유연한 Gd₂O₂S:Tb 증감지 제작 및 피로누적에 대한 영향

박지군,양승우,전제훈,김주희,허예지,강상식,김교태,Park, Ji-Koon,Yang, Sung-Woo,Jeon, Je-Hoon,Kim, Joo-Hee,Heo, Ye-Ji,Kang, Sang-Sik,Kim, Kyo-Tae 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.7

본 연구에서는 연성을 형광체 층이 가질 수 있다면 외부의 기계적 외력에 대하여 장기간 안정성을 확보할 수 있을 것으로 기대하였다. 이에 본 연구에서는 스크린 프린팅 공법을 통하여 유연한 $Gd_2O_2S:Tb$ 증감지를 제작하였고 장기적인 외력에 의한 피로누적과 반복적인 외력에 의한 피로누적에 따른 영향을 고찰하고자 RMS 분석과 히스토그램을 분석을 통하여 영상 균일도를 평가하였다. 연구 결과, 지속적인 외력에 대하여는 지배적인 픽셀 영역이 일정하게 유지되면서 RSD가 10% 이내를 만족하였으나, 반복적인 외력의 경우 지배적인 픽셀 영역이 3 영역으로 분할되며 영상 균일도에 악영향을 미치며 RSD가 10% 이상으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 기존 방사선증감지에 대비하여 기계적 안정성을 확보함으로써 곡면 검출기의 적용 가능성을 제시하였으나 아직까지 플렉시블 검출기에 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이러한 결과 유연성을 가진 방사선 증감지는 다양한 곡면에 적용이 가능하므로 향후 핵의학, 치료용, 산업 분야 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. In this study, it was expected that long-term stability against external mechanical external force could be secured if the phosphor layer had ductility. In this study, a bendable $Gd_2O_2S:Tb$ sensitized paper was fabricated by screen printing method and the image uniformity was evaluated through RMS analysis and histogram analysis to investigate the effect of fatigue accumulation due to long-term external force and repetitive external force. As a result, the dominant pixel area is maintained constant and the relative standard deviation is less than 10% for the long-term external force. However, for the repetitive external force, the dominant pixel area is divided into three areas and the image uniformity is adversely affected. Based on these results, it is suggested that the curved surface detector can be applied by securing the mechanical stability against the existing radiation sensitized paper. However, further studies are needed to apply it to the flexible detector. As a result, flexible radiation sensitizers can be applied to various curved surfaces, and it is expected to be applicable to various fields such as nuclear medicine, medical treatment, and industrial fields in the future.

유연한 Gd2O2S:Tb 증감지 제작 및 피로누적에 대한 영향

박지군,양승우,전제훈,김주희,허예지,강상식,김교태 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.7

In this study, it was expected that long-term stability against external mechanical external force could be secured if the phosphor layer had ductility. In this study, a bendable Gd2O2S:Tb ​​sensitized paper was fabricated by screen printing method and the image uniformity was evaluated through RMS analysis and histogram analysis to investigate the effect of fatigue accumulation due to long-term external force and repetitive external force. As a result, the dominant pixel area is maintained constant and the relative standard deviation is less than 10% for the long-term external force. However, for the repetitive external force, the dominant pixel area is divided into three areas and the image uniformity is adversely affected. Based on these results, it is suggested that the curved surface detector can be applied by securing the mechanical stability against the existing radiation sensitized paper. However, further studies are needed to apply it to the flexible detector. As a result, flexible radiation sensitizers can be applied to various curved surfaces, and it is expected to be applicable to various fields such as nuclear medicine, medical treatment, and industrial fields in the future. 본 연구에서는 연성을 형광체 층이 가질 수 있다면 외부의 기계적 외력에 대하여 장기간 안정성을 확보할 수 있을 것으로 기대하였다. 이에 본 연구에서는 스크린 프린팅 공법을 통하여 유연한 Gd2O2S:Tb 증감지를 제작하였고 장기적인 외력에 의한 피로누적과 반복적인 외력에 의한 피로누적에 따른 영향을 고찰하고자 RMS 분석과 히스토그램을 분석을 통하여 영상 균일도를 평가하였다. 연구 결과, 지속적인 외력에 대하여는 지배적인 픽셀 영역이 일정하게 유지되면서 RSD가 10% 이내를 만족하였으나, 반복적인 외력의 경우 지배적인 픽셀 영역이 3 영역으로 분할되며 영상 균일도에 악영향을 미치며 RSD가 10% 이상으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 기존 방사선증감지에 대비하여 기계적 안정성을 확보함으로써 곡면 검출기의 적용 가능성을 제시하였으나 아직까지 플렉시블 검출기에 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이러한 결과 유연성을 가진 방사선 증감지는 다양한 곡면에 적용이 가능하므로 향후 핵의학, 치료용, 산업 분야 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

