KR20200062479A - Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution - Google Patents
Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200062479A KR20200062479A KR1020180147913A KR20180147913A KR20200062479A KR 20200062479 A KR20200062479 A KR 20200062479A KR 1020180147913 A KR1020180147913 A KR 1020180147913A KR 20180147913 A KR20180147913 A KR 20180147913A KR 20200062479 A KR20200062479 A KR 20200062479A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- scintillator
- pixel
- radiation detector
- dimensional
- radiation
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- 229910019990 cerium-doped yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 claims description 4
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 4
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4208—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
- A61B6/425—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using detectors specially adapted to be used in the interior of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/14—Applications or adaptations for dentistry
-
- A61B6/51—
Abstract
Description
본 발명은 간접 방식의 디지털 방사선 디텍터에 관한 것으로서, 특히, 치과용의 X-선 등 방사선 영상센서로서 저선량 및 고해상도의 구강 방사선 디텍터에 관한 것이다. The present invention relates to an indirect digital radiation detector, and more particularly, to a low-dose and high-resolution oral radiation detector as a radiographic image sensor such as a dental X-ray.
치과용 간접 방식 디지털 방사선 디텍터는 X-선 등 방사선을 흡수하여 가시광선을 발생하는 섬광체, 및 발생한 가시광선을 전기적 신호로 읽기 위한 포토다이오드(PD)를 포함하는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 및 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서로 구성된다. 간접 방식의 방사선 디텍터에 사용되는 섬광체로서 수십 내지 수백 μm의 두께를 가지는 Gd2O2S(Tb), Gd2O2(Eu) 물질 등 다양한 분말형 섬광체(powdered phosphor)가 시도되고 있으며, 또한, 빛의 퍼짐을 줄여 공간 분해능을 향상시키기 위한 섬광체로서 물리적 기상증착장비(physical vapor deposition, PVD)를 통하여 바늘기둥형태(columnar or needle shape)로 형성되는 미세구조형 섬광체(structured phosphor)가 시도되고 있다. Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) and CCD including a scintillator that generates visible light by absorbing radiation such as X-rays and a photodiode (PD) for reading the generated visible light as an electrical signal. (Charge Coupled Device). As a scintillator used in an indirect radiation detector, various powdered phosphors, such as Gd2O2S(Tb) and Gd2O2(Eu) materials having a thickness of tens to hundreds of μm, have been attempted. As a scintillator to improve resolution, a microstructured phosphor formed into a columnar or needle shape through physical vapor deposition (PVD) has been attempted.
바늘기둥형태의 미세구조를 가지는 섬광체를 사용할지라도, 여전히 빛의 퍼짐이 존재하기 때문에 좀 더 완전하게 빛의 산란을 방지하기 위한 방법이 요구되고 있다. 또한 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 섬광체를 이용하여 선명한 영상화질을 구현하는 연구가 존재한다.Even if a scintillator having a needle columnar microstructure is used, a method for preventing light scattering more completely is required because light spread still exists. In addition, a pixel structure is first manufactured through a deep reactive ion etching (RIE) process of a silicon wafer or a PDP (Plasma Display Panel) barrier structure process for an insulator on a glass, and then a scintillation material powder is formed in the grooves of the pixels separated by the barrier ribs. There are studies to realize clear image quality using a pixel-structured scintillator by mixing the paste with a paste or melting and solidifying the powder.
분말형 섬광체내에서 발생한 가시광선은 산란을 통해 영상의 공간분해능을 저하시키기 때문에, 이에 대한 대책으로 물리적 기상 증착장비를 통하여 바늘기둥형태(columnar structure)의 미세구조를 형성하여 섬광체내에서 발생하는 빛의 퍼짐을 최소화하는 방법이다. 여기서 사용된 섬광체는 CsI(Na) 또는 CsI(Tl) 등 원자번호와 밀도가 높은 물질이여야 하며, 방출되는 가시광선의 파장이 아래의 광전도체와 Quantum efficiency(양자효율)가 좋은 도핑 물질이어야 한다. Since visible light generated in the powder scintillator degrades the spatial resolution of the image through scattering, as a countermeasure, light generated in the scintillator is formed by forming a microstructure in the form of a columnar structure through physical vapor deposition equipment. It is a way to minimize the spread. The scintillator used here should be a material having a high atomic number and density, such as CsI(Na) or CsI(Tl), and a doping material having a wavelength of visible light emitted below and a good quantum efficiency.
하지만 바늘기둥형태의 미세구조를 가지는 섬광체를 사용할지라도 여전히 빛의 퍼짐이 존재하기 때문에 완벽한 빛의 산란을 방지하는 방법이 요구되고 있다. 또한 기존의 픽셀 구조형 섬광체를 이용하는 방식에서, 해상도는 향상되지만 민감도가 떨어지는 문제점이 존재한다. 그리고, X선이 섬광체에서 흡수되지 않고 광다이오드까지 투과되는 X선을 차단하기 위해서 FOP(fiber optic plate) 소재를 섬광체와 광다이오드 사이에 삽입하여 사용하는 경우도 있으나 높은 비용이 요구되는 문제점이 있다.However, even if a scintillator having a needle columnar microstructure is used, there is still a need for a method to prevent light scattering because light spread still exists. In addition, in a method using an existing pixel structure type scintillator, there is a problem in that the resolution is improved but the sensitivity is poor. In addition, in order to block X-rays that are not absorbed by the scintillator and transmitted to the photodiode, a fiber optic plate (FOP) material may be inserted between the scintillator and the photodiode, but there is a problem that high cost is required. .
