KR20110044903A - 방사선 검출 장치와 방사선 촬영 장치 - Google Patents

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Abstract

본발명은 방사선 검출 장치와 방사선 촬영 장치에 관한 것으로서, 방사선 검출 장치는 방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과, 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재(13)와, 지지부재의 타면에 지지되고, 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과, 방사선 검출 패널과 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판(15)과, 방사선 검출 패널과 회로 기판 사이에 배치된 단열재(16)와, 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체(46)와, 하우징체 내에 수납되어 지지부재 및 하우징체에 접속되고 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시켜 지지부재의 열을 하우징체에 전도하는 열전도 부재(47)를 구비하는 것을 특징을 한다.

Description

방사선 검출 장치와 방사선 촬영 장치{RADIATION DETECTION DEVICE AND RADIATION PHOTOGRAPHING APPARATUS}
본 발명은 방사선을 검출하는 방사선 검출 장치와 방사선 촬영 장치에 관한 것이다.
종래, 방사선, 특히 X선을 검출하는 X선 검출 장치는 공업용 비파괴 검사나 의료 진단, 구조 해석 등의 과학 연구용 등 넓은 분야에서 이용되고 있다.
X선 검출 장치 중에서도 광검출기와 형광체층을 가진 X선 검출 패널을 구비한 고감도이고 고선예(高鮮銳)의 X선 검출 장치가 알려져 있다. 광검출기는 복수의 포토 센서 및 복수의 박막 트랜지스터(TFT)가 2차원으로 배치된 광전 변환 소자부를 구비한다. 형광체층은 광검출기상에 직접 형성되어 있다. 형광체층은 X선을 광전 변환 소자부에서 검출 가능한 광으로 변환한다.
X선 검출 패널은 판 형상의 지지부재의 일면에 지지되어 있다. 회로 기판은 지지부재의 타면에 지지되고, X선 검출 패널을 구동한다. X선 검출 패널과 회로 기판은 플렉시블 회로 기판으로 전기적으로 접속되어 있다.
X선 검출 장치가 작동하면 회로 기판은 열을 발생한다. 발생한 열의 일부는 X선 검출 장치의 하우징체 내부의 공기 중으로 방열된다. 그러나 그 열의 대부분은 열전도에 의해 보다 온도가 낮은 부재로 이동한다.
따라서, 회로 기판에서 발생한 열은 회로 기판을 지지하는 지지부재로 전도한다. 또한, 지지부재에 전도한 열은 보다 저온인 X선 검출 패널로 전도한다.
X선 검출 패널에 열이 전달되면, X선 검출 패널의 온도가 상승하고, 동작 온도가 고온이 된다. 이와 같으면 광전 변환 소자의 암전류 및 TFT의 리크 전류가 증가하고, 고정 노이즈의 양이 변동하므로 화상 불균형의 원인이 되는 문제가 있다.
회로 기판의 발열량은 부분적으로도 균일하지 않다. 회로 기판의 열전도성은 부분적으로도 균일하지 않다. 이 때문에 X선 검출 패널의 온도에 부분적인 편차가 발생한다. 이 때문에 X선 검출 패널에서 부분적으로 상기 암전류 및 리크 전류의 값이 변동하고, 부분적으로 고정 노이즈가 변화한다.
이 문제에 대해, 회로 기판이나 X선 검출 패널을 냉각 장치로 냉각하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2005-283262호(제 6 페이지, 도 1-도 2) 참조). 냉각 장치로서는 자연 방냉식 냉각기도 있지만, 충분한 냉각 성능을 얻는 데에는 펠티에 소자나 냉수 순환 장치 등이 이용되고 있다.
또한, 리크 전류의 변화량이 일정해지도록 사용하기 24 시간 전부터 X선 검출 장치에 통전하는 방법도 제안되어 있다.
그러나, 회로 기판을 냉각하기 위해 펠티에 소자나 냉수 순환 장치 등의 냉각 장치를 이용한 경우, 그 냉각 장치를 제어할 필요가 있으므로 여분인 시스템이 필요해지는 문제가 있다.
또한, 사용하기 24 시간 전부터 X선 검출 장치에 통전하는 것은 환경에 좋지 않을 뿐만 아니라 사용할 수 있기까지 시간이 너무 걸리고, 실용적이지 않은 문제가 있다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 냉각 장치를 이용하지 않고, 방사선 검출 패널이 회로 기판으로부터 받는 열적 영향을 저감할 수 있는 방사선 검출 장치와 방사선 검출 장치를 구비한 방사선 촬영 장지를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 형태에 따른 방사선 검출 장치는,
방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과,
상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재와,
상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판의 사이에 배치된 단열재와,
상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체와,
상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재를 구비하고 있다.
본 발명의 다른 형태에 따른 방사선 검출 장치는,
방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과,
상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재와,
상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재와,
상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체와,
상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재와,
상기 방사선 검출 패널과 상기 하우징체의 사이에 설치되며, 상기 하우징체 및 지지부재로 둘러싸인 제 1 공간과, 상기 방사선 검출 패널 및 입사창으로 둘러싸인 제 2 공간으로 칸막이되고, 상기 제 1 공간과 제 2 공간 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 프레임 형상의 칸막이재를 구비하고 있다.
