• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권3호
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• pp.393-400
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• 2017

본 연구는 NEMA Phantom을 사용하여 관전류량 변화에 따른 면적선량과 영상화질의 분석을 통해 선량을 감소할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 인터벤션의 특성상 중요한 화질평가 항목인 공간 분해능, 저 대조도 분해능과 함께 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR), 대조도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio; CNR)를 평가기준으로 하였고, 관전압은 80 kVp로 고정하고, 관전류량을 20, 30, 40, 50 mAs로 변화시켜 면적선량과 영상화질을 비교분석하였다. 그 결과 관전압을 고정한 상태에서 면적선량은 조건이 증가함에 따라 $1,066mGycm^2$에서 $6,160mGycm^2$으로 약 6배까지 증가하였고, 공간분해능과 저 대조도 분해능은 20 mAs, 30 mAs에서 평가기준보다 높게 관찰되었으나 40 mAs는 공간 분해능, 50 mAs에서는 공간 분해능과 저 대조도 분해능이 평가기준 이하로 관찰되었다. 또한 SNR과 CNR은 30 mAs까지는 증가하다 40 mAs에서 다소 증가하기는 하였으나 이전과 큰 차이가 없었고, 50 mAs에서는 감소하는 경향을 보였다. 결론적으로 관전류의 과잉노출로 피폭선량이 증가하고, 공간 분해능, 저 대조도 분해능, SNR, CNR 모든 영역에서 영상화질이 저하된다는 것을 알 수 있었고, 적절한 관전류량의 설정으로 인터벤션에서 피폭선량을 줄이고 영상화질을 충분히 개선할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권2호
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• pp.71-80
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• 2012

최신 방사선 치료 및 수술 기법에는 복잡한 3차원적 선량분포를 정확히 측정하는 실용적 선량분석 기기 및 기술이 필요하다. 본 연구에서는 실험실에서 제작한 겔을 방사선 치료 영역에서 선량계로 활용하기 위해 최적화된 자기공명영상 변수 조건에 대해 연구하였다. 이를 위해 각 자기공명영상 획득 조건에서 TE 시간 TR 시간, 영상 두께, 코일 등을 달리하여 조건 별로 획득한 영상을 이용하여 비교 평가하였고, 선량불확도 및 선량 분해능을 도입하여 본 연구에서 찾은 조건에 대해 평가하였다. 8% 젤라틴(300 bloom, Sigma-Aldrich, USA), 8% MAA (Metaacrylic acid, Sigma-Aldrich, USA), 10 mM THPC (tetrakis hydroxymethyl phosphonium, Sigma-Aldrich, USA), 그리고 0.05 mM HQ (Hydroquinone, Sigma-Aldrich, USA) 농도의 조성비를 가진 정상산소 중합체 겔을 실험실에서 합성하였다. 방사선 선량 전달은 Co-60 감마선 조사기 (Theratron-780; AECL, Ottawa, Canada)를 사용하였고 고체 팬텀을 사용하여 중합체 겔에 각각 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 Gy의 선량을 전달하였다. 자기공명영상 장치의 특성상 T2 시간을 얻기 위해서는 fast spin echo 파형을 사용하였다. 일반적으로 Head Coil이 SNR이 Body coil 보다 낮아 선량 불확도가 우수할 것으로 예측하였으나, 일부 문헌에서는 Body coil이 영상 균일도가 우수하다고 하였다. 하지만 본 연구에서는 Head coil이 선량 불확도 및 선량 분해능이 모든 선량 영역에서 Body coil 보다 우수한 것을 확인하였다. TR 시간 연구에서 TR 1,500 ms와 TR 2,000 ms 간의 차이는 선량분해능에서 모두 큰 차이가 없으나 TR 1,500 ms가 조금 낮은 선량 불확도 값을 갖는 것을 보았다. MR 영상 두께가 2.5 mm일 경우 모든 TE 시간에 대해 4 Gy에서 가장 낮은 선량 불확도 값을 가졌다. 특히 TE 12 ms 경우 4 Gy 이후에는 가장 낮은값의 결과를 얻었다. 선량 불확도의 경우 6 Gy까지는 TE 시간에 따른 차이는 없으나 이후에는 TE 12 ms가 가장 나은 결과를 얻었다. 선량 불확도의 겨우 6 Gy까지는 모든 TE 시간에 대해 차이가 미미하나 8 Gy 이상에는 20 ms가 가장 우수한 선량 분해능 값을 가졌다. 선량 분해능 값 역시 NEX 3에서 가장 우수한 값을 가졌고 2 NEX일 때 가장 높은 분해능 값을 가졌다. 본 연구 결과 영상 두께와 NEX의 결과는 영상 두께가 얇은 경우 NEX가 높을수록 우수한 결과를 얻었고 영상 두께가 두꺼워 질수록 NEX가 낮아야 함을 확인했다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.162-170
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• 2013

