KR101300269B1 - 3ｄ 단층촬영 장치 - Google Patents

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강원구
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Abstract

본 발명은 다양한 제품을 3차원 영상화하기 위하여 고속 검출용 평판형 검출기(71)와 대규모 정밀 검출용 선형 검출기(72)를 혼합하여 3차원 영상화가 가능한 3D 단층촬영 장치에 관한 것이다.

Description

3Ｄ 단층촬영 장치{3D COMPUTED TOMOGRAPHY}
본 발명은 3D 단층촬영 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태의 산업용 제품(피사체)을 X-선을 이용하여 영상화하여 육안으로 확인이 불가능한 내부를 포함한 이상구물의 위치 또는 불순물 등을 확인하기 위한 3D 단층촬영 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3D 단층촬영 장치는 인체의 내부를 영상화하기 위한 의료용으로 사용되고 있다.
일부 산업용 제품을 3D 영상화함에 있어서 핸드폰과 같은 소규모의 제품을 검색하는데 일부 사용되고 있으나 산업전반의 제품을 영상화하기엔 검색영역이 부족한 실정이다.
그리고, 종래의 3D 단층촬영 장치는 한 개의 방사선원(X선)과 단일 검출 시스템으로 구성되어 있고, 검출 시스템으로서 크게 선형 검출기(Linear Detector array)가 있으며, 최근 들어 다중채널 CT(MDCT, multi-detector CT)가 도입되어 의료용으로 활용되고 있고, 산업용으로서 평판형 검출기는 소규모의 제품을 고속 검출하는데 활용되고 있다.
선형 검출기는 직선형 검출기로 제품을 영상화하는데 한 단층씩 영상화하여 전체 제품을 검색하는 구조이고, 다중 채널 검출기는 일정량을 채널 수 단층씩 영상화하여 선형 검출기보다 빠르게 영상화가 가능하며, 현재 활용되고 있는 평판형 검출기는 일정 규모의 사각형 내에 격자형으로 이루어져 있어, 제품의 수직이동 없이 회전만으로도 영상화 구성이 가능하다.
그런데, 대부분의 의료용 검출기는 160㎸규모이며, 다중채널 검출기는 고투과력이 필요한 산업용 기반의 고에너지 300㎸급 이상에서는 활용될 수 없는 한계가 있다.
선행기술문헌 1(10-1999-0038036; 엑스선 단층 영상 장치) 선행기술문헌 1에는 엑스선 단층 영상 장치에 대한 기본적인 기술 내용이 언급되어 있다. 엑스선 단층 영상 장치는 의료 분야에서 오래 전부터 사용되어 오고 있는 장치로서 여러 가지 종류가 있다. 최근에는 의료 분야뿐만 아니라 전자산업 분야에서 PCB의 부품 접속 상태나 반도체의 구조 관찰을 위한 검사 측정 장비로서 X선 단층 영상 장치가 필요하게 되었다. 왜냐하면, 전자 부품들과 반도체 제품들은 육안으로는 판별할 수 없을 정도로 그 선폭들이 작아지고 있고, 또 일부 반도체 팩키지들은 PCB에 부착된 후에는 외부에서 리드들을 볼 수가 없도록 되어 있기 때문에, X선을 이용하여 단층 영상을 획득하고 이를 판별하여 불량 여부를 검사하기 위함이다. 도 1은 선행기술문헌 1에 언금된 엑스선 단층 영상 장치의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다. 엑스선 단층 영상 장치로는 선형 단층 영상법, 원형 단층 영상법, 타원형 단층 영상법, 8자형 단층영상법 등 여러 종류의 단층 영상법을 이용한 장치들이 많지만, 도 1에 보인 바와 같은 원형 단층 영상법을 이용한 장치를 들 수 있다. X선을 이용한 원형 단층 영상법을 이용한 장치는 기준선 Z에 대하여 일정한 각도로 X선을 조사하며 회전할 수 있게 만든 X선 발생장치(10)와, 피사체(11)를 일정한 속도로 회전시켜 주기 위한 회전테이블(12)과, 피사체를 통과한 X선의 영상을 가시광선 상으로 변환시켜 주기 위한 영상증배관(13)과, 영상증배관(13)의 영상을 비디오 영상 신호로 변환시켜 주기 위한 비디오카메라(15)를 포함한다. 이러한 종래의 엑스선 단층 영상 장치는 X선 발생장치(10)를 회전시켜 발생되는 X선을 기준선에 대하여 일정한 각도로 회전시키면서 피사체(11)를 회전테이블(12)로 X선 발생장치와 동기화시켜 회전시킨다. 이렇게 하면 영상증배관(13)에는 피사체(11)의 X선 영상이 발생되며 이를 카메라가 촬영하여 저장하거나 컴퓨터로 가공하여 피사체(11)의 단층 영상을 얻는다. 단층영상은 회전하면서 발생되는 다수의 영상을 공간적으로 일치시켜 겹치면 단층 상이 얻어진다. 