본 발명의 다른 형태에 따른 방사선 검출 장치는,
제 1 단열 공간과, 제 2 단열 공간을 가진 방사선 검출 장치로서,
상기 제 1 단열 공간은,
방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재와,
상기 방사선 검출 패널에 간격을 두고 대향 배치된 입사창을 구비하며,
상기 제 2 단열 공간은,
상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재와,
상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과,
도전성을 가진 하우징체와,
상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되는 열전도 부재를 구비하고,
상기 제 1 단열 공간과 상기 제 2 단열 공간은,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재로 단열된다.
본 발명의 다른 형태에 따른 방사선 촬영 장치는,
방사선을 조사하는 방사선 조사부와,
방사선 검출 장치를 구비하고,
상기 방사선 검출 장치는,
방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과,
상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재와,
상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재와,
상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체와,
상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 형태에 따른 방사선 촬영 장치는,
방사선을 조사하는 방사선 조사부와,
방사선 검출 장치를 구비하며,
상기 방사선 검출 장치는,
방사선을 검출하는 방사선 검출 패널과,
상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재와,
상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판과,
상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재와,
상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체와,
상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재와,
상기 방사선 검출 패널과 상기 하우징체 사이에 설치되며, 상기 하우징체 및 지지부재로 둘러싸인 제 1 공간과, 상기 방사선 검출 패널 및 입사창으로 둘러싸인 제 2 공간으로 칸막이되고, 상기 제 1 공간과 제 2 공간 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 프레임 형상의 칸막이재를 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 X선 촬영 장치를 도시한 개략 구성도,
도 2는 도 1에 도시한 X선 검출 장치의 일부를 도시한 단면도,
도 3은 도 2에 도시한 X선 검출 패널의 일부 및 플렉시블 회로 기판을 전개하여 도시한 단면도,
도 4는 상기 X선 검출 장치의 일부를 도시한 분해 사시도이고, 일부를 절개한 X선 검출 패널을 도시한 도면,
도 5는 상기 X선 촬영 장치를 이용한 피사체의 촬영 방법을 나타내는 흐름도,
도 6은 상기 X선 검출 장치의 X선 검출 패널에서 검출되는 백그라운드상을 그래프로 나타내는 설명도, 백그라운드상이라는 것은 광전 변환 소자의 암전류 및 TFT의 리크 전류, 아날로그 회로의 오프셋 전압을 포함한 신호에 의해 생성되는 화상,
도 7은 상기 X선 검출 장치의 X선 검출 패널에서 검출되는 X선상을 그래프로 나타내는 설명도,
도 8은 상기 X선상으로부터 상기 백그라운드상을 뺀 정규 화상을 그래프로 나타내는 설명도,
도 9는 상기 X선 검출 장치의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널의 온도의 변화를 그래프로 나타내는 도면, 및
도 10은 상기 X선 검출 장치의 비교예의 X선 검출 장치의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널의 온도의 변화를 그래프로 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 방사선 촬영 장치를 X선 촬영 장치에 적용한 실시형태에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 X선 검출 장치(1)를 도시한 개략 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 X선 촬영 장치(1)는 방사선을 조사하는 방사선 조사부로서 X선을 조사하는 X선 조사부(2)와, 방사선 검출 장치로서 X선 검출 장치(11), 전원부(3), 제어부(4), 퍼스널컴퓨터(PC)(5) 및 모터(8)를 구비하고 있다.
X선 검출 장치(11)는 X선 조사부(2)로부터 조사되는 X선이 피사체(10)를 투과하여 입사되는 것에 의해 형성되는 X선 상을 검출하고, X선 상을 나타내는 아날로그 신호를 생성하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이다. 또한, 후술하지만 X선 검출 장치(11)는 X선이 입사되지 않고 백그라운드상을 형성하고, 백그라운드상을 나타내는 아날로그 신호를 생성하며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것도 가능하다.
전원부(3)는 X선 조사부(2) 및 X선 검출 장치(11)에 전력을 공급하는 것이다. 제어부(4)는 X선 조사부(2) 및 X선 검출 장치(11)의 기동이나 구동을 제어하는 것이다. 또한, 제어부(4)는 X선 검출 장치(11)로부터 X선상을 나타내는 디지털 신호 및 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 취득하는 것이다.
PC(5)는 화상 처리부(6)와 기억 매체(7)를 구비하고 있다. 화상 처리부(6)는 X선 검출 장치(11)에 의해 형성되는 X선상을 나타내는 디지털 신호 및 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 제어부(4)를 통해 취득 가능하다. 화상 처리부(6)는 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 기억하는 메모리(6a)를 구비하고 있다.