인간의 질병연구를 위한 소동물용 픽셀화 반도체 검출기 기반의 단일광자단층촬영(SPECT, single photon emission computed tomography)시스템 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 CdTe검출기 기반의 SPECT시스템의 고해상도 및 저선량 소동물 영상화 가능성을 알아보고자 NaI(Tl) 섬광결정 검출기로 구축된 SPECT 시스템과 비교 평가하였다. CdTe 검출기는 $44.8{\times}44.8$ mm의 크기이며 $0.35{\times}0.35{\times}5$ mm크기의 픽셀로 구성되어 있다. 검출기의 내인성 분해능은 0.35 mm 이며 이는 픽셀 크기와 동일하다. GATE 시뮬레이션 방법을 통하여 두 시스템간의 성능 평가를 수행하고 비교 분석하였다. 시스템의 공간 분해능과 민감도는 10 MBq의 $^{99m}Tc$ 점 선원을 사용하여 평가하였다. 복셀화된 MOBY (mouse whole-body) 팬텀을 사용하여 정량적 평가 및 흡수선량을 계산하였다. 점선원과 조준기 사이의 거리가 30 mm 일 때, NaI(Tl) 섬광결정 검출기 기반의 SPECT의 분해능은 1.54 mm, 민감도는 83 cps/MBq였으며, CdTe검출기 기반의 SPECT시스템의 분해능은 1.32 mm, 민감도는 116 cps/MBq로 더욱 향상된 공간 분해능과 민감도를 나타내었다. 두 시스템의 정량적 통계 분석은 CNR 계산을 통해 이루어졌으며, 주입 선량을 다양하게 설정하여 두 시스템에서의 CNR을 획득하였다. Mouse brain내 striatum의 주입선량이 160 Bq/voxel일 경우, CdTe검출기 기반의 SPECT에서 획득한 CNR은 2.30이었으며 섬광결정 검출기 SPECT에서 획득한 CNR은 1.85로 CdTe검출기 기반의 SPECT에서 더욱 큰 CNR을 지니고 있었다. 또한, CdTe기반의 SPECT를 사용할 경우 NaI(Tl) 섬광결정 검출기 기반의 SPECT 시스템을 사용하는 것보다 동일한 정량적 수치획득을 위한 소동물의 피폭선량을 감소시켜줄 수 있었다. 본 연구에서는 반도체 검출기 CdTe기반의 SPECT은 NaI(Tl) 섬광결정 검출기 SPECT 시스템보다 공간 분해능과 민감도 측면에서 높은 성능을 보였음을 증명하였다. 실제 시스템과의 검증 등의 추가 연구가 필요하지만, 본 연구 결과는 향후 피폭 선량을 줄이는 동시에 영상의 질을 높일 수 있는 소동물용 SPECT 시스템 구축에 응용될 수 있을 것이다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.300-301
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• 2011