다수의 X선 영상을 겹치면 단층 상이 얻어지는 원리는 일반적인 단층 영상 장치가 하나의 필름에 다수의 상을 겹쳐서 나타내는 것과 같이 비디오 영상을 디지털적으로 겹치게 하여 단층영상을 얻을 수 있는 것을 공지하고 있다. 선행기술문헌 2(10-2010-0118395; 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치) 도 2a는 선행기술문헌 2의 일실시예에 따른 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치의 구성도이고, 도 2b는 선행기술문헌 2의 일실시예에 따른 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 선행기술문헌 2인 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치는 씨티빔송출부(100), 디텍터(200), 시료회전수단(310)이 설치 구성되는 본체(700)와; 본체(700)의 어느 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되되 씨티빔송출부이동부재(110)와 연결되어 씨티빔송출부이동부재가 상하 이동시 상하로 이동되며 씨티빔을 송출시키는 씨티빔송출부(100)와; 본체(700)의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되되 디텍터이동부재(210)와 연결되어 디텍터이동부재(210)에 의해 상하로 이동되며 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하는 디텍터(200)와; 씨티빔송출부와 디텍터 사이에 설치 구성되며, 회전되는 시료(300)를 고정하여 회전하는 시료회전수단(310)을 포함하는 구성으로 공지하고 있다. 선행기술문헌 1 및 2는 X선 또는 씨티빔을 활용하여 피사체(11) 또는 지질자원 코어의 삼차원 영상을 얻을 수 있도록 하는 기술에 대하여 언급하고 있지만 X-선 중 콘-빔 또는 선형-빔에 따른 X-선 검출기의 활용에 대한 구체적인 제안이 없다.
본 발명의 목적은 다양한 형태의 산업용 제품(피사체)을 X-선을 이용하여 영상화하여 육안으로는 확인이 불가능한 내부를 포함한 이상구물의 위치 및 불순물 등을 확인할 수 있는 3D 단층촬영 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 X-선 검출기로서 대규모 저속의 특성이 있는 선형 검출기와, 고속 소규모의 특성이 있는 평판형 검출기를 선택적으로 사용토록 할 수 있는 3D 단층촬영 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 기존의 공간적 투과력의 제한을 극복하고 산업용으로 필요한 450㎸급 이상의 고투과력 환경 내에서 검출기를 필요에 따라 선택하여 사용 가능하게 할 수 있는 3D 단층촬영 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 고속 검출용의 평판형 검출기와 대규모 정밀 검출용의 선형 검출기를 선택적으로 적용토록 함으로써 X-선이 콘-빔일 경우와 선형-빔일 경우 각각의 장비를 구비하여야만 하는 문제점을 일거에 해소할 수 있는 3D 단층촬영 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
베이스의 일측에 세워진 일측 서포터에 장착되며 고압 발생기의 고전압을 활용하여 윈도우로 X-선을 발생시키는 X-선 발생기와, 상기 베이스의 중간에 장착되어 상기 X-선 발생기로부터 발생된 X-선에 노출되는 피사체를 받쳐주는 받침구와, 상기 베이스의 타측에 세워진 타측 서포터에 장착되어 상기 피사체를 통과한 X-선을 검출하는 X-선 검출기와, 상기 X-선 검출기를 통해 검출된 X-선을 영상 데이터로 변환시키면서 습득하는 영상데이터 습득기와, 상기 영상데이터 습득기로부터 얻어진 영상 데이터를 영상으로 보여주면서 저장하는 단말기와, 상기 X-선 발생기, 받침구, X-선 검출기, 영상데이터 습득기의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 3D 단층촬영 장치에 있어서,
상기 X-선 검출기는 상기 X-선 발생기의 윈도우로부터 조사되는 X-선이 콘-빔일 경우 평판형 검출기로 이루어지고, 상기 X-선 발생기의 윈도우로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 상기 평판형 검출기의 정면에 착탈 가능하게 배치되는 선형 검출기를 더 포함하며;