화상 처리부(6)는 X선상을 나타내는 디지털 신호로부터 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 빼는 감산 처리를 실시하는 것이다. 이에 의해 화상 처리부(6)는 X선 검출 장치(11)에 입사되는 X선의 양에만 대응한 정규 화상을 나타내는 디지털 신호를 형성할 수 있다.
기억 매체(7)는 정규 화상을 나타내는 디지털 신호를 기억하는 것이다. 또한, X선 촬영 장치(1)는 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호 및 X선 상을 나타내는 디지털 신호를 기억 매체(7)에 기억할 수 있도록 형성되어 있어도 좋다.
모니터(8)에는 화상 처리부(6)에서 형성된 정규 화상을 나타내는 디지털 신호 또는 기억 매체(7)에 기억된 정규 화상을 나타내는 디지털 신호가 입력된다. 이에 의해 모니터(8)는 정규 화상을 표시하는 것이 가능하다.
계속해서 상기 X선 검출 장치(11)에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 X선 검출 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
X선 검출 장치(11)는 방사선 검출 패널로서의 X선 검출 패널(12), 판형상의 지지부재(13), 회로 기판군(14), 플렉시블 회로 기판(15)), 단열재(16), 하우징체(46) 및 열전도 부재(47)를 구비하고 있다.
지지부재(13)는 X선 검출 패널(12)을 일면에 지지한다. 지지부재(13)는 도전성이 있다. 회로 기판군(14)은 지지부재(13)의 타면에 지지되고, X선 검출 패널(12)을 전기적으로 구동한다. 플렉시블 회로 기판(15)은 X선 검출 패널(12)과 회로 기판군(14)을 전기적으로 접속하고 있다. 단열재(16)는 X선 검출 패널(12)과 회로 기판군(14) 사이에 배치되어 있다.
하우징체(46)는 X선 검출 패널(12), 지지부재(13), 회로 기판군(14), 플렉시블 회로 기판(15), 단열재(16) 및 열전도 부재(47)를 수납하고 있다. 하우징체(46)는 도전성을 갖고 있다. 하우징체(46)는 X선 검출 패널(12)과 대향한 위치에 형성된 개구(46a)를 구비하고 있다.
복수의 스페이서(33)는 아날로그 회로 기판(31) 및 지지부재(13)에 접속되고, 전기 도전성 및 열전도성을 갖고 있다. 복수의 스페이서(34)는 아날로그 회로 기판(31) 및 디지털 회로 기판(32)에 접속되며, 전기 도전성 및 열전도성을 갖고 있다. 스페이서(33) 및 스페이서(34)는 다단으로 적층되어 있다.
아날로그 회로 기판(31)은 스페이서(33)를 통해 지지 부재(13)에 전기적 및 열적으로 접속되어 있다. 디지털 회로 기판(32)은 스페이서(34), 아날로그 회로 기판(31) 및 스페이서(33)를 통해 지지부재(13)에 전기적 및 열적으로 접속되어 있다. 또한, 스페이서(33) 및 스페이서(34)는 일체로 형성되고, 디지털 회로 기판(32)에 바로 접속되어도 좋다.
이 때문에 아날로그 회로 기판(31), 디지털 회로 기판(32) 및 지지부재(13)의 기준 전위를 동일하게 할 수 있다. 또한, 회로 기판군(14)(아날로그 회로 기판(31), 디지털 회로 기판(32) 등)에서 발생한 열을 지지부재(13)에 전도할 수 있다. 또한, 회로 기판군(14)으로부터 지지부재(13)에 전달되는 열은 열전도 외에 복사열 및 열 유동에 의해 전달된다.
열전도 부재(47)는 지지부재(13) 및 하우징체(46)에 접속되어 있다. 열전도 부재(47)는 아날로그 회로 기판(31)의 개구 및 디지털 회로 기판(32)의 개구를 통과한다. 또한, 열전도 부재(47)는 아날로그 회로 기판(31) 및 디지털 회로 기판이 배치되어 있지 않은 부분을 통과해도 좋다.
열전도 부재(47)는 지지부재(13) 및 하우징체(46)를 전기적으로 도통시킨다. 열전도 부재(47)는 열전도성을 갖고 있다. 열전도 부재(47)는 지지부재(13)의 열을 하우징체(46)로 전도한다.
상기와 같이 회로 기판군(14) 및 하우징체(46)는 전기적 및 열적으로 접속되어 있다. 회로 기판군(14), 지지부재(13) 및 하우징체(46)의 기준 전위는 동일해진다. 이 때문에 회로 기판군(14)의 기준 전위와, 하우징체(46)의 전위에 차가 생긴 경우에 발생할 우려가 있는 회로 기판군(14)의 신호(검출 신호)로의 노이즈의 혼입을 억제할 수 있다.
