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

박지군,정봉재,최일홍,노시철,Park, Ji Koon,Jung, Bong Jae,Choi, Il Hong,Noh, Si Cheol The Institute of Electronics and Information Engin 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.12

본 연구에서는 새로운 구조의 X선 영상 검출기로써 광민감 $HgI_2$ 층이 포함된 CsI:Na 형광층의 구조를 설계하였다. 이러한 구조에서 X선은 두꺼운 CsI:Na 층에서 가시광선으로 변환된 후 하부의 얇은 $HgI_2$ 층에서 전하로 변환된다. CsI:Na와 $HgI_2$로 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/$HgI_2$ 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 $HgI_2$ 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/$HgI_2$ 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.

CMOS 기반 X선 영상의 해상력 향상을 위한 Gd₂O₂S:Tb 미세형광체 필름 제작 및 영상 질 평가

강상식,최영준,정봉재,노시철,조창훈,윤인찬,박지군,Kang, Sang-Sik,Choi, Young-Zoon,Jung, Bong-Jae,No, Si-Cheul,Cho, Chan-Hoon,Yoon, In-Chan,Park, Ji-Koon 한국방사선학회 2011 한국방사선학회 논문지 Vol.5 No.5

본 연구는 고해상도 디지털 X선 영상 검출기 적용을 위해 미세 $Gd_2O_2S$:Tb 형광체 분말을 저온 액상법을 이용하여 합성하였다. 제조된 형광체 분말을 이용하여 입자침전법을 이용하여 형광체 필름을 제작하여 발광특성을 조사하였다. 측정결과, Tb 첨가농도에 따른 상대적인 발광량 측정결과 5 wt%의 첨가농도에서 가장 높은 발광효율을 보였으며, 첨가농도가 증가할수록 소광현상에 의한 발광강도가 급격히 감소하는 경향을 보였다. 또한 270 ${\mu}m$ 두께의 $Gd_2O_2S$:Tb에서 2945 pC/$cm^2$/mR의 발광 강도를 가졌으며, 발광 강도가 거의 포화되는 것을 관찰할 수 있었다. 끝으로 제조된 형광체의 영상획득 성능을 평가하기 위해 상용화된 CMOS 센서를 이용하여 X선 영상을 획득하여 MTF, NPS를 측정하여 DQE 평가를 수행하였다. 측정결과, DQE(0)의 값은 37%로 다소 낮은 값을 보였다. 향후 필름 제조 공정상의 문제점을 해결한다면, DQE를 개선할 수 있을 것으며, 고해상도 의료 방사선 영상 시스템 적용에 유용하게 적용 가능할 것으로 판단된다. In this study, fine $Gd_2O_2S$:Tb powder was synthesized by using a low temperature solution-combustion method for a high-resolution digital x-ray imaging detector. From the fabricated phosphor power, the fine scintillator films was fabricated by particle sedimentation method and was investigated the luminescent property. From the experimental results of relative light output as a function of terbium concentration, the highest luminescent efficiency has at 5 wt% Tb concentration, and luminescent intensity decreased rapidly according to quenching effect about higher Tb concentration. Also, the relative light output of $270{\mu}m$-$Gd_2O_2S$:Tb film has 2945 pC/$cm^2$/mR. And light intensity was saturated at higher film thickness. Finally, to evaluate an image acquisition performance of fabricated phosphor, images were obtained by using commercial CMOS sensor and measured the MTF, NPS, and DQE. DQE(0 lp/mm) of fine phosphor film has 37%. But, DQE improvement of fine phosphor film is possible by resolving problem of film fabrication process and has a significant potential in the application of digital radiation imaging system later.

Contrast Method를 이용한 디지털 X선 영상과 필름 영상의 영상 질(Quality) 평가

박지군(ji-Koon Park),정봉재(Bong-Jae Jung),최장용(Jang-Yong Choi),강상식(Sang-Sik Kang) 대한방사선과학회 2011 방사선기술과학 Vol.34 No.1

본 논문은 현재 임상에서 사용되고 있는 비정질 셀레늄을 이용한 평판형 X선 영상 검출기를 통해 획득된 영상의 변조전달함수(MTF)에 대한 정량적인 값을 도출하였다. 영상 질(quality)의 주요변수인 MTF의 측정은 먼저 test pattern 영상을 획득한 다음, contrast method를 이용하여 공간주파수(spatial frequency)에서의 line profile을 디지털 값으로 획득하여 MTF를 계산하였다. 측정 결과, test pattern 영상에서 3.0 lp/mm에서 36.1%의 MTF 값을 나타냈으며, 종래의 필름 영상보다 약 2배 높은 해상력을 가짐을 알 수 있었다. 측정된 값은 비정질 셀레늄을 이용한 직접방식의 디지털 방사선 검출기의 임상적 사용가치가 충분함을 뒷받침 할 수 있는 기초 자료로서 제공될 수 있을 것으로 판단된다. In this paper, an image quality evaluation of amorphous selenium based x-ray system was performed using modulation transfer function (MTF) measurement. MTF as a main factor of imaging quality evaluation was investigated by contrast method from acquired test pattern image. The MTF value was measured to 36.1% at 3.0 lp/mm which is twice as high as that in the film image. Compared with other studies, the results demonstrate that amorphous selenium based x-ray detector is clinically meaningful.

