• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.32-32
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• 2008

X-ray detector는 의료용, 산업용 등 다양한 분야에서 사용되어지고 있으며 기존의 Analog X-ray 방식의 환경오염, 저장공간 부족, 실시간 분석의 어려움 등의 문제점들을 해결하기 위하여 Digital X-ray로의 전환과 연구가 활발하며 이에 따른 관심도 높아지고 있는 살점이다. Digital X-ray detector는 p-영역과 n-영역 사이에 아무런 불순물을 도핑하지 않은 진성반도체(intrinsic semiconductor) 층을 접합시킨 이종접합 PIN 구조의 photodiode 이다. 이 소자는 역바이어스를 가해주면 p영역과 n영역 사이에서 캐리어 (carrier)가 존재하지 않는 공핍 영역이 발생하게 된다. 이런 공핍 영역에서 광흡수가 일어나면, 전자-정공 쌍이 발생한다. 그리고, 발생한 전자-정공 쌍에 전압이 역방향으로 인가되는 경우, 전자는 양의 전극으로 이동하고, 정공은 음의 전극으로 이동한다. 이와 같이, 발생한 캐리어들을 검출하여 전기적인 신호로 변환 시킨다. 고해상도의 Digital X-ray detector를 만들기 위해서는 누설전류에 의한 noise 감소와 소자의 높은 안정성과 내구성을 위한 높은 breakdown voltage를 가져야 한다. 본 연구에서는 Digital X-ray detector의 leakage current 감소와 breakdown voltage를 높이기 위하여 guradring과 gettering technology를 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 기판으로는 $10k\Omega{\cdot}cm$ resistivity를 갖으며, n-type <111>인 1mm 두께의 4인치 Si wafer를 사용하였다. 그리고 pixel pitch는 $100{\mu}m$이며 active area는 $80{\mu}m{\times}80{\mu}m$인 $32\times32$ array를 형성하여 X-ray를 조사하여 소자의 특성을 평가 하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권3호
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• pp.105-110
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• 2016

Sparse angular sampling has been studied recently owing to its potential to decrease the radiation exposure from computed tomography (CT). In this study, we investigated the analytic reconstruction algorithm in sparse angular sampling using the sinogram interpolation method for improving image quality and computation speed. A prototype of the spectral CT system, which has a 64-pixel Cadmium Zinc Telluride (CZT)-based photon-counting detector, was used. The source-to-detector distance and the source-to-center of rotation distance were 1,200 and 1,015 mm, respectively. Two energy bins (23~33 keV and 34~44 keV) were set to obtain two reconstruction images. We used a PMMA phantom with height and radius of 50.0 mm and 17.5 mm, respectively. The phantom contained iodine, gadolinium, calcification, and lipid. The Feld-kamp-Davis-Kress (FDK) with the sinogram interpolation method and Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM) algorithm were used to reconstruct the images. We evaluated the signal-to-noise ratio (SNR) of the materials. The SNRs of iodine, calcification, and liquid lipid were increased by 167.03%, 157.93%, and 41.77%, respectively, with the 23~33 keV energy bin using the sinogram interpolation method. The SNRs of iodine, calcification, and liquid state lipid were also increased by 107.01%, 13.58%, and 27.39%, respectively, with the 34~44 keV energy bin using the sinogram interpolation method. Although the FDK algorithm with the sinogram interpolation did not produce better results than the MLEM algorithm, it did result in comparable image quality to that of the MLEM algorithm. We believe that the sinogram interpolation method can be applied in various reconstruction studies using the analytic reconstruction algorithm. Therefore, the sinogram interpolation method can improve the image quality in sparse-angular sampling and be applied to CT applications.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1989년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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• pp.512-514
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• 1989

A time-correlated single photon counting system combined with a mode locked $Ar^+$ laser has been utilized to measure the fluorescence decay. A side-on type photomultiplier tube has been used as a photon detector. By restricting the sensitive area and the position of the photocathode, the transit time differencies of photoelectrons in PMT has been reduced. The fluorescence life time of rhodamin 6G in ethylene glycol measured 3.9$\pm$10 ns.

