KR20170113264A - 방사선 검출 장치 및 방사선 촬상 시스템 - Google Patents
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Abstract
방사선 검출 장치가 제공된다. 상기 방사선 검출 장치는 하우징, 상기 하우징 내에 서로 겹치도록 배치된 제1 방사선 촬상 패널 및 제2 방사선 촬상 패널, 및 제1 방사선 촬상 패널과 제2 방사선 촬상 패널 사이에 배치된 방사선 흡수부를 포함한다. 상기 방사선 흡수부는 K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 제1 부재를 포함한다. 상기 제1 부재는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 툴륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 입자가 첨가된 수지를 포함한다.
Description
본 발명은 방사선 검출 장치 및 방사선 촬상 시스템에 관한 것이다.
의료 촬상 진단 및 비파괴검사에 방사선 검출 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 방사선 검출 장치를 사용하여 피사체에 대해 에너지 성분이 상이한 방사선의 방사선 화상을 복수 취득하고, 취득한 방사선 화상 사이의 차를 기준으로 하여 특정한 피사체 부분을 분리 또는 강조한 에너지 감산 화상을 취득하는 방법이 알려져 있다. 일본 특허 공개 (평)5-208000호 공보, 일본 특허 공개 제2011-235호 공보, 일본 특허 공개 제2011-22132호 공보, 일본 특허 공개 제2001-249182호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-298198호 공보에는, 에너지 감산 화상을 취득하기 위해, 2개의 방사선 촬상 패널을 사용하여 피사체에 대해 1회의 방사선 조사 (1샷 방법)에 의해 2개의 상이한 에너지 성분의 방사선 방사선 화상을 기록하는 방사선 검출 장치가 제안된 바 있다. 일본 특허 공개 (평)5-208000호 공보에는, 2개의 방사선 촬상 패널 사이에 방사선의 저에너지 성분을 흡수하기 위한 부재로서 동판을 배치하는 것이 개시된 바 있다. 일본 특허 공개 제2011-235호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-22132호 공보에는, 해당 부재로서 Al, Ti, Ag, Pb, Fe, Ni, Cu, Zn, La, Cs, Ba, Sn, Sb, Tb, Ce 또는 Sm을 주성분으로 함유하고, 50 μm 내지 450 μm의 두께를 갖는 금속 판을 사용하는 것이 개시된 바 있다. 일본 특허 공개 제2001-249182호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-298198호 공보에는, 방사선의 흡수 특성이 상이한 재료를 사용한 방사선 촬상 패널을 사용하는 것이 개시된 바 있다.
일본 특허 공개 (평)5-208000호 공보에 개시된 동판에서는, 방사선의 고에너지 성분 및 저에너지 성분이 서로 불충분하게 분리되고 취득된 에너지 감산 화상의 품질이 열화될 가능성이 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2011-235호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-22132호 공보에 개시된 금속 판을 50 μm 내지 450 μm의 두께 범위로 사용하는 경우에도, 일본 특허 공개 (평)5-208000호 공보에서와 동일한 문제가 있다. 또한, 특히 Ag, La, Cs, Ba, Sb, Tb, Ce 또는 Sm으로 제조된 금속 판은 실질적으로 취득할 수 없거나 또는 매우 고가이며, 따라서 방사선 검출 장치의 제조 비용을 증가시킬 가능성이 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2001-249182호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-298198호 공보에 따르면, 2 종류의 방사선 촬상 패널을 사용하는 것은 방사선 검출 장치를 구성하는 부재의 수를 증가시키며, 따라서 방사선 검출 장치의 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태는 방사선 검출 장치에서 2개의 방사선 촬상 패널을 사용하여, 1회의 방사선 조사에 의해 에너지 감산 화상을 취득하기에 유리한 기술을 제공한다.
일부 실시형태에 따르면, 하우징; 상기 하우징 내에 서로 겹치도록 배치된 제1 방사선 촬상 패널 및 제2 방사선 촬상 패널; 및 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널 사이에 배치된 방사선 흡수부를 포함하는 방사선 검출 장치이며, 상기 방사선 흡수부는 K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 제1 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 툴륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 입자가 첨가된 수지를 포함하는 것인 방사선 검출 장치가 제공된다.
일부 실시형태에 따르면, 하우징; 상기 하우징 내에 서로 겹치도록 배치된 제1 방사선 촬상 패널 및 제2 방사선 촬상 패널; 및 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널 사이에 배치된 방사선 흡수부를 포함하는 방사선 검출 장치이며, 상기 방사선 흡수부는 K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 원소를 함유하는 제1 부재, 및 상기 제1 부재 내의 원소 이외의 원소를 함유하는 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 방사선 촬상 패널 및 상기 제2 방사선 촬상 패널에 대해 가시광을 생성시키지 않는 것인 방사선 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 추가의 특색은 (첨부 도면을 참조하여) 예시적 실시형태의 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 한 실시형태에 따른 방사선 검출 장치의 구성예를 나타내는 단면도이고;
도 2는 란타노이드 계열의 각 원소의 K 흡수단 에너지를 나타내는 도면이고;
도 3a 및 3b는 X선의 방사선 품질 (RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9)을 나타내는 도면이고;
도 4는 도 1a 내지 1d의 방사선 검출 장치의 변형예를 나타내는 단면도이고;
도 5a 및 5b는 각각 신틸레이터의 막 두께와 실효 에너지와 선량비 사이의 관계를 나타내는 도면이고;
도 6a 내지 6c는 본 발명의 한 실시형태에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예를 나타내는 단면도이고;
도 7은 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 8a 및 8b는 각각 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용하여 취득된 화상을 나타내는 도면이고;
도 9는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예에 의해 취득된 평가 결과를 나타내는 도면이고;
도 10은 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용하여 취득된 화상을 나타내는 도면이고;
도 12는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 13은 본 발명의 방사선 촬상 장치의 실시예 및 비교예에서의 ΔE와 출력비 사이의 관계를 나타내는 도면이고;
도 14는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예에 의해 취득된 평가 결과를 나타내는 도면이고;
도 15는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용한 방사선 촬상 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 란타노이드 계열의 각 원소의 K 흡수단 에너지를 나타내는 도면이고;
도 3a 및 3b는 X선의 방사선 품질 (RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9)을 나타내는 도면이고;
도 4는 도 1a 내지 1d의 방사선 검출 장치의 변형예를 나타내는 단면도이고;
도 5a 및 5b는 각각 신틸레이터의 막 두께와 실효 에너지와 선량비 사이의 관계를 나타내는 도면이고;
도 6a 내지 6c는 본 발명의 한 실시형태에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예를 나타내는 단면도이고;
도 7은 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 8a 및 8b는 각각 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용하여 취득된 화상을 나타내는 도면이고;
도 9는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예에 의해 취득된 평가 결과를 나타내는 도면이고;
도 10은 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용하여 취득된 화상을 나타내는 도면이고;
도 12는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 방사선 흡수부의 방사선 투과율을 나타내는 그래프이고;
도 13은 본 발명의 방사선 촬상 장치의 실시예 및 비교예에서의 ΔE와 출력비 사이의 관계를 나타내는 도면이고;
도 14는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 실시예 및 비교예에 의해 취득된 평가 결과를 나타내는 도면이고;
도 15는 본 발명에 따른 방사선 검출 장치를 사용한 방사선 촬상 시스템을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방사선 검출 장치의 구체적 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 기재할 것이다. 이하의 기재 및 도면에서, 복수의 도면 전반에 걸쳐 공통의 구성요소에 대해서는 공통의 참조 부호로 나타낸다는 것에 유의한다. 이로 인해, 복수의 도면을 상호 참조하여 공통의 구성요소를 기재할 것이며, 공통의 참조 부호로 나타낸 구성요소의 기재는 적절한 경우에 생략될 것이다. 본 발명에서의 방사선은, 방사선 붕괴에 의해 방출되는 입자 (광자 포함)에 의해 생성되는 빔인 α선, β선 및 γ선 뿐만 아니라 그와 유사하거나 그를 초과하는 에너지를 갖는 빔, 예를 들어 X선, 입자선 및 우주선을 포함할 수 있다는 것에 유의한다.
본 발명의 한 실시형태에 따른 방사선 검출 장치의 구조에 대해 도 1a 내지 5b를 참조하여 기재할 것이다. 도 1a 내지 1d는 본 발명의 한 실시형태에 따른 방사선 검출 장치(100)의 구성예를 나타내는 단면도이다. 도 1a에 나타낸 방사선 검출 장치(100)는, 1개의 하우징(104) 내에 방사선을 검출하기 위한 방사선 촬상 패널(101) 및 방사선 촬상 패널(102)을, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이에 배치된 방사선 흡수부(103)와 함께 포함한다. 방사선 검출 장치(100)는 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 포함하여, 피사체에 대해 1회의 방사선 조사 (1샷 방법)에 의해 에너지 감산 화상을 취득할 수 있는 구성을 갖는다. 이로 인해, 하우징(104)의 방사선(105)의 조사에 사용되는 입사면(106)에 대한 정사영에서, 방사선 촬상 패널(101 및 102)은 서로 겹치도록 배치된다. 또한, 본 실시형태의 각 도면에 나타낸 구성에서, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102) 중 방사선 촬상 패널(101)이 방사선 촬상 패널(102)보다도 입사면(106)에 가깝도록 방사선 입사 측에 배치된다.
