KR20100026706A - Ｘ-레이 이미지 검출용 디텍터 - Google Patents

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KR20100026706A
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Abstract

본 발명은 X-레이 이미지 검출용 디텍터에 관한 것으로, 내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체와 상기 몸체에 형성되는 다수의 전극, 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 저온공정이 가능한 재료로 형성되는 절연막층을 포함하여 구성되되, 상기 디텍터 몸체는 엑스레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존의 플라즈마 디스플에이 패널을 이용한 엑스레이 검출기의 제조공정 시에, 패널을 형성하는 기판의 구조를 금속재질로 형성하고, 통전을 방지하는 유전체를 폴리머 계열의 에폭시 등의 절연막층으로 형성하며, 상온전극을 도입함으로써, 고온에서 이루어지는 공정을 모두 제거하여 상온에서 공정이 진행될 수 있도록 함으로써, 제작시간을 현저하게 단축시키면서도 기판의 안정성이 높아 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
X-레이 디텍터, 금속기판, 상온 전극, 절연막층

Description

Ｘ-레이 이미지 검출용 디텍터{X-RAY DETECTOR WITH METAL SUBSTRATES}
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, 본 발명은 이러한 가스타입의 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 형성함에 있어서, 패널을 형성하는 기판의 구조를 금속재질로 형성하고, 통전을 방지하는 유전체를 폴리머 계열의 에폭시 등의 절연막층으로 형성하며, 상온전극을 도입함으로써, 고온에서 이루어지는 공정을 모두 제거하여 상온에서 공정이 진행될 수 있도록 함으로써, 제작시간을 현저하게 단축시키면서도 기판의 안정성이 높아 수율을 높일 수 있는 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 인 지할 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 구현하였다.
그러나, 종래의 TFT를 이용한 디텍터는 제조공정에 있어서 포토다이오드의 별도 제작이나, 전력소모의 매우 커 기기의 안정성을 떨어뜨리고 많은 열이 발생하는 등 제조방식 및 구조상의 복잡성으로 인해 많은 문제가 있었다. 또한, 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 1은 종래의 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 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.
또한, PDP 패널의 제작과정에서 연속적인 고온 소성 공정으로 인해 제작시간이 지연되며, 이로 인해 재료가 약해져서 고진공의 압력에 견디지 못하고 깨지는 현상이 발생하였다. 따라서 PDP를 이용한 엑스레이 이미지 검출용 디텍터를 제작하는 과정에서 고온 소성 공정에 따른 제작시간의 장기화를 해결하고, 물질에 의한 엑스레이의 투과율을 감소 및 엑스레이 변환 물질을 고압으로 주입의 어려움을 해소할 수 있는 검출기 제작의 필요성이 강하게 요청되고 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 플라즈마 디스플에이 패널을 이용한 엑스레이 검출기를 제조에서, 기판의 구조를 금속재질로 형성하면서, 통전을 방지하는 유전체를 폴리머 계열의 에폭시 등의 절연막층으로 형성하고, 상온전극을 도입함으로써, 고온에서 이루어지는 공정을 모두 제거하여 상온에서 공정이 진행될 수 있도록 함으로써, 제작시간을 현저하게 단축시키면서도 기판의 안정성이 높아 수율을 높일 수 있는 엑스레이 검출기를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 상술한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 엑스레이 디텍터는, 내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체와 상기 몸체에 형성되는 다수의 전극, 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 저온공정이 가능한 재료로 형성되는 절연막층을 포함하여 구성되되, 상기 디텍터 몸체는 엑스레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이로써 고온의 소성공정을 제거하여 제작시간을 단축할 수 있으며, 다양한 저온 공정에 적용가능한 재료를 사용할 수 있으며, 상온에서 모든 공정이 진행 가능하게 하여 제작공정이 간단해 지고, 공정시간이 짧아지되, 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 구현될 수 있다.
또한, 상술한 상기 디텍터 몸체는 상부기판과 하부기판으로 이루어지는 금속 기판으로 형성될 수 있다. 이로써, 엑스레이 투과율을 높이면서도 강도가 강한 재질의 기판을 사용하여 안정성을 높이면서 저가격 고감도의 디지털 방사선 영상을 구현시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 상기 금속기판은 Al 또는 Cu로 형성할 수 있도록 한다.
