KR20090131773A - Ｘ-레이 이미지 검출용 디텍터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 X-레이 이미지 검출용 디텍터에 관한 것으로, 본 발명의 구성은 내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체와 상기 몸체에 형성되는 다수의 전극, 그리고 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 유전체층;을 포함하여 구성되되, 상기 디텍터 몸체는 엑스레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 금속소재를 이용한 상부 및 하부기판으로 이루어진 가스타입의 검출기를 통하여 고압의 가스주입이 가능하도록 하여 높은 검출효과를 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 박막트랜지스터를 사용하지 않고 분리된 3개의 전극을 통해 검출신호를 읽어내는 엑스레이 검출기를 제공하여, 제조비용 및 이용상의 편의성을 제공하고, 제작효율이 높은 디지털 방사선 영상을 제공할 수 있는 효과도 있다.
X-레이, 디텍터, 3상 전극, 금속기판
Description
본 발명은 X-레이 이미지 검출용 디텍터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 X-레이 투과율이 높은 진공 밀폐된 2장의 기판 사이에 페닝가스 또는 페닝 혼합가스를 충진하고 인체를 투과한 방사선에 의해 발생하는 전자 갯수를 전자회로를 이용하여 읽어들여 X-레이 이미지를 구현할 수 있는 X-레이 이미지 검출용 디텍터에 관한 것이다. 특히 이러한 가스타입의 검출방식을 이용하여 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽이 있거나 또는 격벽이 제거된 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있도록 한다.
아울러, 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍터에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 이러한 가스타입의 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 형성함에 있어서, 디텍터를 형성하는 상부 및 하부기판을 금속기판으로 형성하고, 이에 따른 다수의 전극라인을 형성하여 고압의 가스를 주입이 가능하도록 하며, 이를 통해 높은 감도의 이상적인 신호검출할 수 있도록 하는 기술에 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.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터가 연구/개발되었다. 상기 TFT를 이용한 디텍터는 TFT를 스위칭 소자로 사용하고 X-레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 이점을 구현할 수 있으며, 현재 상용화되고 있는 X-레이 신호 검출 방법은 간접방식과 직접방식으로 나눌 수 있다.
도 1은 종래의 간접방식으로 구현되는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 간접방식은 TFT(10) 상에 포토다이오드(Photodiode,20))가 형성되고, 상기 포토다이오드(20) 상에 X-레이 신호를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터(Scintillator,30)를 도포하여 상기 신틸레이터(30)에 의해 가시광선으로 변환된 X-레이 신호를 포토다이오드(20)를 통해서 전기적 신호로 변환하여 TFT(10)의 커패시터에 저장해 두었다가 TFT(10)의 게이트 전극에 읽기 신호(readout signal)를 가하여 커패시터에 충전되어 있는 X-레이 신호를 읽어 들이는 방식이다.
그러나 종래의 간접방식은 TFT(10) 위에 포토다이오드(20)를 제작하여야 하고, 또 그 위에 신틸레이터(30)를 증착하여야 하므로 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 제작 프로세스가 복잡하므로 공정의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, X-레이 신호가 신틸레이터에 의해 가시광선으로 변환할 때 효율이 낮아 원 신호가 작아지며, 가시광선이 포토다이오드(20)를 거치면서 손실이 발생하여 마지막 TFT에 의해 검출되는 X-레이 신호가 작아지므로 검출되는 이미지 영상의 질이 떨어지는 문제가 있었다.
도 2는 종래의 직접방식으로 구현되는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 직접방식은 상기 간접방식과 유사하게 TFT를 사용하며, TFT(10) 상에 X-레이에 민감한 포토컨덕터(Photoconductor; a-Se, Csl, PbO, 40)가 형성되어 X-레이 신호를 전기적 신호로 전환하며, X-레이에 의해 발생된 전자를 TFT(10)의 커패시터에 저장한 후 게이트에 읽기 신호를 가하여 커패시터에 충전되어 있는 X-레이 신호를 읽어들이는 방식이다.
