KR101767724B1

KR101767724B1 - X-Ray Detector

Info

Publication number: KR101767724B1
Application number: KR1020150072790A
Authority: KR
Inventors: 강정원; 김종석
Original assignee: 단국대학교 산학협력단
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2035-05-26
Also published as: KR20160139083A

Abstract

X-선을 전기적 신호로 검출하여 취득효율을 증가시키는 플라즈마 디스플레이 패널 기반 X-선 검출기의 전극구조가 개시된다. 이는 상부기판에 하나의 전극과 하부기판에 음의 전극을 추가한 3개의 전극을 포함하는 4개의 전극 구조를 적용하고, 양의 전극 양쪽에 삼각형 형태의 돌출부를 구비하여 양의 전극과 음의 전극 주변의 전계를 강화시켜 전자증폭을 증가시킴으로써 신호 취득효율을 향상시킬 수 있는 X-선 검출기를 제공한다.Disclosed is an electrode structure of a plasma display panel-based X-ray detector for detecting an X-ray as an electrical signal to increase the acquisition efficiency. In this case, four electrode structures including one electrode on the upper substrate and three electrodes on which the negative electrode is added to the lower substrate are applied, and protrusions on both sides of the positive electrode are provided, An X-ray detector capable of enhancing the signal acquisition efficiency by enhancing the electric field around and increasing the electron amplification.

Description

X-ray detector {X-ray Detector}

본 발명은 X-선 검출기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 X-선을 전기적 신호로 검출하여 취득효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 기반의 X-선 검출기의 전극구조에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray detector, and more particularly, to an electrode structure of an X-ray detector based on a plasma display panel capable of detecting an X-ray by an electrical signal to improve the acquisition efficiency.

일반적으로 사용빈도가 높은 디지털 X선 영상장치는 크게 광도전체의 전기적 신호를 직접 받아 영상을 만들어내는 직접변환방식과 유도된 형광체의 빛을 집광 소자를 이용하여 전기신호로 변환시켜 영상을 만들어내는 간접변환방식이 있다. 하지만 일반적인 반도체 기반의 검출기의 경우 대형화가 용이하지 않으며 단위면적당 가격이 비싸고 방사선으로 인하여 픽셀이 쉽게 손상되는 내구성의 문제 등의 단점을 가지고 있다.Generally, a digital X-ray imaging apparatus, which is frequently used, includes a direct conversion system that directly receives an electrical signal of a photoconductor and generates an image, and an indirect conversion system that converts an induced phosphor light into an electrical signal by using a light- There is a conversion method. However, in general semiconductor-based detectors, it is not easy to increase the size, and it has disadvantages such as high cost per unit area and durability in which pixels are easily damaged due to radiation.

이러한 문제점들을 보완할 수 있는 다른 방식의 디지털 이미지 장치의 개발이 요구되고 있는 실정에서 X-선 영상장치의 검출기를 PDP(Plasma Display Panel) 방식을 활용하는 방안이 제시되었다.In order to overcome the above-mentioned problems, development of a different type of digital image device has been demanded. In this case, a PDP (Plasma Display Panel) method has been suggested as a detector of an X-ray image device.

플라즈마 디스플레이 패널을 기반으로 한 장치는 복수 개의 전극이 코팅된 두 기판 상에 Xe이나 Ne 등의 페닝 가스를 봉입한 후 방전 전압을 가하고, 이 방전전압으로 인하여 발생하는 플라즈마에서 생성되는 자외선에 의해, 소정의 패턴으로 형성된 형광체를 여기 시켜 발생되는 가시광을 활용하여 숫자, 문자 또는 이미지를 구현하는 영상 장치를 말한다.An apparatus based on a plasma display panel has a structure in which a discharge voltage is applied after sealing a penning gas such as Xe or Ne on two substrates coated with a plurality of electrodes and by ultraviolet rays generated in a plasma generated by the discharge voltage, Refers to an image device that implements numbers, characters, or images by utilizing visible light generated by exciting phosphors formed in a predetermined pattern.

이러한 플라즈마 디스플레이 패널 기반의 X-선 검출기는 반도체 기반 검출기에 비해 가격이 저렴하고, 대형화가 용이하며, 방사선에 의한 손상이 적고, 제조 공정이 단순하며 긴 수명 등의 많은 장점을 가지고 있다.Such a plasma display panel-based X-ray detector has advantages such as low cost, large size, less damage by radiation, simple manufacturing process and long lifetime compared to a semiconductor-based detector.

도 1은 종래의 X-선 검출기의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional X-ray detector.

도 1을 참조하면, 종래의 X-선 검출기(100)는 상부기판(101), 하부기판(102), 상부전극(103), 음의 전극(cathode)(104), 양의 전극(anode)(105), 가스층(106)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional X-ray detector 100 includes an upper substrate 101, a lower substrate 102, an upper electrode 103, a cathode 104, (105), and a gas layer (106).

