KR20190036212A

KR20190036212A - High Resolution Hybrid Radiation Detector Having Pixel Structure

Info

Publication number: KR20190036212A
Application number: KR1020170125179A
Authority: KR
Inventors: 차보경; 전성채
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-04-04

Abstract

The present invention relates to a pixel structured high resolution hybrid radiation detector. In order to reduce diffusion or scattering of inter-pixel light in a scintillator pixel structure and increase resolution, a scintillator sheet is laser-processed to form an air gap between the pixels after manufacturing a scintillator sheet, and a reflective material is applied to an air gap when necessary, thereby being capable of applying a new scintillator pixel structure.

Description

A High Resolution Hybrid Radiation Detector (Having Pixel Structure)

본 발명은 직접 및 간접 디지털 방사선 검출 방식을 합성한 하이브리드 방사선 디텍터에 관한 것으로서, 특히, 새로운 섬광체 픽셀 구조를 적용한 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid radiation detector combining direct and indirect digital radiation detection methods, and more particularly, to a pixel structure high resolution hybrid radiation detector using a novel scintillation pixel structure.

간접 방식 디지털 방사선 검출 장치는 X-선 등 방사선을 흡수하여 가시광선을 발생하는 섬광체, 및 발생한 가시광선을 전기적 신호로 읽기 위한 포토다이오드(PD)를 포함하는 비정질 실리콘 TFT(Amorphous Silicon Thin Film Transistor, a-Si TFT), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 및 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서로 구성된다. 직접방식 디지털 방사선 검출 장치는 입사하는 X-선 등 방사선을 가시광으로 전환 없이 바로 전하(전자-정공)를 발생시키는 광전도체(PCL: Photo Conductive Layer), 및 발생한 전하를 전기적 신호로 읽기 위한 TFT(thin film transistor)를 포함한 이미지 센서로 구성되어있다. An indirect type digital radiation detecting apparatus includes an amorphous silicon thin film transistor (TFT) including a scintillator for absorbing radiation such as X-rays to generate visible light, and a photodiode (PD) for reading visible visible light as an electrical signal, a-Si TFT), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and a CCD (Charge Coupled Device). The direct type digital radiation detection device is composed of a photoconductor (PCL: Photo Conductive Layer) which generates charge (electron-hole) directly without converting the radiation into visible light such as an incident X-ray and a TFT thin film transistor).

이외에도 간접 방식의 섬광체와 직접 방식의 광전도체(PCL)와 TFT 어레이 이미지 센서를 적용하여 하이브리드형 방사선 검출 방식이 시도되고 있다. 이때, 실리콘 웨이퍼의 RIE(deep reactive ion etching) 공정이나 글래스 위의 절연체에 대한 PDP(Plasma Display Panel) 격벽 구조 공정 등을 통하여 픽셀 구조체를 먼저 제작하고, 이후 격벽으로 구분된 픽셀들의 홈들에 섬광물질 분말을 페이스트와 섞어 채우거나 분말을 녹여 고화시킴으로써 픽셀 구조형 섬광체 구조물을 획득한다. In addition, a hybrid type radiation detection method has been attempted by applying an indirect type of scintillator, a direct type photoconductor (PCL), and a TFT array image sensor. At this time, a pixel structure is first formed through a deep reactive ion etching (RIE) process of a silicon wafer or a plasma display panel (PDP) barrier structure process for an insulator on a glass substrate. Then, The pixel structure type scintillator structure is obtained by mixing the powder with the paste or by melting and solidifying the powder.

또한, 하이브리드형 방사선 검출 방식의 분말형 섬광체내에서 발생한 가시광선은, 도 1과 같이 이웃 픽셀 간의 빛의 침투로 인한 빛의 퍼짐이나 산란을 통해 영상의 공간분해능을 저하시키기 때문에, 이에 대한 대책으로 물리적 기상 증착 장비(physical vapor deposition, PVD)를 이용해 바늘기둥형태(columnar structure)의 미세구조형 섬광체(structured phosphor)를 형성함으로써 섬광체내에서 발생하는 빛의 퍼짐을 최소화하는 방법이 시도되기도 하였다. 여기서 사용된 섬광체는 CsI(Na) 또는 CsI(Tl) 등 원자번호와 밀도가 높은 물질이여야 하며, 방출되는 가시광선의 파장이 그 아래의 광전도체와의 사이에 양자 효율(Quantum efficiency)이 좋은 도핑 물질이어야 한다. In addition, the visible light generated in the powdery scintillator of the hybrid type radiation detection system lowers the spatial resolution of the image through spreading or scattering of light due to penetration of light between neighboring pixels as shown in Fig. 1. Therefore, A method of minimizing the spread of light generated in the scintillator by forming a microstructured phosphor of a columnar structure using physical vapor deposition (PVD) has been attempted. The scintillator used here should be a material having a high atomic number and density such as CsI (Na) or CsI (Tl), and the wavelength of the visible light ray to be emitted should be doped with a photon conductor having a lower quantum efficiency Material.

이외에도 하이브리드 구조에서 섬광체에 발생한 가시광선을 광전도체에서 전달되어 전하를 발생시켜 광전도체 내에서 발생한 전하를 가속시켜 전하 증폭(avalanche effect)을 통해 저선량의 엑스선을 이용하여 좋은 영상 신호를 획득하려는 시도가 있다.In addition, an attempt to acquire a good image signal by using a low-dose X-ray through avalanche effect by accelerating the charge generated in the photoconductor by transferring visible light generated in the photoconductor by the photoconductor in the hybrid structure have.

