KR101801322B1 - 방사선 검출기 및 검출시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사선 검출기, 검출시스템에 관한 것이다. 본 발명은 방사선을 검출하여 섬광신호로 변환하는 각기둥 형상의 섬광결정을 적어도 하나 포함하고, 상기 섬광결정의 길이방향을 따라 복수의 구획으로 구분되는 광변환부, 상기 섬광결정의 측면에 접촉하는 접촉범위가 상기 복수의 구획 중 어느 하나의 구획에 배치되되 상기 섬광결정의 길이방향과 평행한 상기 섬광결정의 측면 중 어느 하나에 접촉하는 하나 이상의 반사체를 포함하고, 상기 복수의 구획 중 동일한 하나의 구획에 배치된 둘 이상의 반사체 간에 반사체 레이어를 형성하며, 상기 섬광신호를 소정의 방향으로 반사시키는 광반사부 및 상기 섬광신호를 전기신호로 변환하는 광센서를 적어도 하나 포함하여, 변환위치 지도를 생성하는 지도제작부를 포함하여 본 발명은 반응 깊이 측정을 위해서 기존의 방사선 검출기에 비해 효율이 떨어지지 않고 섬광결정과 감마선의 반응 깊이를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

방사선 검출기 및 검출시스템{RADIATION DETECTOR AND SYSTEM}
본 발명은 방사선 검출기 및 검출시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 둘 이상의 반사체 레이어를 포함하여 섬광신호의 반응깊이를 추정하는 방사선 검출기에 관한 것이다.
최근 의과학, 의공학의 발전과 함께 신체 내부를 확인할 수 있는 광학 촬영 분야가 의학에 접목되는 경우가 많아지고 있다. 이에 광학 촬영 분야가 의학과 접목되기 위해서 다양한 기계가 개발되고 있는데, 체내에서 방출되는 감마선을 검출하여 양전자 방출핵종의 체내분포를 확인하는 기계인 방사선 검출기도 포함된다.
본래 방사선 검출기는 섬광결정과 감마선의 2차원적 반응 위치만을 판단할 수 있고, 섬광결정과 감마선과의 반응 깊이를 판단할 수 있는 기능은 구현되지 않는다. 하지만 고해상도 분자영상을 얻기 위해서는 방사선 검출기에 포함된 섬광결정과 감마선의 2차원적 반응 위치뿐만 아니라 반응 깊이 정보 또한 도출되어야 한다.
이에 최근에는 섬광결정 내부에서 방사선이 가시광선으로 변환된 위치에 대한 반응깊이 정보를 도출하기 위한 연구가 시도되고 있으나, 반응깊이 정보를 도출하는 방사선 검출기는 기존의 방사선 검출기에 추가적인 구성요소를 필요로 한다는 점에서 한계가 있다.
이와 관련하여 선행기술 문헌인 한국특허출원 제10-2010-0115326 호에서는, 감마선 반응 깊이 결정 방법 및 장치에 대해서 기재하고 있으나 상기 문제를 해결하지 못하고 있다.
이에 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 일실시예는 방사선 검출기 및 검출시스템을 제시하는 데에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일측면에 따르면 방사선을 검출하여 섬광신호로 변환하는 각기둥 형상의 섬광결정을 적어도 하나 포함하고, 상기 섬광결정의 길이방향을 따라 복수의 구획으로 구분되는 광변환부, 상기 섬광결정의 측면에 접촉하는 접촉범위가 상기 복수의 구획 중 어느 하나의 구획에 배치되되 상기 섬광결정의 길이방향과 평행한 상기 섬광결정의 측면 중 어느 하나에 접촉하는 하나 이상의 반사체를 포함하고, 상기 복수의 구획 중 동일한 하나의 구획에 배치된 둘 이상의 반사체 간에 반사체 레이어를 형성하며, 상기 섬광신호를 소정의 방향으로 반사시키는 광반사부 및 상기 섬광신호를 전기신호로 변환하는 광센서를 적어도 하나 포함하여, 변환위치 지도를 생성하는 지도제작부를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 기존의 방사선 검출기에 비해 효율이 떨어지지 않고 섬광결정과 감마선의 반응 깊이를 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 본 발명은, 기존의 방사선 검출기가 채용하는 구성을 그대로 이용하기 때문에 반응 깊이 측정을 위해서 추가적인 구성이 필요하지 않다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 본 발명은, 반사체의 위치를 원하는 대로 설정해 섬광결정 지도를 자유롭게 생성할 수 있다.
또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 본 발명은, 섬광결정 지도 제작 시 점간 거리가 균일하여 한정된 크기의 섬광결정 지도에서 효율적인 공간 사용이 가능한 장점이 있다.