상기 평판형 검출기의 정면에 선형 검출기가 배치될 경우 상기 X-선 발생기로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 상기 윈도우 정면에 콜리미터가 착탈 가능하게 배치되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 다양한 형태의 산업용 제품(피사체)을 X-선을 이용하여 영상화하여 육안으로 확인이 불가능한 내부를 포함한 이상구물의 위치 및 불순물 등을 확인할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 X-선 검출기로서 대규모 저속의 특성이 있는 선형 검출기와, 고속 소규모의 특성이 있는 평판형 검출기를 선택적으로 사용토록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기존의 공간적 투과력의 제한을 극복하고 산업용으로 필요한 450㎸급 이상의 고투과력 환경 내에서 X-선 검출기를 필요에 따라 선택하여 사용 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 고속 검출용의 평판형 검출기와 대규모 정밀 검출용의 선형 검출기를 선택적으로 적용토록 함으로써 X-선이 콘-빔일 경우와 선형-빔일 경우 각각의 장비를 구비하여야만 하는 문제점을 일거에 해소할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 콜리미터는 X-선 검출기가 선형 검출기를 포함할 경우 X-선 발생기의 윈도우로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 X-선 발생기의 측면에서 원호운동을 하는 일측 아암에 장착되어 윈도우의 정면에 배치되도록 하고, 선형 검출기는 X-선 발생기의 윈도우로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 평판형 검출기의 측면에서 원호운동을 하는 타측 아암에 장착되어 평판형 검출기의 정면에 배치되도록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 X-선 발생기는 고압 발생기의 고전압을 활용하여 450kVp급 X-선을 발생토록 하여 보다 정밀한 피사체의 3D 영상을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 타측 서포터는 베이스의 양측에 놓여진 종방향 레일을 따라 피사체로부터 원근 이동 가능토록 하여 피사체의 크기에 따라 X-선 검출기의 원근을 조절토록 하고, 받침구 역시 베이스의 양측에 놓여진 종방향 레일을 따라 X-선 발생기로부터 원근 이동 가능토록 하여 X-선 발생기로부터의 거리 조정을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 X-선 발생기는 일측 서포터에 지지되면서 일측 롱스크류의 정역회전에 따라 높낮이가 조절되도록 하여 피사체의 크기에 연동될 수 있도록 하고, 더 나아가 X-선 검출기 역시 타측 서포터에 지지되면서 타측 롱스크류의 정역회전에 따라 높낮이가 조절되도록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 받침구는 종방향 레일에 지지되는 받침판과, 받침판의 양측에 놓여진 횡방향 레일을 따라 횡방향으로 이동 가능한 받침대를 포함하여, 피사체의 회전을 통한 입체영상 취득을 가능케 하면서 횡방향으로의 이동으로 피사체의 부피에 따른 위치 조절을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌 1에 언금된 엑스선 단층 영상 장치의 동작원리를 설명하기 위한 도면.
도 2a는 선행기술문헌 2의 일실시예에 따른 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치의 구성도.
도 2b는 선행기술문헌 2의 일실시예에 따른 지질자원 코어 분석용 컴퓨터 단층촬영장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 개략 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 개략 평면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 사진.
본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
국내의 비파괴 영상기반 내부 검사장치의 기술은 1990년대 초부터 활발히 연구되기 시작하였으며, X-선을 인체에 적용하여 단층 촬영하는 의료용 연구개발부터 시작하여 산업용 검색시스템으로 확장되어 가고 있는 추세이다.
의료용 검사장치는 형상 모델링과 용량측정 모델을 사용하는 방법으로의 적용은 일반화된 기술로 이미 활용되고 있다.
산업용 내부 검사장치는 의료목적 대상 면적보다는 일반적으로 대면적 검색을 요하게 된다. 특히, 산업용 CT에서 밀도가 높거나 초대형 시료의 경우 높은 투과력이 요구된다.