입사되는 X-선에 의하여 검출기(100) 내에서 X-선 흡수에 따라 초기 전하가 발생되며, 상부기판(101)과 하부기판(102) 사이의 인가전압으로 인하여 전계가 형성되어 생성된 전자가 양의 전극(105)이 위치한 하부기판(102)으로 이동하게 되고, 이후 하부기판(102)에 접근 시 하부기판(102)에 인가된 전압에 의하여 양의 전극(105)으로 이동하게 된다. 이동 중 발생하는 전자와 중성 가스입자와의 충돌로 추가 전자들이 발생되는 전자증폭(electron multiplication)이 발생되어 초기에 X-선 흡수에 따라 생성된 전하보다 더 큰 전하가 검출기(100) 내에서 발생되며, 이에 따라 취득신호 역시 증가하게 된다.Initial charges are generated in the detector 100 due to the incident X-rays, and an electric field is generated due to the voltage applied between the upper substrate 101 and the lower substrate 102. As a result, The positive electrode 105 is moved to the lower substrate 102 where the positive electrode 105 is located and then moved to the positive electrode 105 by the voltage applied to the lower substrate 102 when approaching the lower substrate 102. Electron multiplication occurs in which additional electrons are generated due to collision of electrons and neutral gas particles generated during the movement, so that a charge larger than that generated due to X-ray absorption at the beginning occurs in the detector 100 So that the acquisition signal also increases.

이러한 종래의 X-선 검출기(100)는 일반적으로 상부기판(101) 하면에 배치된 상부전극(103)과 하부기판(102) 상면에 배치된 음의 전극(104) 및 양의 전극(105)의 총 3전극 구조를 가진다.The conventional X-ray detector 100 generally includes an upper electrode 103 disposed on the lower surface of the upper substrate 101 and a negative electrode 104 and a positive electrode 105 disposed on the upper surface of the lower substrate 102, Electrode structure.

한국특허 공개 10-2010-0052074Korean Patent Publication No. 10-2010-0052074

본 발명은 신호 취득효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 기반 X-선 검출기의 전극구조에 관한 것이다. 즉, 상부 기판에 하나의 전극과 하부 기판에 3개의 전극을 포함하는 4개의 전극 구조를 적용함으로써 X-선의 전기적 신호로 검출되는 취득효율을 증가시킬 수 있는 X-선 검출기를 제공하는데 있다.The present invention relates to an electrode structure of a plasma display panel-based X-ray detector capable of improving signal acquisition efficiency. That is, it is an object of the present invention to provide an X-ray detector capable of increasing the acquisition efficiency detected by an electrical signal of an X-ray by applying four electrode structures including one electrode on the upper substrate and three electrodes on the lower substrate.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 상부기판 상에 형성된 상부전극, 상기 상부기판과 대향 배치되는 하부기판 상에 형성되는 복수의 하부전극들 및 상기 상부전극 및 상기 복수의 하부전극들 사이에 형성되며, 혼합가스가 채워진 가스층을 포함하고 상기 복수의 하부전극들 중 적어도 하나 이상의 전극에 형성되며, 상기 복수의 하부전극들 간의 전계를 강화하기 위한 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: an upper electrode formed on an upper substrate; a plurality of lower electrodes formed on a lower substrate facing the upper substrate; and a lower electrode formed between the upper electrode and the plurality of lower electrodes And a gas layer filled with a mixed gas, and formed on at least one electrode of the plurality of lower electrodes, and at least one protrusion for strengthening an electric field between the plurality of lower electrodes.

상기 복수의 하부전극들은 양의 전극, 및 상기 양의 전극과 인접하게 배치되는 제1 음의 전극 및 제2 음의 전극을 포함할 수 있다.The plurality of lower electrodes may include a positive electrode and a first negative electrode and a second negative electrode disposed adjacent to the positive electrode.

상기 양의 전극은 상기 제1 음의 전극과 상기 제2 음의 전극 사이에 배치될 수 있다.The positive electrode may be disposed between the first negative electrode and the second negative electrode.

상기 돌출부는 상기 양의 전극 양쪽 측면에 형성될 수 있다.The protrusion may be formed on both sides of the positive electrode.

상기 돌출부는 삼각 형태일 수 있다.The protrusion may be triangular.

상기 돌출부는 상기 양의 전극과 동일 재질일 수 있다.The protrusion may be made of the same material as the positive electrode.

상기 양의 전극의 폭은 상기 제1 음의 전극의 폭 또는 상기 제2 음의 전극의 폭과 동일하거나 더 작은 값을 가질 수 있다.The width of the positive electrode may be equal to or smaller than the width of the first negative electrode or the width of the second negative electrode.

상기 제1 음의 전극 및 상기 제2 음의 전극은 상기 돌출부와 소정 간격 이격되도록 각각 꺾인 형태를 가질 수 있다.The first negative electrode and the second negative electrode may be respectively bent to be spaced apart from the protrusion by a predetermined distance.

본 발명에 따르면, 상부기판에 하나의 전극과 하부기판에 3개의 전극을 포함하는 총 4개의 전극 구조를 적용하고, 하부기판 상에 형성된 양의 전극에 삼각 형태의 돌출부를 형성함으로써, 양의 전극과 음의 전극 주변의 전계를 강화시켜 신호 취득효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, a total of four electrode structures including one electrode on the upper substrate and three electrodes on the lower substrate are applied, and a triangular protrusion is formed on the positive electrode formed on the lower substrate, And the electric field around the negative electrode can be enhanced to improve the signal acquisition efficiency.

