KR102088005B1

KR102088005B1 - 방사선 촬영 장치

Info

Publication number: KR102088005B1
Application number: KR1020160081868A
Authority: KR
Inventors: 정진우; 송윤호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2020-03-11
Also published as: KR20170055403A

Abstract

본 발명의 방사선 촬영 장치는, 피사체에 방사선을 조사하는 엑스선 소스와, 상기 피사체를 통과한 상기 방사선을 감지하는 감지 모듈을 포함하고, 상기 엑스선 소스는, 전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 이용하여 상기 방사선을 생성하는 아노드 전극과, 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함한다.

Description

방사선 촬영 장치{RADIOGRAPHY APPARATUS}

본 발명의 실시 예는 방사선 촬영 장치에 관한 것이다.

방사선 촬영 장치는 피사체를 중심으로 회전하며 엑스선을 방출하는 엑스선 소스와 엑스선이 피사체를 통과할 때 생기는 그림자 영상을 수집하는 감지 모듈로 구성될 수 있다. 감지 모듈은 엑스선 소스의 회전과 상응하게 피사체를 중심으로 회전하며, 멈춤없이 연속적으로 회전하는 엑스선 소스와 감지 모듈에 의해 피사체의 그림자 영상을 얻을 경우 무빙블러(moving blur) 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 방사선 촬영 장치는 회전 움직임에 의한 무빙블러 현상을 줄이기 위해, 엑스선 소스와 감지 모듈을 일정각도 회전 후 정지시키고 그림자 영상을 획득한 다음, 다시 엑스선 소스와 감지 모듈을 일정각도 회전시키는 과정을 반복한다.

본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 멈춤 없이 회전하면서 방사선을 조사하여, 무빙 블러 현상이 개선된 피사체의 내부 영상을 생성하는 방사선 촬영 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 전계 방출원으로서 엑스선 튜브를 이용하는 방사선 촬영 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는 에너지를 가변하여 방사선의 세기를 조절할 수 있는 방사선 촬영 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는, 피사체에 방사선을 조사하는 엑스선 소스와, 상기 피사체를 통과한 상기 방사선을 감지하는 감지 모듈을 포함하고, 상기 엑스선 소스는, 전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 이용하여 상기 방사선을 생성하는 아노드 전극과, 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함한다.

실시 예에 따라, 상기 엑스선 소스와 상기 감지 모듈은 일정한 주기마다 상기 피사체를 중심으로 회전할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 엑스선 소스는, 상기 전계 방출원으로부터 상기 전자의 방출을 유도하는 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 엑스선 소스는, 상기 게이트 전극에 의해 방출된 전자를 집속시키는 집속 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 전류 제어부는, 제1 전극이 상기 캐소드 전극에 연결되고, 제2 전극이 접지 전원과 연결되고, 게이트 전극이 스위칭 전압을 공급받는 스위칭 트랜지스터를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 엑스선 소스는 상기 스위칭 트랜지스터가 턴-온될 때 상기 피사체에 상기 방사선을 조사할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 전류 제어부는, 직렬로 연결된 풀업 저항을 통해 상기 캐소드 전극과 연결된 풀업 전압원을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 스위칭 트랜지스터는, 상기 스위칭 전압의 공급에 따라 포화영역에서 구동될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 방사선 촬영 장치는, 상기 아노드 전극에 아노드 전압을 공급하는 전원부를 더 포함하고, 상기 전원부는 일정한 주기마다 상기 아노드 전압을 가변할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 엑스선 소스와 상기 감지 모듈은 상기 피사체를 중심으로 서로 대향하게 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는, 피사체에 제1 방사선을 조사하는 제1 엑스선 소스와, 상기 제1 엑스선 소스와 일정한 간격을 두고 배치되어 상기 피사체에 제2 방사선을 조사하는 제2 엑스선 소스와, 상기 피사체를 통과한 상기 제1 방사선을 감지하는 제1 감지 모듈와, 상기 피사체를 통과한 상기 제2 방사선을 감지하는 제2 감지 모듈을 포함하고, 상기 제1 엑스선 소스 및 제2 엑스선 소스 각각은, 전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 가속시키는 아노드 전극과, 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함한다.