대면적 검색과 고밀도 초대형 부품 영상 취득을 위해서는 보다 높은 에너지의 X-선(450 kVp급) 발생기와, 이를 검출해 낼 수 있는 검출 시스템이 필요하다.
그런데, 높은 에너지의 검출은 기존에 개발되었던 의료용 검사장치에는 이용이 제한적이었고, 이에 따라 산업용 분야에서 넓게 활용될 수 있는 장점으로 인해 최근 검사장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
또한, X-선을 이용한 단층 촬영 응용 분야로 최근에는 CAD(Computer Aided Design), CAM(Computer aided manufacturing)을 비롯하여 이를 활용한 컴퓨터 이용 공학 CAE(Computer Aided Engineering)가 활발히 연구되고 있다. 이들 응용에서는 외견이나 내부의 모사뿐만 아니라 해당 품목의 성능을 분석하는데 관심이 보다 집중되고 있는데, 예컨대, CAD시스템으로 작성한 설계도를 토대로 제품을 만들 경우 강도, 내구성, 진동평가 등의 성능면에서도 어떤 특성을 갖고 있는가 하는 것까지 작성한 제품모델을 컴퓨터 안에서 상세히 검토하고 그 데이터를 토대로 모델을 수정, 설계 및 변경까지 할 수 있다.
이것은 시스템으로 한번 제작된 시작품을 산업용 비파괴 영상기반 검사 장치를 활용하여 손쉽게 재구성/재조합시킬 수 있으므로 시작품을 실제로 고쳐 만드는 수고를 덜 수 있어 신제품 개발기간의 단축이나 원가절감에 활용될 수 있다.
한편, 국내외 기간산업의 발달과 더불어 고밀도 부품의 모델 추출, 역공정 개발 및 정밀도 검증에 대한 요구 등으로 산업용 검사장치에 대한 관심이 날로 높아지고 있다.
예컨대, 부품소재 및 연료전지 산업 등 급속한 기술변화를 요하는 분야에서 선진 기술의 분석 및 개발된 기술에 대한 검증을 필요로 한다. 이러한 분석기술로써 3차원 CT 기술은 시료에 대한 형상학적 정보뿐만 아니라 정량적 분석을 제공해 줄 수 있다는 점에서 최상의 방안으로 평가되고 있다.
현재, 자동차 엔진, 미사일 탄두 분석 부문 등에서는 부분적으로 적용을 시작하고 있으며, 3D를 활용한 산업용 검사장치의 3D 처리연구가 본격적으로 수행될 수 있는 계기가 되고 있다.
특히, 역공학 분야에서 산업용 CT를 이용하고자 하는 노력은 선진국 중심으로 지속적으로 시도되어 왔으며. 국내 3차원 영상 소프트웨어 산업은 충분한 기술적 수준에도 불구하고, 산업적 측정분야와 교류 약화로 특정분야에서만 편향적으로 연구가 수행되어 왔다.
다시 말해, 국내 관련 기술이 발전함에 따라 기존의 문제를 극복할 수 있는 가능성이 커지고 있으며, 특히 의료용으로 사용되는 3차원 가시화 영상재구성 분야를 산업용에 접목할 경우 시너지 효과가 클 것으로 기대된다. 특히, 최근 연구 개발된 국소 관심 부위(ROI) 영상 재구성 방법을 산업용 3차원 검사기법에 접목할 경우 시료의 크기 문제를 극복할 수 있고, 산업적 수요가 증가될 것으로 기대되며 선진국 기술에 비해 기술적 우위를 점위할 수 있을 것이라 판단된다.
국내외 정밀부품의 제조 산업의 발달과 관련하여 450kVp급 고에너지를 이용한 3D 단층촬영 장치는 해당 기간산업의 요구수준의 상향평준화가 되어감에 따라 점점 더 많은 수요를 창출할 것이다.
다만, 급격한 해당 경기의 불황에서는 3D 단층촬영 장치의 소요는 감소될 수 있으나, 현재의 기술 발달 수준과 기간산업의 다변화 추세와 맞물려 경기변동성과는 무관하게 성장성을 유지 할 것으로 본다.
X-ray를 이용한 3D 단층촬영 장치의 경우 고 투과성을 가지고 좀 더 많은 부분에서 검색이 가능한 바, 많은 정밀 부품 제조사에서 사용되고 있는 추세이나, 이 역시 X-ray를 발생하는 부분인 방사선선원을 포함한 3D 단층촬영 장치를 제조하는 회사는 미국, 유럽등 극소수 국가에서만 제조하고 있는 실정이다.
