KR101866765B1

KR101866765B1 - 평탄화 x선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101866765B1
Application number: KR1020167008292A
Authority: KR
Inventors: 게준 강; 추안시앙 탕; 후아핑 탕; 화이비 첸; 웬휘 후앙
Original assignee: 칭화대학교; 눅테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2018-06-18
Also published as: KR20160083847A; RU2658298C2; EP2851928A1; CN104470179B; EP2851928B1; RU2016112601A; WO2015039604A1; US9508525B2; HK1204202A1; CN104470179A; JP6263629B2; JP2016536765A; US20150085989A1; PL2851928T3

Abstract

본 발명은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이로서, 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치는, 고에너지 전자빔을 생성하기 위한 복수의 전자가속기 (1, 1a, 1b); 및 진공 타겟 챔버(202), 타겟(203) 및 복수의 입력 연결장치 (201, 201a, 201b)를 포함하는 공통 타겟유닛(2)을 구비하고, 여기서 복수의 입력 연결장치(201, 201a, 201b)는 진공 타겟 챔버(202)의 일측에 장착되고, 타겟(203)은 진공 타겟 챔버(202)의 복수의 입력 연결장치(201, 201a, 201b)와 대향하는 타측에 장착되며, 복수의 입력 연결장치(201, 201a, 201b)의 축선은 둘씩 서로 예정된 협각을 이루도록 한 점에서 교차하며, 복수의 전자가속기(1, 1a, 1b)는 복수의 입력 연결장치(201, 201a, 201b)와 각각 연결된다.

Description

평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR GENERATING FLATTENED X-RAY RADIATION FIELD}

본 발명은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 비파괴검사(nondestructive injury detection), 방사선영상(radiation imaging), 투시영상(fluoroscopic imaging), 안전점검 장비, 방사선 처리 및 의료 방사선 치료에서 고에너지 전자가속기를 이용하여 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재, X선은 공업 비파괴검사, 안전점검, 의료진단 및 치료 등 분야에서 널리 응용되고 있다. 예를 들어, 보일러, 항공 엔진(aerospace engines), 공항/철도/세관의 대량화물(bulk cargos)의 대형 검출대상에 있어서, 투시검사 시 고에너지 X선을 필요로 하고, 이 경우 일반적으로 2MeV 이상의 전자가속기를 사용하여 고에너지 X선을 생성한다.

일반적으로, 전자가속기에서 X선을 생성하는 기본적인 방법은 아래와 같은 바, 즉 전자총을 이용하여 전자빔을 생성하고, 전기장을 이용하여 전자빔을 가속시켜 고에너지를 획득하도록 하며, 고에너지 전자빔이 타겟(target)을 충격하여 X선을 생성한다. 일반적으로 X선(또는 유용한 X선)이 분포된 영역을 X선 방사선장이라 칭한다. 전자빔이 타겟을 충격하여 생성한 X선은 일반적으로 4∏ 입체각(stereoscopic angle)으로 각 방향으로 분산되어 분포된 것이고, 동일하지 않은 에너지의 전자빔이 타겟을 충격하여 생성한 X선이 각 방출 방향에서의 강도 분포는 다르며, 일반적으로 전자빔의 에너지가 높을수록 전방향(forward) X선의 강도는 더 크다. 일반적으로, 전자빔의 운동방향을 전방향으로 정의하고, 고에너지 전자빔이 타겟을 충격하여 생성되는 X선의 다른 방향에서의 강도는 전방향에서 제일 크고, 전방향에서 벗어난(deviates) 각도가 증가함에 따라 점차 작아지며, 전자빔의 에너지가 높을 수록 이러한 변화는 더 선명해진다. 예를 들어, 만일 에너지가 9MeV(백만 전자볼트)인 전자빔이 타겟을 충격하여 생성한 X선의 중심(전방향)에서의 X선 강도가 1이면, 중심에서 5도 벗어난 방향에서의 방사선 강도는 대략 73%이고, 10도 벗어난 방향에서의 방사선 강도는 대략 53%이고, 15도 벗어난 방향에서는 대략 40%이고, 30도 벗어난 방향에서는 대략 18%이며, 이는 매우 선명한 전방향 집중분포 이다. 전자가속기가 생성한 X선을 이용하여 투시영상을 진행하는 검사 시스템에 있어서, 검사대상의 체적이 클수록 X선의 에너지가 높아야 하며, 요구되는 X선 분포각도가 더 커야 하지만, 에너지가 높고 분포각이 큰 X선 방사선장의 강도 분포는 매우 불균일하므로, 이는 검출에서의 영상 품질(image quality)에 매우 큰 영향을 미친다. 또한 의료 방사선 치료 분야에서는 X선 방사선장의 강도 분포가 불균일하기 때문에, 중심(전방향) 영역을 과도하게 조사하고 가장자리 영역에 대한 조사는 불충분한 엄중한 문제가 발생한다.