그러나 종래의 직접방식은 TFT(10) 상에 증착 및 도포 된 포토컨덕터(40)를 X-레이 신호에 활성화시키기 위하여 포토컨덕터(40)에 수천 볼트의 고전압을 인가해야 한다. 따라서, 전력소모가 클 뿐만 아니라, 수천 볼트의 고전압으로 인해 기기의 안정성이 떨어지고, 많은 열이 발생하여 연속사용이 불가능한 문제가 있었다.
또한, 포토컨덕터(40)를 TFT(10) 상에 균일하게 증착 및 도포해야 하므로, 대형 평판 제작이 불가능한 문제가 있었다.
상기와 같이 종래의 TFT를 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 이미지 특성(분해능, 휘도)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 이미지 장치의 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 발생하는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체를 여기 시켜 소망하는 숫자, 문자 또는 그래픽을 얻는 영상 장치를 말한다.
도 3은 종래의 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 검출기(100)는 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향 배치되는 2개의 기판(110)과 상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층(120)과 상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층(130)과 상기 유전층의 사이에 형성되어 기판 내면에 밀폐 셀 구조를 형성시키는 격벽(140)과 상기 격벽과 기판의 내면 일 측 위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층(150)과 상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐 셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 가스층(160)으로 구성된다.
이러한 구성에 있어서, PDP 구조를 이용한 디지털 X-ray 이미지 검출기에서, 인체를 투과한 X-레이가 가스층(160)에 도달하게 되면 가스층(160)은 X-ray 에 의해 전자, 정공 쌍이 발생하게 되는 데 이러한 가스층(160)에 의한 방사선의 전자 방출 효과를 이용하여 PDP 구조를 방사선 디텍터 기판으로 사용하는 것이다. 또한, 가스층(160)과 상호작용을 하지 못한 X-ray 는 가스층(160) 아래에 위치한 형광층(150)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(160) 내의 가스를 이온화시키거나 또는 바로 전극에 도달하게 된다.
가스가 이온화되면서 전자, 정공 쌍이 발생하게 되며 이 전자 역시 전기장에 의해 가속되어 다른 가스를 이온화시키거나 수집 전극으로 끌려가게 된다. 이렇게 수집된 전자들은 리드아웃 장치로 출력된 전기적 신호들은 영상 데이터로 변환되어 영상으로 출력하면 방사선 이미지가 생성되게 된다. 또한, 상기 형광층(150) 대신에 X-ray에 반응하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 광도전체층(미도시)을 사용할 수 있다.
그러나, 이러한 플라즈마 디스플레이 평판 패널 구조의 검출기는 일반적으로 기판을 유리재질로 사용함으로써, 엑스레이 변환층인 가스를 상압 이상의 고압으로 주입시키기 어려운 치명적인 약점을 가지고 있었다. 즉, 고압가스의 주입이 어려움으로 인해 높은 감도의 실현에 한계를 가지게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 본 발명에 따르면, 금속소재를 이용하여 디텍터 몸체를 형성하는 상부 및 하부기판을 구성함으로써, 새로운 가스타입의 검출기의 제작의 편의성과 더불어 고압의 가스주입이 가능하도록 하여 높은 검출효과를 구현할 수 있는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공하는 데 있다.
