KR20150036840A - 엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치 - Google Patents

엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치 Download PDF

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강지훈
박성규
오진환
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Abstract

엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치를 제공한다. 본 엑스선 검출기는 서로 이격 배치되는 캐소드 전극과 에노드 전극, 캐소드 전극과 에노드 전극 사이에 배치되며 엑스선을 흡수하여 전하를 발생시키는 광전도층을 포함하는 검출부, 검출부의 제1 면과 접하며 캐소드 전극의 온도를 제어하는 제1 온도 제어부 및 검출부의 면 중 제1 면과 대면하는 제2 면에 접하며, 에노드 전극의 온도를 제어하는 제2 온도 제어부를 포함한다.

Description

엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치{X-ray detecter and x-ray photograghing apparatus including the same}
본 개시는 엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치에 관한 것이다.
진단용 엑스선 검출기로서 박막 트랜지스터를 이용한 엑스선 검출기가 주목받고 있다. 엑스선 검출기는 엑스선으로 촬영한 엑스선 영상 또는 엑스선 투시 영상을 디지털 신호로 출력한다. 이러한 엑스선 검출기는 직접 방식과 간접 방식으로 나뉜다.
직접방식은 포토컨덕터(photoconductor)로 엑스선을 직접 전하로 변환하며, 간접방식은 신틸레이저(scintillator)로 엑스선을 가시광선으로 변환한 후, 변환된 가시광선을 포토다이오드와 같은 광전변환소자로 전하로 변환하는 방식이다.
특히, 직접 방식으로 엑스선을 검출할 때, 포터 컨덕터층 내에서 분극이 발생하여 엑스선을 정확히 검출하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 엑스선 검출시 분극 발생을 줄일 수 있는 엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따르는 엑스선 검출기는, 서로 이격 배치되는 캐소드 전극과 에노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 에노드 전극 사이에 배치되며 엑스선을 흡수하여 전하를 발생시키는 광전도층을 포함하는 검출부; 상기 검출부의 제1 면과 접하며, 상기 캐소드 전극의 온도를 제어하는 제1 온도 제어부; 및 상기 검출부의 면 중 상기 제1 면과 대면하는 제2 면에 접하며, 상기 에노드 전극의 온도를 제어하는 제2 온도 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 온도 제어부및 상기 제2 온도 제어부 중 적어도 하나는 상기 캐소드 전극 및 상기 에노드 전극 중 적어도 하나의 온도를 제어함으로써 상기 광전도층의 분극 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 온도 제어부 및 상기 제2 온도 제어부 중 적어도 하나는 상기 캐소드 전극과 상기 에노드 전극간의 온도 차가 30℃ 이상이 되도록 상기 캐소드 전극 및 상기 에노드 전극 중 적어도 하나의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 온도 제어부는, 상기 캐소드 전극의 온도가 50℃이상이 되도록 상기 캐소드 전극의 온도를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제2 온도 제어부는, 상기 에노드 전극의 온도가 20℃이하가 되도록 상기 에노드 전극의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 온도 제어부는, 인가된 전압에 의해 상기 캐소드 전극을 가열시키는 히팅층;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 캐소드 전극과 상기 히팅층 사이에 배치되는 제1 절연층; 및 상기 히팅층상 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 전극;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 히팅층의 가장자리 영역에 상호 대응되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 엑스선 검출기의 중심 축을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극과 중첩되지 않으면서 상기 히팅층과 이격 배치되어 있는 더미 전극;을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 더미 전극과 상기 히팅층 사이에 배치되는 제2 절연층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히팅층상에 배치되는 제3 전극; 을 더 포함하고, 상기 캐소드 전극과 상기 제3 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 히팅층은 상기 캐소드 전극을 가열시킬 수 있다.
그리고, 상기 제2 온도 제어부는, 상기 에노드 전극에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열전 소자 및 히트 싱크중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전 소자가 복수 개인 경우, 상기 복수 개의 열전 소자는 서로 이격 배치될 수 있다.
그리고, 상기 검출부는, 상기 에노드 전극과 접하며, 상기 광전도층에서 발생된 전하에 대응하여 전기적 신호를 생성하는 칩 모듈 기판;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 온도 제어부는, 상기 칩 모듈 기판의 하면에 접할 수 있다.