X-ray Sensitivity of Hybrid-type Sensor based on CaWO4-Selenium for Digital X-ray Imager

박지군,남상희,김재형,Jang-Yong Choi,Sang-Sik Kang,Dong-Gil Lee 한국전기전자재료학회 2004 Transactions on Electrical and Electronic Material Vol.5 No.4

The development of digital x-ray detector has been extensively progressed for the application of various medical modalities. In this study, we introduce a new hybrid-type x-ray detector to improve problems of a conventional direct or indirect digital x-ray image technology, which composed of multi-layer structure using a CaWO4 phosphor and amorphous selenium (a-Se) photoconductor. The leakage current of our detector was found to be ∼180 pA/cm2 at 10 V/m, which was significantly reduced than that of a single a-Se detector. The x-ray sensitivity was measured as the value of 4230 pC/cm2/mR at 10 V/m. We found that the parylene thin film between a CaWO4 phosphor and an a-Se layer acts as an insulator to prevent charge injection from indium thin oxide (ITO) electrode into an a-Se layer under applied bias.

Characterization of CdS Photocells for Portable X-ray Dosimeters

박지군,강상식,최일홍,노시철,김현희,최흥호,남상희 한국물리학회 2011 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.59 No.61

Given the importance of radiation monitoring, the development of portable dosimetry systems is of particular interest in a wide range of medical and industrial applications. Compared with bulky Geiger-M?ler-type proportional counters, semiconductor-based radiation detectors, particularly those using compound semiconductors, have drawn considerable recent interest due to their scope for miniaturization. CdS is a highly sensitive II-VI compound semiconductor whose internal resistance changes on exposure to X-rays and is capable of absorbing green light in the range of 2.5 - 3.5 eV (490 - 511 nm). Despite its slow response compared with amorphous selenium, it has several advantages for digital radiography because of its low voltage requirements, high X-ray sensitivity, and high absorption coefficient. In this study, the X-ray detection characteristics of a CdS photocell were evaluated for use in an economical, portable X-ray dosimeter. A CdS photocell with a thickness of 20 탆 was fabricated by using thermal evaporation, and the ratio of its photocurrent to its dark current was found to be on the order of 105 with a maximum allowed power consumption of over 80 mW. The cell was incorporated into a prototype X-ray dosimeter system with an 8051 microprocessor, used to measure the output voltage characteristics of the CdS cell for various tube voltages, tube currents, and exposure times. The experimental results confirmed good linearity with tube voltage and current, but a delayed response. The results of this study can be used as the basis for the design of accurate, economical, and portable X-ray dosimeters.

진공증착법을 이용한 비정질 셀레늄 변환체의 전하캐리어 이동특성 분석

박지군,최일홍,이미현,이광표,유행수,정봉재,강상식 한국방사선학회 2010 한국방사선학회 논문지 Vol.4 No.4

본 연구에서는 X선 조사에 의해 생성된 전하의 이동현상을 조사하기 위해 비행시간 측정방법을 이용하였다. 이 측 정기술은 일반적으로 디지털 X선 영상 변환물질의 전하 트랩 및 수송현상에 유용한 방법이다. 비행시간 측정법을 이용 하여 a-Se 광도전체의 전하 수송자의 과도시간 및 이동속도를 측정하였다. 시편제작을 위해 열증착법을 이용하여 유 리기판위에 400 ㎛ 두께의 a-Se 필름을 제작하였다. 측정결과, 전자와 정공의 과도시간은 10 V/㎛의 전기장에서 각각 229.17 ㎲ 와 8.73 ㎲ 였으며, 이동속도는 각각 0.00174 ㎠/V․s, 0.04584 ㎠/V․s 였다. 측정결과, 전자와 정공의 이 동 속도의 측정값에 다소 큰 차이를 보였으며, 이 결과로부터 전하수송 및 트랩 기전을 분석하는데 이용하였다. In this paper, transport properties of charge carrier which is produced by x-ray exposure were investigated.. It is the research of charge transport and specific property of trap that is performed in direct digital x-ray image receptor. We measured transit time and drift mobility of charge carriers of a-Se photoconductor using time-of-flight method. We made a testing glass with a-Se of 100 ㎛ thickness on corning glass using thermal evaporation method. As a result of this experiment, electron and hole transit time was each 229.17㎲ and 8.73㎲ at 10V/㎛ electric field and drift mobility was each 0.00174 ㎠/V․s, 0.04584 ㎠/V․s. But the results shows us different measurement value of electron and charge drift mobility and it was investigated about charge transport properties and trap mechanism.

