Well-being and Life, Radiation

오늘은 농도에 대해 포스팅하도록 하겠습니다.

농도는 방사선의 강도가 얼마나 분포해 있는지에 의해 결정이 되며, 그 외에도 여러 인자들이 있습니다. 그런 농도에 대해서 오늘 간단히 설명하도록 하고, 마지막에 나오는 '특성곡선'과 '특성치'에 대해서는 다음 포스팅에서 조금 더 자세히 알아보려 합니다.

우선 농도란 '영상 전체가 밝고 어두운 정도'를 뜻하며, 디지털 영상으로 치면 픽셀의 값과 비슷한 개념이라고 생각하시면 됩니다. 이 농도가 모여서 영상을 형성하게 되죠. 각 부분의 농도 차이에 따라 대조도가 형성되고 그 분포에 따라 우리가 육안으로 식별 가능한 영상이 되는 겁니다. 그렇기 때문에 양질의 영상을 위해서는 적당한 농도가 유지되어야 하나, 농도만으로 영상의 질을 평가하진 않습니다. 대조도, 선예도, 입상성 등 다른 특징들도 적절하게 유지되어야 하죠.

(그런 부분에 대해서는 다음에 다루도록 하겠습니다)

이러한 농도는 log(입사광/투과광)의 식을 따릅니다. 방사선이 투과하면서 필름이 흑화^[각주:1]된 정도를 뜻한다고 할 수 있죠. 

수식적으로 log(입사광/투과광) 의 식은 log(불투과도)와 동일합니다. 그 관계식에 대한 것은 아래의 표와 같습니다.

마지막으로, 농도는 노광^[각주:2]된 방사선의 양과 밀접한 관계가 있습니다. 그 관계는 특성곡선을 통해 잘 나타납니다.

특성곡선은 허터와 드리필드가 완성하여 H-D 곡선이라고도 하는데, 가로축은 log E이고 세로축은 농도를 나타냅니다. 가로축을 대수(log)로 이용하는 이유는, E를 그대로 사용할 경우 숫자가 너무 커져서 그래프가 좌우로만 너무 길어질 것이기 때문입니다.

이러한 특성곡선은 단순히 노광량과 농도 외에도 많은 특징들을 내포하고 있는데, 이를 특성치라고 합니다. 이러한 특성치에 대해서는 다음 포스팅에서, 그리고 특성곡선에서 알 수 있는 필름 대조도를 포함한 대조로에 대해서는 다다음 포스팅에서 소개하도록 하겠습니다.

이번에는 FFD에 대해서 다루어 보겠습니다.

앞서 x선 발생의 직접인자 포스팅에서 FFD에 대하여 간단히 다룬 적이 있습니다.

그림으로만 표현하였기에, 그 세부적인 내용은 없었지만 말이죠.

우선 그때의 그림을 그대로 따 와서 설명을 드리도록하겠습니다.

FFD란 Focus Film Distance의 약자로, F가 각각 초점과 필름을 나타내며, FFD의 의미는 초점과 필름 사이의 거리를 나타냅니다.

하지만 X선 촬영 시, 초점과 필름만 있는 것이 아니라 중간에 피사체(Object)도 존재하기 때문에, FOD와 OFD의 개념이 더 있으며, 이들은 각각 이름에 내포되어 있는 것들 사이의 거리를 뜻합니다.

이러한 FFD, FOD, OFD가 중요한 이유는 X선이 평행이 아닌 방사 원추형^[각주:1]으로 발생하기 때문입니다. 이에 대해 자세하게 알아보기 위하여 아래의 그림을 준비했습니다.

우선, (a)와 같이 x선이 평행하게 발생한다면, 실제 피사체와 형성된 영상의 형태, 모양, 크기 등이 동일할 것입니다만, 사실 x선은 방사원추형으로 발생합니다. 따라서, (b)나 (c)처럼 영상이 형성되게 되며, 이때 원하지 않는 음영인 반음영, 왜곡, 확대가 나타납니다.(이러한 불선예도에 대해서는 다음에 설명하도록 하겠습니다)

결국(X선이 방사원추형이기 때문에), FFD, FOD, OFD은 영상의 형성에 영향을 주며 그 영향은 다음과 같습니다.

(b)에서 피사체가 필름에 밀착해 있는 경우(빨간색) 즉, FOD가 크고 OFD가 거의 0에 가까운 경우는 가장 이상적인 경우로, 피사체와 영상의 크기가 가장 비슷하게 형성됩니다. 그러나, 피사체가 필름에서 멀고 초점에 가까운 경우(파란색) 즉, FOD가 작고 OFD가 큰 경우, 영상은 실제의 크기보다 크게 형성됩니다.

(c)에서는 동일한 피사체에서 초점 위치에 따른 영상의 변화를 나타낸 것인데, 위에 있는 초점의 경우가, 아래에 있는 초점의 경우보다 상대적으로 영상이 피사체의 크기에 더 가깝게 형성됩니다.

이처럼, FFD, FOD, OFD, 초점의 위치는 영상 형성에 영향을 주며, 결과적으로 영상의 질을 결정하는 요소로 작용한다고 할 수 있습니다.