그러나, 이와 같은 종래의 하이브리드형 방사선 검출 방식에서, 바늘기둥형태의 미세구조를 가지는 섬광체를 사용할지라도 여전히 빛의 퍼짐이 존재하기 때문에 좀 더 완전하게 빛의 산란을 방지하기 위한 방법이 요구되고 있다. However, in such a conventional hybrid type radiation detection system, even if a scintillator having a microstructure in the form of a needle column is used, there is still a spread of light, so that a method for preventing light scattering more completely is required.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 섬광체 픽셀 구조에서 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 줄이고 해상도를 증가시키기 위하여, 섬광체 쉬트(sheet)를 제작한 후 섬광체 쉬트를 레이저 가공하여 픽셀 사이의 에어갭을 형성하고 필요시 에어갭에 반사물질을 도포한 방식의, 새로운 섬광체 픽셀 구조를 적용한 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a scintillator sheet, in which a scintillator sheet is manufactured in order to reduce scattering or scattering of light between pixels in a scintillator pixel structure, Resolution hybrid radiation detector employing a novel scintillator pixel structure in which an air gap between pixels is formed by laser processing a scintillator sheet and a reflection material is applied to an air gap when necessary.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 방사선 디텍터의 섬광체 구조물은, 방사선을 조사하여 가시광으로 변환하기 위한 방사선 디텍터의 섬광체 구조물에 있어서, 섬광체 쉬트에 레이저 가공으로 형성된, 에어갭에 의해 구분된 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a scintillator structure for a radiation detector for converting radiation into visible light, the scintillator structure comprising: Dimensional or two-dimensional scintillation pixel array formed by laser machining, separated by an air gap.

상기 방사선 디텍터의 섬광체 구조물은, 상기 에어갭에 도포된 반사물질을 더 포함할 수 있다.The scintillator structure of the radiation detector may further include a reflective material applied to the air gap.

또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 방사선 디텍터의 섬광체 구조물 제작 방법은, 섬광물질 분말을 이용하여 섬광체 쉬트를 제작하는 단계; 및 레이저를 상기 섬광체 쉬트 상에 조사하여 에어갭으로 구분되는1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 섬광체 픽셀 어레이에 방사선을 조사하여 가시광으로 변환하기 위한 것으로서, 상기 에어갭 또는 상기 에어갭에 도포된 반사물질에 의해, 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 줄이고 해상도를 증가시키는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a scintillator structure for a radiation detector, comprising: fabricating a scintillator sheet using a scintillation material powder; And forming a one-dimensional or two-dimensional scintillation pixel array divided into air gaps by irradiating a laser onto the scintillator sheet, wherein the scintillator pixel array is adapted to irradiate the scintillator pixel array with visible light, Or by the reflective material applied to the air gap, to reduce the spreading or scattering of light between pixels and to increase the resolution.

상기 섬광체 쉬트를 제작하는 단계에서, 섬광물질 분말을 이용한 물리적 기상증착 방식 또는 스크린 프린팅 방식으로 소정의 기판에 상기 섬광체 쉬트가 제작되는 방식을 포함한다.In the step of fabricating the scintillator sheet, the scintillator sheet is manufactured on a predetermined substrate by a physical vapor deposition method using a scintillation material powder or a screen printing method.

상기 섬광체 픽셀 어레이는, 픽셀의 가로 또는 세로 피치가 30~500μm, 픽셀간 이격거리 2~50μm 인 구조를 포함한다.The scintillator pixel array includes a structure in which the horizontal or vertical pitch of pixels is 30 to 500 mu m, and the spacing distance between pixels is 2 to 50 mu m.

상기 섬광체 픽셀 어레이를 형성하는 단계 후에, 진공 증착 방식 또는 스프레이 방식으로 금속물질을 이용하여 상기 에어갭에 상기 반사물질을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of forming the scintillator pixel array may further include applying the reflective material to the air gap using a metal material by a vacuum deposition method or a spray method.

그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 방사선 디텍터는, 어레이 형태의 복수의 픽셀 센서를 가지는 이미지 센서; 및 상기 복수의 픽셀 센서에 대응되도록 에어갭 또는 에어갭에 도포된 반사물질로 구분된 픽셀들의 섬광체 픽셀 어레이를 구비하고, 상기 이미지 센서의 상부에 부착되며, 방사선을 받아 가시광으로 변환하기 위한 섬광체 구조물을 포함하고, 상기 이미지 센서는, 상기 섬광체 픽셀 어레이의 각 픽셀에서의 상기 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위한 것으로서, 상기 에어갭은 섬광체 쉬트를 레이저 가공하여 획득된 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a radiation detector including: an image sensor having a plurality of pixel sensors in an array; And a scintillator pixel array of pixels divided into an air gap or an air gap so as to correspond to the plurality of pixel sensors, the scintillator pixel array being attached to an upper portion of the image sensor, the scintillator structure having a scintillator structure Wherein the image sensor is for reading an electrical signal proportional to the visible light in each pixel of the scintillator pixel array, and the air gap is obtained by laser processing the scintillator sheet.

본 발명에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터에 따르면, 섬광체 쉬트를 레이저 가공하여 픽셀 사이의 에어갭을 형성하고 필요시 에어갭에 반사물질을 도포함으로써, 섬광체 픽셀 구조에서 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 줄이고 해상도를 증가시킬 수 있다. 즉, 픽셀형으로 제조된 섬광체 구조물을 이용하여 빛의 퍼짐을 방지해 양자검출효율 및 공간 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한, 픽셀형 섬광체에 의한 엑스선의 높은 흡수와 가시광선의 발생광량을 향상시키고 가시광선을 흡수한 얇은 광전도체에서 전하(전자-정공)를 발생시킴으로써, 독출 효율을 향상시킬 수 있다.According to the pixel structure high resolution hybrid radiation detector according to the present invention, the scintillator sheet is laser processed to form an air gap between the pixels and, if necessary, a reflection material is applied to the air gap, so that the scattering or scattering of light between pixels in the scintillator pixel structure And the resolution can be increased. That is, the scattering of light can be prevented by using the scintillator structure manufactured in the pixel shape, and the quantum detection efficiency and spatial resolution can be improved. In addition, the efficiency of reading can be improved by improving the absorption of x-rays by the pixel type scintillator and the amount of light generated by visible light and by generating charges (electron-hole) in a thin photoconductor that absorbs visible light.

