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KR101035412B1 - X-ray detection method and x-ray detector - Google Patents

X-ray detection method and x-ray detector Download PDF

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Publication number
KR101035412B1
KR101035412B1 KR1020100107131A KR20100107131A KR101035412B1 KR 101035412 B1 KR101035412 B1 KR 101035412B1 KR 1020100107131 A KR1020100107131 A KR 1020100107131A KR 20100107131 A KR20100107131 A KR 20100107131A KR 101035412 B1 KR101035412 B1 KR 101035412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ray
electric field
time
charge
irradiated
Prior art date
Application number
KR1020100107131A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이기성
강정원
이학재
신형섭
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
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    • GPHYSICS
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Abstract

PURPOSE: An X-ray detecting method and an X-ray detector are provided to improve the accuracy of X-ray detection by measurement from a time point of the application of an electric field on a gas layer to a time point of the collection of electric charge on an electrode. CONSTITUTION: An X-ray detector comprises a pixel(310), an electrode(312), a detection unit(320), a measuring unit(330), and a conversion unit(340). The pixel comprises a gas layer. The electrode creates electric fields on the gas layer. The detection unit senses the electric charge collected in the electrode. The measuring unit measure time from the creation of the electric field to the detection of the electric charge by a detecting unit. The conversion unit changes the time measured by the measuring unit into digital information.

Description

엑스레이 검출방법 및 엑스레이 검출기 {X-RAY DETECTION METHOD AND X-RAY DETECTOR}X-ray detection method and X-ray detector {X-RAY DETECTION METHOD AND X-RAY DETECTOR}

본 발명은 엑스레이 검출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a x-ray detection method.

현재 의학용, 공학용 등으로 널리 사용되고 있는 엑스레이(X-ray) 검출방법은 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위하여 소정의 필름 인화단계를 거치게 된다. 그러나 이로 인해 일정시간이 흐른 후에 원하는 목적물에 대한 사진을 인지할 수 있다는 점에서 그 이용성에 있어서 시간이 길어지는 문제가 있었으며, 특히 촬영 후에 필름의 보관 및 보존이 어려워 필름 자체가 훼손되는 경우에는 결과물을 확인하기 어려운 문제점이 있었다.X-ray (X-ray) detection method currently widely used in medical, engineering, etc. is taken using an X-ray detection film, and undergoes a predetermined film printing step in order to know the result. However, this caused a long time in terms of usability since the photograph of the desired object could be recognized after a certain time, especially when the film itself was damaged due to difficulty in storing and preserving the film after shooting. There was a difficult problem to check.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 엑스레이 이미지 검출용 디텍터가 연구/개발되었다. TFT를 이용한 디텍터는 TFT를 스위칭 소자로 사용하고 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 이점을 구현할 수 있으며, 현재 상용화되고 있는 엑스레이 신호 검출 방법에는 간접방식과 직접방식이 있다.In order to solve the above problems, a detector for X-ray image detection using a thin film transistor (TFT) has been researched and developed. A detector using a TFT can realize the advantage of using a TFT as a switching element and diagnosing a result in real time immediately after an X-ray is taken. There are an indirect method and a direct method in X-ray signal detection methods that are currently commercialized.

간접방식은 조사된 엑스레이를 가시광선으로 변환하고 상기 가시광선을 다시 전기적 신호로 변환하는 방식이고, 직접방식은 조사된 엑스레이를 곧바로 전기적 신호로 변환하는 방식을 말한다. 간접방식과 직접방식은 각자 장단점을 가지고 있으나 TFT를 이용한 방식의 경우 대체로 종래의 TFT를 이용한 디텍터는 제조가 어려운 난점 이외에도, 대면적이 어렵고 비용이 증가하게 되며, 감도가 낮아지는 문제점이 있었다.The indirect method converts the irradiated X-rays into visible light and converts the visible light back into an electrical signal, and the direct method refers to converting the irradiated X-rays directly into an electrical signal. The indirect method and the direct method have advantages and disadvantages. However, in the case of the method using the TFT, the detector using the TFT generally has a problem that the large area is difficult, the cost is increased, and the sensitivity is lowered.

이러한 문제점들을 보완할 수 있는 획기적인 디지털 이미지 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정에서 최근 대체 디텍터로 PDP(Plasma Display Panel)를 활용한 방안이 제시되었다. PDP는 복수 개의 전극이 형성된 두 기판 사이에 Xe 이나 Ne 등의 불활성 가스를 봉입한 후 전압을 인가하고, 이 인가된 전압으로 인하여 발생하는 방전내의 자외선에 의해 하판에 형성된 형광체가 여기되어 소망하는 숫자, 문자 또는 그래픽을 얻는 영상 장치를 말한다. In the situation where there is an urgent need for the development of a breakthrough digital imaging device that can solve these problems, a method of using PDP (Plasma Display Panel) as a replacement detector has recently been proposed. The PDP is filled with an inert gas such as Xe or Ne between two substrates on which a plurality of electrodes are formed, and then applies a voltage, and the phosphor formed on the lower plate is excited by ultraviolet rays in the discharge generated by the applied voltage. Refers to an imaging device that obtains text or graphics.

이하에서 종래의 PDP를 이용한 엑스레이 검출기 및 엑스레이 검출방법에 대해 설명한다.
Hereinafter, an X-ray detector and an X-ray detection method using a conventional PDP will be described.

도 1은 종래의 엑스레이 검출기의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional X-ray detector.

도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이 검출기는, 가스층(111)을 포함하는 픽셀(110), 가스층(111)에 전기장을 생성하기 위한 2이상의 전극(112, 113), 전극에 수집되는 전하의 양을 측정하기 위한 검출부(120), 검출부(120)에 의해 검출된 전하를 적분하여 전극(112, 113)에 수집된 총 전하량을 측정하는 계측부(130), 계측부(130)에 의해 측정된 전하의 양을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하는 변환부(140)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the X-ray detector includes a pixel 110 including the gas layer 111, two or more electrodes 112 and 113 for generating an electric field in the gas layer 111, and an amount of charge collected in the electrode. The measurement unit 130 for measuring the value of the charge measured by the measurement unit 130 and the measurement unit 130 to measure the total amount of charge collected by the electrodes 112 and 113 by integrating the charge detected by the detection unit 120 And a converting unit 140 for converting the amount into digital information XIF <0: A>.

도 1을 참조하여 엑스레이 검출기의 동작에 대해 설명한다.An operation of the X-ray detector will be described with reference to FIG. 1.

픽셀(110)은 엑스레이 검출기에서 최소의 감지 및 표시단위를 의미한다. 픽셀(110)로 조사된 엑스레이(101)에 관한 정보를 전기적인 신호로 전화하여 이를 디지털 코드로 저장하면 엑스레이 이미지를 영구적으로 저장할 수 있다.The pixel 110 refers to a minimum sensing and display unit in the x-ray detector. When the information about the X-ray 101 irradiated by the pixel 110 is converted into an electrical signal and stored as a digital code, the X-ray image may be permanently stored.

가스층(111)은 일반적으로 PDP에서 상판과 하판의 사이를 Xe이나 Ne 등의 불활성 가스로 채워서 형성된다. 엑스레이(101)가 픽셀(110)에 조사되면 가스층(111)을 이루는 기체분자들은 엑스레이(101)와 충돌하여 엑스레이(101)의 에너지를 흡수하여 전자(electron)와 양의 이온(ion)으로 이온화된다. 이때 엑스레이(101)의 조사량이나 엑스레이(101)가 가진 에너지에 따라 가스층(111)의 이온화 정도가 달라진다.The gas layer 111 is generally formed by filling an inert gas such as Xe or Ne between the upper plate and the lower plate in the PDP. When the X-rays 101 are irradiated to the pixel 110, gas molecules forming the gas layer 111 collide with the X-rays 101 to absorb the energy of the X-rays 101 and ionize to electrons and positive ions. do. In this case, the degree of ionization of the gas layer 111 varies according to the irradiation amount of the X-ray 101 or the energy of the X-ray 101.

