KR20210130483A - Radiation detector for distinguishing and detecting the reaction position of gamma rays and nuclear medicine imaging apparatus comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present application provides a radiation detector which significantly reduces the manufacturing cost and signal processing time while distinguishing and detecting the reaction position of gamma rays in applying the same to radiation detection in disease diagnosis and radiation accident, etc., and is able to improve the detection accuracy. The radiation detector includes: a scintillator module; an optical filter; an optical guide; a first photodetector; a second photodetector; and a control unit.

Description

감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하는 방사선 검출기 및 이를 포함하는 핵 의학 영상 장치{Radiation detector for distinguishing and detecting the reaction position of gamma rays and nuclear medicine imaging apparatus comprising the same}Radiation detector for distinguishing and detecting the reaction position of gamma rays and nuclear medicine imaging apparatus comprising the same

본 출원은 감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하는 방사선 검출기 및 이를 포함하는 핵의학 영상 장치에 관한 것이다.The present application relates to a radiation detector that detects by distinguishing reaction positions of gamma rays, and a nuclear medicine imaging apparatus including the same.

핵 의학 영상 장치는 특정 병변을 추적하는 방사성 의약품을 인체내에 투여하여 정량적 영상을 생성하는 장치이다. 핵 의학 영상 장치의 성능 개선을 위해서는 피폭량을 줄이면서 영상 품질을 높여야 한다. A nuclear medical imaging device is a device that generates a quantitative image by administering a radiopharmaceutical tracking a specific lesion into the human body. In order to improve the performance of nuclear medical imaging devices, it is necessary to increase the image quality while reducing the exposure dose.

상기 장치의 감도를 높이기 위하여 방사선을 동일시간에 많이 탐지해야 하고, 필연적으로 감쇠 시간이 긴 섬광체(Scintillator)를 이용해야 했다. 그러나, 길이가 긴 섬광체를 사용하게 되면, 방사선이 중앙에서 올 경우에는 상관없지만 다른 방향에서 방사선이 올 경우 어느 위치에서 방사선이 검출되었는지 파악이 어려워 섬광체의 길이만큼의 불확실성을 가지게 되는데, 이를 시차 오류(Parallax error)라고 부르며, 시차 오류에 의해 영상 품질이 저하되는 문제가 있었다.In order to increase the sensitivity of the device, it is necessary to detect a lot of radiation at the same time and inevitably use a scintillator with a long decay time. However, when a scintillator with a long length is used, it does not matter if the radiation comes from the center, but when the radiation comes from another direction, it is difficult to determine where the radiation is detected, so there is uncertainty as much as the length of the scintillator. It is called (Parallax error), and there was a problem in that the image quality was deteriorated due to a parallax error.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 반응 깊이 판별법(Depth of interaction, DOI)과 비정시간 판별법(Time of flight, TOF)을 적용하였다. In order to solve the above problems, in the prior art, a depth of interaction (DOI) and a time of flight (TOF) were applied.

종래 반응 깊이 판별법(Depth of interaction, DOI)으로는 빠른 감쇠시간을 갖는 섬광체와 느린 감쇠 시간을 갖는 섬광체로 구성되어 신호 형상의 차이로 구분하는 파형분별법(pulse shape discrimination, PSD)과 서로 다른 배열이나 모양으로 구성하여 섬광체에서 발생하는 빛이 퍼지는 정도나 모양을 다르게 하여 판별하는 Off-Set 방법이 알려져 있다.In the conventional Depth of Interaction (DOI) method, a scintillator having a fast decay time and a scintillator having a slow decay time are configured to distinguish a different arrangement from the pulse shape discrimination (PSD) method, which is distinguished by a difference in signal shape. An off-set method is known that is composed of a scintillator or a shape to distinguish it by varying the degree or shape of the spread of the light generated from the scintillator.

그러나, 파형분별법(pulse shape discrimination, PSD)은 고속의 아날로그-디지털 변환회로(analog-to-digital converter, ADC)와 파형구별을 위한 알고리즘을 사용해야 하는데, 회로와 컴퓨터에서 신호 처리 속도 및 비용 문제를 야기하고, 섬광체끼리 감쇠시간이 서로 달라야하기 때문에 시간 분해능이 떨어지는 단점이 있다. However, pulse shape discrimination (PSD) requires the use of a high-speed analog-to-digital converter (ADC) and an algorithm for differentiating the waveform, but the signal processing speed and cost problems in the circuit and computer There is a disadvantage in that the time resolution is lowered because the attenuation time of the scintillators must be different from each other.

그리고, Off-Set 방법은 반응하는 섬광체를 특정하기 위해서 무게 중심(Center of gravity, COF) 알고리즘 등의 복잡한 알고리즘이 필요로 하며, 또한 섬광체 가공 및 하우징으로 인한 비용이 증가하는 문제가 있다.In addition, the off-set method requires a complex algorithm such as a center of gravity (COF) algorithm in order to specify a reacting scintillator, and there is a problem in that the cost due to processing and housing of the scintillator increases.

그리고, 비정시간 판별법(Time of flight, TOF)은 감마선의 비정시간을 측정하여 감마선 발생 위치에 대한 불확실성을 줄여 피폭량을 낮추면서 영상 품질을 올릴 수 있는 방법이다.And, the time of flight (TOF) is a method that can increase the image quality while lowering the exposure amount by reducing the uncertainty about the location of the gamma ray generation by measuring the irregular time of the gamma ray.

한편, 종래 핵의학 기기는 상술한 반응 깊이 판별법과 비정시간 판별법을 적용하기 위하여, 포스위치 검출기(Phoswich detector, '샌드위치 검출기'라고도 함)를 도입하였다.On the other hand, conventional nuclear medicine devices have introduced a Phoswich detector (also referred to as a 'sandwich detector') in order to apply the above-described reaction depth discrimination method and irregular time discrimination method.

일반적으로 포스위치 검출기란 고-에너지 방사선 환경에서 알파 입자, 베타 입자뿐만 아니라 저준위, 저 에너지 감마선과 엑스선을 검출하기 위해 개발된 검출기이다. 이러한 포스위치 검출기는 구조적인 형태에 따라 입사된 모든 에너지별 방사선들을 동시에 구별하여 처리할 수 있다.In general, a four-switch detector is a detector developed to detect low-level, low-energy gamma rays and X-rays as well as alpha particles and beta particles in a high-energy radiation environment. Such a four-switch detector can simultaneously process and distinguish all energy-specific radiations that are incident according to a structural form.

'포스위치(Phoswich)'라는 명칭은 Phosphor sandwich으로부터 파생된 용어이며, 서로 다른 특성, 예컨대 서로 다른 파형을 가진 두 개 이상의 섬광체들이 광학적으로 서로 연결되어 photodiode, APD (Avalanche photodiode), SiPM (Silicon photomultiplier, 실리콘광증배소자), PMT (photomultiplier tube, 광증배관) 등 광센서와 결합된 구조를 일컫는다. 입사된 방사선이 특정 섬광체에서 반응한 신호를 파형 분석 등과 같은 기법으로 구별할 수 있다. The name 'Phoswich' is a term derived from Phosphor sandwich, and two or more scintillators with different characteristics, such as different waveforms, are optically connected to each other to form a photodiode, APD (Avalanche photodiode), SiPM (Silicon photomultiplier). , silicon photomultiplier), PMT (photomultiplier tube, photomultiplier tube) refers to a structure combined with an optical sensor. Signals that incident radiation reacted to a specific scintillator can be distinguished by techniques such as waveform analysis.

