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직접 검출형 평판 검출기 적용을 위한 변환층 설계 및 제작

The Design and Fabrication of Conversion Layer for Application of Direct-Detection Type Flat Panel Detector

  • 노시철 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 강상식 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 정봉재 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 최일홍 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 조창훈 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 허예지 (한국국제대학교 방사선학과) ;
  • 윤주선 ((주)포스콤) ;
  • 박지군 (한국국제대학교 방사선학과)
  • Noh, Si-Cheol (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Kang, Sang-Sik (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Jung, Bong-Jae (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Choi, Il-Hong (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Cho, Chang-Hoon (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Heo, Ye-Ji (Dept. of Radiological Science, International University of Korea) ;
  • Yoon, Ju-Seon (POSKOM Co., Ltd.) ;
  • Park, Ji-Koon (Dept. of Radiological Science, International University of Korea)
  • 투고 : 2011.12.01
  • 심사 : 2012.02.21
  • 발행 : 2012.02.28

초록

최근 디지털 방사선 영상획득을 위한 평판형 X선 검출기에 이용되는 광도전체(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$ 등)에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 입자침전법 적용이 가능한 광도전 물질을 이용하여 X선 영상 검출기 적용을 위한 필름층을 제작하여 평가하였다. 먼저, X선 영상에서 일반적으로 사용되는 에너지대역인 70 kVp 의 연속 X선에 대한 필름 두께별 양자효율을 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 조사하였다. 평가결과, 현재 상용화된 500 ${\mu}m$ 두께의 a-Se 필름에 대한 양자효율인 64 %와 유사한 $HgI_2$의 필름의 두께는 180 ${\mu}m$ 정도였으며, 240 ${\mu}m$ 두께에서 74 %의 높은 양자효율을 보였다. 입자침전법을 이용하여 제작된 239 ${\mu}m$ 필름에 대한 전기적 측정결과, 10 $pA/mm^2$ 이하의 매우 낮은 암전류를 보였으며, X선 민감도는 1 $V/{\mu}m$의 인가전압에서 19.8 mC/mR-sec의 높은 감도를 보였다. 영상의 대조도에 영향을 미치는 신호 대 잡음비 평가결과 0.8 $V/{\mu}m$의 낮은 동작전압에서 3,125의 높은 값을 보였으며, 전기장의 세기가 높아질수록 암전류의 급격한 증가에 의해 SNR 값이 지수적으로 감소하였다. 이러한 결과는 종래의 a-Se을 이용하는 평판형 검출기를 입자 침전법으로 제작 가능한 필름으로 대체하여 저가형 고성능 영상검출기 개발이 가능할 것으로 기대된다.

Recently, Interest to the photoconductor, which is used to flat form X-ray detector such as a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$ etc. is increasing. In this study, the film layer by using the photoconductive material with particle sedimentation was fabricated and evaluated. The quantization efficiency of the continuous X-ray with the 70 kVp energy bandwidth was analyzed by using the Monte Carlo simulation. With the results, the thickness of film with 64 % quantization efficiency was 180 ${\mu}m$ which is similar to the efficiency of 500 ${\mu}m$ a-Se film. And $HIg_2$ film has the high quantization efficiency of 74 % on 240 ${\mu}m$ thickness. The electrical characteristics of the 239 ${\mu}m$ $Hgl_2$ films produced by particle sedimentation were shown as very low dark current(under 10 $pA/mm^2$), and high sensitivity(19.8 mC/mR-sec) with 1 $V/{\mu}m$ input voltage. The SNR, which is influence to the contrast of X-ray image, was shown highly as 3,125 in low driving voltage on 0.8 $V/{\mu}m$. With the results of this study, the development of the low-cost, high-performance image detector with film could be possible by replacing the film produced by particle sedimentation instead to a-Se detector.

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참고문헌

  1. M. schieber, H. Hermon, A. Zuck, et. al., "Polycrystalline mercuric iodide detectors", Proceeding of the SPIE Conf., Vol. 3770, pp. 146, 1999.
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  3. M. Schieber, H. Hermon, R. A. Street, et. al., "Radiological X-ray response of polycrystalline mercuric iodide detectors", proceeding of the SPIE Medical Imaging 2000 Conf., Vol. 3977, pp. 48, 2000.
  4. M. Schieber, H. Hermon, R. A. Street, et. al., "theoretical and experimental sensitivity to X-rays of single and polycrystalline compared with different single-crystal detectors", Nucl. Instr. and Meth., A 458, pp. 46, 2001.
  5. M. schieber, H. Hermon, A. Zuck, et. al., "Thick films of X-ray polycrystalline mercuric iodide detectors", Journal of Crystal Growth, vol. 225, pp. 118-123, 2001. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)00832-6

피인용 문헌

  1. 비파괴검사 분야에서 방사선원의 위치 확인을 위한 반도체 검출기 설계에 관한 연구 vol.11, pp.3, 2012, https://doi.org/10.7742/jksr.2017.11.3.171
  2. 비파괴검사 분야에서 방사선원의 위치 확인을 위한 산화납 기반 방사선 검출기 설계에 관한 연구 vol.11, pp.4, 2012, https://doi.org/10.7742/jksr.2017.11.4.183