또한, 본 발명에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터는, 픽셀형 섬광체에서 발생한 가시광선을 흡수한 광전도체가 전하를 발생시킬 때, 애벌런치 현상을 이용해 전하 증폭이 발생되도록 함으로써, 증폭된 높은 이득(gain)의 영상 신호에 따라 저선량의 엑스선으로도 선명한 영상을 획득할 수도 있다.In addition, the pixel structure high-resolution hybrid radiation detector according to the present invention allows charge amplification to be generated using the avalanche phenomenon when the photoconductor absorbing visible light generated in the pixel type scintillator generates charge, gain image can be acquired even with a low-dose X-ray according to an image signal of a low-gain X-ray.

그리고, 본 발명에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터는, X-선, 감마선 등의 진단 방사선이나 고 에너지의 방사선 분야에 효과적으로 적용될 수 있으며, 특히 저선량의 엑스선 형광투시(fluoroscopy) 응용분야뿐만 아니라 고분해능을 필요로 하는 방사선기기 일반검사(general radiography), 유방촬영술(mammography) 등 다양한 진단용 의료영상기기로 사용 가능하다.The high-resolution hybrid radiation detector of the present invention can be effectively applied to diagnostic radiations such as X-rays and gamma rays and high-energy radiation. In particular, it can be applied not only to low-dose X-ray fluoroscopy applications but also to high- It can be used for various diagnostic medical imaging devices such as general radiography, mammography and so on.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 일반적인 하이브리드 방사선 검출 장치에서 공간 분해능의 저조함을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 섬광체 구조물과 이미지 센서의 픽셀 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 섬광체 구조물의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 섬광체 구조물의 제작품에 대한 사례이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram for explaining poor spatial resolution in a general hybrid radiation detection apparatus. Fig.
FIG. 2 is a view for explaining a pixel structure high-resolution hybrid radiation detector according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a relationship between pixels of a pixel structure type scintillator structure and an image sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of fabricating a pixel structure type scintillator structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an example of a fabrication of a pixel structure type scintillator structure according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and / or configurations are omitted. The following description will focus on the parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and a description of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some of the elements of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore the contents described herein are not limited by the relative sizes or spacings of the components drawn in the respective drawings.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are intended only to describe embodiments of the invention and should in no way be limiting. Unless specifically stated otherwise, the singular form of a term includes plural forms of meaning. In this description, the expressions "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, Should not be construed to preclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, operations, elements, portions or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms may be used to distinguish one component from another .

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터(100)를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a pixel structure high resolution hybrid radiation detector 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터(100)는, 이미지 센서(110) 및 픽셀형 섬광체 구조물(120)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a pixel structure type high resolution hybrid radiation detector 100 according to an embodiment of the present invention includes an image sensor 110 and a pixel type scintillator structure 120.

이미지 센서(110)는 1차원 또는 2차원 어레이 형태의 복수의 픽셀 센서를 포함하며, 이를 위하여 기판(111) 위에 이미지 센서(110)의 각 픽셀 센서에 대응되도록 1차원 또는 2차원 어레이 형태로 형성된 TFT(Thin Film Transistor) 어레이(112), TFT 어레이(112) 위에 형성된 광전도체층(113), 및 광전도체층(113) 위에 형성된 투명 도전막(114)를 포함한다. 픽셀형 섬광체 구조물(120)는 이미지 센서(110)의 상부에 부착되고, 이미지 센서(110)의 복수의 픽셀 센서에 대응되도록 에어갭(air gap)(또는 에어갭에 도포된 반사물질)으로 구분되는 1차원 또는 2차원 픽셀들의 섬광체 픽셀 어레이를 포함한다.The image sensor 110 includes a plurality of pixel sensors in the form of a one-dimensional or two-dimensional array and is formed on the substrate 111 in a one-dimensional or two-dimensional array shape corresponding to each pixel sensor of the image sensor 110 A TFT (Thin Film Transistor) array 112, a photoconductor layer 113 formed on the TFT array 112, and a transparent conductive film 114 formed on the photoconductor layer 113. The pixel-shaped scintillator structure 120 is attached to the upper portion of the image sensor 110 and is divided into an air gap (or a reflective material applied to the air gap) so as to correspond to a plurality of pixel sensors of the image sensor 110 Dimensional pixel array of one or two-dimensional pixels.

TFT 어레이(112)는 금속, 실리콘, 유리 등의 기판(111) 상에 비정질 실리콘을 활성층으로 사용하여 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조로 형성된다. The TFT array 112 is formed of a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) structure using amorphous silicon as an active layer on a substrate 111 made of metal, silicon, glass, or the like.

광전도체층(113)은 PCL(Photo Conductive Layer)층으로서 비정질 셀레늄(a-Se, amorphous selenium), CdTe, CZT(CdZnTe), HgI₂, PbI₂, PbO, BiI₃ 등 다양한 물질로 이루어질 수 있으며, X-선, 가시광 등 빛을 받으면 전자-정공을 발생하여 전도도가 증가되는 특성을 갖는다.The photoconductor layer 113 may be formed of various materials such as amorphous selenium (a-Se), CdTe, CZT (CdZnTe), HgI ₂ , PbI ₂ , PbO, BiI _3, etc. as a PCL , X-rays, and visible light, electrons-holes are generated to increase the conductivity.

