최근 디지털 방사선 영상획득을 위한 평판형 X선 검출기에 이용되는 광도전체(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$ 등)에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 $HgI_2$ 와 a-Se 필름 변환체에 대해 X선에 대한 전기적 신호검출 특성을 조사하였다. 수백 마이크로의 두꺼운 광도전체 필름 제작을 위해 $HgI_2$는 입자침전방법을 이용하였고, a-Se은 종래의 진공열증착법을 이용하였다. 제작된 시편에 대한 전기적 특성 실험은 누설전류, 신호응답 특성, 민감도 등을 측정하였다. 실험결과로부터, $HgI_2$는 상용화된 a-Se에 비해 낮은 동작전압특성과 우수한 신호 발생율을 보임을 알 수 있었다.
최근 디지털 방사선 영상획득을 위한 평판형 X선 검출기에 이용되는 광도전체(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$ 등)에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 $HgI_2$ 와 a-Se 필름 변환체에 대해 X선에 대한 전기적 신호검출 특성을 조사하였다. 수백 마이크로의 두꺼운 광도전체 필름 제작을 위해 $HgI_2$는 입자침전방법을 이용하였고, a-Se은 종래의 진공열증착법을 이용하였다. 제작된 시편에 대한 전기적 특성 실험은 누설전류, 신호응답 특성, 민감도 등을 측정하였다. 실험결과로부터, $HgI_2$는 상용화된 a-Se에 비해 낮은 동작전압특성과 우수한 신호 발생율을 보임을 알 수 있었다.
Recently, the compound materials(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$, etc.) that are used in flat panel x-ray imager have been studied for digital x-ray imaging. In this paper, the signal detection properties of $HgI_2$ and a-Se conversion layer, are compared. The thic...
Recently, the compound materials(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$, etc.) that are used in flat panel x-ray imager have been studied for digital x-ray imaging. In this paper, the signal detection properties of $HgI_2$ and a-Se conversion layer, are compared. The thick $HgI_2$ film is fabricated by special particle-in-binder method and the conventional vacuum thermal evaporation is used for a deposition of a-Se film. And an electrical characteristic measurements were investigated about leakage current, signal response property and x-ray sensitivity. From the experimental results show that the $HgI_2$ film has a low operation voltage and high signal generation than that of a-Se.
Recently, the compound materials(a-Se, $HgI_2$, PbO, CdTe, $PbI_2$, etc.) that are used in flat panel x-ray imager have been studied for digital x-ray imaging. In this paper, the signal detection properties of $HgI_2$ and a-Se conversion layer, are compared. The thick $HgI_2$ film is fabricated by special particle-in-binder method and the conventional vacuum thermal evaporation is used for a deposition of a-Se film. And an electrical characteristic measurements were investigated about leakage current, signal response property and x-ray sensitivity. From the experimental results show that the $HgI_2$ film has a low operation voltage and high signal generation than that of a-Se.
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문제 정의
반면에 HgI2는 X선 흡수율, W값이 낮은 장점이 있지만, 열증착 방법으로 수백 마이크로 두께의 필름의 제작이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 입자침전법(Particle-in-Binder)을 이용하여 필름을 제작하여 X선에 대한 전기적 특성을 측정하였고 a-Se과의 X선 검출특성을 비교 평가함으로써 X선 영상 검출기 적용 가능성을 조사하고자 하였다.
제안 방법
반면에, HgI2 필름은 HgI2 입자 분말과 바인더(DGME+DGMA) 물질을 섞어 상온, 대기압 조건에서 입자침전 공정을 통해 대략 150μm 두께로 형성하여 제작하였다. 끝으로 광도전체 내부에 전기장을 인가하기 위한 상부전극으로 ITO를 형성하였다.
누설전류의 측정은 암상태에서 Electrometer(Kithley 6517A, USA)를 이용하여 측정하였고, 전압을 인가하기 위한 고전압 발생기(EG & G558H, USA)를 이용하였다.
누설전류의 측정은 암상태에서 Electrometer(Kithley 6517A, USA)를 이용하여 측정하였고, 전압을 인가하기 위한 고전압 발생기(EG & G558H, USA)를 이용하였다. 민감도 및 시간응답특성의 측정은 도시바(社)의 DRX 353570 장비를 사용하여 발생한 전하 신호파형을 오실로스코프(LeCroy LC334AM, USA)로 획득한 후 ACQ 프로그램을 이용하여 정량적 신호량을 계산하였다.
