KR20080105518A - 엑스레이 디텍터 및 엑스레이 디텍팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스레이 디텍터 및 엑스레이 디텍팅 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터는 내부에 가스가 충진될 수 있는 밀폐공간을 형성하는 몸체와 상기 몸체의 내부에 형성되는 유전체 및 상기 몸체에 형성되는 전극, 그리고 상기 전극에 인가된 전압에 의해 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 읽어 리드아웃 하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가스타입의 검출방식을 이용하여 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공하는 효과가 있다.
또한, 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍팅 방식을 제공할 수 있는 효과도 있다.
X-ray, 디텍터, PDP, Digital X-ray Detector, Gas Detector
Description
도 1은 종래기술에 의한 박막트랜지스터를 이용한 디텍터의 단면도이다.
도 2는 종래기술에 의한 PDP를 이용한 디텍터의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 요부단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 디텍팅 방법을 설명한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 디텍팅 방법을 설명한 개념도이다.
본 발명은 엑스레이 디텍터 및 엑스레이 디텍팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스타입의 검출방식을 이용하여 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 엑스레이 디텍터에 관한 것이다.
또한, 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍팅 방식에 관한 것이다.
현재 의학용, 공학용 등으로 널리 사용되고 있는 X-ray 검사방법은 X-ray 감지필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위하여 소정의 필름 인화단계를 거치게 된다. 그러나 이로 인해 일정시간이 흐른 후에 원하는 목적물에 대한 사진을 인지할 수 있다는 점에서 그 이용성에 있어서 시간이 길어지는 문제가 있었으며, 특히 촬영 후에 필름의 보관 및 보존이 어려워 필름 자체가 훼손되는 경우에는 결과물을 확인하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서 근래에 들어서 TFT-LCD기술의 발달과 함께 TFT 어레이를 이용한 디지털 X-ray 검출기(이하 DXD라 칭함)가 연구/개발되었다. 상기 DXD는 TFT를 스위칭 소자로 사용하고 X-ray의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 이점을 구현할 수 있었다.
도 1을 참조하여 이러한 박막트랜지스터 어레이를 이용한 디지털 X-ray 디텍터(DXD: Digital X-ray Detector)의 구조와 작용상의 난점을 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 종래 디지털 엑스레이 디텍터(100_는 하부기판 상에 박막트랜지스터(TFT)(130), 스토리지 캐패시터(Cap)(120) 및 전하채집전극(Charge Collecting Electrode:150)이 형성되고, 상기 전하채집전극(150) 상에 광도전막(Photoconductor: 140)과 보호막(180), 도전전극(170)이 차례로 형성된 직접방법 구조와 이와 유사한 간접방법 구조이다.
이와 같은 종래의 디지털 엑스레이 디텍터에 따르면, 박막트랜지스터(TFT) 상부에 위치한 광도전막(140)은 엑스레이를 그 신호 강도에 비례하여 전기적인 신호로 변환한다. 즉, 엑스레이가 조사되면, 광도전막(140) 내에 전자-정공 쌍이 형성되고, 이는 그 상부에 위치한 도전전극(170)에 인가되는 수 kV의 전압에 의해 박막트랜지스터(TFT) 상부의 전하채집전극(150)에 전하의 형태로 모인 후, 스토리지 캐패시터(Cap)에 저장되게 되고, 이렇게 저장된 전하는 외부신호에 의해 박막트랜지스터(TFT)가 턴-온(Turn-On)될 때, 리드아웃(read out) 회로로 빠져나가 엑스레이 영상을 나타내게 된다. 이때, 외부로 빠져나가지 못하고 스토리지 캐패시터(Cap)에 잔류하는 전하는 그라운드 라인을 통해 제거된다.
따라서, 이와 같은 디지털 엑스레이 디텍터는 박막트랜지스터(TFT)를 스위칭 소자로 이용하여 엑스레이 촬영 후 바로 그 결과물을 확인할 수 있으며, 디스털 신호로 결과물이 출력되도록 하기 때문에 결과물의 보관이 용이성을 확보할 수 있었으나, 상기한 종래의 디지털 엑스레이 디텍터는 광도전막에 발생한 전하가 전하채집전극뿐만 아니라, 박막트랜지스터의 채널영역을 보호하는 보호막 상부에도 모이게 되고, 그래서, 채널영역에 전하가 유도되어 박막트랜지스터가 오프 상태일 때도 누설전류를 크게 발생시키게 되는 문제가 발생했다.
