KR20030031926A - X-ray image detector with photodiode light source - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엑스레이 영상획득용 평판형 X선 검출기에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 피사체를 투과한 X-선에 비례하여, 피사체의 영상 정보를 잠상으로 저장시키고 빛에 의해 상기 잠상을 발광시키는 스토리지 포스포와; 상기 스토리지 포스포의 잠상을 여기시키는 빛을 제공하는 라인 형태의 포토다이오드 광소스와; 상기 포토다이오드 광소스에 의하여 여기된 빛과 상기 스토리지 포스포를 투과한 X-선을 동시에 흡수하여 전자 정공을 생성시키는 광도전층과; 상기 광도전층에서 생성된 전자 정공쌍을 수집전극으로 분리하기 위해 고전압을 인가시키는 고전압 인가 전극과; 광도전체인 비정질 셀레늄에서 발생된 전기적 신호를 수집하며 상기 포토다이오드 광소스와 직각배열된 라인형태의 스트립 수집전극과; 상기 스트립 수집전극에서 수집된 전기적 영상 신호를 검출하는 리드아웃(Readout)장치로; 구성되는 것을 특징으로 하는 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X-선 영상 검출기에 관한 것이다.The present invention relates to a flat panel type X-ray detector for X-ray image acquisition, and more particularly, a storage force for storing image information of a subject as a latent image and emitting the latent image by light in proportion to the X-ray transmitted through the subject. Poi; A photodiode light source in the form of a line providing light to excite the latent image of the storage phosphor; A photoconductive layer that simultaneously absorbs light excited by the photodiode light source and X-rays passing through the storage phosphor to generate electron holes; A high voltage applying electrode configured to apply a high voltage to separate the pair of electron holes generated in the photoconductive layer into a collecting electrode; A strip collection electrode collecting a electrical signal generated from amorphous selenium as a photoconductor and having a line shape perpendicular to the photodiode light source; A readout device for detecting an electrical image signal collected by the strip collection electrode; The present invention relates to a flat panel digital X-ray image detector based on a photodiode light source.
현재 의료용으로 사용되는 진단용 X-선 영상 획득 장치는 스크린/필름 (screen/film)을 사용하여 촬영하고, 판독을 위해 그 필름을 인화해야하는 공정을 가진다. 근래에는 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터를 이용한 디지털 엑스레이 디텍터(digital x-ray detector)가 연구, 개발되고 있다.Diagnostic X-ray image acquisition devices currently used for medical use have a process of taking a picture using a screen / film and printing the film for reading. Recently, with the development of semiconductor technology, digital x-ray detectors using thin film transistors have been researched and developed.
일반적으로 엑스레이 검출용 평판형 기판은 인체를 투과한 방사선을 검출하여 영상정보를 획득하는 방사선 검출장치에 있어서 방사선의 영상정보를 전기신호로 변환시키고 이를 검출하는 패널을 의미한다.In general, the flat panel substrate for X-ray detection means a panel for converting image information of radiation into an electrical signal and detecting the same in a radiation detection apparatus for detecting radiation transmitted through a human body.
이러한 X-선 영상 장치는 피사체를 통과한 X-선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 검출소자를 구비해야한다.Such an X-ray imaging apparatus should have a detection element for detecting an X-ray passing through a subject and converting it into an electrical signal.
종래기술방식에 있어서, TFT는 픽셀을 기본단위로 하는 셀들의 집합으로 구성된 평면판으로서, 이러한 TFT 기판을 이용한 검출장치는 array 형태로 배열된 패널에서 행으로 배열된 각 픽셀의 게이트를 컨트롤하고, 열로 배열된 각 픽셀의 데이터 라인을 통해 전기 신호를 검출하여 이를 모니터 등의 디스플레이 장치에 각 픽셀에 해당하는 전기적 영상 신호를 뿌려 줌으로써 디지털 영상을 형성하였다.In the prior art, the TFT is a flat plate composed of a set of pixels based on pixels, and the detection device using the TFT substrate controls the gates of each pixel arranged in rows in a panel arranged in an array form, The digital image is formed by detecting an electrical signal through data lines of each pixel arranged in rows and spraying the electrical signal on the display device such as a monitor.