투명 도전막(114)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등 투명하면서 전기 전도성을 갖는 물질로 이루어진 박막이며, 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 각 섬광체 픽셀로부터 들어오는 X-선, 가시광 등을 투과시킬 수 있다. The transparent conductive film 114 is a thin film made of a transparent and electrically conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), and can transmit X-rays, visible light, etc. coming from each pixel of the scintillator structure 120 .

픽셀형 섬광체 구조물(120)은 도 3과 같이 이미지 센서(110)의 복수의 픽셀 센서, 즉, TFT 어레이(112)의 TFT들에 대응되도록 에어갭(또는 에어갭에 도포된 반사물질)으로 구분된 섬광체 픽셀들을 포함한다. 섬광체 픽셀들을 이루는 섬광물질로서 NaI(T1)(탈륨을 첨가한 요오드화 나트륨), CsI(T1)(탈륨을 첨가한 요오드화 세슘), CsI(Na)(나트륨을 첨가한 요오드화 세슘), BGO, CdWO₄, CaF₂(Eu), Gd₂O₂S(Tb), Gd₂O₂(Eu) 등 원자번호와 밀도가 높은 성분이 사용될 수 있으며, 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 각 섬광체 픽셀은 X-선 등 방사선을 받아 가시광선을 방출할 수 있다. 가시광선의 파장은 광전도체층(113)와 양자 효율(quantum efficiency)이 양호하도록 설계되는 것이 바람직하다.The pixel-shaped scintillator structure 120 is divided into air gaps (or reflective materials applied to air gaps) so as to correspond to a plurality of pixel sensors of the image sensor 110, that is, TFTs of the TFT array 112, Lt; / RTI > pixels. CsI (T1) (cesium iodide added with thallium), CsI (Na) (cesium iodide added with sodium), BGO, CdWO ₄ (sodium iodide added with thallium) as the scintillating material constituting the scintillator pixels, , CaF ₂ (Eu), Gd ₂ O ₂ S (Tb), and Gd ₂ O ₂ (Eu) may be used. In the pixel-type scintillator structure 120, Ray or other radiation to emit visible light. The wavelength of the visible light is preferably designed to have a good quantum efficiency with the photoconductor layer 113.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 섬광체 구조물의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 구조형 섬광체 구조물의 제작품에 대한 사례이다.4 is a flowchart illustrating a process of fabricating a pixel structure type scintillator structure according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is an example of a fabrication of a pixel structure type scintillator structure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에서, 픽셀형 섬광체 구조물(120)을 제작하기 위하여 먼저, 섬광물질 분말을 이용하여 섬광체 쉬트를 제작한다(S10). 위와 같은 섬광물질 성분을 포함하는 섬광물질 분말을 PVD(physical vapor deposition)와 같은 물리적 기상증착 방식 또는 스크린 프린팅(screen printing) 방식 등으로 수십 내지 수백 μm(예, 30 ~ 1000μm)의 두께로 형성한 섬광체 쉬트를 제작한다. 이때, 큰 섬광물질 입자 분말(예, 1~100μm)로 이루어진 제1층 위에 작은 섬광물질 입자 분말(예,100~999nm)로 이루어진 제2층을 갖는 섬광체 쉬트를 제작하여, 이에 따라 제2층 위에서 X-선 등 방사선 등을 조사하여 가시광을 발생하기 위한 구조물로서의, 구조적 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, in the present invention, a scintillator sheet is fabricated using a scintillation material powder to produce a pixel-shaped scintillator structure 120 (S10). The scintillating material powder containing the scintillating material may be formed by a physical vapor deposition method such as physical vapor deposition (PVD) or a screen printing method to have a thickness of several tens to several hundreds of micrometers (e.g., 30 to 1000 占 퐉) Produce scintillator sheet. At this time, a scintillating sheet having a second layer made of a small scintillating material powder (for example, 100 to 999 nm) is formed on a first layer made of a large scintillating material powder (for example, 1 to 100 μm) The structural stability and durability as a structure for generating visible light by irradiating X-rays or the like from above can be improved.

예를 들어, PVD를 위한 진공 챔버 내에서, CsI 와 Tl 분말을 증발시켜서 글래스 등 다양한 기판 위에 Tl 원소가 도핑된 CsI 박막 형태의 CsI(T1) 섬광체 쉬트를 제작할 수 있다. 이때 챔버내 압력, 기판 온도, 증착속도 등을 조절하여 그 박막구조를 다르게 함으로써 다양한 가시광 발생 성능을 나타내는 섬광체 쉬트가 제작될 수 있다. For example, in a vacuum chamber for PVD, a CsI (T1) scintillator sheet in the form of a CsI thin film doped with a Tl element on various substrates such as glass can be produced by evaporating CsI and Tl powder. At this time, a scintillator sheet having various visible light generating performance can be manufactured by controlling the pressure in the chamber, the substrate temperature, the deposition rate, and the like to make the thin film structure different.

또는, Tb이 도핑된 Gd₂O₂S 분말을 바인더, 솔벤트 등과 혼합하고 분산시켜 페이스트 형태로 제조한 후, 글래스 등 다양한 기판 위에 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 도포하고, 오븐에서 소정의 온도(예, 120도)에서 소정의 시간(예, 30분) 건조시킴으로써, Gadox 또는 GOS(Gd₂O₂S(Tb)) 섬광체 쉬트를 제작할 수 있다. Alternatively, the Td-doped Gd ₂ O ₂ S powder is mixed with a binder, a solvent or the like and dispersed to prepare a paste. The paste is then applied to various substrates such as glass by screen printing, Gadox or GOS (Gd ₂ O ₂ S (Tb)) scintillator sheet can be produced by drying the substrate for a predetermined period of time (for example, 30 minutes).

