휴대용 XRF (X-Ray Fluorescence) 장치에 적용할 수 있는 40 kV용 투과 양극형 W-Target tube와 Rh-Target tube를 개발하고 특성을 조사하였다. 특성 x-ray의 에너지와 연속 x-ray의 선량특성은 알려진 결과와 잘 일치함을 확인하였고, 최대 선량을 추출하기 위한 양극금속 박막의 최적 두께는 W-target tube의 경우 약 $2.6{\mu}m$, Rh-target tube의 경우 약 $2.7{\mu}m$ 임을 밝혀내었다. 또한 관전압 40 kV, 관전류 $60{\mu}A$로 30분 동안 연속적으로 작동시켰을 때 양극에서의 온도는 $50^{\circ}C$를 넘지 않아 휴대용 XRF장치에 적용할 수 있음을 확인하였다.
X-ray high-voltage generator is the most important part that can decide the radiation exposure dose affecting a patient or operator according to the characteristic. If decrease of X-ray radiation exposure dose and output characteristic of high-voltage generator is unstable, a patient or operator must be exposed to more radiation. This study measures and analyzes the exposure dose reproducibility and output characteristic according to a change of tube current on the various rectification methods of diagnostic X-ray equipment. It can find that quality bastardize and output is increased if voltage of X-ray tube is increased. Exposure dose reproducibility according to output of X-ray equipment is extremely excellent in inverter type, and is stable in order of following three-phase, a single-phase and condenser method. This study can find that the reply incidence of high-voltage generator is generated due to difference in rectification method, noise occurs in X-ray due to that, quality of an image is decreased due to that, and medical diagnosis can be failed due to that.
본 논문은 고주파 공진형 PWM 인버터식 X-선 장치의 인버터에 단상과 3상 전파정류방식 및 PSU 전원을 연결시켰을 때 나타나는 단시간 출력특성에 대해 분석하였다. X-선의 선질은 X-선관에 입력되는 DC 전압 파형에 의존한다. DC 출력전압 파형은 DC 전압전원의 고조파 왜곡에 의해 영향을 받는다. 이러한 관전압 파형의 왜곡은 X-선 출력의 직선성, 재현성 및 출력선질을 저하시킨다. 따라서 본 논문에서는 DC 출력전압 파형과 세 가지 형식의 DC 입력전원 형식에 따른 출력선량을 비교하였고 이에 따른 실험결과를 검토하였다.
Kim, Chul-Ki;Kim, Kwang-Mo;Lee, Sang-Joon;Lee, Jun-Jae
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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제45권6호
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pp.836-845
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2017
Gravimetric method is usually used to evaluate air-dry density, which is governing physical or mechanical properties of wood. Although it had high evaluation accuracy, the method is time consuming process. Thus, this study was conducted to estimate air-dry density of wood with high accuracy by using polychromatic X-ray and digital detector as alternative of gravimetric method. To quantify polychromatic X-ray projection for evaluating air-dry density, Lambert-Beer's law with the integral value of probability function was used. The integral value was used as weighting factor in the law, and it was determined by conducting simple test at various penetration depths and tube voltage. Mass attenuation coefficient (MAC) of wood also calculated by investigating polychromatic X-ray projection according to species, penetration depth and tube voltage. The species had not an effect on change of MAC. Finally, an air-dry density of wood was estimated by applying the integral value, MAC and Lambert-Beer's law to polychromatic X-ray projection. As an example, the relation of the integral value (${\alpha}$) according to penetration depth (t, cm) at tube voltage of 35 kV was ${\alpha}=-0.00091t{\times}0.0184$ while the regression of the MAC (${\mu}$, $cm^2/g$) was ${\mu}=0.5414{\exp}(-0.0734t)$. When calculation of root mean squared error (RMSE) was performed to check the estimation accuracy, RMSE at 35, 45 and 55 kV was 0.010, 0.013 and $0.009g/cm^3$, respectively. However, partial RMSE in relation to air-dry density was varied according to tube voltage. The partial RMSE below air-dry density of $0.41g/cm^3$ was $0.008g/cm^3$ when tube voltage of 35 kV was used. Meanwhile, the partial RMSE above air-dry density of $0.41g/cm^3$ decreased as tube voltage increased. It was conclude that the accuracy of estimation with polychromatic X-ray and digital detector was quite high if the integral value and MAC of wood were determined precisely or a condition of examination was chosen properly. It was seemed that the estimation of air-dry density by using polychromatic X-ray system can supplant the gravimetric method.
본 연구에서는 미국 Xoft 사에서 근접치료 장치(elecronic brachytherapy)를 목적으로 개발된 소형 X-선 튜브를 치과용 영상장비로 사용함에 있어서 고전압 발생장치의 제어용 장치를 개발하고 영상용 제어 방식으로 최적화하고자 한다. 연구에서 사용된 X-선 튜브와 고전압 발생 장치는 각각 Axxent S700과 XF060NZZ485를 사용하였고, AT90CAN128 MCU를 사용하여 제어보드를 제작하였다. 관전압을 50 kV로 고정한 후에 제어 방식에 따라서 필라멘트 전류 제어 방식과 관전류제어 방식으로 나누었다. 필라멘트 제어 방식은 다시 필라멘트 가열 시간에 따라서 5초와 10초의 두 가지로 나누어 실험하였다. 필라멘트 전류 제어 방식에서는 필라멘트 예열 시간이 10초 이상이 되지 않으면 설정된 관전류 값에 도달하기 어려웠고, 관전류가 발생하는 필라멘트 전류도 1,300~1,350 mA로 가변적이었으며, 관전류가 발생된 이후에도 설정된 목표 값에 도달하기 위해서는 약 5초 이상의 시간이 소요되었다. 하지만 관전류 제어 방식에서는 관전류가 설정된 목표 값에 시간 지연 없이 즉각적으로 도달하였으며 그 때의 필라멘트 전류 값은 1,500 mA였다. 본 연구에서는 소형의 X-선 튜브에 고전압을 안정적으로 공급하는 제어 장치를 개발하였고, 방사선 영상장비로 사용함에 있어서는 관전류 제어 방식이 적합함을 보였다.