또한, 종래의 박막트랜지스터를 이용한 디텍터는 제조가 어려운 난점 이외에도, 패널 내부의 픽셀 하나당 한 개의 박막트랜지스터가 필요하므로 대면적이 어렵고 비용이 증가하게 되며, 감도가 낮아지는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 극복하기 위한 구조상의 변경을 통하여 극복하고자 하는 노력이 있었으나, 디지털 장비들 역시 낮은 X-선 변환효율과 image quality(resolution and contrast)의 저하, 영상의 왜곡현상, 과도한 환자 피폭량, 방사선 피폭에 의한 장비수명의 단축과 같은 많은 기술적 문제들을 내포하고 있어 그 임상적 적용이 미흡하며, 이러한 문제점들을 보완할 수 있는 획기적인 디지털 image device의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정에서 최근 대체장비로써 디텍터를 PDP를 활용한 방안이 제시되었다.
PDP는 복수 개의 전극이 코팅된 두 기판상에 Xe이나 Ne 등의 페닝 가스를 봉입한 후 방전 전압을 가하고, 이 방전전압으로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체를 여기 시켜 소망하는 숫자, 문자 또는 그래픽을 얻는 영상 장치를 말한다.
도 2를 참조하여 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 검출기에 구성과 작용 및 난점을 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 검출기(200)는 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향 배치되는 2개의 기판(210)과 상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층(220)과 상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층(230)과 상기 유전층의 사이에 형성되어 기판 내면에 밀폐셀 구조를 형성시키는 격벽(240)과 상기 격벽과 기판의 내면 일 측 위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층(250)과 상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 가스층(260)으로 구성된다.
이러한 구성에 있어서, PDP 구조를 이용한 디지털 X-ray 이미지 검출기에서, 인체를 투과한 X-레이가 가스층(260)에 도달하게 되면 가스층(260)은 X-ray 에 의해 전자, 정공쌍이 발생하게 되는 데 이러한 가스층(260)에 의한 방사선의 전자 방출 효과를 이용하여 PDP 구조를 방사선 디텍터 기판으로 사용하는 것이다. 또한 가스층(260)과 상호작용을 하지 못한 X-ray 는 가스층(260) 아래에 위치한 형광층(250)과 상호작용하고 그 결과 가시광선이 발생하게 되는데, 이때 발생된 가시광선을 일함수가 낮은 광음극층(미도시) 전자를 방출시켜 방사선 디텍터 기판으로 사용하는 것이다. 상기 방출된 전자는 상기 기판 위에 위치한 전극에 의해 가속되어 가스층(260)내의 가스를 이온화시키거나 또는 바로 전극에 도달하게 된다.
가스가 이온화되면서 전자, 정공 쌍이 발생하게 되며 이 전자 역시 전기장에 의해 가속되어 다른 가스를 이온화시키거나 수집전극으로 끌려가게 된다. 이렇게 수집된 전자들은 리드아웃 장치로 출력된 전기적 신호들은 영상 데이터로 변환되어 영상으로 출력하면 방사선 이미지가 생성되게 된다. 또한 상기 형광층(250) 대신에 X-ray에 반응하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 광도전체층(미도시)을 사용할 수 있다.