관련 문헌으로서 미국특허 US 6,744,052, US 6,784,432, US 7,323,692 등이 참조될 수 있다. As related documents, US Patents US 6,744,052, US 6,784,432, US 7,323,692 and the like can be referred to.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기존의 섬광체 종류 및 구조를 대체하여 단결정/다결정 세라믹 섬광체 등 새로운 섬광체 소재와 구조를 적용함으로써, 치아 영상을 위해 피폭되는 X-선 등 방사선의 선량을 크게 줄일 수 있으며 영상의 해상도를 향상시켜서, 적은 방사선을 이용해 고민감도의 센싱이 가능해 충치, 뼈골절, 크랙 부분을 좀더 선명하게 제공할 수 있는 구강 방사선 디텍터를 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to apply a new scintillator material and structure, such as a single crystal/polycrystalline ceramic scintillator, by replacing the existing scintillator type and structure, for tooth imaging. The dose of radiation, such as X-rays to be exposed, can be greatly reduced, and the resolution of the image can be improved, which makes it possible to sense sensitization using less radiation, thus providing an oral radiation detector that can more clearly provide cavities, bone fractures, and cracks. To provide.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 방사선의 조사에 의하여 가시광으로 변환을 위한 방사선 디텍터의 섬광체 구조물은, 단결정 구조물 또는 다결정 성장에 의해 형성된 세라믹 구조물로서, 상기 섬광체 구조물은, 픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태, 또는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 가공된 픽셀 구조형인 것을 특징으로 한다.First, to summarize the features of the present invention, the scintillator structure of the radiation detector for conversion to visible light by irradiation of radiation according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a single crystal structure or a ceramic structure formed by polycrystalline growth As described above, the scintillator structure is characterized in that it is a pixel-structured form made of one body without processing, or a pixel-structured form having a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 방사선 디텍터는, 어레이 형태의 복수의 픽셀 센서를 가지는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서의 상부에 부착되며, 방사선을 받아 가시광으로 변환하기 위한 섬광체 구조물을 포함하고, 상기 이미지 센서는, 각 픽셀에서의 상기 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위한 것으로서, 상기 섬광체 구조물은, 단결정 구조물 또는 다결정 성장에 의해 형성된 세라믹 구조물로서, 상기 섬광체 구조물은, 픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태, 또는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 가공된 픽셀 구조형인 것을 특징으로 한다.In addition, the radiation detector according to another aspect of the present invention, an image sensor having a plurality of pixel sensors in the form of an array; And a scintillator structure attached to an upper portion of the image sensor to convert radiation into visible light, wherein the image sensor is for reading an electrical signal proportional to the visible light in each pixel, wherein the scintillator structure is , As a single crystal structure or a ceramic structure formed by polycrystalline growth, wherein the scintillator structure is a pixel structure type, a one-body shape without processing, or a pixel structure type processed to have a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array.
상기 방사선 디텍터는, 구강 내 치아를 투과한 방사선을 검출하기 위한 치과용 구강 방사선 디텍터이다.The radiation detector is a dental oral radiation detector for detecting radiation penetrating a tooth in the oral cavity.
상기 단결정 구조물은 YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, 또는 GAGG을 하나 이상 혼합하여 단결정 성장된 섬광체를 포함한다.The single crystal structure includes a single crystal grown scintillator by mixing one or more of YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, or GAGG.
상기 다결정의 상기 세라믹 구조물은 Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, 또는 GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce을 하나 이상 혼합하여 다결정으로 성장된 세라믹 섬광체를 포함한다.The ceramic structure of the polycrystal includes a ceramic scintillator grown as a polycrystal by mixing one or more of Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, or GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce.
상기 이미지 센서는 각 픽셀에서의 상기 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위해 포토다이오드를 포함한다.The image sensor includes a photodiode to read an electrical signal proportional to the visible light at each pixel.
상기 단결정 또는 다결정 성장에 의한 상기 섬광체 구조물은, 방사선 흡수도가 높아 FOP(fiber optic plate) 사용이 불필요하며 가시광 투과도는 높고 결정립계(grain boundary)가 적어, 가시광의 산란을 최소화하여 방사선 흡수에 의한 발광효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.The scintillator structure due to the single crystal or polycrystalline growth does not require the use of a fiber optic plate (FOP) due to high radiation absorption, high visible light transmittance, and low grain boundary, which minimizes scattering of visible light and emits light by radiation absorption. It is characterized by improving the efficiency.
