친환경 차폐물질을 이용한 이중구조 차폐체의 설계

박지군(Ji Koon Park)최일홍(Il Hong Choi),박형후(Hyung Hoo Park),양승우(Sung Woo Yang),김교태(Kyo Tae Kim),강상식(Sang Sik Kang) 한국방사선학회 2016 한국방사선학회 논문지 Vol.10 No.8

최근 납의 대체물질로서 연구되고 있는 바륨(Ba)과 요오도(I) 등은 차폐능은 우수하지만, 30 keV 근처의 에너지 영역에서 특성 X선이 방출되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 황산바륨(BaSO 4 )과 산화비스무스(Bi O)로 구성된 친환경 이중차폐체의 적용가능성을 검증하기 위한 선행연구로 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 투과스펙트럼, 차폐율 등을 평가하였다. 평가결과, 0.6mm 두께의 Pb 단일층과 비교하여 0.1 mm 두께의 Ba SO 4 하부층에 BiO 층의 두께가 0.4 mm 와 0.5 mm에서는 각각 차폐율이 1.9 %, 3.9 % 높은 성능을 보였 다. 뿐만 아니라, 상대적인 중량 또한 각각 34.5 %, 28 % 경량화가 가능하다는 것을 알 수 있었다. Recently, a barium(Ba) and an iodine(I) being studied as a conventional lead(Pb) alternatives of shielding material has excellent shieding rate, but the characteristic x-ray photons in the energy range near 30 keV line is released. In this study, with bismuth oxide(BiO) coupled barium sulfate(BaSO 4 ) double layer, transmitted spectra, shieding rates and relative weighting rates were evaluated to validate the applicability of eco-friendly double layer shieding structure using monte carlo simulations as a prior study. From the evaluation results, in 0.4mm and 0.5mm thickness of BiO layers coupled with top 0.1mm-BaSO 4 layer, the shieding rate showed 1.9% and 3.9% higher than 0.6mm thickness of Pb single layer, respectively. In addition, the relative weight also 28% and 34.5% lower than 0.6mm-Pb in 0.4mm and 0.5mm thickness of BiO layers coupled with top 0.1mm-BaSO 4 layer.

광계수형 디지털 검출기 개발을 위한 광도전체 물성 연구

박지군(Ji Koon Park),노시철(Si Cheol Noh),최일홍(Il Hong Choi),정봉재(Bong Jae Jung),강상식(Sang Sik Kang) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2014 No.추계

현재 TFT LCD 기반의 평판형 검출기를 이용한 디지털 X선 센서를 이용한 디지털 X선 영상장치가 활용되고 있으며, 특히 광계수형 센서 기술에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 광계수형 X선 영상 센서의 정량적 성능평가를 위한 기시법 제시를 통해 광도전체 물질의 물성을 평가하였다. 먼저 광계수형 X선 영상 센서의 검출물질인 광도전체의 누설전류 및 Xray sensitivity 측정을 수행하였으며, signal shaphing time 결정을 위한 rising time 특성을 평가하였다. 또한 광도전체에 입사하는 단위면적당 포톤수를 정의하기 위해 IEC 6222012-1-2 권고안을 바탕으로 셋업 연구를 수행하였으며, 이를 바탕으로 charge collection effieciency를 평가하였다. 그 결과 광도전체 층의 누설전류는200pA/mm2, Xray sensitivity 7nC/cm2mR으로 측정되었으며, rising time 0.765μ‘s, 80% charge collection efficiency로 평가되었다. Recently, the digital Xray imaging devices using a TFT LCDbased flat panel detector has been used. And lots of research on the photon counting sensor has been reported. In this study, we evaluated the physical properties of the photoconductor by suggesting the standard and testing method for quantitative performance evaluation of photon counting xray imaging sensor. First, we measured the leakage current and the sensitivity of photon counting xray imaging sensor and we evaluated the characteristic of rising time for determining the signal shaping time. In addition, the setup study was conducted on the basis of the IEC 62220-1-2 recommendations to define the number of incident photons per unit area. And the efficiency of the charge collection was also evaluated. As a result, the characteristic was measured as 200 pA/mm2 of the leakage current, 7 nC/cm2mR of the Xray sensitivity, and 0.765 μs of the rising time. The charge collection efficiency was evaluated as 80%.