방사선 촬상 패널(101 및 102)로서는 동일한 구성을 갖는 촬상 패널이 사용될 수 있다. 일본 특허 공개 제2001-249182호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-298198호 공보에는, 방사선의 흡수 특성이 상이한 재료를 사용한 촬상 패널을 사용하는 구성이 개시된 바 있다. 이러한 경우에, 방사선 검출 장치에 사용되는 재료 및 부품의 종류의 수가 증가하여, 제조 비용의 증가를 유발할 수 있다. 동일한 구성을 갖는 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 사용하는 것은 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬상 패널(101 및 102)은 입사 방사선을 전기 신호로 직접 변환시키는 변환 소자를 사용한 직접형 촬상 패널일 수 있다. 이러한 경우에, 변환 소자에는 무정형 셀레늄 (a-Se) 등의 재료가 사용될 수 있다.
또한, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬상 패널(101 및 102)은 방사선을 광으로 변환시키는 신틸레이터(111 및 112), 및 상기 신틸레이터(111 및 112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 검출하는 검출 유닛(121 및 122)을 각각 포함하는 간접형 촬상 패널일 수 있다. 도 1b에 나타낸 구성에서는, 방사선 촬상 패널(101)에서, 신틸레이터(111)에 의해 방사선으로부터 변환된 광을 검출 유닛(121)이 검출한다. 마찬가지로, 방사선 촬상 패널(102)에서, 신틸레이터(112)에 의해 방사선으로부터 변환된 광을 검출 유닛(122)이 검출한다.
방사선 촬상 패널(101 및 102)이 간접형 촬상 패널인 경우에, 패널에는 신틸레이터(111)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 검출 유닛(122)으로 검출하는 것을 억제하며 신틸레이터(112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 검출 유닛(121)으로 검출하는 것을 억제하도록 배치된 부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 방사선 촬상 패널(101 및 102)은 신틸레이터(111 및 112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 차광하는 알루미늄 등의 금속, 흑색 수지 등으로 제조된 부재에 의해 덮일 수 있다. 또한 예를 들어, 방사선 흡수부(103)는 신틸레이터(111 및 112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 검출 유닛(122 및 121)으로 검출하는 것을 억제할 수 있다. 신틸레이터(111 및 112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 검출 유닛(122 및 121)으로 검출하기 어렵게 하는 것은 검출 유닛(121 및 122)에 의해 취득된 화상 품질의 열화를 억제할 수 있다.
검출 유닛(121 및 122)은 신틸레이터(111 및 112)에 의해 방사선(105)으로부터 변환된 광에 대해 감도를 갖는 할로겐화은 감광 필름일 수 있다. 또한, 검출 유닛(121 및 122)은 신틸레이터(111 및 112)에 의한 변환에 의해 취득된 광을 전기 신호로 변환시키기 위한 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 화소가 어레이 형상으로 배치된 화소 어레이를 구비하는 센서 패널일 수 있다. 각각의 센서 패널은, 예를 들어 유리, 플라스틱 등으로 제조된 기판 상에 어레이 형상으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 각각의 화소는 실리콘 등의 반도체를 사용하여 형성된 pn형, pin형 또는 MIS형 광전 변환 소자 등의 광전 변환 소자, 및 TFT (박막 트랜지스터) 등의 스위치 소자를 포함한다. 대안적으로, 반도체 기판 상에 형성된 화소 어레이를 갖는 센서 패널이 검출 유닛(121 및 122)으로서 사용될 수 있다. 이러한 센서 패널이 검출 유닛(121 및 122)으로서 사용되는 경우에, 기판 상에 형성된 화소 어레이 상에 신틸레이터(111 및 112)가 배치될 수 있다.
방사선 촬상 패널(101 및 102)이 간접형 촬상 패널인 경우에, 신틸레이터(111 및 112) 및 검출 유닛(121 및 122)의 구성은, 도 1b에 나타낸 바와 같이 신틸레이터(111 및 112)가 방사선 흡수부(103)를 통해 서로 대향하는 구성에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬상 패널(101 및 102) 둘 다에서, 입사면(106)의 측으로부터 신틸레이터(111 및 112) 및 검출 유닛(121 및 122)이 순서대로 나란히 배열될 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 검출 유닛(121 및 122) 둘 다가 센서 패널일 수 있거나, 또는 검출 유닛(121)이 센서 패널이고 검출 유닛(122)이 할로겐화은 감광 필름일 수 있다.
대안적으로 예를 들어, 도 1d에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 각각 포함되는 검출 유닛(121 및 122)은 방사선 흡수부(103)를 통해 서로 인접하고 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 검출 유닛(121 및 122) 둘 다로서 센서 패널이 사용될 수 있다. 방사선 촬상 패널(102)의 신틸레이터(112)는 방사선 촬상 패널(101) 및 방사선 흡수부(103)를 통해 투과된 방사선(105)을 광으로 변환시킨다. 도 1d에 나타낸 구성에서, 신틸레이터(112)는, 신틸레이터(112)의 검출 유닛(122)에 근방에 위치하는 범위에서 방사선(105)을 광으로 변환시킬 수 있다. 이로 인해, 신틸레이터에 의해 방사선으로부터 변환되고 검출 유닛(122)에 의해 검출되는 광은, 신틸레이터(112) 내에서의 산란의 영향에 대해 강건하다. 이는 취득된 화상의 공간 분해능을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
이어서, 방사선 흡수부(103)에 대해 기재할 것이다. 방사선 흡수부(103)는 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102)로 상이한 에너지 성분의 방사선 화상을 취득하기 위해, 방사선 촬상 패널(101)을 통과한 입사 방사선(105)의 저에너지 성분을 흡수하기 위한 흡수 부재를 포함한다. 이로 인해, 방사선 촬상 패널(102)에는, 방사선 검출 장치(100)에 입사하는 방사선(105)의 고에너지 성분이 입사하기 쉽다. 이는 에너지 성분이 상이한 복수의 방사선 화상 사이의 차로부터 취득된 에너지 감산 화상의 특정한 피사체 부분을 분리 또는 강조하는 능력을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태는 방사선 흡수부(103)의 흡수 부재로서, K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 부재를 사용한다. 도 2는 란타노이드 계열의 각 원소의 K 흡수단 에너지를 나타낸다. 란타노이드 계열의 각 원소는 38.92 eV 내지 63.31 keV의 K 흡수단 에너지를 갖는다. 흡수 부재에 대해, 이러한 란타노이드 계열로부터 K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 란타노이드 원소가 필요에 따라 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 흡수 부재는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 툴륨 중 1종 이상을 함유할 수 있다. 흡수 부재는 이러한 란타노이드 재료로 제조된 판상 또는 호일상 부재일 수 있다. 대안적으로 예를 들어, 흡수 부재는 이러한 란타노이드 화합물로 제조된 판상 또는 호일상 부재일 수 있다. 란타노이드 화합물은, 예를 들어 란타노이드 산화물, 란타노이드 질화물, 또는 란타노이드 산질화물일 수 있다. 또한 예를 들어, 흡수 부재는 란타노이드 재료 (란타노이드 원소 또는 화합물)를 함유하는 입자가 첨가된 수지일 수 있다. 또한 예를 들어, 흡수 부재는 란타노이드 금속 및 란타노이드 금속 이외의 금속의 합금일 수 있다. 흡수 부재는 란타노이드 원소 또는 화합물을 50% 이상의 충전율로 함유하는 부재일 수 있다. 충전율은 부재에 대한 란타노이드 원소 또는 화합물의 비율이다. 또한 예를 들어, 흡수 부재는 란타노이드 재료를 함유하는 란타노이드 부재 (란타노이드 원소 또는 화합물로 제조된 판상 또는 호일상 부재 또는 란타노이드 원소 또는 화합물 입자가 첨가된 수지), 및 란타노이드 원소 이외의 원소를 함유하는 비-란타노이드 부재를 포함하는 복합층일 수 있다. 이러한 복합층의 란타노이드 원소 또는 란타노이드 화합물 이외의 비-란타노이드 부재는 Cu (구리), Ag (은), Zn (아연) 및 Sn (주석) 중 1종 이상을 함유하는 금속 판일 수 있다.
방사선 흡수부(103)의 흡수 부재는 바람직하게는 방사선을 흡수하는 목적을 충분히 달성하기 위해, 입사면(106)과 교차하는 방향에서 100 μm 이상의 막 두께를 갖는다. 그러나, 흡수 부재는 바람직하게는 방사선 화상을 취득하기 위한 고에너지 성분의 방사선이 방사선 촬상 패널(102)에 투과시키고 방사선 촬상 패널(102)에 의해 취득된 화상의 공간 분해능을 확보하기 위해, 1,000 μm 이하의 막 두께를 갖는다. 또한, 흡수 부재는 보다 많은 방사선을 방사선 촬상 패널(102)에 투과시키기 위해, 300 μm 이하의 막 두께를 가질 수 있다.