포스위치 검출기는, 서로 다른 2개 이상의 섬광체를 전후 또는 적층 구조로 배치하여 방사선의 투과도와 섬광체와의 반응 유무를 이용하여 구별한다. 섬광체를 구분하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 가장 대표적인 예는 신호의 감쇠 시간을 이용하는 것이다. 예를 들면, 하나의 섬광체는 빠른 감쇠 시간 성능을 갖고, 다른 쪽 섬광체는 느린 감쇠 시간 성능을 갖도록 구성하여 신호 형상의 차이로 구분한다. The four-switch detector uses two or more different scintillators in front and rear or in a stacked structure to discriminate based on the transmittance of radiation and the presence or absence of reaction with the scintillator. There are many ways to distinguish the scintillator, the most representative example is using the decay time of the signal. For example, one scintillator is configured to have a fast decay time performance and the other scintillator has a slow decay time performance, and thus is distinguished by a difference in signal shape.

도 1은, 종래의 광학 필터를 이용한 포스위치 검출기에 대한 도면이다.1 is a diagram of a four-switch detector using a conventional optical filter.

도 1과 같이, 광학 필터(또는 차단 필터)를 이용한 종래 포스위치 검출기는 동일한 섬광체 각 층(layer)에 광학 필터를 삽입하여 두 개의 파장대역으로 나누어 광 센서에 들어오는 신호의 차이로 위치를 판별하였다. 도 1을 참조하여 설명하면, 종래 포스위치 검출기는 450nm 이하의 파장을 막는 단파장 광학 필터(21)를 상단 섬광체(11)와 하단 섬광체(12) 층 사이에 삽입하고, 450nm 이상의 파장을 막는 장파장 광학 필터(22)를 하단 섬광체(12)와 광 센서(30)에 삽입하여 구성된다. 예를 들어, 450nm 파장이 광량의 절반이라고 가정하면, 상단 섬광체(11)에서 생성된 빛은 채널 A(31)에서 0, 채널 B(32)에서는 0.5가 도달하게 되고, 하단 섬광체(12)에서 생성된 빛은 채널 A(31)에는 0.5, 채널 B(32)에는 1이 도달하게 된다. 해당 구조는 복잡한 알고리즘 등이 필요 없으며, 시간 분해능도 우수한 장점을 가지지만, 섬광체에서 발생되는 광량의 손실이 커 에너지 분해능이 저하되며, 이는 영상 품질의 저하로 이어지게 된다.As shown in FIG. 1, the conventional four-switch detector using an optical filter (or cut-off filter) inserts an optical filter in each layer of the same scintillator, divides it into two wavelength bands, and determines the position by the difference in the signal entering the optical sensor. . 1, the conventional four-switch detector inserts a short-wavelength optical filter 21 that blocks a wavelength of 450 nm or less between the upper scintillator 11 and the lower scintillator 12 layer, and a long-wavelength optical filter that blocks a wavelength of 450 nm or more It is constructed by inserting the filter 22 into the lower scintillator 12 and the optical sensor 30 . For example, assuming that the wavelength of 450 nm is half the amount of light, the light generated from the upper scintillator 11 reaches 0 in the channel A 31 and 0.5 in the channel B 32, and in the lower scintillator 12 The generated light reaches 0.5 to the channel A 31 and 1 to the channel B 32 . The structure does not require complicated algorithms and has excellent temporal resolution. However, the loss of the amount of light generated by the scintillator is large, so the energy resolution is reduced, which leads to deterioration of image quality.

본 출원은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 핵의학 영상 장치에 적용하는데 있어 감마선의 반응 위치를 정확하고 신속하게 구별할 수 있는 방사선 검출기 및 피폭량을 줄이면서 영상 품질이 향상되는 핵의학 영상장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present application has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and when applied to a nuclear medicine imaging apparatus, a radiation detector capable of accurately and rapidly discriminating the reaction position of gamma rays and improving image quality while reducing the amount of exposure An object of the present invention is to provide a nuclear medicine imaging device.

상기 과제를 해결하기 위하여, 감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서, 감마선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체 및 감마선과 반응하여 상기 제1 파장대와 상이한 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈; 상기 섬광체 모듈의 일 영역에 부착되어 제1 파장대 또는 제2 파장대의 빛 중 어느 하나의 빛을 일부 또는 전부 차단시키는 광학필터; 상기 섬광체 모듈의 다른 일 영역에 부착되어 제1 및 제2 파장대의 빛을 투과시키는 광 가이드; 상기 광학필터 또는 광 가이드 중 어느 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 또는 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제1 감지 신호(S1)를 생성하는 제1 광 검출기; 상기 광학 필터 또는 광 가이드 중 어느 하나에 부착되되, 상기 제1 광 검출기와 다른 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 또는 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제2 감지 신호(S2)를 생성하는 제2 광 검출기; 및 상기 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별하는 제어부를 포함하는, 방사선 검출기가 제공된다.In order to solve the above problem, in a radiation detector for detecting and discriminating reaction positions of gamma rays, a first scintillator that reacts with gamma rays to emit light in a first wavelength band and a second wavelength band different from the first wavelength band by reacting with gamma rays a scintillator module formed by stacking a second scintillator that emits light; an optical filter attached to a region of the scintillator module to partially or completely block any one of the light of the first wavelength band or the second wavelength band; a light guide attached to another area of the scintillator module to transmit light in first and second wavelength bands; a first photodetector attached to any one of the optical filter or the light guide, and generating a first detection signal (S 1 ) by detecting light passing through the attached optical filter or light guide; Doedoe attached to any one of the optical filter or light guide, attached to the first photodetector and the other, and detects the light passing through the attached optical filter or light guide to generate a second detection signal (S 2 ) a second photodetector; and a control unit for determining a reaction position of gamma rays based on the first and second detection signals.

본 출원에 따른 방사성 검출기는 특정 섬광체에서 방출된 빛만을 선택적으로 일부 또는 전부 차단시키는 광학 필터 및 특정 섬광체에서 방출된 빛을 투과시키는 광 가이드를 사용함으로써, 회로 구성과 신호 처리 과정을 현저하게 간소화시키면서도 감마선의 반응 위치를 보다 정확히 판별할 수 있는 장점을 가진다.The radiation detector according to the present application uses an optical filter that selectively blocks some or all of the light emitted from a specific scintillator and a light guide that transmits the light emitted from the specific scintillator, thereby significantly simplifying the circuit configuration and signal processing process. It has the advantage of more accurately determining the reaction position of gamma rays.

그리고, 핵의학 영상 장치의 반응 깊이 판별법과 비정시간 판별법에 적용되어, 영상 품질 향상 및 피폭량을 줄이는 효과가 있다.And, it is applied to the reaction depth determination method and the irregular time determination method of the nuclear medicine imaging apparatus, thereby improving image quality and reducing the amount of exposure.

또한, 간단한 회로 구성으로 이루어져, 장비 비용 절감 및 처리 속도 향상을 기대할 수 있다.In addition, since it consists of a simple circuit configuration, reduction in equipment cost and improvement in processing speed can be expected.

마지막으로, 검출기 구조를 단순화하여 장치의 소형화를 달성할 수 있다.Finally, it is possible to achieve miniaturization of the device by simplifying the detector structure.