종래의 디지털 X-선 검출패널은 X-선의 조사선량에 비례하는 전하를 발생하는 광도전체(photoconductor)와, 광도전체에서 생성된 전하를 수집하는 수집전극과, 수집전극에서 수집된 전하가 충전되는 캐패시터(capacitor)와, 캐패시터에 충전된 전압신호를 리드아웃 라인 쪽으로 선택적으로 전달하는 스위치 소자(switch device)로 이루어진다. 광도전체는 광전변환 특성을 갖는 셀레늄으로 형성되어 X-선을 전기적 신호로 변환하게 된다. 이때 광도전체에는 X-선에 대응하는 전자 정공쌍(electron-hole pair)이 생성된다.Conventional digital X-ray detection panel has a photoconductor for generating a charge proportional to the irradiation dose of X-rays, a collection electrode for collecting the charge generated in the photoconductor, and the charge collected from the collection electrode is charged A capacitor and a switch device for selectively transferring the voltage signal charged in the capacitor toward the lead-out line. The photoconductor is formed of selenium having photoelectric conversion properties to convert X-rays into electrical signals. In this case, electron-hole pairs corresponding to X-rays are generated in the photoconductor.
스위치 소자는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)로 구현되며, 이때 TFT의 게이트 단자는 게이트 버스단자에 접속되고, TFT의 소스단자는 아날로그 버스라인에 접속된다. X-선의 입사에 의해 생성된 정공이 캐패시터에 충전되고, 캐패시터에 충전된 전압신호가 아날로그 라인을 경유하여 리드아웃되어 영상으로 재생된다.The switch element is implemented with a thin film transistor (TFT), wherein the gate terminal of the TFT is connected to the gate bus terminal, and the source terminal of the TFT is connected to the analog bus line. Holes generated by the incidence of X-rays are charged to the capacitors, and the voltage signals charged to the capacitors are read out via analog lines and reproduced as images.
이러한 기존의 TFT 기판을 이용하는 방식의 검출기는 TFT 기판의 각 픽셀에 TFT(Thin Film Transistor)를 제작하여야 하며, 간접방식의 형광층을 이용하는 검출 패널은 TFT 뿐만 아니라, PIN 수광소자를 제작하여야 하는 복잡한 공정이 요구된다. 그러므로, 이러한 복잡한 제작공정에 의한 수율의 저하와 반도체 기술의 한계에 의해서 제품 비용이 높은 문제점을 지니고 있다. 뿐만 아니라, 각 픽셀에 위치하는 TFT 의 파괴에 의한 영구적인 Dead pixel 이 발생하여 검출기 수명의 한계점을 보이고 있으며, TFT 각 픽셀의 캐패시턴스에 의해서 발생하는 Lag 현상에 의한 Ghost image 발생 등의 문제점을 지니고 있다.Such a detector using a conventional TFT substrate has to produce a thin film transistor (TFT) in each pixel of the TFT substrate, and a detection panel using an indirect fluorescent layer has to produce a PIN light receiving element as well as a TFT. Process is required. Therefore, there is a problem in that the product cost is high due to the lowering of the yield due to such a complicated manufacturing process and the limitation of the semiconductor technology. In addition, permanent dead pixels are generated due to the destruction of TFTs located in each pixel, which shows the limitations of detector lifetime.It also has problems such as ghost image generation due to Lag phenomenon caused by capacitance of each pixel of TFT. .
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 종래의 Active matrix TFT 기판을 대신하여 라인 형태의 포토다이오드 광소스를 이용한 엑스레이 검출기 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an X-ray detector structure using a line-type photodiode light source in place of the conventional active matrix TFT substrate in order to solve the above problems.
따라서 티에프티(TFT) 기판을 사용하지 않으며, 포토다이오드 광 소스와 스트립 수집 전극만으로 디지탈 신호를 수집할 수 있는 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X-선 영상 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, to provide a flat-panel digital X-ray image detector based on a photodiode light source that does not use a TFT substrate and can collect digital signals using only a photodiode light source and strip collection electrodes. The purpose.
도1은 본 발명에 따른 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X선 영상 검출기의 단면구조도1 is a cross-sectional structure diagram of a flat panel digital X-ray image detector based on a photodiode light source according to the present invention.