또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 본 발명은, 방사선 검출기 조림에 소요되는 시간이 상대적으로 길지 않으며, 방사선이 섬광신호로 변환된 위치를, 광센서가 섬광신호를 센싱한 위치로부터 추정할 수 있으므로 별도의 추정 알고리즘이 필요하지 않다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기의 배열 상태를 검출대상의 진입방향에서 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기의 배열상태를 검출대상의 진입방향과 수직한 방향에서 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기가 검출대상의 위치를 찾는 원리를 검출대상의 진입방향에서 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기가 검출대상의 위치를 찾는 원리를 검출대상의 진입방향과 수직한 방향에서 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도6은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 제1섬광결정 및 제1섬광결정에 접촉하는 반사체의 구성을 도시한 구성도이다.
도7은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 광변환부를 광변환부의 길이방향 양단 중 제1구획 방향에서 바라 본 모습을 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 광변환부를 광변환부의 길이방향 양단 중 제2구획 방향에서 바라 본 모습을 도시한 도면이며
도9는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 지도제작부가 변환위치 지도를 생성하는 원리를 나타낸 도면이다.
도10은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 제1반사체 레이어에 의해 반사된 섬광신호의 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도의 예시도이다.
도11은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 제1반사체 레이어에 의해 반사된 섬광신호의 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도의 예시도이다.
도12는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 제1반사체 레이어 및 제2반사체 레이어에 의해 형성된, 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도의 예시도이다.
도13은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템에 포함된 구성을 도시한 구성도이다.
도14는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 산출장치가 2개의 구획을 가진 광변환부에 의해 생성된 변환위치 지도에서 변환위치정보를 산출하는 원리를 설명하는 도면이다
도15는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 산출장치가 2개 또는 4개의 구획을 가진 광변환부에 의해 변환위치 지도가 생성되는 원리를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 설명에 앞서 본 발명에서 나오는 용어에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 '검출대상'은 본 발명의 실시예에 의한 방사선 검출기와 검출시스템의 촬영 대상이 되는 물체를 지시하며, 생물의 조직이나 팬텀 등이 될 수 있다. 여기서 팬텀은 방사선의 투과시험을 위해 사용되는 모형으로 생물의 조직이나 장기와 유사한 성질을 갖는 물질로 구성된다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 '픽셀'은 하나의 광센서가 해당 광센서와 대응되는 섬광결정(10a 내지 10d)에서 변환된 섬광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 단위 영역이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 '변환구획'은 방사선 검출기 내부에 구분된 각각의 구획 중 방사선이 섬광결정(10a 내지 10d) 내부로 유입되어 가시광선으로 변환되는 구획을 지시하고, '변환위치정보'는 변환구획의 위치정보를 지시하며, '입사위치정보'란 지도제작부로 입사한 각각의 섬광신호의 입사위치에 관한 정보를 지시한다.
이하 도1내지 도4를 참조하여 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)가 배열되는 형태에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템은 검출대상을 투과한 방사선이 섬광신호로 변환되는 위치에 기초하여, 해당 섬광신호를 발생시킨 방사선을 투과한 검출대상의 위치를 검출하는 시스템이다.
도1은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)의 배열 상태를 검출대상의 진입방향에서 도시한 도면이고, 도2는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)의 배열상태를 검출대상의 진입방향과 수직한 방향에서 도시한 도면이며, 도3은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)가 검출대상의 위치를 찾는 원리를 검출대상의 진입방향에서 도시한 도면이고, 도4는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)가 검출대상의 위치를 찾는 원리를 검출대상의 진입방향과 수직한 방향에서 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)는 방사선이 섬광신호로 변환된 반응깊이를 추정하기 위해서, 방사선이 섬광신호로 변환되는 구획(이하, 변환구획이라 한다)의 위치정보(이하 변환위치정보)를 획득하는 구성이다. 방사선 검출기(1)가 획득한 변환위치정보에는 변환구획의 위치가 포함되어 있으므로, 방사선 검출기는 변환구획 내에 위치한 반응깊이를 추정할 수 있다.
방사선 검출기(1)는 검출대상의 진입방향을 따라 연장되는 직선과 수직한 면에 방사상의 형태로 배치될 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따르면, 방사선 검출시스템은 복수의 방사선 검출기(1)를 포함할 수 있는데, 방사선 검출기(1)는 검출대상의 진입방향과 수직한 면에 방사상으로 배치되어 검출기 배열(A)을 형성할 수 있으며, 검출기 배열(A)의 중앙에는 검출대상이 진입하는 수용공간이 형성될 수 있다. 또한, 검출기 배열(A)은 검출대상의 진입방향을 따라 연장 배치될 수 있는데, 도2에 도시된 바에 따르면, 검출대상을 기준으로 서로 반대되는 방향에 방사선 검출기(1)가 존재할 수 있다.
수용공간 내부로 검출대상이 진입하는 경우 검출대상은 검출대상의 내부로 투입된 방사선을 투과할 수 있는데, 검출대상의 위치, 방사선의 투과 방향에 따라, 방사선을 검출하는 방사선 검출기(1)가 상이해 질 수 있다.
