KR20030008413A

KR20030008413A - 디지탈 엑스레이 디텍터

Info

Publication number: KR20030008413A
Application number: KR1020010043047A
Authority: KR
Inventors: 정두락
Original assignee: 정두락
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-29

Abstract

본 발명은 엑스선 판독을 위하여 필름을 사용하기 때문에 작업시간이 길고 데이터를 디지털화하기 위하여 추가적인 시간및 비용을 요하는 기존의 판독장치 및 방법의 단점을 극복하고 실시간에 고해상도의 X선 영상을 채득하기 위한 장치로서, X선 발생기에서 방출되어 피사체를 투과한 X선을 가시광선으로 변환하는 X선/가시광선 변환부와, 상기 X선/가시광선 변환부에서 출력된 가시광선을 높은 정밀도를 가진 전기적인 신호로 변환하는 전하결합부와, 상기 전하 결합부에서 출력되는 전기신호를 디지털 신호로 처리하고 수집하는 디지털 신호 처리부와, 상기 디지털 신호 처리부에서 출력되는 데이터를 디스플레이하는 표시부로 구성되어, 피사체에 X선을 조사하였을 때 피사체를 투과하는 X선을 가시광선으로 변환하고 이 가시광선을 전기적인 신호로 변환하여 피사체의 구조를 모니터상에 디스플레이함과 동시에 피사체의 구조를 데이터화하여 저장매체에 저장할 수 있는 X선 판독장치에 관한 것이다.

Description

디지탈 엑스레이 디텍터{Digital Xray Detector}

본 발명은 방사선을 조사하여 촬영한 피사체의 정보를 디지털 데이터로변환, 처리, 디스플레이하는 판독장치에 관한 것으로, 피사체에 방사선을 조사했을때 피사체를 투과하는 X선을 가시광선으로 변환하고 이 가시광선을 전기적인 신호로 변환하여 피사체의 구조를 모니터에 디스플레이함과 동시에 피사체의 구조를 데이터화하여 저장매체에 저장하여 필요시 곧바로 디스플레이 할 수 있는 판독방법 및 장치에 관한 것이다.

방사선 장치는 X선을 방출하는 X선 발생기와 상기 X선 발생기에서 방출되어 피사체를 투과하는 X선의 세기에 비례하여 농담이 나타나는 필름과 상기 필름을 현상하는 현상기로 구성되어 있다. 그런데 촬영할 때마다 새로운 필름원판을 장착하고 이를 현상하는 과정은 시간이 많이 소요되고 연속적으로 촬영할 수 없다는 문제점이 있으며, 촬영된 필름을 보관하고 찾는데 많은 노력과 경비가 소요되는 실정이다.

이에 따라 필름 시스템을 대체할 실시간 디지털 영상 촬영 장치에 대한 연구 개발이 많이 진행되어 왔다. 현재까지 개발중인 시스템들은 대부분 CCD, CMOS, TFT 액정판에 포스퍼(Phosphor)나 비결정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 흡착시킨 구조인데 높은 해상도를 가지며 광변환 효율이 좋고 부피가 작은 장점을 가지고는 있다. 그러나 제조 수율이 낮고 가격이 고가이어서 상대적으로 작은 크기의 판독장치 용으로 주로 사용되고 있으며 넓은면적을 판독하는 장치로는 널리 사용되지는 못하고 있는 실정이다.

다른 방법으로는 X선을 가시광선으로 변환하는 광변환 소자와 광학계와 전하결합소자(CCD 혹온 CMOS Imager)를 이용하는 것을 들 수 있다. 이것은 상기의 방법보다 가격이 저렴한 장점을 가지고 있다. 그러나 고해상도를 요하는 질병의 진단이 목적인 의료용이나 비파괴 검사용에 사용하기에는 낮은 해상도가 문제가 된다. 이를 보완하기 위하여 다수의 전하결합소자와 렌즈를 배치함으로써 해상도를 높히는 방식이 국내특허 출원중에 있다. 출원번호10-1999-0009289의 '다수의 촬상소자를 이용한 고해상도 엑스선 촬영 방법 및 촬영 장치'가 그것이다. 그러나 다수의 전하결합소자와 렌즈를 배치하기 때문에 전하결합소자간의 오차가 발생할 수 있고, 렌즈의 곡률이 일정해야만 하고 이들을 배치할때 일정한 간격및 방향각을 정확하게 제어해야만 정확한 영상을 채득할 수 있다. 또한 렌즈를 이용함으로써 얻어진 영상이 왜곡되고 왜곡된 여러개의 영상을 합성하여 하나의 영상을 얻어내기 때문에 오차율이 더욱 커질 수 밖에 없다. 이러한 방법은 정확한 길이 정보가 필요없는 판독용으로 사용하기 때문에 제품 개시에 한계가 있고 부피가 크기때문에 많은공간을 필요로하고 기존의 촬영장치에 적용하기 어려운 단점이 있다.