흡수 부재는 100 μm 이상의 비교적 두꺼운 막 두께를 갖는 것을 필요로 하며, 따라서 진공 증착 방법 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 흡수 부재를 형성하는 것은 때때로 어렵다. 이로 인해, 상기 기재된 바와 같이, 흡수 부재로서 란타노이드 재료로 제조된 판 또는 호일이 사용될 수 있다. 대안적으로 예를 들어, 란타노이드 원소 또는 화합물 입자를 수지에 혼합하여 페이스트를 제조할 수 있고, 이러한 페이스트를 베이스 상에 스크린 인쇄 방법 등을 사용하여 후막으로 형성하여, 생성된 수지 시트를 흡수 부재로서 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 베이스 및 흡수 부재는 방사선 흡수부(103)를 구성할 수 있다. 베이스로서는, 특별히 제한되지는 않지만, 수지 필름 또는 유리 등의 얇은 부재가 사용될 수 있다. 대안적으로, 흡수 부재로서 상기 복합층이 사용되는 경우에, 복합층을 형성하는 란타노이드 원소 또는 화합물 판 이외의 흡수 부재로서의 금속 판이 베이스로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 금속 판은 0.2 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 이러한 금속 판은 접지 전위 등의 고정 전위가 공급되는 전자기 실드로서 사용될 수 있다. 도 1c 및 1d에 나타낸 구성에서, 방사선 흡수부(103)는 독립적인 부분으로서 제시되어 있다. 그러나 예를 들어, 도 1c에 나타낸 구성에서, 검출 유닛(121)으로서 사용되는 센서 패널의 기판은 란타노이드 원소 또는 화합물을 함유할 수 있다. 또한, 도 1d에 나타낸 구성에서, 검출 유닛(121 및 122)으로서 사용되는 센서 패널의 기판은 란타노이드 원소 또는 화합물을 함유할 수 있다. 검출 유닛(121 및 122)으로서 사용되는 센서 패널의 기판은 각각 란타노이드 원소 또는 화합물을 함유하여, 방사선 흡수부(103)로서 기능할 수 있다.
이어서, 방사선 흡수부(103)의 흡수 부재에 란타노이드 재료를 사용하는 본 실시형태의 효과에 대해 기재할 것이다. 방사선을 전하로 변환시키는 광전 변환 소자 및 TFT 등의 스위치 소자를 각각 포함하는 화소가 배치된 센서 패널을 평가하는 방법으로서 IEC62220-1에 부합하는 방법이 이용가능하다. 이러한 평가 방법에서는 일반 촬영 영역에서 방사선으로서의 X선의 방사선 품질로서, IEC61267에 의해 규정된 RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9를 사용하는 것이 제안되어 있다. 도 3a는 RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9의 에너지 스펙트럼을 나타낸다. 도 3b는 RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9에 상응하는 실효 에너지를 나타낸다. 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이, RQA3, RQA5, RQA7 및 RQA9에 상응하는 실효 에너지는 약 38 keV 내지 약 75 keV 범위이다. 이로 인해, 약 38 keV 내지 약 60 keV의 K 흡수단 에너지를 갖는 란타노이드 재료를 함유하는 흡수 부재를 방사선 흡수부(103)로서 사용하는 것은 일반 촬영 영역에서 방사선 에너지를 매우 유효하게 분리하는 것을 가능하게 한다. 이는 방사선의 저에너지 성분 및 고에너지 성분을 분리하고, 취득되는 에너지 감산 화상의 품질을 향상시킬 수 있다.
이러한 경우에, 방사선 흡수부(103)로서 사용되는 흡수 부재는 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 대해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)이 감도를 갖는 (검출할 수 있는) 광을 방출하지 않을 수 있다. 즉, 방사선 흡수부(103)로서 사용되는 흡수 부재는 방사선을 흡수했을 때에 방사선발광을 나타내지 않을 수 있다. 예를 들어, 흡수 부재는 가시광을 방출하지 않을 수 있다. 또한 예를 들어, 흡수 부재는 신틸레이터(111 및 112)와 같이 방사선을 가시광으로 변환시키지 않을 수 있다. 환언하면, 흡수 부재로서는, 신틸레이터(111 및 112)로서 사용되는 부재와는 상이한 조성을 갖는 부재가 사용될 수 있다. 또한, 흡수 부재가 방사선 수용 시에 방사선발광에 의해 가시광을 방출하는 경우에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 방사선 흡수부(103)는, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 대해 가시광을 차광하기 위한 차광 부재(401)를 포함할 수 있다. 차광 부재(401)는 적어도 검출 유닛(121)과 흡수 부재 사이에 또는 검출 유닛(122)과 흡수 부재 사이에 배치될 수 있다. 또한 예를 들어, 차광 부재(401)는 검출 유닛(121)과 흡수 부재 사이 및 검출 유닛(122)과 흡수 부재 사이에 각각 배치될 수 있다. 대안적으로, 차광 부재(401)는 흡수 부재 전체를 덮도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광 부재(401)에는, 알루미늄 등의 금속막 또는 흑색 수지가 사용될 수 있다. 또한 예를 들어, 센서 패널을 사용한 검출 유닛(121 및 122)의 기판이 차광 부재(401)의 기능을 가질 수 있다.
이어서, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 포함되는 신틸레이터(111 및 112)에 대해 기재할 것이다. 에너지 감산 화상을 취득할 때에, 상기 기재된 바와 같이, 적절한 에너지를 흡수하는 방사선 흡수부(103)를 사용하여, 입사 방사선(105)의 저에너지 성분 및 고에너지 성분을 분리하는 것이 필요하다. 또한, 도 1b 내지 1d에 나타낸 방사선 촬상 패널(101 및 102)이 신틸레이터(111 및 112)를 사용하는 경우에는, 신틸레이터(111 및 112)에 의한 방사선의 흡수량을 고려하는 것이 또한 필요하다. 보다 구체적으로, 신틸레이터(111)가 저에너지 성분을 가능한 한 많이 흡수하고, 신틸레이터(111)에 의해 흡수될 수 없었던 저에너지 성분을 방사선 흡수부(103)가 흡수한다. 또한, 신틸레이터(112)는 가능한 한 많이 고에너지 성분을 흡수하고, 광으로 변환시킬 필요가 있다. 이어서, 검출 유닛(122)은 상기 광을 검출할 필요가 있다. 신틸레이터(111)가 방사선(105)을 과도하게 흡수한 경우에는, 신틸레이터(112)에 도달하는 방사선(105)의 선량이 감소할 수 있다. 이는 신호/노이즈 비 (SNR)의 악화로 이어질 수 있다.
이로 인해, 신틸레이터(111)의 방사선 흡수율은 신틸레이터(112)의 방사선 흡수율 이하일 수 있다. 신틸레이터(111 및 112)에는 상이한 재료 또는 동일한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 동일한 재료를 사용하여 신틸레이터(111 및 112)를 형성한 경우에, 신틸레이터(112)의 막 두께 × 충전율은 신틸레이터(111)의 것과 같거나 또는 그보다 클 수 있다. 예를 들어, 상이한 재료를 사용하여 신틸레이터(111 및 112)를 형성한 경우에, 신틸레이터(112)의 막 두께 × 충전율 × 밀도는 신틸레이터(111)의 것과 같거나 또는 그보다 클 수 있다. 신틸레이터(111 및 112)의 막 두께는 신틸레이터(111 및 112)의 입사면(106)과 교차하는 방향에서의 두께를 나타낸다. 또한, 예를 들어 테르븀 활성화 황화갈륨 (Gd2O2S:Tb)과 같이 입자상 재료가 수지에 첨가되는 경우에, 신틸레이터(111 및 112)의 충전율은 각각 수지에 대한 신틸레이터 입자가 차지하는 비율을 나타낸다. 또한, 탈륨 활성화 요오드화세슘 (CsI:Tl)과 같이 검출 유닛(121 및 122)과 신틸레이터(111 및 112) 사이의 계면으로부터 계면과 교차하는 방향으로 성장한 기둥형 결정 구조의 신틸레이터의 충전율은 하기와 같이 정의된다. 이러한 경우에, 충전율은, 검출 유닛(121 및 122)과 신틸레이터(111 및 112) 사이의 계면에 대한 정사영에서, 신틸레이터(111 및 112)의 기둥형 결정 및 기둥형 결정 사이의 공극의 총 면적에 대한 기둥형 결정의 면적의 비율을 나타낸다. 또한, 신틸레이터(111 및 112)의 밀도는 각각 재료의 물성 값을 나타내며, 각각의 신틸레이터(111 및 112)의 단위 부피당 중량이다.
