• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.199.1-199.1
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• 2015

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.210.2-210.2
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• 2013

현재 국내의 상용화된 디지털 방식 X-선 영상장치에서 간접변환방식은 대부분 CsI를 사용하고 있으며, X-선 흡수에 의해 전기적 신호를 발생시키는 직접변환방식은 Amorphous Selenium(a-Se)을 사용한다. a-Se은 진공 중에 녹는점이 낮아 증착시 substrate의 온도에 따라 민감한 변화를 보인다. 본 연구에서는 간접변환방식에 비해 높은 영상의 질을 획득할 수 있는 직접변환방식의 a-Se기반 X-선 검출기 제작 시 substrate에 인가된 온도에 따른 특성을 연구하여 최적화 된 substrate의 온도를 알고자 한다. 본 실험에서는 glass에 투명한 전극물질인 Indium Tin Oxide (ITO)가 electrode로 형성된 substrate를 사용하였으며 그 상단에 a-Se을 Physical Vapor Deposition (PVD)방식을 거쳐 X-선 검출기 샘플을 제작하였다. PVD 공정 시 네 개의 보트에 a-Se 시료를 각각 100g씩 총 400g을 넣고, $5{\times}10-5Torr$까지 진공도를 낮추었다. 보트의 온도는 $270^{\circ}C$에서 40분 $290^{\circ}C$에서 90분으로 온도를 인가하여 a-Se을 기화시켜 증착하였다. 증착 시 substrate 온도를 각각 $20^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$ 네 종류로 나누어 실험을 진행하였다. 끝으로 증착된 a-Se 상단에 Au를 PVD방식으로 electrode를 형성시켜 a-Se기반의 X-선 검출기 샘플 제작을 완료하였다. 제작된 a-Se기반의 X-선 검출기 샘플의 두께는 80에서 $85{\mu}m$로 온도에 따른 차이가 없었다. 이후에 전기적 특성을 평가하기위해 electrometer와 oscilloscope를 이용하여 Dark current와 Sensitivity를 측정하여 Signal to Noise Ratio(SNR)로 도출하였으며 Scanning Electron Microscope(SEM) 표면 uniformity를 관찰하였다. 또한 제작된 a-Se기반 X-선 검출기 샘플의 hole collection 성능을 확인하고자 mobility를 측정하였다. 측정결과 a-Se의 work function을 고려한 $10V/{\mu}m$기준에서 70kV, 100mA, 0.03sec의 조건의 X-선을 조사 하였을 때 Sensitivity는 세 종류의 검출기 샘플이 15nC/mR-cm2에서 18nC/mR-cm2으로 비슷한 양상을 나타내었지만, substrate온도가 $70^{\circ}C$때의 샘플은 10nC/mR-cm2이하로 저감됨을 알 수 있었다. 그리고 substrate온도 $60^{\circ}C$에서 제작된 검출기 샘플의 전기적 특성이 SNR로 환산 시, 15.812로 가장 우수한 전기적 특성을 나타내어 최적화 된 온도임을 알 수 있었다. SEM촬영 시 온도상승에 따라 표면 uniformity가 우수하였으며, Mobility lifetime에서는 $60^{\circ}C$에서 제작된 검출기 샘플이 deep trap 수치가 높아 hole이 $0.04584cm2/V{\cdot}sec$로 $0.00174cm2/V{\cdot}sec$의 electron보다 26.34배가량 빠른 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 a-Se증착 시, substrate에 인가된 온도는 균일한 박막의 형성 및 표면구조에 영향을 미치며 온도가 증가할수록 안정적인 전기적 특성을 나타내지만 $70^{\circ}C$이상일 시, a-Se층의 결정화가 생겨 deep trap을 발생시켜 전기적 특성이 저하됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 증착 시의 substrate의 온도 최적화는 a-Se기반 X-선 검출기의 안전성 및 성능향상을 위해 불가피한 요소가 된다고 사료된다.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.3 no.1
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• pp.5-9
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• 2009

The trend of Digital x-ray Detector research is to improve resolution of image and to embody large area imaging as well as dynamic moving imaging, etc. This research is divided with indirect conversion method and direct conversion method by radiation conversion process. Each conversion method has problems such as decrease of resolution from light scattering in indirect method case and not only low system stability but also difficult in dynamic moving imaging in direct method case. X-ray detector using liquid crystal has been researching to solve these problems, but it is difficulty in uniform injection of liquid crystal because of its structural properties. Therefore, this study suggests the structure which solves present problem. Also the possibility of suggested structure was investigated using simulation.