그리고, 상기 제2 온도 제어부는, 상기 칩 모듈 기판에서 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
또한, 상기 칩 모듈 기판은, 열전도성이 있는 기판을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광전도층은, CZT(CdZnTe)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치는, 엑스선을 발생시키는 엑스선 소스; 및 앞서 기술한 엑스선 검출기로서, 상기 엑스선 소스에서 발생된 엑스선 중 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기;를 포함할 수 있다.
본 개시의 엑스선 검출기 및 엑스선 촬영 장치는 분극 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검출기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 검출부의 분극 발생을 설명하는 참조도면이다.
도 3 내지 도 7은 제1 온도 제어부를 나타내는 다양한 실시예들이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 온도 제어부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선 검출기를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 산란 제거기를 포함한 엑스선 검출기를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 일부 외관을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 엑스선 검출기 및 이를 포함한 엑스선 촬영 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서 "대상체"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검출기(100)를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 검출부(110)의 분극 발생을 설명하는 참조도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엑스선 검출기(100)는 대상체를 투과한 엑스선을 검출하고, 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환시킨다. 엑스선 검출기(100)은 엑스선을 흡수하는 복수 개의 픽셀(PIXEL)로 형성될 수 있다. 픽셀은 2차원 어레이로 형성될 수 도 있고, 1차원 어레이로 형성될 수도 있다. 여기서 각 픽셀은 서로 이격 배치되는 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112), 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112) 사이에 배치되며 엑스선을 흡수하여 전하를 발생시키는 광전도층(Photo conductive layer)(113)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(111) 및 광전도층(113)은 하나의 층으로 형성되어 모든 픽셀에 공통으로 적용될 수 있다. 그리고, 에노드 전극(112)은 패턴화되어 각 픽셀에 하나의 에노드 전극(112)이 할당될 수 있다.
캐소드 전극(111)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등 투명하면서 전기 전도성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 엑스선이 투과될 수 있다. 캐소드 전극(111)은 하나의 층으로 형성되어 엑스선 검출기(100)의 모든 픽셀에 공통의 전압을 인가할 수 있다. 캐소드 전극(111)에 인가되는 직류 전압에 따라 광전도층(113)에는 전계가 형성될 수 있다.
광전도층(113)(Photo Conductive Layer)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), CdTe, CZT(CdZnTe), HgI2, PbI2, PbO, BiI3 등 다양한 물질로 이루어질 수 있으며, 엑스선을 흡수하면 전하가 발생하여 광전도층(113)에 전기적 신호가 흐르게 된다.
구체적으로, 광전도층(113)이 엑스선을 흡수하면, 광전도층(113)은 전하, 예를 들어, 전자-정공쌍을 발생시킨다. 이때, 전자와 정공은 반대 극성의 전극으로 이동한다. 예를 들어, 전하 중 정공은 캐소드 전극(111)으로 이동하고, 전자는 에노드 전극(112)으로 이동하게 된다. 한편, 정공의 속도는 전자의 속도에 비해 느린 반면 전자는 에노드 전극(112)으로 이동할수록 가속된다. 그리하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 정공이 캐소드 전극(111)에 도달하기 전에 전자가 에노드 전극(112)에 도달하게 되어 분극이 발생할 수 있다.
엑스선량이 클수록 상기한 광전도층(113)의 분극은 더 크게 발생할 수 있다. 광전도층(113)에서의 공간 전하(space charge)의 발생과 분극 결과에 따라 전하 밀도(
Figure pat00001
)는 하기 수학식 1과 같이 증가한다.
[수학식 1]
Figure pat00002
여기서, q는 광전도층(113) 내의 전하이고,
Figure pat00003
는 광전도층(113)에 입사되는 엑스선량,
Figure pat00004
는 엑스선으로부터 입사되는 광자의 평균 에너지 (photon mean energy), Λ는 입사된 광자가 광전도층내에서 수직 방향(전극 방향)으로 이동한 거리, ε는 전자-정공쌍 생성 에너지(pair creation energy) 및
Figure pat00005
는 전기장에 의한 전하의 속도이고, Z는 분극을 발생시키는 전하와 캐소드 전극(111)간의 거리이다.