도 1d에 나타낸 구성을 갖는 방사선 검출 장치(100)에 대해, 신틸레이터(111 및 112)의 막 두께를 변화시키는 경우에, 도 5a 및 5b는 각각 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 입사하는 방사선(105) 사이의 실효 에너지 차 및 선량비를 나타낸다. 이러한 경우에, 도 5a 및 5b는 신틸레이터(111 및 112)에 동일한 충전율 및 밀도를 갖는 CsI:Tl을 사용하고, 각각의 신틸레이터의 막 두께를 100 μm로부터 600 μm까지 변화시키는 경우에 취득된 결과를 나타낸다.
도 5a로부터, 신틸레이터(111 및 112) 둘 다의 막 두께가 증가함에 따라, 실효 에너지 차가 증가하는 것이 명백하다. 한편, 도 5b로부터, 신틸레이터(111)의 막 두께가 증가함에 따라, 방사선 촬상 패널(102)의 신틸레이터(112)에 입사하는 방사선(105)의 선량이 감소하는 것이 명백하다. 이는 신틸레이터(111 및 112)에 동일한 재료를 사용하는 경우에, 신틸레이터(111)의 막 두께 × 충전율의 곱이 신틸레이터(112)의 것과 같거나 또는 그보다 클 수 있다는 것을 나타낸다. 즉, 신틸레이터(111)의 방사선 흡수율은 바람직하게는 신틸레이터(112)의 것 미만이다.
각각의 신틸레이터(111 및 112)에 기둥형 결정 구조의 CsI:Tl을 사용하는 경우에, 100 μm의 막 두께 및 약 80%의 충전율을 갖는 CsI:Tl을 형성할 수 있는 한, 취득된 화상의 공간 분해능이 확보될 수 있다. CsI:Tl을 사용하는 경우에, 방사선(105)이 입사하는 측에 배치된 방사선 촬상 패널(101)의 신틸레이터(111)는 하기를 충족시킬 수 있다:
막 두께 [μm] × 충전율 [%] ≤ 8000 [μm·%]
또한, 이러한 경우에, CsI:Tl을 사용하는 경우에, 신틸레이터(112)는 하기를 충족시킬 수 있다:
막 두께 [μm] × 충전율 [%] ≥ 8000 [μm·%]
본 실시형태의 실시예를 도 6a 내지 14를 참조하여 기재할 것이다. 먼저, 상기 실시형태에 대한 비교 구조로서 4개의 비교예, 즉 제1 내지 제4 비교예에 대해 기재할 것이다.
제1 비교예
제1 비교예로서, 도 6b에 나타낸 방사선 검출 장치(600a)를 제작했다. 먼저, 검출 유닛(121 및 122)으로서 사용되는 센서 패널을 형성하기 위해, 550 mm × 445 mm × t0.7 mm 크기를 각각 갖는 무알칼리 유리 기판 상에, 무정형 실리콘을 사용하여 반도체 층을 형성했다. 이어서, 각각의 반도체 층 상에, 광을 전기 신호로 변환시키기 위한 광전 변환 소자 및 TFT를 각각 포함하는 화소를 포함하는 화소 어레이를, 진공 증착, 포토에칭 공정 등을 반복함으로써 형성했다. 각각의 화소 어레이는 2,816 × 3,416개의 화소에 의해 구성되었다. 각각의 화소 어레이 상에 배치된 화소 중, 외주부에 배치된 8개의 화소의 각각의 세트는, 검출 유닛(121 및 122) 중 상응하는 1개의 형성 시에, 건식 에칭 등의 공정 마진을 확보하기 위해 형성되는 소위 더미 화소의 세트이다. 이들 더미 화소는 유효 화소 영역의 외주부에 약 1.2 mm의 폭으로 형성했다. 그 후, 화소 어레이를 보호하기 위해, 질화실리콘 층 및 폴리이미드 수지 층을 형성하여 검출 유닛(121 및 122)을 취득했다.
검출 유닛(121 및 122) 상에 형성된 배선부 등을 보호하기 위해 마스킹 공정을 실시한 후, 증착 챔버 내에 검출 유닛(121 및 122)을 설치했다. 챔버를 10-5 Pa까지 배기시킨 후, 검출 유닛(121 및 122)을 회전시키면서, 검출 유닛(121 및 122)의 표면을 램프에 의해 180℃로 가열하여, 신틸레이터(111 및 112)의 형성을 위한 CsI의 증착을 행했다. 동시에, 발광 중심으로서 기능하는 Tl을 증착시켰다. 이러한 방식으로, 검출 유닛(121 및 122) 상에 막 두께 400 μm 및 Tl 농도 1 mol%를 각각 갖는 신틸레이터(111 및 112)를 형성했다.
신틸레이터(111 및 112)의 형성 후, 신틸레이터(111 및 112)가 형성된 검출 유닛(121 및 122)을 증착 챔버로부터 취출했다. 후속적으로, 신틸레이터(111 및 112)의 방습 보호 및 그의 반사율 확보를 위해, 각각의 신틸레이터(111 및 112)를 덮도록 롤 라미네이터를 사용하여 50 μm 두께의 Al 시트(601)를 접착했다. Al 시트(601)는, 접착의 목적을 위해 25 μm 두께의 아크릴계 점착제로 코팅했다. 또한, 주변으로부터의 습기 혼입을 방지하기 위해, Al 시트(601)의 주변부를 정성껏 가압 접착했다. 그 후, 기포를 제거하기 위해 가압 탈포 공정을 행하고, 필요한 전기 실장, 완충 부재의 접착, 전기 회로의 접속, 기계 부분 상의 실장 등을 행하여 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다.
후속적으로, 방사선 촬상 패널(102)의 Al 시트(601)가 형성된 측에, 10 μm 두께의 아크릴 점착 시트(602)를 전사하고, 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 외부 형상 기준으로 위치설정을 행하여, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 아크릴 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 서로 적층하여, 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(600a)를 취득했다.
이러한 방사선 검출 장치(600a)에, 튜브 전압 150 kV, 튜브 전류 200 mA, 고정 여과 1.9 mm 두께의 Al 및 부가 필터 없음의 조건 하에 SID (소스 화상 수용체 거리) 130 cm의 위치로부터 방사선을 조사했다. 방사선 조사에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.320이었다.
또한, 방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 20 mm 두께의 아크릴 판, 2 mm 두께의 Al 판 및 6 mm 두께의 Al 판을 탑재하고, 화상을 취득했다. 취득된 화상으로부터, 20 mm 두께의 아크릴 판, 2 mm 두께의 Al 판 및 6 mm 두께의 Al 판이 탑재된 위치에서, 방사선의 저에너지 성분 및 고에너지 성분의 질량 감소율 계수 비 μ1/μ2를 하기 방정식에 따라 계산했다.
입사 방사선 강도를 I0으로 하고, 투과 방사선 강도를 I로 하면, 하기이다:
여기서 μ는 질량 감소율 계수이고, t [cm]는 투과 물질의 두께이고, d [g/cm3]는 투과 물질의 밀도이다. 또한, 방사선의 저에너지 성분을 촬상하는 방사선 촬상 패널(101)의 임의의 피사체 부재 하의 감도 값이 I10이고, 방사선이 피사체를 투과한 후의 감도 값이 I1인 것을 가정했다. 또한, 방사선의 고에너지 성분을 촬상하는 방사선 촬상 패널(102)의 임의의 피사체 부재 하의 감도 값을 I20으로 하고, 방사선이 피사체를 투과한 후의 감도 값을 I2로 하면, 하기이다:
방정식 (2)에 의해 주어진 μ1/μ2는 물성 값이기 때문에, 이러한 값은 재료의 두께에 의존하지 않는다. 즉, 20 mm 두께의 아크릴 판과, 2 mm 두께의 Al 판 및 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비가 증가함에 따라, 재료 식별능이 증가한다. 또한, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비가 감소함에 따라, 재료 식별능이 증가한다.
본 비교예에 따른 방사선 검출 장치(600a)에서, 20 mm 두께의 아크릴 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.70이고, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.38이었다.
또한, 방사선 스펙트럼을 EMF 재팬 캄파니, 리미티드(EMF Japan Co., Ltd.)로부터 입수가능한 EMF123-0에 의해 측정했다. 이러한 스펙트럼 및 구성 재료의 질량 감소율 계수로부터, 방사선 촬상 패널(101)에 입사하는 방사선과, 방사선 촬상 패널(102)에 입사하는 방사선 사이의 실효 에너지 차 ΔE 및 선량비를 계산했다. 본 비교예에 따른 방사선 검출 장치(600a)에서, 실효 에너지 차 ΔE는 17 keV이고, 선량비는 18%였다.
제2 비교예
제2 비교예로서, 도 6c에 나타낸 방사선 검출 장치(600b)를 제작했다. 먼저, 제1 비교예와 동일한 방법에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다. 후속적으로, 방사선 촬상 패널(102)의 검출 유닛(122) 상에, 10 μm 두께의 아크릴 점착 시트(602)를 전사하고, 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 외부 형상 기준으로 위치설정을 행하여, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 아크릴 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 서로 적층하여, 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(600b)를 취득했다.
제작된 방사선 검출 장치(600b)에 제1 비교예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.340이었다.