도 1은, 종래의 광학 필터를 이용한 포스위치 검출기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출기를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 광학 필터가 제1 섬광체에서 방출한 빛을 차단하는 예시적인 방사선 검출기에 관한 것이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.
도 6 및 7은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 광학 필터가 제2 섬광체에서 방출한 빛을 차단하는 예시적인 방사선 검출기에 관한 것이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기에 있어서, 제1 섬광체와 제2 섬광체의 적층 순서가 다른 구조를 각각 나타낸 도면이다.
도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다.
도 16 내지 도 18은 도 2에 도시된 검출기에 있어서, 광학필터, 광가이드, 제1 및 제2 검출기의 다양한 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 19 및 20은 3 개의 섬광체를 포함하는 방사선 검출기를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 단일 방사선 검출기에 있어서 광학 필터의 다양한 면적 비율에 대한 배열 상태를 도면이다.
도 22는 방사선 검출기 어레이에 있어서 광학 필터의 면적 비율이 50%일 때를 배열 상태를 도면이다.
도 23 내지 28은 광학 필터 모듈을 포함하는 방사선 검출기의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a conventional four-switch detector using an optical filter.
2 is a view showing a radiation detector according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 relate to an exemplary radiation detector in which an optical filter blocks light emitted from a first scintillator.
5 is a view showing first and second detection signals generated by the first and second photodetectors, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, when the detectors shown in FIGS. 3 and 4 are in an operating state; FIG. am.
6 and 7 are diagrams illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 3 and 4 are in an operating state.
8 and 9 relate to an exemplary radiation detector in which an optical filter blocks light emitted from a second scintillator.
FIG. 10 is a view showing first and second detection signals generated by the first and second photodetectors, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, when the detectors shown in FIGS. 8 and 9 are in an operating state; FIG. am.
11 is a diagram illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 8 and 9 are in an operating state.
12 and 13 are views respectively illustrating structures in which the stacking order of the first scintillator and the second scintillator is different in the detector shown in FIGS. 3 and 4 .
14 is a view showing first and second detection signals generated by the first and second photodetectors, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, when the detectors shown in FIGS. 12 and 13 are in an operating state; FIG. am.
15 is a diagram illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 13 and 14 are in an operating state.
16 to 18 are views showing various arrangement structures of the optical filter, the light guide, and the first and second detectors in the detector shown in FIG. 2 .
19 and 20 are diagrams exemplarily showing a radiation detector including three scintillators.
21 is a diagram illustrating an arrangement state for various area ratios of an optical filter in a single radiation detector.
Fig. 22 is a diagram showing the arrangement state when the area ratio of the optical filter in the radiation detector array is 50%.
23 to 28 are diagrams illustrating exemplary structures of a radiation detector including an optical filter module.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 방사선 검출기에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a radiation detector according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출기를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a radiation detector according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출기는 감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하고, 구체적으로, 섬광체 모듈(100), 광학필터(200), 광 가이드(300), 제1 광 검출기(400), 제2 광 검출기(500) 및 제어부(600)를 포함한다.Referring to the drawings, the radiation detector according to an embodiment of the present invention detects by distinguishing the reaction position of gamma rays, and specifically, the scintillator module 100, the optical filter 200, the light guide 300, the second It includes a first photodetector 400 , a second photodetector 500 , and a controller 600 .

상기 섬광체 모듈(100)은 감마선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체(110) 및 감마선과 반응하여 상기 제1 파장대와 상이한 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체(120)가 적층되어 형성된다. 상기 제1 파장대와 제2 파장대는 가시광 영역이고, 예를 들어, 400 내지 700nm 파장 대 영역일 수 있다. 그리고, 상기 제1 파장대와 제2 파장대는 파장 영역 전부 중첩되지 않거나, 또는 주 파장 영역만 중첩되지 않을 수 있다.The scintillator module 100 includes a first scintillator 110 that emits light in a first wavelength band in response to gamma rays and a second scintillator 120 that reacts with gamma rays and emits light in a second wavelength band different from the first wavelength band. are stacked and formed. The first wavelength band and the second wavelength band may be in the visible light region, for example, in the 400 to 700 nm wavelength band. In addition, the first wavelength band and the second wavelength band may not overlap all of the wavelength region, or only the main wavelength region may not overlap.

상기 광학필터(200)는 섬광 모듈의 일 영역에 부착되어 제1 파장대 또는 제2 파장대의 빛 중 어느 하나의 빛을 일부 또는 전부 차단시킨다. 여기서 「일부 차단시킨다」는 일부는 차단하고 일부는 투과시킨다는 것이고, 예를 들면, 섬광체에서 방출된 빛의 광량 100%라고 할 때, 광학필터(200)에 의해 일부 차단된 빛의 광량은 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 60%이하 또는 50% 이하일 수 있다. 반면, 「전부 차단시킨다」는 섬광체에서 방출된 빛의 광량을 100%라고 했을 때, 광학필터(200)를 투과한 빛의 광량이 0%인 것을 의미한다. 상기 광학필터(200)는 섬광 모듈 내 섬광체에 직접 코팅되거나 광 검출기에 직접 코팅될 수 있다. 다른 예로, 상기 광학필터(200)는 별도의 기재 위에 코팅되어 섬광체와 광 검출기 사이에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 광학필터(200)의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 특정 파장대의 빛을 차단할 수 있는 공지된 광학필터(200)를 사용할 수 있다. 상기 광학필터(200)는 특정 파장대의 빛을 차단하고, 차단되는 파장대 이외의 빛은 투과시킬 수 있다.The optical filter 200 is attached to one region of the scintillation module to partially or completely block any one of the light of the first wavelength band or the second wavelength band. Here, "partially blocked" means that a part is blocked and a part is transmitted. For example, when the amount of light emitted from the scintillator is 100%, the amount of light partially blocked by the optical filter 200 is 90% or less, 80% or less, 70% or less, 60% or less, or 50% or less. On the other hand, when the amount of light emitted from the scintillator is 100%, “block all” means that the amount of light transmitted through the optical filter 200 is 0%. The optical filter 200 may be directly coated on the scintillator in the scintillation module or directly coated on the photodetector. As another example, the optical filter 200 may be coated on a separate substrate and inserted between the scintillator and the photodetector. In addition, the material of the optical filter 200 is not particularly limited, and a known optical filter 200 capable of blocking light in a specific wavelength band may be used. The optical filter 200 may block light of a specific wavelength band and transmit light other than the blocked wavelength band.

그리고 광 가이드(300)는 섬광체 모듈(100)의 다른 일 영역에 부착되어 제1 및 제2 파장대의 빛을 투과시킨다. 상기 광 가이드(300)의 재질은 유리일 수 있다. 상기 광 가이드(300)는 제1 및 제2 파장대는 물론이고, 모든 영역대의 빛을 투과시킬 수 있다.In addition, the light guide 300 is attached to another area of the scintillator module 100 to transmit light in the first and second wavelength bands. The material of the light guide 300 may be glass. The light guide 300 may transmit light in all bands as well as in the first and second wavelength bands.

상기 제1 광 검출기(400)는 상기 광학필터(200) 또는 광 가이드(300) 중 어느 하나에 부착되고, 부착된 광학필터(200) 또는 광 가이드(300)를 투과한 빛을 감지하여 제1 감지 신호(S1)를 생성한다. 또한, 제2 광 검출기(500)는 상기 광학필터(200) 또는 광 가이드(300) 중 어느 하나에 부착되되, 상기 제1 광 검출기(400)와 다른 하나에 부착되고, 부착된 광학필터(200) 또는 광 가이드(300)를 투과한 빛을 감지하여 제2 감지 신호(S2)를 생성한다. 예를 들어, 제1 광 검출기(400)가 광학필터(200)에 부착되고, 제2 광 검출기(500)가 광 가이드(300)에 부착될 수 있다. 반대로, 제1 광 검출기(400)가 광 가이드(300)에 부착되고, 제2 광 검출기(500)가 광학필터(200)에 부착될 수 있다.The first photodetector 400 is attached to any one of the optical filter 200 or the light guide 300 , and detects the light passing through the attached optical filter 200 or the light guide 300 , A detection signal S1 is generated. In addition, the second photodetector 500 is attached to any one of the optical filter 200 or the light guide 300 , is attached to the other one from the first photodetector 400 , and is attached to the optical filter 200 . ) or the light passing through the light guide 300 is sensed to generate a second detection signal S2. For example, the first photodetector 400 may be attached to the optical filter 200 , and the second photodetector 500 may be attached to the light guide 300 . Conversely, the first photodetector 400 may be attached to the light guide 300 , and the second photodetector 500 may be attached to the optical filter 200 .