이때, 방사선이 각각의 방사선 검출기(1)에 포함된, 후술할 섬광결정(10a 내지 10d)에 수직하게 입사하는 경우 변환구획을 확인할 필요가 없으나, 수직하지 않게 입사하는 경우 변환구역을 확인하여 검출대상의 위치를 판단할 수 있다.
도 3을 예로 들면, 모든 방사선 검출기(1)의 길이방향 연장선이 만나는 부분, 즉, 수용공간(S)의 중앙에서 제1방사선 검출기(1a)를 향해 방사선이 투과되는 경우 제1방사선 검출기(1a)는 방사선이 제1방사선 검출기(1a) 내부의 변환구획 없이도 검출대상의 위치를 판단할 수 있다. 반면, 수용공간의 일측면에서 제2방사선 검출기(1b)를 향해 방사선이 투과되는 경우 제2방사선 검출기(1b)는 제2방사선 검출기(1b) 내부의 변환구획에 기초하여 검출대상의 위치를 판단할 수 있다.
또한 도4를 예로 들면, 수용공간의 중앙에서 제1방사선 검출기(1a)를 향해 방사선이 투과되는 경우 제1방사선 검출기(1a)는 방사선이 제1방사선 검출기(1a) 내부의 변환구획에 기초하여 검출대상의 위치를 판단할 수 있는데, 이때 방사선은 제1방사선 검출기(1a)에 수직하지 않게 입사하므로, 변환구획을 확인하여 검출대상의 위치를 변환할 수 있다.
이하에서는, 도5 내지 도 8에 기초하여 방사선 검출기(1)의 구성에 대해서 설명한다.
도5는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)의 구성을 나타낸 구성도이고, 도6은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 제1섬광결정(10a) 및 제1섬광결정(10a)에 접촉하는 반사체(200a 내지 200d)의 구성을 도시한 구성도이며, 도7은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 광변환부(10)를 광변환부(10)의 길이방향 양단 중 제1구획 방향에서 바라 본 모습을 도시한 도면이며, 도8은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 광변환부(10)를 광변환부의 길이방향 양단 중 제2구획 방향에서 바라 본 모습을 도시한 도면이며
광변환부(10)는 각기둥 형상의 섬광결정(10a 내지 10d)을 포함할 수 있다. 구체적으로 섬광결정(10a 내지 10d)은 각기둥 형상으로 형성되어 길이방향 양단 중 일단은 지도제작부(30)와 접촉할 수 있다. 도5에서는 섬광결정(10a 내지 10d)의 형상을 사각기둥의 형상으로 도시하였으나, 또 다른 실시예로 섬광결정(10a 내지 10d)은 다각형 형태의 밑면을 가진 기둥 형상으로 형성될 수 있다.
광변환부(10)는 복수 개의 섬광결정(10a 내지 10d)을 포함할 수 있는데, 횡으로 n개, 종으로 m개가 포함된 직사각형 행렬형태로 배치될 수 있다(n 및 m은 1이상의 정수). 도5에서는 설명의 편의상 4개의 섬광결정(10a 내지 10d)을 포함하는 광변환부(10)를 도시하고 있으나 이는 예시일 뿐, 실제로 광변환부(10)는 다양한 행렬 조합의 섬광기둥을 포함할 수 있다.
또한 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은 서로 대향되도록 배치될 수 있다. 구체적으로 방사선 검출기(1)에 포함된 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은 길이방향 일단이 지도제작부(30)와 접할 수 있다. 또한 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은 서로 소정거리 이격되는데, 소정거리 이격된 공간에는 후술할 반사체(200a 내지 200d) 또는 실리콘이 배치될 수 있고, 이격된 공간 내에 어떠한 구성도 배치되지 않을 수도 있다.
한편, 광변환부(10)에 포함된 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은 모두 동일한 형태일 수 있다. 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)의 모든 섬광결정(10a 내지 10d)은 동일한 형태로 형성되어 어떠한 섬광결정(10a 내지 10d)이라도 동일한 조건 및 동일한 방향에서 입사된 방사선에 대해서는 동일한 변환구획이 형성될 수 있다.
따라서 도5를 예로 들면, 광변환부(10)는 동일한 가로, 세로 및 높이를 갖는 사각기둥의 형태의 제1내지 제4섬광결정(10a 내지 10d)을 포함할 수 있다. 도5에서 도시된 섬광결정(10a 내지 10d)은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함되는 섬광결정(10a 내지 10d)의 일 예시일 뿐 동일한 크기 및 형태를 가진 어떠한 형태의 각기둥 형상이라도 섬광결정(10a 내지 10d)에 적용될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 광변환부(10)는 복수의 구획으로 구분될 수 있다.
구체적으로 광변환부(10)는 광변환부(10)에 포함된 섬광결정(10a 내지 10d)의 길이방향으로 따라 후술할 지도제작부(30)로부터, 상기 광변환부(10)의 길이방향 양단 중 지도제작부(30)의 반대측 일단까지 순차적으로 복수의 구획으로 구분될 수 있는데, 해당 구획별로 후술할 반사체(200a 내지 200d)의 배치 위치가 상이할 수 있다.