또한, 종래, 대표적인 방사선 검출 소자로서, WO92/06476호 공보에 개시되어 있는 방사선 검출 소자가 알려져 있다. 상기 방사선 검출 소자는, 기판상에 형성된 신틸레이터(scintillator)와 촬상 소자를 접착제로 접합하고, 기판측에서 입사한 방사선을 신틸레이터에서 가시광으로 변환하여 검출하고 있다. 그러나 넓은 면적을 요하는 촬상소자는 고비용이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제를 해결하기 위한 것으로서, 2개 이상의CCD, CMOS, AMLCD등을 이용한 광전센서(35)를 인접하여 배치함으로써 대면적을 수광 할 수 있는 센서를 만들고 인접한 연결부위는 수광이 불가능 하기 때문에 센서 상단에 로드렌즈(33)를 부착함으로써 수광하지 못하는 면적이 없도록 조치할 수 있다. 이러한 로드렌즈(33)는 일명 SELFOC Lens라고 알려져 있다. 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic을 일측에 센서가 부착되고 타측에 엑스선을 가시광선으로 변환하는 변환층(31)을 형성함으로써 1개의 반도체 센서로 구성되는 대면적용 센서보다 가격경쟁력이 우수하고 고해상도의 엑스레이 영상을 채득할 수 있는 디지탈 엑스레이 디텍터 시스템을 고안하는데 그 목적이 있다.

도 1 : 하나의 이미지 칩(35)과 로드렌즈(33)를 하우징(39)한 모양을 나타낸 것이다.

도 2 : 두개의 이미지 칩과 로드렌즈가 어레이를 이루어 대면적 수광용 센서를 나타내는 사시도.

도 3 : 수개의 이미지 칩과 로드렌즈가 1열로 배치된 모습을 나타내는 사시도.

도 4 : 수개의 이미지 칩과 로드렌즈가 대면적을 수광하는 센서 구조를 이루는 모습을 나타내는 사시도.

도 5 : 일반적인 렌즈와 셀폭렌즈의 광 전달도를 비교하여 나타내는 사시도.

31 : 엑스레이/가시광선 변환층 33 : 로드렌즈 혹은 옵티칼 화이버

35 : 이미지 칩 37 : PCB

39 : 하우징 41 : 시그날 입출력 보드

본 고안에 의한 장치는 수지등으로 만들어진 케이스(39) 내부에 PCB(37)를 구비하고 있으며 이 기판상에 판독폭과 대응한 길이 혹은 면적범위에 2개 이상의 이미지센서칩(35)이 배열형으로 탑재되어 있다. 이미지 센서 칩위에 일측의 면적이 타측의 면적보다 적은 로드렌즈(33)의 적은면적쪽을 이미지 센서칩(35)위에 배치하고 타측에 엑스레이를 가시광선으로 변환 시켜주는 변환증(31)을 배치하게 된다. 수개의 이미지 센서칩(35)에 대응하는 로드렌즈(33)는 어레이를 이루게 되는데 이 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic은 수광된 광정보를 정립 등배로 이미지센서칩(35) 어레이에 집속시킨다.

도 1은 하나의 이미지 칩(35)과 로드렌즈(33)를 하우징한 모양을 나타낸 것이다.

도 2를 참고하면, 엑스선 발생장치로 부터 조광된 엑스선은 피사체를 통과하여 엑스레이를 가시광선으로 변환 시켜주는 변환증(31)을 거치면서 가시광선으로 변환되고 로드렌즈(33)를 통하여 이미지 센서칩(35)에 전달된다. 이미지 센서내부의 광전소자를 통하여 전기적 신호로 변환되고 A/D컨버터를 통하여 엑스레이 영상을 얻을 수 있는 디지탈 엑스레이 디텍터가 제공된다.

