A Study of the Electrical Properties of Bottom Electrodes for Bendable Sensors in Diagnostic X-ray Irradiation

최근영,윤량영,신요한,한무재,김교태,허예지,남상희 대한의용생체공학회 2016 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.6 No.1

Purpose Some recent studies on bendable sensors havereported the reduction of distortion in X-ray shots caused bythe patient’s physical structure. In the field of diagnosticradiology, images are nowadays captured using flat paneldetectors, but it is difficult to take the geometrical body typeand physical characteristics of patients into considerationwith flat panels; this may distort images. This studyevaluates the bending and electrical properties of bottomelectrode-based sensors with bending capability. Methods This study evaluates the bending and electricalproperties of bottom electrode-based sensors with aluminium,copper, and indium tin oxide films. These sensors are fabricated,and their performance concerning bending resistance, sensitivity,and signal-to-noise ratio are evaluated and compared with areference sensor. Results These sensors are shown to provide similar results tothe reference sensor in what concerns the cubic functionality(of approx. 99%) of their response to tube voltage variations. The Al film-based sensor shows he lowest SNR value; theCu film shows excellent sensitivity, but with a slightly highdark current, resulting in a low SNR value. Conclusions Bendable detectors are possible solutions tomitigate the distortion in X-rays obtained with flat paneldetector. The results of this study can potentially be used asbasic research to support the next-generation bendabledetectors, and thus improve these distortions, caused by theX-ray patient’s physical structure.

Feasibility Study on an Integrated AEC-Grid Device for the Optimization of Image Quality and Exposure Dose in Mammography

김교태,윤량영,한무재,허예지,송영근,허성욱,오경민,박성광 한국물리학회 2017 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.71 No.8

Currently, in the radiation diagnosis field, mammography is used for the early detection of breast cancer. In addition, studies are being conducted on a grid to produce high-quality images. Although the grid ratio of the grid, which affects the scattering removal rate, must be increased to improve image quality, it increases the total exposure dose. While the use of automatic exposure control is recommended to minimize this problem, existing mammography equipment, unlike general radiography equipment, is mounted on the back of a detector. Therefore, the device is greatly affected by the detector and supporting device, and it is difficult to control the exposure dose. Accordingly, in this research, an integrated AEC-grid device that simultaneously performs AEC and grid functions was used to minimize the unnecessary exposure dose while removing scattering, thereby realizing superior image quality.

의료영상시스템에서 피부입사선량 평가를 통한 산란선 영향에 관한 연구

김교태,허예지,김한솔,신요한,윤량영,강상식,박지군,남상희 대한방사선방어학회 2015 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2015 No.10

일반촬영장치에서 디지털 검출기에 적용하기 위한 Bendable 하부 전극에 관한 연구

신요한(Yo-Han Shin),윤량영(Ryang-Young Yun),한무재(Mu-Jae Han),김교태(Kyo-Tae Kim),김진선(Jin-Seon Kim),오경민(Kyeong-Min Oh),남상희(Sang-Hee Nam) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.춘계

디지털 방사선 기술을 활용한 진단장비의 경우 대부분 평판형 검출기를 활용하고 있지만 평판형 검출기의 경우 환자의 체형이나 신체적 특징을 고려하지 못하여 영상 왜곡이 발생하는 문제점이 있다. 이에 본 연구는 인체의 기하학적 구조에 의한 왜곡을 저감하기 위한 Bendable 특성을 가진 하부전극 기반의 Sensor를 제작하고, 이에 대한 전기적 특성 평가를 수행하였다. 제작된 Sensor들은 3 point bending test 방법으로 bendable 특성을 평가하였고, 이 때 손상이 발생하지 않 은 Sensor 중 가장 두꺼운 두께의 시편들을 선정하여 X-ray의 에너지에 따른 민감도 및 누설전류 그리고 신호대잡음비 와 같은 전기적 특성을 평가하였다. 실험결과, Metal mesh film과 Cu film은 민감도가 낮고 비교적 누설전류가 커서 전 극으로서의 요구조건을 충족시키지 못하는 것으로 나타났고, PET film의 경우 ITO glass 보다 SNR이 우수한 것으로 평 가되었다. 이러한 하부전극을 활용한다면 차세대 검출기에서 요구하는 Bendable 특성이 구현된 X-ray 검출기 제작이 가 능할 것으로 사료된다. Most diagnostic device based on digital radiation technology uses flat-plate detector. However, flat panel detector has image distortion problem due to its inability to consider body shape and physical characteristics of patients. Accordingly, in this research, a sensor based on bottom electrode potential with bendable characteristics was built to reduce image distortion caused by geometrical structure of human body and the corresponding electrical characteristic assessment was performed. The bendable characteristics of sensors built in this research were assessed using 3 point bending test methods. Then, among the sensors without defect, the ones with the highest thickness were selected to assess electrical characteristics such as X-ray sensitivity, dark current and SNR. According to results, metal mesh film and Cu film had low sensitivity and relatively high level of dark current, not satisfying the requirements as electrode. In the case of PET film, however, it has superior SNR compared to ITO glass. It is expected that use of such bottom electrodes could lead to building a X-ray detector with bendable characteristics required by next generation detector.

