KR20100069295A - 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 상기 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 반사막을 포함하며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 동일한 평면 상에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 상기 반사막이 위치하는 것을 특징으로 하는 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치가 제안된다.
본 발명에 따른 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치는 신틸레이터를 이루는 섬광 결정셀의 측면에 반사막을 증착을 통해 형성함으로써 해상도를 향상시킬 수 있다.
섬광 결정셀, 신틸레이터, 양전자 방출 단층 촬영 장치
Description
본 발명은 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의료용 장비 등으로 널리 쓰이는 핵의학 영상 기기 중에서 양전자 방출 단층 촬영(Positron Emission Tomography; 이하, 'PET'라고 함) 장치를 위한 고해상도가 가능한 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자 방출 단층 촬영에 관한 것이다.
일반적으로 PET는 X선 전산화 단층 촬영기(Computerized Tomography, CT), 단일 양립자 방출 전산 단층 촬영기(Single Positron Emission Computed Tomography, SPECT)와 같이 방사선을 이용한 단층 촬영기로서, 통상적으로 연구 및 진단을 위하여 생체 내에 양전자를 방출하는 방사성 시료를 정맥 주사 또는 흡입에 의해 주입한 후 이를 검출함으로써 이물질의 체내 분포를 영상화하는 기술이다.
예를 들어, 일부 암세포는 다른 세포보다 포도당을 더 많이 축적한다는 사실에 기초하여 반감기가 약 110분인 방사성 동위원소 F18를 포도당에 결합한 FDG가 암세포의 추적에 이용되는 것과 같다.
이와 같이 PET는 인체의 물질 대사 연구, 암진단, 심장 및 신경 계통의 이상 등 여러 가지 질병의 진단 및 연구에 사용되고 있다.
양전자 방출 핵종은 주로 핵의 중성자 수가 다소 많은 불안정한 동위 원소로서, PET에 주로 이용되는 O15, N13, C11, F18 등과 같은 핵종들은 양전자를 방출함으로써 안정화된다.
인체 내에서 양전자 방출 핵종으로부터 방출된 양전자는 근처의 전자와 결합하는 과정을 거치며, 결합한 양전자 및 전자가 소멸(annihilation)하여 γ-선을 방출시킨다. 질량-에너지 등가 원리와 관계된 에너지 보존 법칙 및 운동량 보존 법칙에 따라서 정지 상태에 이른 양전자는 근처의 전자와 결합하여 서로 반대 방향으로 방출되는 511 keV 에너지를 가지는 소멸 γ-선으로 변환된다.
반대 방향으로 방출되는 한 쌍의 γ-선을 검출하여 이를 분석함으로써 γ-선의 발생 위치를 결정할 수 있으며, 결과적으로 γ-선의 발생 빈도, 즉 표지된 시료의 축적 농도를 공간 위치 좌표의 함수로서 구할 수 있고, 그 결과를 디스플레이 수단 등을 이용하여 나타내면 피검자 인체내의 방사성 핵종의 분포를 알 수 있다.
많이 사용되는 PET용 방사선 검출기의 형태는 신틸레이터 뒤에 광전자 증배관(photomultiplier tube, PMT) 또는 다른 광센서(Photosensor) 들이 연결되고 그 뒤에 위치 판별을 하고 증폭과 데이터 처리를 하는 신호 처리부가 이어지는 형태로 구성이 된다.
여기서, 방사선 검출기는 γ-선 형태의 에너지를 빛으로 변환시켜주는 역할을 하는 것으로, 의료용 영상 기기에서 입사면이 주로 정사각형의 형태(육각기둥 형태)로 되어 있으며, 일정한 개수의 섬광 결정셀(scintillating crystal cell)이 모여 다수의 픽셀 배열 구조의 방사선 검출기를 구성한다. 또한, SPECT 등의 여타의 장비들도 검출기는 대부분 상기 방사선 검출기와 같은 형태로 구성되어 있다.
이러한 방사선 검출기의 입사면으로 입사된 γ-선(감마선)에 의하여 발생한 빛이 인접한 섬광 결정셀로 투과되거나 다른 전이를 일으킬 경우 생기는 해상도 저하의 문제가 발생하였다.
이를 해결하기 위한 방법으로, 섬광 결정셀 사이에 반사 그리드 어레이(grid array) 를 사용하여 왔다. 대부분의 반사 그리드는 빛이 완전히 차단될 수 있게 흰색 계열의 테프론이나 TiO2, Al2O3 등의 옥사이드 계통의 물질들이 사용되어 왔으나 이러한 반사 그리드 어레이는 그 두께가 수 mm 단위로 PET의 이미지 영상 구현시 약 0.1 ~ 0.3 mm의 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 해상도 저하의 문제를 해결하기 위한 다른 방법으로는, 섬광 결정셀 사이에 박막 반사막 필름(thin reflector film)을 끼워 넣어 사용하였다. 그러나 이 방법은 공정이 복잡하고, 각각의 박막 반사막 필름을 제조해야 하므로 가공이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기적 신호 변환부(예를 들면, 광전자증배관(Photomultiplier Tube, PMT), 애벌란체 포토다이오드(Avalanche Photodiode, APD) 등)에 접합되는 면과 감마선 입사면을 제외한 신틸레이터의 섬광 결정셀의 측면부에 반사막을 직접 형성함으로써 고해상도가 가능한 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치를 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 신틸레이터는 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 상기 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 반사막을 포함하며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 동일한 평면 상에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 상기 반사막이 위치하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 반사막은 다른 섬광 결정셀과 접하는 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되거나, 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 측면에 증착된 금속물질로 이루어지며, 상기 금속물질은 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금일 수 있다.
또한, 상기 박막의 반사막은 20 ~ 40 nm의 두께로 형성되며, 상기 각 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 상기 반사막은 서로 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 섬광 결정셀의 배열은 순차적으로 적층된 적어도 2개의 결정층으로 이루어진 복층 구조를 가질 수 있으며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 각 결정층 내에서는 동일한 결정으로 형성되며, 인접한 다른 결정층의 섬광 결정셀과는 다른 종류의 결정으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 고에너지 방사선 검출기는, 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 상기 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 반사막을 포함하며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 동일한 평면 상에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 상기 반사막이 위치하는 신틸레이터; 및 상기 신틸레이터에 연결되어 상기 복수의 섬광 결정셀로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부;를 포함한다.
이 경우, 상기 광전변환부는 섬광 신호를 증폭하여 출력하는 광전자 증배관을 포함하며, 상기 반사막은 다른 섬광 결정셀과 접하는 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되거나, 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 측면에 증착된 금속물질로 이루어지며, 상기 금속물질은 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금일 수 있다.
또한, 상기 박막의 반사막은 20 ~ 40 nm의 두께로 형성되며, 상기 각 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 상기 반사막은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 섬광 결정셀의 배열은 순차적으로 적층된 적어도 2개의 결정층으로 이루어진 복층 구조를 가질 수 있으며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 각 결정층 내에서는 동일한 결정으로 형성되며, 인접한 다른 결정층의 섬광 결정셀과는 다른 종류의 결정으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 양전자 방출 단층 촬영 장치는, 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나 이상의 고에너지 방사선 검출기; 상기 고에너지 방사선 검출기가 복수개 배치된 검출기 링을 포함하는 검출부; 상기 검출부에 의해 출력된 신호를 분석하여 영상 신호를 출력하는 신호 처리 부; 및 상기 신호 처리부로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 신틸레이터의 인접한 각 섬광 결정셀의 측면에 반사막을 형성함으로써 신틸레이터에 구성된 각 섬광 결정셀 내에서만 빛의 분포가 나타나므로, 각 섬광 결정셀의 측면으로부터의 반사현상을 최소화 할 수 있어 영상 왜곡을 감소시키는 동시에 정확한 감마선의 위치 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 신틸레이터의 각 섬광 결정셀의 측면에 나노 두께의 반사막을 형성함으로써 전체 신틸레이터의 크기가 감소하는 효과가 있으며, 전체 신틸레이터의 크기가 감소함에 따라 더 많은 단결정을 배열할 수 있어 해상도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 신틸레이터의 각 섬광 결정셀의 측면에 나노 두께의 반사막을 일반적인 물리적 증착법을 이용하여 직접 형성함으로써 반사 그리드 및 반사 필름을 별도 제작하지 않아도 되므로 제작 단가를 낮출 수 있고, 제조 공정을 단순화하여 비용 절감의 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이 하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소되어 도시되어 있을 수 있음이 고려되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 신틸레이터(10)를 이용한 고에너지 방사선 검출기(1)의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이며, 도 1 (a)는 고에너지 방사선 검출기(1)를, 도 1 (b)는 신틸레이터(10)를 구성하는 하나의 섬광 결정셀(11)을 나타내는 사시도이다.
도 1 (a)에 도시한 바와 같이, 본 고에너지 방사선 검출기(1)는 신틸레이터(scintillator)(10) 및 광전변환부(photoelectric conversion element)(20)을 포함한다. 여기서, 신틸레이터(10)는 동일한 평면 상에 복수개의 섬광 결정셀(11)이 배열되어 형성된 결정층이며, 광전변환부(20)는 신틸레이터(10)에 연결되어 복수개의 섬광 결정셀(11)로부터 발생된 섬광 신호들을 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 광전변환부(20)는 섬광 신호를 감지하는 감지셀(미도시) 및 섬광 신호를 증폭하여 출력하는 광전자 증배관(미도시)을 포함한다.
도 1 (a)에 도시된 신틸레이터(10)의 부분 확대도 및 도 1 (b)에 도시된 섬광 결정셀(11)을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 따른 신틸레이터(10)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
신틸레이터(10)는 광전변환부(20) 위의 동일 평면 상에 배열된 사각 기둥 형상의 섬광 결정셀(11)을 복수개 포함한 결정층이다. 상기 결정층은 동일한 결정의 섬광 결정셀(11)들로 형성되나, 하나의 결정층을 이루는 복수 개의 섬광 결정셀(11)에서, 이웃한 섬광 결정셀 간의 성질이 서로 다르게 배열될 수도 있다. 이때, 복수 개의 섬광 결정셀(11)은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 배열되며, 인접한 섬광 결정셀 사이에 반사막(13)이 위치한다.
여기서, 각 섬광 결정셀(11)은 사각 기둥 형상으로 도시하였으나, 다각형 기둥 형상으로 구현될 수 있으며, 다각형은, 삼각형, 오각형, 육각형 등 가장 이상적 형태인 원기둥 모양의 단결정 가공에 근접한 형태이면서도 단결정 간의 접합시, 빈틈이 없이 밀집되어(close-packing) 배열될 수 있는 형태로 가공되면 된다.
그리고, 각 섬광 결정셀(11)은 광전변환부(20)와 접하는 면과 감마선이 입사되는 입사면을 제외한 측면 중 다른 섬광 결정셀과 인접한 측면에 반사막(13)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 반사막은 각 섬광 결정셀의 적어도 일 측면 또는 모든 측면에 형성될 수 있다. 즉, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 반사막이 위치하면 된다. 이때, 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 반사막(13)은 서로 동일한 두께(t)를 가진다.
그리고, 반사막(13)은 감마선이 변환된 광신호가 다른 인접한 섬광 결정셀에 영향을 주지 않도록 차단하는 기능을 한다. 이러한 반사막(11)은 얇은 두께(nm)로 충분한 광신호의 차단 또는 광반사 기능이 확보 가능하면서, 각 섬광 결정셀의 표면에 증착이 용이한 금속물질 또는 그 합금 물질을 사용할 수 있다. 금속물질로는 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금물질일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 광신호의 차단 또는 광반사 기능을 갖는 물질이라면, 금속물질 이외에도 폴리머 등 다양한 물질을 사용하여 반사막을 형성할 수 있다.
또한, 반사막(13)은 그 두께가 10 ~ 100 nm 범위로 형성되며, 바람직하게는 20 ~ 40 nm 범위로 형성될 수 있다. 여기서, 반사막의 두께가 10 nm 이하이면, 광신호의 차단 또는 광반사 기능을 수행할 수 없으며, 반사막의 두께가 100nm 이상이면, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이의 배열 간격이 커져 섬광 결정셀의 밀집도가 낮아져 해상도가 저하된다.
도 2는 본 발명의 제2실시형태에 따른 신틸레이터(10')를 이용한 고에너지 방사선 검출기(2)의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이며, 도 2 (a)는 고에너지 방사선 검출기(2)를, 도 2 (b)는 신틸레이터를 구성하는 하나의 섬광 결정셀(11)을 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 1에 도시된 고에너지 방사선 검출기(1)와 동일한 도면 부호를 갖는 구성은 동일한 구성 요소이므로, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제2실시형태에 따른 신틸레이터(10')와 제1실시형태에 따른 신틸레이터(10)의 차이점은 신틸레이터를 구성하는 섬광 결정셀의 모든 측면에 반사막(13')을 형성한 것이다. 이와 같이, 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 금속물질의 증착을 통해 반사막(13')을 형성하고, 이 반사막(13')이 형성된 각 섬광 결정셀을 다른 섬광 결정셀과 접하도록 동일 평면상에 배열하여 다수의 픽셀 배열 구조의 신틸레이터(10')를 형성한다. 이때, 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 반사막(13')은 서로 동일한 두께(2t)를 가진다.
도 3은 본 발명의 제3실시형태에 따른 신틸레이터(100)를 이용한 고에너지 방사선 검출기(3)의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이며, 도 3 (a)는 고에너지 방사선 검출기(3)를, 도 3 (b)는 신틸레이터(100)를 구성하는 섬광 결정셀을 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 1에 도시된 고에너지 방사선 검출기(1)와 동일한 용어는 동일한 구성요소이므로, 동일한 구성요소에 대한 동일한 설명은 생략하도록 한다.
도 3 (a)에 도시한 바와 같이, 본 고에너지 방사선 검출기(3)는 신틸레이터(scintillator)(100) 및 광전변환부(photoelectric conversion element)(200)을 포함한다. 여기서, 신틸레이터(100)는 동일한 평면 상에 복수개의 섬광 결정셀이 배열되어 형성된 결정층(110, 150)이 적어도 2개 이상이며, 상기 2개 이상의 결정층(110, 150)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 그리고, 광전변환부(200)는 신틸레이터(100)에 연결되어 복수개의 섬광 결정셀로부터 발생된 섬광 신호들을 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 광전변환부(200)는 섬광 신호를 감지하는 감지셀(미도시) 및 섬광 신호를 증폭하여 출력하는 광전자 증배관(미도시)을 포함한다.
본 발명의 제3실시형태에 따른 신틸레이터(100)와 제1 및 제2실시형태에 따른 신틸레이터(10, 10')의 차이점은 신틸레이터를 구성하는 결정층이 복층 구조로 형성된 것이다.
즉, 본 발명의 제3실시형태에 따른 신틸레이터(100)는 2개의 결정층(110, 150)이 적층된 구조이며, 각 결정층은 동일한 결정의 복수개 섬광 결정셀로 형성되며, 인접한 다른 결정층의 섬광 결정셀과는 다른 종류의 결정으로 형성된다. 여기서, 다른 종류의 결정은 발광 펄스의 감쇠 시간이 다르거나 광출력 크기가 다른 것을 의미한다. 예를 들어 2개의 결정층이 발광 펄스의 감쇠 시간 차이가 클수록 빛의 구별이 용이하여 감마선의 입사방향에 대한 초기 발생위치를 정밀하게 결정할 수 있다.
도 3 (a)에 도시된 신틸레이터(100)의 부분 확대도 및 도 3 (b)에 도시된 하나의 섬광 결정셀을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 따른 신틸레이터(100)를 보 다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 제3실시형태에 따른 고에너지 방사선 검출기(3)에는 광전변환부(200) 위에 정사각형의 입사면을 가지는 제1 결정층(150)이 배치되고, 상기 제1 결정층(150) 위에 제2 결정층(110)이 배치되어, 제1 및 제2 결정층(150, 110)이 신틸레이터(100)를 구성한다.
제1 및 제2 결정층(150, 110)은 각각 동일한 결정의 복수개 섬광 결정셀로 이루어진다. 그러나, 하나의 결정층을 이루는 복수 개의 섬광 결정셀에서, 이웃한 섬광 결정셀 간의 성질이 서로 다르게 배열될 수도 있다.
그리고, 제1 결정층(150)과 제2 결정층(110)은 서로 다른 성질을 가지는 다른 종류의 결정이며, 제2 결정층(110)이 포함하고 있는 섬광 결정셀의 개수는 제1 결정층(150)의 섬광 결정셀의 개수와 동일하다. 이와 같이, 복수 개의 서로 성질이 다른 제1 및 제2 단결정층(150, 110)을 겹치도록 형성하게 되면, 반응 깊이(Depth Of Interaction, DOI)에 대한 보다 상세한 정보를 검출하고 민감도를 유지하면서도 빛의 출력을 증대시켜 고에너지 방사선 검출기의 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 신틸레이터(100)의 각 결정층(110, 150)을 구성하는 동일 평면 상에 배열된 복수개의 사각 기둥 형상의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결 정셀의 측면에 접하도록 배열되며, 인접한 섬광 결정셀 사이에 반사막(130)이 위치한다. 이때, 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 반사막(130)은 서로 동일한 두께(t)를 가진다.
도 4는 본 발명의 제4실시형태에 따른 신틸레이터를 이용한 고에너지 방사선 검출기(4)의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이며, 도 4 (a)는 고에너지 방사선 검출기(4)를, 도 4 (b)는 신틸레이터(100')를 구성하는 섬광 결정셀을 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 1에 도시된 고에너지 방사선 검출기(1)와 동일한 용어는 동일한 구성요소이므로, 동일한 구성요소에 대한 동일한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제4실시형태에 따른 신틸레이터(100')와 제3실시형태에 따른 신틸레이터(100)의 차이점은 신틸레이터를 구성하는 섬광 결정셀의 모든 측면에 반사막(130')을 형성한 것이다. 이와 같이, 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 금속물질의 증착을 통해 반사막(130')을 형성하고, 이 반사막(130')이 형성된 각 섬광 결정셀을 다른 섬광 결정셀과 접하도록 동일 평면상에 배열하여 다수의 픽셀 배열 구조의 결정층을 형성하고, 이 결정층이 복층 구조로 적층되어 신틸레이터(100)를 형성한다. 이때, 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 반사막(130')은 서로 동일한 두께(2t)를 가진다.
따라서, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 신틸레이터를 구성하는 섬광 결정셀에 금속물질을 직접 증착하여 나노 두께의 반사막을 형성함으로써, 섬광 결정셀을 배열하기 위한 반사 그리드 어레이(grid array)가 불필요하며, 나노 두께로 반사막을 형성할 수 있어 전체 신틸레이터의 크기가 감소된다. 이로 인하여 단일 면적당 섬광 결정셀을 더욱 많이 배열할 수 있어 민감도 및 해상도를 높일 수 있다. 또한, 간단한 물리적 증착법을 이용하여 금속물질을 섬광 결정셀의 측면에 증착함으로써 반사막을 용이하게 형성가능하여 제작 단가를 낮출 수 있어 비용 절감의 이익을 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시형태 내지 제4실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 따른 고에너지 방사선 검출기를 포함하는 양전자 방출 단층 촬영 장치(800)의 개략도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 양전자 방출 단층 촬영 장치(800)는 신틸레이터(810) 및 광전변환부(820)을 포함하는 적어도 하나 이상의 고에너지 방사선 검출기, 고에너지 방사선 검출기가 배치되어 있는 검출기 링을 포함하는 검출부(830), 신호 처리부(840) 및 디스플레이부(850)를 포함한다.
즉, 본 발명의 제1실시형태 내지 제4실시형태 중 하나의 실시형태에 따른 복수개의 고에너지 방사선 검출기가 방사상으로 배치되어 환형의 검출기 링을 형성하는 구조를 채택하고 있으며, 복수개의 검출기 링을 축상으로 배치하고 피검체를 그 내부의 중심 부근에 위치시킨 후 방사성 핵종의 3차원 공간분포를 측정한다.
검출부(830)의 검출기 링 내부공간의 중심 부근인 방사성 핵종의 위치에서 발생된 감마선은, 서로 반대방향에 위치한 2개의 고에너지 방사선 검출기(820)에 도달하고, 그 전단을 이루는 섬광 결정셀의 종류에 따라 상이한 파장의 섬광 신호를 발생시킨다. 발생된 섬광 신호는 신틸레이터(810) 후단의 광전변환부(820)의 감지셀들에 의해 감지되어 광전자가 방출된다. 이러한 광전자는 처리가 용이한 디지털 신호로 변환되어 출력되고, 이 신호는 컴퓨터 등으로 구성된 신호 처리부(840)에 의해 분석 및 재구성되어 디스플레이부(850)를 통해 3차원 정보를 담은 단층 영상으로 표시된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 따라 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 따라 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 신틸레이터를 이용한 고에너지 방사선 검출기의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시형태에 따른 신틸레이터를 이용한 고에너지 방사선 검출기의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시형태에 따른 신틸레이터를 이용한 고에너지 방사선 검출기의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시형태에 따른 신틸레이터를 이용한 고에너지 방사선 검출기의 개략적인 형태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시형태 내지 제4실시형태에 다른 실시형태의 고에너지 방사선 검출기를 포함하는 양전자방출 단층 촬영 장치의 개략도이다.
Claims (20)
- 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 반사막을 포함하며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 동일한 평면 상에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 상기 반사막이 위치하는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항에 있어서,상기 반사막은 다른 섬광 결정셀과 접하는 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항에 있어서,상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 측면에 증착된 금속물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제4항에 있어서,상기 금속물질은 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제4항에 있어서,상기 박막의 반사막은 20 ~ 40 nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항 또는 제6항에 있어서,상기 각 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 상기 반사막은 서로 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항에 있어서,상기 복수의 섬광 결정셀의 배열은 순차적으로 적층된 적어도 2개의 결정층으로 이루어진 복층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 제1항에 있어서,상기 복수의 섬광 결정셀은 각 결정층 내에서는 동일한 결정으로 형성되며, 인접한 다른 결정층의 섬광 결정셀과는 다른 종류의 결정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 신틸레이터.
- 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 반사막을 포함하며, 상기 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 동일한 평면 상에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 상기 반사막이 위치하는 신틸레이터; 및상기 신틸레이터에 연결되어 상기 복수의 섬광 결정셀로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부;를 포함하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항에 있어서,상기 광전변환부는 섬광 신호를 증폭하여 출력하는 광전자 증배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항에 있어서,상기 반사막은 다른 섬광 결정셀과 접하는 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항에 있어서,상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반사막은 상기 각 섬광 결정셀의 측면에 증착된 금속물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제14항에 있어서,상기 금속물질은 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제14항에 있어서,상기 박막의 반사막은 20 ~ 40 nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항 또는 제16항에 있어서,상기 각 섬광 결정셀의 각 계면에 위치한 상기 반사막은 서로 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항에 있어서,상기 복수의 섬광 결정셀의 배열은 순차적으로 적층된 적어도 2개의 결정층으로 이루어진 복층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항에 있어서,상기 복수의 섬광 결정셀은 각 결정층 내에서는 동일한 결정으로 형성되며, 인접한 다른 결정층의 섬광 결정셀과는 다른 종류의 결정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고에너지 방사선 검출기.
- 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나 이상의 고에너지 방사선 검출기;상기 고에너지 방사선 검출기가 복수개 배치된 검출기 링을 포함하는 검출부;상기 검출부에 의해 출력된 신호를 분석하여 영상 신호를 출력하는 신호 처리부; 및상기 신호 처리부로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부;를 포함하는 양전자 방출 단층 촬영 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080127945A KR20100069295A (ko) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080127945A KR20100069295A (ko) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치 |
Publications (1)
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| KR20100069295A true KR20100069295A (ko) | 2010-06-24 |
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| KR1020080127945A KR20100069295A (ko) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | 신틸레이터, 이를 이용한 고에너지 방사선 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층 촬영 장치 |
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| KR (1) | KR20100069295A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017120201A1 (en) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Apparatus and methods for optical emission detection |
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2008
- 2008-12-16 KR KR1020080127945A patent/KR20100069295A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017120201A1 (en) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Apparatus and methods for optical emission detection |
| US10497741B2 (en) | 2016-01-05 | 2019-12-03 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Apparatus and methods for optical emission detection |
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