Transcript 관전류에 따른 CdS 반응특성

전기저항 변화를 이용한 CdS셀의
X선 검출특성
이미현
한국국제대학교 방사선학과
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Introduction_진단 X선 계측
방사선량
Radiation Dose
X-ray photons
방사선 에너지
Radiation Energy
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Introduction_X선 검출기 종류
Gas Detector
- 원리 : 기체 전리현상
- 시간 응답특성이 나쁨
- 흡수율/검출효율이 낮음
2010. 4. 24
Scintillation Detector
- 원리 : 고체 여기현상
- 광산란에 의한 낮은 분해능
- PMT 사용  고전압 요구
Semiconductor Detector
- 원리 : 고체 전리현상
- 제조공정 어려움  고가
- 높은 열적잡음  냉각장치 요구
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Introduction_반도체 물질의 물리적 특성
Material
Atomic #
Band Gap
[eV]
Epair[eV]
[-cm]
[cm2/V]
Si
14
1.12
3.5
104
2.010-7
Ge
32
0.67
2.3
103
2.010-6
a-Se
34
2.2
50.0
1012-16
2.010-7
CdTe
48,52
1.5
4.4
109
3.510-4
HgI2
80,53
2.13
4.2
1013
1.010-4
PbI2
82,53
2.3
5
1012
1.010-6
GaAs
31,33
1.43
4.2
107
8.010-5
CdS
48,16
2.42
4.5
105 ~ 108
1.010-4
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Introduction_연구 목적
관전류에 따른
CsI 반응특성
관전압에 따른
조사시간에 따른
CsI 반응특성
CsI 반응특성
CdS 셀의 진단 X선 에너지의
신호검출 특성 분석
CdS 기반의 비접촉식 X선 계측 센서 개발
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Experimental_샘플 제작
The cross-section
of CdS cell
2010. 4. 24
CdS sensor instrument
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Experimental_계측 시스템 구성
The block diagram Of X-ray input circuit using CdS
Inner of X-ray dosimeter
2010. 4. 24
Prototype X-ray dosimeter
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Results_관전압에 따른 CdS 반응특성
100
90
80
70
계산치
60
y = 0.9985x + 0.3859
R 2 = 0.9698
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
측정치
관전압에 따른 CdS 셀의
전압파형
2010. 4. 24
Correspondence relation
of kVp
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Results_관전압에 따른 CdS 반응특성
An error of calculated kVp
12
10
오차(%)
8
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
관전압(kVp)
• 오차의 비율  최대 11.31%
• 관전압이 증가함에 따라 오차의 비가 감소
• 결정계수는 0.984로 y=x라는 1:1 상관관계를 가짐
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Results_관전류에 따른 CdS 반응특성
400
350
관전류(계산치)
300
250
200
y = 0.9987x
2
R = 0.9897
150
100
50
0
0
관전류에 따른 CdS 셀의
전압파형
2010. 4. 24
50
100
150
200
관전류(측정치)
250
300
Correspondence relation of
tube current
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
350
Results_관전류에 따른 CdS 반응특성
An error of calculated tube current
12
10
오차(%)
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
측정치(mA)
250
300
350
• 오차의 비율  최대 9.85%
• 관전류가 증가함에 따라 오차의 비가 감소
• 결정계수는 0.978로 y=x라는 1:1 상관관계를 가짐
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Results_조사시간에 따른 CdS 반응특성
350
300
측정 시간
250
200
y = 1.0151x
2
R = 0.9992
150
100
50
0
0
조사시간에 따른 CdS 셀의
전압파형
2010. 4. 24
50
100
150
200
계산 시간
250
300
Exposure time
correspondence relation
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
350
Results_조사시간에 따른 CdS 반응특성
An error of calculated exposure time
12
10
오차(%)
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
측정치(msec)
250
300
350
• 오차율  X선 조사 시간이 길어질수록 감소  CdS의 반응속도와 관계
• 결정계수는 0.989789로 매우 높은 y=x인 1:1 상관관계를 가짐
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Results_조사선량에 따른 CdS 반응특성
700
600
선량(측정치)
500
400
y = 0.9806x
2
R = 0.9899
300
200
100
0
0
Data acquisition from
CdS Dosimeter
2010. 4. 24
100
200
300
400
선량(계산치)
500
600
Dose correspondence
relation
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
700
Results_조사선량에 따른 CdS 반응특성
Error of calculated dose
12
10
오차(%)
8
6
4
2
0
0
50
100
150
측정치(mR)
200
250
300
• 오차비  최대 10.352%
• 결정계수는 0.9898로 매우 높은 y=x인 1:1 상관관계를 가짐
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
Conclusion
 CdS 셀의 진단 X선 검출특성 평가
• 종래 Ion chamber 에 비해 민감도 오차가 낮고, 재연성이 우수
• 민감도가 우수하여 방사선 검출 센서 적용 가능
 CdS 계측 시스템 제작 및 평가
• 마이크로 프로세서와 A/D Converter chip을 사용 DSP 회로를 구성
• 정확한 데이터의 입출력과, 빠른 연산 알고리즘 개발
 실시간으로 방사선량을 측정 구현
• X-Ray Controller와의 인터페이스를 고려하여 PC 기반 계측 구현
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.
경청해 주셔서
감 사 합 니 다 .
2010. 4. 24
Advanced Medical Imaging Lab., IUK.