본 비교예에 따른 방사선 검출 장치(600b)에서, 20 mm 두께의 아크릴 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.78이고, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.33이었다.
또한, 본 비교예에 따른 방사선 검출 장치(600b)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 19.5 keV이고, 선량비는 15%였다.
방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 하기로 인해 향상했다. 제1 비교예에 비해, 방사선은 신틸레이터(112)에 입사하기 전에 검출 유닛(121) 뿐만 아니라 검출 유닛(122)을 투과했다. 이로 인해, 방사선이 신틸레이터(111)에 입사했을 때에 생성되는 저에너지 콤프턴(Compton) 산란 방사선 및 2차 방사선이, 단지 검출 유닛(121)만이 아니라 검출 유닛(121 및 122) 둘 다에 의해 흡수되었다. 또한, 재료 식별능이 향상된 이유도, 상기 방식으로 저에너지 성분의 콤프턴 산란 방사선 및 2차 방사선의 영향이 억제되었기 때문이다.
제3 비교예
제3 비교예로서, 도 6b에 제시된 방사선 검출 장치(600a)를 제작했다. 먼저, 제1 비교예와 동일한 방법에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다. 단, 신틸레이터(111 및 112)의 방습 보호 및 반사율 확보를 위한 Al 시트(601)는, 25 μm 두께의 폴리메틸메타크릴레이트 수지(PMMA)계 점착제를 사용하여 신틸레이터(111 및 112)에 가압 접착했다. 후속적으로, 방사선 촬상 패널(102)의 Al 시트(601)가 형성된 측에, 10 μm 두께의 PMMA 점착 시트(602)를 전사했다. 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 외부 형상 기준으로 위치설정을 행하여, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 PMMA 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)를 서로 적층하여, 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(600a)를 취득했다.
이러한 방사선 검출 장치(600a)에, 튜브 전압 140 kV, 튜브 전류 80 mA, 고정 여과 1.9 mm 두께의 Al 및 부가 필터 없음의 조건 하에 SID (소스 화상 수용체 거리) 175 cm의 위치로부터 방사선을 조사했다. 방사선 조사에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.320이었다.
또한, 방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 20 mm 두께의 PMMA 판, 2 mm 두께의 Al 판, 6 mm 두께의 Al 판을 탑재하고, 생성된 구조체에 방사선을 조사하여, 방사선 촬상 패널(101) 및 방사선 촬상 패널(102)로부터 화상을 각각 취득했다. 취득된 화상으로부터, 하기 원리에 따라, 20 mm 두께의 PMMA 판, 2 mm 두께의 Al 판 및 6 mm 두께의 Al 판의 두께를 계산했다.
이러한 경우에, 입사 방사선 강도를 I0으로 하고, i 성분으로부터 형성된 물질을 투과한 방사선 강도를 I로 하고, i 성분으로부터 형성된 물질의 두께를 ti [cm], i 성분으로 생성된 물질의 선형 감쇠 계수를 μi로 하면, 하기이다:
방정식 (3)에 있어서, i = 2인 경우, 즉 2 성분의 경우에, 이원 연립 방정식이 사용되며, 따라서 i 성분의 두께 ti를 계산할 수 있다. 2 성분의 경우에, 예를 들어 -log(I/I0) = μ1t1 + μ2t2이다. 또한, 방사선 촬상 패널(101)로부터 취득된 화상을 L로 하고, 방사선 촬상 패널(102)로부터 취득된 화상을 H로 하면, 방사선 촬상 패널(101)에 대해서는, -log(IL/I0L) = μ1Lt1 + μ2Lt2이다. 한편, 방사선 촬상 패널(102)에 대해서는, -log(IH/I0H) = μ1Ht1 + μ2Ht2이다. 상기 연립 방정식을 푸는 것에 의해, 각각의 성분의 두께를 계산할 수 있다.
본 비교예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 각각의 성분의 두께는 11.5 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 각각의 성분의 두께는 3.7 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 각각의 성분의 두께는 1.1 mm였다.
또한, 방사선 스펙트럼을 EMF 재팬 캄파니, 리미티드로부터 입수가능한 EMF123-0에 의해 측정했다. 이러한 스펙트럼 및 구성 재료의 질량 감소율 계수로부터, 방사선 촬상 패널(101)에 입사하는 방사선과, 방사선 촬상 패널(102)에 입사하는 방사선 사이의 실효 에너지 차 ΔE 및 선량비를 계산했다. 본 비교예에서, 실효 에너지 차 ΔE는 9.6 keV이고, 선량비는 23.8%였다.
제4 비교예
제4 비교예로서, 도 6c에 나타낸 방사선 검출 장치(600b)를 제작했다. 먼저, 제1 비교예와 동일한 방법에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다. 후속적으로, 방사선 촬상 패널(102)의 검출 유닛(122) 상에, 10 μm 두께의 PMMA 점착 시트(602)를 전사하고, 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 외부 형상 기준으로 위치설정을 행하여, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 PMMA 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 서로 적층하여, 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(600b)를 취득했다.
제작된 방사선 검출 장치(600b)에 제3 비교예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.340이었다.
제3 비교예와 동일한 방법에 의해 각각의 부재의 두께를 계산했다. 본 비교예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 각각의 부재의 두께는 13.0 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 각각의 부재의 두께는 3.9 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 각각의 부재의 두께는 1.2 mm였다.
또한, 본 비교예에 따른 방사선 검출 장치(600b)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 10.4 keV이고, 선량비는 23%였다.
방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 하기로 인해 향상했다. 제3 비교예에 비해, 방사선은 신틸레이터(112)에 입사하기 전에 검출 유닛(121) 뿐만 아니라 검출 유닛(122)을 투과했다. 이로 인해, 방사선이 신틸레이터(111)에 입사했을 때에 생성되는 저에너지 2차 방사선이 단지 검출 유닛(121)만이 아니라 검출 유닛(121 및 122) 둘 다에 의해 흡수되었다. 또한, 재료 식별능이 향상된 이유도, 상기 기재된 바와 동일한 방식으로 저에너지 성분의 2차 방사선의 영향이 억제되었기 때문이다.
이어서, 본 실시형태의 실시예로서 7개의 실시예, 즉 제1 내지 제7 실시예를 기재할 것이다.
제1 실시예
제1 실시예로서, 도 6a에 나타낸 방사선 검출 장치(100)를 제작했다. 먼저, 상기 기재된 제1 및 제2 비교예와 동일한 방법에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다. 또한, 란타노이드 재료를 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 형성했다. 본 실시예에서, 흡수 부재에는, 란타노이드 계열 중 가돌리늄의 화합물로서의 산화가돌리늄의 입자가 첨가된 수지를 사용했다.
방사선 흡수부(103)의 형성 시에, 먼저, 산화가돌리늄의 코팅 페이스트를 준비했다. 보다 구체적으로, 니폰 이트륨 캄파니, 리미티드(NIPPON YTTRIUM CO., LTD)로부터 입수가능한 산화가돌리늄 분말 2 kg을 니폰 고료 야쿠힌 가이샤, 리미티드(Nippon Koryo Yakuhin Kaisha, LTD)로부터 입수가능한 테르피네올 1 kg에 첨가하고, 생성된 배합물을 분산 및 교반했다. 이어서, 산화가돌리늄이 첨가된 분산액을 150℃로 가열하면서, 산화가돌리늄 입자에 대한 부피비 2.5%로 용제 폴리비닐 부티랄 분말을 첨가하여 생성된 배합물을 용해시켰다. 배합물의 완전 용해를 확인한 후, 배합물을 실온으로 자연 냉각시켰다. 배합물을 냉각시킨 후, 25℃ 및 0.3 rpm에서의 회전 점도가 50 Pa·s이도록 부틸 카르비톨을 배합물에 첨가하여, 슬릿 코터용의 산화가돌리늄의 코팅 페이스트를 취득했다. 취득된 코팅 페이스트를 사용하여, 100 μm 두께의 PEN 필름 (테이진 듀폰 필름스 재팬 리미티드(Teijin Dupont Films Japan Limited)로부터 입수가능한 테오넥스(Teonex) Q51)을 기판으로서 사용하여 슬릿 코터 상에 셋팅하고, 슬릿 코팅에 의한 코팅을 행했다. 코팅 후, 기판을 IR 건조기에 투입하고, 110℃에서 45분간 건조시켰다. 기판을 실온으로 냉각시킨 후, 건조기로부터 취출하여, PEN 필름의 기판 상에 산화가돌리늄을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 취득했다.
이러한 산화가돌리늄을 사용한 방사선 흡수부(103)의 흡수 부재의 막 두께를 키엔스 코포레이션(KEYENCE CORPORATION) 제조의 LT-9030 레이저 포커스 변위계를 사용하여 측정한 바, 흡수 부재의 막 두께는 200 μm이고, 흡수 부재 중에 함유된 산화가돌리늄의 막 충전율은 71.4%였다. 도 7은 산화가돌리늄을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)의 방사선 투과율을 나타낸다. 도 7로부터, 산화가돌리늄을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 사용하는 것은 입사 방사선 중 45 keV 이하인 저에너지 성분을 거의 모두 제거하는 것을 가능하게 함이 명백하다.