회로 기판군(14)에서 발생한 열은 열전도 부재(47) 등을 통한 열전도나 복사열이나 열유동에 의해 하우징체(46)에 전달된다. 이 때문에 회로 기판군(14)에서 발생한 열을 하우징체(46)의 외측으로 방출할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서 열전도 부재(47)는 지지부재(13)에 삽입되어 있다. 이 때문에 지지부재(13)의 두께를 얇게 할 수 있고, 경량화할 수 있다. 또한, 열전도 부재(47)를 지지부재(13)에 접속하는 수단은 여러 가지 변형 가능하고, 예를 들면 용접에 의해 접속되어 있어도 좋다.
도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 X선 검출 패널(12)은 광검출기(21)와, 광검출기(21)상에 직접 형성된 형광체층(22)을 구비하고 있다. 형광체층(22)은 광검출기(21)의 X선의 입사측에 위치하고 있다. 형광체층(22)은 X선을 광검출기(21)에서 검출 가능한 광으로 변환하는 것이다.
광검출기(21)는 유리 기판(23), 복수의 배선부(25), 복수의 박막 트랜지스터(TFT)(26), 전하 취출부(전극 패드부)(A) 및 포토센서(24)를 구비하고 있다. 포토센서(24)는 복수의 포토다이오드(27)를 구비하고 있다.
광전 변환 소자부(28)는 유리 기판(23)상에 2차원적으로 형성되어 있다. 자세하게는 광전 변환 소자부(28), 유리 기판(23) 상에 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 각 광전 변환 소자부(28)는 포토다이오드(27) 및 TFT(26)로 형성되어 있다. 포토 다이오드(27)는 형광체층(22)으로 변환된 광을 전기 신호로 변환하는 것이다. 포토 다이오드(27)로 변환된 전기 신호는 TFT(26)에 부여된다.
배선부(25)는 유리 기판(23)상에 형성되고, TFT(26)에 접속되어 있다. 전하 취출부(A)는 유리 기판(23)의 외주부에 형성되어 있다. 전하 취출부(A)는 배선부(25)에 접속되어 있다.
회로 기판군(14)은 도시하지 않은 제어 기판, 아날로그 회로 기판(31), 디지털 회로 기판(32), 도시하지 않은 전원 회로 기판 등을 구비하고 있다. 제어 기판은 X선 검출 패널을 제어하는 것이다. 아날로그 회로 기판(31)은 플렉시블 회로 기판(15)으로부터의 아날로그 신호를 수신하는 기능, 처리하는 기능 및 디지털 신호로 변환하는 기능 중 1 개 이상을 갖고 있다.
디지털 회로 기판(32)은 다른 기판을 제어하는 기능 및 X선 검출 장치(11)의 외부와 통신하는 기능 중 1개 이상을 갖고 있다. 전원 회로 기판은 다른 기판에 전원을 공급하는 것이다.
회로 기판군(14)은 복수의 스페이서(33) 및 복수의 스페이서(34)에 의해 지지부재(13)의 타면에 이간된 상태로 지지되어 있다.
플렉시블 회로 기판(15)은 플렉시블 기판(41)과, 플렉시블 기판(41)의 일단에 접속된 IC 탑재 기판(42)과, 검출용 집적 회로(43)를 구비하고 있다. 검출용 집적 회로(43)는 IC 탑재 기판(42)에 실장되어 있다. 플렉시블 기판(41)의 타단은 X선 검출 패널(12)의 전하 취출부(A) 상에 이방 도전성 접착재(44)를 통해 배치되어 있다. 커넥터(45)는 IC 탑재 기판(42)의 일단에 설치되어 있다. IC 탑재 기판(42)은 커넥터(45)에 의해 아날로그 회로 기판(31)에 접속되어 있다.
또한, 단열재(16)는 단열성이 우수한 수지계 재료 또는 파이버계 재료를 이용할 수 있다. 단열재(16)는 X선 검출 패널(12)과 회로 기판군(14) 사이에 배치되어 있다. 이 실시형태에서 단열재(16)는 X선 검출 패널(12) 및 지지부재(13) 사이에 끼워져 있다. 단열재(16)는 도시하지 않은 접착재나 양면 접착 테이프에 의해 X선 검출 패널(12) 및 지지부재(13)에 접착되어 있다. 단열재(16)는 제전(制電) 특성을 갖고 있다. 단열재(16)는 판형상으로 형성되고, 1mm내지 5mm의 두께를 갖고 있다.
입사창(50)은 하우징체(46)의 외측에 장착되어 있다. 입사창(50)은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 형성되어 있다. 입사창(50)은 X선 검출 패널(12)에 간격을 두고 대향 배치되어 있다. 입사창(50)은 개구(46a)에 겹쳐지고, 하우징체(46)에 접속되어 있다. 입사창(50)은 X선을 투과하므로 X선은 입사창(50)을 투과하여 X선 검출 패널(12)에 입사된다.
칸막이재로서의 열가소성 수지재(48)는 X선 검출 패널(12)과 하우징체(46) 사이에 설치되어 있다. 열가소성 수지재(48)는 X선 검출 패널(12)의 외주부 및 하우징체(46)를 접합하고 있다. 이 실시형태에서 열가소성 수지재(48)는 분단되지 않고 프레임 형상으로 일체로 형성되어 있다. 또한, 열가소성 수지재(48)는 분단된 복수의 분할부에서 형성되어 있어도 좋다.