상기 제1 및 제2 광 검출기(500)는 빛의 파형과 광량을 감지하여 신호를 발생하는 광 센서로서, 다양한 공지된 장치가 사용될 수 있고, 예를 들어, DSiPM(Digital SiPM), 광증배관(PMT/ Photo Multiplier Tube), 실리콘 광증배관(SiPM/Silicon Photomultiplier), 광다이오드(Photodiode), 아발란치 광 다이오드(APD/Avalanche Photodiode) 등을 예로 들 수 있다. The first and second photodetectors 500 are optical sensors that generate a signal by sensing a waveform and amount of light, and various known devices may be used, for example, DSiPM (Digital SiPM), a photomultiplier tube ( PMT/Photo Multiplier Tube), silicon photomultiplier tube (SiPM/Silicon Photomultiplier), photodiode, and avalanche photodiode (APD/Avalanche Photodiode) may be exemplified.

상기 제1 및 제2 광 검출기(500)에서 생성된 상기 제1 및 2 감지 신호(S1, S2)는 투과한 빛의 광량에 비례하여 세기가 결정된다. 즉, 투과한 빛의 광량이 클수록 감지 신호의 세기도 클 수 있다.The intensity of the first and second detection signals S1 and S2 generated by the first and second photodetectors 500 is determined in proportion to the amount of transmitted light. That is, the greater the amount of transmitted light, the greater the intensity of the sensing signal.

그리고, 제어부(600) 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별한다. 제어부(600)는 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 감마선이 입사된 섬광체가 제1 섬광체(110)인지 제2 섬광체(120)인지 판별할 수 있다.Then, the control unit 600 determines the reaction position of the gamma ray based on the first and second detection signals. The controller 600 may determine whether the scintillator to which the gamma ray is incident is the first scintillator 110 or the second scintillator 120 based on the first and second detection signals.

제어부(600)는 광학필터(200)가 차단하는 파장대에 따라, 제1 및 제2 섬광체(110, 120)의 적층 구조에 따라, 제1 및 제2 감지 신호의 비율에 따라, 감마선의 반응 위치를 판별할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여, 본 출원에 따른 방사선 검출기의 다양한 케이스들에 대해서 설명하기로 한다.The control unit 600 controls the response position of gamma rays according to the wavelength band blocked by the optical filter 200, the stacked structure of the first and second scintillators 110 and 120, and the ratio of the first and second detection signals. can be identified. Hereinafter, various cases of the radiation detector according to the present application will be described with reference to the drawings.

도 3 및 도 4는 광학 필터가 제1 섬광체에서 방출한 빛을 차단하는 예시적인 방사선 검출기에 관한 것이다.3 and 4 relate to an exemplary radiation detector in which an optical filter blocks light emitted from a first scintillator.

구체적으로, 도 3은 제1 섬광체(110)에서 방출한 빛을 차단하는 광학필터(200)를 포함하는 검출기에 있어서, 제1 섬광체(110)로 감마선이 입사된 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 제1 섬광체(110)에서 방출한 빛을 차단하는 광학필터(200)를 포함하는 검출기에 있어서, 제2 섬광체(120)로 감마선이 입사된 작동 상태를 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 3 is a view showing an operating state in which gamma rays are incident to the first scintillator 110 in a detector including an optical filter 200 for blocking light emitted from the first scintillator 110, FIG. 4 is a diagram illustrating an operating state in which gamma rays are incident on the second scintillator 120 in the detector including the optical filter 200 for blocking the light emitted from the first scintillator 110 .

도 3을 참조하면, 제1 섬광체(110)로부터 방출된 제1 파장대의 빛은 광학필터(200)에 차단되는 반면, 광 가이드(300)를 투과하는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도 4를 참조하면, 제2 섬광체(120)로부터 방출된 제2 파장대의 빛은 광학필터(200) 및 광 가이드(300)를 투과하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , it can be seen that the light of the first wavelength band emitted from the first scintillator 110 is blocked by the optical filter 200 , while passing through the light guide 300 . And, referring to FIG. 4 , it can be confirmed that the light of the second wavelength band emitted from the second scintillator 120 passes through the optical filter 200 and the light guide 300 .

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.5 is a view showing first and second detection signals generated by the first and second photodetectors, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, when the detectors shown in FIGS. 3 and 4 are in an operating state; FIG. am.

도 5의 케이스 1은 제1 섬광체(110)에서 제1 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다. 도 5의 케이스 2는 제2 섬광체(12)0에서 제2 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(400, 500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다.Case 1 of FIG. 5 is a case in which light of a first wavelength band is emitted from the first scintillator 110 , and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 500 are shown. Case 2 of FIG. 5 is a case in which light in the second wavelength band is emitted from the second scintillator 12 0 , and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 400 and 500 are detected. indicates.

도 6 및 7은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 6은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2)을 나타내고, 도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)을 나타낸다.6 and 7 are diagrams illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 3 and 4 are in an operating state. Specifically, FIG. 6 shows the ratio (S1/S2) of the first detection signal to the second detection signal when the detector shown in FIGS. 3 and 4 is in operation, and FIG. 7 is shown in FIGS. 3 and 4 It represents the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal when the illustrated detector is in an operating state.

하나의 예시에서, 상기 제어부(600)는 제1 및 제2 감지 신호 비율에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(600)는 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2) 또는 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)을 통해 감마선의 반응 위치를 판별할 수 있다. In one example, the controller 600 may determine the response position of the gamma ray based on the ratio of the first and second detection signals. For example, the control unit 600 responds to gamma rays through a ratio of the first detection signal to the second detection signal (S1/S2) or a ratio of the second detection signal to the first detection signal (S2/S1). location can be determined.

도 6을 참조하면, 제어부(600)는 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2)이 상대적으로 낮을 경우, 감마선의 반응 위치를 제1 섬광체(110)로 판단할 수 있다. 그리고, 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2)이 상대적으로 높을 경우, 감마선의 반응 위치를 제2 섬광체(120)로 판단할 수 있다. Referring to FIG. 6 , when the ratio (S1/S2) of the first detection signal to the second detection signal is relatively low, the controller 600 may determine the response position of the gamma rays as the first scintillator 110 . . In addition, when the ratio (S1/S2) of the first detection signal to the second detection signal is relatively high, the reaction position of the gamma rays may be determined as the second scintillator 120 .

반대로, 도 7을 참조하면, 제어부(600)는 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 낮을 경우, 감마선의 반응 위치를 제2 섬광체(120)로 판단할 수 있다. 그리고, 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 높을 경우, 감마선의 반응 위치를 제1 섬광체(110)로 판단할 수 있다. Conversely, referring to FIG. 7 , when the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal is relatively low, the control unit 600 determines the reaction position of the gamma rays as the second scintillator 120 . can In addition, when the ratio of the first detection signal to the second detection signal (S2/S1) is relatively high, the reaction position of the gamma rays may be determined as the first scintillator 110 .

도 8 및 도 9는 광학 필터가 제2 섬광체에서 방출한 빛을 차단하는 예시적인 방사선 검출기에 관한 것이다.8 and 9 relate to an exemplary radiation detector in which an optical filter blocks light emitted from a second scintillator.

구체적으로, 도 8은 제2 섬광체(120)에서 방출한 빛을 차단하는 광학필터(200)를 포함하는 검출기에 있어서, 제1 섬광체(110)로 감마선이 입사된 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 제2 섬광체(120)에서 방출한 빛을 차단하는 광학필터(200)를 포함하는 검출기에 있어서, 제2 섬광체(120)로 감마선이 입사된 작동 상태를 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 8 is a view showing an operating state in which gamma rays are incident to the first scintillator 110 in a detector including an optical filter 200 for blocking light emitted from the second scintillator 120, FIG. 9 is a diagram illustrating an operating state in which gamma rays are incident to the second scintillator 120 in the detector including the optical filter 200 for blocking the light emitted from the second scintillator 120 .