방사선 흡수부(103)를 형성한 후, 방사선 흡수부(103)의 양면 상에 10 μm 두께의 아크릴 점착 시트(602)를 전사하고, 표면으로부터 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 아크릴 점착 시트(602)를 접착했다. 또한, 이면으로부터 이형 필름을 박리시켰다. 방사선 촬상 패널(102)의 검출 유닛(122)에 아크릴 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 서로 적층하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 방사선 흡수부(103)를 포함하고 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(100)를 취득했다.
본 실시형태에서는, 방사선 흡수부(103)로서 란타노이드 입자가 첨가된 수지로 제조된 흡수 부재를 사용했다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이, 판 (호일)로 형성된 란타노이드 재료를 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 배치할 수 있다. 예를 들어, 150 μm 두께의 란타노이드 호일을 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 방사선 흡수부(103)로서 삽입할 수 있다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 제1 및 제2 비교예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.330이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 20 mm 두께의 아크릴 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 2.00이고, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.17이었다.
도 8a는 본 실시예에서 형성된 방사선 검출 장치(100)의 방사선 촬상 패널(101)로 촬상한 투과 화상을 나타낸다. 도 8b는 방사선 촬상 패널(101 및 102)로 촬상한 화상으로부터 취득된 μ1/μ2 화상을 나타낸다. 통상의 투과 화상과 유사한 도 8a에서는, 20 mm 두께의 아크릴 판(803)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 유사하다. 한편, 2 mm 두께의 Al 판(801)과 6 mm 두께의 Al 판(802) 사이에는 명백한 콘트라스트 차가 존재하는 것이 명백하다. 이에 대해, 도 8b에 나타낸 μ1/μ2 화상에서는, 20 mm 두께의 아크릴 판(803)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 크게 상이하고, 2 mm 두께의 Al 판(801)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 유사하다. 이러한 화상은, 방사선 검출 장치(100)에 의해 취득된 μ1/μ2 화상에서, 두께와 상관 없이 재료가 식별될 수 있다는 것을 나타낸다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 41.5 keV이고, 선량비는 3.5%였다.
본 실시예에서, 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 란타노이드 재료를 함유하는 흡수 부재를 사용한 방사선 흡수부(103)를 배치함으로써, 제1 및 제2 비교예에 비해 재료 식별능이 크게 향상하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 방사선 흡수부(103)를 배치하는 것은 MTF의 열화를 방지했다. 실효 에너지 차 ΔE는 방사선 흡수부(103)의 존재 때문에 제1 및 제2 비교예보다도 커진다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 비교예와 마찬가지로, 둘 다 400 μm의 두께를 갖는 신틸레이터(111 및 112)를 사용했다. 이로 인해, 신틸레이터(111)에 대한 신틸레이터(112)의 선량비가 제1 및 제2 비교예의 것보다도 낮다.
제2 실시예
제2 실시예로서, 신틸레이터(111)의 막 두께가 200 μm이고, 신틸레이터(112)의 막 두께가 600 μm인 것을 제외하고는, 제1 실시예와 동일한 구성을 갖는 방사선 검출 장치(100)를 제작했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 상기 기재된 각각의 비교예 및 각각의 실시예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.360이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.330이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 20 mm 두께의 아크릴 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 2.20이고, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.05였다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 41.0 keV이고, 선량비는 8.5%였다.
본 실시예에서, 방사선 입사 측에 위치하는 방사선 촬상 패널(101)의 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 방사선 촬상 패널(102)에 도달하는 방사선의 선량이 증가했다. 또한, 방사선 촬상 패널(101)을 투과한 방사선을 검출하는 방사선 촬상 패널(102)의 신틸레이터(112)의 막 두께를 증가시킴으로써, 검출되는 선량이 증가하여, 신호/노이즈 비의 악화가 억제되었다. 이는 제1 실시예에 비해, 재료 식별능을 향상시켰다. 또한, 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 신틸레이터(111) 내에서의 광의 확산이 억제되어, 제1 실시예에 비해 방사선 촬상 패널(101)의 MTF가 향상했다. 신틸레이터(111)의 막 두께가 얇기 때문에, 제1 실시예보다도 실효 에너지 차가 작아지고, 선량비가 향상했다.
제3 실시예
제3 실시예로서, 신틸레이터(111)의 막 두께가 100 μm이고, 신틸레이터(112)의 막 두께가 600 μm인 것을 제외하고는, 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성을 갖는 방사선 검출 장치(100)를 제작했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 상기 기재된 각각의 비교예 및 각각의 실시예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.365이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.340이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 20 mm 두께의 아크릴 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 2.25이고, 2 mm 두께의 Al 판과 6 mm 두께의 Al 판 사이의 μ1/μ2 비는 1.00이었다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 40.0 keV이고, 선량비는 15.8%였다.
본 실시예에서, 방사선 입사 측에 위치하는 방사선 촬상 패널(101)의 신틸레이터(111)의 막 두께를 제2 실시예에 비해 더욱 감소시킴으로써, 재료 식별능이 향상했다. 또한, 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 신틸레이터(111) 내에서의 광의 확산이 억제되어, 제1 및 제2 실시예에 비해 방사선 촬상 패널(101)의 MTF가 향상했다. 신틸레이터(111)의 막 두께가 얇기 때문에, 제1 및 제2 실시예보다도 실효 에너지 차가 작아지고, 선량비가 향상했다. 도 9는 제1 내지 제3 실시예 및 제1 및 제2 비교예에서 취득된 평가 결과를 나타낸다.
1회의 방사선 조사에 의해 에너지 감산 화상을 취득하기 위한 방사선 검출 장치(100)에서, 2개의 촬상 패널 사이에 란타노이드 재료를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 배치함으로써, 방사선의 고에너지 성분 및 저에너지 성분을 분리한다. 명백하게, 이는 취득된 에너지 감산 화상에 대해 재료 식별능을 향상시켰다. 또한, 방사선을 흡수하고 이를 광으로 변환시키는 신틸레이터의 두께를 적절히 선택함으로써, 재료 식별능이 더욱 향상하는 것으로 밝혀졌다.
제4 실시예
제4 실시예로서, 도 6a에 나타낸 방사선 검출 장치(100)를 제작했다. 먼저, 상기 기재된 제3 및 제4 비교예와 동일한 방법에 의해, 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 취득했다. 또한, 란타노이드 재료를 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 형성했다. 본 실시예에서, 흡수 부재에는, 란타노이드 계열 중 세륨의 화합물로서의 산화세륨의 입자가 첨가된 수지를 사용했다.
방사선 흡수부(103)의 형성 시에, 먼저, 산화세륨의 코팅 페이스트를 준비했다. 보다 구체적으로, 산화세륨 분말 2 kg을 테르피네올 1 kg에 첨가하고, 생성된 배합물을 분산 및 교반했다. 이어서, 산화세륨이 첨가된 분산액을 150℃로 가열하면서, 산화세륨 입자에 대한 부피비 2.5%로 용제 폴리비닐 부티랄 분말을 첨가하여 생성된 배합물을 용해시켰다. 배합물의 완전 용해를 확인한 후, 배합물을 실온으로 자연 냉각시켰다. 배합물을 냉각시킨 후, 25℃ 및 0.3 rpm에서의 회전 점도가 50 Pa·s이도록 부틸 카르비톨을 배합물에 첨가하여, 슬릿 코터용의 산화세륨의 코팅 페이스트를 취득했다. 취득된 코팅 페이스트를 사용하여, 188 μm 두께의 PET 필름을 베이스로서 사용하여 슬릿 코터 상에 셋팅하고, 슬릿 코팅에 의한 코팅을 행했다. 코팅 후, 기판을 IR 건조기에 투입하고, 110℃에서 45분간 건조시켰다. 기판을 실온으로 냉각시킨 후, 건조기로부터 취출하여, PET 필름 베이스 상에 산화세륨을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 취득했다.
이러한 산화세륨을 사용한 방사선 흡수부(103)의 흡수 부재의 막 두께를 키엔스 코포레이션 제조의 LT-9030 레이저 포커스 변위계를 사용하여 측정한 바, 흡수 부재의 막 두께는 500 μm이고, 산화세륨의 막 충전율은 50.0%였다. 도 10은 산화세륨을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)의 방사선 투과율을 나타낸다. 도 10으로부터, 산화세륨을 사용한 흡수 부재를 포함하는 방사선 흡수부(103)를 사용하는 것은 입사 방사선 중 40 keV 근방인 세륨의 K 흡수단 이하인 저에너지 성분을 유효하게 제거하는 것을 가능하게 함이 명백하다.
