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ISSN : 1598-6721(Print)
ISSN : 2288-0771(Online)
The Korean Society of Manufacturing Process Engineers Vol.18 No.8 pp.60-66
DOI : https://doi.org/10.14775/ksmpe.2019.18.8.060

Development of X-ray Non-destructive Testing (NDT) Equipment for the Detection of Alien Substances

Young-Tae Yoo*, Joon-Ho Oh**, Jin-Woo Kim*#
*School of Mechanical System & Automotive Engineerinsg, College of Engineering, Chosun Univ.
**Department of Mechanical System Engineering, Chosun Univ., Graduate School, Gwangju, Korea
Corresponding Author : jinu763@chosun.ac.kr Tel: +82-62-230-7014, Fax: +82-62-233-7905
27/05/2019 05/06/2019 16/06/2019

Abstract


This study aims to develop and manufacture a device for inspecting impurities in a sealed aluminum container using an X-ray technique. Two X-ray oscillators and detectors are used to detect the entire sample. The stage for sample movement was fabricated using two high-voltage generators and X-ray detectors arranged diagonally. In addition, the high-voltage generator is composed of a vacuum tube, a high-voltage generator, and circulating oil for cooling. It includes a control unit for controlling other equipment, a power supply unit, and a video output unit; the most important part of the X-ray is the X-ray generation part. In this study, a flat panel was used along with the aim of developing the detector part. In particular, the development of the scintillator introduced in this study is a primary focus. The developed scintillator can be combined with a lens and can then be assembled with a charge coupled device (CCD) sensor.



이물질 검출을 위한 X-Ray 비파괴검사 장비 개발

유 영태*, 오 준호**, 김 진우*#
*조선대학교 기계시스템·미래자동차공학부
**조선대학교 대학원 기계시스템공학과

초록


    Chosun University

    © The Korean Society of Manufacturing Process Engineers. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1. 서 론

    X-ray와 같은 고에너지를 이용하는 검출기로 실 리콘을 활용하는 검출기에 대한 연구가 광범위하게 진행 되었다[1-4].

    이와 같은 이유로 X-ray를 이용해서 비파괴검사 장치를 연구하는 연구자들은 검출기(detector)의 성 질에 대한 연구가 집중 되었다[5-11]. 이들 연구자들 은 X-ray 발진기에서 검사체를 투과하는 파장이 섬 광체에서 가시광선으로 변화한 X-ray의 선량을 측 정하기 위해 광자를 계수하는 방법과 형광하는 빛 의 강도를 측정하는 검출기의 소재와 특성을 연구 하였다.

    본 연구에서는 X-ray를 이용하여 밀폐된 알루미 늄 용기 내에 있는 불순물을 검사하는 장치를 DR 기법을 이용하여 개발하여 제작하고자 한다. X-ray 발진기에서 발진된 방사선이 검사물체를 지나 섬광 체에 조사하면서 변화된 가시광선의 광자를 디지털 신호로 검출하여 컴퓨터 모니터에 영상을 출력할 수 있는 간접검출방법을 채택해서 연구하였다.

    용량이 355 ml와 473 ml인 알루미늄 캔 내부의 음료수에 포함돼 있는 이물질을 검사하여 불량품을 검색하기 위한 X-ray 비파괴검사장비를 개발하고자 한다. 이물질을 검사하는 데 빠른 시간뿐만 아니라 오류를 최소화해야 하기 때문에 2개의 X-ray발진기 와 2개의 검출기(detector)를 정렬하는 방식으로 시 스템을 구성하였다. X-ray로 검사하는 알루미늄 캔 의 밑바닥 직경은 59 mm, 높이는 195 mm인 용기 내 음료수에 2 mm이상의 금속물질과 5 mm이상의 비철금속을 검출할 수 있는 비파괴검사장비를 개발 하여 산업체의 현장에 적용하고자 한다.