도 8을 참조하면, 제1 섬광체(110)로부터 방출된 제1 파장대의 빛은 광학필터(200) 및 광 가이드(300)를 투과하는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도 9를 참조하면, 제2 섬광체(120)로부터 방출된 제2 파장대의 빛은 광학필터(200)에 의해 차단되는 반면, 광 가이드(300)를 투과하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be confirmed that the light of the first wavelength band emitted from the first scintillator 110 passes through the optical filter 200 and the light guide 300 . And, referring to FIG. 9 , it can be seen that the light of the second wavelength band emitted from the second scintillator 120 is blocked by the optical filter 200 , while passing through the light guide 300 .

도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a view showing first and second detection signals generated by the first and second photodetectors, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, when the detectors shown in FIGS. 8 and 9 are in an operating state; FIG. am.

도 10의 케이스 1은 제1 섬광체(110)에서 제1 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다. 도 10의 케이스 2는 제2 섬광체(120)에서 제2 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(400, 500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다.Case 1 of FIG. 10 is a case in which light of a first wavelength band is emitted from the first scintillator 110 , and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 500 are shown. Case 2 of FIG. 10 is a case in which light in the second wavelength band is emitted from the second scintillator 120 , and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 400 and 500 are shown. .

도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 13은 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)을 나타낸다.11 is a diagram illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 8 and 9 are in an operating state. Specifically, FIG. 13 shows the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal.

도 11을 참조하면, 광학필터(200)가 제2 섬광체(120)의 빛을 차단할 경우, 제어부(600)는 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2)이 상대적으로 낮을 경우, 감마선의 반응 위치를 제2 섬광체(120)로 판단할 수 있다. 그리고, 제2 감지 신호에 대한 제1 감지 신호의 비율(S1/S2)이 상대적으로 높을 경우, 감마선의 반응 위치를 제1 섬광체(110)로 판단할 수 있다. 광학필터(200)가 제2 섬광체(120)의 빛을 차단할 경우, 비록 도면에 도시되어 있지 않지만, 제어부(600)는 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 낮을 경우, 감마선의 반응 위치를 제1 섬광체(110)로 판단할 수 있다. 그리고, 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 높을 경우, 감마선의 반응 위치를 제2 섬광체(120)로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 11 , when the optical filter 200 blocks the light of the second scintillator 120 , the controller 600 determines that the ratio (S1/S2) of the first detection signal to the second detection signal is relatively low. In this case, the reaction position of the gamma rays may be determined as the second scintillator 120 . In addition, when the ratio of the first detection signal to the second detection signal (S1/S2) is relatively high, the gamma-ray reaction position may be determined as the first scintillator 110 . When the optical filter 200 blocks the light of the second scintillator 120, although not shown in the drawing, the controller 600 determines that the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal is relative. is low, the reaction position of the gamma rays may be determined as the first scintillator 110 . In addition, when the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal is relatively high, the reaction position of the gamma rays may be determined as the second scintillator 120 .

도 12 및 도 13은 도 3 및 도 4에 도시된 검출기에 있어서, 제1 섬광체와 제2 섬광체의 적층 순서가 다른 구조를 각각 나타낸 도면이다.12 and 13 are views respectively illustrating structures in which the stacking order of the first scintillator and the second scintillator is different in the detector shown in FIGS. 3 and 4 .

구체적으로, 도 3 및 도 4는 제1 섬광체(110)가 상부이고, 제2 섬광체(120)가 하부에 적층된 구조를 나타낸 도면이고, 도 12 및 도 13은 제2 섬광체(120)가 상부이고, 제1 섬광체(110)의 하부에 적층된 구조를 나타낸 도면이다.Specifically, FIGS. 3 and 4 are views showing a structure in which the first scintillator 110 is on the top and the second scintillator 120 is stacked on the bottom, and FIGS. 12 and 13 are the second scintillator 120 on the top. and a diagram showing a structure stacked on the lower portion of the first scintillator 110 .

도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 광 검출기(500)에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 감지 신호 및 비교기를 통해 생성된 고정된 판별값을 나타낸 도면이다.14 shows first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 500, respectively, and a fixed discriminant value generated through a comparator, respectively, when the detectors shown in FIGS. 12 and 13 are in an operating state. is a diagram showing

도 14의 케이스 1은 제2 섬광체(120)에서 제2 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(400, 500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다. 도 14의 케이스 2는 제1 섬광체(110)에서 제1 파장대의 빛이 방출된 경우이고, 이 때 제1 및 제2 광 검출기(400, 500)에서 생성된 제1 및 제2 감지 신호를 나타낸다.Case 1 of FIG. 14 is a case in which light in the second wavelength band is emitted from the second scintillator 120, and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 400 and 500 are shown. . Case 2 of FIG. 14 is a case in which light in the first wavelength band is emitted from the first scintillator 110 , and in this case, the first and second detection signals generated by the first and second photodetectors 400 and 500 are shown. .

도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 검출기의 작동 상태일 때, 제1 및 제2 감지 신호 비율을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 15는 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)을 나타낸다.15 is a diagram illustrating ratios of first and second detection signals when the detectors shown in FIGS. 13 and 14 are in an operating state. Specifically, FIG. 15 shows the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal.

도 15를 참조하면, 제2 섬광체(120)가 상부, 제1 섬광체(110)가 하부에 적층된 구조이고, 광학필터(200)가 제2 섬광체(120)의 제2 파장대의 빛을 차단하는 경우, 제어부(600)는 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 낮을 경우, 감마선의 반응 위치를 제2 섬광체(120)로 판단할 수 있다. 그리고, 제1 감지 신호에 대한 제2 감지 신호의 비율(S2/S1)이 상대적으로 높을 경우, 감마선의 반응 위치를 제1 섬광체(110)로 판단할 수 있다. 15, the second scintillator 120 has a structure in which the upper part and the first scintillator 110 are stacked on the lower part, and the optical filter 200 blocks the light of the second wavelength band of the second scintillator 120. In this case, when the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal is relatively low, the controller 600 may determine the response position of the gamma rays as the second scintillator 120 . In addition, when the ratio (S2/S1) of the second detection signal to the first detection signal is relatively high, the reaction position of the gamma rays may be determined as the first scintillator 110 .

일 구체예에서, 상기 제1 광 검출기(400)에서 감지된 빛의 광량과 미리 정해진 기준 값을 비교하여 고정된 판별값을 생성하는 비교기를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 비교기는 제1 광 검출기(400)에서 감지된 빛의 광량이 미리 정해진 기준 값 이하인 경우 '0'의 판별값을 생성하고, 제1 광 검출기(400)에서 감지된 빛의 광량이 미리 정해진 기준 값 이상인 경우 '1'의 판별값을 생성할 수 있다.In one embodiment, a comparator for generating a fixed discrimination value by comparing the amount of light detected by the first photodetector 400 with a predetermined reference value may be further included. For example, the comparator generates a discrimination value of '0' when the amount of light detected by the first photodetector 400 is less than or equal to a predetermined reference value, and the amount of light detected by the first photodetector 400 . When this predetermined reference value or more, a discriminant value of '1' may be generated.

제어부(600)는 상기 비교기로부터 생성된 고정된 판별값을 통해 감마선의 반응 위치를 판별할 수 있다. 상기 제어부(600)는 제1 및 제2 섬광체(110, 120)의 적층 구조 및 광학필터(200)에 의해 차단되는 빛의 파장대를 고려하여, 상기 고정된 판별값으로부터 감마선의 반응 위치를 판별할 수 있다. 구체적인 고정된 판별값 및 이에 따른 감마선의 반응 위치 판별은 도 5, 도 10 및 도 14를 참조로 한다.The controller 600 may determine the reaction position of the gamma ray through the fixed discrimination value generated by the comparator. The control unit 600 determines the reaction position of gamma rays from the fixed discriminant value in consideration of the stacked structure of the first and second scintillators 110 and 120 and the wavelength band of light blocked by the optical filter 200 . can For the specific fixed discriminant value and thus the determination of the reaction position of gamma rays, refer to FIGS. 5, 10 and 14 .