도 2는 포토다이오드 광 소스(photodiode light source)의 구조도2 is a structural diagram of a photodiode light source
도 3은 기존의 X-레이 이미지 디텍터의 TFT 패널 기판의 단면구조도3 is a cross-sectional view of a TFT panel substrate of a conventional X-ray image detector
*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명** Explanation of symbols on main parts of drawings *
10 : 포토다이오드 광소스 20 : 스토리지 포스포10: photodiode light source 20: storage phosphor
30 : 고전압 인가 전극 40 : 광도전층30 high voltage application electrode 40 photoconductive layer
50 : 스트립 수집 전극50: strip collecting electrode
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로써, 피사체를 투과한 X-선에 비례하여, 피사체의 영상 정보를 잠상으로 저장시키고 빛에 의해 상기 잠상을 발광시키는 스토리지 포스포와; 상기 스토리지 포스포의 잠상을 여기시키는 빛을 제공하는 라인 형태의 포토다이오드 광소스와; 상기 포토다이오드 광소스에 의하여 여기된 빛과 상기 스토리지 포스포를 투과한 X-선을 동시에 흡수하여 전자 정공을 생성시키는 광도전층과; 상기 광도전층에서 생성된 전자 정공쌍을 수집전극으로 분리하기 위해 고전압을 인가시키는 고전압 인가 전극과; 광도전체인 비정질 셀레늄에서 발생된 전기적 신호를 수집하며 상기 포토다이오드 광소스와 직각배열된 라인형태의 스트립 수집전극과; 상기 스트립 수집전극에서 수집된 전기적 영상 신호를 검출하는 리드아웃(Readout)장치로; 구성되는 것을 특징으로 하는 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X-선 영상 검출기를 기술적 요지로 한다.According to an aspect of the present invention, a storage phosphor for storing image information of a subject as a latent image and emitting the latent image by light is proportional to X-rays transmitted through the subject; A photodiode light source in the form of a line providing light to excite the latent image of the storage phosphor; A photoconductive layer that simultaneously absorbs light excited by the photodiode light source and X-rays passing through the storage phosphor to generate electron holes; A high voltage applying electrode configured to apply a high voltage to separate the pair of electron holes generated in the photoconductive layer into a collecting electrode; A strip collection electrode collecting a electrical signal generated from amorphous selenium as a photoconductor and having a line shape perpendicular to the photodiode light source; A readout device for detecting an electrical image signal collected by the strip collection electrode; A flat panel digital X-ray image detector based on a photodiode light source, which is configured, is a technical subject matter.
여기서 상기 고전압 인가전극은 포스포에서 발생된 빛을 광도전층으로 잘 투과시키는 투명 전극인 ITO(indium tin oxide)로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X-선 영상 검출기로 되는 것이 바람직하다.Here, the high voltage application electrode is a flat panel digital X-based photodiode light source based on indium tin oxide (ITO), which is a transparent electrode that transmits light generated from a phosphor to the photoconductive layer. It is preferable to become a line image detector.
이하 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 포토다이오드 광 소스(photodiode light source) 기반의 평판 디지털 X선 영상 검출기의 단면구조도이다.1 is a cross-sectional structure diagram of a flat panel digital X-ray image detector based on a photodiode light source according to the present invention.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 스트립 수집 전극(50)과, 광도전층(40), 고전압 인가 전극(30), 영상 정보를 저장하는 스토리지 포스포(Storage phosphor)(20)과, 라인 형태의 포토다이오드 광소스(10)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention is largely divided into a strip collecting electrode 50, a photoconductive layer 40, a high voltage applying electrode 30, a storage phosphor 20 storing image information, and a line. Form a photodiode light source 10.
도 2는 본 발명의 포토다이오드 광소스(photodiode light source)(10)의 구조도이며, 도 3은 종래기술의 X-레이 이미지 디텍터의 TFT 패널 기판의 단면구조도이다.FIG. 2 is a structural diagram of a photodiode light source 10 of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional structural diagram of a TFT panel substrate of a prior art X-ray image detector.
상기 스토리지 포스포(20)는 방사선에 노출되었을 때 인광체 안의 전자는 여기되고 다소 불안정한 고에너지 상태로 전이되어 피사체 위치에 잠상(latent image charge)이 맺혀지게 한다.When the storage phosphor 20 is exposed to radiation, the electrons in the phosphor are excited and transition to a somewhat unstable high energy state, causing latent image charge to form at the subject location.
더욱 자세하게는, X-선 검출기 위에 피사체를 올리고 X-선 촬영하면 스토리지 포스포(Storage phosphor)(20)에서 피사체의 모양이나 밀도의 차이에 대응한 잠상(latent image charge)이 맺혀진다.More specifically, when the subject is placed on the X-ray detector and X-ray imaging, a latent image charge is formed in the storage phosphor 20 corresponding to the difference in shape or density of the subject.
상기 잠상은 레이저 빔이나 빛을 이용하여 스캔하면 여기된 전자를 방출시켜 빛을 발하게 된다.The latent image emits light by emitting excited electrons when scanned using a laser beam or light.
본 발명에서는 상기 잠상을 여기시키기 위하여 포토다이오드 광소스(10)를 이용한다.In the present invention, a photodiode light source 10 is used to excite the latent image.
즉, 상기 스토리지 포스포(20)에 라인 형태의 포토다이오드 광소스(10)로 스캔시키면, 포토다이오드 광소스의 가시광에 의해서 스토레지 포스포(Storage phosphor)(20)에서 잠상에 비례하는 가시광을 발광시킨다.That is, when the storage phosphor 20 is scanned with a photodiode light source 10 having a line shape, visible light proportional to the latent image in the storage phosphor 20 is generated by the visible light of the photodiode light source. It emits light.