    2. 실험 및 실험장치

    X-ray를 이용하는 비파괴검사장치는 X-ray발진기, 검출기(detector), 검사체 이송장치, 차폐장치, 데이터 acquisition 및 소프트웨어와 시험결과 영상 모니터 로 구성된다.

    본 연구의 기술개발에 채택하고 있는 간접검출 방식을 이용한 X-ray 영상검출기(detector)의 경우 광학 시스템을 이용하는 경우가 많은데, 이는 대면 적의 엑스선 변환층, 즉 섬광체의 가용성과 달리 픽셀 어레이의 크기가 실제 촬영하고자 하는 대상 체 보다 작은 경우에 유용하게 이용될 수 있다. 이 때 중요한 설계변수 중 하나로 광학결합효율을 들 수 있다. 섬광체에서 발생된 빛을 손실 없이 얼마 나 잘 리드아웃 픽셀 어레이로 전달하는가를 나타 내는 척도로 아래 식으로 표현한 X-ray 영상센서의 민감도(sensitivity) α와 직접적인 관계가 있다[1].

    α = τ 1 + 4 F 2 ( 1 + m ) 2
    (1)

    여기에서 τ는 렌즈의 투과율(transmittance), Ff-number(초점거리를 렌즈의 실효구경으로 나눈 값)이며 m은 축소율(demagnification factor)이다. 위 (1)식을 보면 아무리 X-ray 흡수/변환 효율이 뛰어 난 섬광체를 사용하더라도 광 수집을 위한 광학 시 스템을 잘 설계 하지 않으면 f-number와 축소율 m을 곱한 값의 제곱에 반비례하기 때문에 막대한 손실이 나타나 선명한 영상을 얻을 수 없게 됨을 알 수 있다.

    2.1 차폐장치

    X-ray 검사장비를 개발 할 때 X-ray source로부터 발생되는 방사선으로부터 검사자의 안전을 고려해 야 한다. 이와 같은 이유로 X-ray source로부터 방사 선에 피폭되지 않도록 안전을 고려한 차폐장치를 제작하였다. 공급전압 60kV와 공급전류 0.5 mA에 서 발생되는 방사선을 효과적으로 차단하면서도 가 볍게 제작하기 위한 차폐 계산을 통해 2 mm 두께 의 철판을 이용하였다.

    방사선발생장치의 사용시간은 주당 최대 1시간 정도 되므로 Primary beam 방향에서의 방사선발생 장치 외부 방사선량률을 평가하여 필요한 차폐 두 께는 약 0.5㎜가 필요하다.

    NCRP(National Council on Radiation Protection and Measurements : 미국 방사선방호측정위원회) 49 p91를 근거로 필요한 차폐두께를 찾아보면 약 0.4 mm의 납차폐가 필요함을 알 수 있다. 이를 토대로 납(11.34g/cm3)과 철(7.8g/cm3)과의 밀도차이를 이용 하여 철의 차폐 두께를 구해보면 0.58 mm의 철이 면 충분한 것으로 판단되나 방사선 차폐뿐만 아니 라 구조적 안전성을 고려하여 바닥은 4 mm 그 외 부분은 2 mm 두께의 철로 차폐하여 사용하는 사람 이 X-ray에 피폭되지 않도록 충분히 안전을 고려하 여 제작하였다.

    차폐장치(shielding body)는 X-ray 튜브 장착부, 스 테이지, 검출기(detector) 장착부가 내장되어 있다. 다시 스테이지(stage)는 X축과 Y축, 2축으로 움직이 는 구조로 샘플을 스테이지에 올려놓고 미세하게 선형적으로 이동하면서 검사할 수 있는 방식이다. 고전압박스와 검출기는 고정되어 있고 스테이지가 움직이는 형태로 제작하였다. 스테이지의 X축과 Y 축 방향으로의 이동은 스텝모터를 이용하였다. 스 텝모터의 평균이송속도는 0.5 mm /sec이다. X-ray를 발진하는 고전압박스와 검사체를 투과하여 전달되 는 검출기를 각각 2개씩 대각선 방향으로 정렬하여 구성하였다.