일 구체예에서, 제1 섬광체(110) 및 제2 섬광체(200)는 감마선과 반응하여 서로 다른 파장대의 빛을 방출하는 재질이면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 제1 및 제2 섬광체(110, 120)는 CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce, GSO, Ce:GAGG, Ce:GFAG, LuAg:Ce, CsI(TI) 및 YAG:Ce로 이루어진 군으로부터 선택되는 서로 다른 섬광체 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 다양한 공지된 섬광체를 이용할 수 있다. 상기에서, CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce 및 GSO는 단파장 섬광체일 수 있고, Ce:GAGG, Ce:GFAG, LuAg:Ce, CsI(TI) 및 YAG:Ce는 장파장 섬광체일 수 있다.In one embodiment, the first scintillator 110 and the second scintillator 200 are not particularly limited as long as they are materials that react with gamma rays and emit light in different wavelength bands. For example, the first and second scintillators ( 110, 120) is CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce, GSO, Ce:GAGG, Ce:GFAG, LuAg: Ce, CsI (TI), and may be different scintillators selected from the group consisting of YAG:Ce, but is not limited thereto, and various known scintillators may be used. In the above, CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce and GSO may be short-wavelength scintillators, Ce:GAGG, Ce: GFAG, LuAg:Ce, CsI(TI) and YAG:Ce may be long-wavelength scintillators.

한편, 이하에서는 도 16 내지 도 18은 도 2에 도시된 검출기에 있어서, 광학필터, 광가이드, 제1 및 제2 검출기의 다양한 배치 구조를 나타낸 도면이다.Meanwhile, hereinafter, FIGS. 16 to 18 are views showing various arrangement structures of the optical filter, the light guide, and the first and second detectors in the detector shown in FIG. 2 .

먼저, 도 2에 도시된 실시예에 따른 방사선 검출기에서는 광학필터(200) 및 광 가이드(300)가 제2 섬광체(120)의 제1 섬광체(110) 반대편 표면에 부착되는 것을 예로 하였다. 반면, 도 16에 도시된 방사선 검출기는 광학필터(200)가 제 제1 섬광체(110)의 제2 섬광체(120) 반대편 표면에 부착 형성되고, 광 가이드(300)가 제2 섬광체(120)의 제1 섬광체(110) 반대편 표면에 부착 형성된 것을 예로 하고 있다. 그리고 제1 광 검출기(400)는 광학필터(200)의 후단에 위치하고, 광 가이드(300)의 후단에 배치되어 도 16의 아래로부터 제2 광 검출기(500), 광 가이드(300), 제2 섬광체(120), 제1 섬광체(110), 광학필터(200) 및 제1 광 검출기(400)가 순차적으로 적층되어 구성되는 것을 예로 한다.First, in the radiation detector according to the embodiment shown in FIG. 2 , the optical filter 200 and the light guide 300 are attached to the surface opposite to the first scintillator 110 of the second scintillator 120 as an example. On the other hand, in the radiation detector shown in FIG. 16 , the optical filter 200 is attached to the surface opposite to the second scintillator 120 of the first scintillator 110 , and the light guide 300 is attached to the second scintillator 120 . The first scintillator 110 is exemplified by being attached to the opposite surface. And the first photodetector 400 is located at the rear end of the optical filter 200, is disposed at the rear end of the light guide 300, from the bottom of FIG. 16, the second photodetector 500, the light guide 300, the second For example, the scintillator 120 , the first scintillator 110 , the optical filter 200 , and the first photodetector 400 are sequentially stacked.

도 17에 도시된 방사선 검출기는 광학필터(200) 및 광 가이드(300)가 제1 섬광체(110) 및 제2 섬광체(120)의 적층 방향의 일 측면에 부착되는 것을 예로 한다. 도 17에서는 광학필터(200)가 제1 섬광체(110)의 일 측면에 부착되고, 광가이드가 제2 섬광체(120)의 일 측면에 부착되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 제1 광 검출기(400) 및 제2 광 검출기(500)는 각각 광학필터(200) 및 광 가이드(300)의 측면에 배치되는 것을 예로 하고 있다.The radiation detector shown in FIG. 17 exemplifies that the optical filter 200 and the light guide 300 are attached to one side of the first scintillator 110 and the second scintillator 120 in the stacking direction. In FIG. 17 , it is exemplified that the optical filter 200 is attached to one side of the first scintillator 110 and the light guide is attached to one side of the second scintillator 120 . In addition, it is exemplified that the first photodetector 400 and the second photodetector 500 are disposed on side surfaces of the optical filter 200 and the light guide 300 , respectively.

도 18에 도시된 방사선 검출기는 광학필터(200) 및 광 가이드(300)가 제1 섬광체(110)와 제2 섬광체(120)의 적층 방향의 양측에 분산되어 설치된 것을 예로 하고 있다. 구체적으로, 도 18에서는 상기 광학필터(200)는 제1 섬광체(110)와 제2 섬광체(120)의 적층 방향의 일 측면에 부착 형성되고, 상기 광 가이드(300)는 상기 제1 및 제2 섬광체(110, 120)의 적층 방향의 다른 측면에 부착 형성된 것을 예로 하고 있다. 보다 자세히 설명하면, 도 18에서는 상기 광학필터(200)는 제1 섬광체(110)와 제2 섬광체(120)의 일측 측면에 걸쳐 부착되고, 광 가이드(300)는 제1 섬광체(110)와 제2 섬광체(120)의 타측 일면에 걸쳐 부착된 것을 예로 하고 있다. 그리고, 제1 광 검출기(400) 및 제2 광 검출기(500)는 각각 광학필터(200) 및 광 가이드(300)의 측면에 배치되는 것을 예로 하고 있다.The radiation detector shown in FIG. 18 exemplifies that the optical filter 200 and the light guide 300 are dispersedly installed on both sides of the first scintillator 110 and the second scintillator 120 in the stacking direction. Specifically, in FIG. 18 , the optical filter 200 is attached to one side of the first scintillator 110 and the second scintillator 120 in the stacking direction, and the light guide 300 is the first and second scintillators. It is exemplified that the scintillators 110 and 120 are attached and formed on the other side in the stacking direction. More specifically, in FIG. 18 , the optical filter 200 is attached over one side surface of the first scintillator 110 and the second scintillator 120 , and the light guide 300 includes the first scintillator 110 and the second scintillator 110 . As an example, it is attached over the other side surface of the 2 scintillator 120 . In addition, it is exemplified that the first photodetector 400 and the second photodetector 500 are disposed on side surfaces of the optical filter 200 and the light guide 300 , respectively.

한편, 본 출원에 따른 방사선 검출기는 3개 이상의 섬광체와 이에 따른 광학 필터 및 광 가이드로 구성될 수 있고, 그 구체적인 예시를 도 19 및 20에 도시하였다. On the other hand, the radiation detector according to the present application may be composed of three or more scintillators, an optical filter and a light guide accordingly, and specific examples thereof are shown in FIGS. 19 and 20 .

도 19 및 20에 도시된 방사선 검출기는 제1 섬광체(110), 제2 섬광체(200), 제3 섬광체(130), 제1 광학필터(200), 제2 광학필터(800), 광 가이드(300), 제1 광 검출기(400), 제2 광 검출기(500) 및 제3 광 검출기(700)를 포함한다.The radiation detectors shown in FIGS. 19 and 20 include a first scintillator 110, a second scintillator 200, a third scintillator 130, a first optical filter 200, a second optical filter 800, and a light guide ( 300 ), a first photodetector 400 , a second photodetector 500 , and a third photodetector 700 .

구체적으로, 도 19에 도시된 방사선 검출기는 도 2의 배치 구조의 확장된 형태이고, 도 20에 도시된 방사선 검출기의 배치 구조는 도 17의 확장 형태이다.Specifically, the radiation detector shown in FIG. 19 is an expanded form of the arrangement structure of FIG. 2 , and the arrangement structure of the radiation detector shown in FIG. 20 is an extended form of FIG. 17 .