결국, 본 발명을 통하여 해당 3D 단층촬영 장치의 세계시장을 선점할 수 있는 계기가 될 것으로 판단한다.
X-선 발생기(40)는 여러 가지의 부대 시스템과 더불어 영상을 구성하는 필수적인 구성요소이다. 과거 저에너지 X-선을 활용하는 비파괴 검사를 사용할 때에 X-선 발생기(40)와 영상을 볼 수 있는 필름이 필요한 것과 마찬가지로 450kVp급 X-선 발생기(40)도 X-선이 투과한 이후에 이를 검출할 X-선 검출기(70), X-선 검출기(70)에서 받아들인 신호를 영상신호로 바꾸어 줄 수 있는 Data Acquisition System[DAS; 영상데이터 습득기(80)], 이 영상을 처리하는 영상 처리 프로그램, 영상의 저장을 위한 서버장치 등 많은 기반 영역들이 수반되어야 한다.
이와 같이 450kVp급 X-선 발생기(40)는 해당 기술의 발전은 전체 시스템의 성능 향상을 위해 필연적으로 이와 수반된 기술의 발전을 필요로 한다. 또한 450kVp급 X-선 발생기(40)와 달리 검출기나 DAS, 영상 처리 시스템은 의료용이나 전자 부품, 산업용 등에 독자적으로 사용 가능하다.
국내에선 방사선을 이용한 비파괴 영상기반 내부 검사장치 개발을 위하여 수년간 기반기술 확보를 위한 연관 과제를 수행하여 소용량 검색시스템의 개발의 상용화를 앞두고 있으나 450kVp 고에너지, 3D영상 구현과 단층촬영 검색 시스템의 개발은 아직 시초단계에 있으므로 시기 적절한 투자만 이루어진다면 세계시장 선점 등의 가능성이 있다.
또한, 국내외 비파괴 영상기반 내부검사 장치 시장은 미국 항만보호법 시행으로 현재보다 급속한 팽창을 나타낼 것이라고 여러 리서치들은 보고를 하고 있다. 450kVp급 X-선 발생기(40)를 활용한 3D 단층촬영 장치의 개발로 고에너지 검사장비의 국산화를 이루어 낸다면 이렇게 급속히 커지는 해외 시장에 대한 수출과 국내 시장의 수입대체 효과는 매우 크리라 예상된다.
450kVp급 고에너지를 이용한 3D 단층촬영 장치는 450kVp 고에너지 X-선 발생기(40)를 통하여 기존의 저에너지 영역에서 검출하지 못하였던 정밀부품의 내부를 검사하기 위한 고에너지에 검사시스템이다.
구성요소로는 고에너지 X-선 발생기(40), 정밀하고도 고투과력 고에너지 검출기, 고투과력이 필요없는 부품의 검색을 위한 고속 2D 검출기, 검사하고자 하는 정밀부품의 정밀 회전/이송 시스템, 고에너지 대역에서 CT 산란 보정을 휘한 회전축과 평행하게 정렬된 빔차단 스트립, 누설방사선을 안전하게 차폐할 수 있는 차폐물 등으로 구성된다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치(3D computed tomography, 3DCT)는 다양한 형태의 산업용 제품[피사체(P)]을 X-선을 이용하여 영상화하여 육안으로 확인이 불가능한 내부를 포함한 이상구물의 위치 및 불순물 등을 확인하기 위한 3차원으로 구성하기 위한 것이다.
선형 검출기(72)는 대규모 저속의 특성이 있고, 평판형 검출기(71)는 고속, 소규모 특성이 있다.
기존의 단일 방사선원 단인 검출시스템의 공간적 단점을 극복하기 위하여 본 발명에서 제안하는 3D 단층촬영 장치는 선형 검출기(72)의 대규모 특성과 평판형 검출기(71)의 고속특성을 동시에 활용 가능토록 한 것이다.
기존의 평판형 검출기(71)는 대부분 의료용 목적으로 160㎸ 미만 급에서만 소규모 제한적으로 사용되고 있으며, 선형 검출기(72)를 고에너지에 활용하기 위해서는 해상도의 감소와 대규모의 공간이 필요하게 된다.