다음에, 레이저를 섬광체 쉬트 상에 조사하여 에어갭으로 구분되는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 형성한다(S20). 예를 들어, 적절한 파워의 레이저를 이용하여, 도 5와 같이, 픽셀 가로/세로 피치 30~500μm 정도(예, 50μm, 100μm, 150μm, 200μm), 픽셀간 이격거리(간격) 2~50μm 정도로, 정사각형, 직사각형, 벌집형, 일자형(linear), 원형(circle) 등 그 응용 분야에 맞게 설계된 다양한 픽셀 모양이 형성되도록 미세가공(micromaching)이 가능하다. 예를 들어, 짧은 펄스 폭(예, 나노 초 ~ 피코 초)을 가지는, 수십~수백 와트 또는 수십~수백 mJ 고출력 에너지의 다양한 레이저, 예를 들어, 엑시머(Excimer) 레이저, 반도체(예, GaAs) 레이저, 기체레이저(예, CO₂ 레이저), 고체레이저(예, Nd:YAG) 등을 이용하여 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 위한 패터닝 식각 공정이 이루어질 수 있다. Next, a laser is irradiated onto the scintillator sheet to form a one-dimensional or two-dimensional scintillation pixel array divided into air gaps (S20). For example, a laser having an appropriate power may be used. As shown in FIG. 5, a pixel having a lateral pitch of 30 to 500 mu m (e.g., 50 mu m, 100 mu m, 150 mu m, 200 mu m) Micromachining is possible to form various pixel shapes designed for the application fields such as a square, a rectangle, a honeycomb, a linear, and a circle. For example, various lasers, such as excimer lasers, semiconductors (e.g., GaAs), and light emitting diodes, having a short pulse width (e.g., nanoseconds to picoseconds), tens to hundreds of watts, or tens to hundreds of mJ, A patterning etch process for a one- or two-dimensional scintillation pixel array can be performed using a laser, a gas laser (e.g., CO ₂ laser), a solid state laser (e.g., Nd: YAG)

필요에 따라 위와 같이 형성된 에어갭에는 반사물질이 도포될 수 있다(S30). 위와 같은 에어갭만으로도 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 줄일 수 있지만, 좀더 픽셀간 빛의 퍼짐을 줄이고 광효율을 향상시키기 위해서 에어갭에 금속물질(예, Al, Ag, Au 등) 등으로 도포(또는 코팅)할 수도 있다. 예를 들어, CVD(chemical vapor deposition) 등을 위한 진공 증착장비에 의한 반도체 공정을 이용하여 에어갭 부분이 선택적으로 도포되도록 할 수 있으며, 경우에 따라서는 스프레이 방식으로도 반사물질의 도포가 가능할 수 있다. If necessary, a reflective material may be applied to the air gap formed as described above (S30). Although the above-described air gap can reduce the spreading or scattering of light between pixels, the air gap is coated with a metal material (e.g., Al, Ag, Au, etc.) or the like to improve the light efficiency Coating). For example, it is possible to selectively apply an air gap portion by using a semiconductor process using a vacuum deposition equipment for CVD (Chemical Vapor Deposition), etc. In some cases, a reflective material can be applied by a spray method have.

위와 같이 제조된 픽셀형 섬광체 구조물(120)와 이미지 센서(110)는 소정 투명 부착 수단에 의하여 부착되어 서로 결합될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만, 이와 같은 부착 전에 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 상부(X-선 받는 쪽) 및 측면의 가장자리 벽에는 섬광체 픽셀에서 발생하는 가시광을 반사시키기 위한 막이 형성될 수 있고, 또한, 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 하부(이미지 센서 쪽)에는 가시광을 투과시키기 위한 막이 포함될 수 있다. The pixel-shaped scintillator structure 120 and the image sensor 110 manufactured as described above can be attached to each other by a predetermined transparent attaching means and can be coupled to each other. Although not shown in the drawing, The upper (X-ray receiving side) and side edge walls may be formed with films for reflecting visible light generated by the scintillator pixels, and visible light may be transmitted through the lower portion (image sensor side) May be included.

이와 같이 본 발명에서는 픽셀형 섬광체 구조물(120)을 이용하게 되며, 이는 기존의 픽셀 구분 없이 이미지 센서 상부의 전면에 분말형 섬광체(powdered phosphor)나 바늘기둥형태(columnar structure)의 미세구조형 섬광체(structured phosphor)를 형성하는 방식, 또는 격벽을 먼저 형성하고 격벽 사이 홈들에 섬광물질을 채우는 방식 등과 다르며, 도 3과 같이, 픽셀형으로 제조된 섬광체 구조물(120)을 이용함으로써 에어갭(또는 에어갭에 도포된 반사물질)은 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 방지하여 양자 효율 및 공간 분해능/해상도를 향상시킬 수 있게 된다. As described above, in the present invention, the pixel-shaped scintillator structure 120 is used, and it is possible to use a powdered phosphor or a columnar structure microstructured scintillator (or a method of filling a space between the barrier ribs with a scintillating material), or by using a scintillator structure 120 manufactured in a pixel shape as shown in FIG. 3, an air gap (or an air gap Applied reflective material) can prevent the spreading or scattering of light between pixels to improve quantum efficiency and spatial resolution / resolution.

픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체 픽셀들은 각각 X-선 등 방사선을 받아 가시광으로 변환할 수 있으며, 픽셀 센서들로 이루어진 이미지 센서(110)의 광전도체층(113)에서는 픽셀형 섬광체로부터의 가시광을 받아 전하(전자-정공 쌍)을 발생하고, 독출(readout) 회로, 즉, 이미지 센서(110)의 TFT 어레이(112)를 이용해 광전도체층(113)에서 발생된 전자-정공에 대응하는 전기적 신호를 독출하게 된다. Each of the scintillator pixels of the pixel-shaped scintillator structure 120 can receive radiation such as X-rays and convert them into visible light. In the photoconductor layer 113 of the image sensor 110 composed of the pixel sensors, visible light And generates electric charges (electron-hole pairs) corresponding to the electrons-holes generated in the photoconductor layer 113 by using the readout circuit, that is, the TFT array 112 of the image sensor 110 The signal is read out.