또한, 도 16 내지 도 20의 다양한 배치 구조에서, 섬광체의 위치는 변경 가능할 수 있고, 광학필터(200)가 차단하는 빛의 파장대도 변경 가능하다.In addition, in the various arrangement structures of FIGS. 16 to 20 , the position of the scintillator may be changed, and the wavelength band of light blocked by the optical filter 200 may also be changed.

도 21은 단일 방사선 검출기에 있어서 광학 필터의 다양한 면적 비율에 대한 배열 상태를 도면이고, 도 22는 방사선 검출기 어레이에 있어서 광학 필터의 면적 비율이 50%일 때를 배열 상태를 도면이다.FIG. 21 is a diagram illustrating an arrangement state for various area ratios of an optical filter in a single radiation detector, and FIG. 22 is a diagram illustrating an arrangement state when an area ratio of an optical filter is 50% in a radiation detector array.

도 21 및 도 22를 참조하면, 본 출원에 따른 방사선 검출기는 섬광 체모듈과 광학필터(200)의 단면적 비율에 기초하여 광학필터(200)를 투과하는 빛의 광량을 조절할 수 있다. 도 21 (a)는 섬광체 모듈(100)에 대한 광학필터(200) 단면적 비율이 50%를 차지하는 경우이고, 도 21 (b)는 섬광체 모듈(100)에 대한 광학필터(200) 단면적 비율이 25%를 차지하는 경우이며, 도 21 (c)는 섬광체 모듈(100)에 대한 광학필터(200) 단면적 비율이 10%를 차지하는 경우에 해당한다.21 and 22 , the radiation detector according to the present application may adjust the amount of light transmitted through the optical filter 200 based on the cross-sectional area ratio of the scintillation body module and the optical filter 200 . 21 (a) is a case in which the cross-sectional area ratio of the optical filter 200 to the scintillator module 100 occupies 50%, and FIG. 21 (b) shows the optical filter 200 to the scintillator module 100. %, and Fig. 21 (c) corresponds to a case where the ratio of the cross-sectional area of the optical filter 200 to the scintillator module 100 occupies 10%.

또한, 본 출원에 따른 방사선 검출기가 복수 개 연결된 방사선 검출기 어레이일 경우, 도 22와 같이 배열하면 섬광체 모듈(100)에 대한 광학필터(200) 단면적 비율이 50%에 해당한다.In addition, when the radiation detector according to the present application is a plurality of connected radiation detector arrays, the ratio of the cross-sectional area of the optical filter 200 to the scintillator module 100 corresponds to 50% when arranged as shown in FIG. 22 .

본 출원은 전술한 방사선 검출기와 다른 구조를 가지는 방사선 검출기에 관한 것이다. 상기 방사선 검출기는 광학필터(210) 및 제1 광 가이드(220)를 포함하는 광학 필터 모듈이 마련된 점에서 전술한 방사선 검출기와 다른 구조를 가진다.The present application relates to a radiation detector having a structure different from the aforementioned radiation detector. The radiation detector has a structure different from the aforementioned radiation detector in that an optical filter module including an optical filter 210 and a first light guide 220 is provided.

도 23 내지 28은 광학 필터 모듈을 포함하는 방사선 검출기의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 23에 도시된 방사선 검출기는 도 2에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이고, 도 24에 도시된 방사선 검출기는 도 16에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이며, 도 25에 도시된 방사선 검출기는 도 17에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이고, 도 26에 도시된 방사선 검출기는 도 18에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이며, 도 27에 도시된 방사선 검출기는 도 19에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이고, 도 28에 도시된 방사선 검출기는 도 20에 도시된 방사선 검출기의 다른 실시 형태를 나타낸 도면이다.23 to 28 are diagrams illustrating exemplary structures of a radiation detector including an optical filter module. Specifically, the radiation detector illustrated in FIG. 23 is a diagram illustrating another embodiment of the radiation detector illustrated in FIG. 2 , and the radiation detector illustrated in FIG. 24 is a diagram illustrating another embodiment of the radiation detector illustrated in FIG. 16 . , the radiation detector shown in FIG. 25 is a diagram showing another embodiment of the radiation detector shown in FIG. 17 , the radiation detector shown in FIG. 26 is a diagram showing another embodiment of the radiation detector shown in FIG. 18 , and FIG. The radiation detector illustrated in FIG. 27 is a diagram illustrating another embodiment of the radiation detector illustrated in FIG. 19 , and the radiation detector illustrated in FIG. 28 is a diagram illustrating another embodiment of the radiation detector illustrated in FIG. 20 .

도면을 참조하면, 상기 방사선 검출기는 섬광체 모듈(100), 광학 필터 모듈, 제2 광 가이드(300), 제1 광 검출기(400), 제2 광 검출기(500) 및 제어부(600)를 포함한다. 제2 광 가이드는 전술한 광 가이드와 동일하므로 같은 도면 부호를 사용하였다. 상기 광학 필터 모듈은 상기 섬광체 모듈(100)의 일 영역에 부착되어 제1 파장대 및 제2 파장대의 빛 중 어느 하나의 빛을 일부 또는 전부 차단시키는 광학필터(210), 및 제1 파장대 및 제2 파장대의 빛을 투과시키는 제1 광 가이드(220)를 포함한다. 상기 광학필터(210)에 대한 자세한 설명은 전술한 내용과 동일하므로 이하에서 생략하기로 한다. 또한, 상기 제1 광 가이드(220) 및 제2 광 가이드(300)의 역할은 전술한 광 가이드(300)와 동일하고, 섬광체 모듈(100), 광 검출기 및 제어부(600)에 대한 자세한 설명은 전술한 내용과 중복되므로 이하에서 생략하기로 한다.Referring to the drawings, the radiation detector includes a scintillator module 100 , an optical filter module, a second light guide 300 , a first photodetector 400 , a second photodetector 500 , and a controller 600 . . Since the second light guide is the same as the above-described light guide, the same reference numerals are used. The optical filter module is attached to an area of the scintillator module 100 to partially or completely block any one of the first and second wavelength bands of light, the optical filter 210, and the first and second wavelengths. and a first light guide 220 that transmits light in a wavelength band. A detailed description of the optical filter 210 is the same as that described above, and thus will be omitted below. In addition, the roles of the first light guide 220 and the second light guide 300 are the same as those of the light guide 300 described above, and detailed descriptions of the scintillator module 100 , the light detector and the control unit 600 are Since it overlaps with the above, it will be omitted below.

상기 광학 필터 모듈은 광학필터(210)와 제1 광 가이드(220)를 함께 포함함에 따라 섬광체에서 방출된 빛이 광 검출기로 도달되는 광량 조절이 보다 효과적인 장점을 가진다. As the optical filter module includes the optical filter 210 and the first light guide 220 together, it has an advantage that the amount of light emitted from the scintillator reaches the photo detector is more effective.

본 출원은 또한 핵 의학 영상 장치에 관한 것이다. 상기 핵의학 영상 장치는 전술한 방사선 검출기를 반응 깊이 판별법과 비정시간 판별법에 적용한다. 이러한 장치는 예를 들어, 양전자방출단층촬영기(Positron emission tomography, PET)일 수 있다.The present application also relates to a nuclear medical imaging device. The nuclear medicine imaging apparatus applies the above-described radiation detector to the reaction depth determination method and the irregular time determination method. Such a device may be, for example, a positron emission tomography (PET).

전술한 방사선 검출기를 포함하는 핵 의학 영상 장치는 종래 반응 깊이 판별법과 비정시간 판별법에 요구되는 복잡한 알고리즘이 필요 없기 때문에, 비용 측면 및 신호 처리 속도에서 유리하면서도 우수한 영상 품질을 제공할 수 있는 장점을 가진다.Since the nuclear medical imaging apparatus including the above-described radiation detector does not require a complex algorithm required for the conventional reaction depth determination method and non-stationary time determination method, it is advantageous in terms of cost and signal processing speed and has the advantage of providing excellent image quality. .