본 발명은 엑스레이 디텍터에 있어서, 내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체;상기 몸체에 형성되는 다수의 전극; 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 유전체층;을 포함하여 구성되되,상기 디텍터 몸체는 엑스레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공하여, 제조방식의 편의성과 금속물질로 형성되는 디텍터 몸체를 통해 가스 충진시 고압의 충진을 시행할 수 있도록 해 검출성능을 극대화할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상술한 디텍터 몸체를 상부기판과 하부기판으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 상기 다수의 전극은 상기 디텍터 몸체의 내부 또는 외부에 형성되는 3개의 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있도록 하여, 박막트랜지스터를 사용하지 않고 분리된 3개 의 전극을 통해 검출신호를 읽어낼 수 있도록 하며, 제조비용 및 이용상의 편의성을 제공하고, 제작효율이 높은 디지털 방사선 영상을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체층은 상기 다수의 전극의 상부면 또는 하부면에 형성할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체층은 기판과 인접하는 전극 간과 및 각각의 인접하는 전극 사이를 이격시키는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공하여, 필연적으로 금속기판을 구비하는 본 발명에 따른 고압의 가스충진 구조의 장치의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극은 기판 및 하부 기판에 각각 형성되는 제1전극 및 제2전극; 및 상기 하부기판의 내부 또는 외부에 형성되는 제3전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 제2전극 및 제3전극은 상기 하부기판의 내부에 형성되며, 상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판간은 유전체층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있도록 해, 제조구조의 다양성을 실현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 하부기판의 외부에 상기 제2전극 및 제3전극이 형성되며, 상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판에는 유전체층에 의해 이격되는 구조로 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 하부기판의 내부에는 상기 제2전극이 형성되고, 상기 하부기판의 외부에는 상기 제3전극이 형성되되, 상기 하부기판과 각 전극 간에는 유전체층에 의해 이격되는 구조로도 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 다수의 구조를 배치함에 있어서, 상기 제 1전극 및 제2전극은 수직교차하는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제3전극은 전면전극인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 금속기판은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 및 제3전극에 의해 인가되는 전압에 의해 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 상기 제2전극을 통해 리드아웃하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 디텍터 몸체는 상기 상부기판과 하부기판 을 지지하는 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유전체층은 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 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유전체층은 그 두께가 1~1000㎛인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 전극의 두께는 1~1000㎛인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 지지부는 원형, 타원형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 지지부는 실리콘 계열의 실재 또는 지르코늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 가스층은 페닝가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 페닝가스는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 가스층은 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 2 이상의 가스를 혼합한 혼합페닝가스인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 혼합페닝가스는 Xe+Ne, Kr+Ne, Ar+Ne, Xe+CO2, Kr+CO2, Ar+CO2, Xe+CH4, Kr+CH4, Ar+CH4 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속소재를 이용한 상부 및 하부기판으로 이루어진 가스타입의 검출기를 통하여 고압의 가스주입이 가능하도록 하여 높은 검출효과를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 박막트랜지스터를 사용하지 않고 분리된 3개의 전극을 통해 검출신호를 읽어내는 엑스레이 검출기를 제공하여, 제조비용 및 이용상의 편의성을 제공하고, 제작효율이 높은 디지털 방사선 영상을 제공할 수 있는 효과도 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 도 4는 성능향상을 위하여 고압의 가스를 주입할 수 있도록 설계된 디지털 엑스레이 검출기의 구조 및 동작방법을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에서는 내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층(g)이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체(10,20)와 상기 디텍터 몸체에 형성되는 다수의 전극(30a,30b,30c), 그리고 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 유전체층(40a,40b,40c,40d)으로 형성된다. 특히 상기 디텍터 몸체는 일체형으로 형성할 수 있으나, 바람직한 일 실시예에서는 상부기판(10)과 하부기판(20)으로 분리형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 엑스레이 검출기는 상부와 하부에 사용되는 기판(10,20)과 상기 상부기판(10)과 하부기판(20)사이에 형성되는 제1전극(30a), 제2 전극(30b), 제3전극(30c)을 포함한다. 아울러 상기 상부기판과 하부기판은 대향되는 구조로 형성함이 바람직하며, 외부의 실링(50)처리 외에도 내부에 대향되는 두 기판을 일정간격으로 이격시킴과 동시에 밀폐공간을 형성하도록 지지부(60)를 형성함이 바람직하다. 상기 지지부는 격벽형상으로 제작될 수 있다. 특히, 상기 지지부(60)를 구성함에 있어 상기 지지부는 격벽형상으로 몰드(Mold)를 이용해 찍어낼 수도 있으며, 나아가 상부기판 또는 하부기판을 직접 포밍(Forming)하여 격벽 일체형으로 형성할 수 있다. 상기 지지부를 형성하는 경우에는, 특히 상기 격벽으로 형성되는 지지부(60)는 가스 충진 공간을 확보하는 동시에 전자가 이웃하는 픽셀에 영향을 주는 크로스 토크 현상을 막는 역할을 한다. 아울러 이러한 지지부는 픽셀의 구분 또는 지지대 역할을 동시에 할 수 있다. 이러한 지지부는 격벽의 형상으로 제작이 가능하며, 다른 실시예로서는 원형, 타원형, 다각형 등의 형상을 구현시킬 수 도 있다. 아울러 지지부를 실리콘 계열의 실재 또는 지르코늄으로 형성시키는 것도 효율을 높일 수 있는 방안이 된다.