본 발명의 상기 절연막층은 폴리머 계열의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하되, 바람직하게는 에폭시로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 상기 절연막층은 상기 다수의 전극의 상부면 또는 하부면에 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 절연막층을 배치함에 있어, 기판과 인접하는 전극 간 및 각각의 인접하는 전극의 사이를 이격시키도록 할 수 있다.
특히, 상술한 상기 절연막 층은 그 두께가 1~1000㎛로 형성함이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 전극은 상기 디텍터 몸체의 내부 또는 외부에 형성되는 2개 또는 3개의 전극으로 형성시킬 수 있다.
특히, 이러한 전극의 배치에 있어서, 상기 다수의 전극은 상부기판 및 하부기판에 각각 형성되는 제1전극 및 제2전극과 상기 하부기판의 내부 또는 이부에 형성되는 제3전극으로 형성시킬 수 있다.
또한, 상술한 3상의 전극구조의 배치에 있어서, 상기 제2전극 및 제3전극은 상기 하부기판의 내부에 형성되며, 상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판 간은 상기 절연막층에 의해 이격되는 구조로 형성시키거나, 상기 하부기판의 내부에는 제2전극이, 상기 하부기판의 외부에는 제3전극이 형성되며, 상기 하부기판과 각 전극 간 에는 상기 절연막층에 의해 이격되는 구조로 형성시킬 수 있다.
또한, 위의 배치구조와는 다르게 상기 하부기판의 외부에는 제2전극 및 제3전극이 형성되며, 상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판 간은 상기 절연막층에 의해 이격되는 구조로 배치시킬 수 있다.
상술한 3상 전극의 구조에서 기 제1전극 및 제2전극은 수직 교차하는 구조로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3전극은 전면전극인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 각 전극의 두께는 1~1000um로 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 요지에 따른 상온에서의 제조를 가능하게 하기 위해, 상기 각 전극은 상온 전극으로 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 디텍터 몸체는 상기 상부기판과 하부기판을 지지하는 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하여 제조될 수 있다.
특히, 상기 지지부는 금속, 세라믹 또는 폴리머 계열로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지부는 원형, 타원형 및 다각형 중 선택되는 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하여 제조될 수 있다.
또한, 이미지신호를 읽어들이는 구성으로, 상기 제1전극 및 제3전극에 인가되는 전압으로 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 상기 제2전극을 통해 리드아웃하는 회로부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 가스층은 페닝가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 X- 레이 이미지 검출용 디텍터를 제공할 수 있다.
특히, 상기 페닝가스는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나로 형성되거나, Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 2 이상의 가스를 혼합한 혼합페닝가스로 형성될 수 있다.
상술한 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 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존의 플라즈마 디스플에이 패널을 이용한 엑스레이 검출기의 제조공정시에, 패널을 형성하는 기판의 구조를 금속재질로 형성하고, 통전을 방지하는 유전체를 폴리머 계열의 에폭시 등의 절연막층으로 형성하며, 상온전극을 도입함으로써, 고온에서 이루어지는 공정을 모두 제거하여 상온에서 공정이 진행될 수 있도록 함으로써, 제작시간을 현저하게 단축시키면서도 기판의 안정성이 높아 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 새로운 형태의 가스타입 평판패널 디지털 엑스레이 검출장치에 관한 것으로, 고온의 소송공정 없이 저온 상태에서 패널을 제작할 수 있도록 하여, 제작시간을 단축시킬 수 있고, 금속기판으로 인해 강도가 보장되며, 고압의 가스를 주입시킬 수 있는 새로운 구조의 저온 공정에 의한 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 제공하는 것을 그 기술적 요지로 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 따른 저온공정이 가능하며, 고압의 가스주입이 용이하도록 제작된 구성의 디지털 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 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 몸체(10,20) 상에 형성되는 다수의 전극(30a,30b,30c), 그리고 상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 저온공정이 가능한 재료로 형성되는 절연막층(40a, 40b, 40c, 40d)을 포함하여 구성된다. 상술한 상기 디텍터 몸체는 상부기판(10)과 하부기판(20)으로 형성되는 실시예로서 설명하나, 다른 실시예로는 일체형으로 형성할 수도 있다.