열가소성 수지재(48)는 제 1 공간(Sa)과 제 2 공간(Sb)으로 칸막이하는 것이다. 제 1 공간(Sa)은 열가소성 수지재(48), 하우징체(46) 및 지지부재(13)로 둘러싸인 공간이다. 제 2 공간(Sb)은 열가소성 수지재(48), X선 검출 패널(12) 및 입사창(50)으로 둘러싸인 공간이다. 열가소성 수지재(48)는 제 1 공간(Sa)과 제 2 공간(Sb) 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 것이다. 이 실시형태에서 열가소성 수지재(48)는 제 1 공간(Sa)과 제 2 공간(Sb) 사이에서의 공기의 왕래가 불가능하도록 격리되어 있다.
계속해서 상기와 같이 구성된 X선 촬영 장치(1)를 이용하여 피사체(10)를 촬영하는 촬영 방법에 대해 설명한다. 도 5는 X선 촬영 장치(1)를 이용한 피사체(10)의 촬영 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 피사체(10)의 촬영 방법이 시작되면, 우선 단계(S1)에서 전원부(3)가 X선 조사부(2) 및 X선 검출 장치(11)에 전력을 공급하고, 제어부(4)가 X선 조사부(2) 및 X선 검출 장치(11)를 기동 및 구동한다.
단계(S2)에서 제어부(4)는 X선 조사부(2)로부터 X선을 조사시키지 않고 X선 검출 장치(11)에 백그라운드상을 형성시킨다. 백그라운드상은 X선 검출 패널의 온도에 대응하여 광변환 소자(27)에 발생하는 암전류와, TFT(26)에 발생하는 리크 전류의 값과, 아날로그 회로 기판(31)의 오프셋 전압을 포함한 신호에 의해 생성되는 화상이다.
복수의 광변환 소자(27)에 발생하는 암전류 및 TFT(26)에 발생하는 리크 전류에 불균형이 있는 경우, 백그라운드상에 불균형이 발생하게 된다.
자세하게는 단계(S2)에서 X선 검출 패널(12)은 X선이 입사되지 않고 백그라운드상을 형성하고, 백그라운드상을 나타내는 아날로그 신호를 생성한다. 백그라운드상을 나타내는 아날로그 신호는 회로 기판군(14)에서 디지털 신호로 변환되고, 제어부(4)를 통해 화상 처리부(6)에 전송된다. 또한, 회로 기판군(14)에서 디지털 신호로 변환할 때, 아날로그 신호는 복수 비트로 변환된다. 화상 처리부(6)는 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 취득하고, 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 메모리(6a)에 기억한다.
도 6에 도시한 바와 같이, X선 검출기 패널의 소자 특성의 편차, 온도 편차 등에 기인하고, 화상 처리부(6)가 취득한 백그라운드상에 신호 레벨의 편차가 발생한다. 즉, X선 검출 패널(12) 내의 위치에 따라서 디지털 신호의 강도에 편차가 발생한다.
또한, 도 6 내지 도 8의 X선 상은 본래 평면적인 분포를 가진 데이터이지만, 여기서는 일차원적으로 나타내 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 단계(S3)에서 제어부(4)는 X선 조사부(2)로부터 조사되는 X선이 피사체(10)를 투과하여 X선 검출 장치(11)로 입사됨으로써 X선 검출 장치(11)에 X선상을 형성시킨다.
자세하게는 단계(S3)에서 X선 검출 패널(12)은 피사체(10)를 투과한 X선이 입사됨으로써 X선 상을 형성하고, X선 상을 나타내는 아날로그 신호를 생성한다. X선 상을 나타내는 아날로그 신호는 회로 기판군(14)에서 디지털 신호로 변환되고, 제어부(4)를 통해 화상 처리부(6)로 전송된다.
도 7에 도시한 바와 같이 화상 처리부(6)가 취득한 X선 상은 백그라운드상의 성분과 입사 X선량에 대응한 신호 성분의 합이다. 이 때문에 X선 상에 백그라운드 상의 신호 성분이 포함된다. 따라서 X선 검출 패널(12) 전체에 선량이 균일한 X선이 입사되어도 화상 불균형이 남는다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 단계(S4)에서 화상 처리부(6)는 취득한 X선 상을 나타내는 디지털 신호로부터 메모리(6a)에 기억된 백그라운드상을 나타내는 디지털 신호를 빼는 감산 처리를 실시한다. 이에 의해 화상 처리부(6)는 X선 검출 장치(11)로의 입사 X선량에만 대응한 정규 화상을 나타내는 디지털 신호를 형성할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이 화상 처리부(6)가 형성한 정규 화상에 백그라운드상의 성분은 포함되어 있지 않으므로 X선 검출기 패널의 소자 특성의 편차, 온도 편차 등에 기인하는 신호 레벨의 편차를 배제할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 단계(S5)에서 화상 처리부(6)에서 형성한 정규 화상을 나타내는 디지털 신호를 기억 매체(7)에 기억한다. 또한, 화상 처리부(6)에서 형성한 정규 화상을 나타내는 디지털 신호를 모니터(8)에 입력하고, 정규 화상을 모니터(8)에 표시함으로써 피사체(10)의 촬영 방법이 종료된다.