종래의 기술에서는 이러한 X선 전방향 집중분포에 의한 방사선장의 강도 분포가 불균일한 현상이 영상 품질에 미치는 악영향을 해소하거나, 방사선 치료 중에서 조사가 불균일한 현상을 해소하기 위하여, 일반적으로 X선을 생성하는 타겟의 전방에 일정한 차단 장비(blocking device)를 마련하는데 이를 평탄화 여과기(flattening filter)라고 칭하고, 이는 전방향의 작은 각도 범위 내의 X선의 강도가 약해지도록 함으로써, 일정한 각도 범위 내에서 X선의 강도 분포를 상대적으로 균일하도록 한다. 이러한 방법은 "높은 것을 감소시키고 낮은 것을 성취시킴(shaving high and approaching low)"으로써, 즉 전자가속기가 생성한 최대 방사선장의 강도를 희생시켜 이용 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 방사선 투시영상 시스템에서 타겟점(target spot)을 모호하게(blurry) 하고 이미지 해상도를 저하시키는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고에너지 전자빔을 생성하기 위한 복수의 전자가속기; 및 진공 타겟 챔버, 타겟 및 복수의 입력 연결장치를 포함하는 공통 타겟유닛을 구비하고, 상기 복수의 전자가속기는 상기 복수의 입력 연결장치와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 입력 연결장치는 상기 진공 타겟 챔버의 일측에 장착되고, 상기 타겟은 상기 진공 타겟 챔버의 상기 복수의 입력 연결장치와 대향하는 타측에 장착되며, 상기 복수의 입력 연결장치의 축선은 둘씩 서로 예정된 협각을 이루도록 한 점에서 교차한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 입력 연결장치의 축선이 둘씩 서로 이루는 예정된 협각은 동일하다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 입력 연결장치의 축선이 둘씩 서로 이루는 예정된 협각은 동일하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 타겟은 평면구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 상기 타겟의 진공측 평면 상의 한 점에서 교차한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 타겟은 구면구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 상기 구면의 구심에서 교차한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 타겟은 L형구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 수직으로 타겟 평면에 입사한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 공통 타겟유닛은 상기 진공 타겟 챔버의 외부에 장착되어 상기 타겟의 한 면을 감싸고, 내부는 파이프 또는 캐비티로 마련되어 냉각제가 내부에서 순환 유동될 수 있도록 함으로써 상기 타겟을 냉각하는 냉각장치; 상기 냉각장치에 연결되어 저온 항온의 냉각제를 상기 냉각장치로 이송하며, 상기 냉각장치에서 흘러나온 고온 냉각제의 온도를 설정값으로 낮추는 냉동 시스템을 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 공통 타겟유닛은 상기 공통 타겟유닛의 측벽에 장착되고, 상기 진공 타겟 챔버와 진공 밀봉되도록 연결되어 상기 진공 타겟 챔버가 작동 과정에서 고진공 상태를 유지하도록 하는 진공 시스템을 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 공통 타겟유닛은 상기 입력 연결장치의 외부에 장착되는 복수의 집속장치; 상기 집속장치와 연결되어 상기 집속장치의 작동상태를 제어하는 집속 제어장치를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 구조로 마련되고, 상기 전자가속기는 전자 선형 가속기이며, 상기 전자가속기는 전자방출유닛, 전자가속유닛, 출력 연결장치, 마이크로웨이브 전송장치, 마이크로웨이브 전력원, 전원 및 제어시스템으로 구성되고, 상기 전자가속유닛의 일단은 상기 전자방출유닛에 연결되고, 타단은 상기 출력 연결장치에 연결되며, 상기 전원 및 제어시스템은 상기 전자방출유닛 및 상기 마이크로웨이브 전력원에 각각 연결되고, 상기 마이크로웨이브 전력원은 상기 마이크로웨이브 전송장치를 통해 상기 전자가속기에 연결되고, 상기 전원 및 제어시스템은 상급 전원(superior power supply) 및 제어시스템에 연결되며, 상기 출력 연결장치와 상기 공통 타겟유닛의 상기 입력 연결장치는 서로 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 구조로 마련되고, 상기 전자가속기는 전자 선형 가속기이며, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 전원 및 제어시스템, 마이크로웨이브 전력원, 마이크로웨이브 전력 분배장치를 구비하고, 상기 복수의 전자가속기 각각은 전자방출유닛, 전자가속유닛, 출력 연결장치, 마이크로웨이브 전송장치를 더 포함하며, 상기 전자가속유닛의 일단은 상기 전자방출유닛의 일단에 연결되고, 타단은 상기 출력 연결장치에 연결되며, 상기 전자방출유닛은 상기 전원 및 제어시스템에 연결되고, 상기 마이크로웨이브 전송장치는 상기 전자가속유닛에 연결되며, 상기 출력 연결장치는 상기 공통 타겟유닛의 상기 출력 연결장치에 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있지 않다.

본 발명은 복수의 전자가속기에서 생성되는 고에너지 전자빔은 둘씩 서로 예정된 협각을 이루면서 공통 타겟유닛의 타겟을 충격하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법에 있어서, 상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법에 있어서, 상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있다.

또한, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법에 있어서, 상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있지 않다.

본 발명의 목적은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법에 있어서, 적어도 두 대의 전자가속기를 사용하여 동시에 X선 방사선장을 생성하고, 또한 타겟점의 위치를 동일하게 하고, 각 전자가속기가 생성한 X선 방사선장의 중심 방향은 일정한 협각을 형성하며, 협각의 크기는 전자가속기의 에너지와 관련되며, 복수의 X선 방사선장의 각도의 중첩에 의해 평탄화 X선 방사선장을 획득한다. 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치에 있어서, 적어도 두대의 전자가속기와 공통 타겟유닛을 포함하고, 상기 공통 타겟유닛은 복수의 입력 연결장치, 진공 타겟 챔버, 타겟, 냉각 시스템, 진공 시스템, 집속 시스템등으로 구성된다.