실시 예에 따라, 상기 제1 엑스선 소스 및 상기 제2 엑스선 소스 각각은, 상기 전계 방출원으로부터 상기 전자의 방출을 유도하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에 의해 방출된 전자를 집속시키는 집속 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제1 엑스선 소스는 제1 기간 동안 상기 제1 방사선을 조사하고, 상기 제2 엑스선 소스는 제1 기간 이후의 제2 기간 동안 상기 제2 방사선을 조사할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제1 방사선과 상기 제2 방사선의 세기는 서로 다를 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제1 엑스선 소스와 상기 제1 감지 모듈은 서로 대향하게 배치되고, 상기 제2 엑스선 소스와 상기 제2 감지 모듈은 서로 대향하게 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는, 피사체에 제1 방사선을 조사하는 제1 엑스선 소스와, 상기 제1 엑스선 소스와 일정한 간격을 두고 배치되어 상기 피사체에 제2 방사선을 조사하는 제2 엑스선 소스와, 상기 피사체를 통과한 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 감지하는 감지 모듈을 포함하고, 상기 제1 엑스선 소스 및 제2 엑스선 소스 각각은, 전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 가속시키는 아노드 전극과, 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함한다.

실시 예에 따라, 상기 제1 엑스선 소스와 상기 제2 엑스선 소스는 상기 감지 모듈과 서로 대향하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치에 따르면, 멈춤 없이 회전하면서 짧은 시간 동안에 조사된 방사선을 이용하여, 무빙 블러 현상이 개선된 피사체의 내부 영상을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는 전계 방출원으로서 엑스선 튜브를 이용하기 때문에, 종래의 가열에 의한 열전자를 사용하는 방사선 촬영 장치에 비해 빠른 속도로 방사선의 방출을 활성화하거나 비활성화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치는 에너지를 가변하여 방사선의 세기를 조절할 수 있으며, 이로써 피사체의 밀도 구분을 용이하게 파악할 수 있고, 피사체의 내부 구조를 좀 더 명확하게 영상화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 소스, 전류 제어부, 및 전원부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 전류 제어부의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 소스의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍 도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.
도 8a과 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 방사선을 이용하여 피사체(PA)의 내부 영상을 촬영할 수 있다. 즉, 방사선 촬영 장치(100)는 피사체(PA)에 방사선을 조사하고, 피사체(PA)를 통과한 방사선을 감지하여 피사체(PA)의 내부 영상을 생성할 수 있다.

예컨대, 방사선 촬영 장치(100)는 디지털 방사선 촬영장치(digital radiography(DR) apparatus) 및 컴퓨터 단층 촬영장치(computed tomography(CT) apparatus), 유방촬영장치(mammography apparatus) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 피사체(PA)는 사람, 동물, 식물 등과 같은 생명체이거나, 물건 등과 같은 무생물일 수 있다.

도 2를 참조하면, 방사선 촬영 장치(100)는 피사체(PA)에 방사선(XL)을 조사하는 엑스선 소스(110)와, 피사체(PA)를 통과한 방사선(XL)을 감지하여 피사체(PA)의 내부 영상을 생성하는 감지 모듈(120)을 포함할 수 있다.

엑스선 소스(110)와 감지 모듈(120)은 일정한 주기마다 피사체(PA)를 중심으로 방사선 촬영 장치(100) 내부에서 회전될 수 있다. 엑스선 소스(110)는 회전 중이거나 정지상태에서 일정기간 동안 방사선(XL)을 피사체(PA)에 조사할 수 있으며, 감지 모듈(120)은 엑스선 소스(110)와 동기화되어 회전 중이거나 정지상태에서 피사체(PA)를 통과한 방사선(XL)을 감지할 수 있다.

실시 예에 따라, 엑스선 소스(110)와 감지 모듈(120)은 방사선 촬영 장치(100) 내부에서 피사체(PA)를 중심으로 서로 대향되게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 엑스선 소스(110)가 특정 시간 동안에만 방사선(XL)을 조사할 수 있도록 엑스선 소스(110)를 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 엑스선 소스(110)의 방사선(XL) 조사를 제어하여 보다 빠른 속도로 피사체(PA)의 내부 영상을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 멈춤 없이 회전하면서 짧은 시간 동안에 조사된 방사선(XL)을 이용하여, 무빙 블러 현상이 개선된 피사체(PA)의 내부 영상을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 전계 방출원으로서 엑스선 튜브를 이용하기 때문에, 종래의 가열에 의한 열전자를 사용하는 방사선 촬영 장치에 비해 방사선(XL)의 방출을 활성화하거나 비활성화하는 속도가 빠르다.