• Progress in Medical Physics
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• v.19 no.4
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• pp.219-226
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• 2008

In this study, we have conducted characterization of imaging performance for a flat panel digital X-ray detector using amorphous Selenium and a-Si TFT which was developed by the authors. The procedures for characterization were in concordance with internationally recommended standards such as IEC (international electrotechnical commission). The measures used for imaging performance characterization include response characteristic, modulation transfer function (MTF), detective quantum efficiency (DQE), noise power spectrum (NPS), and quantum limited performance. The measured DQEs at lowest and highest spatial frequencies were 40% and 25% respectively, which was superior to that of commercial products by overseas vendor. The MTF values were significantly superior to that of CR and indirect type DRs. The quantum limited performance showed the detector was limited by quantum noise at the entrance exposure level below 0.023 mR, which is sufficiently low for general X-ray examination.

• Korean Journal of Digital Imaging in Medicine
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• v.6 no.1
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• pp.24-30
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• 2003

Flat-panel detector(FPD) is the driving force for realizing the next gene ration of x-ray system. In this study, we developed amorphous selenium(a-Se) based flat-panel digital X-ray detector(DXD) for radiography. The prototype detector consists of an amorphous selenium layer and a thin-film transistor(TFT) array. Comparing to other papers1)-4), optimization of amorphous selenium and progress of evaporation were similar. The pixel pitch of fabricated detector was $139{\mu}m$, fill factor was 86%, and the size was 14"${\times}$8.5". Hand and test bar pattern images were acquired. A high modulation transfer function(MTF) factor was obtained: 58% at 3.0 lp/mm.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.113-113
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• 2015

본 연구에서는 thermal evaporation법을 이용하여 제작한 CdTe 후막의 미세구조, 전기적 특성 및 X-선 조사에 따른 특성을 비교분석하였다. 기판온도를 $370{\sim}450^{\circ}C$로 변화시키며 증착하였으며, CdCl2 첨가에 따른 미세구조 변화를 관찰하였다. CdTe 막의 상 하부에 전극을 형성하여 I-V 특성을 평가하고, 실제 X-ray를 샘플에 조사하여 sensitivity를 측정하였다. 박막형성 초기에는 기판온도가 증가함에 따라 grain size가 증가하였지만, grain uniformity는 감소하였다. X-ray 특성향상을 위해서는 grain size와 uniformity 모두 중요한 인자이기 때문에 uniformity 향상을 위해 Cl을 첨가하였다. 미량의 Cl 첨가에서는 큰 변화를 보이지 않았지만 더 많은 양의 Cl 첨가 시, grain size 와 uniformity 모두 증가되는 것을 확인하였으며, 그에 따라 I-V, X-ray 조사 특성 모두 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.53 no.5
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• pp.143-151
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• 2016

The aim of this study is to investigate the optimal algorithm to extract medical radiation induced pixel signal from complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) sensors of smartphones camera. The pixel intensity and pixel number of smartphone camera were measured as the X-ray dose was increased. The front camera of the smartphone camera has low noise property and excellent dose response as compared to the back camera of the smartphone. The indirect method which uses scintillation crystal in front of the smartphone camera, couldn't improve the X-ray detection efficiency as compared to the direct method which does not use any scintillator in front of the smartphone camera. When we used the algorithm which employing threshold level on the pixel intensity and pixel number, the dose linearity was more higher for the pixel intensity rather for the pixel number. The use of pixel intensity of Y color component which represents the grey scale, would be efficient in terms of the radiation detection efficiency and reducing the complexity of the image processing. We expect that the radiation dose monitoring can be managed effectively and systematically by using the proposed radiation detection algorithm, thus eventually will contribute to the public healthcare.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.345-345
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• 2012