고에너지 X선 선량계 적용을 위한 TiO₂ 첨가된 요오드화수은 반도체 검출기 제작 및 평가

최일홍,노성진,박정은,박지군,강상식,Choi, Il Hong,Noh, Sung Jin,Park, Jung Eun,Park, Ji Koon,Kang, Sang Sik 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

본 연구에서는 선형가속기의 소조사면에 보다 정확한 선량계측이 가능하고, 빔 분포 영상화가 가능 계측시스템 개발을 위해 반도체화합물을 이용한 검출 센서를 제작하여 성능평가를 하였다. 센서 제작은 대면적 필름 형성을 위해 입자침전법을 이용하였다. 고에너지 X선에 대한 검출 특성은 암전류, 출력전류, 상승시간, 하강시간, 응답지연 측정을 통해 조사되었다. 측정 결과, $TiO_2$가 혼합된 $HgI_2$ 센서가 $PbI_2$, PbO, $HgI_2$ 보다 우수한 특성을 보였다. 선형가속기를 이용하여 선형성, 재현성 및 정확성 평가를 수행하였으며, 결과적으로 실제 임상에 적용되고 있는 선량 검출기와 감응 특성을 비교 시 재현성, 선형성 및 정확성 등에서 매우 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. In this paper, for a new detection system development with the better accurate dose evaluation and beam distribution imaging using the small field irradiation of linear accelerator, the compound semiconductor based detection sensors were fabricated and the performance evaluation was investigated. The special particle-in-binder sedimentation was used for a large area film sensor fabrication. The detection properties for high energy x-rays were investigated from a dark current, an output current, a rising time, a falling time, and response delay measurement. The experimental results, the $TiO_2$ mixed $HgI_2$ sensor showed the best electrical characteristics than $PbI_2$, PbO, pure $HgI_2$. Linearity, repeatability, and accuracy tests from LINAC were tested, the $TiO_2$ mixed $HgI_2$ sensor showed the better performance than the commercially available dosimetry devices.

A Study for Effects of Image Quality due to Scatter Ray produced by Increasing of Tube Voltage

Ji-Koon Park(박지군),Je-Hoon Jun(전제훈),Sung-Woo Yang(양승우),Kyo-Tae Kim(김교태),Il-Hong Choi(최일홍),Sang-Sik Kang(강상식) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.7

진단목적의 방사선 의료 영상의 활용의 증가에 따라 환자의 피폭 선량 증가와 의료영상의 진단적 가치 저하에 기여하는 산란선의 관리 및 저감을 위한 연구는 필수적이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 관전압 증가에 따른 산란선의 증감이 영상 화질에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 ANSI 흉부 팬텀을 이용하여, 관전압 변화에 따른 산란선 발생 비율을 측정하고, 산란선의 발생에 따른 화질 영향을 RMS(Root Mean Square) 입상성 평가, RSD(Relative Standard Deviation) 및 NPS(Noise Power Spectrum) 분석을 통해 고찰하였다. 관전압 증가에 따른 산란선 발생비율은 73 kV 관전압에서 48.8%, 93 kV 관전압 인가시 80.1%로 점차 증가하는 것으로 확인되었다. 관전압 증가에 따른 산란선 증가의 화질 영향을 분석하기 위한 RMS 분석 결과, 관전압 증가에 따른 RMS 값이 증가하는 것으로 나타나 영상의 입상성이 떨어지는 결과로 도출되었다. 공간주파수 2.5 lp/mm에서의 NPS 값 또한 관전압 73 kV 인가에 비해 93kV 관전압 증가시 20% 정도 영상의 잡음이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 관전압 변화에 따른 산란선 발생이 화질에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 이러한 연구 결과는 의료영상 품질 개선을 위한 연구의 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 판단된다. In diagnostic medical imaging, it is essential to reduce the scattered radiation for the high medical image quality and low patient dose. Therefore, in this study, the influence of the scattered radiation on medical images was analyzed as the tube voltage increases. For this purpose, ANSI chest phantom was used to measure the scattering ratio, and the scattering effect on the image quality was investigated by RMS evaluation, RSD and NPS analysis. It was found that the scattering ratio with increasing x-ray tube voltage gradually increased to 48.8% at 73 kV tube voltage and to 80.1% at 93 kV tube voltage. As a result of RMS analysis for evaluating the image quality, RMS value according to increase of tube voltage was increased, resulting in low image quality. Also, the NPS value at 2.5 lp/mm spatial frequency was increased by 20% when the tube voltage was increased by 93 kV compared to the tube voltage of 73 kV. From this study, it can be seen that the scattering radiation have a significant effect on the image quality according to the increase of x-ray tube voltage. The results of this study can be used as basic data for the improvement of medical imaging quality.

