KR101495096B1 - 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법 - Google Patents

협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법을 제공한다.
협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법은 다수의 마이크로 필터들을 제어하여 광대역 다색 엑스레이를 협대역 엑스레이로 필터링 할 수 있다.
또한, 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법은, 목표로하는 협대역 엑스레이에 대응하는 마이크로 필터들의 각도를 확인하여 목표로하는 협대역 엑스레이가 출력되도록 다수의 마이크로 필터들의 각도를 조정하여 수신하는 광대역 다색 엑스레이를 목표로하는 협대역 엑스레이로 필터링 할 수 있다.
Figure R1020080107834
엑스레이, X-ray, 협대역, 필터, 마이크로 필터 배열

Description

협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR NARROW BAND X-RAY FILTERING}
하기에서 설명하는 것은, 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 배열로 이루어진 다수의 마이크로 필터들을 제어하여 광대역 다색 엑스레이를 목적하는 협대역 엑스레이로 필터링 하는 장치 및 그의 방법에 관련된 것이다.
엑스레이(X-ray)는 병원에서 환자의 의학적 정보를 얻기 위한 목적으로, 그리고 실험실 등에서 연구의 목적으로, 또는 공항 등에서 승객이나 화물의 보안정보를 얻기 위한 목적으로 널리 사용되고 있다.
이러한 엑스레이를 발생시키기 위해 사용되는 일반적인 엑스레이 발생기는 음극의 필라멘트에서 생성된 전자가 양극의 타깃에 부딪히면서 엑스레이가 발생되는 구조를 갖는다. 이렇게 발생된 엑스레이가 피사체에 조사되면 피사체의 재질이나 특성에 따라 감쇠되고, 피사체를 통과한 엑스레이가 피사체의 뒤에 설치된 검출 기에 영상을 형성하게 된다.
대체적으로 엑스레이 발생기에 의하여 발생되는 엑스레이는 광대역(broadband)의 다색(polychromatic) 엑스레이다. 다색 엑스레이는 각 주파수 대역에 따른 방사선의 강도 및 광양자 에너지의 세기가 다르기 때문에, 다색 엑스레이를 이용하여 피사체를 촬영하는 경우, 주파수가 다른 엑스레이들의 잡음 현상으로 피사체의 영상이 선명하지 못하며, 피사체의 재질이나 특성을 고려한 최선의 영상을 도출할 수 없으며, 불필요하게 많은 량의 방사선을 피사체에 조사하게 된다는 문제점들을 갖는다. 특히 인체의 경우 방사선 피폭으로 인한 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 특정 단색(Monochromatic)의 주파수에 해당 또는 그에 준하는 협대역(Narrow band)의 엑스레이만을 선별하는 필터링 방법이 필요하다.
협대역 엑스레이를 필터링하는 방법으로는 Graded Multilayer Coating된 필터를 이용하는 방법이 존재한다. Graded Multilayer Coating된 필터는 엑스레이 필터의 표면을 위치에 따라 각기 다른 두께로 코팅을 적용하여 협대역(Narrow band)의 엑스레이를 선별하는 방법이다. 하지만, Graded Multilayer Coating된 필터는 위치에 따라 다른 두께의 코팅을 위해 정밀도가 요구되고 다른 에너지 대역의 협대역 엑스레이의 출력을 위해서는 그에 대응하는 별도의 필터를 구비해야 한다.
개시되는 실시예는 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
개시되는 실시예는 배열로 이루어진 다수의 마이크로 필터들을 제어하여 광대역 다색 엑스레이 빔을 목적하는 협대역 엑스레이로 필터링 하는 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법에 관련된 것이다.
개시되는 실시예에 따르면, 협대역 엑스레이 필터링 장치는, 다수의 마이크로 필터들의 배열로 구성하는 마이크로 필터 배열; 상기 마이크로 필터 배열내의 상기 마이크로 필터들 각각의 각도에 대한 정보를 가진 필터 테이블을 저장하는 필터 배열 저장부; 및, 상기 필터 테이블을 검색하여 요청받은 협대역 엑스레이로 출력하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 확인하고, 확인한 각도로 상기 마이크로 필터들 각각과 상기 마이크로 필터들을 지지하는 패널과의 각도를 조정하도록 제어하고, 수신하는 광대역 다색 엑스레이를 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 마이크로 필터 배열은, 일정 각도로 입사되는 광대역 다색 엑스레이를 일정한 에너지 대역을 갖는 협대역 엑스레이만 반사하도록 코팅된 다수의 상기 마이크로 필터; 및, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 조정하는 필터 조정부를 포함한다.
이때, 상기 필터 테이블은, 협대역 엑스레이의 에너지 크기 별로 대응하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 포함한다.