본 발명의 목적은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법을 제공하고자 하고, 중첩방식에 의해 비교적 큰 범위의 균일한 X선 방사선장을 생성하는 것으로, 차단하는 방식에 비해 균일한 X선 방사선장의 강도가 커져 투시영상 시스템이나 방사선 치료시스템의 속도를 빠르게 하고, 효율을 높이며; 또한 차단하는 방식에 비해 더 큰 범위의 균일한 X선 방사선장을 생성할 수 있으므로써, 투시영상 시스템은 더 큰 사이즈 및 체적을 갖는 대상에 대하여 검사를 실시하거나 방사선 치료시스템은 더 큰 면적에 대해 균일한 치료를 할 수 있으며; 또한 방사선을 차단하지 않으므로 타겟점이 모호하거나 또는 인공물(artifact)이 생기지 않아 투시영상 시스템의 이미지 해상도 및 화질을 향상시킬 수 있으며; 전자가속기의 개수를 임의로 확대하여 더 큰 강도 및 더 넓은 범위의 균일한 X선 방사선장을 얻을 수 있고, 나아가 투시영상 시스템이나 방사선 치료시스템의 성능을 향상시키고 응용범위를 확대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공통 타겟(common target) 유닛의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 3은 동일하지 않은 에너지의 전자가속기가 생성한 X선이 동일하지 않은 각도에서의 강도분포를 나타내는 예시도이다.
도 4는 재래식 X선 방사선장의 평탄화 방법을 나타내는 예시도로서, (a)는 시스템의 구성을 나타내는 예시도이고, (b)는 평탄화 효과를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에서의 두 대의 전자가속기가 중첩하여 평탄화 X선장을 생성하는 예시도이다.
도 6은 전자빔 협각(included angle)과 전자가속기의 에너지 관계를 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명에서의 다른 형태의 타겟 구성을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명에서의 독립 구조를 갖는 전자가속기를 이용하여 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에서의 비독립 구조를 갖는 전자가속기를 이용하여 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 세 대의 전자가속기를 연결할 수 있는 공통 타겟유닛의 구조를 나타내는 예시도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치의 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치는 복수의 전자가속기(1)(적어도 두 개로 마련되고, 구체적으로 1a, 1b로 칭함) 및 이러한 전자가속기(1a, 1b)와 동시에 연결되는 공통 타겟유닛(2)으로 구성된다. 또한, 도 2는 본 발명에 따른 공통 타겟유닛의 구성을 나타내는 예시도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 공통 타겟유닛(2)은 진공 타겟 챔버(202), 진공 타겟 챔버(202)의 일측에 장착된 복수의 입력 연결장치(201)(구체적으로 입력장치 201a, 201b임), 진공 타겟 챔버(202)에 장착되고 입력 연결장치(201)와 마주하는 타측에 위치하는 타겟(203)으로 구성된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 고에너지 전자빔(E)을 생성하기 위한 전자가속기(1)는 일반적으로 전자방출유닛(101)(구체적으로 101a, 101b임), 전자가속유닛(102)(구체적으로 102a, 102b임), 출력 연결장치(103)(구체적으로 103a, 103b임)를 포함한다. 전자가속기는 널리 사용되는 장비이고, 고압 가속기, 유도 가속기(inductive accelerator), 사이클로트론(cyclotron), 선형 가속기(linear accelerator) 등 다양한 유형을 포함하고, 그 기본원리는 전원 및 제어시스템의 작용하에 전자방출유닛은 초기 전자빔을 생성하고, 전자빔은 전자가속기 유닛에 진입하여 고압 전기장 또는 유도 전기장 또는 마이크로웨이브 전기장 등에 의해 가속되어 고에너지를 획득한 후, 고에너지 전자빔은 출력 연결장치를 통해 각종 응용장소로 출력하는 것으로 개괄할 수 있다. 본 발명에 있어서, 전자가속기(1)의 출력 연결장치(103)는 공통 타겟유닛(2)의 입력 연결장치(201)에 연결된다. 또한, 본 발명에서는 본 기술분야의 통상적인 각종 전자가속기를 사용할 수 있다.

또한, 공통 타겟유닛(2)은 복수의 전자빔(E)을 집속시키고, 또한 복수의 전자빔(E)이 동일하지 않은 각도로 동일한 타겟에 충격하여 평탄화 X선을 생성하도록 하며, 공통 타겟유닛(2)은 복수의 입력 연결장치(201)(각각 201a, 201b 등으로 칭함), 진공 타겟 챔버(202) 및 타겟(203)을 포함한다. 도 2에서는 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)의 구체적인 구성을 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 입력 연결장치(201)는 진공 타겟 챔버(202)의 일측에 장착되고, 타겟(203)은 진공 타겟 챔버(202)의 입력 연결장치(201)와 마주하는 타측에 장착된다. 입력 연결장치(201)는 일반적으로 나이프 엣지 플랜지(knife edge flange) 및 파이프(pipe)로 구성되고, 일반적으로 원형이며, 원형 나이프 엣지 플랜지는 전자가속기(1)의 출력 연결장치(103)와 진공 밀봉되도록 연결되며, 원형 파이프는 전자빔(E)을 통과시킨다. 복수의 입력 연결장치(201)의 축선은 예정된 협각(θ)으로 한 점에서 교차하며, 타겟(203)은 상기 교점에 위치하며, 상기 교점은 일반적으로 타겟(203)의 중심이고, 타겟(203)은 진공 타겟 챔버(202)의 벽에 고정되고, 또한 타겟(203)의 가장자리와 진공 타겟 챔버(202)의 벽은 용접 등과 같은 방식을 통해 진공 밀봉된 구조를 형성한다. 타겟(203)의 재료는 중금속 텅스텐 혹은 텅스텐의 합금이다. 전자빔(E)은 복수의 입력 연결장치(201)에서 각각 진공 타겟 챔버(202)로 진입하며, 다른 각도로 타겟(203)을 충격하여 평탄화 X선을 생성한다.

또한, 도 3은 동일하지 않은 에너지의 단일 전자가속기가 생성한 X선이 동일하지 않은 각도에서의 강도 분포를 나타내는 예시도이다. 도 3에서 횡축은 각도를 나타내고, 0도는 전자빔(E)의 운동방향을 나타내며, 즉 X선의 중심방향이고, 기타 각도는 중심방향에서 벗어난 각도를 나타내며, 종축은 X선의 상대강도를 나타내고, 중심방향의 X선의 강도를 100으로 정의할 경우, 기타 각 방향에서의 강도는 중심방향에 대한 비례값을 나타낸다. 도 3에서는 세 가지의 동일하지 않은 에너지를 갖는 전자가속기가 생성한 전자빔(E)이 타겟을 충격하여 생성한 X선의 강도-각도 분포를 나타내고, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 에너지가 높을수록 기타 각도의 X선의 중심방향에 대한 비율은 작으며, 즉 X선의 전방향 집중 효과(forward concentration effect)가 더욱 선명하며, 일반적으로, 일정한 각도 범위 밖에서 X선의 강도가 과도하게 저하되면 정상적으로 사용할 수 없으므로, 가속기의 에너지가 높을수록 이용할 수 있는 각도의 범위도 더 작다. 동일하지 않은 방향의 X선의 강도 차이가 아주 클 경우, 투시영상 검사시스템에서 한 영상의 동일하지 않은 영역의 화질 및 휘도에 영향을 주므로, 방사선 치료시스템에서 동일하지 않은 영역의 치료효과가 매우 큰 차이를 갖는다. 따라서 6MeV 이상의 에너지를 갖는 전자가속기가 생성한 X선장에 있어서, 평탄화를 진행하지 않으면 효율적으로 이용할 수 있는 각도 범위가 매우 작다.

