CMOS 기반의 치과용 검출기를 위한 고해상도 Scintillator에 대한 연구 = Study of high resolution scintllator for dental X-ray detector based on CMOS
저자
발행사항
김해 : 인제대학교 대학원, 2012
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인제대학교 대학원 : 의용공학과 2012. 2
발행연도
2012
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경상남도
형태사항
xii, 78 p. ; 26cm
소장기관
기존 치과용 촬영장치의 경우 외부에서 방사선을 조사함에 따라 입안 충치 부위에 intra-oral 검출기를 삽입함으로써 검출기의 위치와 방사선의 조사 부위의 일치를 위해 촬영 시 위치확인을 위한 작업이 매우 번거로웠다. 또한 intra-oral 검출기(3x4cm)의 따른 환자의 고통으로 인해 촬영 시 많은 애로사항이 존재하였으며, 사용자가 intra-oral 검출기를 잡아주는 등 촬영 시 많은 시간과 인력이 소모되었다. 개발되어질 강내형 시스템은 외부에서 X-선 검출기를 위치시킴에 따라 손쉽게 사용할 수 있으며 촬영 부위보다 더 큰 X-선 검출기를 이용함에 따라 위치 확인 시 피폭 선량의 증가 없이 환자 뿐 아니라 사용자도 매우 쉽게 촬영할 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 현재 X-선 검출기에 사용되고 있는 CsI의 경우, 모스 값이 2로써 경도가 매우 약하여 표면 손상이 잘 일어나므로 CsI 결정 표면을 카본 등으로 코팅해야 하고, 코팅 막은 검출기로 입사하는 X-선을 차폐하는 단점이 있다. 또한 조사부위와 검출기의 거리의 변경에 의해 더 넓은 검출기의 Active area가 필요하게 되며, 이를 위한 대면적으로 제작이 가능한 Scintillator의 종류와 박막형성 방법이 필요하게 된다.
이에 본 연구에서는 대면적의 박막형성이 용이한 Screen printing 방법을 사용하였으며, 이를 위한 Scintillator를 선정 및 제작하여 CMOS 영상센서와 결합하여 영상을 획득·평가 하였다. 선정되어진 Scintillator인 Gd2O3:Eu, Lu2O3:Eu, Y2O3:Eu, Gd2O3:Tb는 Sensitizer에 농도(0.00g~0.05g)를 달리하여 제작되었으며, CMOS 영상센서의 active area 크기인 5x5cm, 두께는 100~250µm의 필름으로 제작되었다. 제작되어진 미세 Scintillator 합성 연구는 XRD, FE-SEM등을 통하여 구조적 특성을 분석하였으며, PL, PLE, Decay time 측정을 통하여 광학적 특성을 분석하였다. Scintillator를 이용하여 제작된 필름은 CMOS 센서에 접합하여 CMOS 기반의 X-선 검출기를 제작하였다. 이를 이용하여 팬텀 영상 및 임상 영상을 획득하여 MTF, DQE, NPS 등의 영상 평가함으로써 강내형 전용 검출기의 Scintillator를 선정하였다. 광학적 특성에 대한 결과는 제작된 Scintillator에 경우 Sensitizer의 농도는 0.02g일 때와 150µm 두께를 가질 때 가장 높은 intensity를 나타내는 것을 확인할 수 있었고, 제작된 Scintillator 중 Gd2O3:Eu가 가장 좋은 발광 특성을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 치과용 X-선 검출기의 Scintillator로 선정된 Gd2O3:Eu는 상용화 되어 사용되고 있는 Gd2O2S:Tb와 CMOS 영상 센서에 접합하여 영상을 획득하였으며, 획득된 영상의 MTF, NPS, DQE를 평가하였다. 측정결과, 상용화 되어 사용되고 있는 Gd2O2S:Tb 보다 더 좋은 특성의 MTF 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 NPS의 경우 선형성을 가지는 Gd2O2S:Tb에 비해 Gd2O3:Eu는 비선형성을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 DQE에서도 영향을 미치는 것을 확인 하였다. 이를 극복하기 위한 표면 균일성에 대한 필름 제작 방법이 필요할 것으로 사료되며, 해상도를 높이기 위한 반사막의 식각을 이용한 새로운 구조에 대해서도 연구 되어야 할 것이다.
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