이상과 같이, 본 출원은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 출원은 이것에 의해 한정되지 않으며, 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있다.As described above, although the present application has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present application is not limited thereto, and various modifications and variations may be possible.

100: 섬광체 모듈
110: 제1 섬광체
120: 제2 섬광체
200: 광학 필터
300: 광 가이드
400: 제1 광 검출기
500: 제2 광 검출기
600: 제어부
100: scintillator module
110: first scintillator
120: second scintillator
200: optical filter
300: light guide
400: first photodetector
500: second photodetector
600: control unit

Claims (11)

감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서,
감마선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체 및 감마선과 반응하여 상기 제1 파장대와 상이한 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈;
상기 섬광체 모듈의 일 영역에 부착되어 제1 파장대 또는 제2 파장대의 빛 중 어느 하나의 빛을 일부 또는 전부 차단시키는 광학필터;
상기 섬광체 모듈의 다른 일 영역에 부착되어 제1 및 제2 파장대의 빛을 투과시키는 광 가이드;
상기 광학필터 또는 광 가이드 중 어느 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 또는 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제1 감지 신호(S1)를 생성하는 제1 광 검출기;
상기 광학 필터 또는 광 가이드 중 어느 하나에 부착되되, 상기 제1 광 검출기와 다른 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 또는 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제2 감지 신호(S2)를 생성하는 제2 광 검출기; 및
상기 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별하는 제어부를 포함하는, 방사선 검출기.
In the radiation detector for discriminating and detecting the reaction position of gamma rays,
a scintillator module formed by stacking a first scintillator that reacts with gamma rays to emit light in a first wavelength band and a second scintillator that reacts with gamma rays to emit light in a second wavelength band different from the first wavelength band;
an optical filter attached to a region of the scintillator module to partially or completely block any one of the light of the first wavelength band or the second wavelength band;
a light guide attached to another area of the scintillator module to transmit light in first and second wavelength bands;
a first photodetector attached to any one of the optical filter or the light guide, and generating a first detection signal (S 1 ) by detecting light passing through the attached optical filter or light guide;
Doedoe attached to any one of the optical filter or light guide, attached to the first photodetector and the other, and detects the light passing through the attached optical filter or light guide to generate a second detection signal (S 2 ) a second photodetector; and
and a control unit for determining a reaction position of gamma rays based on the first and second detection signals.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 제1 및 제2 감지 신호 비율에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별하는, 방사선 검출기.The radiation detector according to claim 1, wherein the control unit determines a reaction position of gamma rays based on ratios of first and second detection signals. 제 1 항에 있어서, 제1 광 검출기에서 감지된 빛의 광량과 미리 정해진 기준 값을 비교하여 고정된 판별값을 생성하는 비교기를 추가로 포함하는, 방사선 검출기. The radiation detector of claim 1 , further comprising: a comparator configured to compare an amount of light sensed by the first photodetector with a predetermined reference value to generate a fixed discriminant value. 제 3 항에 있어서, 제어부는 상기 비교기에서 생성된 고정된 판별값을 통해 감마선의 반응 위치를 판별하는, 방사선 검출기.The radiation detector according to claim 3, wherein the control unit determines the reaction position of the gamma ray through the fixed discrimination value generated by the comparator. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 섬광체는 CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce, GSO, Ce:GAGG, Ce:GFAG, LuAg:Ce, CsI(TI) 및 YAG:Ce로 이루어진 군으로부터 선택되는 서로 다른 섬광체를 포함하는, 방사선 검출기.The method of claim 1, wherein the first and second scintillators are CaF2(Eu), CsI(Na), LYSO, LSO, NaI(TI), LaBr3, BaF2, LuAG:Pr, GPS, YAP:Ce, GSO, Ce A radiation detector comprising different scintillators selected from the group consisting of :GAGG, Ce:GFAG, LuAg:Ce, CsI(TI) and YAG:Ce. 제 1 항에 있어서, 광학 필터 및 광 가이드는 제2 섬광체의 제1 섬광체 반대편 표면에 부착 형성된, 방사선 검출기.The radiation detector of claim 1 , wherein the optical filter and light guide are formed attached to a surface of the second scintillator opposite the first scintillator. 제 1 항에 있어서, 광학 필터는 제1 섬광체의 제2 섬광체 반대편 표면에 부착 형성되고,
상기 광 가이드는 제2 섬광체의 제1 섬광체 반대편 표면에 부착 형성된, 방사선 검출기.
The method of claim 1, wherein the optical filter is formed by attaching to a surface opposite to the second scintillator of the first scintillator,
wherein the light guide is formed attached to a surface of the second scintillator opposite the first scintillator.
제 1 항에 있어서, 광학 필터 및 광 가이드는 제1 섬광체와 상기 제2 섬광체의 적층 방향의 일 측면에 부착 형성된, 방사선 검출기.The radiation detector according to claim 1, wherein the optical filter and the light guide are attached to one side of the first scintillator and the second scintillator in the stacking direction. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필터는 제1 섬광체와 제2 섬광체의 적층 방향의 일 측면에 부착 형성되고,
상기 광 가이드는 상기 제1 및 제2 섬광체의 적층 방향의 다른 측면에 부착 형성된, 방사선 검출기.
The method of claim 1, wherein the optical filter is attached to one side of the first and second scintillators in the stacking direction,
and the light guide is formed to be attached to the other side of the first and second scintillators in a stacking direction.
감마선의 반응 위치를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서,
감마선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체 및 감마선과 반응하여 상기 제1 파장대와 상이한 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈;
상기 섬광체 모듈의 일 영역에 부착되어 제1 파장대 및 제2 파장대의 빛 중 어느 하나의 빛을 일부 또는 전부 차단시키는 광학 필터, 및 제1 파장대 및 제2 파장대의 빛을 투과시키는 제1 광 가이드를 포함하는 광학 필터 모듈;
상기 섬광체 모듈의 다른 일 영역에 부착되어 제1 및 제2 파장대의 빛을 투과시키는 제2 광 가이드;
상기 광학 필터 모듈 또는 제2 광 가이드 중 어느 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 모듈 또는 제2 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제1 감지 신호(S1)를 생성하는 제1 광 검출기;
상기 광학 필터 모듈 또는 제2 광 가이드 중 어느 하나에 부착되되, 상기 제1 광 검출기와 다른 하나에 부착되고, 부착된 광학 필터 모듈 또는 제2 광 가이드를 투과한 빛을 감지하여 제2 감지 신호(S2)를 생성하는 제2 광 검출기; 및
상기 제1 및 제2 광 검출기의 감지 신호에 기초하여 감마선의 반응 위치를 판별하는 제어부를 포함하는, 방사선 검출기.
In the radiation detector for discriminating and detecting the reaction position of gamma rays,
a scintillator module formed by stacking a first scintillator that reacts with gamma rays to emit light in a first wavelength band and a second scintillator that reacts with gamma rays to emit light in a second wavelength band different from the first wavelength band;
An optical filter attached to a region of the scintillator module to partially or completely block any one of the light of the first and second wavelength bands, and a first light guide that transmits the light of the first and second wavelength bands. an optical filter module comprising;
a second light guide attached to another area of the scintillator module to transmit light in first and second wavelength bands;
a first photodetector attached to any one of the optical filter module or the second light guide and generating a first detection signal (S 1 ) by detecting light passing through the attached optical filter module or the second light guide;
A second detection signal ( a second photodetector that produces S 2 ); and
and a control unit for determining a reaction position of gamma rays based on the detection signals of the first and second photodetectors.
제 1 항 또는 제 10항에 따른 방사선 검출기를 포함하는 핵 의학 영상 장치.A nuclear medical imaging device comprising a radiation detector according to claim 1 or 10 .
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