방사선 흡수부(103)를 형성한 후, 방사선 흡수부(103)의 양면 상에 10 μm 두께의 PMMA 점착 시트(602)를 전사하고, 표면으로부터 이형 필름을 박리시켰다. 이어서, 방사선 촬상 패널(101)의 검출 유닛(121)에 PMMA 점착 시트(602)를 접착했다. 또한, 이면으로부터 이형 필름을 박리시켰다. 방사선 촬상 패널(102)의 검출 유닛(122)에 PMMA 점착 시트(602)를 접착했다. 상기 단계를 사용하여, 2개의 방사선 촬상 패널(101 및 102)을 서로 적층하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 방사선 흡수부(103)를 포함하고 1샷으로 에너지 감산을 행할 수 있는 방사선 검출 장치(100)를 취득했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 제3 및 제4 비교예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.350이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.330이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 제3 비교예와 동일한 방법에 의해 각각의 부재의 두께를 계산했다. 본 실시예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 두께는 19.4 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 6.0 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 2.0 mm였다.
도 11a는 본 실시예에서 형성된 방사선 검출 장치(100)의 방사선 촬상 패널(101)로 촬상한 투과 화상을 나타낸다. 도 11b는 방사선 촬상 패널(101 및 102)로 촬상한 화상으로부터 취득된 선 감쇠 계수 비 (μ1/μ2) 화상을 나타낸다. 통상의 투과 화상과 유사한 도 11a에서는, 20 mm 두께의 PMMA 판(803)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 유사하다. 한편, 2 mm 두께의 Al 판(801)과 6 mm 두께의 Al 판(802) 사이에는 명백한 콘트라스트 차가 존재하는 것이 명백하다. 즉, 이는 통상의 투과 화상으로부터는 물질을 식별할 수 없음을 나타낸다. 이에 대해, 도 11b에 나타낸 선 감쇠 계수 비 (μ1/μ2) 화상에서는, 20 mm 두께의 PMMA 판(803)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 크게 상이하고, 2 mm 두께의 Al 판(801)의 콘트라스트가 6 mm 두께의 Al 판(802)의 것과 유사하다. 이러한 화상은, 방사선 검출 장치(100)에 의해 취득된 선 감쇠 계수 비 (μ1/μ2) 화상에서, 두께와 상관 없이 재료가 식별될 수 있다는 것을 나타낸다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 평균 에너지 차 ΔE는 22.6 keV이고, 선량비는 9.0%였다.
본 실시예에서, 방사선 촬상 패널(101 및 102) 사이에 란타노이드 화합물 입자를 함유하는 흡수 부재를 사용한 방사선 흡수부(103)를 배치함으로써, 제3 및 제4 비교예에 비해 재료 식별능이 크게 향상하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 방사선 흡수부(103)를 배치하는 것은 MTF의 열화를 방지했다. 실효 에너지 차 ΔE는 방사선 흡수부(103)의 존재 때문에 제3 및 제4 비교예보다도 커진다. 또한, 본 실시예에서는, 제3 및 제4 비교예와 마찬가지로, 둘 다 400 μm의 두께를 갖는 신틸레이터(111 및 112)를 사용했다. 이로 인해, 신틸레이터(111)에 대한 신틸레이터(112)의 선량비가 제3 및 제4 비교예의 것보다도 낮다.
제5 실시예
제5 실시예로서, 신틸레이터(111)의 막 두께가 200 μm이고, 신틸레이터(112)의 막 두께가 600 μm인 것을 제외하고는, 제4 실시예와 동일한 구성을 갖는 방사선 검출 장치(100)를 제작했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 제3 및 제4 비교예 및 제4 실시예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.380이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.350이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 제3 비교예와 동일한 방법에 의해 각각의 부재의 두께를 계산했다. 본 실시예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 두께는 19.0 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 5.8 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 1.9 mm였다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 18.7 keV이고, 선량비는 17.3%였다.
본 실시예에서, 방사선 입사 측에 위치하는 방사선 촬상 패널(101)의 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 방사선 촬상 패널(102)에 도달하는 방사선의 선량이 증가했다. 또한, 방사선 촬상 패널(101)을 투과한 방사선을 검출하는 방사선 촬상 패널(102)의 신틸레이터(112)의 막 두께를 증가시킴에 따라, 검출되는 선량이 증가하여, 신호/노이즈 비가 악화되었다. 이는 제4 실시예와 동등한 실효 에너지 차 ΔE 및 재료 식별능으로 이어진다. 또한, 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 신틸레이터(111) 내에서의 광의 확산이 억제되어, 제4 실시예에 비해 방사선 촬상 패널(101)의 MTF가 향상했다. 신틸레이터(111)의 막 두께가 얇기 때문에, 제4 실시예보다도 실효 에너지 차가 작아지고, 선량비가 향상했다.
제6 실시예
제6 실시예로서, 신틸레이터(111)의 막 두께가 100 μm이고, 신틸레이터(112)의 막 두께가 600 μm인 것을 제외하고는, 제4 및 제5 실시예와 동일한 구성을 갖는 방사선 검출 장치(100)를 제작했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 제3 및 제4 비교예 및 제4 및 제5 실시예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.390이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.370이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 제3 비교예와 동일한 방법에 의해 각각의 부재의 두께를 계산했다. 본 실시예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 두께는 17.0 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 5.4 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 1.6 mm였다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 방사선 촬상 패널(101)과 방사선 촬상 패널(102) 사이의 실효 에너지 차 ΔE는 13.4 keV이고, 선량비는 22.1%였다.
본 실시예에서, 방사선 입사 측에 위치하는 방사선 촬상 패널(101)의 신틸레이터(111)의 막 두께를 제5 실시예보다도 더욱 감소시킴으로써, 방사선 촬상 패널(102)에 도달하는 방사선의 선량이 증가하여, 신호/노이즈 비가 제4 실시예에 비해 크게 향상했다. 한편, 재료 식별능은 제4 실시예에 비해 약간 저하되었다. 또한, 신틸레이터(111)의 막 두께를 감소시킴으로써, 신틸레이터(111) 내에서의 광의 확산이 억제되어, 제4 및 제5 실시예에 비해 방사선 촬상 패널(101)의 MTF가 향상했다. 신틸레이터(111)의 막 두께가 얇기 때문에, 제4 및 제5 실시예보다도 평균 에너지 차가 작아지고, 선량비가 향상했다.
제7 실시예
제7 실시예에서는, 방사선 흡수부(103)가 단지 방사선 흡수부(103)의 베이스에서만 제6 실시예에 사용된 방사선 흡수부(103)와 상이한 방사선 검출 장치(100)를 제작했다.
제7 실시예에서는 방사선 흡수부의 베이스로서 100 μm 두께의 Cu 판을 사용하고, 상기 Cu 판 상에 제4 실시예와 동일한 방법에 의해 막 두께 500 μm 및 충전율 50.0%인 산화세륨 입자 및 바인더 수지로부터 형성된 막을 형성했다.
제작된 방사선 검출 장치(100)에 제3 및 제4 비교예 및 제4 내지 제6 실시예와 동일한 조건 하에 방사선 조사를 행하여, 방사선 촬상 패널(101 및 102)에 의한 방사선 화상을 각각 취득했다.
방사선 촬상 패널(101)의 Al 시트(601) 상에 MTF 차트를 놓고, 공간 주파수 2 lp/mm에서의 MTF를 측정한 바, 방사선 촬상 패널(101)의 MTF는 0.390이고, 방사선 촬상 패널(102)의 MTF는 0.370이었다.
본 실시예에 따른 방사선 검출 장치(100)에서, 제3 비교예와 동일한 방법에 의해 각각의 부재의 두께를 계산했다. 본 실시예에서, 20 mm 두께의 PMMA 판에 대해 계산된 두께는 18.5 mm이고, 6 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 5.8 mm이고, 2 mm 두께의 Al 판에 대해 계산된 두께는 1.8 mm였다.
제7 실시예에 따른 평균 에너지 차 ΔE 및 선량비는 각각 17.0 keV 및 22.1%였다.
도 12는 제4 내지 제6 실시예에 사용된 방사선 흡수부(103)의 투과율 (파선) 및 제7 실시예에 사용된 방사선 흡수부(103)의 투과율 (실선)을 나타낸다. 제7 실시예에서는, 방사선 흡수부(103)의 기판을 100 μm 두께의 Cu 판으로 변경했기 때문에, 40 keV 이하의 투과율이 40 keV 이상의 투과율에 대해 유의하게 감소하고, 에너지 분리능이 향상한 것이 명백하다.
또한, 도 13은 제3 및 제4 비교예 및 제4 내지 제7 실시예에서의 실효 에너지 차 ΔE에 대한 휘도비를 플롯팅함으로써 취득된 결과를 나타낸다. 도 13으로부터, 제3 및 제4 비교예에 비해, 제4 내지 제6 실시예가 보다 바람직한 방향, 즉 ΔE에서 더 큰 휘도비가 취득된 것이 명백하며, 방사선 흡수부(103)의 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 제4 내지 제6 실시예에 비해, 란타노이드 화합물 입자를 함유하는 층 및 금속 판에 의해 구성된 복합 구성으로서의 방사선 흡수부(103)는 우월한 특성을 나타내었다.