상기 상부 및 하부기판(10,20)은 기본적으로 금속물질로 형성되는 금속기판이며, 상기 금속물질은 Ni, Ti, Al, Cu 등이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)가 사용될 수 있다.
특히 본 발명에 형성되는 다수의 전극은 기본적으로 3개의 전극으로 형성함이 바람직하며, 이는 제1전극 내지 제3전극(30a~30c)로 구성된다.
상기 제1전극(30a)은 상기 상부기판(10)의 하측에 형성되며, 상기 제1전극의 상부면과 하부면에는 유전체층(40a)을 형성시킴이 바람직하다. 상기 유전체층(40a) 은 금속재질의 상부기판과 전극의 쇼트를 방지하기 위한 역할을 한다.
아울러 하부기판에는 2개의 제2 전극(30b) 및 제3전극(30c)을 형성할 수 있으며, 이 경우 도시된 것처럼 하부기판의 상부에 2개를 모두 형성시키는 구조로 형성하거나, 하부기판의 상면과 하면에 형성되는 구조로 배치시킬 수 있다. 도시된 것처럼 하부기판의 상부에 2개의 전극을 형성하는 경우에는 각 전극 간에 유전체층(40b,40c)을 형성함과 아울러 상기 하부기판(20)과 인접하는 전극(제3전극)사이에도 유전체층(40d)를 형성함이 바람직하다. 상술한 바와 같이 이러한 유전체층은 기판과 전극 간, 그리고 전극과 전극 간의 쇼트를 방지할 수 있게 해준다. 아울러 유전체층은 쇼트방지의 효율을 위해 그 두께를 1~1000㎛로 형성시킬 수 있으며, 전극의 두께 역시 효율향상을 위해서는 1~1000㎛로 형성시킬 수 있다.
상기 제1전극(30a) 및 제2전극(30b)은 패턴화된 전극으로 상기 상부 및 하부기판의 방향에 가로 또는 세로로 각각 형성되되, 각 전극 간에는 교차하는 구조로 형성시킴이 바람직하다. 아울러 상기 제3전극(30c)은 전면적으로 형성되는 전면전극임이 바람직하다. 상기 제1전극(30a), 제3전극(30c)은 두 기판에 각각 배치되어 전계를 인가하며, 상기 제2전극(30b)은 신호를 외부로 전달하기 위한 역할을 한다. 즉 가스가 엑스레이와 부딪쳐 전자를 발생시키면 상기 제2전극(30b)(리드 아웃 전극)에서 정보를 읽어들이게 된다.
도 4b는 본 발명에 따른 하부전극에 형성되는 제2전극 및 제3전극의 다른 배치를 구현한 것이다. 즉 기본적인 구성은 도 4a와 동일하나, 하부기판(20)의 상부면에 유전체층(40c)으로 이격되는 제2전극(30b)을 형성하고, 상기 하부기판의 하부 면에는 역시 유전체층(40d)으로 이격되는 제3전극(30c)를 형성하게 된다.
상술한 금속기판으로 구성되며, 3개의 전극이 유전체층을 통하여 이격되는 본 발명에 따른 구조에서는 종래의 도 3에 도시된 검출기에 비해, 금속재질로 형성되는 상부기판 및 하부기판으로 인해 고압의 가스 충진이 가능하게 되며, 동일한 조건에서 동일한 강도의 엑스레이가 조사되어도, 발생되는 전자의 양이 현저하게 많아져, 검출감도를 크게 향상시키게 된다. 이하의 {표 1}에서는 이러한 본 발명의 금속재질의 엑스레이 투과율의 현저성을 확인할 수 있다.