    2.2 고전압방전관

    발진되는 X-ray 초점크기(focal spot size)는 50 μm가 되도록 하였다. 인가전압은 60 kV이고 전류 는 0.5 mA가 흐르도록 하였다. 고압방전관은 일종 의 진공방전관으로 고전압 하에서 가속한 전자를 표적(target)이라는 금속판에 충돌시켜 X-ray를 발생 시키는 구조이다.

    본 연구개발에서 제작하는 고압방전관은 60 kV 이기 때문에 대부분이 열로 바뀌고 X-ray는 불과 0.5%에 불과 하기 때문에 냉각문제가 중요한 과제 가 된다. 표적물질이 텅스텐(W)일 경우 일반적으로 고압방전관의 인가전압은 40-200 kV범위에서 사용 하기 때문에 고압으로 인가하면 열 발생으로 많은 문제가 발생할 수 있다. 고압방전관의 전압이 100 kV에서 0.8%가 X-ray 변환되고, 120 kV에서 0.9% 가 되며 나머지는 열로 변환되어 X-ray 관의 양극 (Anode) 온도를 상승시킨다. 그러므로 표적으로 사 용하는 소재는 열전도도 양호해야 한다. 열전도성 (thermal conductivity)이 높으면 열을 좀 더 신속하 게 방출하기 때문에 열전도성을 고려해서 텅스텐을 사용하였다.

    X-ray 발생장치에서 중요한 부분 중에 하나는 전 자가 표적에 충돌할 때 99% 이상이 열로 변화되는 것을 냉각시키는 문제이다. 앞에서 설명한 것처럼 전자가 표적에 충돌하면서 발생하는 열을 제어하지 못하면 진공관의 모양이 물리적으로 변형이 발생해 서 수명이 짧아진다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 절연유를 이용해서 온도가 60℃이하를 유지 할 수 있도록 하였다.

    채배단은 여러 개의 콘덴셔와 다이오드 배열 조 합으로 이루어지며, 이러한 조합을 통해 입력전압 을 60 kV까지 승압을 시키게 되어 있다. 이렇게 승압이 된 전압은 Target이라는 Tube의 양극에 전 달되는데, 이러한 강한 양극 영향으로 전자들이 Target에 부딪혀 X-ray와 열이 발생하게 된다. Target의 반대편에 있는 필라멘트에서 Target에 부 딪히게 되는 전자를 만들게 되는데 이를 위해 전류 를 필라멘트에 흘려 보내야 된다. 이러한 역할을 위해 채배단에서는 입력 전압을 감압시켜 일정 전 류만 흘려보내는 부분이 있으며, 본 연구에 사용된 장비는 0.5 mA의 전류를 흘려보내기 위해 약 500 Ω의 저항(R)과 0.25 V의 전압(V)을 인가시키고 있다.

    2.3 고전압박스 및 섬광체 제작

    먼저 외관은 황동 판금으로 제작하였다. 내부 채 배단과 알루미늄 금형에 고전압진공관을 PVC(polyvinyl chloride)와 납으로 감싸 넣고 오일을 충전시켰다. 0.5 mm의 납판으로 고전압관박스를 차폐시키고 X-ray가 한 방향으로 진행하도록 제작 하였다.

    X-ray는 빠른 속도로 진행하는 전자가 금속 원자 의 영향으로 급속하게 감속되거나 정지하는 경우 원래 전자가 갖고 있던 운동에너지가 전자기파 형 태인 X-ray로 변화하는데 고압박스 제작시 납으로 모두 차폐하고 원형부로 유도하여 제작되었기 때 문에 다른 방향으로는 누설 선량이 차폐가 되고 표 적물(target) 방향으로 방사선이 집중하게 되었다.