좀 더 구체적으로 광변환부(10)는 광변환부(10)에 포함된 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)의 길이방향과 수평한 면(이하 측면)의 개수 이하의 구획으로 구분될 수 있다. 사각기둥 형태의 섬광결정(10a 내지 10d)의 경우 측면이 총 4개이다. 따라서 광변환부(10)는 4개 이하의 구획으로 구분될 수 있다. 또한 삼각기둥 형태의 섬광결정(10a 내지 10d)의 경우 길이방향과 평행한 면이 3개이다. 따라서 삼각기둥 형태의 섬광결정(10a 내지 10d)을 갖는 광변환부(10)는 1개 내지 3개의 구획으로 구분될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)는 광반사부(20)를 포함할 수 있다.
광반사부(20)는 광변환부(10)가 방사선을 변환하여 생성한 섬광신호를 후술할 지도제작부(30)를 향해 반사하는 구성이다. 광반사부(20)는 섬광신호를 소정의 방향으로 반사시키기 위해서 반사체(200a 내지 200d)를 포함할 수 있다.
반사체(200a 내지 200d)는 섬광결정(10a 내지 10d)의 길이방향과 평행한 섬광결정(10a 내지 10d)의 측면 중 어느 하나와 접촉할 수 있다. 구체적으로 도6에서는 제1섬광결정(10a)의 측면에 반사체(200a 내지 200d)가 접촉함이 도시되어 있는데, 반사체(200a 내지 200d)가 제1섬광결정(10a)의 측면에 배치되는 경우 앞서 광변환부(10)가 구분된 복수의 구획 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한 도6를 예로 들면, 도6에 도시된 제1섬광결정(10a)은 사각기둥의 형태를 하고 있다. 따라서 전술한 바와 같이 도6에 도시된 광변환부(10)는 4개의 구획으로 구분될 수 있다. 도6에 도시된 제1섬광결정(10a)의 배면에서부터 제1구획 내지 제4구획으로 나눈다고 할 때, 제1구획에 포함된 제1섬광결정(10a)의 좌측면에는 제1반사체(200a), 제2구획에 포함된 제1섬광결정(10a)의 상측면에는 제2반사체(200b), 제3구획에 포함된 제1섬광결정(10a)의 우측면에는 제3반사체(200c), 제4구획에 포함된 제1섬광결정(10a)의 하측면에는 제4반사체(200d)가 배치된다. 제1섬광결정(10a)을 예로 들어 설명했으나, 이는 섬광결정(10a 내지 10d)의 예시일 뿐이며, 타 섬광결정(10b 내지 10d)과 배치되는 위치에만 차이가 있을 뿐, 섬광결정(10a 내지 10d)과 접촉하는 반사체(200a 내지 200d) 및 반사체(200a 내지 200d)의 위치는 동일하다.
또한, 이하에서 섬광결정(10a 내지 10d)의 길이방향 양단 중 일단에서 섬광결정(10a 내지 10d)을 바라보았을 때, 해당 섬광결정(10a 내지 10d)의 좌측면에 배치된 반사체를 제1반사체(200a), 해당 섬광결정(10a 내지 10d)의 상측면에 배치된 반사체를 제2반사체(200b), 해당 섬광결정(10a 내지 10d)의 우측면에 배치된 반사체를 제3반사체(200c) 및 해당 섬광결정(10a 내지 10d)의 하측면에 배치된 반사체를 제4반사체(200d)로 표시하기로 한다.
본 발명에 관한 설명에서 '좌측', '상측', '우측', '하측'이라는 방향을 나타내는 단어는, 각각의 도면에서 반사체(200a 내지 200d)의 위치를 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 실제로 각각의 반사체(200a 내지 200d)가 섬광결정(10a 내지 10d)의 해당 위치에 존재한다는 의미가 아니다.
한편, 전술한 바와 같이 광변환부(10)는 복수 개의 섬광결정(10a 내지 10d)으로 구성될 수 있는데, 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)이 생성한 섬광신호는 반사체(200a 내지 200d)에 반사되어 지도제작부(30)로 입사될 수 있다.
이때, 같은 구획에 배치되는 반사체(200a 내지 200d)는 각각 반사체 레이어(210, 220)를 형성할 수 있다. 구체적으로 광변환부(10)에 포함된 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은 해당 섬광결정(10a 내지 10d)과 대응되는 광센서(미도시)가 존재하는데, 광센서는 픽셀단위로 입사되는 섬광신호를 전기신호로 변환한다. 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에서 반사체(200a 내지 200d)를 반사된 섬광신호는 해당 섬광결정(10a 내지 10d)과 대응되는 픽셀 상의 특정 위치에 입사하게 된다. 정리하면, 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에서 대응되는 구획에 배치되어 각각의 픽셀 상에 동일한 위치로 섬광신호를 반사하는 반사체(200a 내지 200d)간에는 반사체 레이어(210, 220)를 형성할 수 있다. 또한 동일한 반사체 레이어(210, 220)에 포함된 각각의 반사체(200a 내지 200d)는 배치된 위치를 기준으로 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)을 형성할 수 있다. 즉, 동일한 반사체 레이어(210, 220)에 포함된 각각의 반사체(200a내지 200d)는 동일한 섬광결정(10a 내지 10d)에 배치된 반사체(200a 내지 200d)간에 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)을 형성할 수 있다.
