• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국가시화정보학회 2006년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.92-95
• /
• 2006

The global environment is deteriorating at an alarming rate despite of enhanced international environmental regulation. Many studies have been performed to reduce pollutants. Recently, phytoremediation, plant-based technology for the removal of toxic contaminants from soil, water, and air, has been receiving large attention. Arsenic-contaminated soil is one of the major pollutant sources fur drinking water. The fern brake (Pteris erotica) has been reported as a hyper-accumulate arsenic from soils. In this study, we investigated the arsenic absorption effect on sap flow inside xylem vessels of a fern brake. The synchrotron X-ray micro-imaging technique was employed to monitor flow inside the plant non-invasively. The captured phase-contrast X-ray images show both anatomy and transport of water inside the fern brake. The refilling process of water containing arsenic inside the xylem vessels of fern brake's leaves and stems was clearly observed. These results would provide important information needed fur understanding the mechanisms of accumulation, translocation, and transformation of toxic materials in plants.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제26권4호
• /
• pp.215-222
• /
• 2015

본 연구에서는 단일 비산란 그리드 및 다색광 x-선원을 이용하여 위상대조 x-선 영상을 용이하게 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 신기법의 개념 입증을 위해 집속형 선형 그리드(200 lines/inch 선 밀도), 마이크로 초점 x-선관(${\sim}5{\mu}m$ 초점크기), CMOS형 평판형 검출기($48{\mu}m$ 픽셀 크기)로 실험장치를 구성하였으며, 한 번의 x-선 촬영($90kV_p$, 0.1 mAs)으로 감약대조 x-선 영상과 향상된 가시성을 지진 산란 x-선 영상 및 차분 위상대조 x-선 영상을 Fourier변조복원 기법을 적용하여 성공적으로 분리 획득하였다. 더 나아가, 감약대조 x-선 영상과 산란 x-선 영상을 합성함으로써 일반 감약대조 x-선 영상에서는 명확하게 볼 수 없는 샘플의 미세 구조를 보다 선명하게 나타냄을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 단일 비산란 그리드 기반 위상대조 x-선 영상화 기법은 실험 구성 및 절차가 단순하고 새로운 대조도에 기반한 산란 및 위상대조 x-선 영상을 동시에 제공하기 때문에 차세대 x-선 영상화 신기법으로 다양한 응용분야에서 용이하게 적용될 수 있을 것으로 전망한다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제14권7호
• /
• pp.937-946
• /
• 2020

격자간섭계는 한 위상 물체에 의한 파두의 굴절변화로 인해 그 물체에 대한 미분 위상 영상을 제공하며, 이 미분 위상 영상은 위상 영상으로 전환되어야 할 필요가 있다. 미분 위상차 영상으로부터 위상차 영상을 얻기 위한 선적분 과정은 노이즈를 축적하고 줄무늬 아티팩트를 생성한다. 줄무늬 아티팩트는 선적분이 수행된 위상차 영상에서 적분 방향으로 노이즈와 왜곡이 증가한다. 이 연구에서는 이러한 아티팩트를 줄이기 위해 몇 가지 기계 학습 방법들을 구성하고 비교하였다. 기계 학습 방법들은 상호비교를 위하여 시뮬레이션 된 수치 팬텀과 엑스선 및 중성자 격자 간섭계로부터 얻어진 실험 데이터에 적용되었다. 그 결과 웨이블릿 전처리와 기계 학습 방법(WCNN)의 조합이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• 해부∙생물인류학
• /
• 제31권4호
• /
• pp.133-142
• /
• 2018