최근 의료산업에서는 고해상도 및 동영상 구현이 가능한 직접 방식의 X-선 검측센서에서 X-ray 흡수효율이 좋은 반도체 센서(CdTe, CdZnTe 등)와 성숙된 기술, 집적효율이 뛰어난 CMOS 공정을 이용한 제품을 출시하여 대면적화 및 고집적화가 가능하게 되어 응용분야가 점차 확대되고 있는 추세이다. 하지만 이 역시 고 성능의 X-선 동영상 구현을 위해서는 고 해상도 문제, 검출효율 문제, 대면적화의 어려움이 있다. 기존의 X-선 광 도전층의 증착은 증착 속도와 박막 품질에서 우수한 Evaporation 법이 사용되고 있다. 한편, 대면적에 균일한 박막형성이 가능하기 때문에 양산성에서 우월성을 가지는 sputtering법의 경우, 밀도가 높은 소결체 타겟의 제조가 힘들뿐만 아니라 증착 속도가 낮아 장시간 증착 시 낮은 소결밀도로 인한 타겟 Particle 영향으로 인해서 대 면적에 고품질의 박막을 형성하기가 어렵다. 하지만 최근 소결체 타겟 제조기술 발달과 함께, 대면적화와 장시간 증착에 대한 어려움이 해결되고 있어 sputtering 법을 이용한 고품질 박막 제조 기술의 연구가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 $50{\times}50$ mm 크기의 non-alkali 유리기판(Corning E2000) 위에 Evaporation과 RF magnetron sputtering을 사용하여 다양한 기판온도 (RT, 100, 200, 300, $350^{\circ}C$)에서 $1{\mu}m$의 두께로 CdTe 박막을 증착하였다. RF magnetron sputtering의 경우 CdTe 단일 타겟(50：50 at%)을 사용하였으며 Base pressure는 약 $5{\times}10^{-6}$ Torr 이하까지 배기하였고, Working pressure는 약 $7.5{\times}10^{-3}$ Torr에서 증착하였다. 시편과 기판 사이의 거리는 70 mm이며 RF 파워는 150 W로 유지하였다. CdTe 박막의 미세구조는 X-ray diffraction (XRD, BRUKER GADDS) 및 Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM, Hitachi)를 사용하여 측정하였다. 또한, 조건별 박막의 조성은 Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS, Horiba, 7395-H)을 사용하여 평가하였다. X-선 동영상 장치의 구현을 위해서는 CdTe 다결정 박막의 높은 흡수효율, 전하수집효율 및 SNR (Signal to Noise Ratio) 등의 물성이 요구된다. 이러한 물성을 나타내기 위해서는 CdTe 박막의 높은 결정성이 중요하다. Evaporation과 RF magnetron sputtering로 제작된 CdTe 박막은 공정 온도가 증가함에 따라 기판상에 도달하는 스퍼터 원자의 에너지 증가로 인해서 결정립이 성장한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 CdTe 박막이 직접변환방식 고감도 X-ray 검출기 광도 전층 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.3 no.2
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• pp.27-31
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• 2009

Now a days, the Medical X-ray equipments has become digitalized from analog type such as film, cassette to CR, DR. And many scientists are still researching and developing the Medical X-ray equipment. In this study, we used the Bismuth tri-iodide to conversion material for digital X-ray equipments and we couldn't get the satisfying result than previous study, but it opened new possibility to cover the disadvantage of a-Se is high voltage aplly and difficultness of make. In this paper, we use $BiI_3$ powder(99.99%) as x-ray conversion material and make films that have thickness of 200um and the film size is $3cm{\times}3cm$. Also, we deposited an ITO(Indium Tin Oxide) electrode as top electrode and bottom electrode using a Magnetron Sputtering System. To evaluate a characteristics of the produced films, an electrical and structural properties are performed. Through a SEM analysis, we confirmed a surface and component part. And to analyze the electrical properties, darkcurrent, sensitivity and SNR(Signal to Noise Ratio) are measured. Darkcurrent is $1.6nA/cm^2$ and sensitivity is $0.629nC/cm^2$ and this study shows that the electrical properties of x-ray conversion material that made by screen printing method are similar to PVD method or better than that. This results suggest that $BiI_3$ is suitable for a replacement of a-Se because of the reduced manufacture processing and improved yield.

• Journal of radiological science and technology
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• v.26 no.4
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• pp.39-46
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• 2003

Digital radiographic systems based on solid-state detectors, commonly referred to as flat-panel detectors, are gaining popularity in clinical practice. Large area, flat panel solid state detectors are being investigated for digital radiography. The purpose of this work was to evaluate the active matrix flat panel digital x-ray detectors in terms of their modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE). In this paper, development and evaluation of a selenium-based flat-panel digital x-ray detector are described. The prototype detector has a pixel pitch of $139\;{\mu}m$ and a total active imaging area of $14{\times}8.5\;inch^2$, giving a total 3.9 million pixels. This detector include a x-ray imaging layer of amorphous selenium as a photoconductor which is evaporated in vacuum state on a TFT flat panel, to make signals in proportion to incident x-ray. The film thickness was about $500\;{\mu}m$. To evaluate the imaging performance of the digital radiography(DR) system developed in our group, sensitivity, linearity, the modulation transfer function(MTF), noise power spectrum (NPS) and detective quantum efficiency(DQE) of detector was measured. The measured sensitivity was $4.16{\times}10^6\;ehp/pixel{\cdot}mR$ at the bias field of $10\;V/{\mu}m$ : The beam condition was 41.9\;KeV. Measured MTF at 2.5\;lp/mm was 52%, and the DQE at 1.5\;lp/mm was 75%. And the excellent linearity was showed where the coefficient of determination ($r^2$) is 0.9693.