• 한국광학회지
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• 제14권6호
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• pp.573-577
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• 2003

Hong-Ou-Handel 간섭계를 이용한 광자쌍의 4차 간섭실험에서 두 광자의 뭉침이 단일계수에 미치는 영향을 조사하였다. 검출기의 단일광자 시간 분해능보다 짧은 시간간격으로 두 광자가 검출기에 입사할 때 하나의 검출기에서 측정되는 단일계수가 현저하게 줄어드는 변화를 확인하였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.22-25
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• 2017

Superconducting nanowire single photon detectors (SNSPD) have become the most competent photon-counting devices in wide range of wavelengths. Especially in the communication wavelength (infrared), SNSPD has shown unbeatable superior performance compared to the state-of-art semiconductor single photon detectors. The technology has matured enough for the last decade so that several commercial systems are now almost ready for routine use in general optics experiments. Here we summarize briefly the recent progress in this research field, and hope to motivate further research on the improvement of the device and the system. We cover the basic key concepts, device and system performances, remaining issues and possible further research directions of SNSPD.

• 한국광학회지
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• 제5권1호
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• pp.90-99
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• 1994

모드록킹된 피코초 레이저, 고속전자장치, 전자관형 광증배관 등을 사용하여, 피코초 분해능을 갖는 시간상관 단광자 계수 장치 및 시분해 스펙트럼 측정 장치를 제작하였다. 기기감음함수는 레이저의 펄스모양, 고속전자장치의 timing jitter 및 walk, 광증배관과 증폭기의 특성에 민감함을 보여주었다. 광학계의 분산등을 보정하여 25 ps의 반치폭을 갖는 기기감응함수를 얻었으며, 이와 같은 결과는 이 장치를 사용할 경우 deconvolution을 통하여 10 ps 이하의 분해능으로 피코초에서 마이크로초의 넓은 범위에 걸쳐서 여기상태 소멸시간의 측정이 가능함을 보여준다.

• Korean Journal of Radiology
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• 제24권10호
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• pp.1006-1016
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• 2023

Objective: Computed tomography (CT) is an established method for the diagnosis, staging, and treatment of multiple myeloma. Here, we investigated the potential of photon-counting detector computed tomography (PCD-CT) in terms of image quality, diagnostic confidence, and radiation dose compared with energy-integrating detector CT (EID-CT). Materials and Methods: In this prospective study, patients with known multiple myeloma underwent clinically indicated whole-body PCD-CT. The image quality of PCD-CT was assessed qualitatively by three independent radiologists for overall image quality, edge sharpness, image noise, lesion conspicuity, and diagnostic confidence using a 5-point Likert scale (5 = excellent), and quantitatively for signal homogeneity using the coefficient of variation (CV) of Hounsfield Units (HU) values and modulation transfer function (MTF) via the full width at half maximum (FWHM) in the frequency space. The results were compared with those of the current clinical standard EID-CT protocols as controls. Additionally, the radiation dose (CTDIvol) was determined. Results: We enrolled 35 patients with multiple myeloma (mean age 69.8 ± 9.1 years; 18 [51%] males). Qualitative image analysis revealed superior scores (median [interquartile range]) for PCD-CT regarding overall image quality (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), edge sharpness (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), image noise (4.0 [4.0-4.0] vs. 3.0 [3.0-4.0]), lesion conspicuity (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), and diagnostic confidence (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]) compared with EID-CT (P ≤ 0.004). In quantitative image analyses, PCD-CT compared with EID-CT revealed a substantially lower FWHM (2.89 vs. 25.68 cy/pixel) and a significantly more homogeneous signal (mean CV ± standard deviation [SD], 0.99 ± 0.65 vs. 1.66 ± 0.5; P < 0.001) at a significantly lower radiation dose (mean CTDIvol ± SD, 3.33 ± 0.82 vs. 7.19 ± 3.57 mGy; P < 0.001). Conclusion: Whole-body PCD-CT provides significantly higher subjective and objective image quality at significantly reduced radiation doses than the current clinical standard EID-CT protocols, along with readily available multi-spectral data, facilitating the potential for further advanced post-processing.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.411-414
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• 2002