그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 방사선 디텍터의 섬광체 구조물 제작 방법은, 단결정 또는 다결정 성장에 의한 벌크 섬광체 구조체를 제작하는 단계; 및 상기 벌크 섬광체 구조체를 절단 가공하여 개별 섬광체 구조물들로 분리하는 단계를 포함하고, 상기 분리하는 단계에서, 상기 벌크 섬광체 구조체를 픽셀 구조형으로 가공 없이 절단 가공하여 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 섬광체 구조물들로 분리하거나, 상기 벌크 섬광체 구조체를 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 픽셀 구조형으로 가공한 후 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 섬광체 구조물들로 분리하는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of manufacturing a scintillator structure of a radiation detector according to another aspect of the present invention includes: manufacturing a bulk scintillator structure by single crystal or polycrystalline growth; And separating the bulk scintillator structure into individual scintillator structures, and in the separating step, cutting the bulk scintillator structure into a pixel structure without cutting the individual scintillator structures having a predetermined area size. It is characterized in that the bulk scintillator structure is separated into individual scintillator structures having a predetermined area size after being processed into a pixel structure type to have a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array.
상기 픽셀 구조형의 섬광체 픽셀 어레이는, 상기 벌크 세라믹 구조체에 노광 작업 후 건식 또는 습식 식각하여 형성된 에어갭으로 구분되는 상기 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.The pixel structure-type scintillator pixel array includes the one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array divided into air gaps formed by dry or wet etching after exposure to the bulk ceramic structure.
상기 에어갭이 반사물질로 도포된 형태를 포함할 수 있다.The air gap may include a form coated with a reflective material.
본 발명에 따른 간접 방식의 구강 방사선 디텍터는, 기존의 섬광체 종류 및 구조를 대체하여 단결정/다결정 세라믹 섬광체 등 새로운 섬광체 소재와 구조를 이용함으로써, 치아 영상을 위해 피폭되는 X-선 등 방사선의 선량을 크게 줄일 수 있으며 영상의 해상도를 향상시켜서, 적은 방사선을 이용해 고민감도의 센싱이 가능해 충치, 뼈골절, 크랙 부분을 좀더 선명하게 제공할 수 있다. The oral radiation detector of the indirect method according to the present invention replaces the existing scintillator type and structure and uses new scintillator materials and structures, such as single crystal/polycrystalline ceramic scintillator, so as to reduce the dose of radiation such as X-rays exposed for dental imaging. It can be greatly reduced and the resolution of the image can be improved, so it is possible to sense sensitization using less radiation, thereby providing more clearly the cavities, bone fractures and cracks.
단결정/다결정 세라믹 섬광체는 X-선 등 방사선의 흡수도가 높고, 섬광체의 가시광 투과도가 높으며, 기존 상용제품대비 결정립계(grain boundary)가 적기 때문에 가시광의 산란을 최소화하여 X-선 등 방사선의 흡수에 의한 발광효율을 향상시킴으로써 해상도를 크게 증가시킬 수 있고, 가격이 비싼 FOP(fiber optic plate)를 사용하지 않아도 고에너지 X-선 등 방사선을 차폐할 수 있기 때문에 공정비용도 저렴하게 고해상도를 실현할 수 있는 이점이 있다.The single crystal/polycrystalline ceramic scintillator has high absorption of radiation such as X-rays, high visible light transmittance of scintillator, and less grain boundary than conventional commercial products, thus minimizing scattering of visible light to absorb radiation such as X-rays. By improving the luminous efficiency by, the resolution can be greatly increased, and high-resolution X-rays and other radiation can be shielded without the use of expensive fiber optic plates (FOPs). There is an advantage.
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 본 발명의 픽셀 구분 없는 섬광체 구조물을 갖는 간접 방식 디지털 방사선 디텍터의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 픽셀 구조형 섬광체 구조물을 갖는 간접 방식 디지털 방사선 디텍터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 픽셀 구조형 방사선 디텍터의 구조를 좀 더 자세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 단결정 벌크 섬광체 구조체와 개별 섬광체 구조물을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다결정 벌크 세라믹 섬광체 구조체와 개별 세라믹 구조물을 예시한 도면이다. The accompanying drawings included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention provide embodiments of the present invention and describe the technical spirit of the present invention together with the detailed description.
1 is a view for explaining an example of an indirect digital radiation detector having a pixel-free scintillator structure of the present invention.
2 is a view for explaining an indirect digital radiation detector having a pixel structure type scintillator structure of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the pixel-structured radiation detector of FIG. 2 in more detail.
4 is a view illustrating a single crystal bulk scintillator structure and an individual scintillator structure of the present invention.
5 is a view illustrating a polycrystalline bulk ceramic scintillator structure and an individual ceramic structure 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. At this time, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of already known functions and/or configurations are omitted. The contents disclosed below focus on parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and descriptions of elements that may obscure the subject matter of the description will be omitted. Also, some components of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and thus the contents described herein are not limited by the relative size or spacing of the components drawn in each drawing.
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. In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments of the present invention and should not be limiting. Unless expressly used otherwise, a singular form includes a plural form. In this description, expressions such as “including” or “equipment” are intended to indicate certain characteristics, numbers, steps, actions, elements, parts or combinations thereof, and one or more other than described. It should not be interpreted to exclude the presence or possibility of other characteristics, numbers, steps, actions, elements, or parts 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.Further, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used to distinguish one component from other components. Used only.
