KR101716950B1

KR101716950B1 - 엑스선 검출기용 섬광 소자 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101716950B1
Application number: KR1020150046836A
Authority: KR
Inventors: 이재갑; 소회섭
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2017-03-15
Also published as: KR20160118549A

Abstract

엑스선 검출기용 섬광 소자 및 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

엑스선 검출기용 섬광 소자 및 그의 제조 방법{SCINTILLATOR DEVICE FOR X-RAY DETECTOR AND PREPARING METHOD OF THE SAME}

본원은, 엑스선 검출기용 섬광 소자 및 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

평판 디지털 엑스선 검출기는 광을 전기로 변환시키기 위한 광전변환기판과 엑스선을 광전변환기판에서 흡수하는 광으로 변환시키는 신틸레이터(scintillator)를 포함한다. 피사체를 통과한 엑스선 광선은 신틸레이터를 통과하면서 흡수되고 가시광선을 생성시킨다. 이때, 생성된 가시광선은 섬광체에 인접해있는 포토다이오드에 의해 전자-정공을 발생시킨다. 이 때에 발생된 전자-정공의 전하들의 발생량을 TFT(thin film transistor) 어레이를 통해 외부의 전하증폭 회로 IC에서 전기신호로 전환되게 한다.

최근, 신틸레이터로서 가돌리늄 황산화물(gadolinium oxisulfide)이 많이 사용된다. 종래 기술에 의하면, 상기 가돌리늄 황산화물의 미립 분체를 0.2 mm 내지 0.3 mm의 두께로 조밀하게 적층하고, 단위 포토다이오드의 크기도 0.15 mm 이하로 작아지는 추세이다.

섬광체 표면에서 발생한 가시광선은 발생 위치에 해당되는 포토다이오드에 도달하여 실제 엑스선의 검출 위치를 정밀하게 읽어내는 것이 바람직하다. 그러나, 발생하는 가시광선들은 분체들과, 상기 분체들을 고정시키는 폴리머 바인더의 경계면 반사에 의해 심한 산란 현상이 발생하고, 산란된 가시광선은 발생 위치에 해당하는 포토다이오드를 벗어나 인접한 포토 타이오드에 신호를 발생시키게 됨으로써 위치정밀도를 저하시킨다. 따라서, 종래 사용되던 분체형 섬광체를 포함하는 디지털 엑스선 검출기는 저해상도 용으로 사용되어 왔다.

이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제2011-0005939호는 신틸레이터 및 엑스레이 디텍터의 제조 방법에 대하여 개시하고 있다.

본원은, 엑스선 검출기용 섬광 소자 및 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법을 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 포토다이오드 어레이 상에 형성된 섬광 소자에 있어서, 기재 상에 형성된 제 1 형광체를 포함하는 복수의 미세 기둥; 상기 미세 기둥의 표면에 형성된 반사막; 상기 반사막 상에 형성된 제 2 형광체 및 바인더의 혼합물층; 및, 상기 제 2 형광체 및 바인더의 혼합물층 상에 형성된 보호막을 포함하며, 상기 복수의 미세 기둥 사이의 간격 또는 폭은 상기 포토다이오드 어레이의 단위 셀보다 작은 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자를 제공한다.

본원의 제 2 측면은, 기재에 제 1 형광체 분체 페이스트를 도포하는 단계; 몰드를 이용하여 상기 페이스트를 압인하여 상기 기재 상에 복수의 미세 기둥을 형성하는 단계; 상기 몰드를 탈리하는 단계; 상기 미세 기둥의 표면에 반사막을 형성하는 단계; 상기 미세 기둥이 형성된 상기 기재 상에 제 2 형광체 분체 및 바인더의 혼합물층을 형성하는 단계; 및, 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층이 형성된 상기 기재 상에 보호막을 형성한 후, 경화시키는 단계를 포함하는, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 의하면, 형광체를 포함하는 섬광 소자에 관한 것으로서, 형광체를 이용하여 섬광 소자를 제조함으로써 섬광 소자의 민감도가 우수해진다.

더불어, 상기 형광체를 미세 기둥 구조로 적층함으로써 산란되는 빛이 가이드되어 정위치의 포토다이오드에 입사됨으로써 섬광 소자의 해상도가 향상된다. 또한, 인접한 미세 기둥 사이에 반사막이 형성되어 상기 반사막 계면이 가시광선을 제어함으로써 본원의 일 구현예에 따른 섬광 소자의 해상도가 향상된다.

