Yihong Yan ;Xinjian Tan;Xiufeng Weng ;Xiaodong Zhang ;Zhikai Zhang ;Weiqiang Sun ;Guang Hu ;Huasi Hu
Nuclear Engineering and Technology
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제55권10호
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pp.3591-3598
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2023
Photoneutron background spectroscopy observations at linac are essential for directing accelerator shielding and subtracting background signals. Therefore, we constructed a Bonner Sphere Spectrometer (BSS) system based on an array of BF3 gas proportional counter tubes. Initially, the response of the BSS system was simulated using the MCNP5 code. Next, the response of the system was calibrated by using neutrons with energies of 2.86 MeV and 14.84 MeV. Then, the system was employed to measure the spectrum of the 241Am-Be neutron source, and the results were unfolded by using the Gravel and EM algorithms. Using the validated system, the undesirable neutron spectrum of the 120 MeV electron linac was finally measured and acquired. In addition, it is demonstrated that the equivalent undesirable neutron dose at a distance of 3.2 m from the linac is 19.7 mSv/h. The results measured by the above methods could provide guidance for linac-related research.
$AgGaSe_2$ single crystal thin films grown by using hot wall epitaxy (HWE) system. The single crystal thin films were investigated by photoluminescence and double crystal X-ray diffraction(DCXD) measurement. From the photoluminescence measurement of $AgGaSe_2$ single crystal thin film, we observed free excition ($E_x$) observable only in high quality crystal and neutral bound exciton ($D^{\circ}$,X) having very strong peak intensity. And, the full width at hall maximum and binding energy of neutral donor bound excition were 8 meV and 14.1 meV, respectively. By Haynes rule, an activation energy of impurity was 141 meV.
The stochiometric mix of evaporating materials for the CuInSe$_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films, CuInSe$_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy(HWE) system. The source and substrate temperature were 62$0^{\circ}C$ and 41$0^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of CuInSe$_2$ single crystal thin films measured from Hall effect fby van der Pauw method are 9.62x10$^{16}$ cm$^{-3}$ , 296$\textrm{cm}^2$/V.s at 293 K, respectively. From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c-axis of the CuInSe$_2$ single crystal thin film we have found that he values of spin orbit splitting ΔSo and the crystal field splitting ΔCr were 6.1 meV and 175.2 meV at 10K, respectively. From the photoluminescence measurement on CuInSe$_2$ single crystal thin film we observed free excition (Ex) existing only high quality crystal and neutral bound exiciton (D$^{\circ}$,X) having very strong peak intensity. Then, the full-width-at-half-maximum(FWHM) and binding energy of neutral donor bound excition were 7meV and 5.9meV, respectivity. by Haynes rule, an activation energy of impurity was 50 meV.
중수로 원전에서 환경으로 방출되는 방사성탄소는 비록 소량이지만 반감기(5730년)가 길고 에너지(0.156MeV)가 높은 방사선을 내기 때문에 각별한 관리가 요구되는 핵종으로 다른 방사성 화합물보다 각별한 관리와 감시가 요구된다. C-14은 원자로 구조의 특성상 경수로에 비해 6배정도 많이 발생하며 방출되는 C-14의 약 90%는 감속재 계통이 차지하고 있고 주로 감속재 상층기체의 퍼지 및 배기 방출을 통해 환경으로 빠져나가게 된다. 본 연구는 발전소 계통 운전 및 중수 누설 등으로 인해 방출되는 C-14을 흡착, 제거할 수 있는 장치 개발에 초점을 맞추었으며 시험 운전결과, C-14 제거 성능이 매우 우수한 것으로 평가되었다.
2H-Pb $I_{2}$ 단결정의 반사스펙트럼을 10K에서 측정하였으며 기초흡수단 근처에서 n=1, 2, 3의 Wannier 엑시톤 계열과 $A_{EP}$ 선을 얻었다. $A_{EP}$ 선은 Nagamune 등의 보고와는 달리 라만스펙트럼의 2nd 포논에너지로부터 n=2 엑시톤과 2nd 포논의 결합상태로 생각된다. 또 2nd 포논은 이차 라만산란과정에서 LO 포논과 관련된 라만선으로 생각된다. Wannier 엑시톤 계열로부터 기상법으로 성장시킨 2H-Pb $I_{2}$ 단결정의 엑시톤 결합에너지와 반경은 각각 33meV와 14.angs.이었으며 n=1 엑시톤의 L-T 분리 에너지 값은 10K 에서 6.56meV로 동일 온도에서 측정된 발광스펙트럼에서도 같은 값으로 나타났다. 또 반사스펙트럼을 온도의 함수로 측정하였으며 그 결과 n=1 엑시톤의 반사선은 온도가 증가함에 따라 장파장 쪽으로 이동하였고 L-T 분리에너지가 증가하면서 엑시톤 반사선의 예리도도 감소함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 $TiO_2$에 나이오븀 (Nb) 도펀트가 주입되었을 때의 활성화 에너지를 홀 효과 측정 시스템과 온도에 따른 photoluminescence (PL) 실험을 통하여 살펴보았다. Nb 이 도핑 된 n형 아나타제 $TiO_2$ 박막은 pulsed laser deposition (PLD) 기법으로 $SrTiO_3$기판에 성장되었다. 측정 결과, Nb 도너의 활성화 에너지 값은 홀 효과 측정에서는 14.52 meV, PL 측정에서는 6.72 meV로 다소 차이를 보였다. 이 결과는 기존의 어셉터 물질의 활성화 에너지들과는 차이를 나타내고 있으며, 향후 본 연구와 같은 shallow 도너 준위의 활성화 에너지 연구에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.
