KR101792420B1 - 중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터 교체가 가능한 중성자 이미징 시스템 - Google Patents

중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터 교체가 가능한 중성자 이미징 시스템 Download PDF

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김희수
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Abstract

중성자 이미징 시스템이 개시된다. 중성자 이미징 시스템은 피검체로 다수 대역의 에너지의 중성자를 투사하는 중성자 선원; 상기 피검체의 후단에 배치되고, 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자가 입사되고 입사된 중성자를 섬광으로 변환하는 신틸레이터부; 및 상기 신틸레이터부에서 변환된 섬광을 수신하여 이미지를 생성하는 광수신부를 포함하고, 상기 신틸레이터부는, 각 대역의 중성자 에너지에 대응하여 반응하는 서로 다른 신틸레이터들의 조합으로 이루어지고, 상기 신틸레이터들이 소정의 패턴으로 배열되어 구성된 신틸레이터어레이; 및 상기 신틸레이터들 중 어느 하나를 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행 방향과 마주하는 위치로 이동시키는 신틸레이터 교체유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터 교체가 가능한 중성자 이미징 시스템{NEUTRON IMAGING SYSTEM CAPABLE OF REPLACING SCINTILLATOR DEPENDING ON THE SIZE OF THE NEUTRON ENERGY}
본 발명은 중성자 이미징 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터의 교체 및 배치가 가능한 중성자 이미징 시스템에 관한 것이다.
중성자는 에너지 크기에 따라 크게 0.005eV ~ 0.5eV 사이의 에너지 범위를 갖는 열중성자(thermal neutron), 1eV ~ 10keV 사이의 에너지 범위를 갖는 열외중성자(epithermal neutron), 0.5MeV 이상의 에너지를 갖는 고속중성자(fast neutron)로 분류된다.
이러한 에너지 크기에 따른 각각의 종류의 중성자로부터 이미지를 얻기 위해 중성자용 신틸레이터가 이용된다. 중성자용 신틸레이터는 다양한 원소를 이용하여 만들 수 있으나 효율적으로는 중성자 입사후 방출되는 감마계수가 30000 이상일 경우 사용가능하다. 현재 알려진 중성자용 신틸레이터의 종류는 LiFZnS(Ag:0.02%), Gd2O2S(Tb:3%), Gd3Ga5O12(Ce:3%)의 3가지가 있다. 이러한 중성자용 신틸레이터는 중성자와 반응하는 반응물질의 비율에 따라 중성자의 종류에 적합하게 반응하도록 구성된다.
따라서, 중성자로부터 고해상도의 이미지를 생성하기 위해서는 중성자 에너지 크기에 따라 적합한 신틸레이터를 중성자와 대향되게 배치하여야 한다.
그러나 종래의 중성자 이미징 장치는 하나의 신틸레이터만을 구비하므로 에너지 크기에 따른 중성자들로부터의 고해상도 이미지를 얻는 것은 불가능하였다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터의 교체가 가능한 구조를 가지므로 하나의 표준 중성자 이미징 시스템에서 신속하고 간단하게 중성자 에너지 크기에 적합한 신틸레이터들로 교체 및 배치되도록 하여 광대역 에너지 중성자에 대응하는 중성자 이미징 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템은 피검체로 다수 대역의 에너지의 중성자를 투사하는 중성자 선원; 상기 피검체의 후단에 배치되고, 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자가 입사되고 입사된 중성자를 섬광으로 변환하는 신틸레이터부; 및 상기 신틸레이터부에서 변환된 섬광을 수신하여 이미지를 생성하는 광수신부를 포함하고, 상기 신틸레이터부는, 각 대역의 중성자 에너지에 대응하여 반응하는 서로 다른 신틸레이터들의 조합으로 이루어지고, 상기 신틸레이터들이 소정의 패턴으로 배열되어 구성된 신틸레이터어레이; 및 상기 신틸레이터들 중 어느 하나를 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행 방향과 마주하는 위치로 이동시키는 신틸레이터 교체유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중성자 선원으로부터 투사되는 중성자는 저속중성자 및 고속중성자를 포함하고, 상기 신틸레이터들은 상기 저속중성자 및 고속중성자 각각의 에너지 크기에 대응하여 반응하는 신틸레이터들의 조합일 수 있다.