광계수형 기반의 X선 영상센서 적용을 위한 광도전체 물성 연구

박지군(Ji Koon Park),노시철(Si Cheol Noh),최일홍(Il Hong Choi),정봉재(Bong Jae Jung),강상식(Sang Sik Kang) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

현재까지 TFT 기반의 평판형 어레이를 이용한 디지털 X선 영상장치가 이용되어 왔다. 그러나, 최근 광계수형 센서기술에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 광계수형 X선 영상 센서의 정량적 성능 평가를 위한 기시법 제시를 통해 광도전체 물질의 물성을 평가하였다. 먼저 광계수형 X선 영상 센서의 검출물질인 광도전체의 누설전류 및 X선 민감도 측정을 수행하였으며, 신호 정형 시간 결정을 위한 상승시간 특성을 평가하였다. 또한 광도전체에 입사하는 단위면적당 포톤수를 정의하기 위해 IEC 62220-1-2 권고안을 바탕으로 셋업 연구를 수행하였으며, 이를 바탕으로 전하수집효율를 평가하였다. 그 결과 광도전체 층의 누설전류는 200 pA/mm2, X선 민감도는 7 μC/cm2R 이며, 상승시간은 0.765 μs으로 평가되었다. Digital X-ray imaging devices using a TFT based flat panel array has been used in medical field. But, recently, lots of research on the photon counting sensor has been reported. In this study, we evaluated the physical properties of the photoconductor by suggesting the standard and testing method for quantitative performance evaluation of photon counting x-ray imaging sensor. First, we measured the leakage current and the sensitivity of photon counting x-ray imaging sensor and we evaluated the characteristic of rising time for determining the signal shaping time. In addition, the set-up study was conducted on the basis of the IEC 62220-1-2 recommendations to define the number of incident photons per unit area. And the efficiency of the charge collection was also evaluated. As a result, the characteristic was measured as 200 pA/mm2 of the leakage current, 7 μC/cm2R of the X-ray sensitivity, and 0.765 μs of the rising time.

고에너지 X선 선량계 적용을 위한 TiO2 첨가된 요오드화수은 반도체 검출기 제작 및 평가

최일홍(Il Hong Choi),노성진(Sung Jin Noh),박정은(Jung Eun Park),박지군(Ji Koon Park),강상식(Sang Sik Kang) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

본 연구에서는 선형가속기의 소조사면에 보다 정확한 선량계측이 가능하고, 빔 분포 영상화가 가능 계측시스템 개발을 위해 반도체화합물을 이용한 검출 센서를 제작하여 성능평가를 하였다. 센서 제작은 대면적 필름 형성을 위해 입자침전법을 이용하였다. 고에너지 X선에 대한 검출 특성은 암전류, 출력전류, 상승시간, 하강시간, 응답지연 측정을 통해 조사되었다. 측정 결과, TiO2가 혼합된 HgI2 센서가 PbI2, PbO, HgI2 보다 우수한 특성을 보였다. 선형가속기를 이용하여 선형성, 재현성 및 정확성 평가를 수행하였으며, 결과적으로 실제 임상에 적용되고 있는 선량 검출기와 감응 특성을 비교 시 재현성, 선형성 및 정확성 등에서 매우 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. In this paper, for a new detection system development with the better accurate dose evaluation and beam distribution imaging using the small field irradiation of linear accelerator, the compound semiconductor based detection sensors were fabricated and the performance evaluation was investigated. The special particle-in-binder sedimentation was used for a large area film sensor fabrication. The detection properties for high energy x-rays were investigated from a dark current, an output current, a rising time, a falling time, and response delay measurement. The experimental results, the TiO2 mixed HgI2 sensor showed the best electrical characteristics than PbI2, PbO, pure HgI2. Linearity, repeatability, and accuracy tests from LINAC were tested, the TiO2 mixed HgI2 sensor showed the better performance than the commercially available dosimetry devices.

Design and Fabrication of HgI2 Sensor for Phosphor Screen based flat panel X-ray Detector

Ji Koon Park(박지군),Bong Jae Jung(정봉재),Il Hong Choi(최일홍),Si Cheol Noh(노시철) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.12