도6에 도시된 제1섬광결정(10a)이 복수 개 포함되는 광변환부(10)의 경우, 지도제작부(30)로부터, 광변환부(10)의 길이방향 양단 중 지도제작부(30)의 반대측 일단까지 순차적으로 제1구획, 제2구획, 제3구획 및 제4구획으로 구분되고, 제1구획에 배치되어 섬광결정의 측면으로 진행되는 섬광신호를 지도제작부(300)으로 반사시키는 제1반사체(200a)간에 제1반사체 레이어(미도시)를 형성할 수 있고, 제2구획에 배치되어 섬광결정의 측면으로 진행되는 섬광신호를 지도제작부(300)으로 반사시키는 제2반사체(200b)간에 제2반사체 레이어(미도시)를 형성할 수 있으며, 제3구획에 배치되어 섬광결정의 측면으로 진행되는 섬광신호를 지도제작부(300)으로 반사시키는 제3반사체(200c)간에 제3반사체 레이어(미도시)를 형성할 수 있고, 제4구획에 배치되어 섬광결정의 측면으로 진행되는 섬광신호를 지도제작부(300)으로 반사시키는 제4반사체(200d)간에 제4반사체 레이어(미도시)를 형성할 수 있다.
또 다른 본 발명의 일실시예로써, 하나의 반사체 레이어(210, 220)에 둘 이상의 반사체(200a 내지 200d)를 포함하되, 동일한 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)에 포함된 각각의 반사체(200a내지 200d)는 해당 섬광결정(10a 내지 10d)의 측면 중 서로 이웃한 면에 배치될 수 있다.
또한 서로 대각선에 배치된 섬광결정(10a 내지 10d)은 반사체(200a 내지 200d)가 배치되는 측면이 서로 동일하다. 다시 말해, 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)의 측면에는 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)이 배치될 수 있는데, 특정 섬광결정(10a 내지 10d)의 측면 중 특정 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)에 속한 반사체가 배치된 측면은 해당 섬광결정(10a 내지 10d)과 이웃한 섬광결정(10a 내지 10d)의 측면 중 특정 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)과 동일한 구획에 배치된 반사체 그룹에 포함된 반사체가 배치된 측면과 서로 동일할 수 있다.
구체적으로 도7 및 도8을 예로 들면, 섬광결정(10a 내지 10d)이 4개가 도시되어 있는데 제1구획을 기준으로, 제1섬광결정(10a) 및 제3섬광결정(10c)의 경우, 제1반사체(200a) 및 제2반사체(200b)가 배치되고, 제2섬광결정(10a) 및 제4섬광결정(10c)의 경우 제3반사체(200c) 및 제4반사체(200d)가 배치된다.
구체적으로 도7 및 도8에 도시된 광변환부(10)는 두 개의 구획으로 구획되고, 광변환부(10)에 포함된 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)은, 지도제작부(30)와 수직하게 연장된 사각기둥의 형상으로 형성되는데, 두 개의 구획 중 지도제작부(30)에서 가까운 제1구획에는 제1반사체 레이어(210)가 형성되고, 지도제작부(30)에서 상대적으로 먼 제2구획에는 제2반사체 레이어(220)가 형성될 수 있다. 이때, 제1구획에서, 포함된 제1섬광결정(10a) 및 제3섬광결정(10c)의 좌측면에는 제1반사체(200a), 상측면에는 제2반사체(200b)가 배치되고, 제2섬광결정(10b) 및 제4섬광결정(10d)의 우측면에는 제3반사체(200c), 하측면에는 제4반사체(200d)가 배치된다. 또한 제2구획에서, 제1섬광결정(10a) 및 제3섬광결정(10c)의 우측면에는 제3반사체(200c), 상측면에는 제2반사체(200b)가 배치되고, 제2섬광결정 및 제4섬광결정(10a 내지 10d)의 좌측면에는 제1반사체(200c), 하측면에는 제4반사체(200d)가 배치된다.
