디지털 방사선 영상의 공간 분해능 향상을 위한 섬광체의 픽셀구조화에 관한 연구

Abstract

현대의 X-선 영상은 디지털 신호의 형태로 검출되어 저장된다. 이로 인해 병원 등의 응용분야에서는 영상을 보다 효율적으로 저장 관리할 수 있게 되었으며, 여러 가지의 영상처리 기술도 활용할 수 있게 되었다. 그리고 영상을 전자 통신을 이용하여 빠르게 전송할 수 있는 단계에 이르렀다. 이러한 디지털 방사선 영상에는 방사선 신호를 직접 전기 신호로 변환하는 직접 변환과, 섬광체를 통해 가시광선으로 1차 변환한 후 가시광선을 전기 신호로 변환하는 간접 변환의 두 가지 방법이 있다. 의료 영상에서 주로 활용되는 방법은 간접 방법으로, 안정성과 상대적으로 싼 가격이 그 장점이다. 하지만 간접 방법에서는 섬광체에서 일어나는 섬광 산란으로 인한 공간 분해능의 저하가 큰 단점으로 지적된다. 본 연구에서는 cesium iodide 섬광체의 픽셀 구조화를 통하여 섬광 산란을 억제하고, 그 결과로 향상된 공간 분해능을 얻는 것을 목표로 세 단계의 연구를 진행하였다. 그 첫번째는 cesium iodide에 활성제로 thallium을 첨가하여 섬광효율을 향상시키는 것이다. 열 증기 증착으로 제작된 thallium이 첨가된 cesium iodide 섬광체에는 균일하지 못한 첨가물의 분포로 인하여 순수한 cesium iodide와 비슷한 섬광 효율이 관찰되었다. 그러나 증착 후 수행된 열처리에 의해 thallium 분포가 균일해지고 섬광 효율도 10배 정도 향상시킬 수 있었다. 두번째로 픽셀 모양으로 패터닝 된 기판 위에 열 증기 증착으로 cesium iodide 섬광체를 픽셀 모양으로 증착하였다. 이렇게 제작된 픽셀 구조 섬광체는 픽셀 구조화 되지 않은 섬광체와 비교하였을 때 공간 분해능이 두 배 가까이 증가하는 결과를 보여주었다. 마지막으로 이 섬광체 픽셀화 기술을 이용하여, CMOS 이미지 센서 위에 센서의 픽셀 모양대로 패터닝을 하고 그 위에 섬광체를 증착하였다. 그리하여, 섬광체의 픽셀과 이미지 센서의 픽셀이 일대일 대응이 이루어지는 일체형 X-선 영상 센서를 제작할 수 있었고, 그 영상 센서로부터 테스트 영상을 얻는데 성공하였다.