• 대한핵의학회지
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• 제29권3호
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• pp.350-354
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• 1995

한국 원자력 연구소 부설 원자력병원에 설치된 AVF 싸이클로트론을 이용하여 요즈음 핵의학에 널리 사용되는 PET 용 싸이클로트론의 에너지를 검정 할 수 있고 양성자 과잉 핵종인 싸이클로트론 동위원소의 생산 수율에 중요한 변수인 양성자에너지를 탄소에 입사시켜 입사빔의 Range와 에너지를 측정하는 방법을 제시하였다. 본 실험에서 사용된 양성자 빔의 양성자 에너지는 35 MeV와 50 MeV 사이였으며, 탄소 막은 두께 6.3mm, 밀도 $1.712 g/cm^3$를 사용하였다. 탄소 표적물을 $0.9^{\circ}$씩 스텝 모터를 사용하여 회전시킴으로 두께를 변화 시켜 공칭 에너지에 대한 Range를 측정함으로써 입사된 양성자의 에너지를 구하였고 이를 인출반경과 RF주파수를 바탕으로 상대론 적으로 계산된 에너지와 비교하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.42-51
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• 2015

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제17권8호통권88호
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• pp.1100-1103
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• 2007

합성항산화제 3종과 17종의 식물 추출물을 이용하여 양성자 빔을 1,000, 5,000, 10,000 Gray 수준으로 처리하여 에너지양에 따른 항산화 활성에 미치는 영향을 탐색 하고자 DPPH radical 소거능 과 ABTS cation radical 소거능의 활성에 대하여 조사하였다. 이중 6종류의 시료는 양성자 빔을 조사한 결과 활성이 감소하였으며, 2종류의 시료는 활성변화가 없었으며, 12종류의 시료는 활성이 증가하였다. DPPH radical 소거 효과는 1,000 Gray 에서 마황은 60%, 괄루인은 5,000 Gray 에서 77.8%로 활성이 증가하는 경향을 나타내었다. ABTS cation radical 소거효과에서 토천궁은 1,000 Gray의 양성자 빔을 조사한 결과 38.5% 활성이 감소하였으며, 합성 항산화제는 활성변화가 거의 없으나, 뼝쑥 추출물은 5,000 Gray에서 $IC_{50}$값이 2.4 ${\mu}g/ml$로 BHT의 $IC_{50}$값 2.3 ${\mu}g/ml$과 유사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.287-287
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• 2011

동시 계수 도플러 넓어짐 양전자 소멸 분광법으로 n, p형 Cz-Si의 시료에 양성자를 0, 4 MeV 에너지와 조사량의 변화에 의한 결함을 측정하였으며, 고체 구조 특성에 대하여 조사하였다. 양전자와 전자의 쌍소멸로 발생하는 511 keV 감마선 스펙트럼의 수리적 해석 방법인 S-변수와 W-변수를 사용하여, 구조 변화를 측정하였다. 양성자 조사에너지의 세기에 따라 결함이 증가하였으며, 양성자의 조사량의 변화에 대하여는 큰 변화가 없었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.89-89
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• 2017

가속기 기술을 이용한 재료에의 표면처리기술은 일정에너지를 가지는 이온이 재료표면에 충돌함으로서, 스퍼터링, 이온주입, 미세구조 변화 등의 현상을 이용하여 재료표면의 특성을 변화시켜 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성 등을 변화시키는 표면개질기술에 활용되어져 왔다. 이러한 이온빔 표면처리기술은 이온의 종류나 시편의 제한 없이 치밀한 원자혼합물을 형성하고, 계면형성이 없고, 또한 저온공정이 가능하므로, 정밀도가 요구되는 부품의 내마모성과 내부식성 등을 포함한 기본적인 표면특성 뿐만 아니라 전기전도도, 친소수특성, 내광성 등 표면에 관계된 특성을 개선시키는 역할을 하며, 이온빔 믹싱, 이온빔 스퍼터링, 이온빔 전처리 후 코팅 등의 복합공정을 통해 보다 개선된 표면특성을 가지는 박막제조공정에 적용될 수 있다. 본 발표에서는 지난 10년간 가속기기술을 응용한 이온빔 장치기술 개발현황을 발표하고, 이러한 장치를 활용하여 이온빔 표면처리기술 사례인 내광성/내스크래치성 향상 고분자, 정전기방지, 초친수 표면처리, 기체투과도제어, 자외선차단 필름, 고속에칭기술 등의 기술개발 현황을 발표하고자 한다. 한국원자력연구원 양성자가속기연구센터에서는 수백 keV급의 이온빔 표면처리 장치 이외에도 100MeV 선형 양성자가속기를 이용하여 2013년부터 다양한 분야의 양성자빔/이온빔 이용자들에게 이온빔 장치와 20MeV와 100MeV 이용시설에서 양성자빔/이온빔 서비스를 제공하고 있다. 2016년 기준 이용자수는 양성자가속기 392명, 이온빔장치 279명이며, 이용자 수행과제는 양성자가속기, 이온빔장치 각각 130여개 과제가 수행되었다. 이러한 이용자들의 빔이용연구를 통해 20여편의 논문투고, 10여편의 특허출원의 성과를 얻었으며, 나노분야, 생명공학분야 등의 다양한 분야에서의 빔이용기술을 통해 활발한 연구가 이루어질 것으로 예상된다.