가스층(111)이 이온화되면 가스층(111)에 포함된 전하를 수집하기 위하여 2이상의 전극(112, 113)에 전압이 인가된다. 인가된 전압에 의해 2이상의 전극(112, 113) 사이에 전기장이 형성되고, 형성된 전기장이 가스층(111)에 가해진다. 이때 전기장에 의해 가스층(111)에 조사에 따라서 형성된 전하들이 각 전극(112, 113)으로 수집되고 검출부(120)는 이를 검출한다. 형성된 전하들은 전기장에 따라 이동하면서 가스층(111)의 가스입자와 충돌하여 추가적인 전하를 생성할 수 있다.When the gas layer 111 is ionized, a voltage is applied to at least two electrodes 112 and 113 to collect charges included in the gas layer 111. An electric field is formed between the two or more electrodes 112 and 113 by the applied voltage, and the formed electric field is applied to the gas layer 111. At this time, electric charges formed in accordance with the irradiation of the gas layer 111 by the electric field are collected to each electrode (112, 113) and the detection unit 120 detects this. The formed charges may move with the electric field and collide with gas particles of the gas layer 111 to generate additional charges.

각 전극(112, 113)에 전하의 수집이 완료되면 계측부(130)는 검출부(120)에서 검출한 전하의 양을 적분하여 전극(112, 113)에 수집된 총 전하의 양을 측정한다. 상술한 바와 같이 엑스레이(101)의 조사량이나 엑스레이(101)가 가진 에너지에 따라 가스층(111)의 이온화 정도가 달라지므로 결과적으로 전극(112, 113)에 수집된 전하의 양은 엑스레이(101)의 조사량이나 엑스레이(101)가 가진 에너지에 따라 달라진다.When the collection of charges to the electrodes 112 and 113 is completed, the measurement unit 130 integrates the amount of charges detected by the detector 120 to measure the total amount of charges collected by the electrodes 112 and 113. As described above, the degree of ionization of the gas layer 111 varies depending on the amount of radiation of the X-rays 101 or the energy of the X-rays 101, and as a result, the amount of charge collected on the electrodes 112 and 113 is determined by the amount of radiation of the X-rays 101. Or depends on the energy of the X-rays 101.

변환부(140)는 계측부(130)에 의해 측정된 전하의 양을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환한다. 이러한 과정을 통하여 픽셀에 조사된 엑스레이(101)에 관한 정보를 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하여 저장할 수 있다. 이러한 디지털 정보(XIF<0:A>)는 영구적인 보존이 가능하고 필요한 경우 언제든지 엑스레이 이미지로 나타내어 질 수도 있다.The conversion unit 140 converts the amount of charge measured by the measurement unit 130 into digital information XIF <0: A>. Through this process, information about the X-ray 101 irradiated to the pixel may be converted into digital information XIF <0: A> and stored. This digital information (XIF <0: A>) can be permanently preserved and can be represented as an x-ray image whenever necessary.

일반적으로 엑스레이 검출기는 다수의 픽셀(110)을 포함한다. 다수의 픽셀(110)에 조사된 엑스레이(101)를 검출 및 디지털 정보로 변환분석하여 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 활용될 수 있다.In general, the X-ray detector includes a plurality of pixels 110. The X-rays 101 irradiated to the plurality of pixels 110 may be detected and converted into digital information and used in various fields including the medical field.

상술한 바와 같이 기존의 PDP를 사용한 엑스레이 검출기는 조사된 엑스레이에 의해 가스층(111)의 기체분자를 이온화하고 이온화된 전하들을 수집한다. 그리고 수집된 전하의 양으로부터 디지털 정보(XIF<0:A>)를 산출한다. 이하에서 상술한 방법에서 발생할 수 있는 문제점에 대해 설명한다.
As described above, the X-ray detector using the conventional PDP ionizes the gas molecules of the gas layer 111 by the irradiated X-ray and collects the ionized charges. The digital information XIF <0: A> is then calculated from the amount of collected charges. Hereinafter, a problem that may occur in the above-described method will be described.

도 2는 가스층(111)에 가해지는 전기장에 따른 신호의 증폭 정도를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating the amplification degree of a signal according to an electric field applied to the gas layer 111.

제1라인(201)은 1MeV의 에너지를 가지는 엑스레이 광선을 조사한 경우 전기장의 세기에 따른 신호의 증폭 정도를 나타낸 것이고, 제2라인(202)은 2MeV의 에너지를 가지는 엑스레이 광선을 조사한 경우 전기장의 세기에 따른 신호의 증폭 정도를 나타낸 것이다. 여기서 신호의 증폭 정도는 도 1의 설명에서 전극(112, 113)에 수집된 전하량에 대응된다.The first line 201 shows the degree of amplification of the signal according to the intensity of the electric field when irradiated with X-ray rays having an energy of 1MeV, and the second line 202 shows the intensity of the electric field when irradiated with X-ray rays having an energy of 2MeV. The amplification degree of the signal is shown. Here, the degree of amplification of the signal corresponds to the amount of charges collected in the electrodes 112 and 113 in the description of FIG. 1.

제1구간(203)에서 엑스레이가 가진 에너지에 따라 신호의 증폭 정도가 차이를 보인다. 즉 엑스레이의 조사량 또는 엑스레이가 가진 에너지가 변하면 신호의 증폭 정도도 변하므로 엑스레이의 조사량 또는 엑스레이가 가진 에너지가 변하면 이를 감지하는 것이 가능하다. 그러나 도 2에 도시된 바와 같이 신호의 증폭 정도와 조사된 엑스레이의 에너지는 선형적인 관계를 가지지는 않고 비선형적인 관계를 나타낸다.In the first section 203, the degree of amplification of the signal varies according to the energy of the X-ray. In other words, if the amount of X-ray radiation or the energy of the X-ray changes, the degree of amplification of the signal also changes. However, as shown in FIG. 2, the amplification degree of the signal and the energy of the irradiated X-ray do not have a linear relationship but a non-linear relationship.

그러나 제2구간(204)에서부터 엑스레이가 가진 에너지가 가진 에너지가 변하여도 신호의 증폭정도는 변하지 않는다(제2구간(204)에서 제1라인(201)과 제2라인(202)이 겹쳐진다).However, even if the energy of the X-ray energy from the second section 204 is changed, the amplification degree of the signal does not change (in the second section 204, the first line 201 and the second line 202 overlap). .