상기 상부기판 및 하부기판(10,20)은 대향되는 구조로 배치됨이 바람직하며, 외부의 실링(50)처리 외에도 내부에 대향되는 두 기판을 일정간격으로 이격시킴과 동시에 밀폐공간을 형성하는 지지부(60)을 포함함이 바람직하다.
상기 기판(10,20)은 기본적으로 엑스레이 투과율이 높은 금속재질로 형성함이 바람직하며, 금속기판을 형성하는 금속물질은 Ni, Ti, AL, Cu 등이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)가 사용될 수 있다. 이러한 금속기판은 강도가 우수해, 고압의 가스를 주입하는 경우에도 파손되지 않으며 안정성을 확보할 수 있게 한다.
상기 절연막층(40a,40b,40c,40d)은 기판과 전극, 전극과 전극 사이에 형성되어 쇼트를 방지하는 역할을 하며, 기존의 유전체를 사용하지 않고, 저온 공정이 가능하도록 하는 재료로 폴리머계 물질을 사용함이 바람직하다. 특히 바람직하게는 에폭시를 사용할 수 있으며, 이는 상온에서 굳으며 접착력을 가지고 있어 저온공정이 가능하게 하면서도 안정적으로 접착되는 장점이 있다.
상기 전극((30a,30b,30c)은 기판의 내외부에 배치되며, 기존에 사용되는 고온전극 대신 상온전극을 사용함이 바람직하다. 특히 상기 금속재질의 기판 위에 통전 방지를 위하여 에폭시를 인쇄하고 그 위에 2종류 또는 3종류의 전극을 기판의 내부나 외부에 형성할 수 있다. 본 바람직한 실시예에서는 3상 전극을 예로 설명하나, 2개의 전극을 형성하는 것도 가능함은 물론이다.
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 절연막층(40a)을 형성시킴이 바람직하다.상기 절연막층(40a)은 금속재질의 상부기판과 전극의 쇼트를 방지하기 위한 역할을 하며, 본 발명에서는 이 절연막층으로 폴리머계 물질을 사용가능하며, 바람직하게는 에폭시를 인쇄하여 사용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
아울러 하부기판에는 2개의 제2 전극(30b) 및 제3전극(30c)을 형성할 수 있으며, 이 경우 도시된 것처럼 하부기판의 상부에 2개를 모두 형성시키는 구조(도 2a)로 형성하거나, 하부기판의 상면과 하면에 각각 나누어 배치형성되는 구조(도 2b), 또는, 하부기판의 외부에 제2 및 제3전극을 배치하는 구조(도 2c)와 같이 배치시킬 수 있다.
도 2a에 도시된 것처럼 하부기판의 상부에 2개의 전극을 형성하는 경우에는 각 전극 간에 절연막층(40b,40c)을 형성함과 아울러 상기 하부기판(20)과 인접하는 전극(제3전극)사이에도 절연막층(40d)를 형성함이 바람직하다.
상술한 바와 같이 이러한 절연막층은 기판과 전극 간, 그리고 전극과 전극 간의 쇼트를 방지할 수 있게 해줌은 물론, 저온의 공정에서도 적용이 가능한 것으로 특히 에폭시 물질을 이용하여 형성시킴이 바람직하다. 상기 절연막층은 쇼트방지의 효율을 위해 그 두께를 1~100㎛로 형성시킬 수 있으며, 상술한 제1 내지 제2전극의 두께 역시 효율향상을 위해서는 1~100㎛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.
또한, 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 2b는 본 발명에 따른 하부전극에 형성되는 제2전극 및 제3전극의 다른 배치를 구현한 것이다. 즉 기본적인 구성은 도 2a와 동일하나, 하부기판(20)의 상부 면에 절연막층(40c)으로 이격되는 제2전극(30b)을 형성하고, 상기 하부기판의 하부면에는 역시 절연막층(40d)으로 이격되는 제3전극(30c)를 형성하게 된다.