전자선은 선량분포에 영향을 주는 인자가 많아 동일 설정이라도 사용 장비마다 그 특성을 파악하여 방사선 치료에 이용해야 하며, 체내 구조물에 영향이 민감하여 종양에 균일한 선량분포를 조사하기가 까다롭다. 본 연구에서는 광도전체인 PbI2를 사용하여 선량계를 제작하였고, 선형가속기에서 6, 9, 12 MeV 전자선에 대한 전기적 특성을 분석하였다. 재현성 평가결과, RSD는 6, 9, 12 MeV 에너지에서 각각 1.1215%, 1.0160%, 0.5137%로 나타나 출력 신호가 안정적인 것을 나타내었다. 선형성 평가결과, 직선형 추세선의 신뢰도 지표 R2값은 6, 9, 12 MeV에서 각각 0.9999, 0.9999, 0.9994로 나타나 선량이 증가함에 따라 PbI2에 출력 신호가 비례한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 PbI2 선량계는 전자선 측정 적용가능성이 매우 높은 것으로 판단되며, 광도전체 물질을 통한 전자선 선량계의 기초연구로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 실험은 의료용 가속기로부터 나오는 6MV 광자선과 6 MeV 전자선을 고체 팬텀위의 LiF 열형광 선량계 (TLD-l00)에 쪼여서 수행하였다. TLD-l00의 방사선 반응감도를 증가시키기 위해 TLD-l00 기판 (표면적 3.2 $\times$ 3.2 $\textrm{mm}^2$) 위에 같은 면적의 금속박막 (주석 혹은 금)을 얹어서 실험하였다. SSD l00cm, 방사선장의 크기 10$\times$10 $\textrm{cm}^2$의 조건 하에서 표면 흡수선량을 측정하였다. 측정결과 각 금속들로 인하여 TLD-l00 의 신호강도가 증강된 것이 관측되었다. 그리고 표면 흡수선량이 방사선량에 따라서 매우 선형적인 값을 가지는 것으로 나타났다 .6 MV 광자선의 경우 1 mm 의 금속박막을 TLD-l00 에 얹은 결과 표면 흡수선량이 각 각 14%, 56% 증가되었다 .6MeV의 전자선의 경우에는 금박막은 TL 반응감도가 13% 증가되었으나 주석의 경우에는 전혀 변화가 없었다. 금속박막을 얹은 TLD-l00의 방사선량 반응감도는 금속박막의 전자 입자밀도에 따라 증가하는 것으로 관측되었다. 이것은 TLD-l00보다 큰 전자밀도를 가진 부가물질(금속박막 )로부터 TLD-l00으로 산란전자가 유입되는 데 기인하는 것으로 보인다. 이 결과로부터 금속박막을 얹은 TL 선량계가 치료광자선용 증폭 선량계로서의 역할을 할 수 있을 것임을 시사한다. 즉 금속박막으로 인해서 TLD-l00 의 방사선 량 반응감도가 증가되었으므로 높은 감도의 보다 작은 TL 선량계의 개발이 가능하게 되었다.
목적 : 6 MeV의 전자선에 대하여 Monte-Carlo기법을 이용한 모의계산(simulation)과 측정을 함으로써 측정값과 계산값을 서로 비교하고, 이러한 모의계산이 측정을 대신할 수 있을 만큼의 정확도가 있는지를 확인하고자 하였다. 방법 : 선형가속기에서 출력되는 전자선의 심부량 백분율(percent depth dose)을 물팬톰에서 반도체 검출기를 이용하여 조사야 $50{\times}50,\;100{\times}100,\;150{\times}150,\;200{\times}200\;mm^2$에 대하여 측정하였다. 전자선에 대한 선량을 결정하기 위한 모의계산은 EGS4 프로그램을 사용하였다. 결과 : 측정값과 계산값은 유사한 형태로 나타났는데 $100{\times}100\;mm^2$ 조사야 에서 선축상최대선량은 측정값과 계산값이 각각 14mm 와 15mm, 표면선량율은 각각 $76.94\%$ 와 $65.52\%$였다. 모의계산에서 표면선량율의 조사야에 따른 변화는 $64.43\%-66.99\%$이고 선축상최대선량은 15mm-18mm 였다. 결론 : 모의계산을 한 결과, 계산값이 측정값과 비교적 잘 일치한다는 것을 알았다. 표면선량율의 차이만을 제거하고 결과를 살펴보면 선축상 최대치등 방사선 치료에 주로 이용되는 부츤의 선량율에서는 모의계산이 측정을 대신할 수 있을 만큼의 정확도가 있다는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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