일반적으로 엑스레이(101)는 투과력이 강하므로 엑스레이에 가스층(111)의 기체분자가 이온화되는 정도는 작다. 따라서 가스층(111)에 가해지는 전기장의 세기를 강하게 하여서 수집되는 전하의 양을 증가시켜야 한다. 그런데 가스층(111)에 가해지는 전기장의 세기를 강하게 하는 경우 도 2의 설명에서 상술한 바와 같이 픽셀(110) 조사된 엑스레이의 에너지 차이를 감지하지 못하게 된다는 문제가 발생할 수도 있다.
In general, since the X-rays 101 have strong permeability, the degree of ionization of gas molecules of the gas layer 111 into the X-rays is small. Therefore, the strength of the electric field applied to the gas layer 111 must be increased to increase the amount of charge collected. However, when the intensity of the electric field applied to the gas layer 111 is increased, a problem may occur that the energy difference of the X-rays irradiated with the pixel 110 may not be detected as described above with reference to FIG. 2.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 엑스레이 검출의 정확도를 높인 엑스레이 검출방법 및 엑스레이 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide an X-ray detection method and an X-ray detector with improved accuracy of X-ray detection.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 검출방법은, 조사되는 엑스레이에 의해 가스가 이온화되는 전하를 생성하는 단계; 상기 가스에 전기장을 인가하는 단계; 상기 가스로부터 생성된 전하를 수집하는 단계; 상기 전기장의 인가시점으로부터 상기 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간을 기반으로 엑스레이 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.X-ray detection method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of generating a charge to ionize the gas by the X-ray to be irradiated; Applying an electric field to the gas; Collecting charges generated from the gas; Measuring a time between the point of application of the electric field and the point at which the charge begins to collect; And generating an X-ray image based on the measured time.

엑스레이 검출방법은 상기 엑스레이가 조사되기 이전에 상기 가스의 이온화 상태를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The X-ray detection method may further include initializing an ionization state of the gas before the X-rays are irradiated.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 검출방법은, 다수의 픽셀을 포함하는 엑스레이 검출기가 엑스레이를 검출하는 방법에 있어서, 상기 다수의 픽셀에 상기 엑스레이를 조사하여 전하를 생성하는 단계; 상기 조사된 엑스레이를 검출하기 위해 상기 다수의 픽셀 내부에 전기장을 인가하는 단계; 상기 조사된 엑스레이를 검출하기 위해 상기 다수의 픽셀에 생성된 상기 전하를 수집하는 단계; 및 상기 다수의 픽셀 내부에 전기장을 인가하는 시점부터 상기 다수의 픽셀에 생성된 상기 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측적된 시간을 기반으로 엑스레이 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the X-ray detection method according to the present invention for achieving the above object, the method of detecting an X-ray by an X-ray detector including a plurality of pixels, comprising: generating a charge by irradiating the X-rays to the plurality of pixels; Applying an electric field inside the plurality of pixels to detect the irradiated x-rays; Collecting the charge generated in the plurality of pixels to detect the irradiated x-rays; Measuring a time between the time when an electric field is applied inside the plurality of pixels and the time when the charge generated in the plurality of pixels starts to be collected; And generating an X-ray image based on the measured time.

엑스레이 검출방법은 상기 엑스레이가 상기 다수의 픽셀에 조사되기 이전에 상기 다수의 픽셀을 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The X-ray detection method may further include initializing the plurality of pixels before the X-rays are irradiated to the plurality of pixels.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 검출기는, 가스층을 포함하는 픽셀; 상기 가스층에 전기장을 생성하기 위한 2이상의 전극; 상기 전극에 수집되는 전하를 감지하기 위한 검출부; 및 상기 2이상의 전극에 의한 전기장 생성시점으로부터 상기 검출부가 상기 전하를 감지하는 시점까지의 시간을 측정하는 계측부를 포함하되 상기 계측부에서 측정된 시간은 엑스레이 이미지 생성의 기반이 된다.In addition, the X-ray detector according to the present invention for achieving the above object, the pixel including a gas layer; Two or more electrodes for generating an electric field in said gas layer; A detector for sensing charge collected in the electrode; And a measuring unit measuring a time from the time of generating the electric field by the two or more electrodes to the time of detecting the electric charge by the detector, wherein the time measured by the measuring unit is the basis of X-ray image generation.

상기 계측부에 의해 측정된 시간을 디지털 정보로 변환하는 변환부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a converting unit converting the time measured by the measuring unit into digital information.

상기 픽셀은 상기 엑스레이를 흡수하여 전자나 자외선을 방출하는 변환층을 포함할 수 있다.
The pixel may include a conversion layer that absorbs the X-rays and emits electrons or ultraviolet rays.

본 발명에 따른 엑스레이 검출방법은 가스층에 전기장을 인가하는 시점부터 전극에 전하가 수집되기 시작하는 시점까지를 측정하여 조사된 엑스레이를 검출함으로써 엑스레이 검출의 정확도를 향상시켰다.
The X-ray detection method according to the present invention improves the accuracy of X-ray detection by detecting the irradiated X-ray by measuring from the time of applying the electric field to the gas layer to the time when the charge begins to be collected on the electrode.

도 1은 종래의 엑스레이 검출기의 구성도,
도 2는 가스층(111)에 가해지는 전기장에 따른 신호의 증폭 정도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검출방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 검출기의 성능을 시뮬레이션해보기 위한 픽셀(310)의 구성도,
도 6은 제2전극(502)과 제3전극(503)의 전압(V) 및 전류밀도(J)의 변화를 나타낸 파형도,
도 7은 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
1 is a block diagram of a conventional x-ray detector,
2 is amplification degree of the signal according to the electric field applied to the gas layer 111,
3 is a block diagram of an x-ray detector according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart illustrating an x-ray detection method according to the present invention;
5 is a configuration diagram of a pixel 310 for simulating the performance of the X-ray detector according to the present invention;
6 is a waveform diagram showing changes in voltage V and current density J of the second electrode 502 and the third electrode 503.
7 shows simulation results.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.

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도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구성도이다.3 is a block diagram of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 엑스레이 검출기는, 가스층(311)을 포함하는 픽셀(310), 가스층(311)에 전기장을 생성하기 위한 2이상의 전극(312, 313), 전극(312, 313)에 수집되는 전하를 감지하기 위한 검출부(320), 및 2이상의 전극(312, 313)에 의한 전기장 생성시점으로부터 검출부(320)가 전하를 감지하는 시점까지의 시간을 측정하는 계측부(330), 및 계측부(330)에 의해 측정된 시간을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하는 변환부(340)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the X-ray detector includes a pixel 310 including the gas layer 311, two or more electrodes 312 and 313 and an electrode 312 and 313 for generating an electric field in the gas layer 311. A detector 320 for sensing the collected charges, a measurement unit 330 for measuring the time from the electric field generation time by the two or more electrodes 312 and 313 to the time when the detector 320 detects the charge, and a measurement unit And a converter 340 for converting the time measured by 330 into digital information XIF <0: A>.

도 3을 참조하여 엑스레이 검출기의 동작에 대해 설명한다.An operation of the X-ray detector will be described with reference to FIG. 3.

픽셀(310)이란 엑스레이 검출기에서 조사된 엑스레이(301)에 관한 정보를 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하기 위한 기본단위를 의미한다. 따라서 변환된 디지털 정보(XIF<0:A>)를 표시하는 경우에는 픽셀에 수집된 디지털 정보(XIF<0:A>)를 기반으로 엑스레이 이미지를 생성하게 된다.The pixel 310 refers to a basic unit for converting information about the X-ray 301 irradiated from the X-ray detector into digital information XIF <0: A>. Therefore, when displaying the converted digital information (XIF <0: A>), an X-ray image is generated based on the digital information (XIF <0: A>) collected in the pixel.