시편제작에 앞서, a-Se과 HgI2 광도전체 필름의 두께는 MCNPX 코드를 이용하여 70 kVp 에 해당하는 입사 X선 강도의 90% 이상 흡수되는 두께를 모의추정하여 결정하였다. 시편제작은 먼저, X선에 의해 발생된 전하 캐리어의 수집을 위한 하부전극으로 ITO(indium tin oxide)를 유리(2cm × 5cm) 기판위에 DC 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다.
시편제작은 먼저, X선에 의해 발생된 전하 캐리어의 수집을 위한 하부전극으로 ITO(indium tin oxide)를 유리(2cm × 5cm) 기판위에 DC 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다.
제작된 시편에 대해 X선 신호 반응특성을 조사하기 위해인가전압후 누설전류의 시간응답특성, X선에 의한 신호발생 민감도, 신호대잡음비(SNR)을 측정하였다. 그림 1은 전기적 응답특성 측정을 위한 실험개략도를 나타내고 있다.
성능/효과
(150 ㎛) 시편의 인가전압 크기에 따른 누설전류의 크기를 나타낸다. HgI2 필름의 누설전류는 인가전압이 증가함에 따라 지수적으로 증가 하는 반면 a-Se는 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보 였다. 또한 HgI2의 누설전류 크기는 1 V/㎛의 낮은 전기장에서 약 4.
HgI2 필름의 민감도는 1.6 V/μm의 전기장까지 가파르게 증가하다가 포화하는 경향을 보였으며, 2 V/μm에서 약 14 nC/mR-cm2의 값을 보였다.
HgI2 필름의 누설전류는 인가전압이 증가함에 따라 지수적으로 증가 하는 반면 a-Se는 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보 였다. 또한 HgI2의 누설전류 크기는 1 V/㎛의 낮은 전기장에서 약 4.3 pA/mm2의 낮은 값을 얻었으며, 그 이상의 전기장에서 누설전류 값이 급격히 증가하였으며, 이에 비해 a-Se의 경우 10 V/㎛의 높은 전기장에서도 5 pA 이하의 낮은 누설전류를 안정적으로 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
그림에서와 같이 a-Se 시편은 10 V/㎛의 인가전기장에서 전압인가 후 누설전류의 안정화를 위해서 약 1초 정도가 요구되는 반면 HgI2 시편의 경우 2 V/㎛에서 약 20초 이상이 요구되었다. 또한 두 시편 모두 인가전기장의 크기가 높을수록 누설전류 안정을 위해 더 긴 시간이 요구됨을 확인할 수 있었다.
그러나 HgI2 층의 X선 민감도는 a-Se 보다 높은 값을 보였다. 실험결과로부터, HgI2가 가진 몇 가지 문제점들이 해결된다면 HgI2는 방사선 검출을 위한 변환 물질로써 매우 유용하게 쓰일 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디지털 영상을 획득하는 방법에는 무엇이 있는가?
이러한 디지털 영상을 획득하는 방법에는 크게 형광체와 수광소자(photodiode)를 이용하는 간접변환방식과 두꺼운 X선에 민감한 광도전체를 이용하는 직접변환방식으로 구분할 수 있다. 직접변환방식은 변환과정에서 광의 산란을 야기하는 형광체를 이용하지 않고 직접 전기적신호로 변환되기 때문에 우수한 공간해상도(spatial resolution)을 제공한다.
디지털 방사선 영상의 장점은?
디지털 방사선 영상은 필름/스크린 방식의 아날로그 영상에 비해 획득방법이 간단하고, 영상처리 및 저장이 용이하여 최근 의료진단, 항만검색, 비파괴 검사 등 여러분야에서의 이용이 증대되고 있다[1-3].
디지털 방사선 영상의 획득 방식 중 직접변환방식의 장점은?
이러한 디지털 영상을 획득하는 방법에는 크게 형광체와 수광소자(photodiode)를 이용하는 간접변환방식과 두꺼운 X선에 민감한 광도전체를 이용하는 직접변환방식으로 구분할 수 있다. 직접변환방식은 변환과정에서 광의 산란을 야기하는 형광체를 이용하지 않고 직접 전기적신호로 변환되기 때문에 우수한 공간해상도(spatial resolution)을 제공한다. 이러한 직접방식에 이용되는 광도전체 물질은 높은 X선 흡수도, 우수한 전하 수집율, 낮은 누설전류 및 빠른 신호응답특성을 가져야 한다.
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