의료용/산업용 X-Ray 시스템 구현 전문기업 딥네트워크 입니다 ...

일인기업 딥네트워크가 보유한 X-Ray 시스템 구현 노하우 소개 입니다

통합된 동작 구조

1. X-ray 입사: X-ray 소스에서 발생한 X-ray가 대상에 투사되고, 대상에서 X-ray가 CsI(Tl) scintillator로 전달됩니다.
2. Scintillator에서의 변환: CsI(Tl) scintillator는 X-ray를 가시광선으로 변환합니다. CsI(Tl) scintillator의 구조적 특성 덕분에 X-ray는 높은 효율로 가시광선으로 변환됩니다.
3. 광선 감지: Xineos-2329의 CMOS 센서가 CsI(Tl) scintillator에서 방출된 가시광선을 감지합니다. 각 픽셀은 이 가시광선을 전기 신호로 변환합니다.
4. 신호 처리: CMOS 센서에서 생성된 전기 신호는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환됩니다. 이 디지털 신호는 이미지 데이터로 처리됩니다.
5. 이미지 재구성: 디지털 데이터는 최종적으로 이미지 처리 유닛에서 재구성되어, 고해상도의 X-ray 이미지로 출력됩니다.

Scintillator  는 X-ray, 감마선, 입자선 등 고에너지 방사선을 감지하고, 이를 가시광선 또는 다른 낮은 에너지 형태의 빛으로 변환하는 물질입니다. Scintillator는 다음과 같은 특징과 용도로 사용됩니다:

주요 역할과 기능

1. 방사선 감지:
   • Scintillator는 방사선을 흡수하고 그 에너지를 가시광선으로 변환합니다. 이 가시광선은 이후 광전자 증배관(PMT)이나 CMOS 센서 등 다른 장치에 의해 감지됩니다.
2. 에너지 변환:
   • Scintillator는 고에너지 방사선(예: X-ray, 감마선)을 저에너지 빛으로 변환합니다. 이 과정은 방사선 이미징, 검출 및 측정에서 중요한 역할을 합니다.
3. 고속 응답:
   • Scintillator는 매우 빠르게 응답하며, 높은 방사선 감도와 낮은 후광 시간(빛을 방출한 후 남아있는 시간)을 제공합니다. 이는 빠르게 변화하는 방사선 신호를 정확히 감지하는 데 도움을 줍니다.

구성 및 소재

• 구성 물질: Scintillator는 특정한 화학 물질이나 결정을 포함합니다. 이러한 물질에는 다양한 유형이 있으며, 각기 다른 방사선 감도와 응답 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, CsI(Tl) (Thallium-doped Cesium Iodide), NaI(Tl) (Thallium-doped Sodium Iodide), BGO (Bismuth Germanate) 등이 있습니다.
• 기능 원리: Scintillator 내의 원자는 고에너지 방사선이 들어오면 전자들이 들뜨게 되어 가시광선 형태로 에너지를 방출합니다. 이 가시광선은 다른 감지 장치로 전달되어 측정됩니다.

용도

1. 의료 이미징:
   • X-ray 디지털 검출기: Scintillator는 X-ray를 가시광선으로 변환하여 디지털 이미지 센서가 이를 감지하고 처리할 수 있도록 합니다.
   • PET (Positron Emission Tomography): Scintillator는 양전자 방출 단층 촬영에서 방출된 감마선을 감지합니다.
2. 산업 검사:
   • 비파괴 검사: Scintillator는 산업에서 금속, 용접 부위, 구조물 등을 검사하는 데 사용됩니다.
3. 물리 실험:
   • 입자 물리학: Scintillator는 고에너지 입자를 감지하는 데 사용됩니다.

예시

• CsI(Tl): Thallium-doped Cesium Iodide, 주로 X-ray 디지털 검출기에서 사용됩니다.
• NaI(Tl): Thallium-doped Sodium Iodide, 방사선 측정 및 의료 이미징에서 널리 사용됩니다.
• BGO: Bismuth Germanate, 주로 고에너지 물리학 실험에서 사용됩니다.

요약: Scintillator는 고에너지 방사선을 감지하여 이를 가시광선으로 변환하는 물질로, 다양한 분야에서 방사선 감지 및 이미징에 사용됩니다.