• 대한화장품학회지
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• 제35권3호
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• pp.229-233
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• 2009

식물 20종을 메탄올로 추출하여 양성자 빔 조사 에너지양(1, 5, 10 KGray)에 따른 항산화 활성 능을 탐색 하고자 DPPH 라디칼 소거활성과 ABTS free 라디칼 소거 활성에 대하여 조사하였다. 양성자 빔 조사 시 15종류는 활성이 증가하였으나 10 KGray에서 흑축(Pharbitis nil Choisy)은 활성이 감소하였으며, 4종류는 활성변화가 없었다. DPPH 라디칼 소거활성은 1 및 5 KGray에서 유근피(Ulmus macrocarpa) (84 %), 10 KGray (85 %)로 가장 높았으나 10 KGray에서 흑축(Pharbitis nil Choisy)은 6 % 감소하였다. $IC_{50}$값을 무처리구와 빔 조사량에 대한 활성을 비교하면 1 KGray에서 산약(Dioscorea batatas Decne.) 6.3배, 5 KGray에서 천화분(Trichosanthes kirilowii Max.) 2.1배, 산약(Dioscorea batatas Decne.) 2.8배 증가하였다. ABTS free 라디칼 소거활성에서 1 KGray의 양성자 빔 에너지를 조사 했을 경우, 가자(Terminalia chebula Retzius)는 60 % 증가하였다. $IC_{50}$값은 1 KGray 빔 조사 시 0 KGray보다 마황근(Ephedra sinica Stapf) 2.0배, 가자(Terminalia chebula Retz.) 2.5배, 우방자(Arctium lappa Linne) 2.4배 증가하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권4호
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• pp.226-232
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• 2007

국립암센터에 설치된 양성자 치료기의 빔 전달 시스템에 대하여 Geant4 코드를 이용하여 몬테카를로 전산모사를 수행하였고, 선량검증 도구로써의 이용 가능성에 대하여 연구하였다. 몬테카를로 기술을 기반으로 하는 선량계산은 물질내의 선량분포를 이해하는 데 가장 정확한 방법으로 알려져 있다 외부조사 방사선치료에 있어서 이 방법의 장점을 극대화 하기 위해서는, 빔이 지나가는 곳에 놓여진 노즐 구성요소들의 정확한 모델링과 더불어 초기빔 특성파악은 무엇보다 중요하다. 국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 총 3가지 형태-double/single scattering, uniform scanning and pencil-beam scanning-로 치료빔을 조사할 수 있으며, 본 연구진은 Geant4.8.2 코드를 기반으로 double/single scattering 모드를 구성하는 모든 노즐구성요소들에 대하여 모델링 하였다. 특정 치료감이에 대하여 실험치와 일치하는 전산모사의 결과를 얻었다 본 기관에 설치된 양성자치료기에 대한 몬테카를로 전산모사에 대한 기반을 성공적으로 구축하였고, 치료빔에 대하여 정밀한 선량측정에 이용할 수 있다. 치료빔의 전 에너지 영역에 걸쳐 추가적인 커미셔닝을 수행할 것이다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.112-112
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• 2004

