KR101503806B1 - 엑스레이용 그리드의 제조방법 및 상기 그리드를 이용한 엑스레이 검출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스타입의 엑스레이 검출기에 사용되는 엑스레이용 그리드의 제작방법 및 이를 이용한 검출시스템에 관한 것으로, 본 발명은 기판상에 마스크 패턴을 형성하고 에칭보호막을 형성하는 단계와 상기 에칭보호막 이외의 부분을 에칭하여 그리드 홀을 형성하는단계, 상기 그리드 홀에 X선 투과막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특지응로 하며, 상기 에칭은 습식 또는 건식에칭을 사용할 수 있으며, X선 투과막을 폴리머계 물질로 형성할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 습식 또는 건식에칭 기법을 이용하여 홀모양의 그리드를 제작할 수 있도록 하여, 종래의 납과 합성수지 필름을 순차로 절단 접합하여 스트라이퍼 타입으로 제조하는 방식에 비해 매우 간단하고 정밀한 방식으로 용이하게 그리드를 제조할 수 있는 효과가 있다.

엑스레이, 그리드(Grid), 폴리머, 가스타입 디텍터

Description

엑스레이용 그리드의 제조방법 및 상기 그리드를 이용한 엑스레이 검출시스템{Manufacturing Method of Grid In Gas Typr Detector For Detecting X-Ray Image And Detecting System}

본 발명은 엑스레이가 피사체를 통과하여 자체 산란으로 인해 정보 훼손이 발생하는 현상을 배제할 수 있는 그리드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 그리드와 이를 이용한 엑스레이 디텍팅 시스템에 관한 것이다.

엑스선 촬영은 검사하고자 하는 인체 부위에 엑스선을 조사하여 투과된 엑스선으로 상을 만들어 인체 내부의 상태 또는 병변을 알아내는 진단 방사선 검사방법이다. 이는 엑스선이 인체를 투과할 때 조직마다 흡수량이 다른 것을 이용한 것인데 엑스선은 인체를 통과하면서 일부가 흡수될 뿐만아니라 일부는 산란되어 상을 흐리게 한다. 엑스레이 그리드는 산란된 엑스선에 의하여 상이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 사용되며 피사체(인체)와 필름 사이에 배치된다.

그러나 피사체를 통과하여 피사체의 정보를 가진 엑스레이는 검출기에 도달하기 전에 자체 산란으로 인해 정보가 손실되는 문제가 발생하고 있다.

이러한 산란광을 차단하고, 산란되지 않은 엑스레이만을 선별하여 투과시키 는 구조물로서 사용되는 것이 엑스레이 그리드이다.

종래의 엑스레이 그리드의 구조를 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 엑스레이 그리드(1)는 평판 형상으로 이루어지는 구조를 취하고 있으며, 그 내부 구조를 살펴보면, 외부의 케이스(C)에 알루미늄박판(10)과 납박판(20)을 절단하여 얇은 두께의 박편을 형성하고, 각각의 박편을 순차로 접착제(30)를 가지고 부착하여 도시된 그리드(1)의 평판형상을 구현하였다. 즉 납박팍(20)은 엑스레이를 투과하지 않고, 알루미늄 박판(10)은 엑스레이를 투과시키는 성질을 이용하는 것이다. 그러나 이러한 알루미늄 박판은 엑스선에 대한 투명도가 보장되지 않아 방사선의 조사량의 증가하는 문제가 발생한바, 이를 해결하기 위하여 상술한 알루미늄판(10)을 합성수지(10')로 대체하는 방법이 제시되고 있다. 그리고 납박판과 합성수지의 접착력을 높이기 위해서 플라즈마처리를 통해 합성수지의 표면을 개질시키는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 어느 경우이던 알루미늄판과 납판을 박편의 작은 절편으로 절단하고, 이를 접착제로 부착하는 공정이던, 합성수지에 플라즈마 처리를 통해 표면을 개질하고 이를 순차적으로 접착시키는 방식이던, 2종류의 필름을 하나씩 절단하고, 이를 순차로 하나씩 접착하고, 이를 가공후에 사용함으로 제작시간이 매우 길어지는 문제점이 있었다. 아울러 2종류의 박편을 세로로 접착하는 순차 접착식의 이러한 종래의 구조의 그리드는 홀모양의 그리드를 제작하기가 어려운 문제도 아울러 존재하였다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 습식 또는 건식에칭 기법을 이용하여 홀모양의 그리드를 제작할 수 있도록 하여, 종래의 납과 합성수지 필름을 순차로 절단 접합하여 스트라이퍼 타입으로 제조하는 방식에 비해 매우 간단하고 정밀한 방식으로 용이하게 제조할 수 있는 효율적인 제조공법과 그 결과물 및 이를 이용한 검출시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 구성으로, 기판상에 마스크 패턴을 형성하고 에칭보호막을 형성하는 단계; 상기 에칭보호막 이외의 부분을 에칭하여 그리드 홀을 형성하는단계; 상기 그리드 홀에 X선 투과막을 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 엑스레이용 그리드의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 에칭방식은 습식 또는 건식에칭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 X선 투과막은 폴리머 계열의 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 일례로는 에폭시 또는 불포화폴리에스터 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이용 그리드의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 상기 기판은 납(Pb)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 제조공정에 의해 제조된 본 발명에 따른 엑스레이용 그리드는 다음과 같은 구조로 형성된다.