디지털 방사선 촬영장치의 흉부촬영 최적 조사조건에 관한 연구

박지군,정봉재,박형후,노시철,강상식 한국방사선학회 2016 한국방사선학회 논문지 Vol.10 No.2

방사선학 영역에서의 디지털 영상 장치의 사용이 급격히 증가되고 있음에도 불구하고, 사용 장치에서의 최적 조사 조건 설정이 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 디지털 방사선 장치의 촬영조건에 따른 피폭선량 과 화질을 비교 평가하고자 하였다. 이에 CR, DR의 디지털 방사선 촬영장치를 이용하여 현재 사용하고 있 는 촬영조건을 기준으로 각 5단계씩 조건을 변경시키면서 피폭선량을 측정하였으며, 획득한 영상은 의료 영상전문가 20명에게 일본 결핵예방학회의 평가법을 준용하여 평가하였다. 그 결과, CR 시스템의 경우 기 준 조건인 110 kVp, 3.2 mAs에서의 화질평가 86점 보다 120 kVp, 1.5~2.4 mAs에서 화질평가 91, 95.5 점으로 보다 우수하게 나타났으며, 이 때 피폭선량 또한 기준 조건에서의 105.11 μGy 보다 낮은 61.3~98.4 μGy로 평가되었다. DR 시스템 경우는 오히려 기준 조건인 125 kVp, 3.2 mAs에서의 화질평가 91점보다 관전압이 낮은 영역인 112 kVp, 2.4~3.2 mAs에서 97점, 98.6점 사이의 높은 화질평가 점수를 나타내었으며, 피폭선량 또한 기준 조건에서의 93 μGy 보다 낮은 61.5 μGy, 77.2 μGy로 평가되었다. 이 러한 결과는 디지털 장치의 적절한 조사조건을 설정함으로써 동일한 화질의 영상에 대해 환자 피폭선량을 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. Despite of increasing the use of the digital imaging device in the radiology area, the setting on the optimal irradiation conditions are insufficient. In this study, the exposure dose and image quality by exposure condition of digital radiography device were compared. The exposure doses were obtained by adjusting the exposure condition as 5 steps respectively based on the exposure conditions that are currently used of CR and DR radiography devices. The acquired image has been assessed by 20 medical image professors using the assessment method of the Japanese Society for Tuberculosis Prevent. As a result, in the case of the CR system, the better image quality was obtained in the condition of 120 kVp and 1.5 mAs~2.4 mAs (quality score 91~95.5 points) than standard exposure condition(110 kVp, 3.2 mAs, 86 points). And exposure dose was evaluated as low with 61.3~98.4 μGy than standard condition(105.1 μGy). In DR system, however, the image quality score was higher as 97~98.6 points in the lower tube voltage range (112 kVp, 2.4~3.2 mAs) condition than the standard exposure condition (125 kVp, 3.2 mAs, 91 points). In addition, the exposure dose was 61.5-77.2 μGy lower than standard condition(93 μGy). In addition, the exposure dose was low as 61.5-77.2 μGy than standard condition(93 μGy). With the results of this study, we confirmed that it is possible to reduce the patient exposure dose with the same image quality by adjusting the optimal exposure condition of digital device.

태양광 에너지 이용 기술ㆍ시장 현황 및 전망

박종목(朴鍾穆),지일환(池一煥),박지식(朴志植) 대한전기학회 1993 전기의 세계 Vol.42 No.5

관전압 증가에 기인한 산란선 발생의 화질 영향 연구

박지군,전제훈,양승우,김교태,최일홍,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.