도 1은 본 발명의 픽셀 구분 없는 섬광체 구조물을 갖는 간접 방식 디지털 방사선 디텍터(100)의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 방식 디지털 방사선 디텍터(100)는, 이미지 센서(110) 및 픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태의 섬광체 구조물(120)를 포함한다. FIG. 1 is a view for explaining an example of an indirect
도 2는 본 발명의 픽셀 구조형 섬광체 구조물을 갖는 간접 방식 디지털 방사선 디텍터(200)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 구조에 비교하여 빛의 퍼짐을 줄여 공간 분해능을 향상시키기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 간접 방식 디지털 방사선 디텍터(200)는, 이미지 센서(110) 및 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 가공된 픽셀 구조형의 섬광체 구조물(220)를 포함한다. 2 is a view for explaining an indirect
도 1 및 도 2에서, 섬광체 구조물(120, 220)은 방사선의 조사에 의하여 가시광으로 변환을 위한 구조물로서, 단결정 또는 다결정 성장에 의해 형성된 섬광체 구조물로 이루어진다. 1 and 2, the
예를 들어, 간접 방식 디지털 방사선 디텍터(100, 200)는 구강 내 치아를 투과한 방사선을 검출하기 위한 치과용 구강 방사선 디텍터로서, 환부나 병변의 상태(예, 충치, 뼈골절, 크랙 등)를 진단하기 위하여 X-선 및 감마선 등 방사선을 구강 내 치아에 조사하고 해당 영상을 획득하기 위한 방사선 촬영 장치에 이용될 수 있다. X-선, 감마선 등의 방사선이 섬광체 구조물(120)로 입사되거나, 픽셀형 섬광체 구조물(220)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. 다만, 이미지 센서(110)로 도달되는 X-선 등 방사선을 차단하기 위해서 FOP(fiber optic plate) 소재를 섬광체 구조물(120, 220)과 이미지 센서(110) 사이에 삽입하는 경우도 있다. 일정 밴드갭(Eg)을 갖는 섬광체 구조물(120, 220)의 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 indirect
도 1 및 도 2에서, 이미지 센서(110)는 1차원 또는 2차원 어레이 형태의 복수의 픽셀 센서를 포함하며, 각각의 픽셀 센서는 각 픽셀에서의 위와 같이 도달하는 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위해 포토다이오드를 포함하는 간접 방식으로 이루어질 수 있다. 이미지 센서(110)의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 회로 어레이(112)는 포토다이오드를 통해 출력되는 전기적 신호를 독출한다. 다만, 경우에 따라 이미지 센서(110)가 광전도체층(미도시)을 포함하여 각각의 픽셀 센서가 이미지 센서(110)의 CMOS 회로 어레이(112)를 이용해 광전도체층에서 발생된 전자-정공에 대응하는 전기적 신호를 독출하는 방식의 하이브리드 방식으로 구동될 수도 있지만, 치과용 구강 방사선 디텍터로서 작동을 위하여 저선량으로 고속, 고감도 및 고해상도를 실현하여야 하므로 위와 같은 간접 방식으로 구동되는 것이 바람직하다.1 and 2, the
도 3은 도 2의 픽셀 구조형 방사선 디텍터(200)의 구조를 좀 더 자세히 나타낸 도면이다. 이미지 센서(110)의 구조는 도 1의 구조에 그대로 적용된다.FIG. 3 is a view showing the structure of the pixel-structured
도 3을 참조하면, 이미지 센서(110)는 1차원 또는 2차원 어레이 형태의 복수의 픽셀 센서를 포함하며, 이를 위하여 금속, 실리콘, 유리 등의 기판(111) 위에 이미지 센서(110)의 각 픽셀 센서에 대응되도록 1차원 또는 2차원 어레이 형태로 형성된 포토다이오드와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 회로 어레이(112), CMOS 회로 어레이(112) 위에 형성된 투명 절연막(114)를 포함한다. 섬광체 구조물(120, 220)는 이미지 센서(110)의 상부에 부착된다. 여기서, CMOS 회로 어레이(112)는 비정질 실리콘을 활성층으로 사용하여 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조로 형성되는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이, 또는 CCD(Charge Coupled Device) 어레이 등의 회로 어레이로 대체될 수도 있다. 다만, 치과용 구강 방사선 디텍터로서 작동을 위하여 저선량으로 고속, 고감도 및 고해상도를 실현하여야 하므로 위와 같은 CMOS 회로 어레이(112) 방식으로 구동되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, the
투명 절연막(114)은 실리콘 산화물이나 금속 산화물 등으로 형성되는 박막이며, 회로 어레이(112)를 보호하며 섬광체 구조물(120) 또는 섬광체 구조(220)의 각 픽셀로부터 들어오는 가시광 등을 투과시킬 수 있다. The transparent
도 1, 도 2 및 도 3에서, 섬광체 구조물(120, 220)은 방사선의 조사에 의하여 가시광으로 변환을 위한 구조물로서, 단결정 또는 다결정 성장에 의해 형성된 세라믹 섬광체 구조물로 이루어진다. 1, 2 and 3, the
섬광체 구조물(120, 220)은 YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, 또는 GAGG 등을 하나 이상 혼합하여 단결정으로 성장된 섬광체로 형성될 수 있다. The
또는, 섬광체 구조물(120, 220)은 Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, 또는 GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce 등을 하나 이상 혼합하여 다결정으로 성장된 세라믹 섬광체로 형성될 수도 있다. Alternatively, the
이와 같이 단결정 또는 다결정 성장에 의한 상기 섬광체 구조물은, 방사선 흡수도가 높아 위와 같은 FOP(fiber optic plate) 사용이 불필요하며 가시광 투과도는 높고 결정립계(grain boundary)가 적어, 가시광의 산란을 최소화하여 방사선 흡수에 의한 발광효율을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the scintillator structure due to single crystal or polycrystalline growth has high radiation absorption, so it is unnecessary to use the fiber optic plate (FOP) as described above. It is possible to improve the luminous efficiency by.