예를 들어, 하이브리드 방사선 검출 장치(100)는 환자의 암이나 기타 환부의 상태를 진단하기 위하여 X-선 및 감마선 등 방사선을 환부에 조사하고 해당 영상을 획득하기 위한 방사선 촬영 장치에 이용될 수 있다. X-선, 감마선 등의 방사선이 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체 픽셀들로 입사되면 섬광체들에서 가시광으로 변환되어 이미지 센서(110)로 출사될 수 있다. 일부 방사선은 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체 픽셀들을 투과하여 직접 이미지 센서(110)로 출사되는 경우를 배제하지 않는다. 일정 밴드갭(E_g)을 갖는 섬광체 픽셀들의 섬광물질에 입사된 X-선 등 방사선은 섬광 물질을 여기시켜서 가전자대의 전자를 여기자(exciton) 밴드를 거쳐 전도대로 올리며, 전도대의 전자가 트랩이나 활성화 센터(activation center)를 거쳐 낮은 에너지 상태로 내려올 때 200~600nm 파장대의 가시광을 방출시킬 수 있게 된다. For example, the hybrid radiation detection apparatus 100 may be used in a radiography apparatus for irradiating a lesion portion such as X-ray and gamma ray to diagnose the condition of a cancer or other lesion of a patient and acquiring the image . X-rays, gamma rays, and the like are incident on the scintillator pixels of the pixel-shaped scintillator structure 120, they can be converted into visible light from the scintillators and emitted to the image sensor 110. It does not exclude that some of the radiation is transmitted through the scintillator pixels of the pixel shaped scintillator structure 120 directly to the image sensor 110. [ Radiation, such as X-rays incident on scintillating materials of scintillator pixels with a constant bandgap (E _g ) excites the scintillation material to raise the electrons of the valence band through the exciton band to the conduction band, When it goes down to the low energy state through the activation center, it can emit visible light of the wavelength range of 200 ~ 600nm.

이미지 센서(110)는 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체들로부터 출사되는 가시광을 광전 변환하여 소정 화상 신호를 출력할 수 있게 된다. 즉, 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체들로부터 출사되는 빛은 이미지 센서(110)의 투명 도전막(114)을 통과하여 광전도체층(113)으로 조사되며, 광전도체층(113)에서는 이와 같은 빛을 받아 전자-정공을 발생하고, TFT 어레이(112)는 각 픽셀에서 광전도체층(113)으로부터 발생된 전자-정공에 대응하는 전기적 신호를 독출하게 된다. 투명 도전막(114)과 TFT 어레이(112)의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스/드레인 전극) 사이에는 일정 전압이 인가되어, 예를 들어, 광전도체층(113)의 정공은 투명 도전막(114)으로 이동하고, 광전도체층(113)의 전자는 TFT 어레이(112)의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스/드레인 전극)으로 끌려오게 됨으로써, TFT 어레이(112)는 각 픽셀에서 방사선에 대응된 전기적 신호를 독출할 수 있다.The image sensor 110 is capable of photoelectrically converting visible light emitted from the scintillators of the pixel-shaped scintillator structure 120 to output a predetermined image signal. That is, light emitted from the scintillators of the pixel-shaped scintillator structure 120 passes through the transparent conductive film 114 of the image sensor 110 and is irradiated to the photoconductor layer 113, and in the photoconductor layer 113, And the TFT array 112 reads an electrical signal corresponding to the electron-hole generated from the photoconductor layer 113 in each pixel. A constant voltage is applied between the transparent conductive film 114 and one electrode (for example, a source / drain electrode) of each TFT of the TFT array 112. For example, the holes of the photoconductor layer 113 are transparent The electrons of the photoconductor layer 113 are attracted to one electrode (for example, source / drain electrode) of each TFT of the TFT array 112 so that the TFT array 112 An electric signal corresponding to the radiation can be read out from each pixel.

예를 들어, 이미지 센서(110)와 픽셀형 섬광체 구조물(120)이 2차원 어레이 형태로 구성된 경우에, 픽셀형 섬광체 구조물(120)로 방사선이 조사될 때, 행 단위(경우에 따라, 복수행 단위 가능)로 스캔하여 각 행의 이미지 센서(110)의 복수의 픽셀 센서가 각각 해당 행의 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체 픽셀들로부터의 가시광에 대응된 전기적 신호를 독출할 수 있다.For example, when the image sensor 110 and the pixel type scintillator structure 120 are configured in a two-dimensional array form, when radiation is irradiated to the pixel type scintillator structure 120, A plurality of pixel sensors of the image sensor 110 of each row can scan electrical signals corresponding to visible light from the scintillator pixels of the pixel-shaped scintillator structure 120 of the corresponding row.