조직표본의 실제적인 3차원 구조에 대한 정보를 3차원 조직학이라고 하였다. 무른 성분들이 섞여 있고, 물을 포함 하고 있는 조직 내부의 미세구조의 3차원적 분석을 위해 방사광의 X선을 광원으로 하는 위상대조 미세단층 촬영이 활용되고 있다. 하지만, X선 위상대조영상 분석에서 물을 포함하고 있는 조직에서는 위상대조가 제대로 구현되지 않다는 것을 알게 되었다. 이러한 현상을 해결하기 위해 다양한 방법들을 적용하였으며, 표본을 얼렸을 때 위상대조가 강화된다는 사실을 확인하였다. 방사광 전파위상대조 동결미세단층촬영은 포항가속기연구소 X선 영상빔라인에서 수행하였다. 표본을 동결상태로 유지하면서 $0.18^{\circ}$ 간격으로 $180^{\circ}$ 회전하였으며, 표본을 통과한 X선에 의해 섬광기에 맺힌 영상을 광학렌즈로 확대하여 CCD카메라로 모았다. 각 표본 전체 투사영상을 OCTOPUS 소프트웨어로 재구성하여 2차원 단면영상으로 만들고, Amira 소프트웨어를 이용하여 3차원 영상으로 재구성하였으며, 단면영상에서 각 구조에 대한 구역화와 랜더링 작업을 수행하였다. 물에 의한 위상대조 방해 영향을 줄이기 위해 표본을 얼렸을 때 위상대조는 강화되었으나 동결팽창에 의한 조직변형이 관찰되었다. 표본을 막힌 공간에 넣고 주위를 포매제로 채워 급속냉동 동안 표본이 압박되도록 하였을 때 위상대조의 강화와 동결팽창에 의한 조직변형을 줄일 수 있었다. 결론적으로, 생체조직 내부 미세구조의 비파괴, 고해상도 3차원 영상분석에 있어 조직표본을 동결포매제로 포매 후 급속냉동하고, 방사광에서 방출되는 X선을 광원으로 하는 전파위상대조 동결미세단층촬영법은 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.32-34
• /
• 2002

Over the past two decades there has been a tremendous growth in the number of synchrotron radiation facilities in the world and also in Japan. The high flux and brightness radiation which derive from the third generation low emittance rings provide an ideal source for many applications in the medical sciences. The application of synchrotron radiation to medical imaging started in the early 80's in U.S.A, followed by European countries such as Germany and Russia. In Japan, researchs on intravenous coronary angiography started in 1884 at the Institute for High Energy Phisics(KEK) in Tsukuba. At present, it is the only application of syncrotron radiation which is at the stage of human study. In '90s, newer techniques such as phase and refraction contrast imaging appeared which are at the in vitro or animal study stage. Various types of x-ray CT have also been developed for three-dimensional imaging of the subjects. The present status of medical applications of synchrotron radiation in Japan is reviewed.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제12권1호
• /
• pp.51-58
• /
• 2001

물질의 X-선 흡수도에 의해 영상을 얻는 일반 X-선 시스템과 달리 방사광 X-선은 위상이 일치하고 평행하며 진동방향이 일치하는 특성들을 이용하면 고 분해능, 고 대조도의 투사영상을 얻을 수 있다. 국내에서는 포항 방사광 가속기 연구소에 최근 건설된 5C1 빔라인에 미세구조 X-선 영상 획득을 위한 영상시스템을 구축하여 여러 기초 생물, 의학연구분야의 고 분해능 영상획득이 가능하게 되었다. 방사광 X-선을 이용하여 얻은 고 해상도 투사영상들 및 단층 재구성 영상들을 일반 X-선을 사용하는 유방찰영시스템, 치아 X-선 찰영시스템, 전신측정용 CT 시스템에서 각각 획득한 동일한 대상의 영상들과 비교하였다. 실험에 사용한 방사광 X-선은 6 ～30 keV 사이의 연속적인 에너지 분포를 가지며, 실험의 대상에 따라서 실리콘웨이퍼 필터들을 사용하여 빔의 세기와 에너지 스펙트럼 분포를 조절하여 사용하였다. 실험 대상 물체를 통과한 방사광 X-선의 투사영상은 형광판 (CdWO$_4$ scintillator)과 반응하여 가시광선으로 바뀐 후, 금도금된 거울을 통해 90$^{\circ}$ 반사되어 CCD 카메라로 획득하며, 이러한 디지털 영상정보는 PC로 전송되어 저장된다. 방사광 X-선의 공간 분해능 특성은 X-선 시험패턴(25 $\mu$m)과 초 고해상도 패턴 (13.5 $\mu$m)을 방사광 X-선 영상획득시스템 과 일반 X-선을 사용하는 유방촬영시스템에서 획득하여 분석하였다. 영상획득 실험대상으로는 일반 구조물로 커패시터, 생체조직으로 성인치아, 유아치아, 생쥐 척추뼈 및 유방암조직을 대상으로 실험하였다. 단층영상은 각각의 샘플을 0.72$^{\circ}$ 간격으로 180$^{\circ}$ 회전시켜 250개의 투과영상들로부터 재구성한 후 컴퓨터 단층촬영기에서 얻은 영상과 비교하였다. 포항 방사광가속기연구소 5C1 빔라인에 간단하고, 경제적인 방사광 X-선 영상획득시스템을 성공적으로 구축할 수 있었고, 획득한 투사 영상과 재구성한 단층영상을 기존 X-선을 사용한 시스템으로 획득한 단층영상들과 분해능, 대조도의 특성들을 비교, 분석하였다. 방사광 X-선을 사용하여 획득한 영상들은 일반 시스템에서 얻은 영상보다 고 해상도의 영상 질을 보여주었고, 기초 의학영상 연구 측면에서 많은 정보를 제공해 주었다. 방사광 X-선을 이용한 영상획득시스템은 고 분해능과 고 대조도로 미세구조의 상세한 의학영상을 얻기 위한 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해부학적, 병리학적 및 임상학적 의료영상 분야에 효과적으로 응용하기 위하여 X-선 선량 정량 분석과 수치적 영상 해석연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제11권7호
• /
• pp.571-578
• /
• 2017

원자로 내 사고발생 시 냉각수의 비등으로 기포가 발생하고, 기포율을 측정하기 위하여 열수력 안전 분야에서는 주로 Optical Fiber Probe(OFP)나 광학 카메라를 이용하여 측정하지만 기하학적 구조의 한계로 인해 $17{\times}17$ 배열의 봉 다발 내에 장비를 설치하는 것에는 어려움이 있다. 본 연구는 예비 연구로서 봉 다발에 적용하기 전 X선 시스템과 다양한 모사 팬텀을 이용하여 연구 가능성 평가를 수행하였다. 라디오그라피 및 토모그라피 실험을 통해 X선 발생 장치의 관전압 130 kVp, 관전류 1 mA가 적합하였다. 또한, 기포 해상도 팬텀을 통해 가시적으로 1 mm 크기의 구멍에 대해 측정이 가능하였으며 막대 팬텀을 이용한 대조도 평가의 경우 프레온 내부에서 대조도가 상대적으로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러나 영상 재구성 시 일그러짐이 없는 좋은 영상을 획득할 수 있었다. 기포 발생 팬텀 실험을 통해 기포의 유동 방향 확인 및 단층 영상을 획득할 수 있었고, Image J 툴을 이용하여 하나의 단층영상에 대해 18 %의 기포율을 측정할 수 있었다. 본 연구는 핵연료 주변 기포율 측정을 위한 선행 연구를 수행하였고 지속적인 연구를 위한 기초 연구로서 활용할 수 있을 것이다.

• Advances in nano research
• /
• 제4권1호
• /
• pp.1-14
• /
• 2016

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (Nps), composed of magnetite, $Fe_3O_4$, or maghemite, ${\gamma}-Fe_2O_3$, core and biocompatible polymer shell, such as dextran or chitozan, have recently found wide applications in magnetic resonance imaging, contrast enhancement and hyperthermia therapy. For different diagnostic and therapeutic applications, current attempt is focusing on the synthesis and biomedical applications of various ferrite Nps, such as $CoFe_2O_4$ and $MnFe_2O_4$, differing from iron oxide Nps in charge, surface chemistry and magnetic properties. This study is focused on the synthesis of manganese ferrite, $MnFe_2O_4$, Nps by most commonly used chemical way pursuing better control of their size, purity and magnetic properties. Co-precipitation syntheses were performed using aqueous alkaline solutions of Mn(II) and Fe(III) salts and NaOH within a wide pH range using various hydrothermal treatment regimes. Different additives, such as citric acid, cysteine, glicine, polyetylene glycol, triethanolamine, chitosan, etc., were tested on purpose to obtain good yield of pure phase and monodispersed Nps with average size of ${\leq}20nm$. Transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), $M\ddot{o}ssbauer$ spectroscopy down to cryogenic temperatures, magnetic measurements and inductively coupled plasma mass spectrometry were employed in this study.

• 한국분무공학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.188-195
• /
• 2020

To meet stringent emission regulations of automotive engines, fuel injection control techniques have advanced based on reliable and fast computing prediction models. This study aims to develop a reliable lightweight prediction model of fuel injection rates using a small number of input parameters and based on simple fluid dynamic theories. The prediction model uses the geometry of the injector nozzle, needle motion data, injection conditions and the fuel properties. A commercial diesel injector and US No. 2 diesel were used as the test injector and fuel, respectively. The needle motion data were measured using X-ray phase-contrast imaging technique under various fuel injection pressures and injection pulse durations. The actual injector rate profiles were measured using an injection rate meter for the validation of the model prediction results. In the case of long injection durations with the steady-state operation, the model prediction results showed over 99 % consistency with the measurement results. However, in the case of short injection cases with the transient operation, the prediction model overestimated the injection rate that needs to be further improved.

• 한국산업보건학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.213-232
• /
• 2009

This document was prepared to review and summarize the analytical methods for airborne and bulk asbestos. Basic principles, shortcomings and advantages for asbestos analytical instruments using phase contrast microscopy(PCM), polarized light microscopy(PLM), X-ray diffractometer (XRD), transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM) were reviewed. Both PCM and PLM are principal instrument for airborne and bulk asbestos analysis, respectively. If needed, analytical electron microscopy is employed to confirm asbestos identification. PCM is used originally for workplace airborne asbestos fiber and its application has been expanded to measure airborne fiber. Shortcoming of PCM is that it cannot differentiate true asbestos from non asbestos fiber form and its low resolution limit ($0.2{\sim}0.25{\mu}m$). The measurement of airborne asbestos fiber can be performed by EPA's Asbestos Hazard Emergency Response Act (AHERA) method, World Health Organization (WHO) method, International Standard Organization (ISO) 10312 method, Japan's Environmental Asbestos Monitoring method, and Standard method of Indoor Air Quality of Korea. The measurement of airborne asbestos fiber in workplace can be performed by National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) 7400 method, NIOSH 7402 method, Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ID-160 method, UK's Health and Safety Executive(HSE) Methods for the determination of hazardous substances (MDHS) 39/4 method and Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA) CODE-A-1-2004 method of Korea. To analyze the bulk asbestos, stereo microscope (SM) and PLM is required by EPA -600/R-93/116 method. Most bulk asbestos can be identified by SM and PLM but one limitation of PLM is that it can not see very thin fiber (i.e., < $0.25{\mu}m$). Bulk asbestos analytical methods, including EPA-600/M4-82-020, EPA-600/R-93/116, OSHA ID-191, Laboratory approval program of New York were reviewed. Also, analytical methods for asbestos in soil, dust, water were briefly discussed. Analytical electron microscope, a transmission electron microscope equipped with selected area electron diffraction (SAED) and energy dispersive X-ray analyser(EDXA), has been known to be better to identify asbestiform than scanning electron microscope(SEM). Though there is no standard SEM procedures, SEM is known to be more suitable to analyze long, thin fiber and more cost-effective. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) imaging protocol was developed to identify asbestos fiber. Although many asbestos analytical methods are available, there is no method that can be applied to all type of samples. In order to detect asbestos with confidence, all advantages and disadvantages of each instrument and method for given sample should be considered.