The CdTe semiconductor detector has a higher detection efficiency for x-rays and $\square$amma rays and a wider energy band gap compared with Si and Ge semiconductor detectors. Therefore, the size of the detector element can be made small, and can be operated at room temperature. The interaction between a CdTe detector and incident x-rays is mainly photoelectric absorption in the photon energy range of up to 100 keV. In this energy range, Compton effects are almost negligible. We have developed a 256 channel CdTe array detector system for monochromatic x-ray CT using synchrotron radiation. The CdTe array detector system, the element size of which is 1.98 mm (h) x 1.98 mm (w) x 0.5 mm (t), was operated in photon counting mode. In order to improve the spatial resolution, we tilted the CdTe array detector against the incident parallel monochromatic x-ray beam. The experiments were performed at the BL20B2 experimental hutch in SPring-8. The energy of incident monochromatic x-rays was set at 55 keV. Phantom measurements were performed at the detector angle of 0, 30 and 45 degrees against the incident parallel monochromatic x-rays. The linear attenuation coefficients were calculated from the reconstructed CT images. By increasing the detector angle, the spatial resolutions were improved. There was no significant difference between the linear attenuation coefficients which were corrected by the detector angle. It was found that this method was useful for improving the spatial resolution in a parallel monochromatic x-ray CT system.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권3호
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• pp.443-451
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• 2017

유방촬영술은 유방암의 조기검진을 위해 시행되는 대표적인 검사이다. 하지만 유방 구성물질의 물리적 특성에 의존하는 유방촬영상은 병변의 악성 또는 양성 여부에 대한 정보 제공이 불가능하다. 이중에너지 영상 감산법을 시행하는 경우 유방촬영상에서 특정 물질에 대한 정보를 추출할 수 있지만 피폭선량을 증가시킬 뿐만 아니라 물질분리의 정확도를 감소시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 물질의 선감약계수를 적용한 유방팬텀을 모사하여 광자계수검출기 기반 이중에너지 유방촬영에서 특정 물질에 대한 가중함수를 적용하여 분리의 정확도를 향상시킬 수 있는 기술을 제안하였다. 그리고 유방팬텀영상으로부터 물질분리의 정확도를 평가하기 위해 대조도 및 잡음 특성을 분석하였다. 분석 결과 이중에너지 가중 영상 감산법의 악성종양에 대한 대조도는 일반적인 유방촬영과 이중에너지 영상 감산법에 비해 각각 0.98, 1.06배로 큰 차이가 없다. 그렇지만 이중에너지 가중 영상 감산법 적용 시 양성종양에 대한 대조도가 0에 근사하기 때문에 양성종양에 대한 악성종양의 상대적인 대조도가 13.54배로 크게 향상된 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서 제안하는 이중에너지 가중 영상 감산법은 유방촬영 진단의 정확도 향상에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.523-530
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• 2019

본 연구의 목적은 광자계수검출기 기반 스펙트럼 전산화단층촬영을 이용하여 K-각 영상을 획득하고, 이를 통해 3차원 융합진단영상을 구현하여 임상적 이용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험을 통한 K-각 영상획득을 위해 스펙트럼 전산화단층촬영 시스템을 이용하였다. 희석된 iodine과 gadolinium 조영제가 주입된 6개의 튜브를 돼지고기에 삽입하여 팬텀을 제작하였다. 100 kVp 관전압과 $500{\mu}A$ 관전류 조건에서 발생된 X-선을 이용하였으며, iodine과 gadolinium의 K-각 흡수에너지를 고려한 35 및 52 keV에 저 에너지 문턱값을 설정하여 K-각 영상을 획득하였다. 융합진단영상은 일반적인 전산화단층촬영 영상과 스펙트럼 전산화단층촬영을 통해 획득한 iodine 및 gadolinium 영상을 정합하여 획득하였다. 두 가지 조영제 기반 융합진단영상의 CNR은 일반적인 CT보다 평균적으로 6.76-14.9배 높았으며, 3차원 융합진단영상은 각 조영제의 물질 지도 정보를 제공할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안하는 방법을 통해 전산화단층영상의 화질을 향상시킬 수 있으며 특정 물질의 추가적인 정보를 제공을 통해 진단의 효율성을 증가시킬 수 있다.