KR102407245B1 - 방사광 기반 단색 x-선 대면적 ct 영상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔의 조사 범위가 협소한 방사광의 조사 범위를 넓혀 비교적 큰 피사체도 촬영이 가능하도록 형성되는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치에 관한 것으로, 직진하여 입사하는 방사광을 소정의 각도를 형성하는 제1 반사체로 반사시키고, 상기 제1 반사체로부터 반사된 방사광의 직진 범위에서 상기 제1 반사체의 각도보다 작은 어긋남 각도(α)를 형성하는 제2 반사체의 경사면으로 방사광을 반사시키며, 상기 제2 반사체에 의해 반사된 방사광의 직진 범위에서 피사체를 촬영함으로써, 상기 제1 반사체로 입사하는 방사광의 면적 대비 피사체를 통과하는 방사광의 면적을 넓혀 촬영할 수 있는 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치에 관한 것이다.

Description

방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치{Synchrotron Radiation Based Monochromatic X-ray Large Area CT Imaging Device}

본 발명은 방사광 기반 단색 X-선 CT 영상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔의 조사 범위가 협소한 방사광의 조사 범위를 넓혀 비교적 큰 피사체도 촬영이 가능하도록 형성되는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광속에 가까운 속도로 직진하는 전자가 자장 중에서 진행방향을 휘어지게 하였을 때 그 접선방향으로 발생하는 빛을 방사광(또는 싱크로트론 방사, Synchrotron Radiation, SR)이라고 한다.

이 방사광이 단색화장치(monochromator)를 통해 단일파장으로 인출되고 피사체를 통과 후 검출기(detector)에 도달하게 된다. 이를 이용하여 얻은 2차원 투영 데이터 영상을 재구성해서 3차원 영상을 만드는 기술이 방사광 기반 단색 X-선 CT(Computed Tomography)인데, 이러한 방사광 기반 단색 X-선은 의료용 X-선에 비해 단이파장에도 불구하고 그 세기가 높고 고휘도 X-선을 제공함으로써 짧은 노출 시간으로 피사체 내부 구조를 촬영할 수 있으며, 기존 X-선 영상 대비 고감도, 고해상도 영상을 획득할 수 있다.

이러한 방사광 기반 단색 X-선 CT 영상 장치의 일례로는 한국공개특허 제10-2015-0053768호 '부분적인 CT 이미징을 위한 장치'가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 방사광 기반 단색 X-선 CT 영상 장치는 삽입장치의 기인되는 낮은 빔퍼짐성(divergence)으로 인하여 기존 X-선 CT 대비 촬영 면적 및 빔 크기가 작아 비교적 큰 피사체에 대해서는 여러 번 나누어 촬영해야 되거나, 시료 크기에 제한이 따르는 단점이 있다.

이 때문에, 이러한 문제점을 해결하여 방사광 기반 단색 X-선 CT의 활용도를 높이는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 비교적 빔의 조사 면적이 협소한 단색 X-선의 빔 크기를 확장시켜 비교적 큰 피사체도 촬영이 가능하여 기존 단색 X-선 CT의 활용도를 현저하게 향상시킨 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치를 제공하는 데 목적을 지닌다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 직진하여 입사하는 방사광을 소정의 각도를 형성하는 제1 반사체로 반사시키고, 상기 제1 반사체로부터 반사된 방사광의 직진 범위에서 상기 제1 반사체의 각도보다 작은 어긋남 각도(α)를 형성하는 제2 반사체의 경사면으로 방사광을 반사시키며, 상기 제2 반사체에 의해 반사된 방사광의 직진 범위에서 피사체를 촬영함으로써, 상기 제1 반사체로 입사하는 방사광의 면적 대비 피사체를 통과하는 방사광의 면적을 넓혀 촬영할 수 있다.

여기서, 상기 제1 반사체는, Si 220 실리콘 비대칭 결정이며, α각이 9.6°를 형성하되, 입사되는 단색 X-선에 준하여 각도가 가변되고, 상기 제2 반사체는, Si 220 실리콘 비대칭 결정이며, α각이 7.6°를 형성하되, 입사되는 단색 X-선에 준하여 각도가 가변될 수 있다.