실시 예에 따라, 방사선 촬영 장치(100)는 8ms 이하의 펄스 폭을 갖는 방사선(XL)을 피사체(PA)에 조사할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100)는 고속 펄스에 대응하게 방사선(XL)을 생성하는 엑스선 소스(110)를 이용하여 고화질의 피사체(PA)의 내부 영상을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 소스, 전류 제어부, 및 전원부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 방사선 촬영 장치(100)는 엑스선 소스(110)와, 엑스선 소스(110)의 동작을 제어하기 위한 전류 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함할 수 있다.

엑스선 소스(110)는 아노드 전극(AE), 게이트 전극(GE), 집속 게이트 전극(FGE), 및 캐소드 전극(CE)을 포함할 수 있다.

아노드 전극(AE)은 전계 방출원(ES)으로부터 방출된 전자(e)를 가속시키고, 방출된 전자(e)를 이용하여 방사선(XL)을 생성할 수 있다.

게이트 전극(GE)은 전계 방출원(ES)으로부터 전자 방출을 유도할 수 있다.

집속 게이트 전극(FGE)은 게이트 전극(GE)에 의해 방출된 전자(e)를 아노드 전극(AE) 방향으로 집속시킬 수 있다.

아노드 전극(AE), 게이트 전극(GE), 및 집속 게이트 전극(FGE) 각각은 전원부(140)와 연결되어 아노드 전압(Va), 게이트 전압(Vg), 집속 게이트 전압(Vf) 각각을 공급받을 수 있다.

캐소드 전극(CE)은 아노드 전극(AE)과 대향하게 배치되고, 전자(e)를 방출하는 전계 방출원(ES)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(CE)은 전류 제어부(130)에 연결되어 전계 방출원(ES)으로부터 방출되는 전자량 및 전자(e)가 방출되는 시간을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 소스(110)는 캐소드 전극(CE)을 접지하고, 아노드 전극(AE)에 양 전압을 인가하는 포지티브(positive) 방식으로 구동될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 엑스선 소스(110)는 아노드 전극(AE)을 접지하고, 캐소드 전극(CE)에 음 전압을 인가하는 네거티브 방식으로 구동될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 엑스선 소스(110)는 아노드 전극(AE)과 캐소드 전극(CE) 사이에 존재하는 제3 전극(예컨대, 게이트 전극(GE) 또는 집속 게이트 전극(FGE))을 접지하고, 아노드 전극(AE)에 양 전압을 인가하고, 캐소드 전극(CE)에 음 전압을 인가하는 바이폴라 방식으로 구동될 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 전류 제어부의 일 실시 예에 따른 개략적인 구성도이다.

도 4를 참조하면, 전류 제어부(130)는 캐소드 전극(CE)과 아노드 전극(AE) 사이에 흐르는 전류를 제어할 수 있는 스위칭 트랜지스터(Tr)를 포함하며, 스위칭 트랜지스터(Tr)의 제1 전극은 캐소드 전극(CE)에 연결될 수 있고, 제2 전극은 접지 전원(GND)에 연결될 수 있고, 게이트는 스위칭 전압(Vi)에 연결될 수 있다.

실시 예에 따라, 스위칭 트랜지스터(Tr)는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor(FET))로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 유사한 기능을 수행하는 반도체 소자로 구현될 수 있다.

또한, 스위칭 트랜지스터(Tr)의 제1 전극 및 제2 전극 각각은 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인 및 소스에 대응될 수 있다.

스위칭 트랜지스터(Tr)의 게이트에 턴-온 레벨의 스위칭 전압(Vi)이 공급되는 경우, 스위칭 트랜지스터(Tr)는 캐소드 전극(CE)과 접지 전원 사이를 연결하며, 캐소드 전극(CE)이 접지됨에 따라 전계 방출원(ES)은 전자를 방출할 수 있다.

실시 예에 따라, 스위칭 트랜지스터(Tr)가 포화영역에서 구동될 경우, 전류제한 효과에 의해 전계 방출원(ES)은 일정하게 전자(e)를 방출할 수 있다. 따라서, 엑스선 소스(110)는 피사체(PA)에 조사하는 방사선(XL)의 세기를 일정하게 유지할 수 있다.