또한, 플라즈마 디스플레이 패널을 기반으로 한 X-선 검출기의 경우 반도체 기반 검출기에 비해 가격이 저렴하고, 대형화가 용이하며, 방사선에 의한 손상이 적고, 제조 공정이 단순하여 낮은 불량률 등의 많은 장점을 가지고 있기에 향후 반도체 기반 검출기를 대체할 검출 소자로써의 가능성을 갖고 있다.In addition, an X-ray detector based on a plasma display panel has many advantages such as a low price, a large size, a low radiation damage, a simple manufacturing process and a low defect rate compared to a semiconductor-based detector Which has the potential to replace semiconductor-based detectors in the future.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 X-선 검출기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X-선 검출기의 개략도이다.
도 3(a) 내지 3(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4(a) 내지 4(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 전자 드리프트 라인(Drift Line)의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 동전압(equal-potential) 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 전하증배(multiplication) 시뮬레이션 결과를 타나내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실험예를 위한 전극 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a schematic diagram of a conventional X-ray detector.
2 is a schematic diagram of an X-ray detector according to a preferred embodiment of the present invention.
3 (a) to 3 (c) are views for explaining the electrode structures of Example 1, Example 2 and Comparative Example of the present invention.
Figs. 4 (a) to 4 (c) are diagrams showing simulation results of an electronic drift line according to the electrode structures of Example 1, Example 2 and Comparative Example of the present invention.
5 (a) to 5 (c) are diagrams showing the results of the equal-potential simulation according to the electrode structures of the first, second and comparative examples of the present invention.
6 is a diagram showing the results of charge multiplication simulation according to the electrode structures of Examples 1, 2 and Comparative Example of the present invention.
7 is a view showing an electrode structure for an experimental example according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are graphs showing test results according to an experimental example of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X-선 검출기의 개략도이고, 도 3(a) 내지 3(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a schematic view of an X-ray detector according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3C are views for explaining the electrode structures of Examples 1, 2 and Comparative Example of the present invention to be.

도 2와 도 3(a) 내지 도3(c)를 참조하면, 본 발명 바람직한 실시예에 따른 X-선 검출기(200)는 도 2에서처럼 상부기판(201), 하부기판(202), 상부전극(203), 복수의 하부전극들(204, 205, 206) 및 가스층(207)을 포함한다.2, an X-ray detector 200 according to a preferred embodiment of the present invention includes an upper substrate 201, a lower substrate 202, A lower electrode 203, a plurality of lower electrodes 204, 205, 206, and a gas layer 207.

검출기(200) 외부는 격벽(미도시)을 사용하거나 일체형으로 형성될 수 있으며, 내부에 가스가 충진 될 수 있도록 밀폐구조로 형성됨이 바람직하다. 검출기(200) 내에는 서로 대향 배치되는 상부기판(201) 및 하부기판(202)을 포함하며, 상부기판(201) 하면에는 상부전극(203)을, 하부기판(202) 상면에는 복수의 하부전극들(204, 205, 206)을 포함할 수 있다.The outside of the detector 200 may be formed using a partition wall (not shown) or may be integrally formed, and may be formed in a closed structure so that gas may be filled therein. The detector 200 includes an upper substrate 201 and a lower substrate 202 disposed opposite to each other and includes an upper electrode 203 on the lower surface of the upper substrate 201 and a plurality of lower electrodes 202 on the upper surface of the lower substrate 202, 204, 205, and 206, respectively.

종래의 일반적인 X-선 검출기의 전극 구조는 상부기판의 하면에 하나의 상부전극과 하부기판의 상면에 음의 전극 및 양의 전극을 포함하는 3전극 구조를 취한다. 하지만 본 발명에 따른 X-선 검출기(200)의 전극 구조는 상부기판(201)의 하면에 하나의 상부전극(203)과 하부기판(202)의 상면에 복수의 하부전극들(204, 205, 206)을 포함할 수 있다. 하부전극(204, 205, 206)은 바람직하게는 제1 음의 전극(204), 양의 전극(205) 및 제2 음의 전극(206)을 포함할 수 있다. 즉, 검출기(200) 내에 하나의 상부전극(203)과 3개의 복수의 하부전극들(204, 205, 206)로 구성된 4전극이 배치될 수 있다.The conventional electrode structure of a conventional X-ray detector has a three-electrode structure including one upper electrode on the lower surface of the upper substrate and a negative electrode and a positive electrode on the upper surface of the lower substrate. The electrode structure of the X-ray detector 200 according to the present invention includes one upper electrode 203 on the lower surface of the upper substrate 201 and a plurality of lower electrodes 204, 205, 206). The lower electrodes 204, 205, and 206 may preferably include a first negative electrode 204, a positive electrode 205, and a second negative electrode 206. That is, four electrodes including one upper electrode 203 and three lower electrodes 204, 205, and 206 may be disposed in the detector 200.

상부전극(203)은 바람직하게는 어드레스(address)전극일 수 있으며, 상부기판(201)의 하면에 전면 전극으로 도포하여 형성될 수 있다. 복수의 하부전극들(204, 205, 206)인 제1 음의 전극(204), 양의 전극(205) 및 제2 음의 전극(206)은 서로 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있으며, 바람직하게는 양의 전극(205)은 제1 음의 전극(204)과 제2 음의 전극(206) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1 음의 전극(204)과 제2 음의 전극(206)은 상기 양의 전극(205)을 중심으로 각각 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 바람직하게는 양의 전극(205)의 폭(Wa)은 제1 음의 전극(204)의 폭(Wc) 또는 제2 음의 전극(206)의 폭(Wc)과 동일하거나 더 작은 값을 가질 수 있다.The upper electrode 203 may be an address electrode, and may be formed as a front electrode on the lower surface of the upper substrate 201. The first negative electrode 204, the positive electrode 205 and the second negative electrode 206 which are the plurality of lower electrodes 204, 205 and 206 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, Preferably, the positive electrode 205 may be disposed between the first negative electrode 204 and the second negative electrode 206. That is, the first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 may be spaced apart from each other by a predetermined distance around the positive electrode 205. The width Wa of the positive electrode 205 is preferably equal to or smaller than the width Wc of the first negative electrode 204 or the width Wc of the second negative electrode 206 Lt; / RTI >

