The signal property and structure design of CsI:Na/a-Se for diagnostic x-ray imaging

진단 X선 영상을 위한 CsI:Na/a-Se 구조설계 및 신호특성

Flat-panel x-ray detectors using a phosphor and photoconductor material have been used for application in various medical modalities. In this study, the monte carlo simulation, optical and x-ray response characteristics were investigated in the conversion structure obtained by a columnar CsI:Na scintillation layer with a photosensitive amorphous selenium layer. Firstly, from the measurement of luminescent spectrum of CsI:Na and absorption spectrum of a-Se layer, the signal conversion characteristics are analysed. And also, the x-ray sensitivity is measured and compared with conventional a-Se($500{\mu}m$) as a function of electrical field. From the experimental result, the x-ray sensitivities of the CsI:Na($180{\mu}m$)/a-Se($30{\mu}m$) detector and the a-Se($500{\mu}m$) detector were $7.31nC/mR-cm^{2}$ and $3.95nC/mR-cm^{2}$at an electric field of $10V/{\mu}m$, respectively.

최근 의료영상분야에서 형광체와 광도전체 물질을 이용한 디지털 평판형 X선 영상검출기가 폭넓게 이용되고 있다. 본 연구는 CsI:Na 형광체층과 광민감도가 우수한 비정질 셀레늄(a-Se)층의 이중 접합구조로 구성된 변환구조 설계를 위한 몬테카를로 시뮬레이션과 X선에 대한 광학적 및 전기적 반응특성을 조사하였다. 먼저 CsI:Na의 발광스펙트럼과 a-Se의 광흡수 스펙트럼을 측정하여 X선에 의한 신호 변환특성을 분석하였다. 또한, 인가전기장의 함수에 따른 X선 민감도을 측정하여 상용화된 a-Se($500{\mu}m$)의 직접변환 검출기와 비교 평가하였다. 측정결과로부터, $10V/{\mu}m$에서 CsI:Na($180{\mu}m$)/a-Se($30{\mu}m$) 변환센서의 X선 민감도는 $7.31nC/mR-cm^2$ 이고, a-Se($500{\mu}m$) 검출기는 $3.95nC/mR-cm^2$로 약 2배 정도 높은 값을 보였다.