KR101630787B1 - 엑스레이 그리드 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

엑스레이 그리드 제조 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101630787B1 KR1020140179434A KR20140179434A KR101630787B1 KR 101630787 B1 KR101630787 B1 KR 101630787B1 KR 1020140179434 A KR1020140179434 A KR 1020140179434A KR 20140179434 A KR20140179434 A KR 20140179434A KR 101630787 B1 KR101630787 B1 KR 101630787B1
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명의 목적은 엑스레이의 산란 방지와 투과를 수행하는 엑스레이 그리드의 투과 채널을 엑스레이 조사 각도에 대응하도록 기울어지게 제조하는 엑스레이 그리드 제조 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치는, 레이저 발생기, 상기 레이저 발생기에서 방사되는 레이저빔을 반사하는 반사미러, 및 상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판에 투과 채널을 성형하는 광학렌즈 세트를 포함한다.

Description

엑스레이 그리드 제조 장치 및 그 방법 {X-RAY GRID MANUFACTURING DEVICE AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 엑스레이의 산란 방지와 투과를 수행하는 엑스레이 그리드의 투과 채널을 제조하는 엑스레이 그리드 제조 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
엑스레이 촬영은 검사하고자 하는 인체 부위에 엑스레이를 조사하여 투과된 엑스레이로 상을 만들어 인체 내부의 상태를 알아내는 검사방법이다. 이 검사방법은 엑스레이가 인체를 투과할 때 조직마다 흡수량이 다른 현상을 이용한 것인데, 엑스레이가 인체를 통과하면서 흡수 및 산란되어 상을 흐리게 할 수 있다.
엑스레이 그리드는 산란된 엑스레이에 의하여 상이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 산란되는 엑스레이를 차단시키고 산란되지 않은 엑스레이만을 선별하여 투과시킨다.
대한민국특허 제882035호(2009. 01. 29. 등록)에 "산란 방지 및 콜리메이팅을 수행하기 위한 장치와 상기 장치의 제조 방법으로 쾌속 성형 기술이 개시되어 있다. 쾌속 성형 기술의 일례인 스테레오리소그래피(stereolithography) 기술은 UV레이저 빔과 액체 폴리머를 이용하여, 성형 및 응고 과정을 반복하여 기본 몸체에 엑스레이를 투과시키는 투과 채널을 제조한다.
본 발명의 목적은 엑스레이의 산란 방지와 투과를 수행하는 엑스레이 그리드의 투과 채널을 엑스레이 조사 각도에 대응하도록 기울어지게 제조하는 엑스레이 그리드 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 엑스레이 모사 광학설계 기법을 통하여 엑스레이 그리드의 투과 채널을 제조하는 엑스레이 그리드 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 엑스레이 그리드 제조 장치로 엑스레이 그리드를 제조하는 엑스레이 그리드 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치는, 레이저 발생기, 상기 레이저 발생기에서 방사되는 레이저빔을 반사하는 반사미러, 및 상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판에 투과 채널을 성형하는 광학렌즈 세트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치는, 상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 제2주점 사이에 설정되는 제1거리(d), 상기 반사미러에서 상기 제2주점 사이에 설정되는 레이저빔의 제1입사각(θ1), 상기 제2주점에서 상기 제1입사각(θ1)의 연장선과 상기 제2주점의 연장선의 교차로 설정되는 제1높이(a), 상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 중심선에서 상기 제2주점과 상기 기판 사이에 설정되는 제2거리(fefl), 및 상기 제2거리(fefl)에서 엑스레이 조사 방향으로 레이저빔이 상기 기판에 입사되는 제2입사각(θ2)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치는, 상기 중심선에서 상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 교차하여 설정되는 제2높이(b), 및 상기 제2높이(b)에서 제1높이(a)의 차이로 설정되는 제3높이(c=b-a)를 포함할 수 있다.
상기 제2입사각(θ2)은,
Figure 112014121092015-pat00001
의 수학식 1로 표시될 수 있다.
상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 입사되어 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)은, 제2입사각(θ2)의 공기 굴절률 n2와 상기 기판의 굴절률 n3일 경우,
Figure 112014121092015-pat00002
Figure 112014121092015-pat00003
의 수학식 2로 표시될 수 있다.
상기 기판에 입사되는 상기 제2입사각(θ2)과 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)은, 수학식 1 및 2에 의하여,
Figure 112014121092015-pat00004
의 수학식 3으로 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 방법은, 레이저 발생기에서 방사되는 레이저빔을 반사미러로 반사하는 제1단계; 및 상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 광학렌즈 세트를 통하여 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판에 투과 채널을 성형하는 제2단계를 포함한다.
상기 제2단계는, 상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 제2주점 사이에 제1거리(d)를 설정하고, 상기 반사미러에서 상기 제2주점 사이에 레이저빔의 제1입사각(θ1)을 설정하며, 상기 제2주점에서 상기 제1입사각(θ1)의 연장선과 상기 제2주점의 연장선의 교차로 제1높이(a)를 설정하고, 상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 중심선에서 상기 제2주점과 상기 기판 사이에 제2거리(fefl)를 설정하며, 상기 제2거리(fefl)에서 엑스레이 조사 방향으로 레이저빔을 상기 기판에 제2입사각(θ2)으로 입사할 수 있다.
상기 제2단계는, 상기 중심선에서 상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 교차하여 제2높이(b)를 설정하고, 상기 제2높이(b)에서 제1높이(a)의 차이로 제3높이(c=b-a)를 설정할 수 있다.
상기 제2단계는 상기 제2입사각(θ2)을
Figure 112014121092015-pat00005
의 수학식 1로 설정할 수 있다.
상기 제2단계는 상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 입사되어 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)을 제2입사각(θ2)의 굴절률 n2와 상기 기판의 굴절률 n3일 경우,
Figure 112014121092015-pat00006
Figure 112014121092015-pat00007
의 수학식 2로 설정할 수 있다.
상기 제2단계는 상기 기판에 입사되는 상기 제2입사각(θ2)과 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)을 수학식 1 및 2에 의하여
Figure 112014121092015-pat00008
의 수학식 3으로 설정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 광학렌즈 세트를 이용하므로 엑스레이 조사 방향으로 레이저 빔을 조사하여 기판에 투과 채널을 성형할 수 있다. 즉 투과 채널은 엑스레이의 조사 각도로 기울어지게 제조된다.
또한, 레이저빔을 조사하는데 광학렌즈 세트는 입사 각도에 따라 기판 내에서 일정한 속도로 레이저 빔을 이송할 수 있게 설계되어 있으므로 균일 간격으로 투과 채널을 성형할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치로 엑스레이 그리드를 제조하는 방법으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 장치에서 조사되는 레이저빔으로 기판에 엑스레이 그리드의 투과 채널을 성형하는 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
엑스레이 진단시, 진단대상인 객체는 대략 점 형태의 엑스레이 소스와 검출기 사이에 놓인다. 엑스레이 소스의 초점으로부터 방사되는 엑스레이는 검출기 방향으로 전파되면서 객체를 통과한다.
엑스레이 소스의 초점으로부터 방사된 엑스레이의 일부는 객체 내에서 산란된다. 이때 산란된 광선은 원하는 영상 정보에 기여하지 못하며, 검출기에 도달하면 신호 대 잡음비를 약화시킨다.
따라서 영상 품질을 개선하기 위하여 검출기 앞에 엑스레이의 산란 방지를 위한 엑스레이 그리드가 배치된다. 일례를 들면, 엑스레이 그리드는 엑스레이를 투과시키지 않는 재료로 만들어진 기판과 이 기판에 형성되어 엑스레이를 투과시키는 투과 채널을 갖는다.
투과 채널들은 엑스레이 소스의 초점 방향으로 각각 정렬되어 있으므로 입사되는 엑스레이가 직선 경로를 통하여 검출기에 도달하게 한다. 투과 채널 이외의 부분은 입사되는 엑스레이를 차단 및 흡수한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 그리드 제조 장치로 엑스레이 그리드를 제조하는 방법으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 장치에서 조사되는 레이저빔으로 기판에 엑스레이 그리드의 투과 채널을 성형하는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 엑스레이 그리드 제조 장치 및 제조 방법은 기판(1)에 투과 채널(2)을 성형하여 엑스레이 그리드를 제조한다. 이와 같이 성형된 투과 채널(2)은 엑스레이 소스의 초점 방향으로 정렬되어 엑스레이를 투과시킬 수 있다.