한편, 이와 같은 섬광체 구조물(120, 220)은 위와 같이 단결정 또는 다결정 성장에 의한 섬광체 구조체를 제작한 후, 상기 벌크 섬광체 구조체를 절단 가공하여 해당 센서의 크기에 맞게 적절히 개별 섬광체 구조물들로 싱귤레이션하여 분리함으로써 제작될 수 있다. On the other hand,
도 4는 본 발명의 단결정 벌크 섬광체 구조체와 개별 섬광체 구조물을 예시한 도면이다. 4 is a view illustrating a single crystal bulk scintillator structure and an individual scintillator structure of the present invention.
도 4를 참조하면, 단결정 벌크 섬광체 구조체는 YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, 또는 GAGG 등을 하나 이상 혼합하여, 쵸크랄스키 방식, 브릿지만 방식, Liquid Phase Epitaxy(LPE)법 등을 통해서 단결정 성장시킴으로써 제작될 수 있다. 이와 같이 제작된 벌크 단결정 구조체를 절단 가공하여 해당 센서의 크기에 맞게 적절히 개별 섬광체 구조물들로 싱귤레이션하여 분리함으로써 제작될 수 있다. Referring to FIG. 4, the single crystal bulk scintillator structure is one or more of YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, or GAGG, and the like, Czochralski method, Bridgeman method, Liquid It can be produced by single crystal growth through a phase epitaxy (LPE) method or the like. It can be produced by cutting the bulk single crystal structure manufactured as described above and singulating and separating them into individual scintillator structures as appropriate to the size of the corresponding sensor.
섬광체 구조물(120, 220)이 단결정 구조물로 이루어진 경우, 결정립계(Grain boundary)가 존재하지 않기 때문에 빛의 산란이 없고, 즉 영상의 해상도를 크게 향상시킬 수 있다. 이와 같은 단결정 구조물은 밀도가 높기 때문에, X-선 등 방사선을 많이 흡수하기 때문에 X-선 차폐를 위한 추가적인 FOP가 필요 없게 된다.When the
도 5는 본 발명의 다결정 벌크 세라믹 구조체와 개별 세라믹 구조물을 예시한 도면이다. 5 is a view illustrating a polycrystalline bulk ceramic structure and an individual ceramic structure of the present invention.
도 5를 참조하면, 다결정 벌크 세라믹 구조체는 Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, 또는 GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce 등을 하나 이상 혼합하여 고밀도 소결 공정(고온/고압) 및 열처리 공정을 통해서 다결정 성장시킴으로써 제작될 수 있다. 이와 같이 제작된 벌크 세라믹 구조체를 절단 가공하여 해당 센서의 크기에 맞게 적절히 개별 세라믹 구조물들로 싱귤레이션하여 분리함으로써 제작될 수 있다.Referring to FIG. 5, the polycrystalline bulk ceramic structure includes one or more of Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, or GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce, etc. to mix a high density sintering process (high temperature/ High pressure) and heat treatment process, and can be produced by cutting the bulk ceramic structure manufactured as described above and singulating and separating it into individual ceramic structures appropriate to the size of the sensor.
섬광체 구조물(120, 220)이 다결정 세라믹 구조물로 이루어진 경우, 가시광선에 대한 투과도가 높고 결정립계(Grain boundary)가 많이 존재하지 않기 때문에 빛의 산란이 없으며, 즉 영상의 해상도를 크게 향상시킬 수 있다. 이와 같은 다결정 세라믹 구조물은 밀도가 높기 때문에, X-선 등 방사선을 많이 흡수하기 때문에 X-선 차폐를 위한 추가적인 FOP가 필요 없게 된다. 또한, 다결정 성장에는 단결정 성장 시에 필요한 공정장비 및 진공 증착 장비를 사용하지 않고 소결과 열처리로 이루어지므로 제작 비용이 저렴하다는 이점이 있다. When the
위와 같이 제작되는 벌크 세라믹 구조체를 픽셀 구조형으로 가공 없이 절단 가공하여 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 세라믹 구조물들로 싱귤레이션하여 분리함으로써, 픽셀 구조형이 아닌 한 몸으로 이루어진 도 1의 섬광체 구조물(210)이 제작된다. The scintillator structure 210 of FIG. 1 consisting of a body other than a pixel structure type is formed by cutting and separating the bulk ceramic structure manufactured as above into individual ceramic structures having a predetermined area size by cutting without processing into a pixel structure type. It is produced.
