로 이동한다. 즉 양전하는 수집 전극에 축적되게 된다. 이 같이 전하 이동이 일어남에 따라 전류가 생성된다(310).
조사 감지부는 광전변환부에서 전류가 생성되었음을 감지하고, X선 조사 감지 신호를 출력한다. 이때 조사 감지부는 축전 전극에 어느 정도 전하가 수집되고, X선 영상이 생성 가능한 시점에서 X선 조사 감지 신호를 출력할 수 있다(320). 일 실시예에 있어서 조사 감지부는 포토 다이오드 및 포토 다이오드의 점등을 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 포토 리셉터로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, X 선이 조사되면 광전변환부 내부에서 이온화 현상에 의해 전류가 생성된다. 포토 다이오드는 생성된 전류에 의해 점등되고, 광 검출기는 포토 다이오드의 점등을 감지하여 포토 다이오드가 점등 상태일 동안은 지속적으로 X선 조사 감지 신호를 출력한다. 다른 실시예에 있어서, 조사 감지부는 전류를 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 전류 감지 센서일 수도 있다.
이 후에 조사 감지부로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 수집 전극에 축적된 전기적 신호를 검출하고, 이를 이용하여 X선 영상을 생성한다(330).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 은 일반적인 디지털 X선 검출 시스템의 구성도,
도 2 는 일 실시예에 따른 디지털 X선 검출장치의 예시도,
도 3 은 또 다른 실시예에 따른 디지털 X선 검출장치의 예시도,
도 4 는 일 실시예에 따른 광전 변환부를 보다 상세히 도시한 예시도,
도 5 는 다른 실시예에 따른 광전 변환부를 보다 상세히 도시한 예시도,
도 6 은 일 실시예에 따른 디지털 X선 검출 방법의 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. X선을 전기적 신호로 변환하는 광전변환부;
    상기 변환된 전기적 신호를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 조사 감지부; 및
    상기 조사 감지부로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 상기 변환된 전기적 신호를 검출하여 X선 영상을 생성하는 영상 생성부;를 포함하고,
    상기 광전변환부는,
    광도전체, 절연층 및 전극이 순서대로 적층되어 형성되고,
    상기 X선의 입사에 따라 상기 광도전체 내부에 발생되는 이온화 현상에 따라, 상기 전극에서 양전하 및 음전하가 서로 반대 방향으로 이동하면서 상기 전기적 신호로서 전류를 발생하고,
    상기 조사 감지부는,
    상기 변환된 전기적 신호에 의해 점등되는 포토 다이오드 및;
    상기 포토 다이오드의 점등을 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 광 검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 검출 장치.
  3. X선을 전기적 신호로 변환하는 광전변환부;
    상기 변환된 전기적 신호를 감지하여 X선 조사 감지 신호를 출력하는 조사 감지부; 및
    상기 조사 감지부로부터 X선 조사 감지 신호가 출력되면, 상기 변환된 전기적 신호를 검출하여 X선 영상을 생성하는 영상 생성부;를 포함하고,
    상기 광전변환부는,
    광도전체, 절연층 및 전극이 순서대로 적층되어 형성되고,
    상기 X선의 입사에 따라 상기 광도전체 내부에 발생되는 이온화 현상에 따라, 상기 전극에서 양전하 및 음전하가 서로 반대 방향으로 이동하면서 상기 전기적 신호로서 전류를 발생하고,
    상기 조사 감지부는 전류를 감지하여 X선의 조사 감지 신호를 출력하는 전류 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 검출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지되는 전류 세기가 소정 값 이상이면 X선의 조사 감지 신호를 출력 하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 검출장치.
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