양전자 단층촬영(PETㆍ Positron Emission Tomography)에 가장 널리 사용되는 방사성의약품인 FDG는 방사성동위원소인$^{18}$ F가 사용되며, 이는 안정물질인 H$_2$$^{18}$ O을 액체표적에 주입한 후, 고 에너지의 양성자빔을 조사하여 생산한다. 표적은 내화학성 및 높은 인장강도론 가진 재질인 titanium으로 제조하며, 0.075mm의 얇은 박판이 양성자빔 입사부에 사용된다. H$_2$$^{18}$ O가 주입된 표적에 양성자빔이 입사되는 순간 표적 내부는 높은 에너지로 인하여 표적물은 고온상태로 기화가 일어나고 이것이 압력을 증가시켜 target window는 바깥쪽으로 팽창한다.(중략)

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권1호
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• pp.37-42
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• 2009

국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 양성자 가속기의 운영을 통해 많은 양의 이차방사선을 방출하게 되는데, 이는 양성자 빔이 가속 중에 주위의 물질과 반응을 하여 이차 입자를 발생하고 방사성 동위원소도 생성하기 때문이다. 생성된 방사성 동위원소에 의한 방사선량은 시간에 따라 감쇠되지만 양성자 치료기의 운영 및 유지보수를 위해 수시로 가속기 작업종사자들이 시설내부로 접근해야 하며 이로 인해 이차방사선에 의한 피폭 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 양성자 가속기(Cyclotron)를 포함한 양성자 치료기의 운영을 위해 필요한 작업종사자들의 작업환경을 평가하고, 적절한 수준의 방사선 방호대책을 수립하기 위해 양성자 치료기 운영 중 가장 높은 수준의 방사선이 발생되는 양성자 가속기(Cyclotron) 및 주변 지역에서의 가속기 가동에 따른 방사선 발생 정도를 측정하였고 그 지속시간을 분석하였다. 이를 위해 양성자 빔의 손실이 가장 큰 가속기 주변과 에너지 선택 시스템(Energy Selection System, ESS)지역의 탄소(graphite, $^{12}C$) 재질로 구성된 에너지 감쇠장치(degrader)에서의 방사선 변화를 추적하고, 가속기에서 생산된 230 MeV의 고정된 에너지 빔이 에너지 감쇠장치(degrader)를 거쳐 ESS를 통해 전송된 빔의 효율을 산출하고 빔의 전송 구간에서의 상대적인 방사화 정도를 분석하였다. 이러한 분석 자료를 토대로 작업종사자들의 작업간 피폭 수준을 계산하고 연간 피폭 정도를 측정하였다. 작업 중 가속기 시설내의 선량은 수십 ${\mu}Sv/h$로 다른 방사선 치료기에 비해 상대적으로 높은 수준이지만 작업시간을 고려한 연간 총 피폭 선량은 작업자에 따라 1~3 mSv/year 정도로, 연간 피폭 한계 선량보다 충분히 낮은 수준으로 운영이 가능하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.207-213
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• 2023

전산화단층촬영(computed tomography, CT) 영상은 양성자 브레그 피크 위치 추정 및 치료 계획 시뮬레이션의 기초로 사용된다. Hounsfield Unit(HU) 기반의 양성자 저지능비(stopping pwer ratio, SPR) 예측 과정에서 환자의 밀도와 원소 구성의 작은 차이로 양성자 빔의 경로를 따라 브레그 피크 위치의 불확실성이 발생한다. 본 연구에서는 브레그 피크 위치 예측 불확실성 감소를 위하여 이중에너지 전산화단층촬영 영상 기반의 양성자 저지능비 예측 정확도의 잠재력을 연구를 하였다. 양성자 빔의 저지능비를 추정하기 위해 전산화단층촬영 시스템(Somatom Definition AS, Siemens Health Care, Forchheim, Germany)을 이용하여 전자밀도팬텀(CIRS Model 062M electron density phantom, CIRS Inc., Norfolk, VA, USA)의 단일에너지 및 이중에너지 영상을 획득하였다. 이를 검증하기 위해 미국 국립 표준기술 연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)에서 제공하는 표준 데이터를 통하여 추정한 실제 저지능비와 비교하였다. 그 결과 잡음이 제거된 이중에너지 영상 기반 방법을 통한 양성자 빔의 저지능비 예측에서 정확도 개선 가능성을 확인할 수 있었으며, 인체의 다양한 밀도와 원소 구성을 가진 대체물을 더욱 다양하게 제작하여 저지능비를 예측 할 경우 더욱 향상된 양성자의 브레그 피크 위치 예측이 가능할 것으로 사료된다.