KR20140145019A - 컴퓨터 단층 촬영 시스템의 엑스선 발생 방법 및 장치 - Google Patents

컴퓨터 단층 촬영 시스템의 엑스선 발생 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

고속으로 피검체의 엑스선 이미지를 획득할 수 있는 엑스선 발생 방법 및 장치가 제공된다. CT 촬영 시스템이 피검체를 검사할 때, 엑스선 발생 장치에서 방출된 회전하는 엑스선을 통해 피검체의 엑스선 이미지를 획득할 수 있으므로, 다양한 각도에서 피검체의 엑스선 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 엑스선 발생 장치 또는 피검체가 서로 움직일 필요가 없으므로, 고속으로 엑스선 이미지를 획득할 수 있어 신속하게 피검체를 검사할 수 있다.

Description

컴퓨터 단층 촬영 시스템의 엑스선 발생 방법 및 장치 {Method and apparatus for radiating x-ray of computer tomography system}
본 발명은 컴퓨터 단층 촬영 시스템에서 엑스선을 발생시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 단층(computer tomography, CT) 촬영 시스템은 종래의 엑스선(x-ray) 촬영 기법으로 얻은 인체 내부의 투영 데이터를 컴퓨터로 재구성하여 단층 영상을 생성하는 기술이다.
통상, CT 촬영 시스템은 회전하는 엑스선 발생기와 고정된 피검체, 또는 고정된 엑스선 발생기와 회전하는 피검체의 상대 운동을 통하여 다양한 각도로 획득된 여러 장의 사진을 컴퓨터로 재구성한다. 근래, 고배율의 CT 촬영 시스템을 반도체 회로에 적용하여 회로 내부의 미세한 결함을 찾아내고 있다.
하지만, 고배율의 CT 촬영 시스템은 시야(field of view, FOV)가 좁아서 분석할 수 있는 영역이 제한적이고 분석에 많은 시간이 소요되므로, 반도체 공정 라인 상에서 수 많은 칩을 실시간으로 분석하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는, CT 촬영 시스템에서 고속으로 피검체의 엑스선 이미지를 획득할 수 있는 엑스선 발생 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, CT 촬영 시스템의 엑스선 발생 장치가 제공된다. 상기 엑스선 발생 장치는, 3차원 공간의 z방향으로 전자빔을 발생시키는 전자 소스, 전자빔에 상기 3차원 공간의 x방향 또는 y방향으로 힘을 전달하여 z방향에 대하여 미리 정해진 각도만큼 전자빔을 편향시키는 빔 편향부, 그리고 전자빔이 충돌하여 엑스선을 방출하는 타겟부를 포함한다.
상기 엑스선 발생 장치는, 편향된 전자빔을 집속하는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
상기 엑스선 발생 장치에서 타겟부는, 3차원 공간의 z축을 중심으로 3차원 공간의 x-y 평면을 회전하는 엑스선을 방출할 수 있다.
상기 엑스선 발생 장치에서 전자 소스는 음극이고, 타겟부는 양극일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, CT 촬영 시스템의 엑스선 발생 방법이 제공된다. 상기 엑스선 발생 방법은, 3차원 공간에서 z방향으로 전자빔을 발생시키는 단계, 전자빔에 x방향 또는 y방향으로 힘을 전달하여 z방향에 대하여 미리 정해진 각도만큼 전자빔을 편향시키는 단계, 그리고 전자빔을 타겟에 충돌시켜 엑스선을 방출하는 단계를 포함한다.
상기 엑스선 발생 방법은, 엑스선을 방출하는 단계 이전에, 편향된 전자빔을 집속하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 엑스선 발생 방법에서 엑스선을 방출하는 단계는, 3차원 공간의 z축을 중심으로 3차원 공간의 x-y 평면을 회전하는 엑스선을 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 엑스선 발생 방법에서 전자빔은 음극에서 발생되고, 타겟은 양극일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, CT 촬영 시스템이 제공된다. 상기 CT 촬영 시스템은, 3차원 공간의 z축을 중심으로 3차원 공간의 x-y 평면 위를 회전하는 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생 장치, 회전하는 엑스선이 피검체를 투과한 후 형성한 엑스선 이미지를 검출하는 검출부, 그리고 검출된 엑스선 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 재구성하는 제어부를 포함한다.