본 발명은 기존의 공간적 투과력의 제한을 극복하고 산업용으로 필요한 450㎸급 이상의 고투과력 환경 내에서 검출기를 필요에 따라 선택하여 사용 가능한 3D 단층촬영 장치에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 다양한 제품을 3차원 영상화하기 위하여 고속 검출용 평판형 검출기(71)와 대규모 정밀 검출용 선형 검출기(72)를 혼합하여 3차원 영상화가 가능한 3D 단층촬영 장치를 제안하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 개략 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 개략 평면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치를 나타내는 사진이다.
본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치는 도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 베이스(10)의 일측에 세워진 일측 서포터(30)에 장착되며 고압 발생기(20)의 고전압을 활용하여 윈도우(41)로 X-선을 발생시키는 X-선 발생기(40)와, 베이스(10)의 중간에 장착되어 X-선 발생기(40)로부터 발생된 X-선에 노출되는 피사체(P)를 받쳐주는 받침구(50)와, 베이스(10)의 타측에 세워진 타측 서포터(60)에 장착되어 피사체(P)를 통과한 X-선을 검출하는 X-선 검출기(70)와, X-선 검출기(70)를 통해 검출된 X-선을 영상 데이터로 변환시키면서 습득하는 영상데이터 습득기(80)와, 영상데이터 습득기(80)로부터 얻어진 영상 데이터를 영상으로 보여주면서 저장하는 단말기(90)와, X-선 발생기(40), 받침구(50), X-선 검출기(70), 영상데이터 습득기(80)의 구동을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함한다.
이때, X-선 검출기(70)는 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 콘-빔일 경우 평판형 검출기(71)로 이루어지고, X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 평판형 검출기(71)의 정면에 착탈 가능하게 배치되는 선형 검출기(72)를 더 포함한다.
그리고, 평판형 검출기(71)의 정면에 선형 검출기(72)가 배치될 경우 X-선 발생기(40)로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 윈도우(41) 정면에 콜리미터(42; Collimator)가 착탈 가능하게 배치된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 3D 단층촬영 장치는 X-선 검출기(70)로서 고속 검출용의 평판형 검출기(71)와 대규모 정밀 검출용의 선형 검출기(72)를 선택적으로 적용토록 함으로써 X-선이 콘-빔일 경우와 선형-빔일 경우 각각의 장비를 구비하여야만 하는 문제점을 일거에 해소할 수 있고, 이를 위하여 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 평판형 검출기(71)의 정면에 착탈 가능하게 배치되는 선형 검출기(72)를 더 포함토록 하면서 X-선 검출기(70)가 선형 검출기(72)일 경우 X-선 발생기(40)로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 윈도우(41) 정면에 콜리미터(42)를 착탈 가능하게 배치시킬 수 있도록 하는 것이다.
이때, 콜리미터(42)는 X-선 검출기(70)가 선형 검출기(72)를 포함할 경우 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 X-선 발생기(40)의 측면에서 원호운동을 하는 일측 아암(44)에 장착되어 윈도우(41)의 정면에 배치되도록 하고, 선형 검출기(72)는 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 평판형 검출기(71)의 측면에서 원호운동을 하는 타측 아암(74)에 장착되어 평판형 검출기(71)의 정면에 배치되도록 한다.
특히, X-선 발생기(40)는 고압 발생기(20)의 고전압을 활용하여 450kVp급 X-선을 발생토록 하여 보다 정밀한 피사체(P)의 3D 영상을 가능케 한다.
한편, 타측 서포터(60)는 베이스(10)의 양측에 놓여진 종방향 레일(11)을 따라 피사체(P)로부터 원근 이동 가능토록 하여 피사체(P)의 크기에 따라 X-선 검출기(70)의 원근을 조절토록 하고, 받침구(50) 역시 베이스(10)의 양측에 놓여진 종방향 레일(11)을 따라 X-선 발생기(40)로부터 원근 이동 가능토록 하여 X-선 발생기(40)로부터의 거리 조정을 가능하게 한다.