본 연구는 병원 및 대학교 등에 설치된 X선 발생장치를 대상으로 진단용 방사선 발생장치의 품질관리 항목을 적용하여 성능 비교를 하여 주기적인 성능관리의 중요성을 인식시켜 성능유지 및 관리에 도움을 주고자 한다. 우선 재현성 및 직선성 실험결과 모든 실험조건에서 합격기준에 부합되었으며 주기적인 정도관리가 부족한 GX-650장치의 경우 재현성 평가의 백분율 오차가 높았으며 직선성 평가에서는 관전압을 100 kVp로 설정 시 0.105로 백분율 오차에서 벗어나게 측정되었다. 또한 관전압 및 관전류의 정확도 평가결과 상대적으로 X선 발생횟수가 낮은 장치에서 백분율 오차가 낮은 것을 알 수 있었다. 반가층 실험은 모든 장치에서 관전압 별 반가층 기준에 모두 포함되었다. 따라서 병원용, 실습용 구분보다는 모든 장치의 정도관리의 중요성을 인식하고 적극적으로 장치의 성능관리를 시행하여 장치를 유지 관리해야 할 것이며 특수의료장비처럼 짧은 주기의 정도관리 제도를 마련해야 할 것으로 사료된다.
본 연구는 흉부 X-ray 검사 시 디지털 영상의 적절한 유효 Detector exposure index (DEI) 범위 내의 영상의 Dose area product (DAP)값과 유효선량을 비교함으로써 적절한 관전압의 범위를 확인하고자 하였다. GE Definium 8000을 사용하여 흉부팬텀을 이용한 Chest PA 검사를 재현하였다. kVp range는 60~130 kVp, mAs range는 2.5 ~ 40 mAs로 설정하였다. 획득한 영상을 유효한 DEI 범위의 영상으로 분류하고 측정한 DAP을 이용하여 PC-Based Monte Carlo Program을 통해 유효선량을 계산하였다. 영상의 정량적 평가를 하기 위해 Picture archiving and communication system을 이용하여 흉추, 갈비뼈가 포함된 폐야부위, 갈비뼈가 포함되지 않은 폐야부위, 간 등 총 네 부분의 Signal to noise ratio (SNR)를 측정하였다. 관전압 별 그룹의 유의성은 Kruskal-wallis test와 사후검정으로 Mann-whitney test를 시행하여 검증하였으며 검증에 사용된 신뢰구간은 95%이다. 총 13개의 관전압 중 적정한 유효 DEI 범위안에 포함된 네개의 관전압 (60~90 kVp)을 각각 비교하였을 때, DAP는 60 kVp를 기준으로 80 kVp, 90 kVp를 비교한 결과에서만 유의한 차이를 보였다 (p= 0.034, 0.021). 유효선량은 모든 관전압 그룹에서 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). SNR은 간 부위에서 80 kVp와 90 kVp를 제외한 모든 그룹에서 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 그러므로 디지털 환경에서 적정한 흉부 X-ray 영상의 농도를 나타내기 위해 100 kVp 이상의 고관전압은 환자 선량 및 영상 측면에서 재고할 필요성이 있다고 사료된다.
The conventional types of X-ray generators were bulky in physical size and heavy in weight, and the control accuracies of the output voltages were not always satisfactory. The high frequency switching inverter and converter technology on power conversion and control systems have been greatly closed up introducing power semiconductor devices. To decreasing the volume and the weight of high voltage transformer, and to stabilize ripple. In this paper, the newly developed x-ray generator in a low cost using duty modulation PWM inverter. This system verify improved performance by stabilize ripple of X-ray tube voltage and compared the reproducibility, linearity and dose in single phase, three phase and PSU.
Control of scattered radiation is one of very important factors in the use of medical radiation. In general X-ray exam, the causes, measurement methods, and the kind of detectors of scattered rays within the radiation area are diverse. In this study, the dose of scattered ray was measured by changing the thickness of the polycarbonate phantom and the tube voltage. As a result of measurement of scattered radiation, the results show that the scattered dose significantly(p<.05) increased with growing of thickness of phantom in the tube voltage 40, 50 and 60 kVp(F(p)<.05, R2>64%). As tube voltage increased at all phantom thicknesses, the scattered dose also significantly(p<.05) increased(F(p)<.05, R2>69%). In cases where a significant correlation was shown, the coefficient of determination of more than 60% was shown in regression analysis. The results of this study can be used as data on scattered radiation dose according to the tube voltage and the object thickness in general X-ray imaging exam.
We investigated the thermal characteristics of rotating anode X-ray tube to develop it for digital radiography by using computer simulation. The target which is the area of the anode struck by electrons is the most important component to get a long life of X-ray tube. So we analyze the thermal characteristics of the target and rotor assembly according to their emissivity by using ANSYS transient thermal simulation and then compare with the measured data of the target temperature operating in aging process of X-ray tube. Especially, keeping the lead coated layer as the role of metal lubricant on ball bearing enables to prevent the noise in rotating anode. The simulation result showed that its temperature was under the melting point of the lead in X-ray tube for digital radiography with 1.2 mm large focal spot 0.6 mm small focal spot and 150 kV tube voltage. We also investigated the relationship between the diameter of the anode shaft and the temperature of the anode and rotor assembly. It has been confirmed that the smaller anode shaft could be good for the rotor thermal characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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