여기서 본원 발명자들은 X선 검출 장치(11)의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널(12)의 온도의 변화에 대해 조사했다. 또한, 비교예로서 상기 단열재(16) 및 열전도 부재(47)를 설치하지 않고 형성된 X선 검출 장치의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널(12)의 온도의 변화에 대해서도 함께 조사했다.
본 실시형태의 X선 검출 장치(11)의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널(12)의 온도의 변화에 대해 조사한 결과를 도 9에 도시한다. 비교예의 X선 검출 장치의 기동 시간에 대한 X선 검출 패널(12)의 온도의 변화에 대해 조사한 결과를 도 10에 도시한다.
도 9에 도시한 바와 같이 X선 검출 패널(12)의 온도는 전체적으로 낮고, 포화 온도도 약 35℃로 40℃ 이하였다. 이 때문에 광변환 소자(27)에 발생하는 암전류 및 TFT(26)에 발생하는 리크 전류를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
X선 검출 패널(12)의 온도 변화는 전원 투입 후 20분이 경과하면 0.13℃/min 이하이고, 완만하다. 즉, X선 검출 패널(12)의 온도 변화는 전원 투입 후 20분 이내에 0.13℃/min 이하가 된다. 이 때문에 상기 감산 처리(화상 보정)를 실시하는 간격을 길게 할 수 있으므로 X선의 연속 조사의 장기화를 도모할 수 있다.
X선 검출 장치(11)를 기동하고 나서 20분이 경과하면 X선 검출 패널(12)의 온도 변화는 0.13℃/min 이하이고, 상기 감산 처리 후의 보정 오차를 억제할 수 있으며, 상기 감산 처리에 의한 효과를 충분히 얻을 수 있다. 이 때문에 X선 검출 장치(11)를 기동하고 나서 20분 후에는 피사체(10)의 영향을 양호하게 실시할 수 있다.
한편, 도 10에 도시한 바와 같이 비교예의 X선 검출 장치에서 X선 검출 패널(12)의 온도는 전체적으로 높고, 포화 온도도 40℃를 초과하는 결과가 되었다. 이 때문에 X선 검출 패널(12)에 발생하는 리크 전류를 억제하는 것은 곤란하다. 특히 X선 검출 패널(12)의 온도가 40℃를 초과하면 광변환 소자(27)에 발생하는 암전류나 TFT에 발생하는 리크 전류가 급격히 커지고, 또한 리크 전류의 변동이 커진다. 이 경우, 상기 감산 처리를 실시해도 감산 처리 후의 보정 오차를 억제할 수 없고, 상기 감산 처리에 의한 효과를 얻을 수 없다고 추측된다.
또한, 상기 감산 처리에 의한 효과가 얻어진다고 해도 X선 검출 패널(12)의 온도 변화는 크므로 상기 감산 처리(화상 보정)를 실시하는 간격을 짧게 할 필요가 있고, X선의 연속 조사의 장기화를 도모할 수 없다고 추측된다.
도시하지 않지만, X선 검출 장치를 기동하고 나서 20분 후에 TFT의 온도 변화는 크고, 0.13℃/min 을 초과하는 결과가 얻어졌다. 이 때문에 X선 검출 장치(11)를 기동한 직후부터 피사체(10)의 촬영을 양호하게 실시할 수 없다고 추측된다.
바꾸어 말하면 X선 검출 장치(11)는 제 1 단열 공간과 제 2 단열 공간을 갖고 있다. 제 1 단열 공간 및 제 2 단열 공간은 이들 사이에 배치된 단열재(16)로 단열되어 있다. 제 1 단열 공간은 X선 검출 패널(12), 단열재(16) 및 입사창(50)을 구비하고 있다. 제 2 단열 공간은 지지부재(13), 회로 기판군(14) 중 어느 하나의 회로 기판, 하우징체(46) 및 열전도 부재(47)를 구비하고 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 따른 X선 촬영 장치(1)에 의하면, X선 검출 장치(11)는 X선 검출 패널(12), 지지부재(13), 회로 기판군(14) 중 어느 한쪽의 회로 기판, 플렉시블 회로 기판(15), 열전도 부재(47) 및 단열재(16)를 구비하고 있다.
X선 검출 장치(11)가 작동하면, X선 검출 패널(12)의 이면측에 배치되는 회로 기판군(14)으로부터 열이 발생한다. 회로 기판군(14)으로부터 발생한 열의 일부는 하우징체(46) 내부의 공기 중으로 전달된다. 그러나, 회로 기판군(14)으로부터 발생한 열의 대부분은 열전도에 의해 보다 온도가 낮은 부재로 전도한다.