엑스레이(301)를 픽셀(310)에 조사하기에 앞서 전극(312, 313)에 픽셀(310)을 초기화하기 위한 전기장이 생성된다. 여기서 픽셀(310)을 초기화한다는 것의 의미는 다음과 같다. 예를 들어 엑스레이 검출기를 이용하여 2번 연속하여 엑스레이를 검출하는 경우를 생각하자. 먼저 첫 번째 조사된 엑스레이(301)를 검출하고 나면 가스층(311) 및 전극(312, 313) 등의 픽셀(310) 내의 전하분포는 엑스레이(301)가 조사되기 이전의 전하분포와는 다르게 변화하게 된다. 이 상태 그대로 다시 두 번째 검출동작을 수행하는 경우 변화된 픽셀(310) 내의 전하분포에 영향을 받아서 두 번째로 조사된 엑스레이(301)가 제대로 검출되지 않을 수도 있다. 따라서 검출동작을 수행하고 차회 검출동작을 시작하기 전에 가스층(311) 및 전극(312, 313) 등의 전하분포를 엑스레이(301)가 조사되기 이전의 상태로 되돌리기 위한 전기장을 전극(312, 313)에 인가하게 된다.Prior to irradiating the X-ray 301 to the pixel 310, an electric field is generated at the electrodes 312 and 313 to initialize the pixel 310. Here, the meaning of initializing the pixel 310 is as follows. For example, consider the case of detecting the X-ray twice in succession using an X-ray detector. After detecting the first irradiated X-ray 301, the charge distribution in the pixel 310 such as the gas layer 311 and the electrodes 312 and 313 may be changed differently from the charge distribution before the X-ray 301 is irradiated. do. In this case, when the second detection operation is performed as it is, the second irradiated X-ray 301 may not be properly detected due to the charge distribution in the changed pixel 310. Therefore, before performing the detection operation and starting the next detection operation, an electric field for returning the electric charge distribution such as the gas layer 311 and the electrodes 312 and 313 to the state before the X-ray 301 is irradiated is applied to the electrodes 312 and 313. Will be applied to.

픽셀(310)의 초기화가 완료되면 픽셀(310)에 엑스레이(301)가 조사된다. 가스층(311)의 기체분자는 조사된 엑스레이(301)에 의해 이온화되어 가스층(311)에 전하가 생성된다. 일반적으로 엑스레이(301)는 투과력이 강하여 기체분자를 이온화 시키지 않고 그대로 통과하는 경우가 많다. 이온화된 기체분자가 너무 적을 경우 조사된 엑스레이(301)를 제대로 검출하지 못할 수도 있기 때문에 엑스레이(301) 조사하는 과정에서 발생하는 전하의 양을 증가시키기 위하여 픽셀(310)은 엑스레이(301)를 흡수하여 전자나 자외선을 방출하는 변환층(314)을 포함할 수 있다. When the initialization of the pixel 310 is completed, the X-ray 301 is irradiated onto the pixel 310. The gas molecules of the gas layer 311 are ionized by the irradiated X-ray 301 to generate charges in the gas layer 311. In general, the X-rays 301 have a strong permeability and often pass through as they are without ionizing gas molecules. If the ionized gas molecules are too small, the irradiated X-ray 301 may not be properly detected, so that the pixel 310 absorbs the X-ray 301 in order to increase the amount of charge generated in the process of irradiating the X-ray 301. The conversion layer 314 may emit electrons or ultraviolet rays.

변환층(314)은 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지에 따라서 전자 또는 자외선, 가시광선 등을 발생시킨다. 전자의 경우 전극(312, 313)에 전기장이 형성되면 곧바로 수집되고, 자외선이나 가시광선의 경우 다시 가스층(311)의 기체분자를 여기화 혹은 이온화하고, 이렇게 생성된 전하들이 전극(312, 313)으로 수집된다. 즉 변환층(314)은 조사된 엑스레이(301)에 의해 발생하는 전하량을 늘리기 위한 수단이다. 엑스레이(301)를 전자 정공 쌍으로 변환하기 위한 변환층(314)은 PbO, HgI2, PbI2, CdS, CdTe, a-Se(광도전체) 중에서 선택된 어느 하나나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다. 또한 엑스레이(301)를 전자로 변환하기 위한 변환층(314)은 CsI, KI, KBr, MgO로, 엑스레이(301)를 자외선으로 변환하기 위한 변환층(314)은 LaF3(Nd)로 이루어질 수 있다.The conversion layer 314 generates electrons or ultraviolet rays, visible light, and the like according to the irradiation amount and energy of the irradiated X-ray 301. In the case of electrons, when an electric field is formed in the electrodes 312 and 313, the electrons are collected immediately. In the case of ultraviolet light or visible light, the gas molecules in the gas layer 311 are excited or ionized again, and the generated charges are transferred to the electrodes 312 and 313. Is collected. That is, the conversion layer 314 is a means for increasing the amount of charge generated by the irradiated X-ray 301. The conversion layer 314 for converting the X-ray 301 into an electron hole pair may be any one selected from PbO, HgI 2 , PbI 2 , CdS, CdTe, and a-Se (photoconductor), or a combination of two or more thereof. . In addition, the conversion layer 314 for converting the X-ray 301 into electrons may be made of CsI, KI, KBr, and MgO, and the conversion layer 314 for converting the X-ray 301 into ultraviolet light may be formed of LaF 3 (Nd). have.

조사된 엑스레이(301)에 의해 픽셀(310)에 전하가 생성되면 전극(312, 313)에 전하를 수집하기 위한 전기장이 생성된다. 전기장을 생성하기 위해 전극(312, 313)에는 소정의 전압이 인가되는데 인가되는 전압은 전극(312, 313)에 전위차를 생성할 수 있는 전압이면 어떠한 전압이 인가되어도 전하를 수집할 수 있다. 다만 상술한 바와 같이 조사된 엑스레이(301)에 의해 가스층(311)의 기체 분자가 이온화되어 생성된 전하의 양은 엑스레이(301)를 정확히 검출하는데 적을 수 있다. 따라서 전하를 수집하기 위한 전기장을 생성하면서 동시에 생성된 전하의 양을 늘리기 위한 전기장을 생성할 수 있다. When charge is generated in the pixel 310 by the irradiated X-ray 301, an electric field for collecting charges is generated in the electrodes 312 and 313. A predetermined voltage is applied to the electrodes 312 and 313 to generate an electric field. If the voltage applied is a voltage capable of generating a potential difference between the electrodes 312 and 313, a charge may be collected at any voltage. However, the amount of charges generated by ionizing gas molecules of the gas layer 311 by the X-rays 301 irradiated as described above may be less for accurately detecting the X-rays 301. Thus, it is possible to generate an electric field to increase the amount of generated charge while simultaneously generating an electric field for collecting charges.

생성된 전하를 증가시키기 위한 방법 중 하나로 픽셀(310) 내부에 생성되는 전기장의 한 번 이상 방향이 변경하는 방법을 사용할 수 있다. 전하(양전하 기준)는 전기장의 방향으로 움직이므로 전극(312, 313)에 도달하기 전에 전기장의 방향을 변경해주면 전하의 이동방향도 바뀌게 된다. 전하는 이동하면서 가스층(311)의 기체분자와 충돌하여 다시 다른 전하를 생성하게 되는데 위와 같이 전기장의 방향을 계속 바꾸어 주게 되면 생성된 전하가 전극(312, 313) 사이를 이동하면서 가스층(311)의 기체분자와 계속 충돌하면서 다른 전하를 생성하게 되어 생성된 전하의 양을 증가시킬 수 있다. 전기장의 방향을 바꾸어 주기 위해서는 전극(312, 313)에 인가된 전압을 바꾸어 주면 된다.As one of methods for increasing the generated charge, a method of changing the direction of one or more times of the electric field generated inside the pixel 310 may be used. Since the charge (positive charge reference) moves in the direction of the electric field, changing the direction of the electric field before reaching the electrodes 312 and 313 also changes the direction of movement of the charge. The charge moves and collides with the gas molecules of the gas layer 311 to generate another charge. If the direction of the electric field is continuously changed as described above, the generated charge moves between the electrodes 312 and 313, and the gas of the gas layer 311 is moved. As they continue to collide with the molecule, they generate different charges, which can increase the amount of charge generated. In order to change the direction of the electric field, the voltage applied to the electrodes 312 and 313 may be changed.