개시되는 실시예에 따르면, 협대역 엑스레이 필터링 방법은,
요청받는 협대역 엑스레이 구간을 확인하는 단계;, 필터 테이블을 검색하여 상기 요청받은 협대역 엑스레이에 대응하는 마이크로 필터 배열 내의 마이크로 필터들 각각의 각도를 확인하는 단계; 확인한 각도로 상기 마이크로 필터들과 상기 마이크로 필터들을 지지하는 패널과의 각도를 조정하는 단계; 및, 광대역 다색 엑스레이를 수신하여 조정한 마이크로 필터 배열을 이용하여 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 마이크로 필터는, 마이크로 셀(Cell)에 일정 각도로 입사되는 광대역 다색 엑스레이를 일정한 에너지를 갖는 협대역 엑스레이만 반사하도록 코팅하여 구성한다.
이때, 상기 필터 테이블은, 협대역 엑스레이의 에너지 대역 별로 대응하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 포함한다.
개시되는 실시예에 따르면, 배열로 이루어진 다수의 마이크로 필터들을 제어하여 광대역 다색 엑스레이 빔을 목적하는 협대역 엑스레이로 필터링 하는 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법에 관한 것으로, Graded Multilayer Coating된 필터에 비하여 마이크로 필터 배열을 이용하는 경우 필터의 생산이 용의하고, 다양한 협대역 엑스레이의 출력 전환이 용의하고, 요구하는 협대역 엑스레이로의 정밀한 출력제어가 가능하다.
이하, 개시되는 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
상세한 설명에 앞서 제안하는 실시예에서 필터링 결과 출력되는 협대역 엑스레이는 이상적인 필터링 결과로 출력되는 단색(monochromatic) 엑스레이도 가능하다. 이하 실시예의 설명에서 협대역 엑스레이 또는 단색 엑스레이를 모두 협대역 엑스레이로 표현하고자 한다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치는
제어부(100), 필터 배열 저장부(110), 마이크로 필터 배열(120), 수신부(130) 및, 출력부(140)를 포함하여 구성한다.
수신부(130)는 광대역(broadband)의 다색(polychromatic) 엑스레이를 수신하여 마이크로 필터 배열(120)로 제공한다.
마이크로 필터 배열(120)은 수신부(130)로부터 수신하는 광대역 다색 엑스레이를 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력부(140)로 제공한다. 마이크로 필터 배열(120)은 배열로 이루어진 다수의 마이크로 필터(122, 124, 126)와 필터 조작부(128)를 포함한다. 여기서, 필터 조작부(128)는 제어부(100)의 제어에 따라 마이크로 필터(122, 124, 126)들의 각도를 협대역 엑스레이를 출력하는 각도로 조정한다.
마이크로 필터 배열(120)의 아래 도 2의 예와 같이 구성할 수 있으며 마이크로 필터(122, 124, 126)는 아래 도 3과 같이 구성할 수 있다.
도 2는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터 배열의 구성을 도시한 도면이다. 마이크로 필터 배열(120)은 도 2의 실시예와 같이 마이크로 필터(122, 124, 126)들의 배열로 구성된다. 또한 필터 조작부(128)는 마이크로 필터(122, 124, 128)의 각도를 협대역 엑스레이를 반사하는 각도로 조정한다.
도 3은 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터의 구성을 도시한 도면이다. 마이크로 필터(122, 124, 128)의 단면을 살펴보면 마이크로 필터(122, 124, 128)는 엑스레이를 반사하는 병렬 다층 코팅(Parallel multilayer coating)(302) 부분과, 마이크로 필터의 기본 셀(cell)(304)로 구성한다.
병렬 다층 코팅(Parallel multilayer coating)(302)은 브랙의 회절법칙(Bragg's Law)에 의해 광대역 다색 엑스레이가 0.5도 이하의 아주 작은 입사각으로 입사되면 일정한 파장(energy)을 가진 협대역 엑스레이만 반사하도록 하는 코팅이다.
하나의 마이크로 필터는 입사되는 광대역 다색 엑스레이가 병렬 빔으로 간주할 수 있을 정도로 작은 크기가 적당하다. 따라서 마이크로 필터(122, 124, 128)의 크기는 실험에 따라 최적의 크기를 정한다.
제안하는 실시예에서는 마이크로 필터(122, 124, 128)의 크기를 약 14μm로 표현하고 있으며, 기존 기술로 14μm 보다 더 작은 크기의 마이크로 필터(122, 124, 128)가 제작 가능하다.
출력부(140)는 마이크로 필터 배열(120)로부터 제공받는 협대역 엑스레이를 출력한다.
필터 배열 저장부(110)는 출력하는 협대역에 대응하는 마이크로 필터 배열(120)에 포함된 다수의 마이크로 필터(122, 124, 126)들 각각의 각도에 대한 정보를 가진 필터 테이블을 저장한다.