{표 1}
※ X-ray condition : 70kvp, 100mA, 0.032sec / Temperature : 21.5℃ / Humidity : 35%
상기 표 1을 참조하면, 기본적으로 검출기의 기판으로 적용하는 본 발명의 바람직한 실시예로서의 구리와 알루미늄의 투과율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 특히 투과율에서 이들 두 금속은 소다 유리기판과 동등한 투과율을 구현할 수 있으며, PD200 유리 기판과 비교해서는 현저하게 높은 투과율을 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 금속기판을 이용하여 내부가스가 1 이상인 검출기를 제작하게 되면 감도가 월등히 높은 고효율의 엑스레이 검출기를 제작할 수 있게 되는 것이다. 또한, 수율이 낮고 고가격의 기존의 검출기와 비교할 경우, 상대적으로 저렴하며 제작공정에 있어서 편리하고 간단하며, 고감도의 대면적 디지털 방사선 영상을 구현할 수 있게 된다. 이러한 고감도를 구현할 수 있게 되면, 특히 사용자가 환자에게 낮은 피폭량으로 높은 감도를 구현할 수 있게 되는 것이다.
상술한 도 4b와는 다른 배치구조로는 하부기판의 외부에 제2전극과 제3전극을 모두 생성시키며, 각각의 기판과 전극 간의 사이를 유전체 층으로 이격시키는 구조를 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 구성하는 내부의 밀폐공간은 가스를 충진할 수 있는 구조로 밀폐되며, 내부에는 X선에 감응하여 전자를 방출할 수 있도록 가스(g)가 충진되어 있다. 상기 가스는 상기 가스 충진공간은 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 담당하고, 순수한 페닝가스 또는 혼합 페닝가스가 충진되어 밀봉 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 가스층에 충진되는 순수 페닝가스는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있으며, 혼합 페닝가스는 상기 순수 페닝 가스를 2 이상 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Xe+Ne, Kr+Ne, Ar+Ne, Xe+CO2, Kr+CO2, Ar+CO2, Xe+CH4, Kr+CH4, Ar+CH4 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 상기 충진되는 순수 페닝가스 또는 혼합 페닝 가스의 양은 압력을 이용하여 조절할 수 있으며, X-레이 감도를 높이기 위해 가능한 높은 가스 압력을 유지하는 것이 바람직하다. 즉 가스타입의 검출감도를 높이는데에는 가장 중요한 요소가 가스압력이 되는 것이며, 본 발명에서는 이러한 가스 충진압력을 고압으로 할 수 있는 특유의 구조를 제공할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에서는 3상 전극을 구비한 엑스레이 검출기의 한 픽셀에 엑스레이를 주사하여 발생한 전자 정보를 읽어 들여 화면에 처리할 수 있으며, 예를 들면 한 픽셀에서 발생한 전자 정보들은 리드아웃 전극(제3전극)을 통하여 회로에 입력되어 픽셀마다 하나의 피크를 형성하게 된다. 이 피크 정보를 연산하여 디스플레이에 처리하면 엑스레이 영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.
이때 본 발명의 지지부인 격벽이 형성되어 있는 경우에는 크로스 토크 현상을 방지함으로 신호의 간섭을 막아 정확한 정보를 읽을 수 있게 한다. 따라서 본 발명은 상기 제1 및 제3전극에 의해 인가되는 전압에 의해 형성된 신호량을 상기 제2전극을 통해 리드아웃하는 회로부를 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
상기 가스층에서 엑스선과 충돌한 가스에서 가스층을 형성하는 최외각 전자가 이온화하면, 상기 제2전극을 통해 축적된 전자에 의해 형성된 신호량이 회로부에서 읽히게 되어 이미지를 검출하게 되는 것이다.보다 구체적으로, 회로부는 각 픽셀 부분에 축적된 전자 및 정공에 의한 신호량을 순차적으로 읽어 들이는 패시브 매트릭스 형식의 리드아웃 방식으로 영상신호를 읽어내어 영상정보를 구현하게 된다.