도 1a 내지 도 1f는 본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 몰드를 나타낸 입체도이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기를 나타낸 모식도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.

본원 명세서 전체에서, “포토다이오드 어레이(photodiode array)”의 기재는 “다수의 포토다이오드를 규칙적으로 배치하여 생성한 것”을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 광을 반사할 수 있는 백색의 수지 또는 금속성의 반사 특성을 포함하는 표면을 가진 재질로 이루어진 판상의 기재를 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복수의 미세 기둥은 제 1 형광체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 형광체를 이용하여 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자를 제조함으로써, 상기 섬광 소자의 민감도가 우수해질 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 형광체는 Gd, Hf, Li, Be, B, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, Se, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Pd, In, Sb, Te, Cs, Ba, Ta, W, Re, Pt, Ti, Bi, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥의 두께는 약 50 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 미세 기둥의 두께는 약 50 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 900 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 700 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 300 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 500 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 700 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 약 800 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 또는 약 900 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막은 금속막, 유기 절연막, 또는 무기 절연막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막은 페릴린(parylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 실리카, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 절연막 또는 무기 절연막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막은 열증착 또는 스퍼터링에 의해 형성되는 금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 Al, Cr, Pt, Au, Cu, Ni, V, Ti, Mo, W, Co, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속은 Al일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 형광체는 Gd, Hf, Li, Be, B, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, Se, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Pd, In, Sb, Te, Cs, Ba, Ta, W, Re, Pt, Ti, Bi, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 바인더는 상기 제 2 형광체를 고정시키는 역할을 수행하는 것일 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보호막은 본원의 일 구현예에 따른 섬광 소자를 보호하기 위해 상기 혼합물층 상에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보호막은 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 얇은 수지 필름을 합지하여 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 보호막은 열경화성 수지, 광경화성 수지, 필름 상의 폴리머 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자에 엑스선을 조사하여 가시광선을 발생시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자에 엑스선을 조사하여 상기 미세 기둥에서 가시광선을 발생시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥의 표면에 상기 반사막을 형성함으로써, 상기 반사막 계면이 상기 가시광선을 제어하여 본원의 일 구현예에 따른 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자의 해상도를 향상시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 포토다이오드 어레이는 다수의 포토다이오드를 규칙적으로 배치하여 생성한 것으로서, 엑스선이 본원의 일 구현예에 따른 상기 섬광 소자를 통과하면서 생성되는 가시광선은, 제 1 형광체 및/또는 제 2 형광체에 인접해있는 포토다이오드에 의해 전자-정공을 발생시키고, 이 때 발생된 전자-정공의 전하들의 발생량을 상기 포토다이오드 어레이를 통해 외부의 전하증폭 회로에서 전기신호로 전환되게 하는 것이다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 섬광 소자에 포함되는 상기 복수의 미세 기둥 사이의 간격 또는 폭은 상기 포토다이오드 어레이의 단위 셀보다 작은 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 섬광 소자에서 발생하는 가시광선은 상기 표면에 반사막이 형성된 복수의 미세기둥에 의해 가이드되어 상기 미세기둥에 대응되는 상기 포토다이오드의 정위치에 입사될 수 있으며, 본원의 일 구현예에 따른 상기 섬광 소자의 해상도를 향상시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥은 상기 포토다이오드 어레이 단위 셀에 일대일로 대응되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 포토다이오드 어레이 단위 셀 하나에 복수 개의 미세 기둥이 대응될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 2 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 엑스선 검출기용 섬광 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원이 제 1측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.

이와 관련하여, 도 1a 내지 도 1f는 본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

먼저, 기재(100) 상에 제 1 형광체 분체를 페이스트(200) 형태로 만들어 도포한다. 상기 기재(100) 상에 도포된 상기 제 1 형광체 분체 페이스트(200)의 두께는 약 100 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재(100)는 광을 반사할 수 있는 백색의 수지 또는 금속성의 반사 특성을 포함하는 표면을 가진 재질로 이루어진 판상의 기재를 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 형광체는 Gd, Hf, Li, Be, B, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, Se, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Pd, In, Sb, Te, Cs, Ba, Ta, W, Re, Pt, Ti, Bi, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 형광체를 이용하여 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자를 제조함으로써, 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자의 민감도가 우수해질 수 있다.

상기 제 1 형광체 분체 페이스트(200)를 경화하기 전에, 상기 제 1 형광체 분체 페이스트(200)가 도포된 상기 기재(100)의 표면을 도 2에 도시된 바와 같은 형상의 몰드(300)를 이용하여 압인함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 기재(100) 상에 제 1 형광체를 포함하는 복수의 미세 기둥(210)을 형성한다.