추가적으로 FFD에서 알아야 할 것은, 거리역자승법칙과 거리자승법칙입니다.

X선은 거리가 증가함에 따라 그 강도가 감소하게 되는데, 이 또한 X선이 방사원추형이기 때문입니다. 이를 법칙으로 표현한 것이 바로 '거리역자승법칙'입니다. 또한 , 거리 변화에 따라 감소되는 농도를 일정하게 유지하기 위해 만든 것이 '거리자승법칙'이죠.

거리 역자승 법칙은 아래의 그림을 보면 조금 더 잘 이해가 될 겁니다.

거리 D가 2D, 3D로 각각 2배, 3배 증가함에 따라 X선의 강도가 1/4배, 1/9배가 되고 있는 것을 확인할 수 있습니다.

단순하게 같은 양의 방사선을 더 넓은 면적에 뿌린다고 생각하시면 될겁니다. 거리는 1차원이고 면적은 2차원이기에, 강도가 거리의 제곱에 비례하여 감소하는 것입니다.

이상 X선의 직접인자인 FFD에 대한 포스팅이었습니다. 다음번에는 농도를 2번의 포스팅에 나누어서 설명해 드리도록 하겠습니다.

☞ 농도

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☞ X선의 직접인자

안녕하세요? 오늘은 X선 발생의 직접인자 중 관전압에 대해 더 알아볼까 합니다.

관전압의 정의는 일전에 소개한 내용과 동일합니다.

다만 이번 시간에 중점적으로 볼 내용은, 관전압이 어느 인자와 직접적인 연관이 있는지(X선 선질)와 관전압의 변화가 그에 어떤 영향을 주는지입니다. 

우선 관전압은 X선의 선질과 직접적인 연관이 있는 만큼, 관전압의 증가는 곧 X선질의 증가를 뜻합니다.

(그리고 선질이 증가함에 따라 부가적으로 X선량 또한 증가하죠)

선질의 변화는 곧 X선의 투과력 변화로 이어지며, 이는 그레이 스케일과 연동됩니다.

투과력은 X선 사진 농도를 결정 짓는 중요한 요소이고, 이것이 그레이 스케일로 표현됩니다.

끝으로 관전압과 관련된 용어와 법칙은 다음과 같은 것이 있습니다.

최소 관전압이란, X선이 유효한 사진농도를 내기 위해 필요한 최소한의 관전압 값이며, 관전압을 15% 변화 시키면 사진 농도값이 약 2배, 1/2배가 된다는 '관전압 15%법칙'도 함께 소개되어 있습니다.

여기까지 X선 발생의 직접인자인 관전압에 대하여 보다 더 자세히 알아보았습니다.

 다음번에는 X선 발생의 직접인자 중 다른 하나인 관전류에 대해 조금 더 자세히 소개하도록 하겠습니다.

☞ 관전류량(관전류, 조사시간)

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☞ X선 스펙트럼

오늘은 x선 발생의 직접인자에 대해 소개하려 합니다.

x선 발생의 직접인자라 하면, x선이 발생되기까지 직접적으로 영향을 주는 녀석들을 말하는데 그 종류로는 4가지가 있습니다.

우선 관전압부터 차례로 보도록 하겠습니다.

관전압은 X선관의 양극에 걸린 전압입니다.

X선관 속에 있는 전류를 흐르게 하므로 관전압을 인가하는 것을, Slope를 준다고 하기도 합니다.

또한 이는 X선의 선질^[각주:1]과 투과력^[각주:2]에 직접적인 관계가 있습니다.

다음은 관전류입니다.

관전류란, X선 양단에 흐르는 전류를 뜻하며, X선의 선량에 직접적으로 관여합니다.

관전류와 X선량과의 관계는 다음과 같습니다.

▲관전류와 X선량의 관계

위의 그래프와 같이 관전류가 증가함에 따라 X선량도 함께 증가됨을 알 수 있습니다.

다음은 조사시간입니다.

조사시간은 이름 그대로 X선을 조사하는(X선에 노출되는) 시간을 뜻합니다.

조사시간은 그 자체로 쓰이지 않고, 관전류와 곱을 하여 관전류의 총량을 나타내는 데에 쓰입니다.

▶관전류량[mAs]

끝으로 FFD 즉, 초점 필름 간 거리를 보겠습니다.

정의는 위와 같고, FFD는 선예도^[각주:3]나 농도^[각주:4]에 영향을 줍니다.

(선예도와 농도는 추후에 포스팅하도록 하겠습니다.)

FFD에 대해 쉽게 이해하기 위해서는 그림으로 이를 볼 필요가 있습니다.

▲X선 영상의 기하학적 관계

이번 포스트에서는 X선 발생의 직접인자에 대해 다루어 보았습니다.

간단하게 다룬 만큼, 추후에 추가적인 포스팅이 필요할 것으로 보입니다. 그러나 이번 포스팅의 보충에 앞서 다음 포스팅에서는 '연속 스펙트럼과 선 스펙트럼'에 대하여 다루어 보도록 하겠습니다.

☞ 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼

이 포스팅을 보기 전에..

☞ X선의 발생

관전압에 대해 더 알아보기

☞ X선 발생의 직접인자 (관전압)