전류 제어부(130)는 전계 방출원(ES)이 짧은 시간 동안에 전자(e)를 방출하도록 스위칭 전압(Vi)의 공급시간을 조절할 수 있다.

예컨대, 전류 제어부(130)는 턴-온 레벨의 스위칭 전압(Vi)을 8ms 이하의 기간 동안에 공급하여, 전계 방출원(ES)이 8ms 이하의 기간동안 전자(e)를 방출하도록 제어할 수 있다.

스위칭 트랜지스터(Tr)의 게이트에 턴-오프 레벨의 스위칭 전압(Vi)이 공급되는 경우, 스위칭 트랜지스터(Tr)는 캐소드 전극(CE)과 접지 전원 사이의 연결을 차단하며, 전계 방출원(ES)은 전자(e)의 방출을 중단한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(Tr)의 내전압은 전자(e)의 방출에 의해 높아진 캐소드 전극(CE)의 고전압을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다.

도 4에서는 스위칭 트랜지스터(Tr)이 턴-온 될 때 캐소드 전극(CE)이 접지 전원과 연결되는 실시 예를 설명했으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 제어부(130)는 캐소드 전극(CE)에 흐르는 전류를 제어하여 캐소드 전압(Vc)이 0V 이상이더라도 전자(e)를 방출시킬 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 전류 제어부의 다른 실시 예에 따른 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 전류 제어부(130)는 풀업 전압원(V1), 풀업 저항(R), 및 스위칭 트랜지스터(Tr)를 포함할 수 있다.

풀업 전압원(V1)은 풀업 저항(R)과 접지 전원 사이에 연결되며, 풀업 저항(R)을 통해 캐소드 전극(CE)에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어할 수 있다.

스위칭 트랜지스터(Tr)의 제1 전극은 캐소드 전극(CE)과 연결되고, 제2 전극은 접지 전원(GND)과 연결되고, 게이트 전극(GE)은 스위칭 전압(Vi)을 공급받을 수 있다. 스위칭 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(GE)에 공급되는 스위칭 전압(Vi)에 따라 턴-온되거나, 턴-오프될 수 있다.

실시 예에 따라, 스위칭 트랜지스터(Tr)는 PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터 중 어느 하나일 수 있다.

예컨대, 스위칭 트랜지스터(Tr)가 NMOS 트랜지스터인 경우, 스위칭 트랜지스터(Tr)는 하이 레벨의 스위칭 전압(Vi)을 공급받을 때 턴 온 되어 접지 전원과 캐소드 전극(CE)을 연결시킬 수 있고, 로우 레벨의 스위칭 전압(Vi)을 공급받을 때 턴 오프 되어 접지 전원(GND)과 캐소드 전극(CE) 사이의 연결을 차단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 소스(110)는 스위칭 트랜지스터(Tr)가 턴 온 되어 캐소드 전극(CE)이 접지되는 동안, 전계 방출원(ES)으로부터 전자(e)를 방출시키고, 방출된 전자(e)를 이용하여 방사선(XL)을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 소스(110)는 스위칭 트랜지스터(Tr)가 턴 오프 되는 동안, 전계 방출원(ES)으로부터의 전자(e)의 방출을 차단시켜서 방사선(XL)의 생성을 중단시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 소스의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍 도이다.

도 6을 참조하면, 각 그래프는 시간에 따른 아노드 전압(Va), 집속 게이트 전압(Vf), 게이트 전압(Vg), 캐소드 전압(Vc), 및 스위칭 전압(Vi)의 준위 변화와, 감지 모듈(120)의 활성화 기간(t1) 및 비활성화 기간(t2)을 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 감지 모듈(120)은 활성화 기간(t1) 동안에 피사체(PA)를 통과한 방사선(XL)을 감지하고, 비활성화 기간(t2) 동안에 방사선(XL)의 감지를 중단할 수 있다.

방사선 촬영 장치(100)는 활성화 기간(t1) 동안 엑스선 소스(110)가 피사체(PA)에 방사선(XL)을 조사하기 위해 아노드 전압(Va)과 집속 게이트 전압(Vf)을 하이 레벨로 유지할 수 있다.