전계효과에서 정전위 형성을 이한 Insulator 제작과 두께 변화에 따른 저항특성

한무재(Moo-Jae Han),신요한(Yo-Han Shin),윤량영(Ryang-yung Yoon),최근영(Gun-yung Choi),오경민(Kyung-Min Oh),남상희(Sang-Hee Nam) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.추계

현재 X-ray 검출 시스템에서 Integration 방식의 성능 개선 연구방향은 국한되어지며, 이로 인해 개선치의 한계를 나타내고 있다. 또한 물질 특성의 한계로 인해 더욱 미세한 선량을 검출하기 어려운 실정이다. 이와 달리 전계효과를 나타내 는 검출 기술은 디락-점이라는 높은 저항 peak를 활용함으로써 미세 선량 검출이 가능하다. 이를 활용하기 위한 전계 형 성은 절연물질을 통한 정전위 형성층이 필수적으로 요구되며, 절연물질의 두께에 따라 달라 질 수 있는 절연 특성에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 PIB 증착 방식을 이용한 정전위 형성층 제작과 그에 따른 절연 효과 및 특성에 대한 분석을 통하여 활용 가능성을 검증하였다. 절연물질로 Si based oxide를 활용하여 다양한 절연두께를 제작하였으며, 인가전압에 따라 측정되는 drift current를 저항으로 산출하여 절연 두께에 따른 저항의 특성을 분석하였다. 그 결과, 2 V와 3 V의 인가전압을 걸어주었을 때, 최대치의 저항 값을 나타내었으며, 이러한 최대 점은 절연물질의 두께가 증가할수록 3 V에서 2 V로 최대치를 나타내는 peak가 shift되는 현상이 나타났다. 이러한 결과를 토대로 PIB방식을 이용한 절연 물질층 제작은 전계효과 검출시스템의 차세대 검출기 연구에 대한 활용 가능성을 입증하였다. For the current X-ray detection system, researches into an integration system for improving performance is limited, indicating a limit to improvement. Furthermore, the limit of material properties makes it difficult to detect finer dose. Alternatively, the detection technology indicating filed effect uses resistance peak referred to as Dirac point, enabling it to detect minute-dose. To form an electric field to utilize this, it is critical to form an electric potential layer through insulation materials and there is the need of conducting studies on the dielectric properties which may vary depending on the thickness of insulation materials. Thus, in this study, the author prepared constant-potential formation layer using PIB deposition and analyzed the applicability of it through analyzing its insulating effect and properties. Constant-potential formation layers of various thicknesses were prepared using Si-based oxide as insulation material and the drift current measured in accordance with the applied voltage was calculated into resistance so as to analyze the properties of resistance in accordance with insulation thicknesses. As a result, the applied voltage of 2V and 3V showed resistance peak and this resistance peak shifted from 3V to 2V with an increase in the thickness of insulation material. Through the preparation of insulation material layer using PIB method based on the above results, the author has proved the applicability of the findings of this study to the researches into next-generation field effect detection system.

