• 한국방사선학회논문지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.11-16
• /
• 2023

전임상용 양전자방출단층촬영기기는 관심 시야 외곽에서의 공간분해능 저하현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 감마선과 섬광체가 상호작용한 위치를 측정하는 반응 깊이 측정(depth of interaction, DOI) 검출기가 개발되었다. 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성한 방법, 하나의 층의 양단에 광센서를 배치한 방법, 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성하고 각 층마다 광센서를 배치한 방법 등이 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 검출기들의 특징을 분석하여 새로운 형태의 DOI 검출기를 설계하였다. 두층으로 구성된 검출기는 각 층마다 서로 다른 크기의 섬광 픽셀을 사용하여, 배열의 크기를 다르게 구성하였다. 이러한 형태로 구성할 경우 층별 섬광 픽셀의 위치는 서로 어긋나게 배열되어 평면 영상에서 서로 다른 위치에 영상화된다. 설계한 검출기의 반응 깊이 측정 가능성을 확인하기위해 DETECT2000 시뮬레이션을 수행하였다. 각 섬광 픽셀의 중심에서 발생된 감마선 이벤트로 획득한 빛의 신호로 평면 영상을 재구성하였다. 그 결과 각 층별 모든 섬광 픽셀이 재구성된 평면 영상에서 분리되어 영상화되어, 반응 깊이를 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 검출기를 전임상용 PET에 적용할 경우 공간분해능의 향상을 이루어 우수한 영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권12호
• /
• pp.4671-4678
• /
• 2022

The purpose of this comprehensive research is to observe the impact of scintillator crystal type on entire detection process. For this aim, MCNPX (version 2.6.0) is used for designing of a physical plastic scintillation detector available in our laboratory. The modelled detector structure is validated using previous studies in the literature. Next, different types of plastic scintillation crystals were assessed in the same geometry. Several fundamental detector properties are determined for six different plastic scintillation crystals. Additionally, the deposited energy quantities were computed using the MCNPX code. Although six scintillation crystals have comparable compositions, the findings clearly indicate that the crystal composed of PVT 80% + PPO 20% has superior counting and detecting characteristics when compared to the other crystals investigated. Moreover, it is observed that the highest deposited energy amount, which is a result of the highest collision number in the crystal volume, corresponds to a PVT 80% + PPO 20% crystal. Despite the fact that plastic detector crystals have similar chemical structures, this study found that performing advanced Monte Carlo simulations on the detection discrepancies within the structures can aid in the development of the most effective spectroscopy procedures by ensuring maximum efficiency prior to and during use.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권9호
• /
• pp.3398-3402
• /
• 2022

We fabricated a 15 m long position-sensitive plastic scintillation optical fiber (PSOF) detector consisting of a PSOF, two photomultiplier tubes, four fast amplifiers, and a digitizer. A single PSOF was used as a sensing part to estimate the gamma-ray source position, and ¹³⁷Cs, an uncollimated solid-disk-type radioactive isotope, was used as a gamma-ray emitter. To improve the sensitivity, accuracy, and measurement time of a PSOF detector compared to those of previous studies, the performance of the amplifier was optimized, and the digital signal processing (DSP) was newly designed in this study. Moreover, we could measure very low dose rates of gamma-rays with high sensitivity and accuracy in a very short time using our proposed PSOF detector. The results of this study indicate that it is possible to accurately and quickly locate the position of a very low dose rate gamma-ray source in a wide range of contaminated areas using the proposed position-sensitive PSOF detector.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.525-531
• /
• 2021