또한, 상기 제1 반사체 또는 제2 반사체는, 각도조절장치를 구비하여 각도 변경이 가능하고, 상기 각도조절장치는, 상기 제1 반사체 또는 제2 반사체가 상면 또는 하면에 장착되며, 제1 반사체 또는 제2 반사체가 장착되지 않은 상면 또는 하면에 가이드홈을 마련하고, 일단에 고정축이 결합되어 고정축을 축심으로 일정 반경에서 회전 범위를 형성하는 반사판 장착부재; 상기 일단에 고정축이 결합된 반사판 장착부재의 타단에서 회전 반경을 형성하여 회전 시 반사판 장착부재의 각도를 조절하며, 모터에 의해 구동되는 각도조절부재 및 상기 반사판 장착부재 타단에서 반사판 장착부재 지지면으로 연장되도록 설치되는 지지댐퍼를 포함할 수 있다.

상기 각도조절장치는, 상기 가이드홈을 따라 가이드되는 회전단에 장착되는 걸쇠부 및 상기 반사판 장착부재의 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 걸쇠부가 걸리는 복수의 걸림홈을 형성하는 걸림부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 각도조절부재는, 길이를 따라 복수의 축 삽입홈을 포함하는 축 위치 조절부를 형성하며, 상기 각도조절부재의 회전중심을 이루는 회전축은, 상기 복수의 축 삽입홈에 대한 결속위치를 조절하여 상기 각도조절부재의 회전중심을 변경할 수 있다.

또한, 상기 제1 반사체 또는 제2 반사체는, 축 방향 이동장치를 구비하여 축 방향으로 이동이 가능하고, 상기 축 방향 이동 장치는, 제1 반사체 또는 제2 반사체를 X축으로 이동시키는 X축 이동부; 제1 반사체 또는 제2 반사체를 Y축으로 이동시키는 Y축 이동부 및 수직 방향으로 설치되어 제1 반사체 또는 제2 반사체를 Z축 방향으로 이동시키는 실린더부 중 하나 이상을 포함하며, 상기 실린더부는 상기 각도조절장치의 각도 조절 방향에 대한 수직 방향 양측으로 각각 연결되는 2개 이상의 실린더 및 상기 실린더가 연결되는 연결부에 마련되는 힌지를 포함하여 상기 2개 이상의 실린더를 동일한 길이로 확장시킬 경우에는 Z축 이동 작용을 하고, 상기 2개 이상의 실린더를 다른 길이로 확장시킬 경우에는 틸팅 작용할 수가 있다.

또한, 상기 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 상기 피사체의 위치를 제어하는 피사체위치 제어장치를 포함하며, 상기 피사체위치 제어장치는, 상기 피사체를 거치하는 원형의 거치플레이트; 상기 거치플레이트 하단에서 거치플레이트의 원주상을 따라 복수로 마련되는 각도제어실린더; 상기 거치플레이트 하단 중심에서 거치플레이트를 회전시키도록 마련되는 회전모터 및 상기 회전모터 하측에서 회전모터와 플렉시블 조인트에 의해 연결되며, 수직으로 왕복운동하는 수직제어실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 피사체위치 제어장치는, X축 이동부와 Y축 이동부 중 하나 이상을 더 포함하여 이동범위를 더 확장할 수 있다.

아울러, 상기 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 방사광에 의해 촬영된 피사체를 검출하는 CCD 카메라가 상기 각도조절장치 및 축 방향 이동장치 중 하나 이상을 구비할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 기존 단색 X-선 CT 영상 대비 큰 피사체를 한번에 촬영 가능하여 피사체의 전반적인 내부구조 관찰에 용이하며, 종래 X-선 CT 영상 대비 고감도 영상을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 상기 큰 피사체의 촬영을 가능하게 하는 제1 및 제2 반사체의 X-선 확장을 통해 기존 스캔 촬영 방식보다 불필요한 X-선 조사 선량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치의 촬영 원리를 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치의 각도조절장치와 피사체위치 제어장치 설치 예시도이다.
도 3은 도 2의 각도조절장치를 도시한 사시도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 반사판 장착부재 일부를 절개한 상태에서 바라본 도 2의 각도조절장치의 작동 예시도이다.
도 5는 도 2의 각도조절장치의 저면 사시도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 축 위치 조절부를 통한 회전축 결속위치 변경 예시도이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 회전축 결속위치 변경에 대한 제1 반사체 또는 제2 반사체의 각도 조절 범위를 예시한 도면이다.
도 8은 축 방향 이동장치가 각도조절장치와 함께 마련된 상태를 예시한 도면이다.
도 9는 도 2의 피사체위치 제어장치를 도시한 사시도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 6의 피사체위치 제어장치의 작동 예시도이다.
도 11은 X축 이동부와 Y축 이동부가 모두 포함된 피사체위치 제어장치를 예시한 도면이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치의 촬영 원리를 설명하는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 제1 반사체(10) 및 제2 반사체(20)를 구비하여 구성될 수 있으며, 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)는 방사광(SB)이 조사되는 방사광 조사장치(미도시)와 조사된 방사광(SB)에 의해 촬영되는 피사체(S) 사이로 마련될 수 있다.