그러나, 이러한 PDP를 이용한 검출기는 상부기판에서 엑스레이 흡수율이 매우 높아 감도가 낮으며, 내부 구조중의 필수요소라 할 수 있는 격벽을 세우기가 어렵다. 특히 상기 격벽을 이용하여 가스층의 공간을 마련하여야 하는데 이 경우 격벽이 무너지는 경우가 빈번하여 제조상의 수율이 낮고, 또한 격벽을 미세하게 제조하기도 어렵다는 문제도 발생하였다. 특히 복잡한 설계와 낮은 감도로 인한 품질상의 문제를 가지고 있으며, 형광층의 고른 도포가 극히 어려운바, 이로 인한 엑스레이의 감도 역시 현저하게 떨어지는 문제와 가스 충진 공간의 보다 폭넓은 확보가 어려운 문제도 발생하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 가스타입의 검출방식을 이용하여 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍팅 방식을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 엑스레이 디텍터에 있어서, 내부에 가스가 충진될 수 있는 밀폐공간을 형성하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 형성되는 유전체; 및 상기 몸체에 형성되는 전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여, 종래의 박막트랜지스터를 사용하지 않아 저가이면서도 단순한 제조공정으로 디텍터를 제공할 수 있도록 함과 동시에, 플라즈마 디스플레이패널의 격벽을 제거함으로써, 보다 넓은 가스공간을 확보하여 감도를 향상시키는 한편, 격벽을 제조하기 위한 공정을 줄임으로써 제조공정의 효율성을 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 엑스레이 디텍터의 후면에 상기 전극에 인가된 전압에 의해 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 읽어 리드아웃 하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공함으로써, 상기 회로부를 검출기의 뒷면에 설계함으로써 엑스레이에 의한 손상을 최소화하고, 효율적이고 높은 감도의 영상을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 몸체는 상부기판과 하부기판으로 이루어지며, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여, 지지부의 높낮이를 조정함으로써 전자를 발생시키는 가스층의 공간을 최대한 확보하여 감도를 향상시킴과 아울러 엑스레이 투과율을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극은 상부 및 하부기판의 내부 또는 외부에 형성되는 제1전극과 제2전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전극은 하부기판의 상부 및 하부에 형성되는 제1전극과 제2전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 기본적인 구성요소를 대부분 하부기판에 구비시킴으로써, 상부기판의 두께를 최소화할 수 있도록 하여 엑스레이의 투과율을 최대화할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극은 상부기판과 하부기판에 형성되는 제1전극과 제2전극이 교차하는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 인가하는 전압제공의 효율성을 도모할 수 있도록 한다. 특히 이러한 구조의 배치는 다양한 전극의 교차구조를 활용하여 종래의 사각구조의 디텍터의 형상 이외에 도 인체모형이나 곡선모형의 디텍터도 표현제작이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 유전체는 제1, 2전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 하부전극을 보호하고, 전극간 쇼트를 방지하여 격벽이 없는 구조의 특성을 최대화하는 한편, 하부기판상에 형성하여 상부기판의 두께를 최소화할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체는 Pb, Si, B, Al, Ba, Sr, Zn, Bi, Ti, Co, Ca, P, R, Sn 산화물(PbO, SiO2, B2O3, Al2O3, BaO, SrO, ZnO, Bi2O3, TiO2, CoO, Bi계열, CaO, P2O5, R2O, SnO)중에서 선택되거나, 이 중에서 선택되는 하나 이상의 혼합물로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전극 및 유전체 두께는 1~100um 이고, 폭과 길이는 디텍터의 크기에 따라 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여, 엑스레이의 투과율을 최대화할 수 있는 최적구조의 디텍터를 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 가스는 페닝 가스인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 엑스선에 의한 전자와 정공의 발생을 최대화할 수 있도록 하며, 형광체나 기타 광도전 물질로 인한 표면 비 평탄화의 문제점을 제거할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 가스는 페닝 가스들 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 가스를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 제조비용 및 효율의 향상을 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 엑스레이 디텍터는 상기 가스의 주입 및 배출이 가능하도록 가스입출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 회로부는 엑스레이에 의해 형성된 상기 전자 및 정공쌍을 수집하고, 수집된 전자들을 상기 전극에 전압을 인가하여, 상기 전극의 교차점의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형식의 리드아웃 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터를 제공하여 안정성이 높고 수명이 향상되는 저가격의 방사선 영상을 가질 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 엑스레이 디텍터에서 형성되는 각각의 전극 라인에 교차하는 픽셀정보를 읽어 들이는 엑스레이 디텍팅 방법에 있어서,
제1전극과 교차되게 배열된 제2전극에 의해 형성되는 전극라인의 픽셀정보를 읽어 들이되, 제1전극 또는 제2전극 라인의 어느 한 라인을 고정하고 다른 전극라인의 교차점의 정보를 순차적으로 읽어 영상신호정보를 읽어 수집하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공하여 상부 및 하부 기판에 전극라인으로 미세픽셀 제작이 용이하게 하고, 대면적 검출기의 경우에 정보획득을 용이하게 한다.