상술한 과정을 통해 생성된 전하의 양은 조사된 엑스레이(301)의 조사량과 에너지와 관련이 있다. 엑스레이(301)의 조사량이 많을수록, 조사된 엑스레이(301)의 에너지가 클수록 픽셀(310) 내부에는 많은 전하가 생성된다. 이렇게 생성된 전하는 전극(312, 313)에 의해 생성되는 전기장에 의해 전극(312, 313)으로 수집되고, 검출부(320)는 이렇게 수집되는 전하를 검출한다. 전하가 수집되면 전극(312, 313)의 전류밀도가 변하게 되므로 전극(312, 313)의 전류 밀도변화를 통하여 전극(312, 313)에 수집되는 전하를 검출할 수 있다.The amount of charge generated through the above-described process is related to the dose and energy of the irradiated X-ray 301. The greater the irradiation amount of the X-ray 301, and the greater the energy of the irradiated X-ray 301, the more electric charges are generated in the pixel 310. The generated charges are collected by the electric fields generated by the electrodes 312 and 313 to the electrodes 312 and 313, and the detector 320 detects the electric charges thus collected. Since the current density of the electrodes 312 and 313 changes when the charges are collected, the charges collected by the electrodes 312 and 313 may be detected by changing the current density of the electrodes 312 and 313.

계측부(330)는 전극(312, 313)에 조사된 엑스레이(301)에 의해 생성된 전하를 수집하기 위한 전기장을 생성하는 시점부터 전극(312, 313)에 상기 생성된 전하가 수집되는 시작하는 시점까지의 시간을 측정한다. 즉 전극(312, 313)에 전기장 생성을 위한 전압을 인가해 주는 시점을 시작으로 하여 전극(312, 313)의 전류밀도에 변화가 발생하는 시점을 끝으로 하는 구간(이하 '측정구간')의 시간을 측정하면 된다. 이때 끝의 경우 명확히 특정되지 않을 수 있으므로(수집이 시작되는 시점은 전류 밀도 변화가 너무 작아 검출이 어려울 수 있음) 다른 시점을 끝으로 정의할 수 있다. 예를 들어 전류밀도가 피크값의 10%에 도달하는 시점을 끝으로 정의하여 이러한 '측정구간'의 시간을 측정하는 것도 가능하다. 전극(312, 313)에 수집된 총 전하량과 마찬가지로 '측정구간'의 시간도 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지와 관련이 있다.The measurement unit 330 generates an electric field for collecting charges generated by the X-rays 301 irradiated to the electrodes 312 and 313, and starts to collect the generated charges in the electrodes 312 and 313. Measure the time until. That is, starting from the point where the voltage for generating the electric field is applied to the electrodes 312 and 313, the point at which the change occurs in the current density of the electrodes 312 and 313 (hereinafter referred to as 'measurement interval') Just measure the time. In this case, the end may not be clearly specified (the time at which the collection is started may be difficult to detect because the change in current density is too small), and another time may be defined as the end. For example, it is possible to measure the time of the 'measurement interval' by defining the end point when the current density reaches 10% of the peak value. Similar to the total charges collected at the electrodes 312 and 313, the time of the 'measurement interval' is related to the dose and energy of the irradiated X-ray 301.

변환부(340)는 '측정구간'의 시간을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환한다. 변환을 위해 미리 실험을 통해 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지에 따라 '측정구간'의 시간에 어떻게 변하는지를 측정하고 이를 변환부(340)의 변환동작에 적용한다. 디지털 정보(XIF<0:A>)는 저장이 가능하고 엑스레이 이미지로 표시하는 것도 가능하다.The conversion unit 340 converts the time of the 'measurement interval' into digital information XIF <0: A>. For conversion, it is measured how it changes in time of the 'measurement interval' according to the dose and energy of the X-ray 301 irradiated through experiment in advance and applies it to the conversion operation of the conversion unit 340. The digital information (XIF <0: A>) can be stored and displayed as an X-ray image.

본 발명에 따른 엑스레이 검출기는 엑스레이(301)를 검출하기 위한 측정 파라미터(parameter)을 달리하였다는 것에 큰 특징이 있다.The X-ray detector according to the present invention is characterized by different measurement parameters for detecting the X-ray 301.

도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검출방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an x-ray detection method according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 엑스레이 검출방법은, 엑스레이가 조사되기 이전에 가스(가스층(311)을 이루는 가스임)의 이온화 상태를 초기화하는 단계(S401), 조사되는 엑스레이에 의해 가스가 이온화되는 단계(S402), 가스에 전기장을 인가하는 단계(S403), 가스로부터 생성된 전하를 수집하는 단계(S404), 전기장의 인가시점으로부터 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계(S405), 및 전기장의 인가시점으로부터 전하기 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 조사된 엑스레이의 조사량 및 전기장의 인가시점으로부터 전하기 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하는 단계(S406)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the X-ray detection method includes initializing an ionization state of a gas (which is a gas constituting the gas layer 311) before the X-ray is irradiated (S401), and gas is ionized by the irradiated X-ray. Step (S402), applying an electric field to the gas (S403), collecting the charge generated from the gas (S404), measuring the time between the time when the charge starts to be collected from the application of the electric field (S405) ), And the time between the start of charge collection from the point of application of the electric field and the time between the dose of irradiated X-rays and the start of charge from the point of application of the electric field as digital information (XIF <0: A>). And converting (S406).

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 엑스레이 검출방법에 대해 설명한다.Hereinafter, an X-ray detection method will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

엑스레이(301)가 조사되기 이전에 가스의 기체분자의 이온화 상태를 초기화 한다(S401). 초기화란 가스의 이온화 상태를 엑스레이(301)가 조사되기 이전의 상태로 되돌리는 것을 의미한다. 이는 이전이 검출동작에 의해 당해 검출동작의 결과가 영향을 받지 않도록 하기 위함이다. 이전 동작에 의해 가스층의 전하가 교란된 상태에서 다시 엑스레이(301)를 조사하는 경우 조사된 엑스레이(301)에 관한 정보가 잘못 측정될 수도 있기 때문이다. 가스의 초기화는 가스층(310)에 초기화를 위한 전기장을 인가하여 수행한다(초기화 단계).Before the X-ray 301 is irradiated, the ionization state of the gas molecules of the gas is initialized (S401). Initialization means returning the ionized state of the gas to the state before the X-ray 301 is irradiated. This is so that the result of the detection operation is not affected by the previous detection operation. This is because when the X-ray 301 is irradiated again while the charge of the gas layer is disturbed by the previous operation, the information about the irradiated X-ray 301 may be incorrectly measured. Initialization of the gas is performed by applying an electric field for initialization to the gas layer 310 (initialization step).

초기화(S401)가 완료되면, 엑스레이(301)가 가스층(311)에 조사되어 가스를 이온화하여 전하를 생성한다(S402). 생성되는 전하의 양은 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지가 클수록 많아지게 된다. 이때 정확한 측정을 위해서 생성된 전하의 양을 늘릴 수도 있는데 이를 위해 엑스레이(301)를 흡수하여 전자 또는 자외선을 방출하는 변환층(314)을 이용할 수 있다(엑스레이 조사 단계).When the initialization (S401) is completed, the X-ray 301 is irradiated to the gas layer 311 to ionize the gas to generate a charge (S402). The amount of charge generated increases as the dose and energy of the irradiated X-ray 301 increases. In this case, the amount of generated charge may be increased for accurate measurement. For this purpose, the conversion layer 314 that absorbs the X-ray 301 and emits electrons or ultraviolet rays may be used (the X-ray irradiation step).