페를린을 이용한 후면 반사막 두께에 따른 광학 특성에 대한 연구

김교태(Kyo-Tae Kim),신요한(Yo-Han Shin),윤량영(Ryang-Yung Yoon),박병규(Byeong-Gyu Park),허예지(Ye-Ji Heo),강상식(Sang-Sik Kang),박지군(Ji-Koon Park),남상희(Sang-Hee Nam) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.추계

형광체 스크린 제작 시 보편적으로 이용되는 스크린 프린팅 방법은 상부 반사막의 불균일한 계면특성을 야기하여 산란반사의 문제점을 초래한다. 이에 본 연구에서는 유기성 투명 박막 소재인 페를린 기반의 하부 반사막에 대하여 연구하였다. 연구 결과, 광투과율과 광학적 특성은 Trade-off 관계에 있음을 증명하였고 광투과율을 90% 이하로 제작 시 산란기전을 통한 발광 효율 증가로 인하여 하부 반사막으로써의 역할을 수행할 수 있을 것으로 사료된다. 차후 최적화된 후면 반사막을 제작하기 위해서는 굴절률 제어에 대한 다각적인 연구가 필요할 것으로 사료되며, 본 연구의 결과는 다양한 문 제 해결을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. The screen printing method which is generally used for fabrication of phosphor screens raises problem with diffuse reflectance because it causes lack of uniformity on upper reflection coating. Thus, this study was focused on the parylene, the organic transparent thin film, based lower reflection coating. According to the result, it was proved that the penetration ratio and light optical property are related with 'Trade-off relationship', and it is considered to be able to be used as lower reflection coating with the enhancement of luminance efficiency by scattering mechanism when fabricate with lower penetration ratio of light than 90%. it is considered that the variety researchs about refractive index control will be needful for the optimized reflective film on the back reflector. Also these results are consiedered to be able to the basic reference for diverse solution of problems.

간접방식 디지털 검출기에 적용하기 위한 Bendable 형광체 스크린 제작 및 광학 특성 평가

신요한(Yo-Han Shin),김교태(Kyo-Tae Kim),허예지(Ye-Ji Heo),한무재(Mu-Jae Han),최근영(Geun-Young Choi),윤량영(Ryang-Young Yun),박지군(Ji-Koon Park),남상희(Sang-Hee Nam) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.추계

영상의학 분야는 IT 산업의 발전에 힘입어 평판형 디지털 검출기를 널리 활용하고 있으나, 이는 인체의 기하학적 형태 를 고려하지 못하여 영상에 왜곡이 발생되는 문제점이 있다. 이에 본 연구는 기존 문제점의 저감을 위한 기초연구로써 Bendable 특성을 가지는 형광체 Screen를 통한 디지털 검출기의 일종인 간접방식 검출기의 개선가능성 평가를 수행하였 다. 또한, 본 연구에서는 적·녹·청색의 형광을 발하는 3가지 형광체를 활용하여 Bendable 형광체 스크린으로 제작하여 X-ray 선량에 따른 형광 발생량 및 민감도를 평가한 후 분석하였다. 실험 결과, CaWO4는 형광 발생량 및 민감도는 상대 적으로 낮아 개선이 필요할 것으로 평가하였으며, Gd2O2S:Tb는 타 형광체에 비하여 월등히 높은 형광 발생량 및 민감도 를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로, Gd2O2S:Tb로 제작된 Bendable 형광체 스크린은 Bendable 특성이 구현된 검출 기 개발의 기반이 될 것으로 기대된다. The flat panel detector which is supported by IT technology is widely used for Radiology field. However, these detectors have a problem with distortions on the image because they can’t consider the curves on human body. Therefore, in this study, the improvement possibility of indirect detector which is kind of digital detector was conducted with phosphor screens which have bendable properties for decrement of image distortion as a primary research. The 3 kind of phosphors which have red, green, blue colors were used for this research were fabricated to bendable phosphor screens and analysed about change of luminescent properties and sensitivities by X-ray dose. As the results of this research, CaWO4 was considered to be improved its characteristics because it showed very low value of luminescent property and sensitivity. The Gd2O2S:Tb, However, showed highly superior characteristics on luminescent property and sensitivity. According to these results, additional experiments about bendable phosphor screen with Gd2O2S:Tb is considered to be able to the groundwork for development of indirect detectors with bendable property