도 2c 는 하부기판의 외부에 제2 전극과 제3전극을 배치하는 구조이며, 각 전극의 역할을 동일하다. 물론 이 경우에도 각 전극 간과 기판 사이는 절연막층으로 이격시킴이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 지지부(60)는 픽셀을 구분하고, 기판을 지지하는 지지대 역할을 하며, 격벽형상으로 몰드(Mold)를 이용해 찍어낼 수 있으며, 나아가 하부기판 또는 상부기판을 직접 포밍(forming)하여 격벽 일체형으로 형성시킬 수 있다. 물론 이러한 지지부는 픽셀구분이 될 경우에는 제거할 수도 있으며, 이 때에는 금속기판으로 하여금 평판 패널형태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 지지부는 격벽의 형상 외에, 원형, 타원형, 다각형의 형상으로 구현이 가능하며, 금속, 세라믹, 또는 폴리머 계열의 물질을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에서는 기본적으로 고온공정으로 진행되어야할 구성요소를 저온공정에서 제작 가능하도록, 금속기판과 저온공정용 폴리머계열의 절연막층 등의 구성으로 형성하여 기판의 강도를 보장하여 고압의 가스주입을 용이하게 하는 한편, 제작시간을 현저하게 단축시키면서 수율이 높고 안정성이 확보된 고감도의 검출기를 제고할 수 있게 되는 것이다. 특히 엑스레이 투과율 면에서도 본 발명에 따른 검출기는 현저한 우수성을 확보할 수 있게 된다. 아래의 {표 1}은 각 기판의 상태에 따른 엑스레이 투과율을 측정한 비교표이다.
{표 1}
Figure 112008062130925-PAT00001
※X-ray condition : 70kvp, 100mA, 0.032sec /; Temperature : 25.4℃/Humidity : 68%
위 결과를 살펴보면, 엑스레이 투과율이 높으면서도 통전을 가장 완벽하게 방지하는 경우는 알루미늄 기판에 에폭시를 도포한 구조임을 알 수 있다.
특히 도 3을 참조하면, 도 3은 소다 유리기판을 사용하여 2.0X10-6Torr의 진공과 고온공정으로 제작된 평판 가스 엑스레이 검출기의 신호를 나타낸 그래프이다. 아래의 식에 따라 이 경우의 감도로 환산하면 0.20nC/mR.cm2 의 값이 나온다.
{식 1}
Figure 112008062130925-PAT00002
도 4를 참조하면, 도 4는 재료와 제작공정을 변화시켜, 진공이 없는 저온공정으로 제작된 본 발명에 따른 엑스레이 검출기의 신호를 나타낸다. 이 경우 위 식 1에 따라 환산된 감도는 0.42nC /mR·㎠ 가 측정된다.
도 3 및 도 4의 패널을 비교하면 감도 측면에서 본 발명이 더 우수하며, 특히 고온 배기와 소성 공정이 필요하지 않아 제작시간이 약 80%이상 줄일 수 있게 되는 현저한 장점이 있게 된다. 특히 동일한 가스를 주입하여도 고온공정이 없는 안정적인 구조이기 때문에 감도가 월등히 높은 고효율 평판 가스 엑스레이 검출기를 제작할 수 있게 되는 것이다.
아래의 {표 2}는 본 발명에 따른 검출기의 기판에 적용하는 금속물질에 대한 투과율을 비교한 것이다.
{표 2}
Figure 112008062130925-PAT00003
※ X-ray condition : 70kvp, 100mA, 0.032sec / Temperature : 21.5℃ / Humidity : 35%
위 표 2에 의해 알 수 있듯이, 기판을 구성함에 적용 가능한 물질에서 구리와 알루미늄의 투과율이 현저하게 높은 것을 알 수 있다.특히 투과율 면에서 이 둘 두 금 속은 소다 유리기판과 동등한 투과율을 구현할 수 있으며, PD200 유리 기판과 비교해서는 현저하게 높은 투과율을 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 금속기판을 이용하여 제작된 검출기는 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.
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 충진 공간은 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 2이상 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 페닝가스의 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, 상기 회로부는 각 픽셀 부분에 축적된 전자 및 정공에 의한 신호량을 순차적으로 읽어 들이는 패시브 매트릭스 형식의 리드아웃 방식으로 영상신호를 읽어내어 영상정보를 구현하게 된다.