엑스레이 그리드 제조 장치는 레이저 발생기(10), 반사미러(20) 및 광학렌즈 세트(30)를 포함한다. 레이저 발생기(10)는 기판(1)에 투과 채널(2)을 성형하도록 레이저빔을 발생시켜 방사한다.
반사미러(20)는 레이저 발생기(10)에서 방사되는 레이저빔을 기판(1)으로 반사하도록 설치된다. 반사미러(20)는 레이저 발생기(10)에서 방사되는 레이저빔을 기판(1)에 초점(focusing point)으로 순차 조사한다.
광학렌즈 세트(30)는 반사미러(20)에서 반사되는 레이저빔을 엑스레이 검사시, 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판(1)에 투과 채널(2)을 성형케 한다. 일례를 들면, 광학렌즈 세트(30)는 에프세타(F-theta) 렌즈로 이루어질 수 있다.
광학렌즈 세트(30)는 회전하는 반사미러(20)를 편향기로 사용하는 주사광학계에서 주사광이 기판(1)에서 등속으로 주사하도록 하기 위하여 상의 제2높이(b)가 편향각, 제1입사각(θ1)에 비례(b=fefl*θ1)하도록 구성된다(도 2참조). 왜곡 수차를 발생시켜 등속 주사가 이루어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 엑스레이 그리드 제조 장치에서, 반사미러(20)와 광학렌즈 세트(30)의 제2주점(SP, 주평면이 광축에 교차하는 점) 사이에 제1거리(d)가 설정되고, 반사미러(20)에서 제2주점(SP) 사이에 레이저빔의 제1입사각(θ1)이 설정된다.
제2주점(SP)에서 제1입사각(θ1)의 연장선과 제2주점(SP)의 연장선의 교차로 제1높이(a)가 설정되고, 반사미러(20)와 광학렌즈 세트(30)의 중심선에서 제2주점(SP)과 기판(1) 사이에 제2거리(fefl)가 설정된다. 제2거리(fefl)에서 엑스레이 조사 방향으로 레이저빔이 기판(1)에 입사되는 제2입사각(θ2)이 설정된다.
제1거리(d)와 제2거리(fefl)가 짧아지고, 제1입사각(θ1)이 커지면, 제2입사각(θ2)이 커진다. 반대로, 제1거리(d)와 제2거리(fefl)가 길어지고, 제1입사각(θ1)이 작아지면, 제2입사각(θ2)이 작아진다. 기판(1)에서 요구되는 제2입사각(θ2)의 크기에 따라 제1거리(d), 제2거리(fefl) 및 제1입사각(θ1)이 설정될 수 있다.
한편, 엑스레이 그리드 제조 방법은 제1단계와 제2단계를 포함한다. 제1단계는 레이저 발생기(10)에서 방사되는 레이저빔을 반사미러(20)에서 반사하여 제1입사각(θ1)으로 광학렌즈 세트(30)에 입사시킨다.
제2단계는 광학렌즈 세트(30)에 제1입사각(θ1)으로 입사되는 레이저빔을 제2입사각(θ2)으로 기판(1)에 조사한다. 이때, 반사미러(20)에서 반사되는 레이저빔은 광학렌즈 세트(30)를 통하면서 엑스레이 조사 방향으로 조사되어 기판(1)에 투과 채널(2)을 성형할 수 있다. 즉 투과 채널(2)은 엑스레이의 조사 각도로 기울어진 상태로 제조된다.
또한, 광학렌즈 세트(30)는 투과 채널(2)을 성형할 기판(1) 내에서 일정한 속도로 투과 채널(2)을 성형할 수 있도록 레이저빔을 조사하고, 투과 채널(2)을 초점 성형할 수 있도록 레이저빔을 조사한다.
한편, 제2높이(b)는 광학렌즈 세트(30)의 중심선에서 제2입사각(θ2)으로 기판(1)에 교차하여 설정된다(b=fefl*θ1). 따라서 제3높이(c=b-a)는 제2높이(b)에서 제1높이(a)의 차이로 설정된다.
기판(1)에 조사되는 레이저빔의 제2입사각(θ2)은 수학식 1로 표시된다.
Figure 112014121092015-pat00009
실질적으로, 기판(1)에 제2입사각(θ2)으로 입사되는 레이저빔은 기판(1)의 표면에서 공기와 기판(1)의 굴절률(공기 굴절율 n2=1, 기판의 굴절율 n3)에 의하여 제3입사각(θ3)으로 굴절되어 기판(1)에 투과 채널(2)을 성형한다.
제2입사각(θ2)으로 기판(1)에 입사되어 실질적으로 투과 채널(2)을 형성하는 제3입사각(θ3)은 수학식 2로 표시된다.
Figure 112014121092015-pat00010
Figure 112014121092015-pat00011
즉 기판(1)에 입사되는 제2입사각(θ2)과 투과 채널(2)을 형성하는 제3입사각(θ3)은 수학식 1 및 2에 의하여 수학식 3으로 표시된다.
Figure 112014121092015-pat00012
레이저빔이 기판(1)에 제2입사각(θ2)으로 입사되어 제3입사각(θ3)으로 굴절되어 투과 채널(2)을 성형한다. 즉 투과 패널들(2)은 엑스레이 그리드의 가판(1)에서 엑스레이 검사시의 엑스레이 조사 방향과 동일한 방향으로 기판(1)의 각 위치에 따라 경사지게 형성된다. 즉 광학렌즈 세트(30)는 엑스레이 모사 광학설계에 따라 엑스레이의 조사 방향과 동일한 방향으로 레이저빔을 조사한다.
광학렌즈 세트(30)에서 제2입사각(θ2)으로 조사되어 기판(1)에 입사되는 레이저빔은 기판(1)에 제3입사각(θ3)으로 굴절되어 투과 채널(2)을 성형할 수 있다. 또한 광학렌즈 세트(30)는 중심선에서 멀어지는 것과 관계없이 기판(1)의 표면에서 레이저빔의 조사 속도를 균일하게 하게 할 수 있도록 설계되어야 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 기판 2: 투과 채널
10: 레이저 발생기 20: 반사미러
30: 광학렌즈 세트 a, b, c: 제1, 제2, 제3높이
d, fefl: 제1, 제2거리 n2, n3: 굴절률
SP: 제2주점 θ1: 제1입사각
θ2: 제2입사각 θ3: 제3입사각