상기 몰드(300)의 표면은 상기 기재(100)와의 탈리가 용이하게 일어나도록 표면에 이형제 처리가 된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 발수 특성을 나타내는 재료를 희석 용액에 침지하거나, 스프레이 코팅하여 상기 몰드 상에 상기 이형제를 처리할 수 있고, 기상증착방법에 의해 상기 몰드 상에 상기 이형제를 증착할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 이형제는 옥타데실트리클로로실록산(octadecyltrichlorosiloxane, OTS), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane, OTMS), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane, OTE), 옥타데칸싸이올(octadecanethiol, ODT), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있으며, 상기 이형제 처리 직전 가경화를 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 몰드(300)를 탈리시킨다. 상기 미세 기둥(210)의 형성시, 상기 기재(100) 상에 상기 미세 기둥(210) 외 약 20 ㎛ 미만의 제 1 형광체의 잔류 두께(t1)가 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 잔류 두께(t1)가 약 20 ㎛ 미만일 경우, 해상도에 영향을 미치지 않게 된다.

이어서, 도 1d와 같이, 상기 미세 기둥(210)의 표면에 반사막(400)을 형성한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막(400)은 금속막, 유기 절연막, 또는 무기 절연막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막(400)은 페릴린(parylene), PMMA, 실리카, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 절연막 또는 무기 절연막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막(400)은 열증착 또는 스퍼터링에 의해 형성되는 금속막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 Al, Cr, Pt, Au, Cu, Ni, V, Ti, Mo, W, Co, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속은 Al일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥(210)의 표면에 상기 반사막(400)을 형성하는 것은, 침적, 기상증착, 또는 진공증착에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반사막(400)의 두께는 약 0.05 ㎛ 내지 약 1 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 미세 기둥(210)이 형성된 상기 기재(100) 상에 제 2 형광체 분체 및 바인더의 혼합물층(500)을 형성한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 바인더는 상기 제 2 형광체 분체를 고정시키는 기능을 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥(210)이 형성된 상기 기재(100) 상에 제 2 형광체 분체 및 바인더의 혼합물층(500)을 형성하는 것은, 제 2 형광체 분말을 알코올 또는 물 등의 용매 내에 졸(sol) 상태로 분산시킨, 제 2 형광체 분산 용액 내에서 침적(sedimentation)시키는 방법, 제 2 형광체 분체의 페이스트 형태 및 바인더의 혼합물을 도포하는 방법, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 형광체 분체 및 상기 제 2 형광체 분체의 크기는 각각 약 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 형광체 분체 및 상기 제 2 형광체 분체의 크기는 각각 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 1㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 6 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 7 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 8 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 또는 약 9 ㎛ 내지 약 10㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층의 총 부피에 대하여 약 1 부피% 내지 약 10 부피% 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더는 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층의 총 부피에 대하여 약 1 부피% 내지 약 10 부피%, 약 1 부피% 내지 약 8 부피%, 약 1 부피% 내지 약 6 부피%, 약 1 부피% 내지 약 4 부피%, 약 1 부피% 내지 약 2 부피%, 약 2 부피% 내지 약 10 부피%, 약 4 부피% 내지 약 10 부피%, 약 6 부피% 내지 약 10 부피%, 또는 약 8 부피% 내지 약 10 부피% 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 기둥(210)이 형성된 상기 기재(100) 상에 상기 제 2 형광체 분체 및 바인더의 혼합물층(500)을 형성한 후, 경화하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 경화는 약 40℃ 내지 약 150℃에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 경화는 약 40℃ 내지 약 150℃, 약 40℃ 내지 약 130℃, 약 40℃ 내지 약 110℃, 약 40℃ 내지 약 90℃, 약 40℃ 내지 약 70℃, 약 40℃ 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 70℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 약 110℃ 내지 약 150℃, 또는 약 130℃ 내지 약 150℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 혼합물층(500)을 형성한 후, 경화를 수행함으로써 휘발성 용매 및/또는 유기물질을 제거하고, 제 2 형광체의 밀도를 높일 수 있다.

마지막으로, 도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층(500)이 형성된 상기 기재(100) 상에 보호막(600)을 형성한 후, 경화시킨다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보호막(600)은 열경화성 수지, 광경화성 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보호막(600)을 경화하는 것은 UV 조사에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

도 3은 본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기를 나타낸 모식도이다.