전하가 생성되면 생성된 전하를 수집하기 위해 가스에 전기장을 인가한다(S403). 전기장을 인가하기 위해 전극(312, 313)에 소정의 전압을 인가하는데 전극(312, 313)에 전기장을 인가하는 시점이 '측정구간'의 시작이 된다. 이때 전하생성 단계(S402)와 같이 생성된 전하량을 늘리기 위해 가스에 인가되는 전기장의 방향을 한 번 이상 변경해 줄 수 있다. 생성된 전하들을 가스층(311) 사이에서 위아래로 이동시켜 기체분자들과 충돌시켜 다른 전하를 생성하기 위함이다(전기장 인가 단계).When the charge is generated, an electric field is applied to the gas to collect the generated charge (S403). When a predetermined voltage is applied to the electrodes 312 and 313 to apply an electric field, the time point at which the electric fields are applied to the electrodes 312 and 313 is the start of the measurement section. At this time, the direction of the electric field applied to the gas may be changed more than once to increase the amount of charge generated as in the charge generation step (S402). The generated charges are moved up and down between the gas layers 311 to collide with gas molecules to generate other charges (electric field applying step).

전기장이 인가되면 전하생성 단계(S402)에서 생성된 전하들이 전극(312, 313)으로 이동한다(S404). 이때 양전하(양이온)은 전기장의 방향으로 이동하고, 전자는 전기장의 반대 방향으로 이동하여 각각 전극(312, 313)으로 수집된다(전하수집 단계).When the electric field is applied, the charges generated in the charge generation step S402 are moved to the electrodes 312 and 313 (S404). At this time, positive charges (positive ions) move in the direction of the electric field, and electrons move in the opposite direction of the electric field and are collected by the electrodes 312 and 313, respectively (charge collection step).

전하가 수집되기 시작하면 전기장 인가 단계(S403)에 전극(312, 313)에 의해 가스층(311)에 전기장을 인가한 시점과 전하수집 단계(S404)에서 전극(312, 313)에전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간('측정구간'의 시간)을 측정한다(시간측정 단계, S405). 다만 엄밀히 말하면 생성된 전하가 수집되기 시작하는 단계에서 '측정구간'의 시간을 측정하므로 전하수집 단계(S404)와 시간측정 단계(S405)는 시간적 선후관계 없이 동시에 이루어진다고 볼 수 있다. 원인과 결과라는 관점에서 고려해 볼 때 먼저 전하를 수집하고 시간측정을 측정하는 것이 논리적으로 타당하므로 위와 같은 순서를 가진다고 볼 수 있다.When the electric charge starts to be collected, the electric charge is collected at the time when the electric field is applied to the gas layer 311 by the electrodes 312 and 313 in the electric field applying step S403 and the electrodes 312 and 313 in the electric charge collecting step S404. The time between the start time points (time of the 'measurement section') is measured (time measurement step, S405). Strictly speaking, since the time of the 'measurement interval' is measured at the stage where the generated charge starts to be collected, the charge collection step (S404) and the time measurement step (S405) can be considered to be performed simultaneously without temporal relationship. From the point of view of cause and effect, it is logically reasonable to first collect charges and measure time measurements.

이렇게 측정된 '측정구간'의 시간을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환한다(S406). 변환된 디지털 정보(XIF<0:A>)들은 디지털 코드로 저장되고, 필요한 경우 엑스레이 이미지로 표시하는 것도 가능하다(정보변환 단계).The time of the 'measurement interval' thus measured is converted into digital information (XIF <0: A>) (S406). The converted digital information (XIF <0: A>) is stored as a digital code and can be displayed as an X-ray image if necessary (information conversion step).

상술한 단계를 다수의 픽셀(310)을 포함하는 일반적인 엑스레이 검출기에 적용하여 생각하는 경우 다음과 같다.When the above-described step is considered to be applied to a general X-ray detector including a plurality of pixels 310 as follows.

다수의 픽셀(310)을 포함하는 엑스레이 검출기가 엑스레이를 검출하는 방법에 있어서, 엑스레이(301)가 다수의 픽셀(310)에 조사되기 이전에 다수의 픽셀(310)을 초기화하는 단계(S401), 다수의 픽셀(310)에 엑스레이(301)를 조사하여 전하를 생성하는 단계(S402), 조사된 엑스레이(301)를 검출하기 위해 다수의 픽셀(310) 내부에 전기장을 인가하는 단계(S403), 조사된 엑스레이(301)를 검출하기 위해 다수의 픽셀(310)에 생성된 전하를 수집하는 단계(S404), 다수의 픽셀(310) 내부에 전기장을 인가하는 시점부터 다수의 픽셀(310)에 생성된 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계(S405), 및 다수의 픽셀(310)에 전기장을 인가하는 시점으로부터 다수의 픽셀(310)에 생성된 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 디지털 정보(XIF<0:A>)로 변환하는 단계(S406)를 포함한다. In the method for detecting an X-ray by the X-ray detector including a plurality of pixels 310, the step of initializing the plurality of pixels 310 before the X-ray 301 is irradiated to the plurality of pixels (310), Generating a charge by irradiating the plurality of pixels 310 with the X-ray 301 (S402), applying an electric field inside the plurality of pixels 310 to detect the irradiated X-rays 301 (S403), Collecting charges generated in the plurality of pixels 310 to detect the irradiated X-ray 301 (S404), generated in the plurality of pixels 310 from the time when an electric field is applied to the plurality of pixels 310 Measuring the time between the time points at which the collected charges start to be collected (S405), and the time point at which the charges generated in the plurality of pixels 310 start to be collected from the time point at which the electric field is applied to the plurality of pixels 310. Converting the time of the digital data into digital information XIF <0: A> (S4). 06).

상술한 엑스레이 조사방법의 각 단계는 도 4의 설명에서 상술한 바와 동일하다. 다만 초기화 단계(S401)에 있어 초기화의 의미를 확대할 수 있다. 도 4에서는 가스층(311)의 이온화 상태를 엑스레이(301) 조사 전으로 되돌리는 것을 초기화로 정의 하였다. 그러나 넓은 범위에서 초기화는 엑스레이 검출기의 다수의 픽셀(310)에 포함된 가스층(311), 전극(312, 313), 변환층(314) 등의 다수의 픽셀(310) 내부의 상태를 엑스레이(301) 조사 전의 상태로 되돌리는 것을 의미하며 여기서 상태의 중심적 의미는 전하의 분포 상태에 해당한다. 이는 상술한 바와 같이 당해 엑스레이 검출동작의 결과가 이전 엑스레이 검출동작의 결과에 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.Each step of the X-ray irradiation method described above is the same as described above in the description of FIG. 4. However, in the initialization step S401, the meaning of initialization may be expanded. In FIG. 4, the initialization of the ionization state of the gas layer 311 before the X-ray 301 is defined as initialization. However, in a wide range of initialization, X-rays 301 may be used to determine the state of a plurality of pixels 310 such as the gas layer 311, the electrodes 312 and 313, and the conversion layer 314 included in the plurality of pixels 310 of the X-ray detector. ) Means returning to the state before irradiation, where the central meaning of the state corresponds to the state of charge distribution. This is to prevent the result of the X-ray detection operation from being affected by the result of the previous X-ray detection operation as described above.