Claims (12)

  1. 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기에서 방사되는 레이저빔을 반사하는 반사미러; 및
    상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판에 투과 채널을 성형하는 광학렌즈 세트
    를 포함하며,
    상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 제2주점(SP) 사이에 제1거리(d)가 설정되고,
    상기 반사미러에서 상기 제2주점 사이에 레이저빔의 제1입사각(θ1)이 설정되며,
    상기 제2주점에서 상기 제1입사각(θ1)의 연장선과 상기 제2주점의 연장선의 교차로 제1높이(a)가 설정되고,
    상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 중심선에서 상기 제2주점과 상기 기판 사이에 제2거리(fefl)가 설정되는
    엑스레이 그리드 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2거리(fefl)에서 엑스레이 조사 방향으로 레이저빔이 상기 기판에 입사되는 제2입사각(θ2)이 설정되는
    엑스레이 그리드 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중심선에서 상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 교차하여 제2높이(b)가 설정되고,
    상기 제2높이(b)에서 제1높이(a)의 차이로 제3높이(c=b-a)가 설정되는
    엑스레이 그리드 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2입사각(θ2)은
    Figure 112014121092015-pat00013

    의 수학식 1로 표시되는 엑스레이 그리드 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 입사되어 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)은
    제2입사각(θ2)의 공기의 굴절률 n2와 상기 기판의 굴절률 n3일 경우,
    Figure 112014121092015-pat00014

    Figure 112014121092015-pat00015

    의 수학식 2로 표시되는 엑스레이 그리드 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판에 입사되는 상기 제2입사각(θ2)과 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)은
    수학식 1 및 2에 의하여
    Figure 112014121092015-pat00016

    의 수학식 3으로 표시되는 엑스레이 그리드 제조 장치.
  7. 레이저 발생기에서 방사되는 레이저빔을 반사미러로 반사하는 제1단계; 및
    상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 광학렌즈 세트를 통하여 엑스레이 조사 방향으로 조사하여 기판에 투과 채널을 성형하는 제2단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 제2주점 사이에 제1거리(d)를 설정하고,
    상기 반사미러에서 상기 제2주점 사이에 레이저빔의 제1입사각(θ1)을 설정하며,
    상기 제2주점에서 상기 제1입사각(θ1)의 연장선과 상기 제2주점의 연장선의 교차로 제1높이(a)를 설정하고,
    상기 반사미러와 상기 광학렌즈 세트의 중심선에서 상기 제2주점과 상기 기판 사이에 제2거리(fefl)를 설정하는
    엑스레이 그리드 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2단계는
    상기 제2거리(fefl)에서 엑스레이 조사 방향으로 레이저빔을 상기 기판에 제2입사각(θ2)으로 입사하는
    엑스레이 그리드 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    상기 중심선에서 상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 교차하여 제2높이(b)를 설정하고,
    상기 제2높이(b)에서 제1높이(a)의 차이로 제3높이(c=b-a)를 설정하는
    를 포함하는 엑스레이 그리드 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2단계는
    상기 제2입사각(θ2)을
    Figure 112014121092015-pat00017

    의 수학식 1로 설정하는 엑스레이 그리드 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2단계는
    상기 제2입사각(θ2)으로 상기 기판에 입사되어 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)을
    제2입사각(θ2)의 굴절률 n2와 상기 기판의 굴절률 n3일 경우,
    Figure 112014121092015-pat00018

    Figure 112014121092015-pat00019

    의 수학식 2로 설정하는 엑스레이 그리드 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2단계는
    상기 기판에 입사되는 상기 제2입사각(θ2)과 투과 채널을 형성하는 제3입사각(θ3)을
    수학식 1 및 2에 의하여
    Figure 112014121092015-pat00020

    의 수학식 3으로 설정하는 엑스레이 그리드 제조 방법.
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KR20140032669A (ko) * 2012-09-07 2014-03-17 조수제 엑스레이 그리드 및 그 제조방법

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