수학식 1에 도시된 바와 같이, 분극은 전하의 유효 속도와 밀접한 관계에 있다. 또한, 전하의 유효 속도는 하기 수학식 2와 같이, 정공의 디트래핑 계수와 반비례하고, 정공의 디트래핑(de-trapping) 상수는, 하기 수학식 3과 같이, 광전도층(113)의 온도와 반비례한다.
[수학식 2]
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
는 정공의 트래핑 상수이고,
Figure pat00008
는 정공의 이동도(mobility)이며, V는 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112)간의 전압, L은 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112)간 거리이다.
[수학식 3]
Figure pat00009
여기서, EA는 정공의 에너지 레벨이고, T는 광전도층의 온도, k는 볼트만(Boltzman) 상수이다. 그리하여, 광전도층의 온도를 높임으로써, 광전도층(113)의 분극 현상을 감소시킬 수 있다.
광전도층의 온도를 높이기 위해 캐소드 전극(111)의 온도를 높일 수 있다. 캐소드 전극(111)의 온도를 높이기 위해, 제1 온도 제어부(120)는 캐소드 전극(111)을 가열시키는 히팅층(211)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기한 히팅층(211)은 히팅층(211)에 인가되는 전압에 의해 열이 발생하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 히팅층(211)은 카본으로 형성될 수 있다. 히팅층(211)에 전압을 인가하는 전극은 다양하게 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 제1 온도 제어부를 나타내는 다양한 실시예들이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 온도 제어부(120a)는, 히팅층(211), 캐소드 전극(111)과 히팅층(211) 사이에 배치되는 제1 절연층(212) 및 히팅층(211)상에 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 전극(213, 214)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(213, 214)은 엑스선의 투과가 높고 전도성이 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(213, 214)은 은으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 절연층(212)은 엑스선을 투과할 수 있는 전기적 절연 물질로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 전극(213, 214)은 히팅층(211)의 가장자리 영역에 상호 대응되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(213, 214)은 상기 엑스선 검출기(100)의 중심 축(X)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 온도 제어부(120a)는 제1 및 제2 전극(213, 214)을 덮는 제2 절연층(215)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 절연층(215)은 엑스선 투과가 높은 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 절연층(215)은 PET(Polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다. 도 3에서 제1 및 제2 전극(213, 214)이 히팅층(211)의 상면상에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극(213, 214)은 히팅층(211)의 하면상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극(213, 214)이 히팅층(211)의 하면상에 배치되는 경우, 제2 절연층(215)이 필요하지 않을 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 전극(213, 214)의 배치로 제1 및 제2 전극(213, 214)이 배치된 영역을 투과한 엑스선량과 제1 및 제2 전극(213, 214)이 배치되지 않는 영역을 투과한 엑스선량이 다를 수 있다. 엑스선 량의 차이로 인해 영상의 왜곡이 발생할 수도 있다. 그리하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 온도 제어부(120c)는, 제1 및 제2 전극(213, 214)과 중첩되지 않으면서 히팅층(211)과 이격 배치되어 있는 더미 전극(216)을 더 포함할 수 있다. 더미 전극(216)은 제1 및 제2 전극(213, 214)과 동일한 물질로 형성될 수 있지만, 히팅층(211)에 전압을 인가하지 않는다. 더미 전극(216)은 제1 및 제2 전극(213, 214)의 배치로 엑스선량의 차이가 발생하는 것을 보완하는 기능을 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 더미 전극(216)은 제2 절연층(215)상에 배치될 수 있다. 또한, 더미 전극(216)상에는 제3 절연층(217)이 더 포함될 수도 있다. 제2 절연층(215)의 두께(d1)와 와 제3 절연층(217)의 두께(d2)의 합은 엑스선 검출기 전반에 걸쳐 일정할 수 있다.
또는, 도 6에 도시된 바와, 제1 온도 제어부(120d)는, 캐소드 전극(111)상에 제1 절연층(212), 제1 절연층(212)상에 제1 전극(213), 제1 전극(213)상에 히팅층(211), 히팅층(211)상에 제2 전극(214)을 포함할 수 있다. 그리고, 경우에 따라서, 제2 전극(214)상에 제2 절연층(215)이 배치될 수도 있다.