방사선사의 직무요구와 소진간의 관계에서 감성지능의 역할

안성아(Seong-Ah Ahn),정봉재(Bong-Jae Jung) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2010 방사선기술과학 Vol.33 No.4

본 연구의 목적은 병원에서 근무하고 있는 방사선사의 직무요구와 소진간의 관계에서 감성지능의 조절효과를 파악하는데 있다. 본 연구의 결과를 요약하면 첫째, 둘째, 방사선사의 직무요구(역할갈등, 인지요구, 업무량)가 소진(감정고갈, 개인성취감저하, 비인격화)에 유의한 영향을 미치는 변수로 나타났다. 인지요구와 업무량이 감정고갈에 유의한 영향을 미쳤으며, 역할갈등과 업무량은 개인성취감 저하에 유의한 영향을 미쳤다. 그리고 역할갈등과 인지 요구는 비인격화에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 직무요구(역할갈등, 인지요구, 업무량)와 소진(감정고갈, 개인성취감저하, 비인격화)과의 관계에서 감성지능의 조절효과를 검증하였는데, 검증결과 인지요구와 개인성취감저하 관계에서 감성지능의 조절효과가 있었다. 그리고 역할갈등과 비인격화 관계에서 감성지능의 조절효과가 있었고, 인지요구와 비인격화 관계에서 감성지능의 조절효과가 있는 것으로 나타났다. The purpose of this study is to investigate the relationships between job role and exhausting metal status of radiologic technologists. The results showed as follows: First, job demand(role conflict, recognition demend, work demend) of radiologic technologist highly correlated to its exhausting mental status. Second, emotional intelligence moderated the relation between on the relationship between job demand(recognition demend) and burn-out(decline of success). We concluded that radiologic technologist's intervention for burn-out have positive effect on improving organizational performance. Further studies are needed to develop and test the effect of intervention programs for emotional intelligence and burn-out control.

Stroke 환자 CT영상을 이용한 질감특징분석

박형후(Hyong-Hu Park),정봉재(Bong-Jae Jung),노시철(Si-Cheol Noh),박지군(Ji-Koon Park) 대한전자공학회 2016 대한전자공학회 학술대회 Vol.2016 No.6

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 for Optimal Exposure Condition of Chest Examination of Digital Radiography System

박지군(Ji-Koon Park),정봉재(Bong-Jae Jung),박형후(Hyong-Hu Park),노시철(Si-Cheol Noh),강상식(Sang-Sik Kang) 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 피폭선량과 화질을 비교 평가하고자 하였다. 이에 CR, DR의 디지털 방사선 촬영장치를 이용하여 현재 사용하고 있는 촬영조건을 기준으로 각 5단계씩 조건을 변경시키면서 피폭선량을 측정하였으며, 획득한 영상은 의료영상전문가 20명에게 일본 결핵예방학회의 평가법을 준용하여 평가하였다. 그 결과, CR 시스템의 경우 기준 조건인 110 kVp, 3.2 mAs에서의 화질평가 86점 보다 120 kVp, 1.5~2.4 mAs에서 화질평가 91, 95.5점으로 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. 이러한 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.

Gd₂O₂S:Tb 필름 기반의 X선 영상 센서 제작 및 해상력 평가

최수림(Su-Rim Choi),정봉재(Bong-Jae Jung),박형후(Hyong-Hu Park),문종욱(Jong-Wook Moon),박지군(Ji-Koon Park),강상식(Sang-Sik Kang) 대한전자공학회 2015 대한전자공학회 학술대회 Vol.2015 No.6

본 연구에서는 침전법을 이용하여 Gd₂O₂S:Tb 형광체 필름을 제작하여, 형광체 입자 크기와 형광체 필름 두께의 변화에 따른 화질 영향을 Contrast method을 이용하여 평가하였다. 제작된 형광체 필름을 기존 상용화된 CMOS 기반의 센서와 접합하여 획득한 영상을 Rad-icon CMOS 센서에서 획득한 영상을 비교 분석하였다. 그 결과 형광체 입자의 크기가 작을수록, 형광체 필름의 두께가 얇을수록 기존 상용화된 제품에 비해 우수한 MTF 값을 획득할 수 있었다. 입자크기에 따른 MTF 평가에서는 2 lp/mm 공간주파수에서의 MTF 값이 기존 제품의 0.6에 비해, 본 연구에서 제작한 2.5㎛ 형광체 입자의 경우, 0.71로 높게 평가되었다. 또한 형광체 필름 두께에 따른 해상력 평가 결과는 120㎛에서 0.82, 150㎛ 두께에서 0.71 및 210㎛ 두께에서 0.59로 형광체 필름 두께가 증가할수록 MTF 값이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 이는 상용화된 Rad-icon CMOS 센서(형광체 두께 150㎛)의 0.6에 비해 본 연구에서 제작한 2.5㎛ 입자크기, 150㎛ 형광체 두께의 형광체 필름에서 0.71 로 다소 높게 측정되었다.

