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

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.

직접 검출형 평판 검출기 적용을 위한 변환층 설계 및 제작

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.