즉, 기판과 상기 기판에 형성되는 그리드 홀, 상기 그리드 홀에 형성되는 X선 투과막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이용 그리드가 제작되며, 이 경우 상기 X선 투과막은 폴리머 계열의 물질로 형성될 수 있으며, 상기 기판은 납(Pb)으로 형성될 수 있음은 상술한 바와 같다.

본 발명에 따른 엑스레이 그리드는 엑스레이 검출 디텍터와 결합하여 검출시스템을 구성할 수 있다.

즉, 피사체에 X선을 조사하는 X선 조사장치와 상기 피사체를 투과한 X선의 산란파장을 보정하는 엑스레이용 그리드, 그리고 상기 그리드를 투과한 X선에 의해 발생하는 검출신호를 검출하는 X레이 디텍터를 포함하는 엑스레이 검출 시스템을 구성할 수 있다.

또한, 이러한 엑스레이 검출 시스템에서 적용되는 상기 X레이 디텍터는 가스타입의 검출장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 습식 또는 건식에칭 기법을 이용하여 홀모양의 그리드를 제작할 수 있도록 하여, 종래의 납과 합성수지 필름을 순차로 절단 접합하여 스트라이퍼 타입으로 제조하는 방식에 비해 매우 간단하고 정밀한 방식으로 용이하게 그리드를 제조할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따라 제조된 그리드는 엑스레이 검출기에 들어오는 신호를 정확히 분류하여 신호의 정확성을 높일 수 있어 선명한 영상을 확보할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 엑스레이용 그리드(이하, '본 그리드'라 한다.)의 제조공정을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 본 그리드의 제조공정은, 우선 기판(100)상에 마스크(110)를 형성하고, 에칭보호면(120)을 형성한다(S1). 여기에서 기판(100)은 납(Pb)을 사용함이 바람직하다.

이후에 마스크를 제거하고, 에칭보호면(120)이 형성된 기판에 에칭을 수행한다(S2). 이 경우 에칭은 에칭보호면이 형성되지 않는 부분에 대한 에칭으로 습식에칭 또는 건식에칭이 이용될 수 있다. 습식에칭의 경우에는 과산화수소와 초산과 같은 산 종류의 에칭용액을 이용하여 에칭을 수행하며, 건식에칭의 경우에는 알아이이 장비를 이용하여 건식에칭을 하고, 에칭보호면을 제거하게 된다.

에칭을 하여 상기 기판상에 홀형상의 그리드 홀(130)이 형성되며, 형성된 그리드 홀(130) 내에 폴리머계열의 물질(예를 들어, 에폭시나 불포화폴리에스터 수지)을 이용하여 박막의 X선 투과막(140)을 형성한다(S3,S4).

도 3a는 본 발명에 따른 본 그리드의 사용상태를 도시한 것으로, 엑스레이 검출 시스템에의 적용을 도시한 것이다.

엑스레이 발생장치(A)에서 발생한 엑스레이는 피사체(B)를 투과하게 되고, 투과시에는 인체에서 조직마다의 흡수량의 차이로 인하여 일부는 흡수되고, 일부는 산란되며, 또 일부는 투과하게 된다. 산란 또는 투과된 엑스레이는 도시된 본 그리드(G)에의해 산란된 엑스레이는 제거되고, 직진성을 가진 엑스레이만이 하부에 배치된 엑스레이 디텍터(D)에의해 검출되게 된다.