1회의 방사선 조사에 의해 에너지 감산 화상을 취득하기 위한 방사선 검출 장치(100)에서, 2개의 촬상 패널 사이에 란타노이드 원소 또는 화합물을 함유하는 방사선 흡수부(103)를 배치하여, 방사선의 고에너지 성분 및 저에너지 성분을 분리한다. 또한, 방사선 흡수부(103)가 란타노이드 원소 및 화합물 이외의 원소를 함유하는 비-란타노이드 부재로서의 금속 판을 더욱 포함하여, 방사선의 고에너지 성분 및 저에너지 성분을 더욱 분리할 수 있게 한다. 명백하게, 이는 취득된 에너지 감산 화상에 대해 재료 식별능을 향상시켰다. 또한, 방사선을 흡수하고 이를 광으로 변환시키는 신틸레이터의 두께를 적절히 선택함으로써, 재료 식별능이 더욱 향상하는 것으로 밝혀졌다. 도 14는 제4 내지 제7 실시예 및 제3 및 제4 비교예에서 취득된 평가 결과를 나타낸다.
이상, 본 발명에 따른 실시형태 및 실시예를 기재했지만, 본 발명은 이들 실시형태 및 실시예에 제한되지는 않는 것이 명백하다. 상기 실시형태 및 실시예는 본 발명의 범주를 일탈하지 않으면서 필요에 따라 변경 및 조합될 수 있다.
이하, 도 15를 참조하여, 본 발명에 따른 방사선 검출 장치(100)가 내장된 방사선 촬상 시스템(1000)을 예시적으로 기재할 것이다. 방사선 촬상 시스템(1000)은, 예를 들어 방사선 검출 장치(100), 이미지 프로세서를 포함하는 신호 처리 유닛(1003), 디스플레이를 포함하는 표시 유닛(1004), 및 방사선을 생성시키기 위한 방사선원(1001)을 포함한다. 방사선원(1001)으로부터 생성된 방사선 (예를 들어, X선)은 피험자(1002)를 투과한다. 이어서, 본 실시형태에 따른 방사선 검출 장치(100)가 피험자(1002)의 체내 정보를 포함하는 방사선을 검출한다. 예를 들어, 상기 작업에 의해 취득된 방사선 화상을 사용하여, 신호 처리 유닛(1003)이 미리 결정된 신호 처리를 행하여, 화상 데이터를 생성시킨다. 이러한 화상 데이터가 표시 유닛(1004)에 표시된다.
본 발명은 예시적 실시형태를 참조하여 기재되었지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시형태에 제한되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 하기 청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 및 등가 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.
Claims (24)
- 하우징;
상기 하우징 내에 서로 겹치도록 배치된 제1 방사선 촬상 패널과 제2 방사선 촬상 패널; 및
상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널 사이에 배치된 방사선 흡수부를 포함하는 방사선 검출 장치이며,
상기 방사선 흡수부는 K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 제1 부재를 포함하고,
상기 제1 부재는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 툴륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 입자가 첨가된 수지를 포함하는, 방사선 검출 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 제1 방사선 촬상 패널 및 상기 제2 방사선 촬상 패널에 대해, 상기 제1 방사선 촬상 패널 및 상기 제2 방사선 촬상 패널에 의해 검출가능한 광을 생성시키지 않는, 방사선 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 방사선 흡수부가 제2 부재를 더 포함하며,
상기 제2 부재는, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 툴륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소를 함유하지 않는, 방사선 검출 장치. - 제3항에 있어서, 상기 제2 부재는, 구리, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 금속 판을 포함하는, 방사선 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 부재가 방사선을 가시광으로 변환시키지 않는, 방사선 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 부재가 100 μm 이상 1,000 μm 이하의 두께를 갖는, 방사선 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널의 각각은 신틸레이터, 및 상기 신틸레이터에 의해 방사선으로부터 변환된 광을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함하는, 방사선 검출 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널 및 상기 제2 방사선 촬상 패널에 포함되는 검출 유닛들은 상기 방사선 흡수부를 통해 서로 인접하여 배치되는, 방사선 검출 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널이 상기 제2 방사선 촬상 패널보다도 방사선 입사 측에 가깝도록 배치되고,
상기 제1 방사선 촬상 패널이 신틸레이터들 중 제1 신틸레이터를 포함하고,
상기 제2 방사선 촬상 패널이 신틸레이터들 중 제2 신틸레이터를 포함하고,
상기 제1 신틸레이터의 방사선 흡수율이 상기 제2 신틸레이터의 방사선 흡수율 이하인, 방사선 검출 장치. - 제9항에 있어서, 상기 제1 신틸레이터는,
탈륨 활성화 요오드화세슘 (CsI:Tl)을 함유하고,
상기 제1 방사선 촬상 패널에 배치된 상기 검출 유닛과 상기 제1 신틸레이터 사이의 계면으로부터 상기 계면과 교차하는 방향으로 성장한 기둥형 결정 구조를 갖고,
상기 계면에 대한 정사영에서, 상기 제1 신틸레이터의 기둥형 결정 및 상기 기둥형 결정 사이의 공극의 면적에 대한 상기 제1 신틸레이터의 기둥형 결정의 면적의 비율을 충전율로 한 경우에, 상기 제1 신틸레이터의 막 두께 [μm] × 상기 충전율 [%] ≤ 8000 [μm·%]을 충족시키는, 방사선 검출 장치. - 제1항에 있어서, 상기 방사선 흡수부가 가시광을 차광하도록 구성된 차광 부재를 더 포함하며,
상기 차광 부재가 적어도 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 방사선 흡수부 사이에 또는 상기 제2 방사선 촬상 패널과 상기 방사선 흡수부 사이에 배치되는, 방사선 검출 장치. - 하우징;
상기 하우징 내에 서로 겹치도록 배치된 제1 방사선 촬상 패널 및 제2 방사선 촬상 패널; 및
상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널 사이에 배치된 방사선 흡수부를 포함하는 방사선 검출 장치이며,
상기 방사선 흡수부는, K 흡수단 에너지가 38 keV 이상 60 keV 이하인 원소를 함유하는 제1 부재, 및 상기 제1 부재 내의 원소 이외의 원소를 함유하는 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 방사선 촬상 패널 및 상기 제2 방사선 촬상 패널에 대해 가시광을 생성시키지 않는, 방사선 검출 장치. - 제12항에 있어서, 상기 제1 부재가 란타노이드 원소들 중 1종 이상을 함유하는, 방사선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 부재가, 란타노이드 원소들 중 1종 이상을 함유하는 화합물 입자들이 첨가된 수지를 함유하는, 방사선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제2 부재가, 구리, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 금속 판을 포함하는, 방사선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 부재가 방사선을 가시광으로 변환시키지 않는, 방사선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 부재가 100 μm 이상 1,000 μm 이하의 두께를 갖는, 방사선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널의 각각은 신틸레이터, 및 상기 신틸레이터에 의해 방사선으로부터 변환된 광을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함하는, 방사선 검출 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 제2 방사선 촬상 패널에 포함되는 검출 유닛들은 상기 방사선 흡수부를 통해 서로 인접하여 배치되는, 방사선 검출 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 방사선 촬상 패널이 상기 제2 방사선 촬상 패널보다도 방사선 입사 측에 가깝도록 배치되고,
상기 제1 방사선 촬상 패널이 신틸레이터들 중 제1 신틸레이터를 포함하고,
상기 제2 방사선 촬상 패널이 신틸레이터들 중 제2 신틸레이터를 포함하고,
상기 제1 신틸레이터의 방사선 흡수율이 상기 제2 신틸레이터의 방사선 흡수율 이하인, 방사선 검출 장치. - 제20항에 있어서, 상기 제1 신틸레이터는,
탈륨 활성화 요오드화세슘 (CsI:Tl)을 함유하고,
상기 제1 방사선 촬상 패널에 배치된 상기 검출 유닛과 상기 제1 신틸레이터 사이의 계면으로부터 상기 계면과 교차하는 방향으로 성장한 기둥형 결정 구조를 갖고,
상기 계면에 대한 정사영에서, 상기 제1 신틸레이터의 기둥형 결정 및 기둥형 결정 사이의 공극의 면적에 대한 상기 제1 신틸레이터의 기둥형 결정의 면적의 비율을 충전율로 한 경우에, 상기 제1 신틸레이터의 막 두께 [μm] × 상기 충전율 [%] ≤ 8000 [μm·%]을 충족시키는, 방사선 검출 장치. - 제12항에 있어서, 상기 방사선 흡수부가 가시광을 차광하도록 구성된 차광 부재를 더 포함하며,
상기 차광 부재가 적어도 상기 제1 방사선 촬상 패널과 상기 방사선 흡수부 사이에 또는 상기 제2 방사선 촬상 패널과 상기 방사선 흡수부 사이에 배치되는, 방사선 검출 장치. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방사선 검출 장치; 및
상기 방사선 검출 장치로부터의 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 유닛
을 포함하는, 방사선 촬상 시스템. - 제12항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 방사선 검출 장치; 및
상기 방사선 검출 장치로부터의 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 유닛
을 포함하는, 방사선 촬상 시스템.
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