    고압박스를 제작한 다음 내부에 X-ray를 발진하 는 진공관과 채배단과 함께 오일을 충전한 다음 60 kV의 전압을 인가시키면서 온도변화를 관찰 하였 다. X-ray를 발진하는 진공관에서는 99%이상이 열 로 변화하기 때문에 냉각시켜 주지 않으면 표적소 재가 용융되어 물리적인 변형으로 수명을 단축시키 기 때문이다. 충진한 오일은 MICTRANS OT-4 (MICHANG Oil)을 사용하였다. 인가된 전압은 CHEKMAN TK-201로 측정하여 인가되는 전압값을 확인 하였다. 고압박스에 누설되는 방사선량은 TERRA MKS-05, INSPECT ALERT로 측정하였다.

    고전압관을 제작한 다음 고전압이 안정적으로 공 급되는지 확인하기 위해 공급전압을 측정하였다. 관전압은 측정위치에서 표시치에 대한 관전압의 백 분율 평균오차가 ±8 %이내여야 한다. 본 연구에서 제작한 고전압관의 정격전압은 60 kV 이다. 전압을 측정한 계측기는 모델TK-201(기기명 K2010175897) 인 Digital Multimeter이다.

    본 연구에서 제작한 섬광체는 Sol-gel법을 이용해 서 X-ray 섬광체를 합성하였다. 합성한 섬광체 분말 Gd2O2S:Tb를 Emi Miyata의 방법처럼 Al판에 밀착 시켜서 이용하였다. Sol-gel에 의한 섬광체는 GdCl3․ 6H2O : TbCl3․6H2O : H2SO4 를 1 : 0.5 : 0.5 의 비가 되도록 재료 배합 설계를 하였다. 각각의 순도는 99.0%, 99.9%, 60%이다. GdCl3․6H2O 146g와 TbCl3․ 6H2O 73g을 각각 에탄올(99%) 175g에 넣고 12시간 동안 상온에서 교반하였다. 두 용액을 혼합하고 교 반 중에 H2SO4 31g을 서서히 적하하여 gel 침전을 유도하였다. H2SO4 적하가 끝난 다음 60℃에서 2시 간 동안 교반하였다.

    다음으로 불필요한 촉매, 에탄올 등의 용매를 제 거하기 위해 응축기를 이용하여 용매를 추출하였 다. 모든 교반과정은 밀봉상태에서 진행하였으며 시약은 정제 없이 그대로 사용하였다. 침전이 완전 히 끝난 후 5㎛ 종이 필터를 이용하여 상징액은 제 거하고 2~3회 증류수로 침전물을 세척하였다. 세척 이 끝난 침전물을 100℃에서 2시간 동안 건조한 후 720℃에서 2시간 동안 열처리한 다음, 100℃에서 담금질(quenching)하여 Gd2O2S:Tb의 형광체 분말을 얻었다. 이 때 승온속도는 5℃/min이다.

    2.4 검사 system 제작

    알루미늄 캔 내부의 음료수에 포함된 이물질을 비파괴 검사하기 위한 시스템을 제작하였다. 차폐 박스 내부에 스테이지 등을 설치하고 고전압박스를 고정한 다음 평판 검출기(Flat Panel Detector)를 설 치했다. 영상출력을 위해 검출기(Detector)에서 받아 들인 X-ray 영상을 Frame Grabber(Picolo Board)를 통해 컴퓨터 화면에 영상이 출력되도록 하였다. Frame Grabber는 컴퓨터 보드의 PCI 인터페이스를 통해 컴퓨터와 통신하게 되며, 이 신호는 Viewer 프 로그램을 통해 육안으로 확인이 가능하도록 개발하 여 조립하였다. 컴퓨터로 X-ray 선량을 조정하여 영 상을 볼 수 있는 소프트웨어가 설치되어 있어 X-ray 영상을 쉽게 출력할 수 있도록 하였다. X-ray 발진기를 지난 방사선량이 검출기에 도달하는 중간 에 알루미늄 캔을 놓고 이물질을 검출하기 위해 배 열하였다. X-ray 발진기와 검출기를 각각 2개씩 대 각선으로 배열하여 검출시간과 검출에 대한 효율성 을 높였다.