상기 CT 촬영 시스템에서 검출부는, 피검체의 위쪽에 위치한 엑스선 발생 장치로부터 방출된 엑스선이 피검체를 투과한 후, 피검체의 아래쪽 x-y 평면에 형성한 엑스선 이미지를 검출할 수 있다.
상기 CT 촬영 시스템의 엑스선 발생 장치에서 피검체까지의 거리가 피검체에서 검출부까지의 거리보다 짧을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, CT 촬영 시스템이 피검체를 검사할 때, 엑스선 발생 장치에서 방출된 회전하는 엑스선을 통해 피검체의 엑스선 이미지를 획득할 수 있으므로, 다양한 각도에서 피검체의 엑스선 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 엑스선 발생 장치 또는 피검체가 서로 움직일 필요가 없으므로, 고속으로 엑스선 이미지를 획득할 수 있어 신속하게 피검체를 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 발생 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템과 반도체 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 발생 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선 발생 장치(100)는, 전자 소스(110), 빔 편향부(120), 렌즈부(130), 그리고 타겟부(140)를 포함한다.
전자 소스(110)는, 전자빔을 발생시켜 도 1의 z방향으로 전자빔을 방출할 수 있다.
빔 편향부(120)는, 전자 소스에서 방출된 전자빔을 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 빔 편향부(120)는 z방향으로 방출되는 전자빔에 x 및 y방향의 힘을 전달하여 전자빔을 z축에 대하여 원하는 각도로 편향시킬 수 있다. 즉, 편향된 전자빔을 나타내는 벡터의 모임은 각 벡터의 시점은 꼭지점에 고정되고 각 벡터의 종점은 밑면(원)의 테두리를 따라 분산된 원뿔 형상을 나타낼 수 있다.
따라서, 편향된 전자빔 벡터는 z축을 원뿔의 축으로 하는 원뿔의 꼭지점에서 원뿔의 밑면을 향하게 되고, 편향된 전자빔 벡터의 종점은 빔 편향부에서 전달하는 x 및 y방향의 힘의 크기에 따라 z축을 중심으로 회전하며 xy 평면에 위치한 양극 타겟에 부딪힐 수 있다.
렌즈부(130)는, 빔 편향부를 통해 편향된 전자빔을 집속시킬 수 있다.
타겟부(140)는, 렌즈부에서 집속된 전자빔이 엑스선을 방출할 수 있도록 하는 양극 타겟을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전자 소스(110)에서 z방향으로 방출된 전자빔은 빔 편향부(120)에서 편향되고, 렌즈부(130)에서 집속된 후 양극 타겟에 부딪힐 수 있다. 이때, 양극 타겟은 xy 평면에 형성된 타겟부(140)에 포함되고, 전자빔은 z축을 중심으로 회전하면서 양극 타겟과 충돌하여 x-y 평면에서 회전하는 엑스선을 방출할 수 있다.
아래에서는 도 1의 엑스선 발생 장치(100)를 이용한 CT 촬영 시스템에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템(10)은, 엑스선 발생 장치(100), 검출부(200), 그리고 제어부(300)를 포함한다.
검출부(200)에는, 피검체를 투과한 엑스선이 도달하고, 검출부(200)에 도달한 엑스선은 피검체(20)의 엑스선 이미지를 형성한다. 즉, 검출부(200)는 x-y 평면에 형성되고, 엑스선 발생 장치에서 방출된 엑스선은 z축 위에 위치한 피검체(20)를 투과한 후, 피검체(20) 아래쪽의 x-y 평면에 피검체(20)의 엑스선 이미지를 형성할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 피검체(20)가 다양한 각도에서 촬영될 수 있도록 엑스선 발생 장치(100)에서 엑스선이 z축을 중심으로 회전하며 방출되고, 각기 다른 각도로 피검체(20)를 투과한 엑스선이 엑스선 이미지를 검출부(200)에 형성할 수 있다. 이때, 엑스선 발생 장치(100)에서 피검체(20)까지의 거리는 피검체(20)에서 검출부(200)까지의 거리보다 가까울 수 있다.