본 고안에 따른 실시예를 통하여 자세하게 설명하고자 한다.

실시예 1

도 3 처럼 소형의 이미지 칩(35)을 PCB(37) 기판위에 1렬로 배치하고 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic의 일측을 이미지칩(35) 위에 배치한다. 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic의 타측에 엑스선을 가시광선으로 변환시켜주는 변환증(31)을 배치하고 외부의 빛으로 인하여 산란되지 않도록 차광하여 하우징을 함으로써 엑스레이 디텍터가 개시된다. 본 발명의 센서에 사용되는 엑스레이를 가시광선으로 변환 시켜주는 변환증(31)인 Phosphor Scintillator 물질로는 스크린 화상을 보강(intensify)하는데 사용되는, 뢴트겐 촬영 기술 분야에 잘 알려진 것으로부터 선택될 수 있다. 이러한 인광체는 한정되지는 않지만, 테르븀(terbium)또는 유로품(europium)과 도우핑된 가돌리늄 옥시설파이드(gadolinium oxysulfide), 이트륨 옥사이드(yttrium oxide), 칼슘텅스텐(calcium tungsten), 유로퓸과 도우핑된 바륨 플루오클로라이드(barium fluorochloride), 테르븀이나 튜륨(thulium)이나 혹은 디스푸로슘(dysprosium)과 도우핑된 바륨 설페이트(barium sulfate)또는 스트론튬 설페이트(strontium sulfate) 및 황화아연(zinc sulfide)를포함한다. 변환증(31)은 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic의 일측에 도포, 증착하거나 스크린 형태로 제작하여 밀착되어 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic의 타측에 위치한 이미지 칩(35) 어레이에 가시광선을 전달하게 된다.

실시예 2

도 4와같이 이미지 칩을 대면적으로 배치하여 이미지 칩 어레이를 형성하고 이미지 칩에 대응하는 로드렌즈(33) 어레이 혹은 Fiber Optic을 이용한 넓은 면적의 엑스레이 디텍터가 개시된다.

한개의 이미지칩(35)으로 대면적을 수광할 수 있는 엑스레이 디텍터를 만드는 것보다 작은 면적의 이미지칩을 여러장 배치하여 대면적을 수광할 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공함으로써 원가를 대폭 줄일 수 있다. 또한 카메라를 이용하여 촬영하는 방법에 비하여 디텍터의 부피가 작고 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 장점이 있다.

또한 유지보수에 있어서도 고장난 부분의 이미지 칩만을 교체함으로써 유지보수 비용을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 따라 제작된 엑스레이 영상 감지소자는 상술한 바와 같이 기존의 이미지칩을 그대로 이용하여 제작이 가능하므로, 대면적을 수광하기위한 큰 사이즈의 이미지칩을 생산하기 위한 별도의 생산 설비를 도입할 필요가 없이 본 발명의 실시예에 따라 제작할수 있다.

Claims

2개 이상의 이미치 칩과 로드렌즈, Phosphor Screen을 구비하는 엑스레이 이미지 센서에 있어서,

2개 이상의 광전센서를 인접하여 배치하고 센서 상단에 로드렌즈의 일측이 이미지칩의 면적보다 크거나 같게 함으로써 수광하지 못하는 부분이 없도록 조치할 수 있고 광전센서의 수를 증가시킴으로써 넓은 면적을 수광할 수 있는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 디텍터및 그 제조방법.
청구항 1에서 로드렌즈 어레이 대신 화이버 옵틱을 이용한 엑스레이 이미지 센서및 그 제조방법.
청구항 1, 2 에서,

로드렌즈 혹은 화이버 옵틱의 일측에 엑스레이를 가시광선으로 변환시키는 변환층을 도포, 증착하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 센서및 그 제조방법.
청구항 1, 2 에서 로드렌즈(33) 어레이 혹은 화이버 옵틱을 사용하지않고 엑스레이 Capillary를 이용하여 엑스레이를 이미지 칩쪽의 일측까지 엑스레이광을 도광하고 그 일측에 Phosphor Screen을 위치시키거나 엑스레이를 가시광선으로 변환시키는 변환층을 도포, 증착하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 센서및 그 제조방법.