KR20090065699A - 신틸레이터 및 그 제조방법 - Google Patents

신틸레이터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 신틸레이터는 120㎛ x 120㎛의 정사각형 모양의 비아 홀(12)(via hole)이 일정한 간격으로 분포되어 있는 금속메쉬(10)를 이용하며, 비아홀(12)에는 GOS(Gadolinium OxySulfide) 계열의 형광체 분말에 솔벤트, 바인더 등의 첨가제가 가해진 일정 점도를 가지는 형광체 페이스트(14)가 스퀴징(squeezing)되어 채워지게 된다. 비아홀(12)에 금속메쉬(10)의 두께 만큼 형광체 페이스트(14)가 채워지면, UV(Ultra Violet) 경화기를 통해 경화된 후, X선의 반사를 최소화하여 흡수율을 좋게 하고자 경화된 형광체 페이스트(14) 위에 스핀 코팅(Spin Coating)법으로 TiO2 반사체(20)를 코팅한다.
본 발명에 의하면, 다양한 발광특성을 가지는 형광체 분말의 페이스트가 금속메쉬에 일정한 크기와 간격으로 분포된 비아홀들에 스퀴징되어 있으므로, 언제든지 쉽고 저렴하게 금속메쉬에 형광체막을 형성할 수 있기 때문에 기존에 임의 방향으로 빛이 산란되는 것을 방지하여, 우수한 공간분해능을 얻을 수 있고, 더구나 반사체가 코팅되어 흡수율이 높아짐에 따라 양호한 영상의 화질을 얻을 수 있는 효과를 가진다.
신틸레이터, 형광체 페이스트, 비아홀, 스퀴징, TiO2 반사체, 금속메쉬