뿐만 아니라, 캐소드 전극(111)을 통해 히팅층(211)에 전압을 발생시킬 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 히팅층(211)은 캐소드 전극(111)상에 배치될 수 있고, 히팅층(211)의 상면에 제3 전극(218)이 배치될 수 있다. 제3 전극(218)은 히팅층(211)의 상면 전체에 배치될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 제3 전극(218)은 히팅층(211)의 일부 영역에 배치될 수도 있다. 그리고, 제3 전극(218)에는 캐소드 전극(111)과 전압이 발생할 수 있도록 전압이 인가될 수 있다.
앞서 기술한 제1 온도 제어부(120)는, 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112)간의 온도 차가 30℃ 이상이 되도록 캐소드 전극(111)의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 전극(213, 214)의 전압에 의해 히팅층(211)을 가열시키고, 히팅층(211)에서 발생된 열이 캐소드 전극(111)에 전달되어 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112)간의 온도 차가 30℃ 이상이 되도록 한다. 또는 제1 온도 제어부(120)는 캐소드 전극(111)의 온도가 50℃이상이 되도록 캐소드 전극(111)의 온도를 제어할 수도 있다.
또한, 광전도층(113)의 분극 발생을 방지하기 위해 에노드 전극(112)의 온도를 낮출 수도 있다. 에노드 전극(112)의 온도를 낮추기 위해 엑스선 검출기(100)는, 검출부(110)의 에노드 전극(112)과 가까운 하면에 접하며, 에노드 전극(112)의 온도를 제어하는 제2 온도 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 제2 온도 제어부(130)는 전극에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열전 소자(132) 및 히트 싱크(134) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열전 소자(132)는 능동 소자이고, 히트 싱크(134)는 수동 소자이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 온도 제어부(130)를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 검출부(110)의 일부 영역에 접하도록 복수 개의 열전 소자(132)가 서로 이격 배치될 수 있다. 복수 개의 열전 소자(132)는 픽셀 단위로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수 개의 픽셀을 그룹핑하여 그룹핑된 픽셀 단위로 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 열전 소자(132)를 상호 연결시키면서 열전 소자(132)에서 방출된 열을 외부로 전달하는 히트 싱크(134)가 배치될 수 있다. 히트 싱크(134)는 핀 타입으로 형성되어 외부와 접하는 표면적이 극대화될 수 있다. 도 8에서는 제2 온도 제어부(130)가 복수 개의 열전 소자(132)와 하나의 히트 싱크(134)로 구성된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 복수 개의 열전 소자(132)만으로 구성될 수도 있고, 하나의 히트 싱크(134)로 구성될 수도 있다. 또한, 열전 소자(132)와 히트 싱크(134)가 일체화되어 있을 수도 있다.
제2 온도 제어부(130)는, 캐소드 전극(111)과 에노드 전극(112)간의 온도 차가 30℃ 이상이 에노드 전극(112)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 온도 제어부(130)는 에노드 전극(112)의 온도가 20℃이하가 되도록 에노드 전극(112)의 온도를 제어할 수 있다. 제2 온도 제어부(130)가 에노드 전극(112)의 온도를 낮춤으로써 에노드 전극(112) 부근에 있는 광전도층(113)의 전하 이동도를 향상시킬 수 있고, 에노드 전극(112)에 상대적으로 높은 저항(inter-pixel resistance?)을 제공할 수도 있다. 그리하여, 제2 온도 제어부(130)는 광전도층(113) 내 분극 현상을 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선 검출기를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 검출부(110)는 캐소드 전극(111), 광전도층(113) 및 에노드 전극(112) 이외에 에노드 전극(112)과 접하면서 광전도층(113)에서 발생된 전하에 대응하여 전기적 신호를 생성하는 칩 모듈 기판(114)을 포함할 수 있다. 상기한 칩 모듈 기판(114)에는 독출 회로, 예를 들어, TFT(Thin Film Transistor) 어레이(미도시)가 형성되어 있다. TFT(Thin Film Transistor) 어레이는 기판 상에 비정질 실리콘을 활성층으로 사용하여 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 기판은 열 전도성이 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판은 금속, 실리콘 등으로 형성될 수 있다.