• Radiation Oncology Journal
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• 제15권1호
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• pp.65-69
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• 1997

목적 : 전리함의 크기로 인한 공간 분해능의 문제로 나타나는 전리함 반응함수를 제거하여 실제 선량분포를 얻고자 하였다. 대상 및 방법 : 내경 5mm, 6.4mm 등 2개의 서로 다른 크기를 갖는 전리함들과 다이오드, 필름의 반응함수를 구하고, 동일한 방사선 조사면$(10\times20cm^2)$의 선량분포 프로파일을 측정하여, 각각 deconvolution 기법으로 보정한 후, 보절된 격과가 일치하는지 비교하였다. 결과 : 원통형 전리함의 반응함수와 선량분포를 측정하였고, 측정한 선량분포에서 반응 함수의 효과를 deconvolution방법으로 제거하여 실제 선량분포를 찾아내었다. 사용한 에너지는 최대 광자선 에너지 4MV, 6MV, 15MV였으며, 전 에너지 영역에 걸쳐 보정 된 결과가 일치하는 방향으로 변화하였으며, 분해능 증가 효과가 있었다. 결론 : deconvolution 방법으로 전리함 반응 함수의 효과를 제거했을 때, 여러 측정기를 이용하여 측정한 선량 프로파일의 결과가 일치하는 경향을 볼 수 있어서 deconvolution 방법을 통해 얻은 선량 프로파일을 임상적으로 응용할 수 있음을 알았다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2010

CT 촬영 장치를 기반으로 한 MAGAT (Methacrylic Acid, Gelatin gel And THPC) 정상 산소 중합체 겔 선량계의 화합물 조성비와 CT 영상 스캔 인자의 변화에 따른 선량 반응성을 평가하였다. 다양한 농도의 메타크릴산(MAA, MethAcrylic Acid)과 젤라틴을 조성하여 MAGAT 선량계를 제작하고 20 Gy까지의 방사선을 조사하였다. 조사된 겔 선량계는 CT 촬영 장치(Brilliance Big bore scanner, Phillps, Netherlands)를 이용하여 다양한 스캔 인자(관전압, 관전류, 단면두께)로 같은 위치에서 20회까지의 CT 영상을 획득하였다. 획득된 영상으로 $N_{CT}$-선량 반응곡선($N_{CT}$-dose response), 선량 감도(dose sensitivity), 선량 분해능(dose resolution)을 측정, 평가하였다. 각 조성비 별 MAGAT 선량계의 $N_{CT}$-선량 반응곡선에서 메타크릴산과 젤라틴의 양이 증가함에 따라 기울기와 절편이 증가하였다. 선량 감도는 $0.338{\pm}0.08$에서 $0.859{\pm}0.1$까지 나타났고 메타크릴산이 증가, 젤라틴이 감소할수록 증가하였으나 그 변화는 메타크릴산 농도의 증가에 따라 감도가 증가되는 것에 비해 아주 작은 변화를 보였다. 선량 분해능은 약 2.6에서 6 Gy까지 다양하게 나타났으며 감도와 영상 내의 노이즈에 의해 큰 변화를 보였다. 영상 스캔 인자의 변화에 대한 반응곡선은 관전압, 관전류, 단면두께의 변화에 따른 곡선의 기울기와 감도는 큰 변화를 보이지 않았으나 영상 내의 노이즈(평균 CT number의 표준편차)는 위의 3개의 인자가 증가할수록 감소함을 보였다. 본 연구는 CT 촬영장치를 이용한 MAGAT 중합체 겔의 선량 반응성을 평가하여 적정한 조성비와 스캔 인자를 얻을 수 있었으며 CT를 기반으로 한 3차원 선량계를 간단하고 효율적으로 임상에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2015년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.177-178
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• 2015