이러한 검출 시스템은 피사체를 통과하여 검출정보를 가지는 엑스레이가 산란현상에 의해 발생하는 정보의 훼손을 그리드를 사용하여 산란되는 엑스레이는 보정하게되어 보다 선명한 영상을 구현할 수 있게 된다.

본 그리드를 통과한 직진성을 가지는 특정 엑스레이는 검출기(D)의 평면입사부(P)로 입사되어 피사체의 정보의 신호를 나타내게 되며, 이 신호를 회로부에서 영상신호로 전환하게 되는 것이다. 그리드 홀의 크기는 검출기의 픽셀의 크기에 비례하여 제작함이 더욱 바람직할 것이다.

{표 1}

상술한 표 1은 그리드의 유무에 따른 Resolution test의 결과를 나타낸 것이다. 그리드가 있는 경우, 같은 공간내에 존재하는 구분이 가능한 라인의 개수가 더 중가하며, 표 1의 값으로 라인이 증가, 즉 선명도가 현저하게 증가함을 확인할 수 있다. 즉 이는 그리드의 존재로 인하여 엑스레이 검출기로 들어오는 신호를 정확히 분류하여 신호의 정확성을 높일 수 있어, 선명한 영상을 확보할 수 있게 되는 것이다.

도 3b는 상기 도 3a의 엑스레이 검출시스템에 사용되는 가스타입의 엑스레이 디텍터의 구조의 단면을 도시한 요부단면도이다. 즉, 도 3a에서 본 그리드(G)를 통과한 엑스선을 검출하는 엑스레이 검출기는 본 발명에서는 가스타입의 엑스레이 디텍터를 사용함이 바람직하다.

여기에서 가스타입의 엑스레이 검출기란 종래의 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터 또는 내부에 형광층을 배치시키는 플라즈마 디스플레이(PDP) 구조를 차용한 엑스레이 디텍어가 아닌 새로운 구조의 엑스레이 디텍터를 의미한다. 종래의 상기 TFT를 이용한 디텍터는 TFT를 스위칭 소자로 사용하고 X-레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 이점을 구현하였다.

그러나, 종래의 TFT를 이용한 디텍터는 제조공정에 있어서 포토다이오드의 별도 제작이나, 전력소모의 매우 커 기기의 안정성을 떨어뜨리고 많은 열이 발생하는 등 제조방식 및 구조상의 복잡성으로 인해 많은 문제가 있었다. 또한, 제조가 어려운 난점 이외에도, 패널 내부의 픽셀 하나당 한 개의 박막트랜지스터가 필요하므로 대면적이 어렵고 비용이 증가하게 되며, 감도가 낮아지는 문제점이 있었다. 아울러 종래의 PDP 구조의 디텍터는 상부기판에서 엑스레이 흡수율이 매우 높아 감도가 낮으며, 내부 구조중의 필수요소라 할 수 있는 격벽이 무너지는 경우가 빈번하여 제조상의 수율이 낮고, 또한 격벽을 미세하게 제조하기도 어렵다는 문제도 발생하였다. 아울러 형광층의 고른 도포가 극히 어려운바, 이로 인한 엑스레이의 감도 역시 현저하게 떨어지는 문제와 가스 충진 공간의 보다 폭넓은 확보가 어려운 문제도 있으며, 픽셀간의 경계의 불분명으로 인해 각 픽셀 간에 간섭작용이 발생하여 높은 질의 이미지 영상을 구현하는데 한계가 있는 문제도 발생하였다.

즉, 본 발명에 따른 검출시스템에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 가스타입의 디텍터를 이용함이 바람직하다.