일 실시예로, 상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고, 상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 선형 영역 내에서 상기 선형 영역의 길이방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고, 상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 선형 영역 내에서 상기 선형 영역의 길이방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예로, 상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 일부분이 대향하는 고리 형상 영역 내에서 상기 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고, 상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 고리 형상 영역 내에서 상기 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템에 의하면, 중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터의 교체가 가능한 구조를 가지므로 하나의 표준 중성자 이미징 시스템에서 신속하고 간단하게 중성자 에너지 크기에 적합한 신틸레이터들로 교체 및 배치되도록 하여 광대역 에너지 중성자에 대응하는 중성자 이미징 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 중성자 에너지 크기에 적합한 신틸레이터들로 신속하게 교체 및 배치하여 피검체 이미지를 생성할 수 있으므로 각 대역의 에너지의 중성자로부터 고해상도의 피검체 이미지를 얻을 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 구성 및 배열을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 1을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 2를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 3을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 중성자 이미징 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 구성 및 배열을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중성자 이미징 시스템은 중성자 선원(100), 신틸레이터부(200) 및 광수신부(300)를 포함한다.
중성자 선원(100)은 피검체(10)를 향해 다수 대역의 에너지의 중성자를 투사한다. 예를 들면, 중성자 선원(100)은 0.5MeV 이상의 에너지를 갖는 고속중성자(fast neutron), 0.4eV보다 작은 에너지를 갖는 저속중성자(slow neutron), 1eV ~ 10keV 사이의 에너지 범위를 갖는 열외중성자(epithermal neutron), 0.005eV ~ 0.5eV 사이의 에너지 범위를 갖는 열중성자(thermal neutron) 중 둘 이상의 중성자를 방출하도록 구성될 수 있다.
신틸레이터부(200)는 피검체(10)의 후단에 배치되고, 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자가 입사되고 입사된 중성자를 섬광으로 변환한다. 신틸레이터부(200)는 둘 이상의 중성자를 방출하는 중성자 선원(100)으로부터 방출되는 중성자들 각각을 섬광으로 변환할 수 있도록 구성된다. 이러한 신틸레이터부(200)는 신틸레이터어레이(201) 및 신틸레이터 교체유닛(202)을 포함한다.
신틸레이터어레이(201)는 각 대역의 중성자 에너지에 대응하여 반응하는 서로 다른 신틸레이터들의 조합으로 이루어지며, 각각의 신틸레이터가 소정의 패턴으로 배열되어 구성된다.
신틸레이터 교체유닛(202)은 신틸레이터들 중 어느 하나를 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행 방향과 마주하는 위치로 이동시킨다.
광수신부(300)는 신틸레이터부(200)에서 변환된 섬광을 수신하여 이미지를 생성한다. 일 예로, 광수신부(300)는 이미지 센서(CCD)를 포함하는 카메라일 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템에서 신틸레이터부(200)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이하에서는 신틸레이터부(200)의 형태에 따른 실시예들을 설명한다.
실시예 1
도 2는 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 1을 설명하기 위한 사시도이다.
실시예 1에서 신틸레이터부(210)의 신틸레이터어레이(211)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 신틸레이터들(2112)이 배열되도록 구성되고, 신틸레이터 교체유닛(212)은 신틸레이터들(2112)을 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 신틸레이터어레이(211)는 평면 형상이 반원 형상이고 반원 형상에 수직한 단면 형상이 사각인 중공의 하우징(2111)을 포함할 수 있다. 반원 형상의 하우징(2111)의 내부는 신틸레이터들(2112)이 배열되는 상기 반원 형상 영역을 제공한다. 이러한 반원 형상의 하우징(2111)의 내부에 신틸레이터들(2112)이 반원 형상의 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 배열된다.