제어부(300)는, 엑스선이 다양한 각도로 피검체(20)를 투과한 후 형성된 엑스선 이미지를 조합함으로써 3차원 이미지를 재구성한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템(10)의 사용자는 제어부(300)에서 재구성한 3차원 이미지를 통해 피검체(20)의 결함을 알아낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, CT 촬영 시스템(10)과 피검체(20)가 서로 상대적으로 운동하지 않더라도, CT 촬영 시스템(10)의 엑스선 발생 장치(100)에서 엑스선을 회전시켜 방출할 수 있기 때문에, 피검체(20)의 엑스선 이미지를 고속으로 얻을 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템과 반도체 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, CT 촬영 시스템(10)은 반도체 웨이퍼에 형성된 칩을 각각 검사할 수 있다. 즉, CT 촬영 시스템(10)의 엑스선 발생 장치와 검출부 사이에 반도체 웨이퍼를 위치시키고, CT 촬영 시스템(10)과 반도체 웨이퍼가 상대적으로 이동하며 각각의 칩을 검사할 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 CT 촬영 시스템(10)은 반도체 웨이퍼에 형성된 한 줄의 칩을 한 번에 검사할 수 있다.
위와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 CT 촬영 시스템(10)이 피검체를 검사할 때, 엑스선 발생 장치에서 방출된 회전하는 엑스선을 통해 피검체의 엑스선 이미지를 획득할 수 있으므로, 다양한 각도에서 피검체의 엑스선 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 엑스선 발생 장치 또는 피검체가 서로 움직일 필요가 없으므로, 고속으로 엑스선 이미지를 획득할 수 있어 신속하게 피검체를 검사할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 컴퓨터 단층(computer tomography, CT) 촬영 시스템의 엑스선 발생 장치로서,
    3차원 공간의 z방향으로 전자빔을 발생시키는 전자 소스,
    상기 전자빔에 상기 3차원 공간의 x방향 또는 y방향으로 힘을 전달하여 상기 z방향에 대하여 미리 정해진 각도만큼 상기 전자빔을 편향시키는 빔 편향부, 그리고
    상기 전자빔이 충돌하여 엑스선을 방출하는 타겟부
    를 포함하는 엑스선 발생 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 편향된 전자빔을 집속하는 렌즈부
    를 더 포함하는 엑스선 발생 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 타겟부는,
    상기 3차원 공간의 z축을 중심으로 상기 3차원 공간의 x-y 평면을 회전하는 엑스선을 방출하는 엑스선 발생 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 전자 소스는 음극이고, 상기 타겟부는 양극인 엑스선 발생 장치.
  5. 컴퓨터 단층(computer tomography, CT) 촬영 시스템의 엑스선 발생 방법으로서,
    3차원 공간에서 z방향으로 전자빔을 발생시키는 단계,
    상기 전자빔에 x방향 또는 y방향으로 힘을 전달하여 상기 z방향에 대하여 미리 정해진 각도만큼 상기 전자빔을 편향시키는 단계, 그리고
    상기 전자빔을 타겟에 충돌시켜 엑스선을 방출하는 단계
    를 포함하는 엑스선 발생 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 엑스선을 방출하는 단계 이전에,
    상기 편향된 전자빔을 집속하는 단계
    를 더 포함하는 엑스선 발생 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 엑스선을 방출하는 단계는,
    상기 3차원 공간의 z축을 중심으로 상기 3차원 공간의 x-y 평면을 회전하는 엑스선을 방출하는 단계
    를 포함하는 엑스선 발생 방법.
  8. 제5항에서,
    상기 전자빔은 음극에서 발생되고, 상기 타겟은 양극인 엑스선 발생 방법.
  9. 컴퓨터 단층(computer tomography, CT) 촬영 시스템으로서,
    3차원 공간의 z축을 중심으로 상기 3차원 공간의 x-y 평면 위를 회전하는 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생 장치,
    상기 회전하는 엑스선이 피검체를 투과한 후 형성한 엑스선 이미지를 검출하는 검출부, 그리고
    검출된 엑스선 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 재구성하는 제어부
    를 포함하는 CT 촬영 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 검출부는,
    상기 피검체의 위쪽에 위치한 엑스선 발생 장치로부터 방출된 상기 엑스선이 상기 피검체를 투과한 후, 상기 피검체의 아래쪽 x-y 평면에 형성한 상기 엑스선 이미지를 검출하는 CT 촬영 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 엑스선 발생 장치에서 상기 피검체까지의 거리가 상기 피검체에서 상기 검출부까지의 거리보다 짧은 CT 촬영 시스템.
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