나아가, X-선 발생기(40)는 일측 서포터(30)에 지지되면서 일측 롱스크류(43)의 정역회전에 따라 높낮이가 조절되도록 하여 피사체(P)의 크기에 연동될 수 있도록 하고, 더 나아가 X-선 검출기(70) 역시 타측 서포터(60)에 지지되면서 타측 롱스크류(73)의 정역회전에 따라 높낮이가 조절되도록 한다.
또한, 받침구(50)는 종방향 레일(11)에 지지되는 받침판(51)과, 받침판(51)의 양측에 놓여진 횡방향 레일(52)을 따라 횡방향으로 이동 가능한 받침대(53)를 포함하여, 피사체(P)의 회전을 통한 입체영상 취득을 가능케 하면서 횡방향으로의 이동으로 피사체(P)의 부피에 따른 위치 조절을 가능케 한다.
본 발명은 다양한 형태의 산업용 제품을 X-선을 이용하여 영상화하여 육안으로 확인이 불가능한 내부를 포함한 이상구물의 위치 또는 불순물 등을 확인하기 위한 산업 분야에 이용될 수 있다.
10 : 베이스 11 : 종방향 레일
20 : 고압 발생기 30 : 일측 서포터
40 : X-선 발생기 41 : 윈도우
42 : 콜리미터 43 : 일측 롱스크류
44 : 일측 아암 50 : 받침구
51 : 받침판 52 : 횡방향 레일
53 : 받침대 60 : 타측 서포터
70 : X-선 검출기 71 : 평판형 검출기
72 : 선형 검출기 73 : 타측 롱스크류
74 : 타측 아암 80 : 영상데이터 습득기
90 : 단말기 100 : 컨트롤러
P : 피사체

Claims (4)

  1. 베이스(10)의 일측에 세워진 일측 서포터(30)에 장착되며 고압 발생기(20)의 고전압을 활용하여 윈도우(41)로 X-선을 발생시키는 X-선 발생기(40)와, 상기 베이스(10)의 중간에 장착되어 상기 X-선 발생기(40)로부터 발생된 X-선에 노출되는 피사체(P)를 받쳐주는 받침구(50)와, 상기 베이스(10)의 타측에 세워진 타측 서포터(60)에 장착되어 상기 피사체(P)를 통과한 X-선을 검출하는 X-선 검출기(70)와, 상기 X-선 검출기(70)를 통해 검출된 X-선을 영상 데이터로 변환시키면서 습득하는 영상데이터 습득기(80)와, 상기 영상데이터 습득기(80)로부터 얻어진 영상 데이터를 영상으로 보여주면서 저장하는 단말기(90)와, 상기 X-선 발생기(40), 받침구(50), X-선 검출기(70), 영상데이터 습득기(80)의 구동을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함하는 3D 단층촬영 장치에 있어서,
    상기 X-선 검출기(70)는 상기 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 콘-빔일 경우 평판형 검출기(71)로 이루어지고, 상기 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 상기 평판형 검출기(71)의 정면에 착탈 가능하게 배치되는 선형 검출기(72)를 더 포함하며;
    상기 평판형 검출기(71)의 정면에 선형 검출기(72)가 배치될 경우 상기 X-선 발생기(40)로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 상기 윈도우(41) 정면에 콜리미터(42)가 착탈 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 3D 단층촬영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 받침구(50)는 상기 베이스(10)의 양측에 놓여진 종방향 레일(11)을 따라 상기 X-선 발생기(40)로부터 원근 이동 가능하고,
    상기 종방향 레일(11)에 지지되는 받침판(51)과, 상기 받침판(51)의 양측에 놓여진 횡방향 레일(52)을 따라 횡방향으로 이동 가능한 받침대(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 단층촬영 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 콜리미터(42)는 상기 X-선 검출기(70)가 선형 검출기(72)를 포함할 경우 상기 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 선형-빔을 조사할 수 있도록 상기 X-선 발생기(40)의 측면에서 원호운동을 하는 일측 아암(44)에 장착되어 상기 윈도우(41)의 정면에 배치되는 것을 특징으로 하는 3D 단층촬영 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 선형 검출기(72)는 상기 X-선 발생기(40)의 윈도우(41)로부터 조사되는 X-선이 선형-빔일 경우 상기 평판형 검출기(71)의 측면에서 원호운동을 하는 타측 아암(74)에 장착되어 상기 평판형 검출기(71)의 정면에 배치되는 것을 특징으로 하는 3D 단층촬영 장치.
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