또한, 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향하도록 위치하는 신틸레이터(2112)에 중성자가 입사되고 신틸레이터(2112)에서 방출되는 섬광이 신틸레이터부(210)의 후단의 광수신부(300)로 도달하기 위해, 상기 반원 형상의 하우징(2111)은 입구부(2111a) 및 출구부(2111b)를 형성한다. 일 예로, 입구부(2111a)는 반원 형상의 하우징(2111)의 평면에 수직한 안쪽면의 가운데가 절개되어 형성될 수 있고, 출구부(2111b)는 반원 형상의 하우징(2111)의 평면에 수직한 바깥면에서 입구부(2111a)에 대향하는 일부분이 절개되어 형성될 수 있다. 여기서, 입구부(2111a)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하고, 출구부(2111b)에는 광수신부(300)가 대향하여 위치한다.
반원 형상의 하우징(2111) 내에서 신틸레이터들(2112)을 이동시키기 위해, 신틸레이터 교체유닛(212)은 신틸레이터 장착플레이트(2121), 신틸레이터 장착플레이트(2121)를 회전시키기 위한 구동부(2122)를 포함할 수 있다. 일 예로, 신틸레이터 장착플레이트(2121)는 원판 형태일 수 있고, 구동부(2122)는 정회전 및 역회전 가능한 스테핑 모터일 수 있다.
이러한 경우, 신틸레이터 장착플레이트(2121)는 하우징(2111)의 아래에 배치될 수 있고, 신틸레이터들(2112)은 신틸레이터 장착플레이트(2121)의 상면으로부터 하우징(2111) 내부에 배열된 각각의 신틸레이터(2112)에 연결된 지지대들(2123)을 통해 신틸레이터 장착플레이트(2121)에 연결될 수 있다. 이때, 하우징(2111)의 저면에는 신틸레이터들(2112) 및 지지대들(2123)이 하우징(2111)의 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 반원 형상의 슬릿(2111c)이 형성될 수 있다.
이러한 실시예 1의 구성에서 하우징(2111) 내에 배열되는 신틸레이터(2112)는 예를 들면, 3개일 수 있다. 이러한 경우, 중성자 선원(100)은 열중성자, 열외중성자 및 고속중성자를 피검체(10)로 투사하도록 구성될 수 있고, 신틸레이터들(2112) 중 시계 방향의 순서로 볼 때 처음에 위치하는 제1 신틸레이터(2112)는 열중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 두번째의 제2 신틸레이터(2112)는 열외중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 마지막의 제3 신틸레이터(2112)는 고속중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있다. 이러한 배열에서 제2 신틸레이터(2112)는 평상시 입구부(2111a)에 대향할 수 있다.
이러한 구조에서 각각의 신틸레이터(2112)가 이동하는 과정을 설명하면, 중성자 선원(100)으로부터 피검체(10)로 투사되는 중성자 에너지에 따라 스테핑 모터가 정회전 및 역회전하여 하우징(2111) 내부의 각각의 신틸레이터(2112)를 입구부(2111a)에 대향하는 위치로 이동시킬 수 있고, 입구부(2111a)에 대향된 신틸레이터(2112)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향되어 중성자가 신틸레이터(2112)에 입사될 수 있다. 이후 신틸레이터(2112)는 입사된 중성자를 섬광으로 변환하여 방출하고, 방출되는 섬광은 하우징(2111)의 출구부(2111b)를 통해 광수신부(300)로 전달되어 광수신부(300)를 통해 피검체 이미지가 생성된다.