    시스템을 완성시킨 다음 방사조사누설량을 측정 하였다. 방사조사선량율 측정기(엑스/감마 서베이 미터)는 모델명 Medcom, Insepctor(기기번호 A05656)으로 측정하였다. 누설선량은 X-Ray 발생 시 제품의 외관에서 측정한 누설선량은 1 uSv/h 이 하 이어야 한다. X-ray 정상 동작 시 피검사체의 중 앙점에 일치하는 높이의 제품 외관(4면)을 중심으 로 좌우상하 50cm 되는 곳마다 방사선 누설 선량 계를 이용하여 측정한 결과 누설량이 기준치 이하 로 측정되어 안전함을 확인 하였다.

    개발된 제품에 대한 신뢰성을 확인하기 위해 실 제로 시중에 유통되고 있는 주류회사의 알루미늄캔 을 사용해 실험을 했다. 알루미늄 캔의 높이는 195 mm이고 캔의 밑면이 직경은 59 mm이다. 본 연구 를 통해 개발한 비파괴검사 장비를 이용하여 알루 미늄 캔 내부에 있는 이물질을 검출하기 위한 실험 을 하기 위해 금속의 경우 재질이 철인 직경 2 mm 길이 2 mm, 비금속은 내경이 3 mm, 외경 5 mm 두 께 편측1 mm인 이물질을 넣었다.

    X-ray 발진기와 알루미늄 캔 사이의 거리는 약 140 mm 위치에 놓여있다. X-ray 발진기에서 발생 한 X-ray는 알루미늄 캔을 투과하여 약 550 mm 위 치에 있는 검출기에 도달한다. 본 연구에 사용한 검출기는 평판검출기(Flat Panel Detector)로 고해상 도 및 공간 활용이 용이하다. 본 연구 개발에 사용 한 검출기 시스템은 2개의 X-ray 발진기와 2개의 검출기로 구성된 더블헤더의 형식으로 구성되어 있 다. Fig. 1은 X-ray 발진기와 검출기를 배열한 사진 을 나타내고 있다.

    3. 결과 및 고찰

    본 연구에서는 간접검출방식(indirect detection method)을 채택하였으며 섬광체는 Gd2O2S:Tb를 직 접 제작하여 섬광체로 이용하였다.

    X-ray에 조사된 섬광체에서 나오는 광량을 형광 반 응 적분구 측정한 결과를 Table 1에 정리하여 나타 내었다. 적분구의 측정은 적분구의 빛 유입구에 샘 플을 위치하고 빛의 유입 경로를 흑색막으로 밀봉 하여 빛의 유입을 완전 차단한 상태에서 X-ray를 투과하여 형광막의 형광체 반응광을 측정하였다. X-Ray에 반응하는 형광막의 광량이 절대적으로 부 족하여 60초간 광량을 받아들이기 위해 X-Ray 의 최대 출력 시간인 1.3Sec를 샘플별 28회 시행 하였 다.

    최고 파장은 544nm이고 반치폭은 7.5nm 정도가 됨을 알 수 있다. 섬광체의 두께가 증가 할수록 광 출력이 증가하고 있음을 알 수 있는데 이는 섬광체 의 내부에서 내부 반사되면서 광량이 증폭되기 때 문인 것으로 판단한다.

    본 연구에서 X-ray를 이용하여 이물질을 검출하 는 방법은 X-ray가 검사물체를 투과해서 검출기 (detector)에 전달되는 신호를 검출하는 간접방법을 사용하고 있다. 간접검출방법의 특징은 검출하는 센서인 검출기의 특성으로 결정된다. 이 방법은 피 검사체를 투과한 X-ray가 섬광체(scintillator)에 조사 되어 가시광선으로 바뀐 빛을 포토다이오드 (photodiode (a-silicone))에서 광신호를 전기적 신호 로 바꾸고 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT array)를 지나 디지털 영상(digital image)으로 바뀌 어 모니터에 출력되는 방법을 이용하고 있다.