또한, 본 발명의 상기 엑스레이 디텍터의 구동은 드라이브 집적회로와 ADC(Analog Disital Converter)를 포함하는 회로설계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공하여 대면적 검출기의 어려움을 드라이브 직접회로를 사용하여 정보획득시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 피사체를 투과하는 X-ray의해 발생하는 전자 및 정공에 의 해 형성되는 신호량을 영상정보로 수집하는 엑스레이 디텍팅 방법에 있어서,
엑스레이 디텍터에 배치되어 전압을 인가하는 다수의 패턴 전극과 상기 패턴전극에 의해 형성되는 다수의 제1전극라인(X라인)과 다수의 제2전극라인(Y라인)의 교차점이 형성하는 픽셀의 신호량을 읽어내되, 상기 Y라인을 고정하고 이와 교차하는 다수의 X라인의 교차점의 픽셀정보를 순차적으로 읽어 들여 영상정보로 수집하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 Y라인을 고정하고 이와 교차하는 다수의 X라인의 교차점의 픽셀정보를 순차적으로 읽어 들이는 방법은,
1) 최초의 Y라인(Y1)을 고정하고, 상기 최초의 Y라인(Y1)과 교차하는 다수의 X라인의 픽셀정보를 X1부터 Xn까지 순차적으로 읽어 들이는 단계;
2) 상기 1)단계의 과정 후, Y2라인부터 Yn라인까지를 순차적으로 고정하며, 상기 고정되는 Y라인과 교차하는 다수의 X라인의 픽셀정보를 X1부터 Xn까지 순차적으로 읽어 들이는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅방법을 제공하여 박막 트랜지스터를 사용하지 않고 패턴전극의 교차점정보를 읽어 들이는 방식으로 제작공정을 단순화 하고 대면적 검출기의 정보수집의 효율성을 제고할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 고정되는 라인은 X라인이며, 순차적으로 픽셀정보를 읽어 들이는 라인은 Y라인인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 엑스레이 디텍터의 구동은 드라이브 집적회로와 ADC를 포함하는 회로설계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 엑스레이 디텍팅 방법의 각 단계의 수행은, 상기 엑스레이 디텍터의 영역을 다분할하여, 각각 분할된 영역에 형성되는 다수의 전극패턴라인의 신호량의 검출을 분할영역별로 수행되어 영상정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공하여 대면적 검출기에 있어서 정보수집시간을 단축하고 회로설계를 용이하게 하며, 영상획득시간을 줄임과 동시에 고가의 박막트랜지스터를 사용하지 않으므로 저가의 검출기를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 피사체를 투과하는 X-ray에 의해 발생하는 전자 및 정공을 형성하는 상기 엑스레이 디텍터는 박막트랜지스터 검출기인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공하여 패턴전극의 교차점 정보를 읽는 방식을 종래의 박막트랜지스터를 이용한 검출기에도 적용할 수 있도록 해 정보수집의 효율성과 적용의 범용성을 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 피사체를 투과하는 X-ray에 의해 발생하는 전자 및 정공을 형성하는 상기 엑스레이 디텍터는 플라즈마 디스플레이 패널 검출기인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법을 제공하여 격벽이 존재하는 구조의 검출기에도 상술한 패턴전극의 교차점 정보를 읽는 방식을 통한 영상정보 수집을 통한 디텍팅 방법을 적용할 수 있도록 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터(1)는 내부에 가스(70)가 충진 될 수 있도록 밀폐구조로 형성되는 몸체(10,20)와 상기 몸체의 내부에 형성되며, 바람직하게는 하부전극을 보호하기 위한 유전체(60), 상기 몸체에 형성되는 전극(30,40)으로 형성되며, 상기 하부기판에 상기 디텍터의 신호를 읽어 들이는 회로부(90)가 더 부가됨이 바람직하다.