실시예 2
도 3은 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 2를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
실시예 2에서 신틸레이터부(220)의 신틸레이터어레이(221)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 선형 영역 내에서 선형 영역의 길이방향을 따라 신틸레이터들(2212)이 배열되도록 구성되고, 신틸레이터 교체유닛(222)은 신틸레이터들(2212)을 선형 영역 내에서 선형 영역의 길이방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 신틸레이터어레이(221)는 평면 형상이 직사각형 형상이고 직사각형 형상에 수직한 단면 형상이 사각인 중공의 하우징(2211)을 포함할 수 있다. 선형의 하우징(2211)의 내부는 신틸레이터들(2212)이 배열되는 상기 선형 영역을 제공한다. 이러한 선형의 하우징(2211)의 내부에 신틸레이터들(2212)이 선형 영역의 길이방향을 따라 소정의 간격으로 배열된다.
또한, 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향하도록 위치하는 신틸레이터(2212)에 중성자가 입사되고 신틸레이터(2212)에서 방출되는 섬광이 신틸레이터부(220)의 후단의 광수신부(300)로 도달하기 위해, 상기 선형의 하우징(2211)은 입구부(2211a) 및 출구부(2211b)를 형성한다. 일 예로, 입구부(2211a)는 하우징(2211)의 평면에 수직한 정면, 즉 피검체(10)와 대향하는 정면의 가운데가 절개되어 형성될 수 있고, 출구부(2211b)는 하우징(2211)의 정면에 대향하는 배면에서 입구부(2211a)에 대향하는 일부분이 절개되어 형성될 수 있다. 여기서, 입구부(2211a)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행 방향에 대향하고, 출구부(2211b)에는 광수신부(300)가 대향하여 위치한다.
선형의 하우징(2211) 내에서 신틸레이터들(2212)을 이동시키기 위해, 신틸레이터 교체유닛(222)은 신틸레이터 장착플레이트(2221), 신틸레이터 장착플레이트(2221)를 이동시키기 위한 구동부(2222)를 포함할 수 있다. 일 예로, 신틸레이터 장착플레이트(2221)는 선형의 하우징(2211)의 길이에 대응하는 직사각형의 플레이트 형상일 수 있고, 구동부(2222)는 신틸레이터 장착플레이트(2221)의 아랫면에 장착된 레크(2222a), 레크(2222a)에 치합되는 피니언(2222b) 및 피니언(2222b)을 회전시키는 정회전 및 역회전 가능한 스테핑 모터(2222c)를 포함할 수 있다.
이러한 경우, 신틸레이터 장착플레이트(2221)는 하우징(2211)의 아래에 배치될 수 있고, 신틸레이터들(2212)은 신틸레이터 장착플레이트(2221)의 상면으로부터 하우징(2211) 내부에 배열된 각각의 신틸레이터(2212)에 연결된 지지대들(2223)을 통해 신틸레이터 장착플레이트(2221)에 연결될 수 있다. 이때, 하우징(2211)의 저면에는 신틸레이터들(2212) 및 지지대들(2223)이 하우징(2211)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 하우징(2211)의 길이방향에 평행한 슬릿(2211c)이 형성될 수 있다.
이러한 실시예 2의 구성에서 하우징(2211) 내에 배열되는 신틸레이터(2212)는 예를 들면, 3개일 수 있다. 이러한 경우, 중성자 선원(100)은 열중성자, 열외중성자 및 고속중성자를 피검체(10)로 투사하도록 구성될 수 있고, 신틸레이터들(2212) 중 도 4의 A방향의 순서로 볼 때 처음에 위치하는 제1 신틸레이터(2212)는 열중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 두번째의 제2 신틸레이터(2212)는 열외중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 마지막의 제3 신틸레이터(2212)는 고속중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있다. 이러한 배열에서 제2 신틸레이터(2212)는 평상시 입구부(2211a)에 대향할 수 있다.