제어부(100)는 협대역 엑스레이 필터링을 요청받으면 필터 배열 저장부(110)의 필터 테이블을 검색하여 요청받은 협대역 엑스레이에 대응하는 마이크로 필터(122, 124, 126)들 각각의 각도를 확인한다. 이후, 제어부(100)는 확인한 마이크로 필터(122, 124, 126)들의 각도를 마이크로 필터 배열(120)로 제공하여 확인한 각도로 상기 마이크로 필터(122, 124, 126)들과 상기 마이크로 필터들(122, 124, 126)을 지지하는 패널과의 각도를 조정하도록 제어한다. 즉, 제어부(100)는 아래 도 4의 예와 같이 요청받은 협대역 엑스레이로 필터링하도록 마이크로 필터 배열(120)을 제어한다.
도 4는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터 배열을 조정하여 필터링하는 예를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면 마이크로 필터(122, 124, 126)들 각각의 각도는 입사하는 광대역 다색 엑스레이를 협대역 엑스레이로 반사하도록 조정되어 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 협대역 엑스레이 필터링 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 협대역 엑스레이 필터링하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제안하는 협대역 엑스레이 필터링 장치는 500단계에서 필터링 이벤트 요청을 수신하면, 502단계로 진행하여 요청받는 협대역 엑스레이 구간을 확인하고, 504단계로 진행하여 필터 배열 저장부(110)의 필터 테이블을 검색하여 요청받은 협대역 엑스레이에 대응하는 마이크로 필터(122, 124, 126)들 각각의 각도를 확인하고, 506단계로 진행하여 확인한 각도로 마이크로 필터(122, 124, 126)들과 마이크로 필터(122, 124, 126)들을 지지하는 패널과의 각도를 조정한다.
이후, 협대역 엑스레이 필터링 장치는 508단계로 진행하여 엑스레이 소스인 광대역 다색 엑스레이를 수신하고, 510단계로 진행하여 조정한 마이크로 필터 배열을 이용하여 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력한다.
상술한 바와 같이 협대역 엑스레이 필터링 장치 및 방법은 다수의 마이크로 필터들을 제어하여 퍼져서(spread) 입사되는 다색 엑스레이로부터 한 점 또는 여러 점에 포커싱되는 단색 엑스레이 빔(point-focused monochromatic X-ray beam)을 생성시킨다. 이와 같은 실시예는 X선 영상 진단 분야의 또 다른 한 종류인 "Phase contrast X-ray image"생성이나 X선을 활용한 진료(treatment) 분야에도 활용 가능하다.
또한, 상기한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터 배열의 구성을 도시한 도면,
도 3은 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터의 구성을 도시한 도면,
도 4는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 마이크로 필터 배열을 조정하여 필터링하는 예를 도시한 도면 및,
도 5는 제안되는 실시예에 따른 협대역 엑스레이 필터링 장치에서 협대역 엑스레이 필터링하는 과정을 도시한 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 다수의 마이크로 필터들의 배열로 구성하는 마이크로 필터 배열;
    상기 마이크로 필터 배열내의 상기 마이크로 필터들 각각의 각도에 대한 정보를 가진 필터 테이블을 저장하는 필터 배열 저장부; 및
    상기 필터 테이블을 검색하여 요청받은 협대역 엑스레이로 출력하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 확인하고, 확인한 각도로 상기 마이크로 필터들 각각과 상기 마이크로 필터들을 지지하는 패널과의 각도를 조정하도록 제어하고, 수신하는 광대역 다색 엑스레이를 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 마이크로 필터 배열은,
    일정 각도로 입사되는 광대역 다색 엑스레이를 일정한 에너지 대역을 갖는 협대역 엑스레이만 반사하도록 코팅된 다수의 상기 마이크로 필터; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 조정하는 필터 조정부를 포함하는 협대역 엑스레이 필터링 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 필터 테이블은,
    협대역 엑스레이의 에너지 크기 별로 대응하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 포함하는 협대역 엑스레이 필터링 장치.
  4. 요청받는 협대역 엑스레이 구간을 확인하는 단계;
    필터 테이블을 검색하여 상기 요청받은 협대역 엑스레이에 대응하는 마이크로 필터 배열 내의 마이크로 필터들 각각의 각도를 확인하는 단계;
    확인한 각도로 상기 마이크로 필터들과 상기 마이크로 필터들을 지지하는 패널과의 각도를 조정하는 단계; 및
    광대역 다색 엑스레이를 수신하여 조정한 마이크로 필터 배열을 이용하여 협대역 엑스레이로 필터링하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 마이크로 필터는,
    마이크로 셀(Cell)에 일정 각도로 입사되는 광대역 다색 엑스레이를 일정한 에너지를 갖는 협대역 엑스레이만 반사하도록 코팅하여 구성되는 협대역 엑스레이 필터링 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 필터 테이블은,
    협대역 엑스레이의 에너지 대역 별로 대응하는 상기 마이크로 필터들 각각의 각도를 포함하는 협대역 엑스레이 필터링 방법.
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