이와 같은 TFT를 이용한 전기적 스위칭 독출(electrical switching readout) 방식의 픽셀화된 섬광체를 이용한 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 방사선 디텍터(100)에서는, 입사되는 X-선 등 방사선이 섬광체에 흡수되어 가시광을 방출하며, 등방성의 방향으로 발생한 가시광이 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 에어갭(또는 에어갭에 도포된 반사물질)에 흡수 또는 반사되어 이웃 픽셀로 투과되기 어려우며 아래의 광전도체층(113)로 향하게 되도록 함으로써, 픽셀형 섬광체에 의한 X-선 등 방사선의 높은 흡수와 가시광선의 발생광량을 향상시키고 가시광선을 흡수한 얇은 광전도체층(113)에서 전하(전자-정공)를 발생시킴으로써, 독출(readout) 효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 높은 민감도를 가지고, 잔상(image lag) 또는 고스트(ghost) 현상을 최소화하여 저잡음의 영상을 획득할 수 있게 된다. 또한, 투명 도전막(114)과 TFT 어레이(112)의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스/드레인 전극) 사이에 인가하는 전압을 낮출 수 있으므로, 이미지 센서(110)를 구성하는 TFT들의 손상을 방지할 수 있게 된다. In the hybrid radiation detector 100 according to the embodiment of the present invention using the pixel switching scintillator of the electric switching readout type using the TFT, the radiation such as the incident X-rays is absorbed by the scintillator, The visible light generated in the direction of isotropy is absorbed or reflected by the air gap (or the reflection material applied to the air gap) of the pixel-shaped scintillator structure 120 and is difficult to transmit to neighboring pixels, (Electrons-holes) in the thin photoconductor layer 113 that absorbs visible light and improves the amount of light generated by visible light, such as X-rays by the pixel-shaped scintillator, (readout) efficiency, thereby achieving high sensitivity, minimizing image lag or ghost phenomenon, The phase it is possible to obtain. Since the voltage applied between the transparent conductive film 114 and one electrode (for example, source / drain electrode) of each TFT of the TFT array 112 can be lowered, the voltage of the TFTs constituting the image sensor 110 It is possible to prevent damage.

이외에도, 예를 들어, 투명 도전막(114)과 TFT 어레이(112)의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스/드레인 전극) 사이에 애벌런치(avalanch) 현상이 발생할 정도의 일정 수준의 전압 크기를 인가하는 경우에는, 광전도체층(113)에서 발생하는 전하(전자-정공) 중 정공은 투명 도전막(114)으로 이동하고, 전자는 TFT 어레이(112)의 각 TFT의 한 전극(예를 들어, 소스/드레인 전극)으로 끌려오는 동안, 가속된 전자는 기하 급수적인 전자-정공의 발생을 증폭시킬 수 있고, 이와 같은 애벌런치 현상으로 TFT 어레이(112)를 통해 각 픽셀에서 방사선에 대응된 높은 전기적 신호를 독출함으로써, 증폭된 높은 이득(gain)의 영상 신호에 따라 저선량의 방사선으로도 선명한 영상을 획득할 수 있게 된다.(For example, a source / drain electrode) of each TFT of the TFT array 112, a certain level of voltage such that an avalanche phenomenon may occur between the transparent conductive film 114 and one electrode The holes in the charge (electron-hole) generated in the photoconductor layer 113 move to the transparent conductive film 114 and electrons move to one electrode of the TFT of the TFT array 112 Accelerated electrons can amplify the generation of exponential electron-holes, and the avalanche phenomenon corresponding to the radiation in each pixel through the TFT array 112 So that it is possible to acquire a clear image even with a low dose of radiation according to the video signal of the amplified high gain.

이와 같은 애벌런치(avalanch) 효과를 이용하는 것 이외에도 이미지 센서(110)는, TFT 어레이(112)와 투명 도전막(114) 사이에 제1광전도체층, 및 제1광전도체층 위에 형성된 CTL(Charge Trapping Layer)층, CTL층 위에 형성된 제2 광전도체층을 포함하는 형태가 될 수도 있다. In addition to using such an avalanche effect, the image sensor 110 also includes a first photoconductor layer between the TFT array 112 and the transparent conductive layer 114, and a CTL A second photoconductor layer formed on the CTL layer, and a second photoconductor layer formed on the CTL layer.

이와 같은 구조는 출원 번호 제10-2010-0092374호의 도면8에 잘 기술되어 있으며, CTL층은 전자를 트래핑 하는 역할을 수행하며 여기에는 전원이 인가되지 않는다. CTL층은 광전도체에서 발생한 전자를 잡아주는(trapping) 역할을 하며, As₂Se₃와 Cl이 도핑된 a-Se 물질일 수 있고, 다만 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 전도성이 있는 금속막으로 이루어질 수도 있다. Such a structure is well described in FIG. 8 of Application No. 10-2010-0092374, and the CTL layer functions to trap electrons, and power is not applied thereto. The CTL layer serves to trap electrons generated in the photoconductor and may be an a-Se material doped with As ₂ Se ₃ and Cl, but it is not limited thereto. In some cases, the conductive metal film &Lt; / RTI >