    X-ray 발진기로부터 출발한 X-ray가 피검사체를 투과한 X-ray 섬광체(scintillator)는 일종의 형광판으 로 광자의 영상증배관 역할을 한다. X-ray가 섬광체 에 조사되면 가시광선으로 변화된 신호를 전하결합 기기(coupled charge device : CCD)를 이용하여 디지 털 영상(digital image)을 전기신호를 바꾸는 방식이 간접변환방식을 채택하는 일반적인 비파괴검사시 스템이다.

    고압방전관의 정격 최대 출력을 60 kV로 한 X-ray 발전기의 전압변화에 따른 이물질의 검출 영 상을 분석하였다. 금속이물질 길이 2 mm와 직경 2 mm 크기와 비금속 이물질은 내경 3 mm이고 외경 은 5 mm 두께가 편측 1 mm인 도넛형태의 플라스 틱 재료의 시험물질을 용기에 투입하였다. Plastic 이물질을 투입한 후 알루미늄 캔의 거리를 X-ray 발진기로부터 500 mm 위치에 놓고 인가전압의 증 가에 따른 해상도 변화를 실험하였다.

    3.1 X-ray 발진기와 피검사체 거리 변화 에 따른 해상도

    X-ray를 이용한 비파괴 검사장치는 X-ray발진기 와 검출기(detector)사이에 검사하고자 하는 피검사 체를 놓고 X-ray 발진기에서 피사체를 투과하여 검 출기에 도달하는 선량의 변화를 판독하는 방법을 이용하고 있다. 이와 같은 이유로 피검사체가 X-ray 발진기와 거리 변화에 따라 영상의 크기가 어떻게 변화하는지 실험했다.

    X-ray 빔 방출 지점에서 영상이 맺히는 지점까지 거리를 FDD(Focal spot to Detector Distance)라 할 때 본 연구에서 사용하는 실험장치의 거리는 550 mm이다. X-ray 빔 방출 지점에서 시료까지의 거리 를 FOD(Focal spot to Object Distance)라 할 때 본 연구에서는 FDD는 550 mm로 고정 되어 있기 때문 에 피검사체의 이동에 따른 영상크기의 변화는 FOD의 변화에 따라 달라진다. FDD와 FOD로 정의 하는 X-ray 배율은 아래와 식 같이 표현된다.

    X-ray 배율 = F D D F O D
    (2)

    빔이 조사되어 시료를 지나 영상이 검출기 (Detector)에 도달하는 영역은 FOV(Field of view)라 한다. 일반적으로 검사장비의 크기가 고정되어 있 기 때문에 FDD를 일정하게 고정하고 X-ray로 검사 하고자 하는 피검사체를 X-ray 발진기 방향으로 이 동하면 FOD가 작아져 위식에 표시한 것처럼 X-ray 배율은 커진다. 식(2)에 의하면 본 연구에서 개발하 고자 하는 X-ray 비파괴 검사장치에서 FDD는 550 mm로 고정 되어 있기 때문에 X-ray 배율은 FOD-1의 형태로 변화 한다. 즉 FOD의 크기 작을 수록 영상의 배율은 증가 하는 형태로 나타나야 한 다. 비철금속인 플라스틱의 내경 3 mm 외경 5 mm 두께 편측 1 mm 인 이물질을 알루미늄 캔에 투입 하여 X-ray을 조사하였다.