상부전극(203) 및 복수의 하부전극들(204, 205, 206) 사이의 공간에는 가스가 채워진 가스층(207)을 포함할 수 있다. 가스층(207)의 가스는 순수 페닝가스를 이용할 수 있으며, 예를 들어 가스층(207)의 가스는 제논, 크립톤, 아르곤, 네온, 헬륨, 이산화탄소, 메탄 중 어느 하나 또는 이들 중 2종류 이상의 가스가 적용될 수 있다.The space between the upper electrode 203 and the plurality of lower electrodes 204, 205, and 206 may include a gas-filled gas layer 207. For example, the gas in the gas layer 207 may be any one selected from the group consisting of xenon, krypton, argon, neon, helium, carbon dioxide, and methane, or two or more of these gases .

가스층(207)은 입사되는 X-선에 의해 전자로 변환되는 작용을 한다. 즉, 인체를 투과한 X-선이 상부기판(201)을 통해 입사되고, 상기 상부기판(201)을 통과한 X-선은 상부전극(203)을 지나 가스층(207)에 도달하게 되며, 가스층(207)에 도달한 X-선은 가스를 이온화시켜 전자, 전공 쌍을 발생시킨다. 또한, 상부전극(203) 및 복수의 하부전극들(204, 205, 206)에 인가된 전압으로 발생되는 전계에 의해 전자는 하부전극 쪽으로 이동하게 되며, 이동된 전자는 복수의 하부전극들(204, 205, 206)에 인가된 인가전압으로 인해 양의 전극(205)으로 이동하게 된다. 이동 중에는 이동 중 발생하는 전하와 중성 가스입자와의 충돌로 추가 전자들이 발생되는 전자증폭(electron multiplication)이 발생되어 초기에 X-선 흡수에 따라 생성된 전하보다 더 많은 전하가 검출기(200) 내에서 발생되며, 이에 따라 취득신호가 증가하게 된다.The gas layer 207 acts to convert electrons into incident X-rays. That is, the X-rays transmitted through the human body are incident through the upper substrate 201, and the X-rays passing through the upper substrate 201 reach the gas layer 207 through the upper electrode 203, The X-rays reaching the electron gun 207 ionize the gas to generate electron and electron pairs. The electrons are moved toward the lower electrode by the electric field generated by the voltage applied to the upper electrode 203 and the lower electrodes 204, 205 and 206, and the moved electrons are transmitted to the lower electrodes 204 205, and 206, respectively, due to the applied voltage. During movement, electron multiplication occurs in which additional electrons are generated due to collision between the charge generated in the movement and the neutral gas particles, so that more charge than the charge generated due to the X-ray absorption at the beginning is generated in the detector 200 So that the acquisition signal is increased.

본 발명에 따른 복수의 하부전극들(204, 205, 206) 중 양의 전극(205)에는 도 3(a) 및 3(b)와 같이 전극간의 전계를 강화하기 위한 적어도 하나 이상의 돌출부(208)가 포함될 수 있다. 돌출부(208)는 뾰족한 형상인 삼각 형태를 가지며, 양의 전극(205) 양쪽 측면에 하나의 돌출부(208)가 각각 형성되거나, 두 개 이상의 돌출부(208)가 양의 전극(205) 양쪽 측면의 중앙부로부터 각각 나란히 배치될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 돌출부(208)의 재질은 상기 양의 전극(205)과 동일한 재질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode 205 of the plurality of lower electrodes 204, 205 and 206 according to the present invention includes at least one protrusion 208 for enhancing the electric field between the electrodes as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) May be included. The protrusion 208 has a triangular shape having a pointed shape and one protrusion 208 is formed on both sides of the positive electrode 205 or two or more protrusions 208 are formed on both sides of the positive electrode 205 And can be arranged side by side from the central portion. In addition, the material of the protrusion 208 may be the same material as the positive electrode 205, but is not limited thereto.

양의 전극(205)은 양쪽 측면에 상기 뾰족한 형상인 삼각 형태의 돌출부(208)를 구비함으로써, 전계의 에지효과(Edge Effect)에 의해 양의 전극(205)과 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206) 간의 전계를 강화할 수 있다. 이는 일반적으로, 표면이 면인 부분보다 뾰족한 부분으로 전하가 모이기 때문에 높아진 전하 밀도에 의해 돌출부(208)의 전계를 강화시킬 수 있다.The positive electrode 205 has the triangular protruding portion 208 having the pointed shape on both sides of the positive electrode 205 and the first negative electrode 204 by the edge effect of the electric field, And the second negative electrode 206 can be strengthened. This can generally enhance the electric field of the protruding portion 208 due to the increased charge density because the charge is gathered at a portion that is taller than the portion where the surface is a surface.