상기 가시광은 잠상이 가지는 이미지 정보, 즉 피사체를 투과한 X-선의 강약과 피사체의 형태에 따라 발생하게 되고, 이 가시광은 다시 셀레늄으로 대표되는 광도전층(40)에 입사된다.The visible light is generated according to the image information of the latent image, that is, the strength and intensity of the X-rays passing through the subject, and the visible light is incident on the photoconductive layer 40 represented by selenium.
상기 가시광은 다시 광도전층(40) 표면에 흡수되어 전기적 신호로 변환되고 상기 수집전극으로 수집됨으로써 영상정보가 획득된다.The visible light is again absorbed by the surface of the photoconductive layer 40, converted into an electrical signal, and collected by the collection electrode to obtain image information.
즉, 광도전층(40)에서는 포스포에서 입사된 빛과 포스포를 투과한 X-선에 의해 동시에 전자 정공쌍을 생성시킨다.That is, in the photoconductive layer 40, electron hole pairs are simultaneously generated by light incident from the phosphor and X-rays passing through the phosphor.
스토리지 포스포(20)와 광도전층(40) 사이에 위치한 고전압 인가 전극에 고전압을 인가하여, 광도전층(40)에서 생성된 전자 정공쌍을 서로 분리시켜 수집하고자하는 정공을 수집전극(50)에 수집되도록 한다.A high voltage is applied to the high voltage applying electrode positioned between the storage phosphor 20 and the photoconductive layer 40 to separate the electron hole pairs generated in the photoconductive layer 40 from each other and collect holes to be collected in the collection electrode 50. To be collected.
한편 본 발명의 수집전극(50)은 라인 형태의 포토다이오드 광소스(10)와 서로 수직 방향으로 나란히 일렬로 나열된다.Meanwhile, the collection electrodes 50 of the present invention are arranged in a line with the photodiode light sources 10 in a line shape in parallel with each other.
따라서 포토다이오드 광소스(10)와 일련의 수집 전극(50)이 교차하는 지점이 디지털 영상신호의 픽셀이 된다.Therefore, the point where the photodiode light source 10 and the series of collection electrodes 50 intersect becomes a pixel of the digital image signal.
포토다이오드가 한 행에서 빛이 조사될 때 일렬로 나란히 배열된 스트립 수집 전극(50)에서 동시에 한 행의 영상 정보를 리드아웃(readout)하고, 데이터 판독부로 리드아웃된 영상 신호는 결국 디지털 이미지로 전환된다.When the photodiodes are irradiated with light in one row, the strip collection electrodes 50 arranged in line and read out one row of image information at the same time, and the image signal read out to the data reader are eventually converted into a digital image. Is switched.
이상 설명한 본 발명에 의하여 기존의 TFT 기판을 이용하는 X선 영상 검출기의 복잡한 제조 공정 및 제품의 짧은 수명을 해결할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention described above there is an advantage that can solve the complicated manufacturing process and short life of the product of the X-ray image detector using a conventional TFT substrate.
본 발명에서 TFT 기판 없이 포토다이오드 광 소스를 이용하여 스캐닝함으로서 스토리지 포스포의 잠상을 여기 시키므로 전하의 위치정보를 영상 신호와 동시에 얻을 수 있는 이점이 있다.In the present invention, since the latent image of the storage phosphor is excited by scanning using a photodiode light source without a TFT substrate, there is an advantage that position information of charge can be simultaneously obtained with an image signal.
그리고 스토리지 포스포를 투과한 X-선에 의해 광도전층에서 전자 정공쌍을 발생시키기 때문에 전하 생성 효율이 좋으며, 부수적으로 광도전층의 두께를 얇게 증착할 수 있어 인가 전압을 줄일 수 있고, 복잡한 제조공정에 의한 제품의 높은 제조 단가를 낮춤으로써 제조 비용을 크게 낮출 수 있으며, 이로써 기존의 필름/스크린 방식을 이용하는 시스템을 디지털 시스템으로 전환함으로써 의료영상기술의보편화에 크게 이바지 할 수 있는 이점이 있다.In addition, since electron-hole pairs are generated in the photoconductive layer by X-rays passing through the storage phosphor, the charge generation efficiency is good, and consequently, the thickness of the photoconductive layer can be deposited to reduce the applied voltage and to reduce the complex voltage. By lowering the high manufacturing cost of the product by the manufacturing cost can be significantly lowered, there is an advantage that can greatly contribute to the universalization of medical imaging technology by converting the existing film / screen system using a digital system.
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| KR101245525B1 (en) * | 2011-07-11 | 2013-03-21 | 한국전기연구원 | digital X-ray image detector for scanning using optical switching readout |
| KR101245526B1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-03-22 | 한국전기연구원 | A digital x-ray image detector using pdp panel with condenser lens |
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