The scintillating layer coupled to amorphous silicon photodiode with thin film routing electronics have a good prospect as a substitute of conventional X-ray film. There is a need to fabricate the large-area CsI(Tl) thin film with high scintillation efficiency and high spatial resolution for this purpose. In this study, the thickness dependency on the light output and the spatial resolution of CsI(Tl) layer was investigated by calculation and measurement. The result can be used to determine the optimum thickness of CsI(Tl) scintillation layer for any specific application.
Thin, homogeneous CsI(Tl) scintillation layers (area as large as 30㎠) have been produced by vacuum evaporation of the mixture of CsI and TlI powder. The scintillation performance of evaporated CsI(Tl) layer was proved to be comparable to that of the commercially available phosphors. The evaporated CsI(Tl) layers with various thickness ranging from 25㎛ to 200㎛ were prepared. The light output and spatial resolution of evaporated layers were measured in the unit of electrons equivalent to the scintillation photons and line-pair per mm respectively. Light collection efficiency of ideal photosensor was calculated with the assumption of the isotopic emission of light from x-ray absorption. Using the light collection efficiency, we obtained the light output and the spatial resolution of ideal CsI(Tl) layers.
It was revealed that the light output and spatial resolution have compromise in term of the thickness of scintillation layer. As the thickness increases, the light output increases and the spatial resolution decreases. A curve illustrating the correlation between the relative efficiency and the spatial resolution of the CsI(Tl) scintillator layer was obtained from the measurement as well as the calculation.
비정질 실리콘 광다이오드와 신호처리회로를 포함하는 이차원 영상센서에 섬광막을 입혀 만든 방사선영상장치가 현재 의료영상에서 쓰이고 있는 X 선 필름을 대체할 만한 장치로 각광을 받고 있다. 이러한 목적의 장치를 제작함에 있어 섬광효율이 좋고, 해상도가 뛰어난 CsI(Tl) 박막을 제조할 필요가 있었다. 이 논문에서는 제작된 CsI(Tl) 박막의 두께가 광방출량과 해상도에 미치는 영향이 관찰되었다. 이 결과는 어떤 사용목적이 정하여진 방사선영상장치에 쓰일 수 있는 CsI(Tl) 박막의 최적화된 두께를 결정하는데 쓰일 수 있다.
불순물 Tl 이 골고루 도핑된 CsI(Tl) 박막을 면적이 30㎠ 정도까지 막두께가 균일하게 제작되었다. 이 박막들은 CsI 와 TlI 결정분말을 잘 혼합하고, 압착해서 만든 작은 알약모양의 소스물질을 가열증착법을 사용하여 막을 입혔다. 제작된 박막의 섬광기능은 상용화된 형광판과 거의 비슷한 수준을 보였다. 두께가 25㎛에서 200㎛인 샘플들을 제작하였고, 이 박막들의 광방출량과 해상도를 직접 측정하였다. 광방출량은 포도다이오드에서 생성되는 전하량으로 해상도는 mm당 표시될 수 있는 선의 수를 단위로 평가되었다. 계산으로서, 포토다이오드가 발광된 빛들 계수하는 기하학적 효율을 구하였다. 이것을 이용하여 이상적인 박막의 광방출량과 해상도를 모사하였다.
광방출량과 해상도는 두께에 대하여 서로 보상(trade-off) 관계에 있음을 계산과 측정자료를 통하여 확인할 수 있었고, 그 관계성을 보이는 곡선을 2차함수로 표현할 수 있었다. 이로써 특정이용에 관련된 박막의 최적화된 두께를 산출할 수 있게 되었다.