상기 몸체는 내부에 가스가 충진되는 구조이되, 일체형으로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도시된 바와 같이 상부기판(10)과 하부기판(20)의 구조로 형성되며, 실재(80)에 의해 밀폐구조를 형성한다. 상기 상부기판의 상부에서 투과되는 X선의 투과율을 최대화하기 위하여, 기본적으로 상부기판의 두께를 최대한 얇게 형성하게 함이 바람직한바, 본 발명의 상부전극을 제외한 다른 모든 구성요소는 하부기판에 적층되는 구조를 형성함이 더욱 바람직하다.
상기 상,하 기판상에는 대칭되는 구조의 패턴전극(30,40)을 형성하며,보다 바람직하게는 전극간의 쇼트방지를 위하여 상부전극과 하부전극의 사이에 유전체를 배치함이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 하부전극의 상면에는 유전체(60)를 배치한다. 상기 유전체는 다양한 종류의 물질이 이용될 수 있으며, 본 일 실시예로는 PbO를 적용함이 바람직하다. 보다 구체적으로는 상기 유전체의 구성물질은 Pb, Si, B, Al, Ba, Sr, Zn, Bi, Ti, Co, Ca, P, R, Sn 산화물(PbO, SiO2, B2O3, Al2O3, BaO, SrO, ZnO, Bi2O3, TiO2, CoO, Bi계열, CaO, P2O5, R2O, SnO)중에서 선택되거나, 이 중 하나 이상 혼합물로써 구성되게 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 전극 및 유전체 두께는 1~100um 인 것으로 폭과 길이는 디텍터의 크기에 따라 변화될 수 있는 것으로 형성함이 바람직하다.
상기 패턴전극은 일반적으로 상, 하 기판의 내부 또는 외부에 형성시킬 수 있으며, 다른 예로는 상판에 하나, 하판에 하나 또는 하판상에 두 전극을 형성하되 하부기판의 상면과 하면에 형성시킬 수 있다. 또한, 전극의 배치에 있어서 상하로 이격되는 각각의 전극의 패턴은 수직 교차 또는 다양한 구조로 교차하도록 형성함이 바람직하다. 이러한 구조의 배치는 다양한 전극의 교차구조를 활용하여 종래의 사각구조의 디텍터의 형상 이외에도 인체모형이나 곡선모형의 디텍터도 표현제작이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기 상부기판(10)과 하부기판(20)의 이격된 공간 사이에는 지지부(50)를 마련하여 필펙터를 높임으로써 가스층(70)이 충진될 수 있는 공간을 최대한 넓게 확보할 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 상부 및 하부의 기판 사이의 공간에 가스층(70) 공간을 확보하고, 이 가스층은 X선에 의해 전자로 변환되는 작용을 한다. 즉, 인체를 투과한 엑스레이가 검출기 상부(상부기판)를 통해 입사되고, 상기 상부기판(10)을 통과한 엑스레이는 상부전극을 지나 가스층(70)에 도달하게 된다. 이 경우 가스층에 도달한 엑스레이는 가스를 이온화시켜 전자 , 전공 쌍을 발생시키고, 이렇게 발생된 전자는 상기 각각의 전극으로 이동하게 된다. 구체적으로는 가스층과 반응하여 형성된 전자들은 상부 및 하부 전극에 고전압을 인가하는 경우, 일반적으로 전자는 직진성을 나타내며, 각 전극의 라인이 교차하는 부분에 전자가 이동되어 수집되고, 이후, 교차부에 수집된 전자들의 신호의 신호량을 읽어 들이는 패시브 매트릭스 형식의 리드아웃 방식으로 영상신호를 읽어낼 수 있도록 하는 것이다.
상기 가스층에 확보되는 가스는 제논, 크립톤, 아르곤, 네온, 헬륨, 이산화 탄소, 메탄 등의 페닝가스류를 사용함이 바람직하며, 이들 중 하나를 활용하거나, 이들 중 2종류 이상의 가스를 조합하여 사용할 수 있다.
기존의 종래기술에서 언급한 플라즈마 디스플레이 패널을 이용한 엑스레이 검출기의 감도를 측정하는 경우에는, 다음과 같은 식으로 표현되며, 그 수치를 얻어낼 수 있다.