Development of $14"{\times}8.5"$ active matrix flat-panel digital x-ray detector system and Imaging performance

박지군,최장용,강상식,이동길,석대우,남상희,Park, Ji-Koon,Choi, Jang-Yong,Kang, Sang-Sik,Lee, Dong-Gil,Seok, Dae-Woo,Nam, Sang Hee 대한방사선기술학회 2003 방사선기술과학 Vol.26 No.4

의료영상 분야에서의 디지털화가 시도되면서부터 평판형 디지털 영상검출기가 일반촬영 및 투시영상을 비롯한 다양한 영상 획득 장치에의 적용을 위해 꾸준히 연구, 개발되어져 왔다. 본 연구는 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기를 통해 획득된 영상의 평가를 통해 순수 국내 기술로 개발중인 디지털 방사선 검출기의 임상 사용여부를 확인하고, 영상평가의 주요인자인 modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE) 이용하여 정량적인 값을 도출함으로써 의료영상평가에 필요한 측정 방법 및 그 기초 자료의 제공을 그 목적으로 한다. 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기는 pixel pitch가 $139\;{\mu}m$이며, 전체 active area은 $14{\times}8.5\;inch^2$, 전체 pixel의 수는 3.9백만개이다. 디지털 X-선 검출기에서 광도전체로서 비정질 셀레늄은 TFT 평판 패널 위에 진공 증착된다. 비정질 셀레늄의 두께는 $500\;{\mu}m$이다. 디지털 방사선 검출기의 성능을 평가하기 위해 민감도, 선형성, MTF, NPS, 그리고 DQE가 측정되었다. 선형성 평가에서는 뛰어난 선형성[($r^2$)=0.9693]을 보였다. 측정된 민감도는 인가전압 $10\;V/{\mu}m$에서 $4.16{\times}10^6\;ehp/pixel{\cdot}mR$이며, MTF는 2.5\;lp/mm에서 52%이다. 그리고 DQE는 1.5\;lp/mm에서 75%이다. 본 연구를 통해 영상평가 측정 기술의 기본적 토대를 마련하고, 측정된 값은 국내 기술로 개발중인 비정질 셀레늄을 이용한 직접방식의 디지털 방사선 검출기의 임상적 사용가치가 충분함을 뒷받침할 수 있는 기초 자료로서 제공될 수 있을 것으로 판단된다. 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.

Blocking layer 적용을 통한 HgI₂ 방사선 변환센서의 신호대 잡음비 향상에 관한 연구

박지군,윤인찬,최수림,윤주선,이영규,강상식,Park, Ji-Koon,Yoon, In-Chan,Choi, Su-Rim,Yoon, Ju-Sun,Lee, Young-Kyu,Kang, Sang-Sik 한국방사선학회 2011 한국방사선학회 논문지 Vol.5 No.2

본 연구에서는 적충 구조를 이용하여 누설전류를 저감 시키는 기술을 적용하여 입자침전법을 이용한 방사선 영상 센서의 변환 물질을 개발하였다. 이는 디지털 방사선 영상 검출기의 두 가지 방식 중 하나인 직접방식에 사용되는 핵심 소자로 기존의 비정질셀레늄(a-Se)을 대체하여 더욱 효율이 높은 후보 물질들이 연구되어지는 가운데 태양전지와 반도체 분야에서 이미 많이 사용되어온 이종접합을 이용해 누설 전류를 저감 시키는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 사용되는 입자 침전법 제조방법은 검출 물질 제작이 용이하고 높은 수율과 대면적의 검출기 제작에 적합하나 높은 누설 전류가 의료 영상에 있어서 문제가 되어 오고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 적충 구조를 이용하여 누설 전류를 저감시킨다면 PIB법을 이용하여 간편하게 향상된 효율의 디지털 방사선 검출기를 제작 할 수 있다고 사료 되어 진다. 본 연구에서는 누설 전류와 민감도에 대한 전기적 신호를 측정하여 제작된 적충 구조의 방사선 검출 물질의 특성 평가가 이루어 졌다. In this study, the basic research verifying possibility of applications as radiology image sensor in Digital Radiography was performed, the radiology image sensor was fabricated using double layer technique tio decrease dark current. High efficiency material in substitution for a-Se have been studied as a direct method of imaging detector in Digital Radiography to decrease dark current by using Hetero junction already used as solar cell, semiconductor. Particle-In-Binder method is used to fabricate radiology image sensor because it has a lot of advantages such as fabrication convenient, high yield, suitability for large area sensor. But high leakage current is one of main problem in PIB method. To make up for the weak points, double layer technique is used, and it is considered that high efficient digital radiation sensor can be fabricated with easy and convenient process. In this study, electrical properties such as leakage current, sensitivity is measured to evaluate double layer radiation sensor material.