듀얼 에너지(X선 파장 활용 사례)
X선이 물질을 투과하는 특성을 활용하여 투과 이미지를 얻는 방법은 일반적으로 잘 알려져 있습니다. 물질을 투과한 정보가 모두 겹친 이미지가 되며, 농담으로 표현됩니다. 형상을 주요 정보로 활용합니다.
식품 이물 검사(시리얼과 알루미늄 조각)
식품은 이물 혼입을 방지하기 위해 다양한 대응과 검사를 실시하고 있습니다. 그중 하나가 X선을 이용한 비파괴 검사입니다. 이 예에서는 시리얼에 알루미늄 조각(두께 0.5mm와 1.0mm)을 준비하여, 알루미늄 조각을 이물로 판정할 수 있는지 시험합니다.
X선 투과 이미지라면 쉽게 판별할 수 있다고 생각하실지도 모릅니다. FPD(TFT)로 실제 촬영한 결과는 다음과 같습니다.
내용물인 시리얼과 알루미늄 판이 겹쳐 버려, 검출 대상인 알루미늄 조각의 형상을 알고 있더라도 판별하기 어렵습니다. 실제로는 이물의 형상을 미리 알 수 없기 때문에 이물 판별은 더욱 어려워집니다. 농담만으로 나타나는 형상 정보만으로는 판별할 수 없습니다.
X선은 관전압을 변경하면 출력되는 파장(에너지)이 달라집니다. 서로 다른 두 파장을 활용하는 방법을 듀얼 에너지라고 부릅니다. 아래는 실제로 서로 다른 두 파장의 이미지를 처리하여 알루미늄 조각을 강조 표시한 것입니다. 일반 투과 이미지와 비교하면 듀얼 에너지의 효과는 한눈에 알 수 있습니다.
이어서 CdTe 라인 센서(적분형)로 동일한 처리를 수행한 결과는 다음과 같습니다.
여기에서도 알루미늄 조각 두 개를 판별할 수 있습니다.
위의 두 X선 카메라 촬영 사례를 통해 듀얼 에너지의 효과를 확인할 수 있었습니다. 그러나 실제로는 저에너지와 고에너지, 두 번의 촬영이 필요합니다. 식품 검사를 상정하면, 내용물이 전혀 움직이지 않는 상태에서 두 번 촬영하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 한 번의 촬영으로 저에너지와 고에너지를 분리하는 기능이 요구됩니다. 이는 포톤 카운팅 방식의 에너지 판별 기능으로 실현할 수 있습니다. 아래 이미지는 당사 CdTeFPD(3x3)의 실제 사례입니다. 센서 크기가 3cm x 3cm로 작기 때문에 위치를 특정하기 위해 금속 마커를 설치했습니다. 알루미늄 조각과 금속 마커에 대해 한 번의 촬영으로 저에너지와 고에너지 이미지를 동시에 얻을 수 있습니다. 이 두 이미지를 처리하여 알루미늄 조각을 판별할 수 있습니다.
이처럼 지금까지 형상만으로는 판별이 어려웠던 경우에도 듀얼 에너지를 통해 가능해질지도 모릅니다.