도 3b을 참조하면, 본 발명의 요지에 따른 가스 타입의 엑스레이 검출기의 구조를 도시한 것으로, 박막트랜지스터를 사용하지 않고도 신호를 읽어들일 수 있는 엑스레이 검출기의 구성을 개략적으로 나타내었다. 즉, 본 발명에 따른 그리드(G)를 통과한 엑스레이가 검출기의 평면입사부(P)로 입사되며, 여기에서 입사된 X선에 감응하여 가스층에서 전자가 방출되며, 이 전자를 리드아웃 전극에서 수집하여 회로부를 통해 신호량을 검출하여 영상을 구현하게 된다. 이러한 가스타입의 엑스레이 검출기의 일실시예를 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예로서의 엑스레이 검출기는 상부기판(210)과 하부기판(220)사이에 형성되는 제1전극(250a), 제2전극(250b), 제3전극(250c)을 포함한다. 아울러 외부의 실링(240)처리로 밀폐공간을 형성하며, 이를 통해 형성되는 밀폐공간은 가스를 충진할 수 있는 구조로 밀폐되며, 내부에는 X선에 감응하여 전자를 방출할 수 있도록 가스(g)가 충진되어 있다. 상기 가스는 상기 가스 충진공간은 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 담당하고, 순수한 페닝가스 또는 혼합 페닝가스가 충진되며, 이는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있으며, 혼합 페닝가스는 상기 순수 페닝 가스를 2이상 혼합한 것을 사용 할 수 있으며, 바람직하게는 Xe+Ne, Kr+Ne, Ar+Ne, Xe+CO₂, Kr+CO₂, Ar+CO₂, Xe+CH₄, Kr+CH₄, Ar+CH₄ 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다.

특히 상기 격벽으로 형성되는 지지부(230)는 가스 충진 공간을 확보하는 동시에 전자가 이웃하는 픽셀에 영향을 주는 크로스 토크 현상을 막는 역할을 한다.

상기 제1전극(250a)은 상기 상부기판(210)의 하측에 형성되며, 상기 제1전극의 하측에는 유전체(260)를 형성시킴이 바람직하다.상기 유전체(260)은 전극의 쇼트를 방지하기 위한 역할을 한다.아울러 하부기판에는 2개의 제2 및 제3전극을 형성할 수 있으며, 이 경우 하부기판의 상면과 하면에 형성되는 구조로 배치시킬 수 있다.

상기 제1전극(250a) 및 제2전극(250b)은 패턴화된 전극으로 상기 상부 및 하부기판의 방향에 가로 또는 세로로 각각 형성되되, 각 전극 간에는 교차하는 구조로 형성시킴이 바람직하다. 아울러 상기 제3전극(250c)은 전면적으로 형성시킴이 바람직하다. 상기 제1전극(250a), 제3전극(250c)은 두 기판에 각각 배치되어 전계를 인가하며, 상기 제2전극(250b)은 신호를 외부로 전달하기 위한 역할을 한다. 즉 가스가 엑스레이와 부딪혀 전자를 발생시키면 상기 제2전극(250b)(리드 아웃 전극)에서 정보를 읽어들이게 된다. 이렇게 읽어들이는 정보는 외부의 회로부를 통해 영상이미지로 구현되게 된다.

물론 이러한 기본적인 본 발명에 따른 가스타입의 기본 구조는 제3전극인 리드아웃 전극을 내부에 다수 개 형성하고, 각 리드아웃 전극의 사이에 차단격벽이 형성되어 각 픽셀간 간섭을 막는 구조나, 상부 및 하부기판을 금속재질로 형성하여 내부의 가스충진의 압력을 견딜 수 있는 구조로 형성하거나, 내부에 광음극층을 추가하여 가스의 이온화 효율을 증가시키는 구조 등 다양하게 변형이 가능하다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 가스 타입의 엑스레이 디텍터의 다른 형태의 실시예를 도시한 것이다.

즉, 도 3b에 도시된 것이 평판형 가스타입의 엑스레이 디텍터라면, 도 4a에서처럼 디텍터의 검출면이 측면, 즉 가로면에서 이루어지는 선형(Line type)의 가스타입의 엑스레이 디텍터를 적용할 수 있다.

도 4b는 도 4a에 도시된 라인 형 엑스레이 디텍터의 사시도를 도시한 것이다. 도시된 것 처럼, 본 그리드(G)를 통과한 엑스선이 검출기(D)에 입사되는 지점이 디텍터의 측면, 즉 측면입사부(360;도 4a에서 부호 'P')를 통해 입사하게 되어, 선형으로 검출신호를 검출하는 타입의 디텍터에도 적용이 가능하다.

