[논문]비정질 셀레늄 디지털 X선 검출기에 대한 잔류 전하 제거 기술

강상식; 최장용; 박치군; 조진욱; 문치웅; 최흥국; 남상희

비정질 셀레늄 디지털 X선 검출기에 대한 잔류 전하 제거 기술
Latent Charge Erasing Technique for a-Se Digital X-ray Detector 원문보기

강상식 (인제대학교 의용공학과) , 최장용 (인제대학교 의용공학과) , 박치군 (인제대학교 의용공학과) , 조진욱 (인제대학교 의용공학과) , 문치웅 (인제대학교 의료영상연구소) , 최흥국 (인제대학교 의료영상연구소) , 남상희 (인제대학교 의료영상연구소)

Currently there is much interested in removing latent charge that is caused to latent image effect and blurring of obtained image as well as reduction of x-ray conversion efficiency in digital radiography system. To remove latent charge a-Se film is irradiated by light with 3500 lux using halogen lamp and optical fiber. We measured dark current and photosensitivity to analyze removing effect of latent charge, then compared with and without light erasing method. The reduction of measured signal due to latent charge effect was 32.5 %, and the removal effect of latent charge by using light erase method was its 95.5 %.

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문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 셀레늄 내부의 잔류전하들을 효율적으로 제거하기 위한 방법으로 빛과 외부전압을 이용하고자 하였다. 인가전압의 제어 및 빛 조사시간에 의한 전하 제거 효율을 실험적으로 검증함으로써 이러한 신속한 잔류 전하들의 제거에 의해 30 frames/sec 이상의 고속 투시 영상에서 비정질 셀레늄에 영상검출기를 적용하는데 그 구체적인 의의가 있다.
본 연구에서는 디지털 방사선 장치외 X선 Rec쑨ptor의 다층 구조의 신호발생량 측정시 고전 장 인가에 따른 검출물질 박막에서의 breakdown 현상을 방지하기 위한 목적으로 삽입되는 유전층에 의한 전하 축적과 X선 조사에 의해 발생된 전하들이 발생한 전하 운반자들의 traping center 써 작용함으로써 초래되는 Latent Charge를 제거하기 위한 방법으로 Light erasing method를 이용하였다. 결과적으로 Li奁ht erasing method를 사용한 경우 연속된 X선 조사에 의해 발생된 전하량감소 영향을 제거할 수 있었다.

제안 방법

X-ray 발생장치는 Shimadazu 社의 TR-500-125 Radio-Texcx-s를 이용하였으며, 발생된 과도전압은 오실로스코프(LeCroy, LC₃₃4A, USA)를 통해 획득되어 적분함으로써 총 전하량을 측정하였다.
누설전류(leakage current)의 측정을 위해 고전압발생기(EG&G 558H, USA)를 이용하였으며 암실에서 시편의 양단에 2.5 kV의 고전압을 인가 한후, 발생되는 전류를 Electrometer(Keithley 6517A, USA)를 이용하여 측정하였다.
999%(5N) 순도를가진다. 또한 문헌에 보고된 증착된 비정질 상태의재결정화 방지와 전하의 수송특성을 향상시키기위한 최적 조성비로서 As(Arsenic, 0.3 w%)과 CKClorine, 30 ppm)°] 첨가된 셀레늄 화합물을 사용하였다.
측정은 X-ray exposure 후 광선원을 on 시키고 광 노출 후 다시 X-ray exposure 하는 순서로 신호를 검출함으로써 X선 조사 후 셀레늄 bulk 내에서의 잔류전하량이 연속된 동일한 X선 조사에 의해 발생한 신호량에 미치는 영향을 평가하였다.
하지만 이러한 제거효과는 광 조사시간에 의존하는 경향을 가지므로, 광 조사시간에 따른 제거효과를 측정하였다. Table 2에서는 광조사시간에 따른 X선 조사 전 “후의 신호발생량 측정 결과를 나타내고 있다.

대상 데이터

분사각을 고려하여 위치시켰다. substrate 온도는 50 P 정도로 유지시켰으며, 증착속도는 약 1.8 jm/min 정도로 고정시켜 500 ㎛ 두께를 가진 4 cm2 면적의 시편으로 제작하였다.
이 장비는 mechanical pump로 10^ torr의 진공도를 유지하였으며 시료량을 조절하여 10 侧 정도의 두께로 증착되었다. 고전압 인가를 위한 상부 전극으로 누설전류 특성이 좋은 Au wire(Cerac Co. 99.99%)를원료로 하여 약 200 nmm 정도의 두께로 열증 착 법을 이용하여 증착하었다.
본 실험에 사용된 비정질 셀레늄 증착 장치는열진공증착기 (thermal vacuum evaporator) 로서 Fig 2와 같다’ 시편 제작 과정은 먼저 유리기판(2 X 5cm²)-4- trichioroethylene, acetone, methanol 순서로 20분 간 초음파 세척 후, DI water로 헹군 후 질소 gun으로 건조시켰다.
제작된 a-Se 시편은 SCS 社의 PDS 2060 system을 이용하여 유전층을 증착하였다. 이 장비는 mechanical pump로 10^ torr의 진공도를 유지하였으며 시료량을 조절하여 10 侧 정도의 두께로 증착되었다.

성능/효과

Table 1에서 나타나는 바와 같이 제거방법을 사용한 경우와 사용하지 않았을 때의 신호 측정에있어 그 측정 신호량의 32.5% 정도의 감소를 초래하였다하지만 Light erasing method를 이용하여잔류전하량을 제거한 경우, X선 조사 전·후의 신호 측정에 있어 제거 효과는 측정된 결과로부터 95.5 % 정도로 평가되었다.
결과적으로 Li奁ht erasing method를 사용한 경우 연속된 X선 조사에 의해 발생된 전하량감소 영향을 제거할 수 있었다.

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