또한, 방사선 촬영 장치(100)는 아노드 전압(Va)과 집속 게이트 전압(Vf)을 가변하여 전자의 가속에너지와 이에 따른 전자빔의 집속전압을 조절할 수 있다.

예컨대, 방사선 촬영 장치(100)는 제1 집속 게이트 전압(Vf1) 및 제2 집속 게이트 전압(Vf2) 중 어느 하나를 집속 게이트 전극(FGE)에 공급하고, 제1 아노드 전압(Va1) 및 제2 아노드 전압(Va2) 중 어느 하나를 아노드 전극(AE)에 공급하여, 전자의 가속에너지와 이에 따른 전자빔의 집속전압을 조절할 수 있다.

엑스선 소스(110)는 활성화 기간(t1) 및 비활성화(t2) 기간 동안 일정한 레벨의 게이트 전압(Vg)을 게이트 전극(GE)에 공급할 수 있다. 이때, 게이트 전압(Vg)은 전류 제어부(130)에서 방출 전류를 제한할 수 있도록 충분히 큰 전압이 인가되는 것이 바람직하다.

또한, 엑스선 소스(110)는 활성화 기간(t1) 내에서 일정기간(t3) 동안 하이 레벨의 스위칭 전압(Vi)을 스위칭 트랜지스터(Tr)에 공급할 수 있고, 일정기간 동안 엑스선 소스(110)는 방사선(XL)을 생성할 수 있다. 이때, 엑스선 소스가 포지티브(positive) 방식으로 구동되는 경우, 캐소드 전극(CE)은 접지 전원(GND)과 연결되어 접지 전압을 유지한다.

그리고, 일정기간의 나머지 기간 동안에 로우 레벨의 스위칭 전압(Vi)이 스위칭 트랜지스터(Tr)에 공급되어 스위칭 트랜지스터(Tr)가 턴-오프 되면, 캐소드 전극(CE)은 하이 레벨의 전위를 유지할 수 있다. 이때, 엑스선 소스(110)는 방사선(XL)의 생성을 중단할 수 있다.

여기서, 본 발명의 설명의 편의를 위해 엑스선 소스(110)가 포지티브 방식으로 구동될 때 스위칭 트랜지스터(Tr)가 NMOS 트랜지스터임을 가정하여 방사선 촬영 장치(100)를 설명한 것이지만, 방사선 촬영 장치(100)는 네거티브 방식, 바이폴라 방식, 및 PMOS 트랜지스터로 구현된 스위칭 트랜지스터(Tr)를 이용하여 동일한 방법으로 방사선(XL)을 조사할 수 있다.

또한, 도 6에서는 설명의 편의를 위해 아노드 전압(Va) 및 집속 게이트 전압(Vf)이 비활성화 기간(t2) 동안 0V로 강하되는 것으로 도시하였으나, 실시 예에 따라 아노드 전압(Va) 및 집속 게이트 전압(Vf)은 비활성화 기간(t2) 동안 강하되지 않고 기존의 전압을 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.

도 7에 도시된 제1 엑스선 소스(110A) 및 제2 엑스선 소스(110B)는 도 2에 도시된 엑스선 소스(110)와 유사한 기능을 수행하고, 도 7에 도시된 제1 감지 모듈(120A) 및 제2 감지 모듈(120B)은 도 2에 도시된 감지 모듈(120)과 유사한 기능을 수행하므로, 중복되는 설명은 생략하며, 동일한 기능을 수행하는 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 7을 참조하면, 방사선 촬영 장치(100')는 피사체(PA)에 제1 방사선(XL1)을 조사하는 제1 엑스선 소스(110A), 제2 방사선(XL2)을 조사하는 제2 엑스선 소스(110B), 피사체(PA)를 통과한 제1 방사선(XL1)을 감지하는 제1 감지 모듈(120A), 및 피사체(PA)를 통과한 제2 방사선(XL2)을 감지하는 제2 감지 모듈(120B)을 포함할 수 있다.

제1 엑스선 소스(110A)와 제2 엑스선 소스(110B)는 서로 일정 간격을 두고 배치되고, 제1 엑스선 소스(110A)와 제1 감지 모듈(120A)은 방사선 촬영 장치(100') 내부에서 피사체(PA)를 중심으로 서로 대향되게 배치될 수 있고, 제2 엑스선 소스(110B)와 제2 감지 모듈(120B)은 방사선 촬영 장치(100') 내부에서 피사체(PA)를 중심으로 서로 대향되게 배치될 수 있다.