또한, 양의 전극(205)과 소정거리 이격된 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)은 이러한 양의 전극(205)의 돌출부(208)와 소정의 거리를 이격시키기 위해 각각 돌출부(208)와 대향되는 방향으로 전극의 일부가 꺾인 형태를 가질 수 있다.The first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 spaced apart from the positive electrode 205 by a predetermined distance from the protruding portion 208 of the positive electrode 205, A part of the electrode may be bent in a direction opposite to the protruding portion 208, respectively.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 X-선 검출기(200)의 전극은 검출기(200) 내에 하나의 상부전극(203)과 3개의 하부전극들(204, 205, 206)로 구성된 4전극으로 구성함으로써, 양의 전극(205)으로 이동하는 전자의 전자증폭을 증가 시킬 수 있다. 또한, 양의 전극(205) 양쪽 측면에 삼각 형태의 돌출부(208)를 추가로 형성하여, 돌출부(208)에 의한 전계의 에지효과를 이용하여 양의 전극(205)과 음의 전극 간의 전계를 강화시킴으로써, 전자의 증폭을 더욱 높여 양의 전극(205)에서 수집되는 전자 양을 증가시켜 X-선 검출기(200)의 신호 취득효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the electrode of the X-ray detector 200 according to the present invention includes four electrodes composed of one upper electrode 203 and three lower electrodes 204, 205, and 206 in the detector 200 , It is possible to increase the electron amplification of the electrons moving to the positive electrode 205. A triangular protrusion 208 is additionally formed on both sides of the positive electrode 205 so that the electric field between the positive electrode 205 and the negative electrode can be obtained by using the edge effect of the electric field by the protrusion 208 It is possible to improve the signal acquisition efficiency of the X-ray detector 200 by increasing the amount of electrons collected at the positive electrode 205 by further amplifying the electrons.

도 3(a) 내지 도 3(c)를 참조하여 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 구체적인 설명과 이에 따른 시뮬레이션 결과를 아래에 상세히 설명한다.
3 (a) to 3 (c), a detailed description of the first embodiment, the second embodiment and the comparative example of the present invention and the result of the simulation according to the first embodiment, the second embodiment and the comparative example will be described in detail below.

실시예1Example 1

도 3(a)를 참조하면, 실시예1의 하부 전극구조는 제1 음의 전극(204), 양의 전극(205), 제2 음의 전극(206)을 포함하고, 중앙에 배치된 양의 전극(205)을 중심으로 양쪽에 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)이 소정거리 이격되어 배치된다. 양의 전극(205) 양쪽 측면 중앙에는 전계의 에지효과를 강화하기 위해 각각 삼각 형태의 돌출부(208)를 2개씩 나란히 형성하였으며, 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)은 양의 전극(205)의 돌출부(208)와 대향되는 방향으로 돌출부(208)와 소정거리 이격되도록 전극의 일부가 꺾인 형태로 형성한다. 즉, 실시예1은 하나의 상부전극(203) 및 3개의 하부전극(204, 205, 206)으로 구성된 4전극 구조에 양의 전극(205) 양쪽 측면에 2개의 돌출부(208)가 형성된다.3 (a), the lower electrode structure of the first embodiment includes a first negative electrode 204, a positive electrode 205, and a second negative electrode 206, The first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 are disposed on both sides of the electrode 205 at a predetermined distance. In order to enhance the edge effect of the electric field, two triangular protrusions 208 are formed side by side in the center of both sides of the positive electrode 205, and a first negative electrode 204 and a second negative electrode 206, A part of the electrode is formed in a bent shape so as to be spaced apart from the protrusion 208 by a predetermined distance in a direction opposite to the protrusion 208 of the positive electrode 205. That is, in Embodiment 1, two protrusions 208 are formed on both sides of the positive electrode 205 in a four-electrode structure composed of one upper electrode 203 and three lower electrodes 204, 205, and 206.

실시예1의 양의 전극(205)의 폭(Wa)은 80μm로, 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)의 폭(Wc)은 각각 100μm로 하고, 양의 전극(205)에 형성된 돌출부(208)의 높이(Hr)는 80μm, 밑변의 길이(Br)는 100μm로 한다.
The width Wa of the positive electrode 205 of Example 1 is 80 占 퐉 and the width Wc of the first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 is 100 占 퐉, The height Hr of the projection 208 formed on the base 205 is 80 占 퐉 and the length Br of the base is 100 占 퐉.

실시예2Example 2

도 3(b)를 참조하면, 실시예2의 하부 전극구조는 제1 음의 전극(204), 양의 전극(205), 제2 음의 전극(206)을 포함하고, 중앙에 배치된 양의 전극(205)을 중심으로 양쪽에 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)이 소정거리 이격되어 배치된다. 양의 전극(205) 양쪽 측면에는 전계의 에지효과를 강화하기 위해 각각 삼각 형태의 돌출부(208)를 하나씩 형성하였으며, 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)은 양의 전극(205)의 돌출부(208)와 대향되는 방향으로 돌출부(208)와 소정거리 이격되도록 전극의 일부가 꺾인 형태로 형성한다. 즉, 실시예2는 실시예1과 동일하게 하나의 상부전극(203) 및 3개의 하부전극(204, 205, 206)으로 구성된 4전극 구조로 형성되나, 돌출부(208)의 개수만 변경되도록 한다.3 (b), the lower electrode structure of the second embodiment includes a first negative electrode 204, a positive electrode 205, and a second negative electrode 206, The first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 are disposed on both sides of the electrode 205 at a predetermined distance. On both sides of the positive electrode 205, a triangular protrusion 208 is formed one by one to enhance the edge effect of the electric field, and the first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 form positive A part of the electrode is formed in a bent shape so as to be spaced apart from the protrusion 208 by a predetermined distance in a direction opposite to the protrusion 208 of the electrode 205. That is, the second embodiment is similar to the first embodiment in that it has a four electrode structure composed of one upper electrode 203 and three lower electrodes 204, 205 and 206, but only the number of the protrusions 208 is changed .