픽셀 구조형 섬광체 구조물(220)은(도 2, 도 3 참조), 위와 같이 제작되는 벌크 세라믹 구조체를 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 픽셀 구조형으로 가공한 후 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 세라믹 구조물들로 싱귤레이션하여 분리함으로써, 제작될 수 있다. The pixel structure-type scintillator structure 220 (see FIGS. 2 and 3), after processing the bulk ceramic structure manufactured as above into a pixel structure type having a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array, an individual ceramic structure having a predetermined area size It can be produced by singulating and separating them into debris.
벌크 세라믹 구조체를 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 픽셀 구조형으로 가공하는 것은 습식, 건식 식각 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. Processing the bulk ceramic structure into a pixel structure type to have a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array may be performed by various methods such as wet and dry etching.
예를 들어, 벌크 세라믹 구조체에 노광 작업 후 RIE(deep reactive ion etching) 공정이나 식각 용액을 이용한 방식 등을 이용하여 에어갭(air gap)으로 구분되는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 형성할 수 있다. For example, after exposure to a bulk ceramic structure, a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array separated by an air gap may be formed using a deep reactive ion etching (RIE) process or a method using an etching solution. have.
또는, 예를 들어, 적절한 파워의 레이저를 이용하여, 픽셀 가로/세로 피치 30~500μm 정도(예, 50μm, 100μm, 150μm, 200μm), 픽셀간 이격 거리(간격) 2~50μm 정도로, 정사각형, 직사각형, 벌집형, 일자형(linear), 원형(circle) 등 그 응용 분야에 맞게 설계된 다양한 픽셀 모양이 형성되도록 미세가공(micro machining)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. Or, for example, by using a laser of appropriate power, the horizontal/vertical pitch of the pixel is about 30 to 500 μm (for example, 50 μm, 100 μm, 150 μm, 200 μm), the separation distance between the pixels (interval) is about 2 to 50 μm, square, rectangular , Micro-machining is possible to form various pixel shapes designed for the application fields such as honeycomb, linear, and circular. For example, a variety of lasers of high power energy of tens to hundreds of watts or tens to hundreds of mJ, with short pulse widths (e.g. nanoseconds to picoseconds), e.g. excimer lasers, semiconductors (e.g. GaAs) A patterning etching process for a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array may be performed using a laser, gas laser (eg, CO 2 laser), solid laser (eg, Nd:YAG), or the like.
필요에 따라 위와 같이 형성된 에어갭에는 반사물질이 도포될 수 있다. 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 above. Although the above air gap alone can reduce the spread or scattering of light between pixels, to reduce the spread of light between pixels and improve the light efficiency, apply a metal material (eg, Al, Ag, Au, etc.) to the air gap (or Coating). For example, the air gap portion may be selectively applied using a semiconductor process using a vacuum deposition equipment for chemical vapor deposition (CVD), and in some cases, it may be possible to apply a reflective material using a spray method. have.
위와 같이 제조된 픽셀형 섬광체 구조물(120, 220)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, 220)의 상부(X-선 등 방사선 받는 쪽) 및 측면의 가장자리 벽에는 섬광체 픽셀에서 발생하는 가시광을 반사시키기 위한 막이 형성될 수 있다. The
이와 같이 이미지 센서(110)와 픽셀형 섬광체 구조물(120, 220)이 결합되면, 이미지 센서(110)가 2차원 어레이 형태로 구성된 경우에, 섬광체 구조물(120, 220)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 섬광체 구조물(120, 220)로부터 나오는 가시광에 대응된 전기적 신호를 독출할 수 있다.When the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 간접 방식의 구강 방사선 디텍터(100, 200)는, 기존의 섬광체 종류 및 구조를 대체하여 단결정 및 다결정 세라믹 섬광체 등 새로운 섬광체 소재와 구조를 이용함으로써, 치아 영상을 위해 피폭되는 X-선 등 방사선의 선량을 크게 줄일 수 있으며 영상의 해상도를 향상시켜서, 적은 방사선을 이용해 고민감도의 센싱이 가능해 충치, 뼈골절, 크랙 부분을 좀더 선명하게 제공할 수 있다. 단결정 및 다결정 세라믹 섬광체는 X-선 등 방사선의 흡수도가 높고, 섬광체의 가시광 투과도가 높으며, 기존 상용제품대비 결정립계(grain boundary)가 적기 때문에 가시광의 산란을 최소화하여 X-선 등 방사선의 흡수에 의한 발광효율을 향상시킴으로써 해상도를 크게 증가시킬 수 있고, 가격이 비싼 FOP(fiber optic plate)를 사용하지 않아도 고에너지 X-선 등 방사선을 차폐할 수 있기 때문에 공정비용도 저렴하게 고해상도를 실현할 수 있는 이점이 있다.As described above, the
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, in the present invention, specific matters such as specific components and the like have been described by limited embodiments and drawings, but these are provided only to help a more comprehensive understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments , Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the described embodiments, and should not be determined, and all technical spirits equivalent to or equivalent to the claims as well as the claims described below are included in the scope of the present invention. It should be interpreted as.