이때, 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)는 각각 소정의 각도를 형성하여 방사광 조사장치에 의해 조사된 방사광(SB)을 각각 입사 및 반사시키고, 이 과정에서 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 표면 내의 물리적 기울기인 어긋남 각도(α)를 통해 협소한 방사광(SB)의 면적을 넓혀 이를 피사체 방향으로 전달함으로써, 대면적 CT 영상 촬영이 가능하도록 구현될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 반사체(10)는 직진하여 입사하는 방사광(SB)을 소정의 각도를 형성하여 반사시킬 수 있다. 여기서, 제1 반사체(10)는 Si 200 실리콘 비대칭 결정으로서, 비대칭 결정 표면 내부에 형성되는 물리적인 각인 어긋남 각도(α)는 9.6°의 기울기를 형성할 수가 있다.

즉, 제1 반사체(10)는 방사광(SB)의 직진 입사 방향을 기준으로 소정의 각도로 기울기를 형성하는데, 이때 제1 반사체(10)의 기울어진 각도로 인하여 발생하는 경사면(15)을 통해 방사광(SB)이 입사될 때에 상술한 제1 반사체(10)의 표면에 형성되는 물리적 기울기인 9.6°의 어긋남 각도(α) 통해 반사되어 의도하는 다른 방향으로 직진성을 가지면서 확장되어 반사될 수 있다.

제2 반사체(20)는 제1 반사체(10)로부터 반사된 방사광(SB)의 직진 범위에서 제1 반사체(10)의 각도보다 작은 소정의 어긋남 각도(α)를 형성하면서 반사체 자체의 기울기를 형성하고, 이에 따라 발생되는 경사면(25)을 통해 방사광(SB)을 입사 및 반사시켜 다시 의도하는 다른 방향으로 직진성을 가지면서 확장되어 반사될 수 있다.

이때, 제2 반사체(20)는 제1 반사체(10)와 동일하게 Si 200 실리콘 비대칭 결정으로서 어긋남 각도인 α각이 7.6°를 형성할 수 있다.

상기와 같은 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)를 순차적으로 통과하는 방사광(SB)은 각 반사체(10, 20)의 표면의 물리적 기울기인 어긋남 각도(α)를 인하여 입사 시 면적 보다 확장되어 반사될 수 있으며, 제2 반사체(20)에 의해 반사된 방사광(SB)의 직진 범위에서 피사체(P)를 CCD 카메라 등으로 촬영함으로써, 대면적 CT 영상 촬영이 가능할 수 있다.

예컨대, 종래 0.5cm의 범위로 입사하는 방사광(SB)은 상술한 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 구조로 7.5cm의 범위로서 약 15배 확장하여 촬영하는 것이 가능할 수 있다.

이때에 단색 X-선이 만들어지는 방사광 조사장치의 제원은 실리콘 결정 Si 111을 사용하고, 빔 에너지는 32 keV이고, 빔 전류는 360mA로 X-선을 발생시킬 수 있으며, 피사체(S)와 CCD 카메라(C) 간의 간격은 약 1m일 수 있다.

그러나, 이러한 수치들은 바람직한 예시일 뿐 사용되는 결정과 빔 에너지, 빔 전류, 피사체와 카메라의 간격 등에 따라 달라질 수 있는 결과로서, 반드시 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20) 자체의 기울어진 방향은 방사광(SB)이 전방으로 직진성을 갖도록 제1 반사체(10)와 동일할 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 방사광(SB) 제1 반사체(10)의 경사면(15)이 '/' 방향으로 기울어져 있으면, 제2 반사체(20)의 경사면(25)도 '/' 방향으로 기울어질 수 있다. 그러나, 이는 바람직한 형태로써 반드시 한정되는 것은 아니며 각 반사체(10, 20)의 기울기나 기울기의 방향 등은 조정될 수 있다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 본래 협소한 조사 범위를 형성하는 방사광(SB)의 특징으로 인하여 비교적 큰 피사체의 경우 여러 번 촬영해야 했던 것을 개선할 수 있어, 고품질의 CT 영상을 비교적 짧은 시간 내에 획득할 수 있는 장점을 나타낼 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는, 상술한 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 각도를 조절하여 방사광의 조사 방향을 조절할 수 있고, 피사체(P)의 촬영위치를 조절하여 보다 다양한 형태로 피사체 촬영이 가능하도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 각도조절장치(30) 또는 피사체위치 제어장치(40) 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 이들에 대한 설명은 도 2 내지 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치의 각도조절장치와 피사체위치 제어장치 설치 예시도이며, 도 3은 도 2의 각도조절장치를 도시한 사시도이고, 도 4의 (a) 및 (b)는 반사판 장착부재 일부를 절개한 상태에서 바라본 도 2의 각도조절장치의 작동 예시도이다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)는 각도조절장치(30)를 구비하여 각도 변경이 가능하도록 형성될 수 있다.

여기서, 각도조절장치(30)는 반사판 장착부재(31), 각도조절부재(33), 지지댐퍼(35)를 포함하여 구성될 수 있으며, 걸쇠부(36) 및 걸림부(37)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 반사판 장착부재(31)는 상면과 하면이 평면을 형성하는 부재로서, 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)가 상면 또는 하면에 장착될 수 있다. 여기서, 반사판 장착부재(31)는 상면 또는 하면에 장착될 시에 삽입 장착, 체결 장착, 부착 등 다양한 방식에 의해 장착될 수 있으며, 어느 특정한 형태에 한정되지는 않는다.

다만, 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 장착 시에는 교체가 용이하도록 영구 장착이 아닌 탈부착 식의 장착이 이루어지는 것이 바람직하다. 일례로서, 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)에는 'ㄷ'자 형태 등의 회동클립(미도시)이 마련될 수 있고, 회동클립의 고정과 해제를 통해 반사판 장착부재(31)에 탈부착이 가능할 수 있다.

반사판 장착부재(31)는 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)가 장착되지 않은 상면 또는 하면 즉, 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)가 상면에 장착되는 경우에는 하면에, 반대로 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)가 하면에 장착되는 경우에는 상면에 가이드홈(31a)을 마련할 수 있다.

가이드홈(31a)은 반사판 장착부재(31)의 길이를 따라 형성될 수 있으며, 하나 이상으로 마련될 수 있다.

또한, 반사판 장착부재(31)는 일단에 고정축(32)이 결합되어 고정축(32)을 축심으로 일정 반경에서 회전 범위를 형성할 수 있다. 이때, 고정축(32)은 설정된 일면에 고정되도록 형성되는 것이 바람직하다.

각도조절부재(33)는 반사판 장착부재(31)의 타단 즉, 고정축(32)이 마련되지 않은 반사판 장착부재(31)의 단부에서 회전 반경을 형성할 수 있으며, 이때, 반사판 장착부재(31)의 단부 하측 또는 상측에서 회전 반경을 형성할 수 있다. 바람직하게는 각도조절부재(33)는 가이드홈(31a)이 형성된 부분에 대응되는 위치에서 회전 반경을 형성하여 회전 시 가이드홈(31a)의 따라 가이드되며 회전할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 각도조절부재(33)는 작업자에 의해 수동 회전이 되도록 형성될 수도 있으나, 바람직하게는 모터(34)와 연결되어 모터(34)에 의해 자동으로 작동되도록 형성될 수 있다.

모터(34)는 통신수단(미도시) 함께 구비하여 영상 장치 외부에서 리모트 컨트롤러 등으로 제어가 가능하도록 형성될 수 있다.

이러한 각도조절부재(33)는 반사판 장착부재(31)의 타단에서 회전에 따라 반사판 장착부재(31)의 타단을 받치거나 밀어내는 작용을 하여 각도조절부재(33)를 일정각도 회전시킬 수 있다.

지지댐퍼(35)는 반사판 장착부재(31)의 타단에서 반사판 장착부재(31)가 일정 범위를 벗어나지 않도록 지지하며, 이와 동시에 충격을 흡수하는 댐핑 역할을 하도록 마련되는 것으로, 반사판 장착부재(31)의 타단에서 반사판 장착부재(31)의 지지면 즉, 고정축(32)이 고정된 일면을 향해 연장되도록 설치될 수 있다.

보다 구체적으로, 각도조절장치(30)는 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 위치에 따라 중력 방향을 향해 각도를 조절하거나 중력 반대 방향을 향해 각도를 조절하는 형태로 설치되는데, 중력 방향으로 각도를 조절하도록 설치될 경우에는 지지댐퍼(35)가 완충작용을 하며, 중력 반대 방향으로 각도를 조절하도록 설치될 경우에는 지지댐퍼(35)가 지지 및 복귀력을 형성하도록 작용될 수 있다.

이와 같은 각도조절장치(30)에 의해 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)는 각도를 조절하면서, 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 입사각과 반사각의 방향을 조절할 수 있고, 결국 피사체(S)의 촬영 위치를 조절할 수 있는 장점을 지닌다.

한편, 각도조절장치(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 걸쇠부(36) 및 걸림부(37)를 더 포함하여 각도조절상태에서 고정력을 더 높일 수도 있다.

도 5는 도 2의 각도조절장치의 저면 사시도이다.

도 5를 참조하면, 걸쇠부(36)는 각도조절부재(33)가 회전 시 가이드홈(31a)을 따라 가이드되는 회전단에 장착될 수 있다. 여기서, 걸쇠부(36)의 형태는 한정되지 않으며 도면에 도시된 바와 같이 원형봉의 형태일 수도 있고, 이외에도 삼각봉, 고리 형태 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.

걸림부(37)는 반사판 장착부재(31)의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 걸림홈(37a)으로 형성될 수 있으며, 걸림홈(37a)은 걸쇠부(36)의 형태에 상응하는 형태일 수 있다.

예컨대, 도면과 같이 원형봉 형태의 걸쇠부(36)가 마련될 경우에는 걸림홈(37a) 또한 원형봉의 걸쇠부(36)가 맞춰질 원형홈의 형태일 수 있고, 삼각봉일 경우 삼각홈의 형태일 수도 있다. 또한, 고리 형태일 경우 고리가 걸릴 공간으로 마련될 수도 있다.

이러한 걸쇠부(36) 및 걸림부(37)를 마련하는 각도조절장치(30)는 각도조절 시에 걸쇠부(36)가 걸림부(37)를 통과하면서 각도조절이 되도록 하여 일정 위치에서 고정력을 가질 수 있고, 더욱이 모터 등에 걸리는 축 부하 등을 분산하여 각도조절장치(30)의 기대수명 등을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 각도조절장치(30)는 각도조절부재(33)에 축 위치 조절부(38)를 형성하여 각도조절부재(33)의 회전중심을 변경할 수도 있다.

도 6의 (a) 및 (b)는 축 위치 조절부를 통한 회전축 결속위치 변경 예시도이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 회전축 결속위치 변경에 대한 제1 반사체 또는 제2 반사체의 각도 조절 범위를 예시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 축 위치 조절부(38)는 각도조절부재(33)의 길이를 따라 복수의 축 삽입홈(38a)이 형성되는 형태일 수 있으며, 이때, 각도조절부재(33)의 회전중심을 이루는 회전축(39)은 복수의 축 삽입홈(38a) 중 하나의 위치에 결속될 수 있다.

이와 같은 회전축(39)의 결속위치 조절을 통해 각도조절부재(33)의 회전중심을 변경하고, 각도조절부재(33)의 회전 위치를 가변하여 반사판 장착부재(31)의 회전 범위를 조절할 수 있다.

예컨대, 도 6의 (a)와 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 가장 상부에 위치된 축 삽입홈(38a)에 회전축(39)을 결속하면 각도조절부재(33)의 회전 범위를 보다 작게 할 수 있고, 도 6의 (b)와 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 중부에 위치된 축 삽입홈(38a)에 회전축(39)을 결속하면 각도조절부재(33)의 회전 범위를 비교적 크게 할 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았으나 가장 하부에 위치된 축 삽입홈(38a)에 회전축(39)을 결속하면 각도조절부재(33)의 회전 범위를 가장 크게 할 수 있다.

이를 통해, 각도조절부재(33)의 회전에 의해 회전 각도를 형성하는 반사판 장착부재(31)는 그 회전 범위가 조절될 수 있다.

아울러, 도면에는 도시되지 않았으나, 각도조절장치(30)는 설치면에 대해 수평방향으로 이동이 가능하도록 수평이동부도 함께 마련할 수도 있다.

수평이동부는 어느 특정한 형태에 한정되지 않으며, 일례로서 슬라이딩 이동식 즉, 설치면에 레일이 설치되고 그 레일을 따라 각도조절장치(30)가 이동하는 형태일 수 있다.

또한, 다른 예로써 수평이동부는 일정범위를 순환하여 회전하는 캐터필러 식의 체인 형태로 마련될 수 있으며 각도조절장치(30)는 그 체인에 설치되어 수평 범위를 왕복 운동할 수 있다. 이외에도 피스톤 운동하는 실린더에 결합되어 왕복 운동할 수 있는 등 어느 특정한 형태에 한정되지는 않는다.

도 8은 축 방향 이동장치가 각도조절장치와 함께 마련된 상태를 예시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)는 축 방향 이동장치(50)를 구비하여 다양한 축 방향으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 도면에는 축 방향 이동장치(50)가 상술한 각도조절장치(30)와 같이 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 바람직한 예시로서 반드시 한정되는 것은 아니며, 축 방향 이동장치(50)와 각도조절장치(30) 중 하나만 마련할 수도 있다.

이하에서는, 바람직한 형태인 축 방향 이동장치(50)와 각도조절장치(30)가 모두 구비되는 것을 예시하여 설명하기로 한다.

축 방향 이동장치(50)는 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)와 연결되어 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)를 직선 방향으로의 축, 즉 X축, Y축, Z축 등으로 이동시키기 위한 장치일 수 있다. 이를 위해, 축 방향 이동장치(50)는 X축 이동부(51), Y축 이동부(52) 및 실린더부(53) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 모두 포함되도록 형성될 수 있다.

구체적으로, X축 이동부(51)는 그 명칭과 같이 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)를 X축으로 이동시킬 수 있고, Y축 이동부(52)는 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)를 Y축으로 이동시키도록 형성될 수 있다. 여기서, X축 이동부(51)와 Y축 이동부(52)는 수직 방향으로의 위치가 한정되지는 않는다. 즉, X축 이동부(51)가 설정된 일면에 고정되고, Y축 이동부(52)는 X축 이동부(51)에 고정되는 형태일 수 있거나, 그 반대의 경우 모두 가능할 수 있다.

이러한 X축 이동부(51)와 Y축 이동부(52)는, 어느 특정한 형태에 한정되는 것은 아니며, LM 가이드 등과 같은 가이드 레일 타입, 실린더에 의한 왕복 이송 타입 등 다양한 이동형태로 마련될 수 있다.

실린더부(53)는 제1 또는 제2 반사체(10, 20)를 Z축 방향으로 이동시킬 수 있으면서도, 제1 또는 제2 반사체(10, 20)를 틸팅 시킬 수 있는 것으로, 2개 이상의 실린더(53a)와 힌지(53b)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 2개 이상의 실린더(53a)는 제1 반사체(10) 또는 제2 반사체(20)의 양측에 적어도 1개씩 마련될 수 있고, 바람직하게는 각 반사체(10, 20)의 모서리부에 하나씩 총 4개가 마련될 수 있다.

여기서, 축 방향 이동장치(50)가 각도조절장치(30)와 함께 마련될 경우에는, 각도조절장치(30)로 인한 각도조절방향에 대해 수직 방향 양측에 실린더(53a)가 각각 연결될 수 있다.

예컨대, 각도조절장치(30)가 전/후 방향으로 각도를 조정할 시에는 실린더(53a)는 좌/우 양측 방향에 형성되는 것이고, 각도조절장치(30)가 좌/우 방향으로 각도를 조정할 시에는 실린더(53a)는 전/후 양측 방향에 적어도 1개씩의 실린더가 마련되는 것이다.

이러한 실린더(53a)는 일 면에 대해 연결되는 연결부 즉, 실린더의 각 단부가 힌지(53b)로 결합될 수 있으며, 이를 통해, 마련된 실린더(53a)가 모두 동일한 길이로 확장시킬 경우에는 Z축 이동 작용을 할 수 있고, 마련된 실린더(53a)가 다른 길이로 확장시킬 경우에는 틸팅 작용 즉, 각도조절장치(30)의 각도조절방향에 대해 수직인 방향으로 각도조절이 가능할 수가 있다.

상기와 같은 축 방향 이동장치(50)는 각도조절장치(30)와 선택적으로 마련되거나, 함께 마련될 수 있는데, 함께 마련될 경우에는 각도조절범위와 이동범위를 더 확장시킬 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.

한편, 축 방향 이동장치(50)가 각도조절장치(30)와 함께 마련될 경우에는, 축 방향 이동장치(50)가 일면에 고정되고, 각도조절장치(30)가 축 방향 이동장치(50)에 고정되는 형태일 수 있다. 즉, 상기에서는 고정축(32)이 고정된 일면을 향해 연장되도록 설치된 것을 예시하였으나, 각도조절장치(30)가 축 방향 이동장치(50)가 함께 마련될 경우에는 고정축(32)은 축 방향 이동장치(50)를 향해 연장되도록 설치될 수 있다.

도 2는 도 1의 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치의 각도조절장치와 피사체위치 제어장치 설치 예시도이며, 도 9는 도 2의 피사체위치 제어장치를 도시한 사시도이고, 도 10의 (a) 및 (b)는 도 6의 피사체위치 제어장치의 작동 예시도이며, 도 11은 X축 이동부와 Y축 이동부가 모두 포함된 피사체위치 제어장치를 예시한 도면이다.

도 2, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치는 피사체(S)의 위치를 제어하는 피사체위치 제어장치(40)를 포함할 수도 있으며, 피사체위치 제어장치(40)는 거치플레이트(41), 각도제어실린더(42), 회전모터(43) 및 수직제어실린더(45)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 거치플레이트(41)는 피사체(S)를 거치하는 판재로서, 어느 특정한 형태에 한정되는 것은 아니나 효율성을 위해 바람직하게는 원형으로 형성될 수 있다. 이하에서는 이해가 쉽도록 원형으로 형성되는 것에 한정하여 설명하기로 한다.

각도제어실린더(42)는 거치플레이트(41) 하단에서 거치플레이트(41)의 둘레를 따라 복수로 마련될 수 있다. 즉, 원형의 거치플레이트(41) 하단에서는 원주상을 따라 마련되는 것이다. 이때, 각도제어실린더(42)는 거치플레이트(41)의 편중된 위치로 형성됨이 바람직하다.

회전모터(43)는 거치플레이트(41) 하단 중심에 마련되어 거치플레이트(41)를 회전시키도록 형성될 수 있다. 또한, 회전모터(43) 하측에는 수직제어실린더(45)가 플렉시블 조인트(44)에 의해 연결될 수 있다.

이를 통해, 먼저는 거치플레이트(41)는 수직제어실린더(45)의 수직 왕복 운동 의해 높이 가변이 가능하고, 회전모터(43)에 의해 회전 작동할 수 있다. 또한, 거 플레이트(41)는 거치플레이트(41)에 편중된 복수의 각도제어실린더(42) 중 하나 이상의 수직 높이를 제어하여 거치플레이트(41)의 각도가 조절되도록 할 수 있다.

한편, 피사체위치 제어장치(40)는 도 11에 도시된 바와 같이 X축 이동부(46)와 Y축 이동부(47) 중 하나 이상을 더 포함하여 위치 조정 범위를 더 확장할 수도 있다.

여기서, X축 이동부(46)와 Y축 이동부(47)는 축 방향 이동장치(50)의 X축 이동부(51)와 Y축 이동부(52)에서 설명한 바와 같이, 어느 특정한 형태에 한정되는 것은 아니며 LM 가이드 등과 같은 가이드 레일 타입, 실린더에 의한 왕복 이송 타입 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.

이와 같은 피사체위치 제어장치(40)를 통해 피사체(S)를 다양한 위치와 각도에서 촬영이 가능하고, 더욱이 제1 반사체(10) 및 제2 반사체(20)를 통한 촬영 확장 범위를 넘어서는 피사체는 피사체위치 제어장치(40)의 높이를 가변하면서 촬영하여 보다 큰 면적의 피사체도 촬영이 가능하도록 형성될 수 있다.

아울러, 도면에는 도시되지 않았으나, 방사광(SB)에 의해 촬영된 피사체(S)를 검출하는 CCD 카메라(C) 또한, 제1 또는 제2 반사체(10, 20)의 각도를 조절하기 위한 각도조절장치(30)와 축 방향 위치를 조절하기 위한 축 방향 이동장치(50) 중 하나 이상을 구비할 수도 있다.