참고로 측정 파라미터인 '측정구간'의 시간(이하 Tparameter)은 Tparameter = T1(개시시간) + T2(지연시간)으로 표현될 수 있다. T1과 T2는 픽셀의 구조(전극 간 거리), 인가된 전기장의 세기 및 생성된 전하의 이동도(μ : Mobility), 픽셀(310)의 공간 내의 초기 전하량(n0)과 전하의 충돌에 의해 새로운 전하가 생성되는 생성율 (G: Gain)에 영향을 받는다.For reference, the time (hereinafter referred to as T parameter ) of the measurement parameter 'measurement interval' may be expressed as T parameter = T 1 (start time) + T 2 (delay time). T 1 and T 2 are the structure of the pixel (distance between electrodes), the intensity of the applied electric field and the mobility of the generated charge (μ: mobility), the collision of charge with the initial charge amount (n 0 ) in the space of the pixel 310 It is influenced by the generation rate (G: Gain) in which new charge is generated.

본 발명에 따른 엑스레이 검출방법는 종래의 엑스레이 검출방법과 달리 측정 파라미터(parameter)를 달리한다. 종래의 경우 수집된 전하의 총량을 이용하여 엑스레이(301)를 검출하였으나 본 발명의 경우 가스에 전기장을 인가하는 시점으로부터 생성된 전하가 수집되기 시작하는 시점까지의 시간을 측정하여 엑스레이를 검출한다. 이러한 방법은 종래의 방법보다 생성된 전하량과의 관계에서 선형성이 더 뛰어나다. 생성된 전하량은 조사된 엑스레이(301)의 조사량과 에너지에 관계되므로, 생성된 전하량과 측정 파라미터 사이의 선형성이 개선되면 픽셀(310)의 DQE(Detective Quantum Efficiency) 및 SNR(Signal to Noise Ratio)가 증가한다는 장점이 있다.The X-ray detection method according to the present invention differs from the conventional X-ray detection method by measuring parameters. In the conventional case, the X-ray 301 is detected using the total amount of collected charges. However, in the present invention, the X-ray is detected by measuring the time from when the electric field is applied to the gas to the time when the generated charge starts to be collected. This method is more linear in relation to the amount of charge generated than the conventional method. Since the generated charge amount is related to the irradiation amount and energy of the irradiated X-ray 301, when the linearity between the generated charge amount and the measurement parameter is improved, the Detective Quantum Efficiency (DQE) and the Signal to Noise Ratio (SNR) of the pixel 310 are reduced. There is an advantage to increase.

도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 검출기의 성능을 시뮬레이션해보기 위한 픽셀(310)의 구성도이다.5 is a block diagram of a pixel 310 for simulating the performance of the X-ray detector according to the present invention.

시뮬레이션을 위한 픽셀(310)은 제1전극(501), 제2전극(502), 제3전극(503), 제1유전체(504), 제2유전체(505)로 구성되며 각 부분의 사이즈는 도 5에 도시되어 있다. 제1유전체(504)와 제2유전체(505) 사이의 공간(506)은 가스층(311)에 대응된다. 제1전극(501)은 사용되지 않는다. 제2전극(502)과 제3전극(503)에 전압을 인가한 후 제2전극(502)과 제3전극(503)으로 수집된 총 전하량의 변화(이하 'P1')와, '측정구간'의 시간(이하 'P2')을 측정한다. 측정 후 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)을 달리하며 두 파라미터의 변화를 관찰한다. Pixel 310 for simulation is composed of a first electrode 501, a second electrode 502, a third electrode 503, a first dielectric 504, a second dielectric 505, the size of each part 5 is shown. The space 506 between the first dielectric 504 and the second dielectric 505 corresponds to the gas layer 311. The first electrode 501 is not used. After the voltage is applied to the second electrode 502 and the third electrode 503, the change in the total amount of charge collected by the second electrode 502 and the third electrode 503 (hereinafter referred to as 'P1') and the measurement period Measure the time of '(' P2 '). After the measurement, the change of the two parameters is observed while varying the initial charge amount n 0 inside the pixel 310.

픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)은 곧 픽셀(310)로 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지에 따라 변한다. 따라서 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)의 변화에 따른 두 파라미터 'P1', 'P2'의 변화를 측정하여 결과적으로 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지에 따라 측정 파라미터 'P1', 'P2'가 얼마나 민감하게 변화하는지 알 수 있다.
The initial charge amount n 0 inside the pixel 310 changes according to the irradiation amount and energy of the X-ray 301 irradiated to the pixel 310. Accordingly, the change of the two parameters' P1 'and' P2 'according to the change of the initial charge amount n 0 inside the pixel 310 is measured. As a result, the measurement parameters'P1',' You can see how sensitively P2 'changes.

도 6은 제2전극(502)과 제3전극(503)의 전압(V) 및 전류밀도(J)의 변화를 나타낸 파형도이다.FIG. 6 is a waveform diagram illustrating changes in voltage V and current density J of the second electrode 502 and the third electrode 503.

'P1'을 측정하기 위해서는 제1구간(601)에서 제2전극(502)에 공간(506)에 전기장을 생성하기 위한 전압을 인가하고, 제3전극(503)의 전류밀도(J)를 측정하여 이를 적분한다. 'P2'를 측정하기 위해서는 제2전극(502)에 공간(506)에 전기장을 생성하기 위한 전압을 인가하고, 이러한 전압이 제2전극(502)에 인가되는 시점을 시작점으로 제3전극(503)에 전하가 수집되기 시작하는 시점을 끝점으로 하는 제2구간(602)의 시간(T)을 측정해야 한다. 제1구간(601)은 0.5μs이다.In order to measure 'P1', a voltage for generating an electric field in the space 506 is applied to the second electrode 502 in the first section 601 and the current density J of the third electrode 503 is measured. To integrate it. In order to measure 'P2', a voltage for generating an electric field in the space 506 is applied to the second electrode 502, and the third electrode 503 starts at the time when the voltage is applied to the second electrode 502. The time T of the second section 602, starting at the point where the charge begins to collect, must be measured. The first section 601 is 0.5 s.

수집되는 전하의 양을 증가시키기 위해 공간(506)에 가해지는 전기장의 방향을 한 번 바꿔주게 된다. 전기장의 방향은 제2전극(502)와 제3전극(503)에 인가되는 전압(V)에 의해 결정된다. 변경지점(603)에서 제2전극(502)에 인가되는 전압의 극성을 변경하여 공간(506)에 인가되는 전기장의 방향을 반대로 바꾼다. 이러한 과정으로 통해 생성된 전하를 가스층(311)의 기체분자와 충돌시켜 다른 전하를 생성하게 된다.The direction of the electric field applied to the space 506 is changed once to increase the amount of charge collected. The direction of the electric field is determined by the voltage V applied to the second electrode 502 and the third electrode 503. At the change point 603, the polarity of the voltage applied to the second electrode 502 is changed to reverse the direction of the electric field applied to the space 506. The charge generated through this process collides with the gas molecules of the gas layer 311 to generate another charge.

제1세로축(604)은 제2전극(502) 및 제3전극(503)의 전류밀도(J)를 나타내고, 제2세로축(605)은 제2전극(502) 및 제3전극(503)의 전압(V)을 나타낸다.
The first vertical axis 604 represents the current density J of the second electrode 502 and the third electrode 503, and the second vertical axis 605 represents the second electrode 502 and the third electrode 503. The voltage V is shown.

도 7은 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a simulation result.

가로축(701)은 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)을 나타낸 것이고, 제1세로축(702)은 전류밀도(J), 제2세로축(703)은 시간(T)을 나타낸다. 제1라인(702)은 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)의 변화에 따른 'P1'의 변화, 제2라인(703)은 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)의 변화에 따른 'P2'의 변화를 나타낸다. The horizontal axis 701 represents the initial charge amount n 0 inside the pixel 310, the first vertical axis 702 represents the current density J, and the second vertical axis 703 represents the time T. The first line 702 changes the 'P1' according to the change of the initial charge amount n 0 in the pixel 310, and the second line 703 changes the initial charge amount n 0 in the pixel 310. It shows the change of 'P2'.