이미지 센서(110)
픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태의 섬광체 구조물(120)
픽셀 구조형 섬광체 구조물(220)
기판(111)
회로 어레이(112)
투명 절연막(114)Image sensor (110)
A
Pixel
Substrate(111)
Circuit Array (112)
Transparent insulating
Claims (10)
단결정 구조물 또는 다결정 성장에 의해 형성된 세라믹 구조물로서,
상기 섬광체 구조물은, 픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태, 또는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 가공된 픽셀 구조형인 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터의 섬광체 구조물.In the scintillator structure of the radiation detector for conversion to visible light by irradiation of radiation,
A single crystal structure or a ceramic structure formed by polycrystalline growth,
The scintillator structure is a scintillator structure of a radiation detector, characterized in that the pixel structure type is a one-body form without processing, or a pixel structure type processed to have a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array.
상기 이미지 센서의 상부에 부착되며, 방사선을 받아 가시광으로 변환하기 위한 섬광체 구조물을 포함하고,
상기 이미지 센서는, 각 픽셀에서의 상기 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위한 것으로서,
상기 섬광체 구조물은, 단결정 구조물 또는 다결정 성장에 의해 형성된 세라믹 구조물로서, 상기 섬광체 구조물은, 픽셀 구조형으로 가공 없이 한몸으로 이루어진 형태, 또는 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 가공된 픽셀 구조형인 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.An image sensor having a plurality of pixel sensors in the form of an array; And
It is attached to the top of the image sensor, and includes a scintillator structure for receiving radiation and converting it into visible light,
The image sensor is for reading an electrical signal proportional to the visible light in each pixel,
The scintillator structure is a single crystal structure or a ceramic structure formed by polycrystalline growth, wherein the scintillator structure is a pixel structure type, a single body without processing, or a pixel structure type processed to have a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array. Radiation detector.
상기 방사선 디텍터는, 구강 내 치아를 투과한 방사선을 검출하기 위한 치과용 구강 방사선 디텍터인 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.According to claim 2,
The radiation detector is a dental dental radiation detector for detecting radiation transmitted through a tooth in the oral cavity.
상기 단결정 구조물은 YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, 또는 GAGG을 하나 이상 혼합하여 단결정 성장된 섬광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.According to claim 2,
The single crystal structure comprises a YAG:Ce, LuAG:Ce, LSO:Tb, CsI, LYSO, GSO, BGO, or GAGG by mixing one or more radiation detector, characterized in that it comprises a single crystal grown scintillator.
상기 다결정의 상기 세라믹 구조물은 Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, 또는 GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce을 하나 이상 혼합하여 다결정으로 성장된 세라믹 섬광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.According to claim 2,
The ceramic structure of the polycrystalline is characterized in that it comprises a ceramic scintillator grown in polycrystal by mixing one or more of Y3Al5O12(YAG:Ce), Gd2O2S:Pr,Ce, or GAGG:Ce(Gd3(Al,Ga)5O12:Ce) Radiation detector.
상기 이미지 센서는 각 픽셀에서의 상기 가시광에 비례하는 전기적 신호를 독출하기 위해 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.According to claim 2,
The image sensor comprises a photodiode for reading out an electrical signal proportional to the visible light at each pixel.
상기 단결정 또는 다결정 성장에 의한 상기 섬광체 구조물은,
방사선 흡수도가 높아 FOP(fiber optic plate) 사용이 불필요하며 가시광 투과도는 높고 결정립계(grain boundary)가 적어, 가시광의 산란을 최소화하여 방사선 흡수에 의한 발광효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.According to claim 2,
The scintillator structure by the single crystal or polycrystalline growth,
The radiation detector is characterized by improving the luminous efficiency by absorbing radiation by minimizing scattering of visible light due to high radiation absorption, no need for FOP (fiber optic plate), high visible light transmittance, and low grain boundary.
상기 벌크 섬광체 구조체를 절단 가공하여 개별 섬광체 구조물들로 분리하는 단계를 포함하고,
상기 분리하는 단계에서, 상기 벌크 섬광체 구조체를 픽셀 구조형으로 가공 없이 절단 가공하여 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 섬광체 구조물들로 분리하거나, 상기 벌크 섬광체 구조체를 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 갖도록 픽셀 구조형으로 가공한 후 소정의 면적 사이즈를 갖는 개별 섬광체 구조물들로 분리하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터의 섬광체 구조물 제작 방법.Fabricating a bulk scintillator structure by single crystal or polycrystalline growth; And
And cutting the bulk scintillator structure into separate scintillator structures,
In the step of separating, the bulk scintillator structure is cut into individual scintillator structures having a predetermined area size by cutting without processing into a pixel structure type, or the pixel scintillator structure has the bulk scintillator structure having a one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array. Method of manufacturing a scintillator structure of a radiation detector, characterized by separating into individual scintillator structures having a predetermined area size after processing.