또한, 제1구획에 포함된 반사체(10a 내지 10d)간에는 제1반사체 레이어(210)를 형성할 수 있는데, 제1반사체 레이어(210)는 제1구획에 배치된 반사체(200a내지 200d) 중 제1섬광결정(10a)에 배치된 반사체(200a, 200b)로 구성된 제1구획 제1반사체 그룹(211), 제1반사체 레이어(210) 중 제2섬광결정(10b)에 배치된 반사체(200c, 200d)는 제1구획 제2반사체 그룹(212), 제1반사체 레이어(220) 중 제3섬광결정(10c)에 배치된 반사체(200a, 200b)는 제1구획 제3반사체 그룹(213) 및 제1반사체 레이어(220) 중 제4섬광결정(10d)에 배치된 반사체(200c, 200d)는 제1구획 제4반사체 그룹(214)을 포함할 수 있다.
또한, 제2구획에 포함된 반사체간에는 제2반사체 레이어(220)를 형성할 수 있는데, 제2반사체 레이어(220)는 제2구획에 배치된 반사체(200a내지 200d) 중 제1섬광결정(10a)에 배치된 반사체(200c, 200d)는 제2구획 제1반사체 그룹(221), 제2반사체 레이어(222) 중 제2섬광결정(10b)에 배치된 반사체(200b, 200c)는 제2구획 제2반사체 그룹(212), 제2반사체 레이어(220) 중 제3섬광결정(10c)에 배치된 반사체(200a, 200d)는 제2구획 제3반사체 그룹(223) 및 제2반사체 레이어(220) 중 제4섬광결정(10d)에 배치된 반사체(200b, 200c)는 제2구획 제4반사체 그룹(224)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)는 지도제작부(30)를 포함할 수 있다. 지도제작부(30)는 광변환부(10)가 생성한 섬광신호를 이용하여 변환위치 지도(300)를 생성하는 구성이다.
지도제작부(30)는 광센서(미도시)를 포함할 수 있다. 광센서는 섬광신호를 전기신호로 변환할 수 있는데, 구체적으로 광센서는 전술한 광변환부(10)에서 생성된 섬광신호가 광반사부(20)에 의해 반사되어 입사되면, 입사된 섬광신호를 전기신호로 변환하게 된다. 이때 전기신호에는 해당 픽셀의 위치, 해당 픽셀 상에 섬광이 입사된 위치 및 전기신호로 변환된 섬광신호의 세기와 관련된 정보가 포함된다.
지도제작부(30)는 전술한 광변환부(10)의 길이방향 일단에 접촉하여 배치될 수 있다. 지도제작부(30)에 포함된 각각의 광센서는 전술한 바와 같이 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)과 대응되는 픽셀에 입사한 섬광신호를 전기신호로 변환할 수 있고, 나아가 변환한 전기신호에 기초하여 변환위치 지도(300)를 생성할 수 있다.
이하에서는 도9내지 도12를 이용하는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템에 포함된 산출장치(40)가 생성하는 변환위치 지도(300)에 기초하여 변환구획을 판단하는 원리를 설명한다.
도9는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 지도제작부(30)가 변환위치 지도(300)를 생성하는 원리를 나타낸 도면이고, 도10은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 제1반사체 레이어(210)에 의해 반사된 섬광신호의 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도(300a)의 예시도이고, 도11은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 제1반사체 레이어(210)에 의해 반사된 섬광신호의 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도(300b)의 예시도이고, 도12는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 제1반사체 레이어(210) 및 제2반사체 레이어(220)에 의해 형성된, 입사위치정보가 포함된 변환위치 지도(300c)의 예시도이다.
본 발명의 일실시예인 변환위치 지도(300)는 전술한 방사선 검출시스템에 의해 생성될 수 있다. 변환위치 지도(300)는 방사선이 섬광결정(10a 내지 10d)에 입사하여 섬광신호로 변환되는 경우, 변환된 섬광신호가 각각의 반사체(200a 내지 200d)에 반사되어 광센서로 입사되는 위치에 관한 정보, 즉 입사위치정보가 도시된 지도이다.
특정 변환위치에서 변환된 섬광신호는 지도제작부(30)를 향해 곧바로 입사하는 경우도 있으나, 광반사부(20)에 반사되어 지도제작부(30)로 입사할 수도 있다.
구체적으로 두 개의 구획을 가지는 섬광결정(10a 내지 10d)으로 구성된 광변환부(10)를 예로 들면, 동일한 방사선이 섬광결정(10a 내지 10d)에 입사하여 섬광신호로 변환되는 경우 일부 섬광신호는 제1구획에 배치된 반사체 즉, 제1반사체 레이어(210)에 반사되어 지도제작부(30)로 입사하게 되고, 나머지 섬광신호는 제2구획에 배치된 반사체 즉, 제2반사체 레이어(220)에 반사되어 지도제작부(30)로 입사하게 된다.