TFT 어레이의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스 전극 또는 드레인 전극)는 에노드 전극(112)과 전기적으로 연결되어 있다. 그리하여, 광전도층(113)에서 엑스선이 흡수되어 전하가 발생하면, 전하 중 정공은 캐소드 전극(111) 쪽으로 이동하고, 전하 중 전자는 에노드 전극(112) 즉, TFT 어레이의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스 전극 또는 드레인 전극)쪽으로 이동한다. 결국, TFT 어레이는 각 픽셀에서 광전도층(113)으로부터 발생된 전하에 대응하는 전기적 신호를 독출할 수 있다.
한편, 제2 온도 제어부(130)는 에노드 전극(112)에 접하여 배치될 수도 있지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 칩 모듈 기판(114)의 하면에 배치될 수도 있다. 광전도층(113)에서 발생된 열은 에노드 전극(112)를 통해 칩 모듈 기판(114)에 전달 될 수 있다. 제2 온도 제어부(130)는 칩 모듈 기판(114)을 냉각시킴으로써 칩 모듈 기판(114)의 열로 인한 노이즈를 감소시킬 수 있다.
한편, 엑스선을 대상체를 투과하기도 하지만, 대상체, 공기 등의 매질에 의해 산란되기도 한다. 특히, 산란된 엑스선이 엑스선 검출기(100)에 의해 검출되면 영상 생성시 노이즈가 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검출기는 상기한 산란된 엑스선을 제거하는 산란 제거기 (anti-scatter)를 더 포함할 수 있다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 산란 제거기를 포함한 엑스선 검출기(100)를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 산란 제거기(140)는 엑스선 검출기(100)의 제1 온도 제어부(120)상에 배치될 수 있다. 산란 제거기(140)는 엑스선의 패턴과 유사한 구조로 형성될 수 있다. 그리하여, 산란 제거기(140)는 산란되지 않는 엑스선이 제거되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 산란 제거기(140)는 엑스선 검출기(100)에 엑스선이 입사되도록 엑스선을 통과시키는 복수 개의 엑스선로(142) 및 복수 개의 엑스선로(142)를 2차원 격자 타입으로 구분짓고, 엑스선로(142)들간의 엑스선 진행을 차단하는 격벽(144)을 포함할 수 있다.
엑스선로(142)의 단면은 픽셀의 단면보다 작을 수 있다. 그리하여 픽셀 하나에 대응하는 면적에 복수 개의 엑스선로(142)가 2차원으로 배열될 수 있다. 또한, 엑스선로(142) 중 적어도 하나는 테이퍼진 형상일 수 있다. 예를 들어, 엑스선로(142) 중 적어도 하나는 엑스선 소스(11)에서 엑스선 검출기(100)로 갈수록 단면이 넓어지는 형상일 수 있다. 엑스선 발생기(200)에서 방사되는 엑스선은 엑스선 발생기(200)에서 엑스선 검출기(100)로 갈수록 점진적으로 발산된다. 엑스선로(142)는 빈 공간일 수도 있지만, 엑스선이 투과되는 플라스틱 등으로 채워질 수도 있다.
한편, 격벽(144)은 엑스선을 흡수하는 물질을 포함할 수 있다. 그리하여, 격벽(144)에 입사된 엑스선은 격벽(144)에 의해 흡수된다. 상기한 격벽(144)은 원자 번호가 높은 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 엑스선로(142)는 빈공간일 수도 있지만, 상기와 같은 플라스틱과 같은 엑스선 투과 물질로 형성됨으로써, 산란 제거기(140)의 강도를 증가시킬 수 있다. 즉, 격벽(144)의 두께가 얇다 하더라도 엑스선로(142)내에 채워진 물질이 산란 제거기(140)의 형태를 유지시켜준다. 그리하여, 격벽(144)의 재료는 금, 은, 동 등과 같은 기계적 강도가 약한 물질도 적용될 수 있다.
또한, 엑스선로(142)의 단면이 작기 때문에 픽셀 하나에 대응하는 면적에 복수 개의 엑스선로(142)가 2차원으로 배열될 수 있다. 격벽(144)의 높이는 엑스선로(142)의 단면적과 비례하게 제작되는데, 엑스선로(142)의 단면적을 작게 함으로써 격벽(144)의 높이도 작게 할 수 있다. 그리하여, 산란 제거기(140)의 높이도 작아지므로, 산란 제거의 효과가 높으면서 소형의 산란 제거기(140)를 제작할 수 있다. 뿐만 아니라, 픽셀 하나에 대응하는 면적에 복수 개의 엑스선로(142)가 2차원으로 배열되기 때문에 모든 방향으로 산란된 엑스선을 제거할 수 있다.