상기 픽셀 구조형의 섬광체 픽셀 어레이는, 상기 벌크 세라믹 구조체에 노광 작업 후 건식 또는 습식 식각하여 형성된 에어갭으로 구분되는 상기 1차원 또는 2차원 섬광체 픽셀 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터의 섬광체 구조물 제작 방법.The method of claim 8,
The pixel structure-type scintillator pixel array comprises the one-dimensional or two-dimensional scintillator pixel array, which is divided into an air gap formed by dry or wet etching after exposure to the bulk ceramic structure. Way.
상기 에어갭이 반사물질로 도포된 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터의 섬광체 구조물 제작 방법.The method of claim 9,
Method of manufacturing a scintillator structure of a radiation detector, characterized in that the air gap includes a form coated with a reflective material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180147913A KR102634270B1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180147913A KR102634270B1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200062479A true KR20200062479A (en) | 2020-06-04 |
| KR102634270B1 KR102634270B1 (en) | 2024-02-06 |
Family
ID=71080961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180147913A KR102634270B1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102634270B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012177134A (en) * | 2004-12-21 | 2012-09-13 | Hitachi Metals Ltd | Fluorescent material, method of manufacturing the same, radiation detector using fluorescent material, and x-ray ct scanner |
| KR20130142130A (en) * | 2010-11-11 | 2013-12-27 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Hybrid organic photodiodes |
| JP2016530494A (en) * | 2013-06-28 | 2016-09-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Semiconductor scintillation detector |
| WO2018105611A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 株式会社 東芝 | Scintillator array, method of manufacturing scintillator array, radiation detector, and radiation inspecting device |
| KR20180092938A (en) * | 2015-12-14 | 2018-08-20 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | Scintillator panel and radiation detector |
-
2018
- 2018-11-27 KR KR1020180147913A patent/KR102634270B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012177134A (en) * | 2004-12-21 | 2012-09-13 | Hitachi Metals Ltd | Fluorescent material, method of manufacturing the same, radiation detector using fluorescent material, and x-ray ct scanner |
| KR20130142130A (en) * | 2010-11-11 | 2013-12-27 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Hybrid organic photodiodes |
| JP2016530494A (en) * | 2013-06-28 | 2016-09-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Semiconductor scintillation detector |
| KR20180092938A (en) * | 2015-12-14 | 2018-08-20 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | Scintillator panel and radiation detector |
| WO2018105611A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 株式会社 東芝 | Scintillator array, method of manufacturing scintillator array, radiation detector, and radiation inspecting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102634270B1 (en) | 2024-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10884141B2 (en) | Structured detectors and detector systems for radiation imaging | |
| JP5587788B2 (en) | Radiation sensitive detector with scintillator in composite resin | |
| US10088580B2 (en) | Detector systems for radiation imaging | |
| Van Eijk | Inorganic scintillators in medical imaging | |
| JP2002214349A (en) | X-ray detection module | |
| JPH09325185A (en) | Radiation detector, its manufacture, fluorographic apparatus and ct scanner | |
| KR20210081147A (en) | Dual Radiation Detector Having Stack of Curved Scintillator | |
| KR20220064678A (en) | Radiation Detector using Scintillator having High Sensitivity and High Resolution | |
| KR20200075227A (en) | High-resolution Hybrid Radiation Detector | |
| US11107598B2 (en) | Anti-scatter collimator for radiation imaging modalities | |
| KR102634270B1 (en) | Intra-oral Radiation Detector of Low-dose and High resolution | |
| JPWO2007113899A1 (en) | Radiation detector | |
| KR20110115432A (en) | Radiation detection apparatus using laminated type scintillation structure | |
| Shokr et al. | Applications of a pnCCD detector coupled to columnar structure CsI (Tl) scintillator system in ultra high energy X-ray Laue diffraction | |
| KR20190036212A (en) | High Resolution Hybrid Radiation Detector Having Pixel Structure | |
| KR20210013798A (en) | Curved Intra-oral Radiation Detector of High resolution | |
| KR20210013803A (en) | Curved Radiation Detector Using Flexible Grid | |
| KR20110111646A (en) | Radiation sensor scintillator, and method of fabricating and applying the same | |
| JP2001188096A (en) | Method for manufacturing radiation detector of two- dimensional array type and x-ray shield wall | |
| KR20220073320A (en) | Multi-layer Scintillator Based Color Radiation Detector | |
| KR20200009931A (en) | Radiation Detector for Implementing Low Dose and High Resolution using Backside Light-Receiving Structure | |
| KR20210081146A (en) | Curved Radiation Detector for Implementing Low Dose and High Resolution using Backside Light-Receiving Structure | |
| KR20080092393A (en) | Radiation detector | |
| Vasile et al. | Cost-effective segmented scintillating converters for hard x rays | |
| KR20220073388A (en) | Stacked Structure Based Multi-energy Color Radiation Detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |