KR20200083433A - 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피 - Google Patents

비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피 Download PDF

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KR20200083433A
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앤서니 루빈스키
웨이 자오
존 에이. 로우랜드
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더 리서치 파운데이션 포 더 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕
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Abstract

방사선을 검출하도록 작동될 수 있는 구조가 설명된다. 구조는 제1 두께를 갖는 제1 스크린과, 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린을 포함할 수 있다. 구조는 제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이를 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 스크린의 뒷면은 구조를 향해 진행하는 입사 방사선을 향할 수 있다. 제1 스크린은 제1 스크린 중에서 산란된 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있는 제1 반사층을 포함할 수 있다. 제2 스크린은, 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록, 광센서를 향할 수 있다. 제2 스크린은 광센서 어레이를 통과한 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있는 제2 반사층을 포함할 수 있다.

Description

비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피
본 출원은 2017년 8월 3일에 출원된 미국 가출원 제62/540,620호 및 2018년 7월 30일에 출원된 미국 가출원 제62/711,883호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 일반적으로 방사선 검출기와 디지털 라디오그래피에 관한 것이다.
디지털 라디오그래피에서, 이미징 시스템은 방사선을 흡수하고 광을 생성하는 스크린을 포함할 수 있으며, 광센서 어레이가 생성된 광을 감지하여 전기적 신호를 생성한다. 이미징 시스템이 생성된 전기적 신호를 사용하여 디지털 이미지를 생성할 수 있다. 일부 예시에서, 생성된 이미지의 품질(예를 들어, 선명도, 해상도)은 예컨대 빛의 산란과 같은 다양한 현상 및/또는 다른 현상에 의해 영향을 받을 수 있다.
일부 예시에서, 디지털 라디오그래피 어플리케이션의 구조가 일반적으로 설명된다. 구조는 제1 두께를 갖는 제1 스크린과, 제1 두께보다 더 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린을 포함할 수 있다. 구조는 제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이를 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 스크린의 뒷면이 구조를 행햐 진행되는 입사 방사선을 향하도록, 제1 스크린은 광센서 어레이를 향하도록 배향된다. 제1 스크린은 구조로 진행하는 입사 방사선을 광자로 변환하는 제1 인광체 층을 포함할 수 있다. 제1 스크린은 제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 반사층은 제1 인광체 층 중에서 산란된 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 제2 스크린은, 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록, 광센서 어레이를 향해 배향될 수 있다. 제2 스크린은 제2 인광체 층을 포함할 수 있다. 제2 스크린은 제2 스크린의 뒷면에 배치되는 제2 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제2 반사층은, 광센서 어레이를 통과한 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 광센서 어레이는 광자들을 포획하여, 포획된 광자를 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있다.
일부 예시에서, 이미징 시스템이 일반적으로 설명된다. 이미징 시스템은 구조와 통신하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다. 구조는 제1 두께를 갖는 제1 스크린과, 제1 두께보다 더 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린을 포함할 수 있다. 구조는 제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이를 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 스크린은, 제1 스크린의 뒷면이 구조를 향해 진행하는 입사 방사선을 향하도록, 광센서 어레이를 향하도록 배향될 수 있다. 제1 스크린은 구조를 향해 진행되는 입사 방사선을 광자로 변환하는 제1 인광체 층을 포함할 수 있다. 제1 스크린은 제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 반사층은, 제1 인광체 층 중에서 산란되는 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 제2 스크린은, 제1 스크린과 제2 스크린이 반대방향으로 배향되도록, 광센서 어레이를 향해 배향될 수 있다. 제2 스크린은 제2 인광체 층을 포함할 수 있다. 제2 스크린은 제2 스클니의 뒷면에 배치되는 제2 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제2 반사층은 광센서를 통과한 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 광센서 어레이는 광자를 포획하여, 포획된 광자를 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있다. 프로세서는 구조로부터 전기 시호를 수신하여, 상기 전기 신호를 사용하여 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 예시에서, X-ray 장치가 일반적으로 설명된다. 장치는 방사선 검출기, X-ray 소스, 및 프로세서를 포함할 수 있다. X-ray 소스는 X-ray 소스와 방사선 검출기 사이에 배치되는 대상에 X-ray를 조사하도록 작동될 수 있다. 방사선 검출기는 제1 두께를 갖는 제1 스크린과, 제1 스크린보다 더 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린을 포함할 수 있다. 방사선 검출기는 제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이를 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 스크린은, 제1 스크린의 뒷면이 방사선 검출기를 향해 조사되는 X-ray를 향하도록, 광센서 어레이를 향하여 배향될 수 있다. 제1 스크린은 X-ray를 광자로 변환하는 제1 인광체 층을 포함할 수 있다. 제1 스크린은 제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 반사층은 제1 인광체 층 중에서 산란된 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 제2 스크린은, 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록, 광센서 어레이를 향해 배향될 수 있다. 제2 스크린은 제2 인광체 층을 포함할 수 있다. 제2 스크린은 제2 스크린의 뒷면에 배치되는 제2 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다. 제2 반사층은 광센서 어레이를 통과한 광자들을 광센서 어레이를 향해 반사시킬 수 있다. 광센서 어레이는 광자들을 포획하여, 포획된 광자들을 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있다. 프로세서는 방사선 검출기로부터 전기 신호를 수신하고, 상기 전기 신호를 사용하여 대상의 이미지를 생성하도록 작동될 수 있다.
추가적인 특징뿐 아니라, 다양한 실시예들의 구조 및 작동이 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 도면에서, 동일한 도면부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 가리킨다.
도 1은 일 실시예에서 비대칭 반사 스크린을 가지고 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피를 구현하도록 활용될 수 있는 예시적인 구조를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에서 비대칭 반사 스크린을 가지고 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피를 구현하도록 활용될 수 있는 예시적인 구조를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에서 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피와 관련된 성능 측정값의 예시적인 결과를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에서 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피와 관련된 성능 측정값의 예시적인 결과를 나타낸다.
도 5는 x-ray 검출기의 표준 구조와 본 개시에서 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조 사이의 차이를 나타낸다.
도 6은 표준 또는 종래의 하나의 스크린을 갖는 구조와 본 개시에서 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조에서의 MTF 차이를 나타내는 실험적 결과를 나타낸다.
도 7은 표준 또는 종래의 하나의 스크린을 갖는 구조와 본 개시에서 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조에서의 DQE 차이를 나타내는 실험적 결과를 나타낸다.
이하의 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조할 것이다. 본 발명을 설명할 때, 기술 분야에 공지되어 있는 관련 기능 또는 구조들에 대한 설명은 불필요한 세부 사항으로 본 발명을 모호하게 하지 않도록, 본 발명의 개념을 이해하는 데에 있어서의 명확성을 위해 생략된다.
능동형 간접 평판 이미저(AMFPI: active-matrix indirect flat-panel imagers)가 디지털 라디오그래피(digital radiography) 분야에서 사용될 수 있다. 일부 예시에서, AMFPI는 단일의 증감 스크린을 포함할 수 있고, AMPI가 증감 스크린의 위로부터 x-ray가 입사됨에 의해 작동될 수 있도록, 증감 스크린의 아래에 센서 어레이(예를 들어, 박막 트랜지스터 어레이)를 배치함으로써 제조될 수 있다. 단일의 증감 스크린의 두께는 x-ray 흡수와 공간 분해능 사이의 상호절충에 기초할 수 있다. 예를 들어, 두께를 증가시키면 흡수와 민감도를 향상시킬 수 있지만, 증감 스크린의 인광체 층에서의 광 산란 때문에 분해능은 떨어질 수 있다.
스크린-필름 라디오그래피에서, 듀얼-스크린 시스템은 단일의 증감 스크린으로부터 분리된 2개의 파티션 사이에 배치되는 듀얼-에멀젼 필름을 포함할 수 있다. 이러한 구조는, 입사 방사선과 필름 사이의 감소된 거리에 의해 광 산란을 감소시킬 수 있지만, 광자들이 필름 에멀젼을 관통하여, 잇달아 반대쪽 파티션으로부터 반사될 수 있는, 크로스오버 현상을 야기할 수 있다.
이하에서 추가적으로 설명되는, 본 개시에 따른 구조(예를 들어, 도 1에 도시된 구조(100))는 다양한 디지털 라디오그래피 시스템과 필름-스크린 라디오그래피 시스템의 몇몇 단점들을 다룰 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 적어도 일부 실시예에 따라 배치되는, 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피를 구현하기 위해 활용될 수 있는 예시적인 구조(100)를 도시한다. 구조(100)는 제1 스크린(110), 제2 스크린(120), 광센서 어레이(105), 및 기판(107)을 포함할 수 있다. 제1 스크린(110)은, 제1 스크린의 배면이 구조(100)를 향해 입사되는 입사 방사선, 예컨대 입사 X-ray를 향하도록 배향될 수 있다. 광센서 어레이(105)는 제1 스크린(110)과 제2 스크린(20) 사이에 배치될 수 있다. 제1 스크린(110)과 제2 스크린(120)은, 제1 스크린(110)과 제2 스크린(120)이 서로를 향하도록, 반대 방향으로 배향될 수 있다. 도 1에 도시된 구조(100)의 배향에서, 제1 스크린(110)의 배면이 구조(100)의 상부 표면일 수 있고, 제2 스크린(120)의 배면이 구조(100)의 바닥 표면일 수 있다. 제1 스크린(110)의 두께는 제2 스크린(120)의 두께보다 작을 수 있다. 제1 스크린(110)은, 입사 x-ray(102)가 제1 스크린(110)에 입사할 수 있도록, 광센서 어레이(105)의 위에 배치될 수 있다. 일부 예시에서, 제1 스크린(110)의 두께가 제2 스크린(120)의 두께보다 얇기 때문에, 제1 스크린(110)이 광센서 어레이(105)의 위에 배치될 수 있다.
스크린(110)은 섬광(scintillating) 인광체 층(114)과 반사 층(112)을 포함할 수 있으며, 반사 층(114)은 고 반사 재료로 만들어질 수 있다. 스크린(120)은 섬광 인광체 층(122)와 반사 층(124)을 포함할 수 있고, 반사 층(124)은 고 반사 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반사 층(114, 124)은 크기가 동일하거나 다를 수 있고, 동일하거나 다른 재료로 코팅될 수 있다. 각각의 인광체 층(114, 124)은 입사 x-ray를 포획하고, 포획한 x-ray를 광자로 변환할 수 있는 인광체 결정을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 스크린(110)이 스크린(120)보다 얇도록, 인광체 층(114)의 두께는 인광체 층(124)의 두께보다 얇을 수 있다. 일부 예시에서, 각각의 스크린(110, 120)은 입자형(예를 들어, Gd02S2:Tb)이거나 원주형(예를 들어, CsI:TI)이거나, 이 둘의 조합일 수 있다. 일부 예시에서, 구조적 안정성을 높이기 위해, 반사 층(122)의 아래에 옵션적으로 두꺼운 스크린(예를 들어, 스크린(120))을 위한 추가적인 지지체가 배치될 수 있다.
광센서 어레이(105)는 복수의 전환 소자(106)를 포함할 수 있는 감광 저장 소자(108)를 포함할 수 있다. 작은 광학 두께의 기판(107)이 광센서 어레이(105)와 인광체 층(124) 사이에 배치될 수 있다. 감광 저장 소자(108)와 전환 소자(106)는 기판(107)의 상부에 배치될 수 있다. 광센서 어레이(105)는 a-Si:H n-i-p 포토다이오드, MIS-형 또는 다른 유형일 수 있다. 광센서 어레이(105)는 양측에서의 입사광에 민감할 수 있으며, 스크린(110, 120)에 의해 방출되는 파장에서 투과율이 낮을 수 있다. 예를 들어, 광센서 어레이(105)는 스크린(110, 120)에 의해 방출된 광의 파장에서 높은 광 흡수율(90% 초과)을 가질 수 있어, 픽셀 크로스토크 및 크로스오버 효과가 감소될 수 있다. 한 예시에서, 기판(107)은 두께가 30마이크론 미만, 바람직하게는 10마이크론 미만인 얇은 유리, 플라스틱 또는 셀룰로오스로 이루어질 수 있다. 광센서 어레이(105)는 광자를 캡처할 수 있고, 캡처한 광자를 전기 신호로 변환할 수 있으며, 이때 전기 신호는 디지털 이미지를 생성하기 위해 (구조(100)로부터 분리된)디바이스에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 전환 소자(106)는 이미지의 픽셀에 대응하여, 특정 열, 행, 필셀 그룹을 토글링하였을 때 픽셀 값들의 그룹이 판독 출력(read out)하여 이미지가 생성될 수 있다.
한 예시에서, 구조(100)는 이미지를 생성하는 이미징 시스템의 부품일 수 있다. 작동 시, 인광체 층(114)은 입사 x-ray(102)를 수신하여, 입사 x-ray(102)를 광으로 변환할 수 있다. 변환된 광이 광센서 어레이(105)에 도달하면, 광센서 어레이(105)는 변환된 광으로부터 광자를 캡처할 수 있고, 광자들을 전기 신호로 변환할 수 있다. 도 1에 도시된 예시에서, 입사 X-ray(102)가 인광체 층(114)에 도달하면, 인광체 층(114) 내 결정이 X-ray를 광자(140)로 변환할 수 있다. 광자(140)는 인광체 층(114) 중에서 산란할 수 있다. 산란된 광자 중 일부는 광센서 어레이(105)를 향하고, 산란된 다른 광자들은 광센서 어레이(105)로부터 멀어지는 방향을 향할 수 있다. 광센서 어레이(105)가 산란된 광자들을 캡처하도록 하기 위해, 반사 층(112)이 산란된 광자들을 광센서 어레이(105)를 향해 반사시킬 수 있다.
일부 예시에서, 입사 X-ray(102)가 인광체 층(114)에 의해 완전히 캡처되지 않을 수 있다(예를 들어, 인광체 층(114)이 가진 결정이 모든 입자 x-ray를 전환하기에는 불충분할 수 있다). 캡처되지 않은 x-ray는 광센서 어레이(105)를 통할 수 있고, 제2 스크린(120)의 인광체 층(124) 중에 있는 결정들이 캡처된 x-ray를 광자(150)로 변환할 수 있다. 광자(150)는 인광체 층(124) 중에서 산란할 수 있다. 산란된 일부 광자들은 광센서 어레이(105)를 향할 수 있고, 산란된 다른 광자들은 광센서 어레이(105)로부터 멀어지는 방향을 향할 수 있다. 반사 층(122)은, 광센서 어레이(105)가 산란된 광자를 캡처할 수 있도록 하기 위해, 산란된 광자들을 광센서 어레이(105)를 향해 반사시킬 수 있다. 따라서, 제2 스크린(120)은 광센서 어레이(105)로 하여금, 스크린(110)의 반사로부터 광센서 어레이(105)에 의해 흡수되지 않았던 광자들을 재-캡처할 수 있도록 한다.
일부 예시에서, (입사 x-ray를 향하는) 상부 스크린(110)으로부터 변환된 광은 광센서 어레이(105)의 광학 특성을 조절함으로써 편중될 수 있다. 스크린(110)으로부터의 광은 빔 경화 효과에 의해, 입사 x-ray 스펙트럼의 저-에너지 부분으로부터 더 많은 정보를 포함할 수 있고, 이러한 강조는 구조(100)를 이용한 이미징 시스엠에 의해 생성되는 이미지에서, 로 콘트라스트(low contrast) 물체의 가시성을 향상시킬 수 있다.
한 예시에서, 구조(100)를 구성하기 위해 공정은 컴퓨터 디바이스 또는 하드웨어 프로세서에 의해 구현될 수 있으며, 공정은 빔 품질, 또는 인광체 층(114, 124)의 반가층(half-value layer)을 결정하기 위해 라디오 그래픽 검사를 실행하여 시작할 수 있다. 그러면, 신호-대-잡음 비(SNR), 코팅 무게 비율 또는 두 스크린(110, 120)의 두께의 함수로서의 변조 전달 함수(MTF)와 같은 성능 측정값을 결정하기 위해 수학적 모델이 사용될 수 있다. 그러면, 라디오그래픽 검사 및 성능 측정값으로부터의 결과에 기초하여, 희망하는 구조(100)의 구현에서의 최적의 성능을 제공할 수 있는 인광체 층(114, 124)의 두께 비율이 선택된다.
예를 들어, 2개의 섬광 인광체 층(114, 124)의 두께는 구조(100)를 활용하는 이미징 시스템의 검출 양자 효율(DQE: detective quantum efficiency)을 최대화하도록 선택될 수 있다. DQE는 입력 양자당 출력 신호-대-잡음 비이며, DQE는 공간 주파수 및 x-ray 노출 수준에 따라 좌우된다. DQE 성능의 근본적인 제한(fundamental limit)은 x-ray 흡수 효율과 두 잡음 지수의 곱에 의해 주어지는데, 그 중 하나는 흡수 발생(event)에 대한 응답의 크기 변동을 수치화하고(Swank factor), 다른 하나는 (흡수) 발생에 대한 대응의 공간적 변동을 수치화한다(Lubberts factor). Lubberts 인수는 광센서 어레이로부터 다양한 거리에서 발생하는 x-ray 흡수 발생으로 일어나는 광의 공간적 분산(spreading)에 의한 DQE의 감소를 나타낸다. 검출 양자 효율을 최대화하기 위한 일 예시에서, 2개의 섬광 인광체 층(114, 124) 중 (두께가) 더 얇은 것은 2개의 섬광 인광체 층(114, 124)의 두께의 합의 30% 내지 45%로 선택될 수 있다.
일부 예시에서, 2개의 섬광 인광체 층(114, 124)의 두께는 구조(100)를 활용한 이미징 시스템의 MTF를 최대화하도록 선택될 수 있다. MTF를 최대화하기 위해, 2개의 섬광 스크린 중 더 얇은 것의 두께는 섬광 층의 총 두께의 20% 내지 40%로 선택된다.
일 예시에서, 구조(100)는 x-ray 소스와 프로세서를 포함하는 장치 중 방사선 검출기일 수 있다. X-ray 소스는 x-ray를 생성하는 x-ray 튜브 또는 x-ray를 생성할 수 있는 다른 디바이스일 수 있다. 예컨대 물체와 같은 대상이 x-ray 소스와 구조(100) 사이에 배치될 수 있다. X-ray 소스는 대상 위에 x-ray를 조사할 수 있고, 대상은 x-ray의 일부분을 흡수하여, x-ray의 감쇠를 야기할 수 있다. 감쇠된 x-ray는 입사 x-ray(102)와 같이 구조(100)를 향해 진행할 수 있다. 구조(100)의 제1 스크린(110)은 입사 x-ray(102)를 수신할 수 있고, 입사 x-ray를 광 양자로 변환할 수 있다. 반사층(113)은 제1 인광체 층(112) 중에서 산란된 광 양자들을 광센서 어레이(105)를 향해 반사시킬 수 있다. 제2 스크린(120)의 반사층(124)은 광센서 어레이(105)를 통과한 광 양자를 광센서 어레이(105)를 다시 향하도록 반사시킬 수 있다. 광센서 어레이(105)는 광 양자를 포획하여, 포획된 광 양자들을 전기 신호로 변환할 수 있다. 프로세서는 방사선 검출기로부터 전기 신호를 수신하여, 전기 신호를 사용한 대상의 이미지를 생성하도록 작동될 수 있다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 적어도 일부 실시예들에 따라 배치되는, 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피를 구현하기 위해 활용될 수 있는 예시적인 구조(200)를 도시한다. 도 2는 아래에서 전술한 도 1의 설명을 참조하여 설명될 수 있다.
구조(200)는 제1 스크린(110), 제2 스크린(120), 광센서 어레이(205), 및 광 섬유 플레이트(202)를 포함할 수 있다. 광센서 어레이(206)는, 복수의 전환 소자(106)를 포함할 수 있는 감광 저장 소자(108)를 포함할 수 있다. 광 섬유 플레이트(202)는 본질적으로 광학적 두께가 제로로, 예컨대 광학적 두께는 무시 가능하고 물리적 두께가 1 내지 3mm일 수 있다. 일부 예시에서, 광 섬유 플레이트(202)의 섬유 개구수는 비교적 클 수 있다.
도 3은 본 명세서에서 설명되는 적어도 일부 실시예에 따라 배치되는, 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피와 관련된 성능 측정의 예시적인 결과를 나타낸다. 도 3은 아래에서 전술한 도 1 내지 도 2의 설명을 참조하여 설명될 수 있다.
백색 뒷판(반사층(112, 122))을 갖는 듀얼-스크린 구조(예를 들어, 구조(100) 및/또는 구조(200))와 5lp/mm(line pairs per millimeter)의 해상도를 활용한 이미징 시스템의 Lubberts 인수와 DQE를 나타내는 그래프(302)가 도 3에 도시되어 있다. 그래프(302)에서, 듀얼-스크린 구조의 두 스크린의 총 두께는 160미크론(0.160mm)이고, 더 얇은 스크린(제1 스크린(110))의 뒷면(반사 층(112)을 포함하는 면)은 0미크론에 위치되며, 더 두꺼운 스크린의 뒷면(반사층(114)을 포함하는 면)은 160미크론에 위치된다. 그래프(302)에 나타나 있는 바와 같이, 최적의 DQE 지점은 0.6mm에 있는 데, 이는 총 두께에 대한 광센서 어레이(예를 들어, 전술한 광센서 어레이(105, 205))의 최적의 위치가 0미크론 지점 또는 입사 x-ray가 수신되는 얇은 스크린의 뒷면으로부터 0.06mm(60미크론) 떨어진 곳임을 의미한다. 광센서 어레이를 0.06mm에 구비함으로써 DQE를 최대화하기 위한 두 스크린의 두께의 비율은 약 37%이다.
반사 층이 없는 듀얼-스크린 구조(에를 들어, 구조(100, 200, 및/또는 300))을 활용한 이미징 시스템의 Lubberts 인수, DQE, 및 swank 인수를 나타내는 그래프(304)가 도 3에 도시되어 있다. 그래프(304)에 나타나 있는 바와 같이, DQE는 그래프(302)에 표시된 DQE보다 낮으며, 이는 반사 층을 포함하는 것이 이미징 시스템의 DQE를 증가시킴을 의미한다. Lubberts 인수는 광센서 어레이로부터 다양한 거리에서 일어나는 x-ray 흡수 발생(event)에 의해 유발되는 광의 공간적 분산의 변화에 기인한, DQE 감소를 나타낸다.
도 4는 본 명세서에서 설명되는 적어도 일부 실시예들에 따라 배치되는, 비대칭 반사 스크린을 갖는 듀얼-스크린 디지털 라디오그래피와 관련된 성능 측정의 예시적인 결과를 나타낸다. 도 4는 이하에서 전술한 도 1 내지 도 3의 설명을 참조하여 설명될 것이다.
그래프(402)는 단일 증감 스크린이 상대적으로 서로 다른 두께의 두 파트로 세분화되어 그래프(4021)의 x축에 도시된 다양한 위치에서 광센서 어레이 주변을 샌드위치할 때의 몇몇 계산의 결과를 나타낸다. 도 3에 도시된 예와 유사하게, 그래프(402)와 관련된 듀얼-스크린 구조(예를 들어, 구조(100 및/또는 200)는 백색 뒷판(반사층(112, 122))을 포함하고, 해상도가 5lp/mm이다. 두 스크린의 총 두께는 160미크론이다. 70k Vp RQA5 입사 x-ray 빔이 좌측으로부터 입사된다. 각각의 구조에 대한 MTF와 정규화된 잡음 전력 스펙트럼(NNPS)이 그래프(402)에 도시되어 있다. 최적의 MTF 지점은 0.04mm이며, 이는 광센서 어레이(예를 들어, 전술한 광센서 어레이(105, 205))의 총 두께에 대한 최적의 위치는 0미크론 지점, 또는 입사 x-ray가 수신되는 더 얇은 스크린의 뒷면으로부터 0.04mm(40미크론)인 곳임을 의미한다. 광센서 어레이를 0.06mm에 구비함으로써 MTF를 최대화하기 위한 두 스크린의 두께의 비는 약 25%이다.
도 5는 x-ray 검출기의 표준 구조와 본 개시에 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조의 차이점을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 표준 구조는 하나의 섬광체(scintillator)를 구비하고, 검출기의 최하층이 유리 기판이다. 듀얼-스크린 구조는 유리 기판 아래에, 상부 스크린("스크린 1")보다 두꺼운 또 다른 스크린("스크린 2")을 추가하고, 상부 스크린과 하부 스크린은 모두 각각의 반사 뒷판을 구비한다.
도 6은 스크린이 하나인 표준 또는 종래의 구조와 본 개시에서 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조의 차이를 나타내는 실험적 결과를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 높은 민감도 구조 및 높은 해상도 구조 모두에서, 듀얼-스크린의 모델링된 MTF는 종래 구조의 모델링된 MTF보다 크다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 높은 민감도 구조 및 높은 해상도 구조 모두에서, 듀얼-스크린 구조의 측정된 MTF가 종래 구성의 측정된 MTF보다 크다.
도 7은 스크린이 하나인 표준 구조와 본 개시에서 설명되는 것과 같은 듀얼-스크린 구조의 차이점을 나타내는 실험적 결과를 도시한다. 도 7에 도시된 실험적 결과는 RQA9 입사 x-ray 빔을 이용한 실험에 기초한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 듀얼-스크린 구조의 측정된 DQE는 종래의 구조보다 더 크다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적에 의한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하려고 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 본문에서 달리 명시적으로 표시되지 않는 한, 복수의 형태도 포함하도록 의도된다. 또한, "포함한다"는 표현은, 본 명세서에서 사용되었을 때, 기재된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 부품의 존재를 명시하며, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 부품 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다.
이하의 청구항의 모든 수단 또는 단계 및 기능 소자의 대응하는 구조, 재료, 역할, 및/또는 등가물은 명시적으로 청구되는 것과 같은 다른 청구된 요소들과 함께 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 역할을 포함하도록 의도된다. 본 명세서의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것으로, 개시된 형태로 본 발명을 철저하게 또는 제한하도록 의도되지 않는다. 통상의 기술자에 의해, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않는 많은 수정 및 변경이 분명해질 것이다. 실시예는 본 발명의 원리 및 현실적인 적용을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 다른 통상의 기술자가 고려되는 특정 용도에 적절한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예들을 위해 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해, 선택 및 설명되었다.

Claims (20)

  1. 제1 두께를 갖는 제1 스크린;
    제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린;
    제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이;를 포함하는 구조로,
    제1 스크린은, 제1 스크린의 뒷면이 구조를 향하는 입사 방사선을 향하도록, 광센서 어레이를 향해 배향되고, 상기 제1 스크린은,
    구조를 향하는 입사 방사선을 광자로 변환하는 제1 인광체 층;
    제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사층으로, 제1 인광체 층 중에서 산란되는 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는 제1 반사층을 포함하고,
    제2 스크린은 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록 광센서 어레이를 향해 배향되며, 제2 스크린은,
    제2 인광체 층;
    제2 스크린의 뒷면에 배치되는 제2 반사층으로, 광센서 어레이를 통과한 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는 제2 반사층을 포함하고,
    광센서 어레이는 광자를 포획하고, 포획된 광자를 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    광센서 어레이가 복수의 전환 소자를 포함하는 감광 저장 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    감광 어레이와 제2 인광체 층 사이에 배치되는 기판을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    기판이 유리, 플라스틱, 및 셀룰로오스 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    감광 어레이와 제2 인광체 층 사이에 배치되는 광섬유 플레이트를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비율이 구조를 활용한 이미징 시스템의 검출 양자 효율을 최대화하는 것을 특징으로 하는, 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비율이 구조를 활용한 이미징 시스템의 변조 전달 함수를 최대화하는 것을 특징으로 하는, 구조.
  8. 구조와 통신하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 이미징 시스템으로,
    상기 구조는,
    제1 두께를 갖는 제1 스크린;
    제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린;
    제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이;를 포함하고,
    제1 스크린은, 제1 스크린의 뒷면이 구조를 향하는 입사 방사선을 향하도록 광센서 어레이를 향해 배향되고, 제1 스크린은,
    구조를 향하는 입사 방사선을 광자로 변환하는 제1 인광체 층;
    제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사 층으로, 제1 인광체 층 중에서 산란되는 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는, 제1 반사층;을 포함하고,
    제2 스크린은 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록 광센서 어레이를 향해 배향되며, 제2 스크린은,
    제2 인광체 층;
    제2 스크린의 뒷면에 배치되는 제2 반사층으로, 광센서 어레이를 통과한 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는 제2 반사층;을 포함하고,
    광센서 어레이는 광자를 포획하고, 포획된 광자를 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있으며,
    프로세서는,
    구조로부터 전기 신호를 수신하고;
    전기 신호를 이용하여 이미지를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    광센서 어레이가 복수의 변환 소자를 포함하는 감광 저장 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    구조가 감광 어레이와 제2 인광체 층 사이에 배치되는 기판을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    기판이 유리, 플라스틱, 및 셀룰로오스 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    구조가 감광 어레이 및 제2 인광체 층 사이에 배치되는 광섬유 플레이트를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비가 이미징 시스템의 검출 양자 효율을 최대화하는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  14. 제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비가 이미징 시스템의 변조 전달 함수를 최대화하는 것을 특징으로 하는, 이미징 시스템.
  15. 방사선 검출기;
    X-ray 소스로, X-ray 소스와 방사선 검출기 사이에 배치되는 대상에 X-ray를 조사하도록 작동될 수 있는 X-ray 소스;를 포함하는 장치로,
    상기 방사선 검출기는,
    제1 두께를 갖는 제1 스크린;
    제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 스크린;
    제1 스크린과 제2 스크린 사이에 배치되는 광센서 어레이;를 포함하고,
    제1 스크린은, 제1 스크린의 뒷면이 방사능 검출기를 향해 조사되는 X-ray를 향하도록, 광센서 어레이를 향해 배향되고, 제1 스크린은,
    X-ray를 광자로 변환하는 제1 인광체 층;
    제1 스크린의 뒷면에 배치되는 제1 반사층으로, 제1 인광체 층 중에서 산란되는 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는, 제1 반사층;을 포함하고,
    제2 스크린은, 제1 스크린과 제2 스크린이 반대 방향으로 배향되도록 광센서 어레이를 향해 배향되고, 제2 스크린은,
    제2 인광체 층;
    제2 스크린의 뒷면에 배치되는 제2 반사층으로, 광센서 어레이를 통과한 광자를 광센서 어레이를 향해 반사시키는, 제2 반사층;을 포함하고,
    광센서 어레이는 광자를 포획하고, 포획된 광자를 전기 신호로 변환하도록 작동될 수 있고,
    프로세서는,
    방사선 검출기로부터 전기 신호를 수신하고;
    전기 신호를 이용하여 대상의 이미지를 생성하도록; 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    광센서 어레이가 복수의 전환 소자를 포함하는 감광 저장 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    구조가 감광 어레이와 제2 인광체 층 사이에 배치되는 기판을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    구조가 감광 어레이와 제2 인광체 층 사이에 배치되는 광섬유 플레이트를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비율이 이미징 시스템의 검출 양자 효율을 최대화하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  20. 제1 두께 대 제2 두께의 어떤 비율이 이미징 시스템의 변조 전환 함수를 최대화하는 것을 특징으로 하는, 장치.
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