Description

신틸레이터 및 그 제조방법{SCINTILLATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 신틸레이터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 크기와 간격으로 비아홀들이 분포되어 있는 금속메쉬를 사용함으로써 임의 방향으로의 빛의 산란을 방지하여 우수한 공간분해능과 양호한 영상의 화질을 얻을 수 있는 신틸레이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 의료분야에서 광범위하게 사용되고 있는 X선 촬영은 X선 검출기와 이미지센서로 구성된 디지털 X선 영상장치를 통하여 행해지고 있다.
이와 같이 의료분야에 사용되는 디지털 X선 영상장치의 X선 검출기, 즉 신틸레이터(scintillator)를 통과한 영상의 화질은 해상도와 명암비 등에 의해 결정되는데, 이를 결정하는 것이 공간분해능과 X선 조사량이며, 이를 위해서는 빛의 산란과 반사를 막아서 흡수율을 좋게 해야 한다.
도 8을 참조하여 기존의 신틸레이터 패널을 공정면에서 구체적으로 살펴보면, 먼저 기판(100)위에 반사체(200)를 진공증착법으로 형성하고 그 위에 형광체(300) 조성을 진공증착법을 사용하여 수 백 마이크로미터 두께로 소기둥의 형상 으로 결정성장시킨다. 여기서 일반적으로 진공증착법에는 스퍼터, CVD 등의 박막증착장비가 사용되며 결정성장 후 이미지센서와 부착된다. 경우에 따라서는 기판(100)의 표면조도에 영향을 받지 않도록 기판(100)에 유기막으로 코팅하여 평탄화시킨 후, 그 위에 반사체(200)를 형성하기도 하며 대기중의 수분으로부터 보호하기 위하여 신틸레이터 패널을 투명유기막(500)으로 코팅하며 내습성을 위해 실리카(SiO2) 계통으로 막(600)을 증착하고 벗겨지는 것을 방지하기 위하여 역시 유기막(400)으로 덮는 경우도 있다. 이러한 공정을 어느 경우에나 항상 하는 것은 아니고 필요에 따라 빼는 공정도 이다.
이와 같은 검출기의 제조방법에는 반도체막에 전압을 인가하는 방식과 형광체와 센서를 별도로 만들어 결합시키는 두가지의 방식이 있다.
전자의 경우, 셀레늄 등의 반도체막을 형성하고, 이 반도체막에 직접 전압을 인가하여 X선을 전기적 신호로 바꾸어 내보내는 방식으로, 일정한 픽셀 내에서만 전자나 정공들이 움직이므로, 우수한 공간분해능을 얻어지기 때문에 영상의 화질은 좋지만, 고전압을 인가하기 때문에 반도체막의 내구성이 안 좋아져서 영상의 화질이 저하되고 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
후자의 경우, 형광체와 센서를 따로따로 만들어 결합하는 방식으로 영상증감지나 탈륨(TI)이 첨가된 CsI 박막을 이용하여 형광체막을 형성하고 조사된 X선을 가시광선으로 변환하여 센서에 전기적신호로 전달되어 영상을 보게 된다.
그런데 영상증감지 제작법은 Gd2O2S와 같은 형광체 분말과 바인더, 솔벤트 등을 이용하여 형광체 페이스트를 만들어 쉬트 위에 코팅하여 제작하는데 빛이 임의의 방향으로 산란되어 광발생량이 적어 영상의 화질이 떨어진다는 문제점이 있다. 탈륨(TI)이 첨가된 CsI 박막법은 쉬트 위에 증착법으로 형광체막을 형성하는데 수 마이크로미터 두께로 소기둥의 형태로 성장하는 특징이 있으며 이것의 직경은 픽셀의 센서보다 작기 때문에 픽셀 안에는 많은 수의 소기둥이 존재하게 된다. 그렇기 때문에 X선이 조사되면 소기둥 안에서만 산란되기 때문에 공간분해능은 좋아지게 되지만 소기둥 간에 존재하는 간격 때문에 흡수율이 낮고 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 발명으로서, 그 목적은 일정한 크기와 간격으로 비아 홀(via hole)이 분포되어 있는 금속메쉬를 사용하여 제작함으로써 임의 방향으로의 빛의 산란을 방지하여 우수한 공간분해능과 양호한 영상의 화질을 얻을 수 있는 신틸레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 공간분해능과 양호한 영상의 화질을 얻을 수 있는 신틸레이터를 저렴하게 제작할 수 있는 금속메쉬를 이용한 신틸레이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 신틸레이터는 일정한 크기와 간격으로 비아홀들이 분포되어 있되, 상기 비아홀에는 일정 점도를 가지는 형광체 분말의 페이스트가 스퀴징되고, UV 경화를 거쳐 반사체로 코팅되는 금속메쉬를 사용하여 제작된다.
또한 본 발명의 신틸레이터의 제조방법은 형광체 분말에 첨가제를 넣어 일정 점도를 가지는 페이스트의 제작 공정; 상기 제작된 페이스트를 금속메쉬내에 일정한 크기와 간격으로 분포된 비아 홀들에 채워 넣는 스퀴징 공정; 상기 금속메쉬의 두께대로 페이스트가 채워졌으면 상기 형광체 페이스트를 경화하는 공정; 및 상기 경화된 형광체 페이스트상에 반사체를 도포하는 코팅 공정을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 신틸레이터 및 그 제조방법에 의하면, 다양한 발광특성을 가지는 형광체 분말의 페이스트가 금속메쉬에 일정한 크기와 간격으로 분포된 비아홀들에 스퀴징되어 있으므로, 언제든지 쉽고 저렴하게 금속메쉬에 형광체막을 형성할 수 있기 때문에 기존에 임의 방향으로 빛이 산란되는 것을 방지하여, 우수한 공간분해능을 얻을 수 있고, 더구나 반사체가 코팅되어 흡수율이 높아짐에 따라 양호한 영상의 화질을 얻을 수 있는 효과를 가진다.
이하의 바람직한 실시예에 의한 도면과 도면에 대한 상세한 설명으로부터 발명의 요지를 이해할 수 있을 것이다.
도 1에는 본 발명의 신틸레이터를 제작하는데 이용되는 금속메쉬를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 금속메쉬(10)에는 120㎛ x 120㎛의 정사각형 모양의 비아 홀(12)(via hole)이 일정한 간격으로 분포되어 있다.
이러한 비아홀(12)에는 GOS(Gadolinium OxySulfide) 계열의 형광체 분말에 솔벤트, 바인더 등의 첨가제가 가해진 일정 점도를 가지는 형광체 페이스트(14)가 도 2에 도시된 바와 같이 스퀴징(squeezing)되어 채워지게 된다. 이때 비아홀(12)의 크기, 간격, 금속 메쉬(10)의 두께 및 크기 등은 사용목적에 맞게 조절할 수 있음은 물론이다. 이와 같은 형광체 페이스트(14)는 GOS 계열의 형광체 분말과, 올리고머(oligomer)와, 모노머(monomer)와, 레벨링제와, 분산제 등을 배합하여 교반을 실시하고, 교반 후, 3 롤 밀(3 roll mill)을 실시한 다음, 연화도 테스트 및 점도를 측정하여 제작한다.
이어서, 비아홀(12)에 금속메쉬(10)의 두께 만큼 형광체 페이스트(14)가 채 워지면, UV(Ultra Violet) 경화기를 통해 경화된 후, X선의 반사를 최소화하여 흡수율을 좋게 하고자 경화된 형광체 페이스트(14) 위에 TiO2 반사체를 도 3에 도시된 바와 같이 코팅을 한다. 코팅방식은 다양하나 여기서는 스핀 코팅(Spin Coating)법으로 TiO2 반사체(20)를 코팅하는 것이 바람직하다.
도 4에는 이상과 같은 본 발명 신틸레이터를 제조하는 공정을 나타내고 있다.
본 발명의 신틸레이터의 제조방법은 형광체 분말에 첨가제를 넣어 일정 점도를 가지는 형광체 페이스트(14)의 제작 공정(S100)과, 상기 제작된 페이스트(14)를 금속메쉬(10)내에 일정한 크기와 간격으로 분포된 비아 홀(12)들에 채워 넣는 스퀴징 공정(S200)과, 상기 금속메쉬(10)의 두께대로 형광체 페이스트(14)가 비아홀(12)에 채워졌으면 상기 형광체 페이스트(14)를 경화하는 공정(S300)과, 상기 경화된 형광체 페이스트(14)상에 반사체(20)를 도포하는 코팅 공정을 포함한다.
이상과 같이 제조된 본 발명의 신틸레이터는 120㎛ x 120㎛의 정사각형 모양 크기와 일정 간격으로 비아홀(12)이 분포되어 있는 금속메쉬(10)를 사용함으로써 빛이 비아홀(12)만을 통과하기 때문에 임의의 방향대로 빛이 산란되는 것을 방지하여 우수한 공간분해능을 얻으며, 또한 흡수율을 높이기 위해 경화된 형광체 페이스트(14)상에 반사체(20)까지 코팅되어 있으므로, 양호한 영상의 화질을 얻게 된다.
한편, 도 5 및 도 6에는 TiO2 반사체(20)는 코팅 두께에 따른 광스펙트럼 분석 및 광량분석을 나타내고 있다. 도 5및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, TiO2 반사체(20)의 코팅 두께가 각각 50㎛와 100㎛일 때, 광스펙트럼과 광량에 차이가 있는 바와 같이, TiO2 반사체(20)는 그 코팅 두께에 따라 광스펙트럼 및 광량에 차이가 있음을 알 수 있다.
도 7에는 금속메쉬를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 공간분해능을 나타내고 있다. 도 7의 왼쪽에는 금속메쉬(10)를 사용하는 것이고 오른쪽에는 금속메쉬를 사용하지 않는 것이다. 도시된 바와 같이 도 7의 왼쪽에 위치된 금속메쉬(10)를 사용하는 것이 빛의 산란을 방지하여 공간분해능이 더 좋은 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 금속메쉬를 사용한 방식의 신틸레이터는 기존의 빛의 산란 때문에 광발생량이 적어 공간분해능이 저하되고, 이로 인해 영상의 화질이 안 좋은 문제점을 해소할 수 있고, 또한 기존의 증착법을 사용하여 형광체막을 형성하는데 비하여 다양한 발광특성을 갖는 형광체 페이스트를 사용함에 의해 언제든지 쉽고 저렴하게 금속메쉬에 형광체막을 형성할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 신틸레이터 및 그 제조방법에 따른 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용된 금속메쉬를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 형광체 페이스트(phosphor paste)를 스퀴징(squeezing)하는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 TiO2 반사체를 코팅한 신틸레이터의 측면도이고,
도 4는 본 발명의 신틸레이터를 제조하는 제조 공정도이고,
도 5는 본 발명의 TiO2 반사체의 코팅두께에 따른 광스펙트럼 분석 그래프이고,
도 6은 본 발명의 TiO2 반사체의 코팅두께에 따른 광량분석 그래프이고,
도 7은 본 발명의 금속메쉬 사용여부에 따른 공간분해능 사진이고,
도 8은 종래의 신틸레이터 패널의 구조를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 금속메쉬 12 : 비아홀
14 : 형광체 페이스트 20 : 반사체