시뮬레이션 결과로 볼 때 'P2'가 'P1'보다 픽셀(310) 내부의 초기 전하량(n0)과 선형적인 관계에 있음을 확인할 수 있다. 이러한 시뮬레이션 결과가 의미하는 것은 상술한 바와 같이 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지를 검출하기 위해 'P2'(전기장의 인가시점으로부터 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간) 더 효과적인 파라미터가 된다는 것이다.From the simulation results, it can be seen that 'P2' has a linear relationship with the initial charge amount n 0 inside the pixel 310 rather than 'P1'. This simulation result means that 'P2' (the time between the start of charge collection from the point of application of the electric field) is a more effective parameter for detecting the dose and energy of the irradiated X-ray 301 as described above. will be.

따라서 본 발명에 따른 엑스레이 검출방법 및 엑스레이 검출기는 조사된 엑스레이(301)의 조사량 및 에너지를 검출하기 위한 측정 파라미터를 종래와 달리하여 엑스레이 검출방법 및 엑스레이 검출기의 성능을 향상시켰다.
Therefore, the x-ray detection method and the x-ray detector according to the present invention improves the performance of the x-ray detection method and the x-ray detector by different measurement parameters for detecting the dose and energy of the irradiated x-ray 301.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (14)

조사되는 엑스레이에 의해 가스가 이온화되는 전하를 생성하는 단계;
상기 가스에 전기장을 인가하는 단계;
상기 가스로부터 생성된 전하를 수집하는 단계;
상기 전기장의 인가시점으로부터 상기 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 시간을 기반으로 엑스레이 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 엑스레이 검출방법.
Generating a charge in which the gas is ionized by the irradiated x-ray;
Applying an electric field to the gas;
Collecting charges generated from the gas;
Measuring a time between the point of application of the electric field and the point at which the charge begins to collect; And
Generating an x-ray image based on the measured time
X-ray detection method comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 엑스레이가 조사되기 이전에 상기 가스의 이온화 상태를 초기화하는 단계를 더 포함하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 1,
And initializing an ionization state of the gas before the X-rays are irradiated.
제 1항에 있어서,
상기 전기장의 인가시점으로부터 상기 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 상기 조사된 엑스레이에 대한 정보로 변환하는 단계를 더 포함하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 1,
Converting the time between the point of application of the electric field and the point at which the charge begins to be collected into information about the irradiated x-ray.
제 3항에 있어서,
상기 엑스레이에 대한 정보는 디지털 정보인 엑스레이 검출방법.
The method of claim 3, wherein
The x-ray information is digital information X-ray detection method.
제 1항에 있어서,
상기 가스에 상기 전기장을 인가하는 단계에서 상기 가스에 인가되는 상기 전기장의 방향을 한 번 이상 변경하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 1,
And changing the direction of the electric field applied to the gas at least once in the step of applying the electric field to the gas.
다수의 픽셀을 포함하는 엑스레이 검출기가 엑스레이를 검출하는 방법에 있어서,
상기 다수의 픽셀에 상기 엑스레이를 조사하여 전하를 생성하는 단계;
상기 조사된 엑스레이를 검출하기 위해 상기 다수의 픽셀 내부에 전기장을 인가하는 단계;
상기 조사된 엑스레이를 검출하기 위해 상기 다수의 픽셀에 생성된 상기 전하를 수집하는 단계;
상기 다수의 픽셀 내부에 전기장을 인가하는 시점부터 상기 다수의 픽셀에 생성된 상기 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 시간을 기반으로 엑스레이 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 엑스레이 검출방법.
In the method for detecting an x-ray by an x-ray detector comprising a plurality of pixels,
Irradiating the X-rays to the plurality of pixels to generate charges;
Applying an electric field inside the plurality of pixels to detect the irradiated x-rays;
Collecting the charge generated in the plurality of pixels to detect the irradiated x-rays;
Measuring a time between the time when an electric field is applied inside the plurality of pixels and the time when the charge generated in the plurality of pixels starts to be collected; And
Generating an x-ray image based on the measured time
X-ray detection method comprising a.
제 6항에 있어서,
상기 엑스레이가 상기 다수의 픽셀에 조사되기 이전에 상기 다수의 픽셀을 초기화하는 단계를 더 포함하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 6,
And initializing the plurality of pixels before the X-rays are irradiated to the plurality of pixels.
제 6항에 있어서,
상기 다수의 픽셀에 전기장을 인가하는 시점으로부터 상기 다수의 픽셀에 생성된 전하가 수집되기 시작하는 시점 사이의 시간을 디지털 정보로 변환하는 단계를 더 포함하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 6,
And converting time between the time point at which the electric field is applied to the plurality of pixels from the time point at which the charge generated in the plurality of pixels starts to be collected into digital information.
제 6항에 있어서,
상기 조사된 엑스레이를 검출하기 위해 상기 다수의 픽셀 내부에 전기장을 인가하는 단계에서 상기 전기장의 방향을 한 번 이상 변경하는 엑스레이 검출방법.
The method of claim 6,
And changing the direction of the electric field one or more times in the step of applying an electric field inside the plurality of pixels to detect the irradiated X-rays.
가스층을 포함하는 픽셀;
상기 가스층에 전기장을 생성하기 위한 2이상의 전극;
상기 전극에 수집되는 전하를 감지하기 위한 검출부; 및
상기 2이상의 전극에 의한 전기장 생성시점으로부터 상기 검출부가 상기 전하를 감지하는 시점까지의 시간을 측정하는 계측부
를 포함하되 상기 계측부에서 측정된 시간은 엑스레이 이미지 생성의 기반이 되는 엑스레이 검출기.
A pixel comprising a gas layer;
Two or more electrodes for generating an electric field in said gas layer;
A detector for sensing charge collected in the electrode; And
A measurement unit for measuring a time from when the electric field is generated by the two or more electrodes to the time when the detection unit detects the charge
Including but the time measured by the measuring unit is the x-ray detector that is the basis of the X-ray image generation.
제 10항에 있어서,
상기 2이상의 전극은,
상기 픽셀에 엑스레이가 조사되기 이전에는 상기 픽셀을 초기화하기 위한 전기장을 생성하고,
상기 픽셀에 엑스레이가 조사된 이후에는 상기 전하를 수집하기 위한 전기장을 생성하는 엑스레이 검출기.
The method of claim 10,
The two or more electrodes,
Generating an electric field for initializing the pixel before the pixel is irradiated with X-rays,
An x-ray detector generating an electric field for collecting the charge after the pixel is irradiated with the x-ray.
제 11항에 있어서,
상기 픽셀에 엑스레이가 조사된 이후에 상기 2이상의 전극에 의해 상기 픽셀 내부에 생성되는 전기장은 한 번 이상 방향이 변경되는 엑스레이 검출기.
12. The method of claim 11,
And the electric field generated inside the pixel by the two or more electrodes after the X-ray is irradiated to the pixel is changed in direction more than once.
제 10항에 있어서,
상기 픽셀은 상기 엑스레이를 흡수하여 전자나 자외선을 방출하는 변환층을 포함하는 엑스레이 검출기.
The method of claim 10,
And the pixel includes a conversion layer for absorbing the x-rays to emit electrons or ultraviolet rays.
제 10항에 있어서,
상기 계측부에 의해 측정된 시간을 디지털 정보로 변환하는 변환부를 더 포함하는 엑스레이 검출기.
The method of claim 10,
And a conversion unit for converting the time measured by the measurement unit into digital information.
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