본 발명은 기본적으로 발명의 과제에서 언급한 것처럼, 금속소재를 이용한 상부 및 하부기판으로 이루어진 가스타입의 검출기를 통하여 고압의 가스주입이 가능하도록 하여 높은 검출효과를 구현할 수 있는 장점이 있음은 상술한 바와 같다. 특히 이와 같은 3상 전극의 구조를 적용한 가스타입의 엑스레이 검출기 구조를 활용하는 것은 아울러, 박막트랜지스터 또는 PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 장점이 구현되는 것은 물론이다. 이는 X-레이 이미지 검출용 디텍터 및 그 방법은 현재 상용되는 TFT를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터와 비교하여 TFT, 포토다이오드, 신틸레이터 및 포토컨덕터를 사용하지 않아 제작 프로세스가 간단하고 대형 평판 제작이 가능한 장점이 구현되는 것이다.
또한, PDP의 격벽을 제거한 방식의 엑스레이 검출기를 제공하여 제작공정의 편의성과 비용의 절감시킴과 아울러 감도를 혁신적으로 증진시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공하는 탁월한 효과가 발생한다. 그리고 다수의 전극라인으로 미세픽셀 제작을 용이하게 하고, 이를 통한 정보검출의 편의성을 획기적으로 단축시켜 대면적 기판에서도 효율적으로 영상정보를 수집할 수 있는 엑스레이 디텍팅을 검출할 수 있게 되는 장점도 아울러 구현하고 있음은 물론이다.
도 1은 종래의 간접방식으로 구현되는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 직접방식으로 구현되는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 요부단면도이다.
Claims (23)
- 엑스레이 디텍터에 있어서,내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체;상기 몸체에 형성되는 다수의 전극;상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 유전체층;을 포함하여 구성되되,상기 디텍터 몸체는 엑스레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,상기 디텍터 몸체는 상부기판과 하부기판으로 이루어지는 금속기판인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 2에 있어서,상기 다수의 전극은 상기 디텍터 몸체의 내부 또는 외부에 형성되는 3개의 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 3에 있어서,상기 유전체층은 상기 다수의 전극의 상부면 또는 하부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 4에 있어서,상기 유전체층은 기판과 인접하는 전극 간과 및 각각의 인접하는 전극 사이를 이격시키는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 5에 있어서,상기 전극은 기판 및 하부 기판에 각각 형성되는 제1전극 및 제2전극; 및상기 하부기판의 내부 또는 외부에 형성되는 제3전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 제2전극 및 제3전극은 상기 하부기판의 내부에 형성되며,상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판간은 유전체층에 의해 이격되는 것을 특 징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 하부기판의 내부에는 상기 제2전극이 형성되고,상기 하부기판의 외부에는 상기 제3전극이 형성되되,상기 하부기판과 각 전극 간에는 유전체층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 하부기판의 외부에 상기 제2전극 및 제3전극이 형성되며,상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판에는 유전체층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1전극 및 제2전극은 수직교차하는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 10에 있어서,상기 제3전극은 전면전극인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 11에 있어서,상기 금속기판은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 6에 있어서,상기 제1 및 제3전극에 의해 인가되는 전압에 의해 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 상기 제2전극을 통해 리드아웃하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 1 또는 6에 있어서,상기 디텍터 몸체는 상기 상부기판과 하부기판 을 지지하는 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 1, 6 , 13 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 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 물질 간의 혼합물로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 15에 있어서,상기 유전체층은 그 두께가 1~1000㎛인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 3에 있어서,상기 각 전극의 두께는 1~1000㎛인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 14에 있어서,상기 지지부는 원형, 타원형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 14에 있어서,상기 지지부는 실리콘 계열의 실재 또는 지르코늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,상기 가스층은 페닝가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 20에 있어서,상기 페닝가스는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 20에 있어서,상기 가스층은 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 2 이상의 가스를 혼합한 혼합페닝가스인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
- 청구항 22에 있어서,상기 혼합페닝가스는 Xe+Ne, Kr+Ne, Ar+Ne, Xe+CO2, Kr+CO2, Ar+CO2, Xe+CH4, Kr+CH4, Ar+CH4 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
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| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |