KR20080039664A - 엑스-선 필터의 반사경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스-선 필터의 반사경에 관한 것으로, 기판과, 입사된 다색 엑스-선 비임을 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선 비임으로 반사하도록 상기 기판의 일측 표면에 형성된 코팅부로 이루어진 엑스-선 필터의 반사경에서, 상기 코팅부(12)가, Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)과, 탄화붕소(B4C)로 이루어진 제2 층(14)이 적층 형성된 적어도 1개의 코팅층(15)으로 이루어지며, 이러한 구성에 의하면 제1 층과 제2 층 사이의 계면 거칠기가 매우 작게 형성되어 반사율 및 검출기에 형성되는 영상의 품질이 크게 향상된다.
엑스-선, 필터, 반사경, Z 중금속, 탄화붕소
Description
도1은 일반적인 엑스-선 필터의 개념을 설명하기 위한 개략도;
도2는 종래의 반사경을 나타낸 도면;
도3은 본 발명의 반사경을 나타낸 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10 : 반사경
11 : 기판
12 : 코팅부
13 : 제1 층
14 : 제2 층
15 : 코팅층
본 발명은 엑스-선 필터의 반사경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅층을 탄화붕소(B4C)층과 Z 중금속층으로 형성하여 반사율을 향상시킨 엑스-선 필터의 반사경에 관한 것이다.
엑스-선은 병원에서 환자의 의학적 정보를 얻기 위한 목적으로, 그리고 실험실 등에서 연구의 목적으로, 또는 공항 등에서 승객이나 화물의 보안정보를 얻기 위한 목적으로 널리 사용되고 있다.
이러한 엑스-선을 발생시키기 위해 사용되는 일반적인 엑스-선 발생기는 음극의 필라멘트에서 생성된 전자가 양극의 타겟에 부딪히면서 엑스-선이 발생되는 구조를 갖는다. 이렇게 발생된 엑스-선이 피사체에 조사되면, 피사체를 통과한 엑스-선이 피사체의 뒤에 설치된 검출기에 영상을 형성하게 된다.
대체적으로 엑스-선 발생기에 의하여 발생되는 엑스-선은 넓은 주파수 대역의 다색 엑스-선이다. 다색 엑스-선은 각 주파수 대역에 따른 방사선의 강도 및 광양자 에너지의 세기가 다르기 때문에, 다색 엑스-선을 이용하여 피사체를 촬영하는 경우, 주파수가 다른 엑스-선들의 잡음 현상으로 피사체의 영상이 선명하지 못하며, 피사체의 재질이나 특성을 고려한 최선의 영상을 도출할 수 없으며, 불필요하게 많은 량의 방사선을 피사체에 조사하게 된다는 문제점들을 갖는다.
따라서, 특정 단색(Monochromatic)의 주파수에 해당하는 엑스-선만을 선별하여 사용하는 것이 필요하지만, 이는 경제성 등을 고려할 때 현실적으로 적용될 수 있는 가능성이 희박하다.
최근에는, 현실적으로 이용 가능한 기술로서, 특정 단색의 주파수를 포함하는 가능한 좁은 대역의 엑스-선, 즉 준단색 엑스-선을 선별하여 사용하고자 하는 기술이 개발되고 있다.
일례로, 싱크로트론(가속기)이나 자유전자 레이저에 의하여 준단색의 엑스- 선을 활용하는 기술이 제시되어 있다. 그러나, 이러한 장치는 제조 및 설치에 수 십억원 이상의 비용이 소요될 뿐만 아니라 부피가 너무 커서 설치에 많은 면적을 요하기 때문에, 실질적으로 병원이나 연구소 등에서 사용되기에는 큰 부담이 있다.
다른 예로, 엑스-선 필터를 이용하여 다색 엑스-선으로부터 준단색 엑스-선을 선별하는 방법이 제시되어 있다.
특히, PCT/US2004/017131호(2005. 2. 3. 공개)에는 여러 개의 반사경이 적층된 구조가 제시되어 있으며, 이 구조는 반사경의 층 두께와 반사경에 입사되는 다색 엑스-선의 입사각도를 조절하면 브랙의 회절법칙에 의해 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선만을 선별할 수 있게 한다.
이러한 엑스-선 필터(100)의 구성을 도1 및 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 엑스-선 필터(100)는 엑스-선 발생원(120)으로부터 조사되는 (다색) 엑스-선 비임(117)이 통과할 수 있도록 적어도 전, 후방이 개방된 모양의 하우징(102)과, 이 하우징(102)의 내부에 적층된 형태로 배치되고 이웃한 것끼리 일정 각도를 갖는 여러 개의 반사경(110)을 갖는다.
그리고, 상기 반사경(110)은 기판(111)과, 이 기판(111)의 일측 표면, 즉 (다색) 엑스-선 비임(117)이 조사되는 쪽의 표면에 형성된 코팅부(112)로 이루어지며, 상기 코팅부(112)는 여러 개의 코팅층(115)이 적층된 형태를 이룬다.
상기 기판은 대개 표면조도가 10Å 이하인 유리, 실리콘, 알루미늄 포일 중의 하나가 사용된다.
상기 코팅층(115)은 제1 층(113)과 제2 층(114)으로 이루어지며, 상기 제1 층(113)은 소정의 주파수 대역의 엑스-선을 반사하기 위한 재질, 예컨대 금, 백금, 이리듐 등의 Z 중금속으로 형성되고, 상기 제2 층(114)은 소정의 주파수 대역의 엑스-선에 대해 투과성이 있는 재질, 예컨대 탄소로 형성된다. 또한, 상기 코팅층(115)의 두께는 브랙(Bragg)의 회절식을 만족하도록 설정된다.
따라서, 이러한 종래의 엑스-선 필터(100)에 의하면, 코팅층의 두께와 반사경에 입사되는 다색 엑스-선 비임(117)의 입사 각도를 적절하게 조절하여, 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선 비임(118)을 선별할 수 있는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 엑스-선 필터(100)를 구성하는 반사경(110)이 충분한 반사율을 갖지 못한 것으로 알려져 있는데, 여러 가지 이유에 의해 Z 중금속과 탄소의 계면 거칠기가 큰 값을 갖기 때문이다.
이렇게 반사경(110)이 충분한 반사율을 갖지 못한 경우, 검출기에 형성되는 영상의 품질이 저하되며, 특히 적정한 양에 비하여 더 많은 양의 엑스-선을 발생시켜야 하므로 엑스-선 발생기의 크기가 과도하게 커지는 문제점을 갖는 것이었다.
본 발명자는 오랜 시간의 연구와 시험을 통하여, 반사경의 코팅층을 이루는 제1 층과 제2 층을 특정 물질로 형성하면 계면에서의 거칠기가 획기적으로 작아져 반사경의 반사율이 증가하는 것을 알았다.
즉, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반사경의 코팅층을 이루는 제1 층과 제2 층을 각각 Z 중금속과 탄화붕소(B4C)로 형성함으로써 계면 거칠기가 작아져 반사율을 크게 할 수 있는 엑스-선 필터의 반사경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 기판과, 입사된 다색 엑스-선 비임을 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선 비임으로 반사하도록 상기 기판의 일측 표면에 형성된 코팅부로 이루어진 엑스-선 필터의 반사경에 있어서, 상기 코팅부가, Z 중금속으로 이루어진 제1 층과, 탄화붕소(B4C)로 이루어진 제2 층이 적층 형성된 적어도 1개의 코팅층으로 이루어진 엑스-선 필터의 반사경을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도3은 본 발명의 반사경을 나타낸 것으로, 대략의 구성은 종래의 것과 동일하다.
본 발명의 반사경(10)은 기판(11)과, 이 기판(11)의 일측 표면, 즉 (다색) 엑스-선 비임(17)이 조사되는 쪽의 표면에 형성된 코팅부(12)로 이루어지며, 상기 코팅부(12)는 여러 개의 코팅층(15)이 적층된 형태를 이룬다.
상기 기판(11)은 매끄러운 표면을 갖도록 형성되며, 대개 표면조도가 10Å 이하인 유리, 실리콘, 알루미늄 포일 중의 하나가 사용된다.
상기 코팅층(15)은 이를 형성하는 재질의 종류 또는 이 반사경으로 구성되는 필터의 용도를 고려하여, 필요에 따라 수백 개로 이루어질 수 있다.