도9를 예로 들면, 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에 제1반사체 레이어(210)만이 배치된 경우 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에서 변환된 섬광신호는 제1반사체 레이어(210)에 의해 반사된다. 반사된 섬광신호는 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)과 대응되는 픽셀 중 제1반사체 레이어(210)에 포함된 각각의 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)의 반대쪽에 입사하여 제1섬광지도(300a)가 생성된다. 또한, 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에 제2반사체 레이어(220)만이 배치된 경우 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에서 변환된 섬광신호는 제2반사체 레이어(220)에 의해 반사된다. 반사된 섬광신호는 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)과 대응되는 픽셀 상에 제2반사체 레이어(220)에 포함된 각 변사체 그룹의 반대쪽에 입사하여 제2섬광지도(300b)를 생성할 수 있다. 각각의 섬광결정(10a 내지 10d)에 제1반사체 레이어(210) 및 제2반사체 레이어(220)가 배치된 경우 각각의 섬광신호가 제1구획 및 제2구획에 배치된 각각의 반사체에 의해 반사되어 대응되는 픽셀로 입사되는 경우 각 픽셀별2개의 섬광신호가 지도에 표시된 제3섬광지도(300c)가 생성될 수 있다.
좀 더 구체적으로 도10에서는 지도제작부(30)는 제1반사체 레이어(210)에 의해 반사되어 지도제작부(30)에 입사한 섬광신호에 기초하여 제작된 제1변환정보 지도의 예시이고, 있고, 도11에서는 제2반사체 레이어(220)에 의해 반사되어 지도제작부(30)에 입사한 섬광신호에 기초하여 제작된 제2변환정보 지도를 도시하고 있으며, 도10 및 도 11에 도시된 섬광신호를 하나의 지도제작부(30)에 입사시킬 경우 도12와 같은 섬광신호가 표시된 변환위치 지도(300)를 도시할 수 있다. 도12에 도시된 섬광신호 중 서로 이웃한 픽셀에 포함된 섬광신호는 동일한 섬광결정(10a 내지 10d)에 의해 변환된 것으로 볼 수 있다.
이때 반응구획이 어디인지에 따라 지도제작부(30)에 대한 섬광신호의 입사분포가 달라지고, 이를 통해 변환위치 지도 상의 섬광신호의 위치가 달라질 수 있다. 구체적으로 특정 구획에서 섬광신호가 변환되면 섬광신호는 변환된 위치를 기준으로 전방위로 직진하게 된다. 이때, 가장 많은 빛이 광반사부(20)에 의해 반사되는 구획은 섬광신호가 변환된 위치가 포함된 구획, 즉 변환구획이다. 따라서 각각의 픽셀 중 가장 많은 섬광신호가 입사되는 위치에는 변환구획에서 반사되는 섬광신호가 입사한다. 정리하면, 각각의 픽셀 중 섬광신호가 가장 많이 입사되는 지점에 입사되는 섬광신호는 변환구획에서 반사된 섬광신호가 되고, 따라서 변환위치 지도 상의 섬광신호 위치가 달라지기 때문에 이를 통해 반응깊이의 위치가 변환구획 내에 있음을 추정할 수 있다.
이하에서는, 도13 및 도15을 참조하여 본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템에 포함된 산출장치(40)가 반응깊이를 추정하는 원리에 대해서 설명한다.
도13은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템에 포함된 구성을 도시한 구성도이고, 도14는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기(1)에 포함된 산출장치(40)가 2개의 구획을 가진 광변환부(10)에 의해 생성된 변환위치 지도(300)에서 변환위치정보를 산출하는 원리를 설명하는 도면이며, 도15는 본 발명의 일실시예인 방사선 검출기에 포함된 산출장치가 2개 또는 4개의 구획을 가진 광변환부에 의해 변환위치 지도가 생성되는 원리를 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예인 방사선 검출시스템은 산출장치(40)를 포함할 수 있는데, 산출장치(40)는 지도제작부(30)에 의해 생성된 변환위치 지도(300)로부터 변환위치정보를 산출하는 구성이다.
구체적으로 방사선 검출기(1)가 생성한 변환위치 지도(300)에는 섬광신호의 입사위치정보가 포함되어 있다. 산출장치(40)는 섬광신호의 분포가 가장 많은 위치를 찾고, 해당 위치에 입사한 섬광신호가 반사된 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)을 찾으며, 나아가 반사체 그룹(211내지 214 및 221 내지 224)이 배치된 변환위치정보를 산출할 수 있다.
도14에 따르면 방사선 검출기로부터 획득한 변환위치 지도가 도시되어 있는데, 변환위치 지도에는 각각의 섬광신호가 입사하는 영역이 구분된다. 이때 산출장치(40)는 각각의 섬광신호가 제1구획에서 입사한 섬광신호인지, 제2구획에서 입사한 섬광신호인지가 결정되게 되고, 이를 통해 변환위치 지도에 입사한 각각의 섬광신호가 어느 구획에서 변환되었는지를 확인할 수 있다.