이러한 구조에서 각각의 신틸레이터(2212)가 이동하는 과정을 설명하면, 중성자 선원(100)으로부터 피검체(10)로 투사되는 중성자 에너지에 따라 스테핑 모터가 정회전 및 역회전하여 하우징(2211) 내부의 각각의 신틸레이터(2212)를 입구부(2211a)에 대향하는 위치로 이동시킬 수 있고, 입구부(2211a)에 대향된 신틸레이터(2212)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향되어 중성자가 신틸레이터(2212)에 입사될 수 있다. 이후 신틸레이터(2212)는 입사된 중성자를 섬광으로 변환하여 방출하고, 방출되는 섬광은 하우징(2211)의 출구부(2211b)를 통해 광수신부(300)로 전달되어 광수신부(300)를 통해 피검체 이미지가 생성된다.
실시예 3
도 4는 본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템의 신틸레이터부의 실시예 3을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
실시예 3에서 신틸레이터부(230)의 신틸레이터어레이(231)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 일부분이 대향하는 고리 형상 영역 내에서 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 신틸레이터들(2312)이 배열되도록 구성되고, 신틸레이터 교체유닛(232)은 신틸레이터들(2312)을 고리 형상 영역 내에서 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 신틸레이터어레이(231)는 평면 형상이 고리 형상이고 고리 형상에 수직한 단면 형상이 사각인 중공의 하우징(2311)을 포함할 수 있다. 고리 형상의 하우징(2311)의 내부는 신틸레이터들(2312)이 배열되는 상기 고리 형상 영역을 제공한다. 이러한 고리 형상의 하우징(2311)의 내부에 신틸레이터들(2312)이 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 소정의 간격으로 배열된다.
또한, 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향하도록 위치하는 신틸레이터(2312)에 중성자가 입사되고 신틸레이터(2312)에서 방출되는 섬광이 신틸레이터부(230)의 후단의 광수신부(300)로 도달하기 위해, 상기 고리 형상의 하우징(2311)은 입구부(2311a) 및 출구부(2311b)를 형성한다. 일 예로, 입구부(2311a)는 하우징(2311)의 평면의 일부분, 즉 피검체(10)와 대향하는 평면의 일부분이 절개되어 형성될 수 있고, 출구부(2311b)는 하우징(2311)의 평면에 대향하는 저면에서 입구부(2311a)에 대향하는 일부분이 절개되어 형성될 수 있다. 여기서, 입구부(2311a)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자의 진행 방향에 대향하고, 출구부(2311b)에는 광수신부(300)가 대향하여 위치한다.
고리 형상의 하우징(2311) 내에서 신틸레이터들(2312)을 이동시키기 위해, 신틸레이터 교체유닛(232)은 신틸레이터 장착플레이트(2321), 신틸레이터 장착플레이트(2321)를 회전시키기 위한 구동부(2322)를 포함할 수 있다. 일 예로, 신틸레이터 장착플레이트(2321)는 원판 형태일 수 있고, 구동부(2322)는 정회전 및 역회전 가능한 스테핑 모터일 수 있다.
이러한 경우, 신틸레이터 장착플레이트(2321)는 하우징(2311)의 아래에 배치될 수 있고, 신틸레이터들(2312)은 신틸레이터 장착플레이트(2321)의 상면으로부터 하우징(2311) 내부에 배열된 각각의 신틸레이터(2312)에 연결된 지지대들(2323)을 통해 신틸레이터 장착플레이트(2321)에 연결될 수 있다. 이때, 하우징(2311)의 저면에는 신틸레이터들(2312) 및 지지대들(2323)이 하우징(2311)의 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 원형의 슬릿(2311c)이 형성될 수 있다.
이러한 실시예 1의 구성에서 하우징(2311) 내에 배열되는 신틸레이터(2312)는 예를 들면, 3개일 수 있다. 이러한 경우, 중성자 선원(100)은 열중성자, 열외중성자 및 고속중성자를 피검체(10)로 투사하도록 구성될 수 있고, 신틸레이터들(2312) 중 시계 방향의 순서로 볼 때 처음에 위치하는 제1 신틸레이터(2312)는 열중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 두번째의 제2 신틸레이터(2312)는 열외중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있고, 마지막의 제3 신틸레이터(2312)는 고속중성자를 섬광으로 변환하는 종류일 수 있다. 이러한 배열에서 제2 신틸레이터(2312)는 평상시 입구부(2311a)에 대향할 수 있다.