실시예2의 양의 전극(205)의 폭(Wa)은 100μm로, 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)의 폭(Wc)은 100μm로 하며, 양의 전극(205)에 형성된 돌출부(208)의 높이(Hr)는 50μm, 밑변의 길이(Br)는 600μm로 한다.The width Wa of the positive electrode 205 of Example 2 is 100 占 퐉 and the width Wc of the first negative electrode 204 and the second negative electrode 206 is 100 占 퐉 and the positive electrode The height Hr of the protrusion 208 formed on the base 205 is 50 mu m and the length Br of the base is 600 mu m.

실시예1과 실시예2에서는 양의 전극(205)에 형성된 돌출부(208)의 효과를 확인하기 위해 하나 또는 두 개의 돌출부(208)를 포함하고 있으나, 본 발명에 따른 X-선 검출기의 돌출부(208) 개수는 이에 한정되지 않는다.
In Examples 1 and 2, one or two protrusions 208 are included to confirm the effect of the protrusions 208 formed on the positive electrode 205. However, the protrusions 208 of the X- 208) is not limited thereto.

비교예Comparative Example

도 3(c)를 참조하면, 비교예의 하부전극 구조는 종래의 일반적인 하부 전극구조로써 하부전극은 소정거리 이격된 음의 전극(209) 및 양의 전극(205)을 포함하고, 실시예1 및 실시예2와 같은 양의 전극(205)에 형성된 돌출부(208)를 포함시키지 않는다. 즉, 비교예의 전극 구조는 돌출부(208)를 포함하지 않고, 하나의 상부전극(203) 및 2개의 하부전극(205, 209)으로 구성된 3전극 구조로 형성한다.Referring to FIG. 3C, the lower electrode structure of the comparative example includes a conventional lower electrode structure, in which the lower electrode includes a negative electrode 209 and a positive electrode 205 spaced apart from each other by a predetermined distance, But does not include protrusions 208 formed on the positive electrode 205 as in the second embodiment. That is, the electrode structure of the comparative example does not include the projecting portion 208 but is formed in a three-electrode structure composed of one upper electrode 203 and two lower electrodes 205 and 209.

비교예의 양의 전극(205)의 폭(Wa)과 음의 전극 폭(Wc)은 둘다 동일하게 100μm로 한다.The width Wa of the positive electrode 205 and the negative electrode width Wc of the comparative example are both set to 100 mu m.

상기 상술한 실시예1, 실시예2 및 비교예에 따른 전극 및 돌출부(208)의 크기를 정리하면 표 1과 같다.
The sizes of the electrodes and protrusions 208 according to the first, second, and comparative examples are summarized in Table 1.

전극구조Electrode structure 양의 전극
폭 Wa(μm)Positive electrode
Width Wa (μm) 음의 전극
폭 Wc(μm)Negative electrode
Width Wc (μm) 돌출부
높이 Hr(μm)projection part
Height Hr (μm) 돌출부 밑변
길이 Br(μm)Base of protrusion
Length Br (μm) 실시예1Example 1 8080 100100 8080 100100 실시예2Example 2 100100 100100 5050 600600 비교예Comparative Example 100100 100100 -- --

도 4(a) 내지 4(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 전자 드리프트 라인(Drift Line)의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 동전압(equal-potential) 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.4 (a) to 4 (c) are graphs showing simulation results of an electronic drift line according to the electrode structures of Example 1, Example 2 and Comparative Example of the present invention, and Figs. 5 (c) are graphs showing the results of an equal-potential simulation according to the electrode structures of Examples 1, 2 and Comparative Example of the present invention.

도 4(a) 내지 4(c) 및 도 5(a) 내지 5(c)를 참조하면, 도 4(a) 및 도 5(a)는 실시예1, 도 4(b) 및 도 5(b)는 실시예2, 도 4(c) 및 도5 (c)는 비교예에 대한 각각의 시뮬레이션 결과로써 각각의 전극구조에서 동일한 전압을 인가하였을 때 전하 이동에 의한 전하증배 및 전극 주위의 전계 형성에 관한 시뮬레이션 결과를 비교한 것이다. 시뮬레이션 결과 뷰(view)는 하부전극의 상부면으로부터 0.1mm 위에 위치한 면에서의 전자 드리프트 라인(Drift Line)과 동전압(equal-potential) 분포에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.Referring to Figures 4 (a) -4 (c) and 5 (a) -5 (c), Figures 4 (a) (b) is a simulation result for each of the comparative examples, and FIG. 4 (c) and FIG. 5 (c) are simulation results for the case where the same voltage is applied to each electrode structure, The results of the simulation are compared. The simulated result view shows simulation results for an electron drift line and an equal-potential distribution in a plane located 0.1 mm above the upper surface of the lower electrode.

전자의 드리프트 라인의 증가는 해당 영역에서 전자의 증배가 더욱 증가하였음을 나타내는 것으로, 도 4(a) 내지 도 4(c)에서와 같이 실시예1의 전극 구조에서 가장 많은 전자 증배가 활성화되었음을 확인할 수 있으며, 비교예의 전극 구조에서 가장 적은 전자 증배가 활성화되었음을 확인할 수 있다.The increase in the electron drift line indicates that the multiplication of electrons in the region is further increased. As shown in Figs. 4 (a) to 4 (c), it is confirmed that the largest electron multiplication in the electrode structure of Example 1 is activated And it can be confirmed that the smallest electron multiplication is activated in the electrode structure of the comparative example.