이와 같은 산란 제거기(140)를 대상체(30)와 엑스선 검출기(100)의 사이에 배치시킴으로써 산란되지 않는 엑스선(610)은 엑스선 검출기(100)에 입사되고 산란된 엑스선(620)은 산란 제거기(140)에 의해 제거된다.
앞서 기술한 엑스선 검출기(100)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 소스(11)와 함께 엑스선 촬영 장치의 구성요소가 된다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 블록도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 일부 외관을 도시한 도면이다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 엑스선을 스캔하는 엑스선 소스(11)와 엑스선 소스(11)에서 스캔된 엑스선 중 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(100)를 포함할 수 있다. 엑스선 소스(11)는 엑스선을 발생시키는 적어도 하나의 엑스선 발생부(미도시)를 포함할 수 있다. 엑스선 발생부가 복수 개인 경우, 복수 개의 엑스선 발생부는 1차원 또는 2차원으로 배열될 수 있다.
복수 개의 엑스선 발생부는 각각 독립적으로 구동하여 엑스선을 발생할 할 수도 있고, 일부가 구동하여 대상체(500)에 엑스선을 발생시킬 수 도 있다. 뿐만 아니라, 엑스선 발생부의 적어도 하나는 동시에 구동하거나 순차적으로 구동할도 수 있다.엑스선 검출기(100)는 앞서 기술한 엑스선 검출기가 적용되므로, 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 엑스선 촬영 장치(10)는 갠트리(12) 및 검사대(13)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(12)는 중심부에 원통 형상의 개구부(14)가 구비되어 개구부(14) 속으로 피검사체(500)가 삽입되도록 한다. 또한, 상기한 갠트리(12)의 내부에는 엑스선을 스캔하는 엑스선 소스(11) 및 피검사체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(100)가 배치될 수 있다. 상기한 엑스선 소스(11)는 갠트리(12)의 개구부(14) 둘레의 일정 영역 중 피검사체(500)를 중심에 위치시키고, 엑스선 검출기(100)와 서로 대향하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 엑스선 소스(11)와 엑스선 검출기(100)는 엑스선을 수직으로 입사시킬 수 있는 구조로 갠트리(12)에 구비되어 있다.
한편, 갠트리(12)는 갠트리 구동부(미도시)에 의해 피검사체(500)의 둘레를 360°또는 일정 각도로 회전하면서 엑스선 소스(11) 및 엑스선 검출기(100)에 의해 다양한 각도에서 촬영하도록 한다. 또한, 갠트리 구동부는 검사대(13)위에 누운 피검사체(500)의 촬영부위가 갠트리(12) 내부 중심부에 위치하도록 전, 후로 수평 이동, 즉 x축 이동될 수도 있다. 상기한 갠트리 구동부는 갠트리(12)내에 구비될 수도 있고, 갠트리(12)의 외부에 배치될 수 있다.
검사대(13)는 피검사체(500)인 환자를 눕혀 고정하도록 일정한 넓이의 침대형식으로 구비되며, 검사대(13)의 일정 영역에는 검사대(13)를 갠트리(12)의 중심부에 구비된 개구부(14)로 이송하도록 구동시키는 검사대 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 검사대(13)는 상기 검사대 구동부에 의해 환자의 촬영부위가 갠트리(12) 내부 중심부에 위치하도록 전, 후로 수평 구동될 수 있다. 검사대(13) 구동부는 환자의 신체 사이즈 및 촬영 부위에 따라 상기 검사대를 상, 하 방향, 즉, z축 방향 또는 좌, 우 방향, 즉 y축 방향으로 구동시켜 선명한 영상을 획득할 수 있도록 한다. 도 12에서는 엑스선 촬영 장치로서 CT(computed tomography) 장치를 예시적으로 도시하였다. 그러나, 엑스선 촬영 장치(10)는 이에 한정되지 않는다. 엑스선을 소스로 하는 촬영 장치에는 모두 적용될 수 있음은 물론이다.
이외에도, 엑스선 촬영 장치(10)는 엑스선 검출기의 검출 결과를 이용하여 영상을 획득하는 신호 처리부, 상기한 영상을 표시하는 표시부, 사용자 명령을 입력받는 입력부 및 엑스선 촬영 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으나, 상기한 구성요소는 공지의 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 엑스선 촬영 장치 100: 엑스선 검출기
110: 검출부 111: 캐소드 전극
112: 에노드 전극 113: 광전도층
114: 칩 모듈 기판 120: 제1 온도 제어부
130: 제2 온도 제어부 132: 열전 소자
134: 히트 싱크 140: 산란 제거기

Claims (20)

  1. 서로 이격 배치되는 캐소드 전극과 에노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 에노드 전극 사이에 배치되며 엑스선을 흡수하여 전하를 발생시키는 광전도층을 포함하는 검출부;
    상기 검출부의 제1 면과 접하며, 상기 캐소드 전극의 온도를 제어하는 제1 온도 제어부; 및
    상기 검출부의 면 중 상기 제1 면과 대면하는 제2 면에 접하며, 상기 에노드 전극의 온도를 제어하는 제2 온도 제어부;를 포함하는 엑스선 검출기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 온도 제어부및 상기 제2 온도 제어부 중 적어도 하나는
    상기 캐소드 전극 및 상기 에노드 전극 중 적어도 하나의 온도를 제어함으로써 상기 광전도층의 분극 발생을 감소시키는 엑스선 검출기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 온도 제어부 및 상기 제2 온도 제어부 중 적어도 하나는
    상기 캐소드 전극과 상기 에노드 전극간의 온도 차가 30℃ 이상이 되도록 상기 캐소드 전극 및 상기 에노드 전극 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 엑스선 검출기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 온도 제어부는,
    상기 캐소드 전극의 온도가 50℃이상이 되도록 상기 캐소드 전극의 온도를 제어하는 엑스선 검출기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 온도 제어부는,
    상기 에노드 전극의 온도가 20℃이하가 되도록 상기 에노드 전극의 온도를 제어하는 엑스선 검출기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 온도 제어부는,
    인가된 전압에 의해 상기 캐소드 전극을 가열시키는 히팅층;을 포함하는 엑스선 검출기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 캐소드 전극과 상기 히팅층 사이에 배치되는 제1 절연층; 및
    상기 히팅층상 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 전극;을 더 포함하는 엑스선 검출기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 히팅층의 가장자리 영역에 상호 대응되게 배치되는 엑스선 검출기.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 엑스선 검출기의 중심 축을 기준으로 대칭되게 배치된 엑스선 검출기.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극과 중첩되지 않으면서 상기 히팅층과 이격 배치되어 있는 더미 전극;을 더 포함하는 엑스선 검출기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 더미 전극과 상기 히팅층 사이에 배치되는 제2 절연층;을 더 포함하는 엑스선 검출기.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 히팅층상에 배치되는 제3 전극; 을 더 포함하고,
    상기 캐소드 전극과 상기 제3 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 히팅층은 상기 캐소드 전극을 가열시키는 엑스선 검출기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 온도 제어부는,
    상기 에노드 전극에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열전 소자 및 히트 싱크중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 검출기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 열전 소자가 복수 개인 경우,
    상기 복수 개의 열전 소자는 서로 이격 배치되는 엑스선 검출기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 에노드 전극과 접하며, 상기 광전도층에서 발생된 전하에 대응하여 전기적 신호를 생성하는 칩 모듈 기판;을 더 포함하는 엑스선 검출기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 온도 제어부는,
    상기 칩 모듈 기판의 하면에 접하는 엑스선 검출기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제2 온도 제어부는,
    상기 칩 모듈 기판에서 발생된 열을 외부로 방출하는 엑스선 검출기.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 칩 모듈 기판은,
    열전도성이 있는 기판을 포함하는 엑스선 검출기.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 광전도층은,
    CZT(CdZnTe)를 포함하는 엑스선 검출기.
  20. 엑스선을 발생시키는 엑스선 소스; 및
    상기 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 따른 엑스선 검출기로서, 상기 엑스선 소스에서 발생된 엑스선 중 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기;를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
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