이러한 코팅층(15)은 제1 층(13)과 제2 층(14)으로 이루어진다.
상기 제1 층(13)은 소정의 주파수 대역의 엑스-선을 반사하기 위한 재질, 예컨대 금, 백금, 이리듐, 텅스텐, 몰리브덴 등의 Z 중금속으로 형성된다.
상기 제2 층(14)은 소정의 주파수 대역의 엑스-선에 대해 투과성이 있는 재질로 형성된다. 본 발명의 반사경(10)은 상기 코팅층(15)의 제2 층(14)이 탄화붕소(B4C)로 형성된다. 또한, 상기 코팅층(15)의 두께는 브랙(Bragg)의 회절식을 만족하도록 설정된다.
따라서, 본 발명의 반사경(10)은 Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)과, 탄화붕소(B4C)로 이루어진 제2 층(14)이 교대로 적층 형성된 모양을 갖는다.
상기 제2 층(14)의 재질인 탄화붕소는 융점이 높고(2427℃), 경도가 극히 높으며(Vicers 경도: 2400 kg/mm2), 밀도가 낮은(2.52 g/cm3) 공유 결합된 고체이다. 이것은 탄소를 9.8-20.0mol% 범위로 함유하는 고상 용액이다.
이렇게 Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)의 표면에 탄화봉소(B4C)로 이루어진 제2 층(14)을 코팅하고, 계속하여 탄화봉소(B4C)로 이루어진 제2 층(14)의 표면에 Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)을 코팅하면, 제1 층(13)과 제2 층(14) 사이의 계면 거칠기가 매우 작은 값을 갖는 코팅부(12)를 형성할 수 있다.
Z 중금속과 탄화붕소(B4C)를 적층 형태로 코팅하는 제작 방법에 대하여 특별하게 한정하지는 않으며, 알려진 다양한 방법 중 반사경의 제작에 적합한 기술을 채택하여 사용하면 된다.
본 발명의 반사경(10)을 이용하여 제작되는 엑스-선 필터는 통상의 것처럼, 코팅층의 두께와 반사경에 입사되는 다색 엑스-선 비임(17)의 입사 각도를 적절하게 조절하여, 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선 비임(18)을 선별할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명의 반사경(10)은 Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)과 탄화봉소(B4C)로 이루어진 제2 층(14) 사이의 계면 거칠기가 매우 작게 형성됨으로써 계면 거칠기가 크게 형성된 종래의 것에 비하여 반사율이 크게 향상된다.
따라서, 본 발명의 반사경(10)으로 제작되는 엑스-선 필터를 이용하는 경우, 검출기에 형성되는 영상의 품질이 향상되며, 또한 적정한 양의 엑스-선을 발생시켜도 원하는 영상을 얻을 수 있어 엑스-선 발생기의 크기가 과도하게 커지는 종래의 문제점이 해결된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엑스-선 필터의 반사경에 의하면, Z 중금속으로 이루어진 제1 층과 탄화봉소(B4C)로 이루어진 제2 층이 적층 형태로 형성됨으로써 제1 층과 제2 층 사이의 계면 거칠기가 매우 작게 형성되어, 반사율 및 검출기에 형성되는 영상의 품질이 크게 향상됨은 물론 적정한 크기의 엑스-선 발생기를 이용할 수 있어 경제적인 측면에서도 매우 효과적이다.
Claims (1)
- 기판과, 입사된 다색 엑스-선 비임을 원하는 주파수 대역의 준단색 엑스-선 비임으로 반사하도록 상기 기판의 일측 표면에 형성된 코팅부로 이루어진 엑스-선 필터의 반사경에 있어서,상기 코팅부(12)가, Z 중금속으로 이루어진 제1 층(13)과, 탄화붕소(B4C)로 이루어진 제2 층(14)이 적층 형성된 적어도 1개의 코팅층(15)으로 이루어짐을 특징으로 하는 엑스-선 필터의 반사경.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112255718A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-01-22 | 深圳大学 | 一种大视场x射线吸收光栅及其制作方法 |
| CN113030139A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-06-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种新型晶体及紧凑型成像装置 |
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2006
- 2006-11-01 KR KR1020060107242A patent/KR20080039664A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN113030139A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-06-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种新型晶体及紧凑型成像装置 |
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