제1 및 제2 엑스선 소스(110A 및 110B)와 제1 및 제2 감지 모듈(120A 및 120B)은 일정한 주기마다 피사체(PA)를 중심으로 방사선 촬영 장치(100') 내부에서 회전될 수 있다.

제1 및 제2 엑스선 소스(110A 및 110B) 각각은 정지상태에서 일정기간 동안 제1 및 제2 방사선(XL1 및 XL2)을 피사체(PA)에 조사할 수 있으며, 제1 및 제2 감지 모듈(120A 및 120B)은 정지상태에서 제1 및 제2 엑스선 소스(110A 및 110B)가 제1 및 제2 방사선(XL1 및 XL2)을 피사체(PA)에 조사하는 동안 피사체(PA)를 통과한 제1 및 제2 방사선(XL1 및 XL2)을 감지할 수 있다.

실시 예에 따라, 제1 엑스선 소스(110A)는 제1 기간 동안 제1 방사선(XL1)을 조사할 수 있고, 제2 엑스선 소스(110B)는 제1 기간 이후의 제2 기간 동안 제2 방사선(XL2)을 조사할 수 있다. 이때, 제1 방사선(XL1)과 제2 방사선(XL2)은 서로 같거나 다른 세기로 설정될 수 있다.

도 8a과 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치의 개념도이다.

도 8에 도시된 엑스선 소스(110')들은 도 2에 도시된 엑스선 소스(110)와 유사한 기능을 수행하고, 도 8에 도시된 감지 모듈(120')은 도 2에 도시된 감지 모듈(120)과 유사한 기능을 수행하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

도 8a를 참조하면, 엑스선 소스(110')들 각각은 방사선을 피사체(PA)에 조사할 수 있다. 엑스선 소스(110')들 각각은 좁은 방사각으로 피사체(PA)의 특정한 영역에 방사선(XL')을 조사할 수 있으며, 감지 모듈(120')은 엑스선 소스(110')들로부터 조사된 방사선(XL')들을 조합하여 전체 피사체(PA)의 영상을 생성할 수 있다.

이때, 엑스선 소스(110')들로부터 조사되는 방사선(XL')들은 서로 간섭을 일으킬 수 있기 때문에, 엑스선 소스(110')들 중 어느 하나가 방사선(XL')을 조사할 때 인접한 다른 엑스선 소스(110')들은 방사선(XL')을 조사하지 않고 대기할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 엑스선 소스(110')들은 n×m 행렬 배열로(n과 m은 자연수) 배치될 수 있다.

예컨대, 엑스선 소스(110')들은 2×3 행렬 배열로 감지 모듈(120')과 대향하게 배치될 수 있다. 이때, 엑스선 소스(110')는 조사되는 방사선(XL')의 방사각을 조절하여 피사체(PA)의 특정한 영역만 이미징할 수 있고, 감지 모듈(120')은 엑스선 소스(110')들로부터 조사된 방사선(XL')의 조합으로 피사체(PA)의 전체 영상을 생성할 수 있다.

또한, 도 8a와 도 8b에서는 하나의 감지 모듈(120')이 엑스선 소스(110')들로부터 조사되는 방사선(XL')들을 감지하는 방법을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시 예에 따른 방사선 촬영 장치(100'')는 복수의 감지 모듈(120')들을 포함할 수 있고, 복수의 감지 모듈(120')들이 엑스선 소스(110')들로부터 조사되는 방사선(XL')들을 감지하여 피사체(PA)의 영상을 생성할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 방사선 촬영 장치 PA: 피사체
110: 엑스선 소스 120: 감지 모듈
130: 전류 제어부 140: 전원부