    피검사체가 X-ray 발진기로부터 거리가 멀어짐에 따라 영상크기의 변화를 육안으로 비교하기 위해 Fig. 2에 나타냈다. Fig. 2의 실험 결과는 X-ray 발진 기로부터 피검사체의 거리가 각각 50 mm, 100 mm, 150 mm, 250 mm, 500 mm 일 때 영상크기의 변화 를 나타낸 것이다. 식 (2)에 의하면 X-ray 배율은 이 론적으로 각각 11, 5.5, 3.66, 2.2, 1.1이다. 이론적으 로는 X-ray 발진기로부터 피검사체의 거리가 50 mm일 경우와 500 mm일 경우 영상크기는 50 mm일 때 500 mm 보다 10배 정도 커야 한다. 실험으로 각 각 외경을 측정한 결과 영상크기 변화는 50 mm 일 때 500 mm 일 때보다 영상의 면적비를 비교한 결 과 70배 정도 큰 것으로 측정 되었다.

    3.2 발진기 파장 특성과 섬광체 특성

    에너지 스펙트럼 해상도는 가시광선의 평균 광자 의 수와 섬광체 두께의 깊이에 따르는 가시광선의 광자 수의 변화와 관계가 있다.

    본 연구 개발에서 제작한 섬광체의 두께는 각각 섬 광체의 두께는 49㎛, 57㎛, 95㎛, 121㎛, 245㎛, 310 ㎛이다. Table 2에서는 스펙트럼의 최대 강도(peak intensity)를 나타냈다. Table 2에 정리한 실험 결과 에 의하면 섬광체의 두께가 작은 경우보다 두꺼울 때 섬광체에서 발광되는 스펙트럼의 최고 강도가 크게 나타남을 알 수 있다. 특히 310㎛의 경우 최고 강도가 한 개의 오더(order)정도 크게 나타났다.

    섬광체가 두꺼우면 두꺼울수록 검출효율은 더 좋 아진다. 그러나 가시광의 범위는 섬광체가 두꺼우 면 내부에서 X-ray가 서로 상호작용해서 선명도가 떨어지는 결과가 나타난다. 게다가 섬광체로 변환 된 가시광의 범위가 커지면 CCD로 검출한 X-ray를 누적하는데 영향을 받는다. 에너지 해상도는 X-ray 에너지의 제곱근에 역비례한다. 섬광체 두께가 증 가하면 발광된 가시광의 광자수는 X-ray 흡수 깊이 가 감소함에 따라 줄어들 뿐만 아니라 가시광의 분 산을 증가시킨다.

    4. 결 론

    X-ray를 이용한 비파괴검사장비를 제작하여 연 구를 진행하면서 다음과 같은 결론을 얻었다.

    1. 본 연구에서 개발한 시스템의 경우 인가전압 의 증가에 따른 해상도가 최소 30 kV 이상의 고전압에서 검출이 가능하다는 결과를 얻었다.

    2. 고압방전관의 정격 최대 출력을 60 kV로 한 X-ray 발전기의 전압변화에 따른 이물질의 검 출 영상을 분석하였다.

    3. X-ray 영상에서 중요한 디텍터의 섬광체에 대 한 실험을 통해 섬광체가 두꺼우면 두꺼울수록 검출효율은 더 좋아지는 것을 확인 하였다. 섬 광체 두께가 증가하면 발광된 가시광의 광자수 는 X-ray 흡수 깊이가 감소함에 따라 줄어들 뿐만 아니라 가시광의 분산을 증가시켜 영상판 독이 어렵게 되는 것을 확인하였다.

    4. X-ray 발진기로부터 검사체의 이동 거리 변화에 대한 영상크기 변화를 정량적으로 분석하였다.

    후 기

    “이 논문은 2018학년도 조선대학교 학술연구비의 지원을 받아 연구되었음.”

    Figure

    KSMPE-18-8-60_F1.gif
    X-ray generator and detector
    KSMPE-18-8-60_F2.gif
    Comparison of image magnitude to distance change from X-ray generator

    Table

    X-Ray integrating sphere measurement
    Spectrum peak intensity

    Reference

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