컬러필터와 이중 신틸레이터를 이용한 이중 에너지 엑스레이 디텍터 = Dual Energy X-ray Detector using Color Filter and Dual Scintillator

국문 초록 (Abstract)

엑스레이 검출기는 오래전부터 흉부 촬영 등 대면적 영상 진단에 사용되어 왔다. 기술 발전으로 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 변화하였으며, a-Si TFT(Thin Film Transistor)와 CMOS 이미지 센서가 개발되었다. CMOS 이미지 센서를 이용한 검출기는 속도와 정확성이 높아 주목받았지만, 대면적 제작의 어려움으로 인해 주로 소형 검출기에 사용된다. 최근에는 고품질 이미지 촬영과 방사선량 감소를 위한 연구가 중점적으로 이루어지고 있다. 추가적으로 엑스선을 이용하여 조직 이미지까지 촬영함으로써 진단의 정확성을 높이는 것이 연구되고 있다. 현재 사용중인 엑스선 장비들은 약 120kVp의 고에너지 엑스선으로 뼈 이미지를 촬영하고 있으며, 조직과 같은 밀도가 낮은 물질은 투과하기 때문에 촬영되지 않는다. 조직의 이미지를 촬영하기 위해서는 저에너지의 엑스선을 조사하여 촬영해야하기 때문에 뼈와 조직의 이미지를 얻기 위해서는 고에너지와 저에너지 엑스선 두 번의 촬영이 필요하다. 하지만 엑스선을 두 번 촬영하면 피폭량이 증가하게 된다는 단점이 발생한다. 본 논문은 피폭량을 줄이기 위하여 이중 에너지 반응을 가진 신틸레이터와 컬러 필터 그리고 CMOS 이미지 센서를 사용하여 뼈와 조직 이미지를 한 번의 촬영으로 분리하는 방법을 제안한다. 상용 신틸레이터와 비교하여 엑스선 이미지를 테스트 하였으며, 본 연구에서 제안한 방법을 통해 고에너지 엑스선에서 이중 에너지에 대한 이미지 분리가 가능한 것을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

X-ray detectors have long been used for large-area imaging diagnostics such as chest radiography. With technological advancements, the imaging method transitioned from analog to digital, leading to the development of a-Si TFT (Thin Film Transistor) and CMOS Image sensors. Detectors using CMOS image sensors have gained attention for their high speed and accuracy, but due to the difficulties in manufacturing large areas, they are primarily used in small detectors. Recent research focuses on capturing high-quality images and reducing radiation exposure. Additionally, efforts are being made to enhance diagnostic accuracy by capturing tissue images using X-rays. Current X-ray equipment uses high-energy X-rays around 120kVp to capture bone images, but lower-density materials like tissues are not imaged due to their transparency to such X-rays. Capturing both bone and tissue images requires shooting with both high and low-energy X-rays, which increases radiation exposure. This paper proposes a method using dual-energy scintillators, color filters, and CMOS image sensors to separate bone and tissue images in a single shot, reducing exposure. Tests with commercial scintillators confirmed that the proposed method can effectively separate images at high X-ray energies.