Claims (6)

  1. 신틸레이터에 있어서,
    일정한 크기와 간격으로 비아홀들이 분포되어 있되, 상기 비아홀에는 일정 점도를 가지는 형광체 분말의 페이스트가 스퀴징되고, UV 경화를 거쳐 반사체로 코팅되는 금속메쉬를 사용하여 제작되는 신틸레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 분말은 가돌리니움 옥시설파이드(Gadoliniun OxySulfide : GOS) 계열인 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사체는 TiO2 반사체로서 스핀 코팅(Spin Coating)으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
  4. 신틸레이터의 제조방법에 있어서,
    형광체 분말에 첨가제를 넣어 일정 점도를 가지는 페이스트의 제작 공정;
    상기 제작된 페이스트를 금속메쉬내에 일정한 크기와 간격으로 분포된 비아 홀들에 채워 넣는 스퀴징 공정;
    상기 금속메쉬의 두께대로 페이스트가 채워졌으면 상기 형광체 페이스트를 경화하는 공정; 및
    상기 경화된 형광체 페이스트상에 반사체를 도포하는 코팅 공정을 포함하는
    신틸레이터의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 형광체 분말은 가돌리니움 옥시설파이드(Gadoliniun OxySulfide : GOS) 계열인 것을 특징으로 하는 신틸레이터의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사체는 TiO2 반사체로서 스핀 코팅(Spin Coating)으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터의 제조 방법.
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