상기의 결과와 같이 종래의 검출기의 투과율은 0.1nC/mR·cm2 의 값을 가지게 되며, 본 발명에 따른 투과율을 향상시킨 가스타입의 디지털 엑스레이 검출기는 0.5nC/mR·cm2 이상의 값을 얻어낼 수 있다. 특히 본 발명의 지지부(50)의 높이를 높여 가스층의 공간을 확보하거나, 인가전압의 값을 높이는 경우에는 2.0nC/mR·cm2 이상의 고감도의 엑스레이 검출기를 제공할 수 있는 게 되는 장점이 있는 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 감도측정결과를 설명한다.
{실험예 1}
아래는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널을 이용한 엑스레이 디텍터를 이용하여 감도를 측정한 것으로, 엑스레이 조사조건을 70kVp에 100mA로 0.03초로 측정 하여 측정한 감도의 결과를 나타낸 표이다.
상기의 실험결과에서 알 수 있듯, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널을 이용한 엑스레이 디텍터의 경우, 현재 상용화되고 있는 감도인 1.5에 현저하게 미치지 못함을 알 수 있다.
{실험예 2}
아래는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터에 의한 감도 측정의 결과를 나타낸 것이며, 엑스레이 조사조건은 상기 실험예 1과 동일하게, 70kVp에 100mA로 0.03초로 측정하여 측정한 감도의 결과를 나타낸 표이다.
본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 일 실시예로써, 엑스레이 투과율을 높이기 위하여 상부기판을 흡수율이 낮은 소다 글라스 1.2T를 사용하고, 기판의 상,하부에 2전극으로 패턴 전극을 형성하였으며, 지지대로 확보된 공간 4mm에 제논과 아르곤을 8:2로 혼합하고, 700Torr 주입하고, 전압을 100 볼트에서 최대 1000 볼트까 지 걸어주었을 경우의 감도치를 나타낸 것이다.
위의 결과와 실험예 1의 결과를 비교한 것인데, 종래의 PDP격벽의 형성이나, 형광체, 또는 광도전 물질을 균일하게 도포하는 공정 등이 사라지게 되며, 또한, TFT의 설계 및 배치에 소요되는 공정 및 시간이 제거되는바, 본 발명은 종래의 이러한 발명들과 비교하여 구조적인 면에서 많은 공정이 단축되고, 아울러 감도 면에서도 현저한 증가를 가져오게 되는 것을 수치적으로 확인이 가능하다. 그 효율 면에서 고효율의 엑스레이 검출기를 구현할 수 있는 장점을 제시하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 엑스레이 디텍터에 의해 수집된 영상신호의 정보를 디 텍팅하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 이는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터에서 형성되는 상하기판에 형성된 2개의 전극의 패턴라인을 개념적으로 도시한 것이다. 즉, 본 발명의 상하기판에 가장 기본적인 2전극 패턴라인을 형성시키고 드라이브 집적회로를 사용하여 영상신호 정보를 순차적으로 읽어 들이는 방식을 도시한 것이다. 이는 종래의 박막 트랜지스터 검출기가 가지는 복잡한 회로구성을 간단하게 구현할 수 있으며, 박막 트랜지스터가 장착되지 않아도 신호정보의 수집이 가능한바, 장비의 엑스레이에 의한 손상을 염려할 필요가 없다. 또한, 점차 대면적으로 진행되는 경우 회로수가 많아지는 경우에도 드라이브 집적회로를 다등분으로 분할하여 정보를 읽어 들이는 방식으로도 활용 가능한바, 대면적화에도 범용적으로 적용 가능한 방식이다.
우선, 패턴전극의 라인 중에, X축 방향의 제1전극 라인을 X라인이라고 하고, Y축 방향의 제2전극 라인을 Y라인이라고 하면, 패턴전극의 라인은 전극의 형성 수에 따라 다수의 전극라인이 형성될 수 있으며, 이를 각각 X1,X2,X3........Xn 이라고 정의하고, 이와 수직으로 교차하는 전극의 패턴라인을 Y1,Y2,Y3.......Yn이라고 정의한다. 이 경우 상기 X라인과 Y라인이 교차하는 점이 하나의 픽셀로 존재하게 되고, 그 픽셀들이 모여서 영상을 구현하게 되는 것이다.