Teledyne DALSA의 Xineos-2329 검출기와 Saint-Gobain의 CsI(Tl) scintillator는 함께 작동하여 X-ray 이미징을 수행합니다. 검출기 내부의 CMOS 센서와 CsI(Tl) scintillator의 상호작용은 다음과 같은 구조와 과정을 통해 이루어집니다.

Xineos-2329 검출기와 CsI(Tl) Scintillator의 연동 동작

1. CsI(Tl) Scintillator의 역할

• X-ray 변환: CsI(Tl) scintillator는 X-ray를 가시광선으로 변환하는 역할을 합니다. CsI(Tl)에서 X-ray가 입사하면, CsI(Tl) 물질 내에서 X-ray 포톤이 가시광선 포톤으로 변환됩니다. CsI(Tl)의 columnar 구조는 X-ray의 광선을 최소한으로 산란시키며 높은 해상도를 제공합니다.
• 물질의 특성: CsI(Tl)은 높은 X-ray 감도와 낮은 후광 시간으로 알려져 있어, 빠르고 정밀한 X-ray 이미징에 적합합니다.

2. Xineos-2329 검출기 내 CMOS 센서의 역할

• 가시광선 감지: Xineos-2329의 CMOS 센서는 CsI(Tl) scintillator에서 방출된 가시광선을 감지합니다. CMOS 센서의 픽셀 배열이 가시광선 포톤을 전기 신호로 변환합니다.
• 전기 신호 변환: CMOS 센서에서 감지된 가시광선은 각 픽셀의 전기 신호로 변환됩니다. 이 신호는 이미지의 밝기와 색상 정보를 포함합니다.

3. 통합된 동작 구조

1. X-ray 입사: X-ray 소스에서 발생한 X-ray가 대상에 투사되고, 대상에서 X-ray가 CsI(Tl) scintillator로 전달됩니다.
2. Scintillator에서의 변환: CsI(Tl) scintillator는 X-ray를 가시광선으로 변환합니다. CsI(Tl) scintillator의 구조적 특성 덕분에 X-ray는 높은 효율로 가시광선으로 변환됩니다.
3. 광선 감지: Xineos-2329의 CMOS 센서가 CsI(Tl) scintillator에서 방출된 가시광선을 감지합니다. 각 픽셀은 이 가시광선을 전기 신호로 변환합니다.
4. 신호 처리: CMOS 센서에서 생성된 전기 신호는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환됩니다. 이 디지털 신호는 이미지 데이터로 처리됩니다.
5. 이미지 재구성: 디지털 데이터는 최종적으로 이미지 처리 유닛에서 재구성되어, 고해상도의 X-ray 이미지로 출력됩니다.

구체적인 연동 방식

• Scintillator의 장착: CsI(Tl) scintillator는 Xineos-2329 검출기의 상단에 장착됩니다. 검출기 설계에 따라, CsI(Tl)은 검출기의 광학 창과 정확히 맞물려야 하며, 이를 통해 방출된 가시광선이 CMOS 센서로 잘 전달될 수 있도록 합니다.
• 광선 전달: CsI(Tl) scintillator에서 방출된 가시광선은 검출기 내의 광학 설계에 의해 CMOS 센서의 표면으로 전달됩니다. 이 과정에서 가시광선이 센서의 픽셀 배열에 고르게 분포되도록 보장합니다.
• 센서 감도 조정: CMOS 센서의 감도와 후광 시간은 CsI(Tl) scintillator의 특성과 맞물려 조정됩니다. 이 조정은 X-ray 이미징의 정확성과 해상도를 보장하는 데 중요합니다.

종합

Teledyne DALSA의 Xineos-2329 검출기와 Saint-Gobain의 CsI(Tl) scintillator는 서로 밀접하게 연동되어 X-ray 이미지를 생성합니다. CsI(Tl) scintillator가 X-ray를 가시광선으로 변환하고, Xineos-2329의 CMOS 센서가 이 가시광선을 감지하여 디지털 이미지로 변환하는 구조로 작동합니다. 이 통합된 시스템은 고해상도의 정확한 X-ray 이미지를 제공하며, 의료 및 산업 분야에서 정밀한 검사와 진단을 가능하게 합니다.

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