디지털방사선영상시스템의 영상 품질을 비교하기 위해 영상의 정량적인 분해능을 나타내는 변조전달함수(MTF), 노이즈 특성을 나타내는 잡음력 스펙트럼(NPS)을 이용하여 영상 품질평가를 하였다. IEC61267 선질을 사용하여 IEC62220-1에서 제시하는 기하학적인 조건과 실제 임상에서 사용되어지는 기하학적인 조건을 사용하여 그리드 및 부가필터, 임상선량을 이용하여 edge 팬텀을 사용하여 MTF, NPS값을 측정하였다. 그리드사용 유 무, 부가필터사용 유 무, kV, 임상선량(mAs), 영상검출기까지의 거리에 따른 MTF 결과는 임상조건 100cm, 180cm과 IEC62220-1 기하학적인 조건 150cm에서 MTF 공간주파수 측정값은 비슷하게 나타났으며, 오히려 임상조건 100cm에서 공간주파수가 높게 나타나는 경우도 있었다. NPS 결과는 선량(mAs)이 증가함에 따라 감소함을 나타내었다. IEC61267 선질을 이용한 영상품질평가에서는 IEC62220-1기하학적인 조건을 이용한 품질평가보다 임상조건 기하학적인 조건을 사용한 영상의 품질이 좋았다. 본 논문의 영상특성 평가 연구 결과들을 바탕으로 향후 IEC 표준의 영상평가에서 제시하는 평가방법보다는 임상 조건을 적용한 영상특성 평가방법을 적용한다면 실제 임상의 디지털방사선영상시스템의 영상품질을 적절하게 유지할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제24권4호
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• pp.195-203
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• 1999

고 에너지 광자선 소조사면에 대한 선량 특성은 조사면내의 급격한 선량 변화와 측면 전자 평형상태하의 측정이 어려우므로 정확하게 파악하기 어렵다. 다이아몬드 검출기를 이용하여 광자선 에너지 4, 6, 그리고 10 MeV에 대한 소조사면의 선량특성을 측정하였고 그 값들을 작은 용적의 원통형과 평행평판형 이온함의 선량특성과 비교하였다. 다이아몬드 검출기와 원통형 이온함을 이용하여 의료용 선형가속기에서 방출되는 광자선 에너지 6 MeV X-선, 10 MeV X-선에 대한 소조사면($1{\times}1,\;1.5{\times}1.5,\;2{\times}2,\;3{\times}3,\;4{\times}4\;cm^2$)에 대하여 심부선량백분율, 측면 선량분포를 측정하였다. 또한 다이아몬드 검출기, 원통형 이온함 및 평행평판형 이온함을 이용하여 광자선 에너지 4 MeV X-선, 6 MeV X-선 및 10 MeV X-선으로 소조사면의 크기를 $1{\times}1\;cm^2$에서 $0.5\;cm^2$간격으로 $4{\times}4\;cm^2$까지 변화하면서 출력계수를 측정하였다. 세 가지 측정기에 대한 출력계수를 비교한 결과 광자선 에너지 4 MeV X-선은 조사면의 크기 $2{\times}2\;cm^2$, 6 MeV X-선은 $2.5{\times}2.5\;cm^2$ 그리고 10 MeV X-선은 $3{\times}3\;cm^2$이상에서 출력계수가 $\pm$1.2% 내외로 잘 일치하였으나 원통형과 평행평판형 이온함에 대한 출력계수는 조사면의 크기가 작아질수록 다이아몬드의 검출기와 비교하여 낮게 평가되었는데 이는 원통형과 평행평판형 이온함의 측면전자평형상태가 이루어지지 않아 낮게 평가되었다. 광자선 에너지 6 MeV X-선과 10 MeV X-선에 대한 심부선량백분율은 다이아몬드 검출기와 원통형 이온함이 조사면의 크기 $3{\times}3\;cm^2$까지 $\pm$1.5% 내외로 잘 일치하였으나 조사면의 크기가 작고 깊이가 깊어짐에 따라 다이아몬드의 심부선량백분율이 크게 평가되었다. 측면 선량분포는 원통형 이온함의 반음영의 크기가 측정된 소조사면에 대하여 다이아몬드 검출기보다 크게 나타났다. 측면 선량분포는 다이아몬드 검출기가 상대적으로 이온함에 비해 민감 용적이 작고 높은 분해능을 가지므로 반음영이 작은 것으로 사료된다. 따라서 고 에너지 광자선 소조사면에 대한 선량 측정시 검출기의 민감 용적이 작고 분해능이 우수하며 물과 등가인 다이아몬드 검출기는 이온함에 비해 상대적으로 우수한 것으로 생각된다.