나아가 도15에 도시된 바에 따르면, 방사선 검출기로부터 획득한 변환위치 지도가 도시되어 있는데, 2개의 구획으로 구분된 섬광결정에 의해 생성되는 변환위치 지도는 서로 대응되는 2개의 섬광신호의 쌍으로 형성되고, 4개의 구획으로 구분된 섬광결정에 의해 생성되는 변환위치 지도는 서로 대응되는 4개의 섬광신호 쌍으로 형성된다. 즉, 2개의 구획 또는 4개의 구획으로 구분된 광변환부에 의해 형성되되, 서로 거리가 균일한 섬광신호 배열을 통해, 섬광신호가 변환된 위치가 어느 구획인지를 산출할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 방사선 검출기 10: 광변환부
20: 광반사부 30: 지도제작부
40: 산출장치 100a: 제1섬광결정
100b: 제2섬광결정 100c: 제3섬광결정
100d: 제4섬광결정 200a: 제1반사체
200b: 제2반사체 200c: 제3반사체
200d: 제4반사체 210: 제1반사체 레이어
220: 제2반사체 레이어 211: 제1구획 제1반사체 그룹
212: 제1구획 제2반사체 그룹 213: 제1구획 제3반사체 그룹
214: 제1구획 제4반사체 그룹 221: 제2구획 제1반사체 그룹
222: 제2구획 제2반사체 그룹 223: 제2구획 제3반사체 그룹
224: 제2구획 제4반사체 그룹 300: 변환위치 지도

Claims (7)

  1. 방사선을 검출하여 섬광신호로 변환하는 각기둥 형상의 섬광결정을 적어도 하나 포함하고, 상기 섬광결정의 길이방향을 따라 적어도 하나의 구획으로 구분되는 광변환부;
    상기 섬광결정의 길이방향과 평행한 상기 섬광결정의 측면에 접촉하는 접촉범위가 상기 구획 중 어느 하나에 배치되되 상기 섬광결정의 측면 중 어느 하나에 접촉하는 하나 이상의 반사체를 포함하고, 상기 구획 중 동일한 하나의 구획에 배치된 둘 이상의 반사체 간에 반사체 레이어를 형성하며, 상기 섬광신호를 소정의 방향으로 반사시키는 광반사부; 및
    상기 섬광신호를 전기신호로 변환하는 광센서를 적어도 하나 포함하여, 변환위치 지도를 생성하는 지도제작부를 포함하며,
    동일한 반사체 레이어에 포함된 복수의 반사체 중,
    동일한 하나의 섬광결정에 배치된 반사체간에 반사체 그룹을 형성하고,
    상기 반사체 그룹에 속한 반사체가 배치되는 임의의 섬광결정의 측면은,
    상기 임의의 섬광결정과 대각선에 배치된 섬광결정의, 동일한 구획의 반사체 그룹에 속한 반사체가 배치된 측면과 서로 동일한, 방사선 검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구획의 개수는,
    상기 섬광결정 중 상기 섬광결정의 측면의 개수 이하로 형성되는, 방사선 검출기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    동일한 반사체 그룹에 포함된 반사체는,
    상기 반사체 그룹에 포함된 반사체가 배치된 섬광결정의 측면 중 서로 이웃한 측면에 배치되는, 방사선 검출기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광변환부는,
    상기 지도제작부로부터, 상기 광변환부의 길이방향 양단 중 상기 지도제작부의 반대측 일단까지 순차적으로 제1구획 및 제2구획으로 구분되고, 상기 광변환부에 포함된 각각의 섬광결정은, 상기 지도제작부로부터 사각기둥의 형상으로 연장 형성되며,
    상기 반사체 레이어는,
    상기 제1구획에 배치되어, 상기 제1구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제1반사체 레이어; 및
    상기 제2구획에 배치되어, 상기 제2구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제2반사체 레이어를 포함하는, 방사선 검출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광변환부는,
    상기 지도제작부로부터, 상기 광변환부의 길이방향 양단 중 지도제작부의 반대측 일단까지 순차적으로 제1구획, 제2구획, 제3구획 및 제4구획으로 구분되고, 상기 광변환부에 포함된 각각의 섬광결정은, 상기 지도제작부로부터 사각기둥의 형상으로 연장 형성되며,
    상기 반사체 레이어는,
    상기 제1구획에 배치되어, 상기 제1구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제1반사체 레이어;
    상기 제2구획에 배치되어, 상기 제2구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제2반사체 레이어;
    상기 제3구획에 배치되어, 상기 제3구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제3반사체 레이어; 및
    상기 제4구획에 배치되어, 상기 제4구획에 포함된 상기 섬광결정의 측면을 향해 진행되는 섬광신호를 반사시키는 제4반사체 레이어를 포함하는, 방사선 검출기.
  7. 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 방사선 검출기를 이용한 방사선 검출시스템에 있어서,
    검출대상의 진입방향을 따라 연장되는 직선과 수직한 면에 방사상으로 배치되되, 상기 방사상 배치가 상기 검출대상의 진입방향을 따라 연속적으로 배열되는 복수의 방사선 검출기; 및
    상기 복수의 방사선 검출기가 획득한 변환위치 지도에 기초하여 변환위치정보를 산출하는 산출장치를 포함하는 방사선 검출시스템.
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