상술한 본 발명에 따른 기판과 공정방법을 적용한 X-레이 이미지 검출용 디 텍터는 기존의 검출기가 갖는 문제인 고온의 공정을 제거함으로써, 제작시간을 단축함으로써 수율의 향상을 가져올 수 있으며, 다양한 저온재료를 사용할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로 본 발명에서는 이러한 공정을 위하여 금속기판을 사용하며, 고온전극이 아닌 상온 전극을 사용하며, 절연막층을 에폭시 등의 폴리머계열의 저온공정이 가능한 물질을 사용하며, 실링을 위한 재료도 에폭시 등으로 형성할 수 있도록 하여 고온 공정을 모두 제거하고 상온에서 모든 공정이 진행될 수 있도록 한다. 이로써 공정 중에 기판의 깨짐 현상을 배재하여 기판의 안정성을 높일 수 있으며, 상온공정으로 기존 공정보다 제작시간을 현저하게 줄일 수 있게 되는 것이다.
특히 수율이 낮고 고가격의 기존 검출기와 비교하였을 경우, 제작공정이 간단하여 공정시간이 짧고 반면에 수율은 높일 수 있으며, 엑스레이 투과율이 높으면서도 강도 또한 강한 금속재질의 기판을 사용하여 안정성을 높여, 저가격 고감도의 디지털 방사선 영상을 가지는 검출기를 제공할 수 있는 장점을 구현할 수 있게 되는 것이다.
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.
도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이(PDP)를 이용한 X-레이 이미지 검출용 디텍터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 요부단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 엑스레이 검출기의 검출신호에 대한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검출기의 검출신호에 대한 그래프이다.

Claims (25)

  1. X-레이 디텍터에 있어서,
    내부에 가스가 충진되어 X-레이 신호를 전기적인 신호로 변환시키는 가스층이 형성되는 밀폐공간을 형성하는 디텍터 몸체;
    상기 디텍터 몸체에 형성되는 다수의 전극;
    상기 디텍터 몸체의 내부에 형성되는 저온공정이 가능한 재료로 형성되는 절연막 층;을 포함하여 구성되되,
    상기 디텍터 몸체는 X-레이 투과성이 높은 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 디텍터 몸체는 상부기판과 하부기판으로 이루어지는 금속기판인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속기판은 Al 또는 Cu로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연막층은 폴리머 계열의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 절연막층은 에폭시로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 절연막층은 상기 다수의 전극의 상부면 또는 하부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 절연막층은 기판과 인접하는 전극 간 및 각각의 인접하는 전극의 사이를 이격시키는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연막 층은 그 두께가 1~1000um 인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 전극은 상기 디텍터 몸체의 내부 또는 외부에 형성되는 2개 또는 3개의 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 전극은 상부기판 및 하부기판에 각각 형성되는 제1전극 및 제2전극과 상기 하부기판의 내부 또는 이부에 형성되는 제3전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2전극 및 제3전극은 상기 하부기판의 내부에 형성되며,
    상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판 간은 상기 절연막층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부기판의 내부에는 제2전극이, 상기 하부기판의 외부에는 제3전극이 형성되며, 상기 하부기판과 각 전극 간에는 상기 절연막층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 하부기판의 외부에는 제2전극 및 제3전극이 형성되며,
    상기 제2전극, 제3전극 및 하부기판 간은 상기 절연막층에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  14. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극은 수직 교차하는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제3전극은 전면전극인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  16. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 전극의 두께는 1~1000㎛인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  17. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 전극은 상온 전극인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  18. 청구항 2 또는 10에 있어서,
    상기 디텍터 몸체는 상기 상부기판과 하부기판을 지지하는 지지부를 통하여 이격되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 지지부는 금속, 세라믹 또는 폴리머 계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 지지부는 원형, 타원형 및 다각형 중 선택되는 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  21. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1전극 및 제3전극에 인가되는 전압으로 형성된 전자 및 정공에 의한 신호량을 상기 제2전극을 통해 리드아웃하는 회로부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스층은 페닝가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 페닝가스는 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 가스층은 Xe, Kr, Ar, Ne, He 중 선택된 2 이상의 가스를 혼합한 혼합페닝가스인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 검출용 디텍터.
  25. 청구항 24에 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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