또한, 도 4는 재래식 X선장의 평탄화 방법에 따른 예시도로서, 도 4a는 시스템 구성을 나타내는 예시도이고, 도 4b는 평탄화 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 일반적으로 전자가속기의 타겟 전방에 평탄화 여과기(3)가 마련되고, 평탄화 여과기(3)의 차단기능을 이용하여 중심방향의 X선의 강도가 약해지도록 하며, 평탄화 여과기(3)는 일반적으로 중금속 재료인 텅스텐을 적용하고, 그 형태는 일반적으로 산언덕 모양(shape of a projection)의 원뿔대형상(circular truncated cone)이며, 즉 중심이 제일 두껍고 차단 작용이 제일 크며, 가장자리가 얇아지면서 차단 작용은 작아진다. 도4b는 평탄화 여과기(3)를 이용하여 차단한 후의 X선 강도가 동일하지 않은 각도에서 분포된 것을 도시한 것으로, 상기 도면에서 실선은 차단되지 않은 경우의 X선 강도를 나타내고, 점선은 평탄화 여과기(3)에 의해 차단된 후의 X선 강도를 나타내며, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 고에너지(도면에서는 9MeV)를 갖는 전자가속기가 생성한 X선은, 중심방향에서의 방사선 강도를 절반정도 차단하여도 여전히 비교적 작은 범위 내(도면에서는 ±10도 범위)에서의 균일성만 유지할 수 있다. 이러한 평탄화 여과기의 차단을 적용한 방식은 X선의 강도를 현저히 저하시켰고 효율을 희생하였다.

또한, 도 5는 본 발명에서 두 대의 전자가속기가 중첩하여 얻은 평탄화 X선장을 나타내는 예시도이다. 두 대의 전자가속기가 생성한 전자빔(E)은 예정된 협각(θ)으로 동일한 타겟을 충격하며, 도 5에서의 점선이 도시한 바와 같이, 전자가속기마다 생성한 X선은 일정한 각도 분포를 갖고 있지만, 두 대의 전자가속기가 생성한 X선장이 중첩된 후 협각(θ)의 중심을 새로운 중심방향으로 한 비교적 양호한 윗부분(top) 평탄도를 갖는 평탄화 X선장(flattened X-ray field)을 형성하며, 즉 도면에서는 실선으로 표시하였다. 중첩 후의 평탄화 X선장은 중첩 전에 비해, 효율적으로 이용할 수 있는 X선 각도범위가 1배 이상 확대되었고, 더 중요한 것은 두 전자빔(E)의 전진방향에서의 협각(θ) 내의 영역에는 하나의 윗부분이 매우 평탄한 X선 방사선장을 형성하였으며, 이는 투시영상 시스템의 화질이나 방사선 치료효과를 항상시키는데 매우 유익하다.

물론, 도 5에 도시된 일정한 각도 범위 내에서 매우 균일한 중첩 X선장(superposed X-ray field)을 얻기 위해서는, 전자빔(E)의 협각(θ)은 전자가속기 각각의 X선장 분포곡선에 의해 결정되고, 다시 말하면 이용된 전자가속기의 에너지에 의해 결정된다. 덧셈 원리(addition principle)에 의거하여 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 일정한(determined) 에너지를 갖는 두 전자가속기에 있어서, X선장의 분포곡선은 일정하며(도 5에서의 점선), 협각(θ)이 최적의 각도(θ₀)인 경우, 두 전자빔(E)의 전진방향 사이의 협각 영역 내의 중첩 X선장은 최적의 평탄성을 갖고(예를 들어 변동폭이 ±5%이며, 완전한 평탄화를 달성하는 것은 실질적으로 매우 어려움), 협각(θ)이 θ₀보다 클 경우, 두 전자빔(E)의 초기(original) 중심방향의 편차(diviate)가 너무 커 중첩한 후의 새로운 중심방향의 중첩 X선의 강도가 크지 않으며, 중첩된 X선장의 분포곡선은 "M"형으로 변하고, 비록 적용 가능한 각도 분포가 커졌지만, 균일성이 비교적 열위하고(예를 들어 변동폭이 ±20%보다 큼), 부정적인 영향이 긍정적인 효과를 초과할 수 있으므로 이는 불리한 것이며, 또한, 협각(θ)이 θ₀보다 작을 경우, 두 전자빔(E)의 초기 중심방향의 편차가 너무 작아 중첩한 후의 새로운 중심방향의 중첩 X선의 강도가 너무 크고, 중첩된 X선장의 분포곡선은 "A"형으로 변하며, 곡선의 중간부가 너무 높아(예를 들어 변동폭이 ±20%보다 큼), 비교적 큰 범위 내에서 평탄화를 실현하는 효과를 달성하지 못하므로, 수용 가능한 평탄화 X선장의 분포를 얻어야 한다(예를 들어 변동폭이 ±10%보다 작을 경우, 다른 적용분야에서 수용 가능한 변동폭은 차이가 있음). 또한, 도 6에 도시된 곡선과 같이, 두 전자가속기의 전자빔(E)의 빔 협각(θ)과 전자가속기의 에너지(En)는 θ=θ(En)인 대응 관계를 만족한다.

도 6은 본 발명에 따른 전자빔(E)의 빔 협각(θ)과 전자가속기의 에너지(En)의 관계를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전자빔(E)의 협각이 θ₀ 일 경우, 중첩 X선장은 최적의 평탄화 효과를 얻을 수 있고, θ₀은 가속기의 에너지의 증가에 따라 작아지며, 다른 응용분야에서 중첩 X선장의 평탄화 효과에 대해 일정한 허용범위(tolerance)를 갖고 있으며, 즉 전자빔 협각(θ)은 θ₀을 기준으로 상하로 변동하고, 따라서 θ는 최대의 허용치(θmax) 및 최소의 허용치(θmin)가 존재하며, 마찬가지로 θmax 및 θmin은 전자가속기의 에너지의 증가에 따라 작아지고, 또한 전자가속기의 에너지가 높을수록 θ₀에 대한 θmax 및 θmin의 변동범위는 더 작다.