따라서, 회로 기판군(14)으로부터 발생한 열은 스페이서(33, 34)나 공기를 통해 지지부재(13)에 전도하게 된다. 종래의 구조의 X선 검출 장치이면 지지부재(13)로 전도한 열은 보다 저온인 X선 검출 패널(12)로 전도하게 된다.
그러나, 이 실시형태의 X선 검출 장치(11)에서 X선 검출 패널(12)과 지지부재(13) 사이에 단열재(16)가 배치되어 있다. 단열재(16)는 X선 검출 패널(12)과 회로 기판군(14)) 사이의 열 저항을 크게 할 수 있다. 단열재(16)는 X선 검출 패널(12)과 회로 기판군(14)을 열적으로 격리할 수 있다. 이 때문에 회로 기판군(14)에서 발생한 열의 지지부재(13)로부터 X선 검출 패널(12)로의 전도를 저감할 수 있다.
X선 검출 장치(11)는 열전도 부재(47)를 구비하고 있다. 이 때문에 지지부재(13)로 전도한 열을 보다 열 저항이 작은 열전도 부재(47)를 통해 하우징체(46)에 전도시킬 수 있다. 또한, 하우징체(46)로 전달된 열은 하우징체(46)의 외측 표 면에 배치되는 냉각 기구에 의해 외기로 방출된다.
또한, 하우징체(46) 내부의 공기로 전달된 열은 하우징체(46) 내부를 순환하게 된다. 그러나, 열가소성 수지재(48)에 의해 회로 기판군(14)이 위치하는 제 1 공간(Sa)과, X선 검출 패널(12)이 위치하는 제 2 공간(Sb) 사이에서의 공기의 순환을 방지할 수 있다.
이 때문에 냉각 장치를 이용하지 않고, 회로 기판군(14)에서 발생한 열로 X선 검출 패널(12)의 동작 온도가 높아지는 것을 저감할 수 있고, 화상 불균형의 발생을 억제할 수 있다.
특히 단열재(16)는 판형상으로 형성되고, 1mm 내지 5mm의 두께를 갖고 있다. X선 검출 패널(12)의 온도 변화는 전원 투입 후 20분 이내에 0.13℃/min 이하가 된다. 단열재(16)에 의해 X선 검출 패널(12)의 온도 변동이 완만해지므로 상기 화상 처리부(6)에 의한 화상 처리에서 화상 불균형의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 단열재(16)는 X선 검출 패널(12)과 지지부재(13)의 사이에 끼워져 있으므로 지지부재(13)에 전달된 열의 X선 검출 패널(12)로의 전도를 확실히 저감할 수 있다.
단열재(16)는 제전 특성을 갖고 있다. X선 검출 패널(12)을 조립할 때(X선 검출 패널(12)을 고정할 때)의 정전기의 발생을 억제할 수 있다.
지지부재(13)는 도전성을 갖고 있다. 이 때문에 각 회로 기판의 기준 전위를 동일하게 할 수 있다.
하우징체(46)는 도전성을 갖고 있다. 스페이서(33, 34), 지지부재(13) 및 열전도 부재(47)는 회로 기판군(14) 및 하우징체(46)를 전기적으로 도통시키고 있다. 이 때문에 하우징체의 기준 전위와 회로 기판의 기준 전위를 동일하게 할 수 있으므로 미소한 기준 전위차에 의한 노이즈를 억제할 수 있고, 노이즈가 적은 정규 화상을 취득할 수 있다.
상기와 같기 때문에 냉각 장치를 이용하지 않고, X선 검출 패널이 회로 기판으로부터 받는 열적 영향을 저감할 수 있는 X선 검출 장치와 X선 검출 장치를 구비한 X선 촬영 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 실시 단계에서는 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화 가능하다. 또한, 상기 실시형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 여러 가지 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면 실시형태에 나타내는 전체 구성요소에서 몇가지 구성 요소를 삭제해도 좋다.
예를 들면 단열재(16)는 지지부재(13)와 회로 기판군(14) 사이에 배치해도 좋다. 이 경우에도 회로 기판군(14)으로부터 지지부재(13)로의 열전도를 억제할 수 있다. 이 때문에 회로 기판군(14)에서 발생한 열로 X선 검출 패널(12)의 동작 온도가 높아지는 것을 저감할 수 있다.
X선 검출 패널은 X선을 광으로 변환하고 나서 전기 신호로 변환하는 간접 변환형 X선 검출 패널에 한정되지 않고, X선을 직접, 전기 신호로 변환하는 직접 변환형 X선 검출 패널이라도 상술한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 X선 검출 장치와 X선 촬영 장치에 한정되지 않고, 각종 X선 검출 장치와 X선 촬영 장치에 적용하는 것이 가능하다. 도 1은 X선 촬영 장치의 개략 구성을 도시한 일례이다.