물론, 이러한 구조의 디텍터는 상술한 가스타입의 디텍터와 유사하게 상부기판과 하부기판(310,320)을 구비하며, 상부기판에는 전압을 인가하는 전극(370)이 형성되고, 내부에 구획격벽(350)에 의해 단위밀폐공간이 형성되며, 단위밀폐공간에는 상술한 것 과 같은 페닝가스층(230)이 형성되고, 리드아웃전극(240)이 각 단위 밀폐공간에 각각 형성되는 구조를 이루는 것이 바람직하다. 상기 측면입사부(260)인 디텍터의 가로면에서 선형으로 엑스레이 신호를 입사받는 구조이며, 이러한 구조는 리드아웃 전극의 간섭현상이 없으면서도 제조공정의 간편성과 진공공정에서의 파손위험성을 줄일 수 있는 안정성이 확보된 디텍터를 제공하며, 영상취득시 크로스 토크(cross talk) 현상이 없어 회로에서 영상취득시 보다 선명한 영상을 취득할 수 있는 효과가 있다.

이러한 라인형 엑스레이 디텍터는 위 측면입사부에 보호층을 형성하여 강도를 높이거나, 내부의 리드아웃 전극을 단위밀폐공간의 길이방향으로 형성하되 Fill factor(필팩터)를 100%로 형성하는 등의 변형을 부가함으로써 그 효율성을 극대화 할 수 있다.

이러한 라인형 엑스레이 디텍터를 이용하는 경우에는 도 4a에서 본 발명에 따른 그리드(G)를 통과한 엑스선이 일정한 면적의 측면입사부(P)로 입사하는바, 디텍터를 엑츄에이터(미도시)를 이용하여 좌우로 왕복하여 필요한 부위를 스캔할 수 있도록 사용하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 엑스레이가 피사체를 통과하여 자체 산란으로 인한 정보훼손을 막을 수 있는 그리드의 제작방법을 제공한다. 이를 통해 엑스레이 검출기에 들어오는 신호를 정확히 분류하여 신호의 정확성을 높일 수 있어 선명한 영상을 확보할 수 있다. 특히 기존의 그리드 제작방법은 납과 합성수지 필름을 차례로 접합시켜 길게 연속적으로 붙인 다음, 절단 가공하여 스트라이퍼 타입으로 제작하지만, 본 발명은 습식에칭 또는 건식에칭을 통해 홀모양의 그리드를 매우 간편하고 정밀하게 제작할 수 있어 제조공정의 효율성을 증진 시킬 수 있다. 특히, 검출신호를 검출하는 디텍터를 가스타입의 디텍터를 활용할 수 있도록 하여 검출효율을 극대화 할 수 있는 장점도 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변 형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 엑스레이용 그리드를 도시한 요부단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 엑스레이용 그리드의 제조공정을 도시한 도면이다.

도 3a는 본 발명에 따른 본 그리드의 사용상태를 도시한 것으로, 엑스레이 검출 시스템에의 적용을 도시한 것이다.

도 3b는 상기 도 3a의 엑스레이 검출시스템에 사용되는 가스타입의 엑스레이 디텍터의 구조의 단면을 도시한 요부단면도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 가스 타입의 엑스레이 디텍터의 다른 형태의 실시예를 도시한 것이다.

도 4b는 도 4a에 도시된 라인 형 엑스레이 디텍터의 사시도를 도시한 것이다.

Claims (11)

1. 기판상에 마스크 패턴을 형성하고 에칭보호막을 형성하는 단계;

   상기 에칭보호막 이외의 부분을 에칭하여 그리드 홀을 형성하는 단계; 및

   상기 그리드 홀에 X선 투과막을 형성하는 단계;

   를 포함하되,

   상기 X선 투과막을 형성하는 단계는, 에폭시 또는 불포화폴리에스터 수지를 포함한 폴리머 계열의 물질을 이용하여 X선 투과막을 형성하는 단계를 포함하는 엑스레이용 그리드의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 에칭은 습식 또는 건식에칭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이용 그리드의 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판은 납(Pb)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이용 그리드의 제조방법.
6. 기판;

   상기 기판에 형성되는 그리드 홀; 및

   상기 그리드 홀에 형성되는 X선 투과막;

   을 포함하며,

   상기 X선 투과막은 에폭시 또는 불포화폴리에스터 수지를 포함한 폴리머 계열의 물질을 이용하여 형성된 것인 엑스레이용 그리드.
7. 삭제
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 기판은 납(Pb)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이용 그리드.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images