이는 동일한 인가전압에서, 비교예의 전극구조인 종래의 3전극 구조보다 본 발명에 따른 4전극 구조인 실시예1 및 실시예2에서 더 많은 전자의 수가 증가했음 의미한다. 즉, 양의 전극(205) 양쪽에 형성된 돌출부(208) 주변에 에지효과에 따른 강한 전계가 형성되어 전자의 수가 증가했음을 확인 할 수 있다. 또한, 돌출부(208)가 양의 전극(205) 양쪽에 하나만 형성된 실시예2의 전극구조보다 양의 전극(205) 양쪽에 2개의 돌출부(208)가 형성된 실시예1의 구조에서 전계의 에지효과가 증가되어 전자증배가 더욱 증가됐음을 확인할 수 있다.This means that, at the same applied voltage, the number of electrons in Example 1 and Example 2, which are four electrode structures according to the present invention, is larger than that of the conventional three electrode structure, which is the electrode structure of the comparative example. That is, it can be confirmed that a strong electric field due to the edge effect is formed around the protruding portion 208 formed on both sides of the positive electrode 205 to increase the number of electrons. In the structure of Embodiment 1 in which two protrusions 208 are formed on both sides of the positive electrode 205 than the electrode structure of Embodiment 2 in which only one protrusion 208 is formed on both sides of the positive electrode 205, And the electron multiplication is further increased.

도 5(a) 내지 도 5(c)에서는, 실시예1과 실시예2의 돌출부(208) 주변에서 비교예의 전극구조보다 강한 전계가 형성됨을 확인할 수 있으며, 이중 실시예2의 하나의 돌출부(208)보다 실시예1의 2개의 돌출부(208)에서 더 강한 전계가 형성됨을 확인할 수 있다.5 (a) to 5 (c), it can be seen that a stronger electric field is formed around the protruding portion 208 of the first and second embodiments than the electrode structure of the comparative example, It is confirmed that a stronger electric field is formed in the two protrusions 208 of the first embodiment.

도 6은 본 발명의 실시예1, 실시예2 및 비교예의 전극구조에 따른 전하증배(multiplication) 시뮬레이션 결과를 타나내는 도면이다.6 is a diagram showing the results of charge multiplication simulation according to the electrode structures of Examples 1, 2 and Comparative Example of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 6의 시뮬레이션 결과는 실시예1, 실시예2 및 비교예에 따른 전하증배를 시뮬레이션을 통해 계산하여 비교한 결과로써, 입사된 X-선에 의해 생성된 초기 전하들이 전계에 의해서 이동하여 다중충돌(multiple collisions)로 인해 검출기(200) 내에 전하를 증가시키는 평균 증폭률에 관한 결과이다. Referring to FIG. 6, simulation results of FIG. 6 show simulation results of charge multiplication according to Example 1, Example 2, and Comparative Example. As a result, the initial charges generated by the incident X- To increase the charge in the detector 200 due to multiple collisions.

시뮬레이션에 의해 계산된 평균 증배는 실시예1의 4전극 구조에서 6074, 실시예1의 4전극 구조에서 2766, 비교예의 3전극 구조에서1073의 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있다. 이는 종래의 3전극에 비해 실시예2의 4전극 구조에서 2.6배 증가되고, 실시예1의 4전극 구조에서는 3전극에 비해 3.6배가 증가됨을 확인할 수 있으며, 또한 실시예1 및 실시예2의 4전극 구조에서는 돌출부(208) 구조 차이에 의해 실시예1이 실시예2에 비해 2.2배가 증가됨을 확인할 수 있다.
Simulation results for the average multiplication calculated by simulation show 6074 in the four electrode structure of Example 1, 2766 in the four electrode structure of Example 1, and 1073 in the three electrode structure of the comparative example. It can be seen that this is 2.6 times higher than that of the conventional three electrodes and 2.6 times higher than that of the conventional three electrodes and 3.6 times higher than that of the three electrodes in the case of the four electrode structure of Example 1. Further, In the electrode structure, it can be seen that Example 1 is increased 2.2-fold compared to Example 2 due to the difference in the structure of the protrusion 208.

실험예Experimental Example

본 발명의 실시예1 및 실시예2에 따른 전극 구조에 대한 성능을 평가하기 위해 4전극 구조의 실시예1의 전극 구조와 실시예2의 전극 구조를 설계하여 테스트를 실시하였다.In order to evaluate the performance of the electrode structure according to Example 1 and Example 2 of the present invention, the electrode structure of Example 1 and the electrode structure of Example 2 were designed and tested.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실험예를 위한 전극 구조를 나타내는 도면이고, 도 8 내지 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a view showing an electrode structure for an experimental example according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 9 are graphs showing test results according to an experimental example of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실험예에 따른 X-선 검출기(200)의 전극의 폭은 모두 0.1mm이며, 양의 전극(205)과 제1 음의 전극(204) 및 제2 음의 전극(206)의 간격은 각각 0.1mm로 하였다. 또한 상부기판(201)과 하부기판(202) 사이의 거리는 2.8mm로 하였으며, 실시예1과 실시예2의 삼각형 형태의 돌출부(208) 구조는 표 1과 같이 설계하였다.7, the width of the electrodes of the X-ray detector 200 according to the present example is 0.1 mm, and the positive electrode 205, the first negative electrode 204, and the second negative electrode 206 were 0.1 mm respectively. The distance between the upper substrate 201 and the lower substrate 202 is 2.8 mm, and the structure of the triangular projection 208 of the first and second embodiments is designed as shown in Table 1.