또한, 본 발명에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 두 전자가속기의 에너지는 동일한 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)은 냉각장치(204) 및 냉동시스템(205)을 더 포함한다. 냉각장치(204)는 진공 타겟 챔버(202)의 외부에 장착되고, 타겟(203)의 일면을 감싸며, 내부는 파이프 또는 캐비티(cavity)로 이루어져 냉각제가 냉각장치(204)의 내부에서 순환 유동되도록 함으로써 타겟(203)을 냉각한다. 또한, 냉동시스템(205)과 냉각장치(204)는 서로 연결되고, 냉동 시스템(205)은 저온 항온(constant low temperature)을 갖는 냉각제를 냉각장치(204)로 이송하여, 냉각장치(204)로부터 흘러나온(flowing back) 고온 냉각제의 온도를 설정값으로 낮춘다. 고에너지 전자빔(E)이 타겟(203)을 충격하면, 소부분의 에너지는 X선으로 전환되고, 대부분의 에너지는 열에너지로 전환되어, 타겟(203)의 온도는 급속히 상승하고, 순환 유동하는 냉각제는 타겟(203)의 열량을 가져감으로써 타겟(203)이 안정적인 작동상태를 유지하도록 한다. 냉동시스템(205)은 일반적인 항온 수냉각기 유닛이거나 항온 오일 냉각장치 등 일 수 있고, 냉각제는 순수한 물(pure water), 부동액(antifreezing solution) 또는 변압기 오일(transformer oil) 등 일 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)은 진공시스템(206)을 더 포함한다. 진공시스템(206)은 공통 타겟유닛(2)의 측벽에 장착되고, 진공 타겟 챔버(202)에 진공 밀봉되도록 연결되며, 일반적으로 진공펌프, 진공펌프 전원 및 외부와 연통할 수 있는 진공밸브를 포함한다. 진공밸브는 공통 타겟유닛(2)과 전자가속기(1)가 밀봉 연결된 후 외부 진공장치에 의해 진공 타겟 챔버(202)가 고진공 상태로 펌핑될 수 있도록 하기 위한 것이고, 진공펌프는 진공펌프 전원의 작용하에 작동하여 진공 타겟 챔버(202)가 작동과정에서 고진공 상태를 유지하도록 한다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)은 집속장치(207)와 집속 제어장치(208)를 더 포함한다. 집속장치(207)는 입력 연결장치(201)의 외부에 장착되고, 입력 연결장치(201)의 개수와 동일하며, 집속 제어장치(208)는 집속장치(207)에 연결되어 집속장치(207)의 작동상태를 제어한다. 집속장치(207)는 집속 코일(focusing coil)일 수 있고, 집속 제어장치(208)는 집속 전원일 수 있으며, 집속 제어장치(208)의 작동상태는 전원 및 제어시스템(107)의 제어를 받는다.

도 7은 세 가지 다른 형태의 타겟(203)의 구성을 도시한 것이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)의 타겟(203)은 평면구조이다. 타겟(203)이 평면구조일 경우, 다른 입력 연결장치(201)로부터 진공 타겟 챔버(202)로 진입한 전자빔(E)은 타겟(203)의 진공측 평면의 한 점에서 교차한다. 평면구조인 타겟(203)은 가공이 편리하고, 냉각장치(204) 구조는 단순하지만, 전자빔(E)은 일정한 경사각(oblique angle)으로 타겟 평면에 입사한다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)의 타겟(203)은 구면구조이다. 타겟(203)이 구면구조일 경우, 다른 입력 연결장치(201)로부터 진공 타겟 챔버(202)로 진입한 전자빔(E)은 구면의 구심에서 교차한다. 비록 구면구조 타겟(203)의 가공은 비교적 복잡하지만, 각 방향의 전자빔(E)은 모두 반경방향으로부터 수직되게 타겟 평면에 입사하여, 전자빔(E)이 느끼는 타겟의 두께는 균일하다.

또한, 도 7c에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)의 타겟(203)은 "L"형 구조이고, 즉 타겟(203)은 절곡 평면(bent plane) 또는 분단 평면(segmental plane) 구조이다. 타겟(203)이 "L"형 구조일 경우, 다른 입력 연결장치(201)로부터 진공 타겟 챔버(202)로 진입한 전자빔(E)이 모두 수직되게 타겟 평면에 입사하도록 유지할 수 있고, 전자빔(E)이 느끼는 타겟의 두께도 균일하다.

도 8은 두 대의 독립 구조를 갖는 전자가속기를 이용하여 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 도시한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 전자가속기(1)는 에너지가 높고, 체적이 작으며, 안정성이 양호한 전자 선형 가속기이다. 전자가속기(1a, 1b)는 서로 독립되는 구조이고, 작동상태는 동기화되며, 즉 상급 전원(superior power supply)과 제어시스템(107)의 제어를 받는 동시에 X선을 생성하거나 X선의 방출을 정지시킨다. 전자가속기(1a)는 전자방출유닛(101a), 전자가속유닛(102a), 출력 연결장치(103a), 마이크로웨이브 전송장치(104a), 마이크로웨이브 전력원(106a)(microwave power source), 전원 및 제어시스템(107a)으로 구성되고, 전자가속기(1b)는 전자방출유닛(101b), 전자가속유닛(102b), 출력 연결장치(103b), 마이크로웨이브 전송장치(104b), 마이크로웨이브 전력원(106b), 전원 및 제어시스템(107b)으로 구성되며, 전원 및 제어시스템(107a)과 전원 및 제어시스템(107b)은 상급(superior)의 전원 및 제어시스템(107)에 연결된다. 또한, 전자가속기(1a)의 구조에 있어서, 전자가속유닛(102a)의 일단은 전자방출유닛(101a)에 연결되고, 타단은 출력 연결장치(103a)에 연결되며, 전원 및 제어시스템(107a)은 각각 전자방출유닛(101a) 및 마이크로웨이브 전력원(106a)에 연결되고, 마이크로웨이브 전력원(106a)은 마이크로웨이브 전송장치(104a)를 통해 전자가속유닛(102a)에 연결된다. 전자가속기(1b)의 구조는 전자가속기(1a)와 동일하다. 전원 및 제어시스템(107)의 작용하에 두 대의 전자가속기(1a)와 전자가속기(1b)는 동시에 작동되고, 전자방출유닛(101)은 초기 전자빔을 생성하여 전자가속유닛(102)에 진입하는 동시에 마이크로웨이브 전력원(106)은 마이크로웨이브 전력을 생성하여 마이크로웨이브 전송장치(104)를 통해 전자가속유닛(102)에 진입하며, 또한 마이크로웨이브 가속 전기장을 형성하고, 전자빔(E)은 전자가속유닛(102) 내에서 마이크로웨이브 가속 전기장의 작용을 받아 가속되어 고에너지를 얻으며, 최종적으로 출력 연결장치(103)를 통해 공통 타겟유닛(2)으로 출력된다.