회로정보를 읽는 방식은 일차적으로 X1을 고정시키고 Y축을 Y1 ~ Yn까지 읽은 다음, X2를 고정시키고 Y축을 반복해서 Y1 ~ Yn까지 읽는 것이다.
이를 반복하여 Xn까지 읽게 되면 각각의 픽셀의 정보를 수집할 수 있게 된다. 이와는 반대의 경우로 고정시키는 라인이 Y라인이라면, 이와는 역순으로 반복 수행함으로써, 정보를 수집할 수 있게 되는 것이다.
의료용의 경우 리드타임이 아주 짧은 시간 내에 이뤄져야 되는데, 이를 위해 회로를 분할하거나 상당히 빠른 드라이브 집적회로를 사용하면 리드타임의 문제는 해결된다. 본 방법은 박막 트랜지스터를 사용하지 않고 패턴전극의 교차점 정보를 읽어 들인다는 점에서 제작공정이 단순화되어 검출기 회로 제작이 용이하게 된다.
도 5를 참조하여 대면적 검출기의 경우에 적용할 수 있는 분할 스캔 방식을 도입한 디텍팅 방식을 설명한다.
일반적으로 대면적의 검출기일 경우에 전극의 라인 수가 증가하게 되면 라인 스캔의 속도가 떨어져 영상 획득 시간이 지연되는 경우가 발생한다. 이러한 영상 획득 시간의 지연을 방지하고자 대면적 검출기를 다 등분으로 분할하여 드라이브 집적회로를 분할된 영역에 나눠서 장착한다. 점선으로 완전 분할된 회로에 A라인, B라인, X라인, Y라인을 각각 순차적으로 스캔을 실시한다. 도 4와 도 5가 같은 면적이라고 가정하고 정보획득 시간을 산출하여 보면, 도 4에서 0.1초의 시간이 소요될 경우, 도 5의 스캔 방식은 0.025초의 시간이 소요되므로 빠른 영상획득이 가능하게 된다. 본 방법은 회로 설계가 쉽고, 영상 획득 시간을 줄임과 동시에 고가의 박막 트랜지스터를 사용하지 않으므로 저가의 검출기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 도 4 내지 도 5의 디텍팅 방식은 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 영상신호를 수집하는 방식 이외에도, 종래기술로 제시된 플라즈마 디스플레이 엑스 레이 검출기 및 TFT를 활용한 검출기에도 활용이 가능하며, 이러한 종래의 검출기에서 발생하는 신호를 분석하고 신호량을 수집하여 디텍팅할 수 있는 범용성이 확보되는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 가스타입의 검출방식을 이용하여 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공하는 효과가 있다.
또한, 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍팅 방식을 제공할 수 있는 효과도 있다.
Claims (20)
- 엑스레이 디텍터에 있어서,내부에 가스가 충진되는 밀폐공간을 형성하는 몸체;상기 몸체의 내부에 형성되는 유전체; 및상기 몸체에 형성되는 전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,상기 엑스레이 디텍터의 후면에 상기 전극에 인가된 전압에 의해 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 읽어 리드아웃 하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 2에 있어서,상기 몸체는 상부기판과 하부기판으로 이루어지며, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 3에 있어서,상기 전극은 상부 및 하부기판의 내부 또는 외부에 형성되는 제1전극과 제2전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 3에 있어서,상기 전극은 하부기판의 상부 및 하부에 형성되는 제1전극과 제2전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 3에 있어서,상기 전극은 상부기판과 하부기판에 형성되는 제1전극과 제2전극 간에 교차하는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 유전체는 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 7에 있어서,상기 유전체는 Pb, Si, B, Al, Ba, Sr, Zn, Bi, Ti, Co, Ca, P, R, Sn 산화물(PbO, SiO2, B2O3, Al2O3, BaO, SrO, ZnO, Bi2O3, TiO2, CoO, Bi계열, CaO, P2O5, R2O, SnO)중에서 선택되거나, 이 중에서 선택되는 하나 이상의 물질간의 혼합물로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 7에 있어서,상기 전극 및 유전체는 두께는 1~100um이고, 폭과 길이는 디텍터 크기에 따라 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 7에 있어서,상기 가스는 페닝가스인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 7에 있어서,상기 가스는 페닝가스들 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 가스를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,상기 엑스레이 디텍터는 상기 가스의 주입 및 배출이 가능하도록 가스입출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 회로부는 엑스레이에 의해 형성된 상기 전자 및 정공쌍을 수집하고, 수집된 전자들을 상기 전극에 전압을 인가하여, 상기 전극의 교차점의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형식의 리드아웃방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 상기 엑스레이 디텍터에서 형성되는 각각의 전극 라인에 교차하는 픽셀정보를 읽어 들이는 엑스레이 디텍팅 방법에 있어서,제1전극과 교차되게 배열된 제2전극에 의해 형성되는 전극라인의 픽셀정보를 읽어 들이되, 제1전극 또는 제2전극 라인의 어느 한 라인을 고정하고 다른 전극라인의 교차점의 정보를 순차적으로 읽어 영상신호정보를 읽어 수집하는 엑스레이 디텍팅 방법.