이 경우, 이미지 센서(110)에서 전기적 신호를 독출할 때, 픽셀형 섬광체 구조물(120)의 섬광체 픽셀들은 각각 X-선 등 방사선을 받아 가시광으로 변환할 수 있으며, 픽셀 센서들로 이루어진 이미지 센서(110)의 상기 제2광전도체층에서는 섬광체 픽셀로부터의 가시광을 받아 전자-정공(전자-정공쌍)을 발생한다. 또한, 방사선에 의해 상기 제2광전도체층으로부터 발생된 전자는 CTL층으로 모이게 된다(trapping). 이때, 픽셀 전극 어레이(112)의 하부에서 소정의 광스위치 소자를 이용해 빛(예를 들어, Red(적색), Green(녹색), 또는 Blue(청색) 파장)을 조사함으로써, CTL층에 트랩된 전자들은, 해당 조사된 빛에 의해 상기 제1광전도체층에서 발생한 정공과 재결합되고, 상기 제1광전도체층의 남은 전자에 의해 소정의 감지 회로는 각 픽셀에서 방사선에 대응된 해당 전기적 신호를 독출할 수 있다. 자세한 설명은 출원 번호 제10-2010-0092374호에 잘 기술되어 있으며 이와 같은 종래 문헌의 내용은 본 명세서의 내용의 일부가 될 수 있다.In this case, when reading an electrical signal from the image sensor 110, the scintillator pixels of the pixel-shaped scintillator structure 120 may receive radiation such as X-rays and convert the visible light into visible light. 110, the second photoconductor layer receives visible light from the scintillator pixel and generates electron-hole pairs (electron-hole pairs). In addition, electrons generated from the second photoconductor layer by radiation are trapped in the CTL layer. At this time, light (for example, red (red), green (green), or blue (blue) wavelength) is irradiated from a lower portion of the pixel electrode array 112 using a predetermined optical switch element, The electrons are recombined with the holes generated in the first photoconductor layer by the irradiated light, and the predetermined sensing circuit by the remaining electrons in the first photoconductor layer decodes the corresponding electrical signal corresponding to the radiation in each pixel Can be released. The detailed description is well-described in Application No. 10-2010-0092374, and the contents of such prior art documents can be a part of this specification.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터(100)는, 섬광체 쉬트를 레이저 가공하여 픽셀 사이의 에어갭을 형성하고 필요시 에어갭에 반사물질을 도포한 것에 의해, 섬광체 픽셀 구조에서 픽셀간 빛의 퍼짐 또는 산란을 줄이고 해상도를 증가시킬 수 있다. 즉, 픽셀형으로 제조된 섬광체 구조물을 이용하여 빛의 퍼짐을 방지해 양자검출효율 및 공간 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한, 픽셀형 섬광체에 의한 엑스선의 높은 흡수와 가시광선의 발생광량을 향상시키고 가시광선을 흡수한 얇은 광전도체에서 전하(전자-정공)를 발생시킴으로써, 독출 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the pixel structure high resolution hybrid radiation detector 100 according to the present invention can be manufactured by laser processing the scintillator sheet to form air gaps between the pixels and, if necessary, applying a reflective material to the air gap, It is possible to reduce the spreading or scattering of light between pixels and increase resolution. That is, the scattering of light can be prevented by using the scintillator structure manufactured in the pixel shape, and the quantum detection efficiency and spatial resolution can be improved. In addition, the efficiency of reading can be improved by improving the absorption of x-rays by the pixel type scintillator and the amount of light generated by visible light and by generating charges (electron-hole) in a thin photoconductor that absorbs visible light.

또한, 본 발명에 따른 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터(100)는, 픽셀형 섬광체에서 발생한 가시광선을 흡수한 광전도체가 전하를 발생시킬 때, 애벌런치 현상을 이용해 전하 증폭이 발생되도록 함으로써, 증폭된 높은 이득(gain)의 영상 신호에 따라 저선량의 엑스선으로도 선명한 영상을 획득할 수도 있다. 그리고, 본 발명의 픽셀 구조형 고해상도 하이브리드 방사선 디텍터(100)는, X-선, 감마선 등의 진단 방사선이나 고 에너지의 방사선 분야에 효과적으로 적용될 수 있으며, 특히 저선량의 엑스선 형광투시(fluoroscopy) 응용분야뿐만 아니라 고분해능을 필요로 하는 방사선기기 일반검사(general radiography), 유방촬영술(mammography) 등 다양한 진단용 의료영상기기로 사용 가능하다.In addition, the pixel structure high-resolution hybrid radiation detector 100 according to the present invention can generate charge by amplifying charges using the avalanche phenomenon when the photoconductor absorbing visible light generated in the pixel- It is possible to obtain a clear image even with a low-dose X-ray according to a video signal of a high gain. The pixel structure high resolution hybrid radiation detector 100 of the present invention can be effectively applied to diagnostic radiations such as X-rays and gamma rays, and high energy radiation fields, and is applicable not only to low dose X-ray fluoroscopy applications It can be used for various diagnostic medical imaging devices such as general radiography, mammography and the like requiring high resolution.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all technical ideas which are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention are included in the scope of the present invention .

이미지 센서(110)
픽셀형 섬광체 구조물(120)
기판(111)
TFT(Thin Film Transistor) 어레이(112)
광전도체층(113)
광전도체층(113)
투명 도전막(114)Image sensor 110,
In the pixel-type scintillator structure 120,
The substrate 111,
A TFT (Thin Film Transistor) array 112,
The photoconductor layer (113)
The photoconductor layer (113)
The transparent conductive film 114,

Claims

A scintillator structure of a radiation detector for converting radiation into visible light,
A one-dimensional or two-dimensional scintillation pixel array formed by laser machining on a scintillator sheet, separated by an air gap
Wherein the radiation detector structure comprises a plurality of radiation detectors.

The method according to claim 1,
Further comprising a reflective material applied to the air gap. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

Preparing a scintillator sheet by using a scintillation material powder; And
Irradiating a laser onto the scintillator sheet to form a one- or two-dimensional scintillator pixel array separated by an air gap,
And irradiating the scintillator pixel array with visible light to convert the scintillation pixel array into visible light,
Wherein the reflective material applied to the air gap or the air gap reduces diffusion or scattering of light between pixels and increases the resolution of the radiation detector.

The method of claim 3,
In the step of fabricating the scintillator sheet,
Wherein the scintillator sheet is fabricated on a predetermined substrate by a physical vapor deposition method using a scintillation material powder or a screen printing method.

The method of claim 3,
The scintillator pixel array comprises:
Wherein the pixel has a horizontal or vertical pitch of 30 to 500 mu m and a spacing distance of 2 to 50 mu m.

The method of claim 3,
After forming the scintillator pixel array,
Applying the reflective material to the air gap using a metal material by a vacuum deposition method or a spray method
Further comprising the steps of: providing a radiation detector;

An image sensor having a plurality of pixel sensors in an array form; And
And a scintillator pixel array of pixels separated by a reflective material applied to an air gap or an air gap so as to correspond to the plurality of pixel sensors and attached to an upper portion of the image sensor and having a scintillator structure for receiving and converting radiation into visible light Including,
Wherein the image sensor is for reading an electrical signal proportional to the visible light in each pixel of the scintillation pixel array,
Wherein the air gap is obtained by laser processing a scintillator sheet.