• 핵의학기술
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• 제19권2호
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• pp.55-62
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• 2015

PET/CT 검사 시 피폭 선량 감소를 위한 방법들이 지속적으로 개발되고 있다. 본 논문에서는 사용자에 의해 parameter 변경이 가능한 3가지 방법인 automatic exposure control(AEC), automated dose-optimized selection of X-ray tube voltage(CAREkV), sinogram affirmed iterative reconstruction(SAFIRE) 적용 시 각 방법의 적용 시와 3가지 방법의 조합에 따른 피폭선량 감소효과와 영상의 질 그리고 SUV 변화 유무를 평가하였다. Bograph mCT64 (Siemens, Germany)장비를 사용하여 anthropomorphic head, chest, pelvis phantom을 torso 모형으로 접합하여 스캔하였다. 120 kV, 40 mAs 조건으로 AEC의 적용 유무와 120 kV, 40 mAs AEC 조건으로 CAREkV의 적용 유무에 따른 피폭 선량 감소 효과를 평가 하였다. 120 kV, 25 mAs SAFIRE 조건에서 영상을 획득하여 120 kV, 40 mAs SAFIRE 미적용 시 대비 노이즈와 피폭선량 감소효과가 평가되었다. 120 kV, 40 mAs AEC 적용, 120 kV, 25 mAs 3가지 방법의 조합 조건으로 AAPM perfomance, anthropomorphic, IEC body phantom을 스캔하여 노이즈, 공간 분해능, 피폭선량 감소효과 그리고 PET SUV의 변화 유무를 평가하였다. AEC 적용 시, 미적용 대비 CTDIvol 50.52%, DLP 50.62% 감소하였다. CAREkV 적용 시 100 kV가 적용됨에 따라 mAs가 61.5% 증가하였으나 CTDI 6.2%, DLP 5.5% 감소하였다. Reference mAs를 낮게 지정할수록, strength값을 높게 지정할수록 피폭선량 감소 효과는 증가하였다. SAFIRE의 경우 40 mAs에서 25 mAs로 tube current를 37.5% 감소시켰음에도 불구하고 mean SD 2.2%, DLP 38% 감소하였다. AAPM phantom에서는 3가지 방법의 조합 시 AEC 대비 SD는 5.17% 감소하였으며 공간 분해능의 경우 유의한 차이가 없었다. Torso phantom의 경우 3가지 조합에서 AEC 대비 mean SD 6.7% 증가, DLP 36.9% 감소하였으며 IEC phantom 실험에서 PET SUV는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(P>0.05). 본 논문에서 CT선량 감소를 위한 각 방법들 모두 피폭 선량 감소 효과를 보였으며 3가지 방법의 조합을 통하여 화질 저하와 PET SUV 변화 없이 AEC만 적용 시 대비 36.9%의 선량감소 효과가 있는 것으로 나타났다. 선량 감소 방법들의 최적화를 통하여 환자 피폭선량 저감화를 위한 지속적인 노력이 필요하며 특히 방사선 감수성이 높은 소아 환자에 적극적으로 적용되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2003년도 춘계학술연구발표회
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• pp.22-22
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• 2003