양전자방출단층촬영기기의 검출기는 다수의 섬광 픽셀과 다수의 광센서를 사용하여 구성된다. 다수의 광센서를 사용함으로써 비용이 증가하고 신호처리가 복잡해진다. 본 연구에서는 적은 수의 광센서를 사용하여 비용의 감소와 간결한 신호처리가 가능한 검출기를 설계하였다. 섬광 픽셀과 적은 수의 광센서를 사용하고 모든 광센서에 빛을 전달하기 위해 광가이드를 사용하였다. 섬광 픽셀과 광가이드에는 광센서로 최대한의 빛을 전달하기 위해 반사체를 적용하였다. 반사체는 난반사체 및 거울반사체를 사용하였으며, 광가이드의 두께를 다르게 적용하여 평면 영상을 획득하였다. 획득된 평면 영상의 비교 분석을 통해 최적의 조합을 선택하였다. 그 결과 섬광 픽셀과 광가이드 모두 거울반사체를 사용하였을 경우, 모든 두께의 광가이드에서 우수한 평면 영상을 획득하였다. 광가이드는 섬광 픽셀의 영상이 형성된 지점의 분석 및 영상의 크기를 고려하여 3 mm 두께를 사용할 경우 최적의 영상이 획득되는 결과를 도출하였다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.157-162
• /
• 2022

전임상용 양전자방출단층촬영기기는 인체에 비해 매우 작은 소동물을 대상으로 촬영이 이루어지므로, 우수한 공간분해능을 지닌 검출기가 필요하다. 이를 위해 작은 섬광 픽셀을 사용한 검출기를 사용하여 시스템을 구성하였다. 현재 개발되어 사용되는 광센서의 크기는 한정되어 있으므로, 이에 맞는 최소한의 섬광 픽셀과 최대의 배열로 구성할 경우 우수한 공간분해능을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 광센서의 크기를 고정하고, 이에 맞는 다양한 섬광 픽셀의 배열을 구성하여 평면 영상에서 겹침이 발생하지 않고, 모든 섬광 픽셀들이 구분이 되는 최대의 섬광 픽셀 배열을 찾고자 한다. 이를 위해 섬광체와 광센서로 이루어진 검출기 모듈의 시뮬레이션이 가능한 DETECT2000을 사용하였다. 3 mm × 3 mm 픽셀이 4 × 4 배열로 이루어진 광센서를 사용하였으며, 섬광 픽셀 배열은 8 × 8에서부터 13 × 13까지 구성하여 시뮬레이션을 수행하였다. 광센서 픽셀에서 획득된 데이터를 통해 평면 영상을 구성하였으며, 평면 영상과 프로파일을 통해 영상의 겹침이 발생하지 않는 최대의 섬광 픽셀 배열을 찾았다. 그 결과 평면 영상에서 서로 겹침이 발생하지 않고 모든 섬광 픽셀들이 영상화되는 섬광 픽셀 배열의 크기는 11 × 11이었다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.151-156
• /
• 2022

적은 수의 광센서를 사용하는 검출기를 설계하고, 최대우도함수를 통해 감마선과 상호작용한 섬광 픽셀의 위치를 디지털 위치로 측정하는 연구를 수행하였다. 이를 위해 섬광체 내에서 빛의 이동을 모사할 수 있는 DETECT2000을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 위치 측정의 정확도를 평가하였다. 6 × 6의 섬광 픽셀 배열과 4개의 광센서를 사용하여 검출기를 구성하였으며, 각 섬광 픽셀 중심에서 감마선 이벤트를 발생시켜 수집된 빛의 비율을 통해 순람표를 작성하였다. 새로운 위치에서 발생된 감마선 이벤트를 최대우도함수의 입력값으로 적용하여 순람표와 비교후 섬광 픽셀의 위치를 디지털 위치로 변환하였다. 모든 섬광 픽셀들에서 평가하였으며, 그 결과 99.1%의 높은 정확도를 획득하였다. 이러한 방법을 현재 사용되는 시스템에 적용할 경우 섬광 픽셀의 위치를 판별하는 과정의 간소화를 이룰 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제56권7호
• /
• pp.2633-2640
• /
• 2024

The purpose of this study was to investigate the effect of the reflector, surface treatment, and length of scintillation crystals on the performance of a time-of-flight and depth-of-interaction (TOF-DOI) PET detector with a dual-ended readout and to determine the best reflector and surface treatment. Various types of crystal arrays with three different reflectors (ESR, BaSO₄, and Toray), three different lateral surface treatments (all-polished (AP), all-roughened (AR), and partially roughened (PR, three sides polished, and one side roughened)), and two different lengths (20 and 15 mm) were fabricated. The highest light collection efficiency and best energy resolution were achieved using a crystal with a diffuse reflector (BaSO₄ for AP and Toray for AR). In contrast, the best coincidence timing resolution (CTR) was achieved using an AR crystal with a specular reflector (ESR). The best DOI resolution was achieved using an AR crystal with BaSO₄. Moreover, the results measured with the 20 mm long crystals were similar to those measured with the 15 mm long crystals. Therefore, we concluded that the dual-ended readout PET detector employing the crystal with AR lateral surface treatment and ESR was a good candidate for TOF-DOI PET because it provided excellent CTR and adequate DOI resolution.

• 센서학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.202-207
• /
• 2015

As a feasibility study on development of a gamma imaging probe, we developed a scintillating film-based gamma imaging detector that can obtain scintillation images with information of gamma-ray distribution. The scintillating film-based gamma imaging detector was composed of a sensing probe, an image intensifier, and a beam profiler. To detect and transmit scintillation image, the sensing probe was fabricated by coupling a scintillating film, a fiber-optic image conduit, and a fiber-optic taper, consecutively. First, the optical images of USAF 1951 resolution target were obtained and then, modulation transfer function values were calculated to test the image quality of the sensing probe. Second, we measured the scintillation images according to the activity of the 137Cs and the distance between the surface of 137Cs and the distal-end of sensing probe. Finally, the intensities of scintillating light as functions of the activity and the distance were evaluated from the region of interest in the scintillation image. From the results of this study, it is expected that a fiber-optic gamma imaging detector can be developed to detect gamma-rays emitted from radiopharmaceuticals during radioimmunoguided surgery.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.299-302
• /
• 2016

본 논문에서는 성능이 향상된 Stack Monitoring System을 설계한다. Stack Monitoring System의 증폭기(AMP)에 들어오는 펄스성 잡음을 차단하기 위하여, 차폐 및 전원부 임피던스를 낮추고 전원회로를 분리하여 노이즈를 차단한다. 신틸레이션 검출기 특성을 최대한 장치에 매칭하기 위한 가변 고전압, 이득(Gain), 상쇄(Offset), 한계(Threshold) 등을 설정 할 수 있는 제어부를 설계한다. 또한 300 ~ 1,500V의 가변 고전압 전원회로를 구성하여 다양한 신틸레이션 검출기에 적용가능 한 가변 전압 공급 장치를 설계한다. 성능이 향상된 Stack Monitoring System은 다종의 신틸레이션 검출기가 각각의 특성을 고려하여 동작하게 함으로서 효율적이고 높은 신뢰성을 보장한다. 개발된 Stack Monitoring System의 측정 불확도에 대하여 공인 시험기관의 장비를 사용하여 실험한 결과 우수한 성능을 나타내었다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권7호
• /
• pp.2592-2598
• /
• 2022

Research groups in the field of PET instrumentation are studying time-of-flight(TOF) technology to improve the signal-to-noise ratio of PET images. Scintillation light transport and collection plays an important role in improving the coincidence resolving time(CRT) of PET detector based on a pixelated crystal array. Four crystal arrays were designed by the different optical reflection configuration such as external reflectors and surface treatment on the CRT and compared with the light output, energy resolution and CRT. The design proposed in the study was composed of 8 × 8 LYSO crystal array consisted of 3 × 3 × 15 mm³ pixels. The entrance side was roughened while the other five surfaces were polished. Four sides of all crystal pixels were wrapped with ESR-film, and the entrance surface was covered by Teflon-tape. The design provided an excellent timing resolution of 210 ps and improved the CRT by 16% compared to the conventional method using a polishing treatment and ESR-film. This study provided a method for improving the light output and CRT of a pixelated scintillation crystal-based brain TOF PET detector. The proposed configuration might be an attractive detector design for TOF brain PET requiring fast timing performance with high cost-effectiveness.