상기 화상 처리는 화상 처리부(6)에 한정되지 않고, 소프트웨어에 의한 처리로 대응하는 것도 가능하다. 상기 화상 처리는 제어부(4)에서 실시해도 좋고, PC(5)에서 실시해도 좋다. 상기 화상 처리를 회로 기판군(14)에서 실시하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 방사선 검출 패널을 구비한 방사선 검출 장치와 방사선 촬영 장치이면 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 냉각 장치를 이용하지 않고, 방사선 검출 패널이 회로 기판으로부터 받는 열적 영향을 저감할 수 있는 방사선 검출 장치와 방사선 검출 장치를 구비한 방사선 촬영 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 방사선을 검출하는 방사선 검출 패널,
    상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재,
    상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재,
    상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체,
    상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재는 상기 방사선 검출 패널과 상기 지지부재 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재는 제전(制電) 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 검출 패널에 간격을 두고 대향 배치되어 상기 하우징체에 접속되며, 방사선을 투과하는 입사창, 및
    상기 방사선 검출 패널과 상기 하우징체 사이에 설치된 프레임 형상의 칸막이 부재를 추가로 구비하고,
    상기 하우징체는 상기 입사창에 겹친 개구를 갖고,
    상기 칸막이재는 상기 하우징체 및 지지부재로 둘러싸인 제 1 공간과, 상기 방사선 검출 패널 및 입사창으로 둘러싸인 제 2 공간으로 칸막이하고, 상기 제 1 공간과 제 2 공간 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재는 판형상으로 형성되고, 1mm 내지 5mm의 두께를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 기판 및 지지부재에 접속되고, 전기 도전성을 가지며, 상기 회로 기판에서 발생한 열을 상기 지지부재에 전도하는 스페이서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  7. 방사선을 검출하는 방사선 검출 패널,
    상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재,
    상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재,
    상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체,
    상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체로 전도하는 열전도 부재, 및
    상기 방사선 검출 패널과 상기 하우징체 사이에 설치되고, 상기 하우징체 및지지부재로 둘러싸인 제 1 공간과, 상기 방사선 검출 패널 및 입사창으로 둘러싸인 제 2 공간으로 칸막이하고, 제 1 공간과 제 2 공간 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 프레임 형상의 칸막이재를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  8. 제 1 단열 공간과 제 2 단열 공간을 가진 방사선 검출 장치에 있어서,
    상기 제 1 단열 공간은,
    방사선을 검출하는 방사선 검출 패널,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재, 및
    상기 방사선 검출 패널에 간격을 두고 대향 배치된 입사창을 구비하고,
    상기 제 2 단열 공간은,
    상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재,
    상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판,
    도전성을 가진 하우징체, 및
    상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되는 열전도 부재를 구비하고,
    상기 제 1 단열 공간과 상기 제 2 단열 공간은,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재로 단열되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
  9. 방사선을 조사하는 방사선 조사부, 및
    방사선 검출 장치를 구비하고,
    상기 방사선 검출 장치는,
    방사선을 검출하는 방사선 검출 패널,
    상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재,
    상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판 사이에 배치된 단열재,
    상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체 및
    상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬영 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방사선 검출 장치에 의해 형성되는 방사선상을 취득 가능하고, 방사선이 입사되지 않고 상기 방사선 검출 장치에 의해 형성되는 백그라운드상을 취득하고, 상기 방사선 조사부로부터 조사되는 방사선이 피사체를 투과하여 상기 방사선 검출 장치에 입사되는 것에 의해 형성되는 방사선상을 취득하고, 상기 방사선상으로부터 상기 백그라운드상을 빼는 감산 처리를 실시하며, 상기 방사선 검출 장치에 입사되는 방사선의 양에만 대응한 정규 화상을 형성하는 화상 처리부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬영 장치.
  11. 방사선을 조사하는 방사선 조사부, 및
    방사선 검출 장치를 구비하고,
    상기 방사선 검출 장치는,
    방사선을 검출하는 방사선 검출 패널,
    상기 방사선 검출 패널을 일면에 지지하는 도전성을 가진 지지부재,
    상기 지지부재의 타면에 지지되고, 상기 방사선 검출 패널을 구동하는 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하는 플렉시블 회로 기판,
    상기 방사선 검출 패널과 상기 회로 기판의 사이에 배치된 단열재,
    상기 방사선 검출 패널, 회로 기판, 지지부재 및 단열재를 수납하는 도전성을 가진 하우징체 및
    상기 하우징체 내에 수납되고, 상기 지지부재 및 하우징체에 접속되며, 상기 지지부재 및 하우징체를 전기적으로 도통시키고, 상기 지지부재의 열을 상기 하우징체에 전도하는 열전도 부재 및
    상기 방사선 검출 패널과 상기 하우징체 사이에 설치되고, 상기 하우징체 및 지지부재로 둘러싸인 제 1 공간과, 상기 방사선 검출 패널 및 입사창으로 둘러싸인 제 2 공간으로 칸막이하고, 상기 제 1 공간과 제 2 공간 사이에서의 공기의 왕래를 억제하는 프레임 형상의 칸막이재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬영 장치.
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