전산화단층촬영용장치의 모의 평가를 통한 평가방법 및 평가기준의 개선방안에 관한 연구

김교태(Kyo-Tae Kim),허예지(Ye-Ji Heo),신정욱(Jung-Wook Shin),노시철(Si-Cheul Noh),정봉재(Bong-Jae Jung),강상식(Sang-Sik Kang),남상희(Sang-hee Nam),박지군(Ji-Koon Park) 한국방사선학회 2013 한국방사선학회 논문지 Vol.7 No.5

국외의 경우 의료기기의 품질보증(QA)의 중요성이 대두되고 있으나, 국내의 경우 품질보증 평가기준이 명확하게 제시되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 국내ㆍ외 문헌 조사 및 비교 및 분석을 통하여 개선된 새로운 품질보증 평가기준 및 평가방법을 제시하고자 하였으며, 모의 평가 수행을 통하여 적합성을 확인하였다. 국내의 문헌 조사 결과, 다수의 항목이 주관적인 평가 방법을 이용하고 있으며, 정확성 및 재현성 평가로는 부족한 횟수로 측정을 수행하고 있다. 따라서 문제점들을 해결하기 위하여 객관적인 평가 방법 및 명확한 기준을 제시하고자 하였으며, 측정 횟수를 10회로 하여 정확성 및 재현성에 대하여 고려하였다. 모의 평가 결과, 제시한 평가 기준 및 평가방법에 모두 만족하는 것을 확인하였다. 그러나 국내에서만 시행하고 있는 항목과 고대조도 공간분해능에 대해서는 적합한 평가 기준 및 평가 방법을 정립하지 못하였다. 차후 국내 실정에 맞게 정립 연구가 필요할 것으로 사료된다. In foreign countries, the impotance of quality assurance (QA) is increasing, whereas QA evaluation standards are not established properly in Korea. Thus this study was conducted to suggest improved QA evaluation standards and methods by studying/comparing/analyzing the literature in both Korea and foreign countries and prove its suitability through simulated evaluation. result of research in south korea, much check list using the evaluation method subjective, the evaluation of accuracy and reproducibility is meausred in the number of missing. Therefore, attempts to present a clear reference evaluation and objective way to solve the problem, examined the accuracy and reproducibility and 10times of measurement. The results of the simulated evaluation satisfied both proposed evaluation standards and methods. However the QA evaluation standards and methods for the items that are implemented only in Korea and high-contrast spatial resolution could have been established. In this regard, there is a need of further studies on the establishment of QA evaluation standards and methods that suits Korean situation.

The Study on Design of Customized Radiation Protective Layer for Medical Radiation Dose Reduction

강상식(Sang-Sik Kang),김교태(Kyo-Tae Kim),노시철(Si-Cheol Noh),정봉재(Bong-Jae Jung),박지군(Ji-Koon Park) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.6

최근 의료 분야에서의 불필요한 피폭을 체계적으로 관리해야 한다는 사회적 요구 증가와 더불어 차폐의 중요성이 대두되고 있는 실정이다. 하지만 현재 상용화된 제품은 다양한 의료방사선 분야보다 세분되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 최적화된 차폐재의 구조를 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 제시하고자 하였다. 모의 추정 결과, 유방촬영 에너지(30 kVp) 스펙트럼에 대하여 단일 차폐재의 경우 30 μmPb, 2 mmAl에서 90% 이상의 차폐율을 확인하였고, 이중차폐 구조에서는 0.03 mmPb와 1 mmAl의 설계 시 효율적인 것으로 판단되었다. 또한, 일반촬영 에너지(80 kVp) 스펙트럼에 대해서는 340 μmPb, 30 mmAl에서 90% 이상의 차폐율을 확인하였으며, 이중차폐 구조에서는 0.3 mmPb와 1 mmAl의 설계가 유용할 것으로 사료된다. 이러한 결과는 향후 피폭저감을 위한 맞춤형 상용화 제품 개발에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The fact is that in addition to an increase in social needs that must be managed systematically unnecessary exposure in the field of medical Recent important that the shield has emerged. However, products that are now in practical use, are not subdivided as compared to various medical radiology. Therefore, in the present study, we tried to present with the help of Monte Carlo simulation the structure of the shielding material that has been optimized. Simulated estimation result, the energy of the mammography for (30 kVp) spectrum, check the shielding rate of 90% or more 30μmPb, at 2 mmAl case of shielding material of a single, at design time of 1 mmAl and 0.03 mmPb a double shield structure it is determined that more efficient. Also, check the blocking rate of 90% or more 340μmPb, at 30 mmAl energy captured general in (80 kVp) spectra, it is considered that a double shield structure, design 1 mmAl and 0.3 mmPb is useful. These results, be used as basic material for the development of commercialization customized products for dose reduction is expected.