즉, 각도조절장치(30)와 축 방향 이동장치(50)는 각 반사체(10, 20)와 CCD 카메라(C) 중 어느 하나에 특정되지 않고 모두 사용될 수 있으며, 이외에도 설명되지 아니하였으나, 각도 조절, 틸팅 작용, 위치 이동 등의 작업이 필요한 부분이라면 모두 사용될 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

10 : 제1 반사체
15 : 경사면
20 : 제2 반사체
25 : 경사면
30 : 각도조절장치
31 : 반사판 장착부재
31a : 가이드홈
32 : 고정축
33 : 각도조절부재
34 : 모터
35 : 지지댐퍼
36 : 걸쇠부
37 : 걸림부
37a : 걸림홈
38 : 축 위치 조절부
38a : 축 삽입홈
39 : 회전축
40 : 피사체위치 제어장치
41 : 거치플레이트
42 : 각도제어실린더
43 : 회전모터
44 : 플렉시블 조인트
45 : 수직제어실린더
46 : X축 이동부
47 : Y축 이동부
50 : 축 방향 이동장치
51 : X축 이동부
52 : Y축 이동부
53 : 실린더부
53a : 실린더
53b : 힌지
SB : 방사광
S: 피사체
C : 카메라

Claims (13)

1. 직진하여 입사하는 방사광을 소정의 각도를 형성하는 제1 반사체로 반사시키고,
   상기 제1 반사체로부터 반사된 방사광의 직진 범위에서 상기 제1 반사체의 각도보다 작은 어긋남 각도(α)를 형성하는 제2 반사체의 경사면으로 방사광을 반사시키며,
   상기 제2 반사체에 의해 반사된 방사광의 직진 범위에서 피사체를 촬영함으로써,
   상기 제1 반사체로 입사하는 방사광의 면적 대비 피사체를 통과하는 방사광의 면적을 넓혀 촬영할 수 있고,
   상기 제1 반사체 또는 제2 반사체는,
   각도조절장치를 구비하여 각도 변경이 가능하고,
   상기 각도조절장치는,
   상기 제1 반사체 또는 제2 반사체가 상면 또는 하면에 장착되며, 제1 반사체 또는 제2 반사체가 장착되지 않은 상면 또는 하면에 가이드홈을 마련하고, 일단에 고정축이 결합되어 고정축을 축심으로 일정 반경에서 회전 범위를 형성하는 반사판 장착부재;
   상기 일단에 고정축이 결합된 반사판 장착부재의 타단에서 회전 반경을 형성하여 회전 시 반사판 장착부재의 각도를 조절하며, 모터에 의해 구동되는 각도조절부재 및
   상기 반사판 장착부재 타단에서 반사판 장착부재 지지면으로 연장되도록 설치되는 지지댐퍼를 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 반사체는,
   α각이 9.6°를 형성하는 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 반사체는,
   Si 220 실리콘 비대칭 결정인 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 반사체는,
   α각이 7.6°을 형성하는 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 반사체는,
   Si 220 실리콘 비대칭 결정인 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 각도조절장치는,
   상기 가이드홈을 따라 가이드되는 회전단에 장착되는 걸쇠부 및
   상기 반사판 장착부재의 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 걸쇠부가 걸리는 복수의 걸림홈을 형성하는 걸림부를 더 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 각도조절부재는,
   길이를 따라 복수의 축 삽입홈을 포함하는 축 위치 조절부를 형성하며,
   상기 각도조절부재의 회전중심을 이루는 회전축은, 상기 복수의 축 삽입홈에 대한 결속위치를 조절하여 상기 각도조절부재의 회전중심을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피사체 또는 피사체를 촬영하는 카메라의 촬영위치를 제어하는 피사체위치 제어장치를 더 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 피사체위치 제어장치는,
    상기 피사체 또는 카메라를 거치하는 원형의 거치플레이트;
    상기 거치플레이트 하단에서 거치플레이트의 원주상을 따라 복수로 마련되는 각도제어실린더를 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피사체위치 제어장치는,
    상기 거치플레이트 하단 중심에서 거치플레이트를 회전시키도록 마련되는 회전모터를 더 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 피사체위치 제어장치는,
    상기 회전모터 하측에서 회전모터와 플렉시블 조인트에 의해 연결되며, 수직으로 왕복운동하는 수직제어실린더를 더 포함하는 방사광 기반 단색 X-선 대면적 CT 영상 장치.
    

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