가스층(207)의 가스는 Xe80%+He20%의 혼합가스를 사용했으며, 음의 전극을 -400V로 고정하고, 상부전극(203)의 전압을 -500V에서 -1500V까지 인가하며 X-선이 조사되었을 경우(X-ray on)와 조사되지 않았을 경우(X-ray off)에 생성된 전하량을 측정하였다.The mixed gas of Xe 80% + He 20% was used as the gas of the gas layer 207. The negative electrode was fixed at -400 V, the voltage of the upper electrode 203 was applied from -500 V to -1500 V, (X-ray on) and when not irradiated (X-ray off).

도 8의 (a), (b)는 검출기(200)에서 3초∼4.57초 사이에 X-선이 조사되었을 경우 각각 실시예1과 실시예2에 따른 전하량 측정 결과를 나타낸다. 측정 결과 도 8(a)인 실시예1의 돌출부(208) 구조에 대한 결과가 도 8(b)인 실시예2의 돌출부(208) 구조에 대한 결과보다 약 2배정도 많은 전하량이 측정됐음을 확인할 수 있다.8 (a) and 8 (b) show the results of the charge amount measurement according to Example 1 and Example 2, respectively, when X-ray is irradiated in the detector 200 between 3 seconds and 4.57 seconds. Measurement Results The results for the protruding portion 208 of Example 1, which is shown in FIG. 8 (a), are about twice as large as those of the protruding portion 208 of Example 2 shown in FIG. 8 (b) .

또한, 측정된 전하량을 통해 X-선의 검출 감도를 계산하기 위한 수식을 수학식 1에 나타내었다.Further, a formula for calculating the detection sensitivity of X-ray through the measured amount of charge is shown in Equation (1).

여기서, Sensitivity는 X-선의 검출 감도, Exposed Dose는 X-선 노출시 선량, Exposed detection Area는 X-선의 조사면적이며, Charges during X-ray ON은 X-선이 조사되었을 때의 전하량이다.Here, Sensitivity is the detection sensitivity of the X-ray, Exposed Dose is the dose at the X-ray exposure, Exposed Detection Area is the irradiation area of the X-ray, and Charges during X-ray ON is the amount of charge when the X-ray is irradiated.

도 9는 수학식 1을 이용하여 계산된 X-선의 검출 감도를 종래의 3전극 구조인 비교예와 본 발명의 4전극 구조인 실시예1과 실시예2에 따른 계산 결과를 나타낸다.9 shows the detection sensitivity of X-rays calculated using Equation (1) as a comparative example of a conventional three-electrode structure and the calculation results of the four-electrode structure of the first and second embodiments of the present invention.

도 9의 결과를 참조하면, 실시예2의 전극구조에 따른 X-선 검출 감도는 비교예의 전극구조보다 1.5배 높은 검출 성능(sensitivity)을 확인할 수 있으며, 실시예1이 전극구조에 따른 X-선 검출 감도는 비교예의 전극구조보다 3.8배, 실시예2의 전극구조보다 2.5배 이상의 개선된 검출 성능을 가짐을 확인할 수 있다.9, the X-ray detection sensitivity according to the electrode structure of Example 2 is 1.5 times higher than that of the electrode structure of the comparative example. In Example 1, the X- It can be confirmed that the line detection sensitivity has an improved detection performance of 3.8 times as compared with the electrode structure of the comparative example and 2.5 times as much as that of the electrode structure of the second embodiment.

상술한 바와 같이 본 발명의 X-선 검출기(200)의 전극구조는 상부기판(201)에 하나의 상부전극(203)과 하부기판(202)에 제1 음의 전극(204), 양의 전극(205) 및 제2 음의 전극(206)을 추가한 3개의 전극을 포함하는 4개의 전극 구조를 적용하고, 양의 전극(205)에 삼각형 형태의 돌출부(208)를 구비하여 종래 3전극 구조보다 양의 전극(205)과 음의 전극 주변의 전계를 강화시켜 전자증폭을 증가시킴으로써 신호 취득효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the electrode structure of the X-ray detector 200 of the present invention has one upper electrode 203 on the upper substrate 201, a first negative electrode 204 on the lower substrate 202, Electrode structure including three electrodes including a first negative electrode 205 and a second negative electrode 206 and a protruding portion 208 having a triangular shape on the positive electrode 205, The electric field around the positive electrode 205 and the negative electrode is strengthened to increase the electron amplification, thereby improving the signal acquisition efficiency.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

201 : 상부기판 202 : 하부기판
203 : 상부전극 204 : 제1 음의 전극
205 : 양의 전극 206 : 제2 음의 전극
207 : 가스층 208 : 돌출부201: upper substrate 202: lower substrate
203: upper electrode 204: first negative electrode
205: Positive electrode 206: Second negative electrode
207: gas layer 208:

Claims

An upper electrode formed on the upper substrate;
A plurality of lower electrodes formed on a lower substrate facing the upper substrate; And
And a gas layer formed between the upper electrode and the plurality of lower electrodes and filled with a mixed gas,
The plurality of lower electrodes may include a plurality of lower electrodes,
A positive electrode including at least one protrusion on each side thereof for enhancing an electric field between the plurality of lower electrodes; And
And a first negative electrode and a second negative electrode arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance about the positive electrode,
Wherein the first negative electrode and the second negative electrode each have a bent shape so as to be spaced apart from the protruding portion.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the protrusion is triangular in shape.

The method according to claim 1,
Wherein the protrusion is made of the same material as the positive electrode.

The method according to claim 1,
Wherein the width of the positive electrode is equal to or smaller than the width of the first negative electrode or the width of the second negative electrode.

delete