본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기는 포토다이오드 어레이 기판(800) 상에 형성된 포토다이오드 어레이 단위 셀(700), 및 상기 포토다이오드 어레이 단위 셀(700) 상에 형성된 본원의 일 구현예에 따른 엑스선 검출기용 섬광 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 엑스선 검출기용 섬광 소자는, 포토다이오드 위치별 산란을 제어하기 위하여 포토다이오드 어레이의 단위 셀(700)보다 작은 간격의 셀 구조를 형성할 수 있다. 더불어, 제 2 형광체 및 바인더의 혼합물층(형광체 후막, 500)은, 기둥구조를 가지는 제 1 형광체를 이용하여 형성된 미세 기둥(210)과 매우 얇은 반사막(400)을 사이에 두고 접촉한다. 이에 따라, 상기 미세 기둥(210)에서 발생하는 가시광선이 상기 반사막(400)에 의해 반사되어, 발광 위치의 미세 기둥(210) 내에서 진행하여 정위치의 포토다이오드(700)에 입사할 수 있다. 이에 따라, 본원의 일 구현예에 따른 섬광 소자의 해상도를 개선할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 기재
200 : 형광체 분체 페이스트
210 : 미세 기둥
300 : 몰드
400 : 반사막
500 : 형광체 분체 및 바인더의 혼합물층
600 : 보호막
700 : 포토다이오드 어레이 단위 셀
800 : 포토다이오드 어레이 기판

Claims

다수의 단위 셀들을 구비하는 포토다이오드 어레이 상에 형성된 섬광 소자에 있어서,
기재 상에 형성된 제 1 형광체를 포함하는 복수의 제1 미세 기둥들;
상기 제1 미세 기둥들의 사이를 메우고, 제2 형광체 및 바인더의 혼합물을 포함하는 제2 미세기둥들;
상기 제1 미세 기둥들 및 제2 미세기둥들의 경계면에 위치하는 반사막; 및
상기 제1 미세 기둥들 및 제2 미세 기둥들의 상부 표면을 덮는 보호막을 포함하는 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 미세 기둥의 두께는 50 ㎛ 내지 1,000 ㎛인 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 반사막은 금속막, 유기 절연막, 또는 무기 절연막을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 3 항에 있어서,
상기 반사막은 페릴린(parylene), PMMA, 실리카, Al, Cr, Pt, Au, Cu, Ni, V, Ti, Mo, W, Co, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 또는 황산화물을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리디메틸실록산, 폴리비닐아세테이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 보호막은 열경화성 수지, 광경화성 수지, 폴리머 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 엑스선 검출기용 섬광 소자에 엑스선을 조사하여 가시광선을 발생시키는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자.
기재에 제 1 형광체 분체 페이스트를 도포하는 단계;
몰드를 이용하여 상기 페이스트를 압인하여 상기 기재 상에 복수의 제1 미세 기둥을 형성하는 단계;
상기 몰드를 탈리하는 단계;
상기 제1 미세 기둥의 표면에 반사막을 형성하는 단계;
상기 제1 미세 기둥 사이의 기재 상에 제 2 형광체 분체 및 바인더의 혼합물을 충진하여 제2 미세 기둥들을 형성하는 단계; 및
상기 제1 미세 기둥 및 제2 미세 기둥의 표면 상에 보호막을 형성한 후, 경화시키는 단계를 포함하는, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 형광체는 희유 금속, 희토류 금속, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 미세 기둥 사이의 기재 상에 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층을 충진한 후, 경화하는 단계를 추가 포함하는, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 경화는 40℃ 내지 150℃에서 수행되는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 반사막은 금속막, 유기 절연막, 또는 무기 절연막을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 반사막은 페릴린(parylene), PMMA, 실리카, Al, Cr, Pt, Au, Cu, Ni, V, Ti, Mo, W, Co, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 미세 기둥의 표면에 상기 반사막을 형성하는 것은, 침적, 기상증착, 또는 진공증착에 의해 수행되는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 형광체 분체 및 상기 제 2 형광체 분체의 크기는 0.1 ㎛ 내지 10㎛인 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 바인더는 상기 제 2 형광체 분체 및 상기 바인더의 혼합물층의 총 부피에 대하여 1 부피% 내지 10 부피% 포함되는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 보호막은 열경화성 수지, 광경화성 수지, 폴리머 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 보호막을 경화하는 것은 UV 조사에 의해 수행되는 것인, 엑스선 검출기용 섬광 소자의 제조 방법.