본 연구에서는 새로운 구조의 X선 영상 검출기로써 광민감 HgI2 층이 포함된 CsI:Na 형광층의 구조를 설계하였다. 이러한 구조에서 X선은 두꺼운 CsI:Na 층에서 가시광선으로 변환된 후 하부의 얇은 HgI2 층에서 전하로 변환된다. CsI:Na와 HgI2로 구성된 복합구조의 두께를 최적화하기 각 층의 두께를 변화시켜 X선에 대한 흡수효율을 시뮬레이션 하였다. 현재 상용화된 a-Se 단일층의 검출기는 수십 kV의 고전압이 요구되고, CsI:Na/a-Si 구조의 간접변환 방식은 낮은 변환효율을 가지는 단점이 있다. 본 연구의 결과로 제시된 새로운 형태의 CsI:Na/HgI2 복층 구조의 x-ray 검출기는 고전압이 필요한 직접 변환방식의 단점과 간접 변환방식의 낮은 효율을 보완할 수 있을 것으로 생각된다. In this study, from a new x-ray detector that combines a columnar CsI:Na scintillation layer with a photosensitive mercuric iodide layer was investigated. In this structure, X-rays are converted into visible light on a thick CsI:Na layer, which is then converted to electric charges in a thin HgI2 bottom layer. The thin coplanar mercuric iodide films as a photosensitive converter requiring only a few tens of volts of bias, associated with a thick columnar coating of phosphor layer, were simulated and designed. The results of this research suggest that the new coplanar x-ray detector with a hybrid-type structure can resolve the following problems: high voltage from the a-Se, and low conversion efficiency from the indirect conversion method. The results of this research suggest that the new CsI:Na/HgI2 x-ray detector with a double-layer type structure can resolve the following problems: high voltage from the direct conversion method, and low conversion efficiency from the indirect conversion method.

The Study of Forward Scattering Dose according to the Thickness of Filter in General Radiography

최일홍(Il Hong Choi),김교태(Kyo Tae Kim),허예지(Ye Ji Heo),강상식(Sang Sik Kang),노시철(Si Cheol Noh),정봉재(Bong Jae Jung),남상희(Sang Hee Nam),박지군(Ji Koon Park) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.7

최근 다색 X-ray 중 저에너지 광자의 비율을 감소시키는 필터에 대한 관심이 대두되고 있으나 X선 경화현상으로 인하여 나타나는 영상 화질에 영향에 대해서는 간과되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 필터에 따른 전방산란율의 변화를 평가함으로써 의료영상 품질에 영향을 미치는 산란선량을 정량적으로 고찰하였다. 실험 결과, 필터 두께가 증가함에 따라 최대 13.9%p의 전방산란율이 증가하는 추세가 나타나는 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 바탕으로 한국 산업규격에서 권고된 필터 두께를 준수할 경우 환자의 피폭선량을 저감하면서도 약 1%p 이내의 전방산란율 만이 의료영상에 노이즈에 추가적으로 기여할 것으로 사료된다. 그러므로 환자의 피폭선량을 저감화하면서도 의료영상의 품질을 개선하기 위해서는 적절한 필터의 활용이 중요할 것으로 사료된다. Recently there has been increasing interest in the filter to reduce the proportion of low-energy photons in the polychromatic X-ray, affect the quality of the image quality by X-ray hardening effect is a situation that has been overlooked. In this study, by evaluating the change in FSR based on the filter and it was quantitatively discuss scatter dose affecting the medical image quality. The results of the experiment, as the thickness of the filter is increased, up to 13.9%p, that tends to FSR increases appearance were evaluated. Based on these results, in compliance with the thickness of the filter that has been recommended in KS standard, even while reducing the radiation dose of the patient, in addition to the noise to about 1%p within the FSR only medical image the contribution to it is conceivable. Therefore, even while reducing radiation dose of the patient, in order to improve the quality of the medical image, the use of appropriate filter is considered important.

친환경 활성탄 복합시트의 유해물질 저감 연구

최일홍(Il-Hong Choi),강상식(Sang-Sik Kang),이수민(Su-Min Lee),양승우(Seung-Woo Yang),김교태(Kyo-Tae Kim),박지군(Ji-Koon Park) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.5