이러한 구조에서 각각의 신틸레이터(2312)가 이동하는 과정을 설명하면, 중성자 선원(100)으로부터 피검체(10)로 투사되는 중성자 에너지에 따라 스테핑 모터가 정회전 및 역회전하여 하우징(2311) 내부의 각각의 신틸레이터(2312)를 입구부(2311a)에 대향하는 위치로 이동시킬 수 있고, 입구부(2311a)에 대향된 신틸레이터(2312)는 피검체(10)를 투과하여 진행하는 중성자에 대향되어 중성자가 신틸레이터(2312)에 입사될 수 있다. 이후 신틸레이터(2312)는 입사된 중성자를 섬광으로 변환하여 방출하고, 방출되는 섬광은 하우징(2311)의 출구부(2311b)를 통해 광수신부(300)로 전달되어 광수신부(300)를 통해 피검체 이미지가 생성된다.
본 발명에 따른 중성자 이미징 시스템은 신틸레이터부가 상기 실시예 1 내지 실시예 3과 같은 중성자 에너지 크기에 따라 신틸레이터의 교체가 가능한 구조를 가지므로 하나의 표준 중성자 이미징 시스템에서 신속하고 간단하게 중성자 에너지 크기에 적합한 신틸레이터들로 교체 및 배치되도록 하여 광대역 에너지 중성자에 대응하는 중성자 이미징 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 중성자 에너지 크기에 적합한 신틸레이터들로 신속하게 교체 및 배치하여 피검체 이미지를 생성할 수 있으므로 각 대역의 에너지의 중성자로부터 고해상도의 피검체 이미지를 얻을 수 있는 이점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 피검체를 향해 열중성자, 열외중성자 및 고속중성자 중 둘 이상을 투사하는 중성자 선원;
    상기 피검체의 후단에 배치되고, 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자가 입사되고 입사된 중성자를 섬광으로 변환하는 신틸레이터부; 및
    상기 신틸레이터부에서 변환된 섬광을 수신하여 이미지를 생성하는 광수신부를 포함하고,
    상기 신틸레이터부는,
    상기 열중성자를 섬광으로 변환하는 제1 신틸레이터, 상기 열외중성자를 섬광으로 변환하는 제2 신틸레이터, 상기 고속중성자를 섬광으로 변환하는 제3 신틸레이터의 조합으로 이루어진 신틸레이터어레이; 및
    상기 각각의 신틸레이터를 피검체를 통과한 중성자에 대향하도록 이동시키는 신틸레이터 교체유닛을 포함하고,
    상기 신틸레이터부는 상기 중성자 선원으로부터 투사되어 상기 피검체를 투과한 둘 이상의 중성자에 대해 둘 이상의 신틸레이터가 교대로 마주하게 이동하여서 둘 이상 중성자 각각을 섬광으로 변환하여 상기 광수신부로 전달하는 것을 특징으로 하는,
    중성자 이미징 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고,
    상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역 내에서 상기 반원 형상 영역 또는 호 형상 영역의 원주 방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    중성자 이미징 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 대향하는 선형 영역 내에서 상기 선형 영역의 길이방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고,
    상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 선형 영역 내에서 상기 선형 영역의 길이방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    중성자 이미징 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신틸레이터어레이는 상기 피검체를 투과하여 진행하는 중성자의 진행방향에 일부분이 대향하는 고리 형상 영역 내에서 상기 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 신틸레이터들이 배열되도록 구성되고,
    상기 신틸레이터 교체유닛은 상기 신틸레이터들을 상기 고리 형상 영역 내에서 상기 고리 형상 영역의 원주방향을 따라 왕복 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    중성자 이미징 시스템.
  5. 삭제
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