또한, 도 9는 두 대의 비독립 구조를 갖는 전자가속기를 이용하여 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 도시한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 전자가속기(1a)와 전자가속기(1b)는 동일한 전원 및 제어시스템(107), 마이크로웨이브 전력원(106), 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)를 구비하고, 전자가속기(1a)는 전자방출유닛(101a), 전자가속유닛(102a), 출력 연결장치(103a), 마이크로웨이브 전송장치(104a)를 더 포함하며, 전자가속기(1b)는 전자방출유닛(101b), 전자가속유닛(102b), 출력 연결장치(103b), 마이크로웨이브 전송장치(104b)를 더 포함한다. 또한, 전자가속기(1a)의 구조에 있어서, 전자가속유닛(102a)의 일단은 전자방출유닛(101a)에 연결되고 타단은 출력 연결장치(103a)에 연결되며, 전자방출유닛(101a)은 전원 및 제어시스템(107)에 연결되고, 마이크로웨이브 전송장치(104a)는 전자가속유닛(102a)에 연결된다. 전자가속기(1b)의 구조와 전자가속기(1a)의 구조는 동일하다. 전원 및 제어시스템(107)의 작용하에 전자방출유닛(101a) 및 전자방출유닛(101b)은 동시에 전자빔을 생성하고, 생성된 전자빔은 각각 전자가속유닛(102a) 및 전자가속유닛(102b)에 진입하는 동시에, 마이프로웨이브 전력원(106)은 마이크로웨이브 전력을 생성하고, 마이크로웨이브 전력은 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)에 진입하여 두 부분으로 균일하게 분배되어 두 마이크로웨이브 전송장치(104a, 104b)로 출력되며, 또 각각 마이크로웨이브 전송장치(104a, 104b)를 통해 전자가속유닛(102a, 102b)에 전송되고, 전자가속유닛(102a, 102b)에서 동시에 마이크로웨이브 전기장을 형성하며, 그 내부에 진입한 전자빔을 가속시킴으로써 전자빔(E)은 전자가속유닛(102a, 102b) 내에서 가속되어 고에너지를 얻은 후, 각각 출력 연결장치(103a, 103b)를 통해 공통 타겟유닛(2)에 진입하며, 동일하지 않은 각도로 타겟(203)을 충격하여 평탄화 X선 방사선장을 생성한다.

특히 유의하여야 할 것은, 본 발명에서의 전자가속기는 두 대일 수 있고, 더 많을 수도 있다. 도 10은 세 대의 전자가속기를 연결할 수 있는 공통 타겟유닛(2)의 구조를 도시한 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 공통 타겟유닛(2)은 세 개의 입력 연결장치(201a, 201b, 201c)를 포함하고, 이들은 각각 세 대의 전자가속기의 출력 연결장치에 연결될 수 있다. 세 개의 입력 연결장치(201a, 201b, 201c)의 중심선(center lines)은 타겟(203)의 한 점에서 교차(intersect)하고, 세 갈래의 중심선 중의 둘둘씩 서로 인접하는 중심선이 이루는 두 개의 협각에 있어서, 이 두 개의 협각은 동일한 것이 바람직하다. 이는 전자가속기의 에너지가 높을수록 전자가속기마다 생성하는 X선의 전방향 집중현상(forward concentration)이 더 선명하고, 두 대가 중첩되더라도 얻은 평탄화 X선 방사선장의 각도범위는 비교적 작기 때문이며, 따라서, 가속기의 에너지가 매우 높을(예를 들어 12MeV 이상임) 경우, 혹은 요구되는 평탄화 X선 방사선장의 각도범위가 매우 클 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 세 대 또는 더 많은 전자가속기를 더 많은 입력 연결장치를 구비하는 공통 타겟유닛(2)에 연결함으로써, 에너지가 더 높고, 각도범위가 더 큰 평탄화 X선 방사선장을 생성한다.

특히 유의하여야 할 것은, 본 발명에서의 전자가속기 개수가 세 대 또는 세 대보다 더 많을 경우, 복수의 전자가속기는 한 평면에 있을 수도 있고, 한 평면에 있지 않을 수도 있다. 상응하게, 공통 타겟유닛(2)의 복수의 입력 연결장치의 중심선은 한 평면에 있을 수도 있고, 한 평면에 있지 않을 수도 있다. 복수의 전자가속기가 한 평면에 있지 않을 경우, 복수의 전자가속기의 전자빔(E)의 중심선은 여전히 한 점에서 교차하고, 두 대의 전자가속기(every two electron accelerator)의 전자빔의 중심선은 한 평면을 이루고, 이러한 두대의 전자가속기가 생성한 X선 방사선장이 상기 평면에서 중첩할 때 여전히 도 5에 도시된 평탄화 효과를 달성한다. 복수의 전자가속기의 전자빔(E)의 중심선은 둘둘씩 조합하여 복수의 다른 평면을 형성하고, 평면마다 모두 하나의 평탄화 효과를 나타내고, 이러한 평면을 종합하면 하나의 입체적인 평탄화 효과를 형성하며, 즉 이때 복수의 전자가속기가 생성한 평탄화 X선 방사선장은 일정한 입체각도 범위 내에서 비교적 양호한 강도 일치성(intensity coherence)을 갖는 하나의 평탄화 X선 방사선장이다.

특히 유의하여야 할 것은, 본 발명에서의 복수의 전자가속기의 에너지는 동일할 수도 있고, 동일하지 않을 수도 있다.

특히 유의하여야 할 것은, 본 발명에서의 공통 타겟유닛(2)의 복수의 입력 연결장치의 중심선이 둘둘씩 이루는 협각에 있어서, 그 크기는 동일할 수도 있고, 동일하지 않을 수도 있다.