원자로에서 핵분열에 의해 생성된 고에너지 중성자는 감속재를 통해 열평형에 의해 에너지가 낮춰져 통계적 분포, 즉 Maxwell-Boltzman 운동에 따른 에너지 스펙트림을 갖게 된다. 중성자 산란장치는 통상 단색빔을 이용하므로 단색기(monochiomator)를 통해 이 분포에서 특정 파장의 중성자빔을 인출, 즉 단색화한다. 이때 단색기는 각각의 중성자 산란장치에 사용할 수 있는 특정 파장의 중성자빔을 인출하면서도, 파장의 퍼짐을 적절하게 조절하여 높은 중성자속(neutron flux)을 가지며 분해능도 또한 좋아야 한다. 전통적으로 많이 사용하는 단색화 방법은 결정의 내부결함을 유도하여 만든 모자익(mosaic) 결정을 이용하는 것이다. 이 방법은 특정 파장을 얻으면서도 좋은 분해능과 높은 중성자속을 갖는 모자익 결정을 만들기가 어렵고, 한번 결정된 단색기의 특성을 바꿀 수 없는 단점이 있다. 1980년대부터 몇몇 그룹이 거의 완전하게 성장된 단결정 슬랩을 미세하게 구부려서 탄성변형을 주어 effective 모자익 구조를 발생시킨 '구부린 완전결정(bent perfect crystal, BPC)' 단색기를 개발하여 특정 목적에 활용하는 시도를 하였다. BPC 단색기는 단색화된 중성자빔을 집속(focusing)할 수 있으며, 결정의 구부림 정도를 조절하고 배치 기하를 바꿈으로써 다양한 특성을 갖는 단색빔을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이렇게 단색기의 기하학적 변수를 조절함으로써 회절빔의 집속도와 분해능을 조절할 수 있어서 잔류응력 측정이나 단결정 회절 및 집합조직 측정장치 등에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 BPC 단색기의 원리와 여러 배치기하에 따른 빔의 특성을 소개하고자 한다.빔이 시료와 상호 작용하는 면적과 상호작용하지 않을 때의 빔을 회절모드에서 faraday cup으로 측정한 빔전류로 부터 계산하였다. Gibbsite에 대한 전자빔 조사 시 1분 이내에 급격한 Hydroxyl Ion(OH-)의 이탈로 인해 Cibbsite의 구조는 거시적 비정질화가 되며 시간증가에 따라 χ-alumina → ν-alumina → σ-alumina or δ-alumina의 순으로 상전이를 겪는다. 전자빔 조사 시 관찰된 회절자료의 가시적 변화를 통해 illumination angle 1.25mrad(Dose rate : 334 × 10³ e/sup -//sec·n㎡)일 경우 약 3초 이내에 비정질화가 시작됨을 알 수 있었고 이는 약 1 × 10/sup 6/ e/sup -//sec·n㎡ 의 전자선량에 해당되며 이를 기준으로 각각의 illumination angle에 대한 임계전자선량을 평가할 수 있었다. 실질적으로 Cibbsite와 같은 무기수화물의 직접가열실험 시 전자빔 조사에 의해 야기되는 상전이 영향을 배제하고 실험을 수행하려면 illumination angle 0.2mrad (Dose rate : 8000 e/sup -//sec·n㎡)이하로 관찰하고 기록되어야 함을 본 자료로부터 알 수 있었다.운동횟수에 의한 영향으로써 운동시간을 1일 6시간으로 설정하여, 운동횟수를 결정하기 위하여 오전, 오후에 각 3시간씩 운동시키는 방법과 오전부터 6시간동안 운동시키는 두 방법을 이용하여 품질을 비교하였다. 각 조건에 따라 운동시킨 참돔의 수분함량을 나타낸 것으로, 2회(오전 3시간, 오후 3시간)에 나누어서 운동시키기 위한 육의 수분함량은 73.37±2.02%를 나타냈으며, 1회(6시간 운