- 청구항 14에 있어서,상기 엑스레이 디텍터의 구동은 드라이브 집적회로와 ADC(Analog Disital Comverter)를 포함하는 회로설계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법.
- 피사체를 투과하는 X-ray에 의해 발생하는 전자 및 정공에 의해 형성되는 신호량을 영상정보로 수집하는 엑스레이 디텍팅 방법에 있어서,엑스레이 디텍터에 배치되어 전압을 인가하는 다수의 패턴 전극과 상기 패턴전극에 의해 형성되는 다수의 제1전극라인(X라인)과 다수의 제2전극라인(Y라인)의 교차점이 형성하는 픽셀의 신호량을 읽어내되,상기 Y라인을 고정하고 이와 교차하는 다수의 X라인의 교차점의 픽셀정보를 순차적으로 읽어 들여 영상정보로 수집하는 엑스레이 디텍팅방법.
- 청구항 16에 있어서,상기 Y라인을 고정하고 이와 교차하는 다수의 X라인의 교차점의 픽셀정보를 순차적으로 읽어 들이는 방법은,1) 최초의 Y라인(Y1)을 고정하고, 상기 최초의 Y라인(Y1)과 교차하는 다수의 X라인의 픽셀정보를 X1부터 Xn까지 순차적으로 읽어 들이는 단계;2) 상기 1)단계의 과정 후, Y2라인부터 Yn라인까지를 순차적으로 고정하며, 상기 고정되는 Y라인과 교차하는 다수의 X라인의 픽셀정보를 X1부터 Xn까지 순차적으로 읽어 들이는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅방법.
- 청구항 16에 있어서,상기 고정되는 라인은 X라인이며, 순차적으로 픽셀정보를 읽어 들이는 라인은 Y라인인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법.
- 청구항 17에 있어서,상기 엑스레이 디텍터의 구동은 드라이브 집적회로와 ADC를 포함하는 회로설계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍팅 방법.
- 청구항 17 또는 18에 있어서,상기 엑스레이 디텍팅 방법의 각 단계의 수행은, 상기 엑스레이 디텍터의 영 역을 다분할 하여, 각각 분할된 영역에 형성되는 다수의 전극패턴라인의 신호량의 검출을 분할영역별로 수행되어 영상정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 엑스레이디텍팅방법.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070053218A KR20080105518A (ko) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 엑스레이 디텍터 및 엑스레이 디텍팅 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080105518A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8766202B2 (en) | 2011-02-18 | 2014-07-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray detectors including diffusion barrier films |
| US8963096B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray detector including oxide semiconductor transistor |
| US9348037B2 (en) | 2010-04-01 | 2016-05-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray pixels including double photoconductors and X-ray detectors including the X-ray pixels |
-
2007
- 2007-05-31 KR KR1020070053218A patent/KR20080105518A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8963096B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray detector including oxide semiconductor transistor |
| US9348037B2 (en) | 2010-04-01 | 2016-05-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray pixels including double photoconductors and X-ray detectors including the X-ray pixels |
| US8766202B2 (en) | 2011-02-18 | 2014-07-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | X-ray detectors including diffusion barrier films |
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