(실시예)

<시스템의 구성>

도 2, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치는 두 대의 고에너지(예를 들어 6MeV임) 전자 선형 가속기(1a, 1b), 및 공통 타겟유닛(2)으로 구성된다. 전자 선형 가속기(1a, 1b)는 동일한 전원 및 제어시스템(107), 마이크로웨이브 전력원(106), 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)를 구비하고, 또한 전자가속기(1a)는 전자방출유닛(101a), 전자가속유닛(102a), 출력 연결장치(103a), 마이크로웨이브 전송장치(104a)를 더 포함하며, 전자가속기(1b)는 전자방출유닛(101b), 전자가속유닛(102b), 출력 연결장치(103b), 마이크로웨이브 전송장치(104b)를 더 포함한다. 전자가속유닛(102)은 전자가속기의(1)의 본체이고, 전자방출유닛(101)은 전자가속유닛(102)의 선단부에 연결되고, 출력 연결장치(103)는 전자가속유닛(102)의 말단부에 연결되며, 마이크로웨이브 전송장치(104)와 전자가속유닛(102)은 서로 연결된다. 전원 및 제어시스템(107)은 가속기(1a, 1b)의 전자방출유닛(101a, 101b)에 연결되어 이들을 제어하며, 또한 전원 및 제어시스템(107)은 동시에 마이크로웨이브 전력원(106)에 연결되어 이를 제어하고, 마이크로웨이브 전력원(106)의 출력단은 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)의 입력단에 연결되며, 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)의 두 개의 출력단은 각각 두 대의 전자가속기(1a, 1b)의 마이크로웨이브 전송장치(104a, 104b)에 연결된다. 공통 타겟유닛(2)은 두 개의 입력 연결장치(201a, 201b), 진공 타겟 챔버(202), 타겟(203), 냉각장치(204), 냉동시스템(205), 진공시스템(206), 집속장치(207), 집속 제어장치(208)를 포함한다. 입력 연결장치(201a, 201b)는 진공 타겟 챔버(202)의 일측에 장착되고, 타겟(203)은 진공 타겟 챔버(202)의 입력 연결장치(201a, 201b)와 대향하는 타측에 장착되며, 입력 연결장치(201a, 201b)의 중심선은 타겟(203)의 한 점에서 교차하고, 이는 일반적으로 타겟(203)의 중심점(center point)이다. 진공시스템(206)은 진공 타겟 챔버(202)의 입력 연결장치(201a, 201b)와 타겟(203)의 간섭을 받지 않는 측면에 장착되고, 입력 연결장치(201a, 201b), 타겟(203), 진공시스템(206) 및 진공 타겟 챔버(202)는 전체적으로 진공 실링구조를 이룬다. 냉각장치(204)는 타겟(203)의 외측에 장착되고, 타겟(203)의 비진공 측의 표면을 감싸며, 냉동시스템(205)과 냉각장치(204)는 서로 연결된다. 집속장치(207)는 입력 연결장치의 외측에 장착되고, 그 개수는 입력 연결장치의 개수와 동일하며, 집속 제어장치(208)는 집속장치(207)에 연결되어 집속장치(207)의 작동상태를 제어한다. 두 대의 전자 선형 가속기(1a, 1b)의 출력 연결장치(103a, 103b)는 각각 공통 타겟 유닛(2)의 입력 연결장치(201a, 201b)에 연결된다.

<작동원리>

전원 및 제어시스템(107)의 작용하에 전자방출유닛(101a, 101b)은 동시에 전자빔을 생성하고, 생성된 전자빔은 각각 전자가속유닛(102a, 102b)에 진입하는 동시에, 마이크로웨이브 전력원(106)은 전원 및 제어시스템(107)의 제어하에 마이크로웨이브 전력을 생성하고, 마이크로웨이브 전력은 마이크로웨이브 전력 분배장치(105)에 진입하여 균일하게 두 부분으로 분배되어 마이크로웨이브 전송장치(104a, 104b)로 출력되며, 각각 마이크로웨이브 전송장치(104a, 104b)를 통하여 전자가속유닛(102a, 102b)으로 제공되고, 전자가속유닛(102a, 102b)에서 동시에 마이크로웨이브 전기장을 형성하고, 마이크로웨이브 전기장은 전자방출유닛(101a, 101b)에 의해 생성되어 각각 전자가속유닛(102a, 102b) 내부에 진입한 전자빔(E)을 가속시키며, 전자빔(E)은 전자가속유닛(102a, 102b)에서 가속되어 고에너지를 얻은 후, 각각 출력 연결장치(103a, 103b)를 통하여 공통 타겟유닛(2)에 진입하여 동일하지 않은 각도로 타겟(203)을 충격하여, 각각 도 5의 점선이 나타내는 두 개의 X선 방사선장을 생성하고, 동시에 생성된 두 X선 방사선장은 중첩되어 도 5의 실선이 나타내는 평탄화 X선 방사선장을 형성하며, X선은 비교적 큰 각도범위 내에서(예를 들어 -20도 내지 20도) 매우 양호한 강도 일치성(coherence)을 갖는다.

또한, 진공장치(206)는 진공 타겟 챔버(202)가 고진공 상태를 얻도록 하고, 작동과정에서 고진공 상태를 유지하도록 한다. 타겟(203)이 전자빔(E)의 충격을 받아 생성하는 열량은 냉각장치(204) 및 냉동시스템(205)에 의해 가져가져서(taken away), 안정적인 작동온도를 유지한다. 집속 제어장치(208)는 집속장치(207)를 구동하여 작동시키고, 전자빔(E)이 입력 연결장치(201)를 통과할 때 집속되도록 하여 전자빔(E)의 빔 스폿 직경이 작아지도록 한다.

방사선 투시영상 검사시스템에서는 본 발명에 따른 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치를 사용하고, 큰 각도분포 범위 내에서 강도가 일치하는 고에너지 X선을 이용하여 피검사물품을 투시함으로써, 촬영각도가 크고, 검사체적이 크며, 영상 품질이 높다.

방사선 치료 시스템에서 본 발명에 따른 X선 방사선장을 생성하는 장치를 사용하고, 큰 각도분포 범위 내에서 강도가 일치하는 고에너지 X선을 이용하여 방사선 치료를 진행함으로써, 치료가 균형적이고, 효과가 양호하다.