Claims

피사체에 방사선을 조사하는 엑스선 소스; 및
상기 피사체를 통과한 상기 방사선을 감지하는 감지 모듈을 포함하고,
상기 엑스선 소스는,
전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 이용하여 상기 방사선을 생성하는 아노드 전극; 및
상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함하되,
상기 전류 제어부는,
제1 전극이 상기 캐소드 전극에 연결되고, 제2 전극이 접지 전원과 연결되고, 게이트 전극이 스위칭 전압을 공급받는 스위칭 트랜지스터; 및
직렬로 연결된 풀업 저항을 통해 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 풀업 전압원을 포함하는 방사선 촬영 장치.
제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스와 상기 감지 모듈은 일정한 주기마다 상기 피사체를 중심으로 회전하는 방사선 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 엑스선 소스는,
상기 전계 방출원으로부터 상기 전자의 방출을 유도하는 게이트 전극을 더 포함하는 방사선 촬영 장치.
제3항에 있어서, 상기 엑스선 소스는,
상기 게이트 전극에 의해 방출된 전자를 집속시키는 집속 게이트 전극을 더 포함하는 방사선 촬영 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스는 상기 스위칭 트랜지스터가 턴-온될 때 상기 피사체에 상기 방사선을 조사하는 방사선 촬영 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터는,
상기 스위칭 전압의 공급에 따라 포화영역에서 구동되는 방사선 촬영 장치.
제1항에 있어서,
상기 아노드 전극에 아노드 전압을 공급하는 전원부를 더 포함하고,
상기 전원부는 일정한 주기마다 상기 아노드 전압을 가변하는 방사선 촬영 장치.
제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스와 상기 감지 모듈은 상기 피사체를 중심으로 서로 대향하게 배치되는 방사선 촬영 장치.
피사체에 제1 방사선을 조사하는 제1 엑스선 소스;
상기 제1 엑스선 소스와 일정한 간격을 두고 배치되어 상기 피사체에 제2 방사선을 조사하는 제2 엑스선 소스;
상기 피사체를 통과한 상기 제1 방사선을 감지하는 제1 감지 모듈; 및
상기 피사체를 통과한 상기 제2 방사선을 감지하는 제2 감지 모듈을 포함하고,
상기 제1 엑스선 소스 및 제2 엑스선 소스 각각은,
전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 가속시키는 아노드 전극; 및
상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함하되,
상기 전류 제어부는,
제1 전극이 상기 캐소드 전극에 연결되고, 제2 전극이 접지 전원과 연결되고, 게이트 전극이 스위칭 전압을 공급받는 스위칭 트랜지스터; 및
직렬로 연결된 풀업 저항을 통해 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 풀업 전압원을 포함하는 방사선 촬영 장치.
제11항에 있어서, 상기 제1 엑스선 소스 및 상기 제2 엑스선 소스 각각은,
상기 전계 방출원으로부터 상기 전자의 방출을 유도하는 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극에 의해 방출된 전자를 집속시키는 집속 게이트 전극을 더 포함하는 방사선 촬영 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 엑스선 소스는 제1 기간 동안 상기 제1 방사선을 조사하고, 상기 제2 엑스선 소스는 제1 기간 이후의 제2 기간 동안 상기 제2 방사선을 조사하는 방사선 촬영 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 방사선과 상기 제2 방사선의 세기는 서로 다른 방사선 촬영 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 엑스선 소스와 상기 제1 감지 모듈은 서로 대향하게 배치되고, 상기 제2 엑스선 소스와 상기 제2 감지 모듈은 서로 대향하게 배치되는 방사선 촬영 장치.
피사체에 제1 방사선을 조사하는 제1 엑스선 소스;
상기 제1 엑스선 소스와 일정한 간격을 두고 배치되어 상기 피사체에 제2 방사선을 조사하는 제2 엑스선 소스; 및
상기 피사체를 통과한 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 감지하는 감지 모듈을 포함하고,
상기 제1 엑스선 소스 및 제2 엑스선 소스 각각은,
전자를 방출하는 전계 방출원을 포함하는 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극에 대향하게 배치되고, 방출된 전자를 가속시키는 아노드 전극; 및
상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 전류 제어부를 포함하되,
상기 전류 제어부는,
제1 전극이 상기 캐소드 전극에 연결되고, 제2 전극이 접지 전원과 연결되고, 게이트 전극이 스위칭 전압을 공급받는 스위칭 트랜지스터; 및
직렬로 연결된 풀업 저항을 통해 상기 캐소드 전극에 연결되어 방출되는 전자의 양을 제어하는 풀업 전압원을 포함하는 방사선 촬영 장치.
제16항에 있어서,
상기 제1 엑스선 소스와 상기 제2 엑스선 소스는 상기 감지 모듈과 서로 대향하게 배치되는 방사선 촬영 장치.