최근 웰빙이라는 자연친화적인 건강한 삶을 핵심 가치로 추구하면서 실내 공기질의 개선을 위한 다양한 친환경 제품이 개발되고 있다. 본 연구에서는 기존 친환경 도료의 문제점을 해결할 뿐만 아니라 천연방사성 물질인 라돈 저감이 가능한 활성탄 복합 시트를 개발하고 라돈, HCHO, VOCs에 대한 저감 효과를 평가 하였다. 활성탄 복합 시트는 규산나트륨 에멀젼과 활성탄을 혼합하여 활성탄 액상 도료를 제조하고 에어스 프레이 공법을 통하여 복합 시트로 제작하였다. 제작된 활성탄 복합 시트에 대한 유해물질 저감 성능을 분석하기 위해 라돈은 환경부 고시, HCHO 및 VOCs는 KCL-FIR-1085 기준에 부합하도록 설계하였다. 실험 결과, 제작된 활성탄 복합 시트는 20시간에서 약 90.8%의 라돈 저감 효율을 가지는 것으로 평가되었고, HC HO 및 VOCs는 3시간에서 각 96.7%, 96.6%의 저감 효율이 나타났다. 이러한 결과는 실내 공기 질 개선을 위한 제품 개발 시 기초 자료로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다. Recently, various environmentally friendly products have been developed for improving the indoor air quality while pursuing a well-being nature-friendly healthy life as a core value. In this research, we not only solve the problems of existing environmentally friendly paints, but also developed a charcoal composite seats that can reduce radon, which is a natural radioactive substance, and evaluated the reduction effect of radon, formaldehyde and volatile organic compounds. In the charcoal composite seats, a sodium silicate emulsion and charcoal were mixed to prepare an charcoal liquid coating material, and the composite seats was fabricated by air-spray coating method. In order to analyze the hazardous substance reduction performance of the fabricated charcoal composite seats, radon was designed to comply with the Ministry of the Environment standard, formaldehyde and volatile organic compounds were designed to comply with KCL-FIR-1085 standard. As a result of the experiment, the fabricated charcoal composite seats was evaluated as having a radon reduction capability of about 90.8% from 20 hours, formaldehyde and volatile organic compounds were 3 hours, and the reduction capability of 96.7% and 96.6% was found respectively. It is considered that these results can be utilized as basic data at the time of product development for improvement of indoor air quality.

부가필터 사용 시 전방 산란선량에 따른 화질 영향에 대한 연구

최일홍(Il-Hong Choi),김교태(Kyo-Tae Kim),허예지(Ye-Ji Heo),박형후(Hyong-Hu Park),강상식(Sang-Sik Kang),노시철(Si-Cheol Noh),박지군(Ji-Koon Park) 한국방사선학회 2016 한국방사선학회 논문지 Vol.10 No.8

현 임상에서는 저에너지 광자를 감소시키기 위한 알루미늄 재질의 부가필터를 이용하고 있다. 하지만, 부가필터의 이용은 X-ray 경화현상으로 인하여 발생하는 산란선량이 화질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 부적절한 필터 두께를 이용은 환자에게 불필요한 노출이 발생하는 선량 크리프 현상이 나타날 수 있다. 이 에 본 연구에서는 부가필터 사용 시 X선 빔 경화현상으로 인한 평균 에너지 증가에 따른 전방 산란선량 발생이 영상 화질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 RMS 및 RSD를 측정하였다. 연구 결과, 부 가필터 두께가 증가할수록 전방산란율과 더불어 상대표준편차가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 상대표준편차는 평균값에 대한 표준편차가 상대적 크기를 의미한다. 평균값을 신호로 표준편차를 노이즈 성분으로 판단할 때 영상의 해상력에 지표인 신호 대 잡음비가 감소하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 부가필터 사용에 따른 전방산란율과 화질의 상관관계가 있음을 정량적으로 검증하 였다. 결과적으로, 북미방사선방호측정위원회에서 70 kVp 이상의 관전압에서 권고하는 2.5 mmAl 두께의 필터 사용 시 사용하지 않았을 때에 비해 14.6%가 증가되었다. 이러한 연구 결과는 영상 품질 개선을 위한 필터 연구 시 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. Recent clinical field utilizes the aluminium filter in order to reduce the low-energy photons. However, the usage of the filter can cause adverse effect on the image quality because of the scattered dose that is generated by X-ray hardening phenomenon. Further, usage of filter with improper thickness can be a reason of dose creep phenomenon where unnecessary exposure is generated towards the patient. In this study, the author evaluated the RMS and the RSD analysis in order to have a quantitative evaluation for the effect of forward scattering dose by the filter on the image. as a result of the study, the FSR and the RSD was increased together with the increasing of thickness of the filter. In this study the RSD means the standard deviation of the mean value is relatively size. It can be understood that the signal-to-noise ratio decreases when the average value is taken as a signal and the standard deviation is judged as a noise. The signal-to-noise ratio can understanding as index of resolution at image. Based on these findings, it was quantitatively verified that there is a correlation of the image quality with the FSR by using an additional filter. The results, a 2.5 mmAl which is as recommended by NCRP in the tube voltage of 70 kVp or more showed the 14.6% on the RSD when the filter was not in used. these results are considered able to be utilized as basic data for the study about the filter to improve the quality of the image.