<발명의 효과>

본 발명은 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치 및 방법을 제공하고자 하고, 중첩방식에 의해 비교적 큰 범위의 균일한 X선 방사선장을 생성하는 것으로, 종래의 차단하는 방식에 비해, 균일한 X선 방사선장의 강도가 커져 투시영상 시스템이나 방사선 치료시스템의 속도를 빠르게 하고, 효율을 높이며, 또한, 차단하는 방식에 비해 더 큰 범위의 균일한 X선 방사선장을 생성할 수 있으므로써, 투시영상 시스템은 더 큰 사이즈 및 체적을 갖는 대상에 대하여 검사하거나 방사선 치료시스템은 더 큰 면적에 대한 균일한 치료를 할 수 있으며, 또한, 방사선을 차단하지 않으므로 타겟점이 모호하거나 또는 인공물(artifact)이 생기지 않아 투시영상 시스템의 이미지 해상도 및 화질을 향상시킬 수 있으며, 전자가속기의 개수를 임의로 확대하여 더 큰 강도 및 더 넓은 범위의 균일한 X선 방사선장을 얻을 수 있고, 나아가 투시영상 시스템이나 방사선 치료 시스템의 성능을 향상시키고 응용범위를 확대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지의 범위 내에서 상기의 실시방식에 대하여 여러가지 조합 및 변경을 진행할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

1, 1a, 1b: 전자가속기 101, 101a, 101b: 전자방출유닛
102, 102a, 102b: 전자가속유닛 103, 103a, 103b: 출력 연결장치
104: 마이크로웨이브 전송장치 105: 마이크로웨이브 전력 분배장치
106: 마이크로웨이브 전력원 107: 전원 및 제어시스템
2: 공통 타겟유닛 201, 201a, 201b: 입력 연결장치
202: 진공 타겟 챔버 203: 타겟
204: 냉각장치 205:냉동 시스템
206: 진공시스템 207: 집속장치
208: 집속 제어장치 3:평탄화 여과기
E: 전자빔 X: X선
θ: 전자빔 협각

Claims

고에너지 전자빔을 생성하기 위한 복수의 전자가속기; 및
진공 타겟 챔버, 타겟 및 복수의 입력 연결장치를 포함하는 공통 타겟유닛을 구비하고,
상기 복수의 전자가속기는 상기 복수의 입력 연결장치와 각각 연결되고,
상기 복수의 입력 연결장치는 상기 진공 타겟 챔버의 일측에 장착되고, 상기 타겟은 상기 진공 타겟 챔버의 상기 복수의 입력 연결장치와 대향하는 타측에 장착되며,
상기 복수의 입력 연결장치의 축선은 전자가속기에 의해 생성된 X선장을 평탄화시키도록 둘씩 서로 예정된 협각을 이루며 한 점에서 교차하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
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제1항에 있어서,
상기 복수의 입력 연결장치의 축선이 둘씩 서로 이루는 예정된 협각은 동일한 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 입력 연결장치의 축선이 둘씩 서로 이루는 예정된 협각은 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟은 평면구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 상기 타겟의 진공측 평면 상의 한 점에서 교차하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟은 구면구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 상기 구면의 구심에서 교차하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟은 L형구조이고, 상기 복수의 입력 연결장치에서 상기 진공 타겟 챔버로 진입한 전자빔은 수직으로 타겟 평면에 입사되는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 공통 타겟유닛은 상기 진공 타겟 챔버의 외부에 장착되어 상기 타겟의 한 면을 감싸고, 내부는 파이프 또는 캐비티로 마련되어 냉각제가 내부에서 순환 유동될 수 있도록 함으로써 상기 타겟을 냉각하는 냉각장치; 상기 냉각장치에 연결되어 저온 항온의 냉각제를 상기 냉각장치로 이송하며, 상기 냉각장치에서 흘러나온 고온 냉각제의 온도를 설정값으로 낮추는 냉동 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 공통 타겟유닛은 상기 공통 타겟유닛의 측벽에 장착되고, 상기 진공 타겟 챔버와 진공 밀봉되도록 연결되어 상기 진공 타겟 챔버가 작동 과정에서 고진공 상태를 유지하도록 하는 진공 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 공통 타겟유닛은 상기 입력 연결장치의 외부에 장착되는 복수의 집속장치; 상기 집속장치와 연결되어 상기 집속장치의 작동 상태를 제어하는 집속 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 구조로 마련되고, 상기 전자가속기는 전자 선형 가속기이며,
상기 전자가속기는 전자방출유닛, 전자가속유닛, 출력 연결장치, 마이크로웨이브 전송 장치, 마이크로웨이브 전력원, 전원 및 제어시스템으로 구성되고,
상기 전자가속유닛의 일단은 상기 전자방출유닛에 연결되고, 타단은 상기 출력 연결장치에 연결되며, 상기 전원 및 제어시스템은 상기 전자방출유닛 및 상기 마이크로웨이브 전력원에 각각 연결되고, 상기 마이크로웨이브 전력원은 상기 마이크로웨이브 전송 장치를 통해 상기 전자가속유닛에 연결되고, 상기 전원 및 제어시스템은 상급 전원 및 제어시스템에 연결되며,
상기 출력 연결장치와 상기 공통 타겟유닛의 상기 입력 연결장치는 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 구조로 마련되고, 상기 전자가속기는 전자 선형 가속기이며,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 전원 및 제어시스템, 마이크로웨이브 전력원, 마이크로웨이브 전력 분배 장치를 구비하고,
상기 복수의 전자가속기 각각은 전자방출유닛, 전자가속유닛, 출력 연결장치, 마이크로웨이브 전송장치를 더 포함하며,
상기 전자가속유닛의 일단은 상기 전자방출유닛의 일단에 연결되고, 타단은 상기 출력 연결장치에 연결되며, 상기 전자방출유닛은 상기 전원 및 제어시스템에 연결되고, 상기 마이크로웨이브 전송장치는 상기 전자가속유닛에 연결되며,
상기 출력 연결장치는 상기 공통 타겟유닛의 상기 출력 연결장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일한 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있지 않는 있는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 장치.
복수의 전자가속기에서 생성되는 고에너지 전자빔은 둘씩 서로 예정된 협각을 이루면서 공통 타겟유닛의 타겟을 충격하는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기의 에너지는 동일하거나 또는 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 복수의 전자가속기는 동일한 평면 내에 있거나 동일한 평면 내에 있지 않는 것을 특징으로 하는 평탄화 X선 방사선장을 생성하는 방법.