• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제47권4호
• /
• pp.214-225
• /
• 2022

Background: The conventional cerium-doped Gd₂Al₂Ga₃O₁₂ (GAGG(Ce)) scintillator-based gamma-ray imager has a bulky detector, which can lead to incorrect positioning of the gammaray source if the shielding against background radiation is not appropriately designed. In addition, portability is important in complex environments such as inside nuclear power plants, yet existing gamma-ray imager based on a tungsten mask tends to be weighty and therefore difficult to handle. Motivated by the need to develop a system that is not sensitive to background radiation and is portable, we changed the material of the scintillator and the coded aperture. Materials and Methods: The existing GAGG(Ce) was replaced with Bi₄Ge₃O₁₂ (BGO), a scintillator with high gamma-ray detection efficiency but low energy resolution, and replaced the tungsten (W) used in the existing coded aperture with lead (Pb). Each BGO scintillator is pixelated with 144 elements (12 × 12), and each pixel has an area of 4 mm × 4 mm and the scintillator thickness ranges from 5 to 20 mm (5, 10, and 20 mm). A coded aperture consisting of Pb with a thickness of 20 mm was applied to the BGO scintillators of all thicknesses. Results and Discussion: Spectroscopic characterization, imaging performance, and image quality evaluation revealed the 10 mm-thick BGO scintillators enabled the portable gamma-ray imager to deliver optimal performance. Although its performance is slightly inferior to that of existing GAGG(Ce)-based gamma-ray imager, the results confirmed that the manufacturing cost and the system's overall weight can be reduced. Conclusion: Despite the spectral characteristics, imaging system performance, and image quality is slightly lower than that of GAGG(Ce), the results show that BGO scintillators are preferable for gamma-ray imaging systems in terms of cost and ease of deployment, and the proposed design is well worth applying to systems intended for use in areas that do not require high precision.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제34권2호
• /
• pp.83-86
• /
• 2009

The single crystal scintillator of bismuth germinate ($Bi_4Ge_3O_{12}$:BGO) was successfully grown by the conventional Czochraski technique. The characteristics of the grown BGO were evaluated and presented on the excitation, emission responses and energy spectra of the $\gamma$-rays from $^{241}Am$, $^{133}Ba$, $^{57}Co$, $^{22}Na$, $^{137}Cs$ and $^{54}Mn$ radio-isotopes. The energy resolution of grown BGO, $\Delta$E/E, was estimated to be 12.1% at 662 keV of $\gamma$-ray for $^{137}Cs$ nuclide. Compared to the commercial BGO crystal, we confirmed that the grown BGO has a good performance and is comparable to reference one.

• 센서학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.16-23
• /
• 1997

섬광검출기로 널리 사용되고 있는 BGO 결정을 Czochralski 방법으로 육성하였다. 그리고 들뜸빛띠, 방출빛띠 및 형광수명시간을 측정하여 엑시톤과 $Eu^{+3}$ 이온의 전하전달상태 사이에 에너지가 전달되고, 그 전달효율이 결정의 온도가 높아질수록 증가함을 확인하였다. 이것은 BGO 섬광체에 Eu를 첨가함으로써 방사선 저항을 증가시키는 과정에 대한 하나의 메카니즘이 된다. 한편 Eu를 많이 첨가할수록 방사선 저항은 증가되지만 섬광으로 부적당한 $Eu^{3+}$ 이온의 $^{5}D_{0}$, 준위에서 방출되는 형광이 커졌다. BGO 결정에 Eu를 0.1몰% 첨가하면 방사선유도 색중심밀도가 약 20배 줄고, 섬광에 이용되는 $Bi^{3+}$ 이온과 엑시톤이 방출하는 형광량에 비해서 형광수명시간이 $^{5}D_{0}$ 형광방출량은 1% 미만이었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제41권3호
• /
• pp.222-228
• /
• 2016

Background: We are developing a small size dosimeter for dose estimation in particle therapies. The developed dosimeter is an optical fiber based dosimeter mounting an radiation induced luminescence material, such as an OSL or a scintillator, at a tip. These materials generally suffer from the quenching effect under high LET particle irradiation. Materials and Methods: We fabricated two types of the small size dosimeters. They used an OSL material Eu:BaFBr and a BGO scintillator. Carbon ions were irradiated into the fabricated dosimeters at Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC). The small size dosimeters were set behind the water equivalent acrylic phantom. Bragg peak was observed by changing the phantom thickness. An ion chamber was also placed near the small size dosimeters as a reference. Results and Discussion: Eu:BaFBr and BGO dosimeters showed a Bragg peak at the same thickness as the ion chamber. Under high LET particle irradiation, the response of the luminescence-based small size dosimeters deteriorated compared with that of the ion chamber due to the quenching effect. We confirmed the luminescence efficiency of Eu:BaFBr and BGO decrease with the LET. The reduction coefficient of luminescence efficiency was different between the BGO and the Eu:BaFBr. The LET can be determined from the luminescence ratio between Eu:BaFBr and BGO, and the dosimeter response can be corrected. Conclusion: We evaluated the LET dependence of the luminescence efficiency of the BGO and Eu:BaFBr as the quenching effect. We propose and discuss the correction of the quenching effect using the signal intensity ratio of the both materials. Although the correction precision is not sufficient, feasibility of the proposed correction method is proved through basic experiments.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제29권4호
• /
• pp.251-256
• /
• 2004

Phoswich 검출기를 제작하기 위하여 무기 섬광체인 CsI(Tl), $CdWO_4(CWO),\;Bi_4Ge_3O_{12}(BGO)$와 $Gd_2SiO_5:Ce(GSO)$의 특성을 연구하였다. CsI(Tl), CWO, BGO 및 GSO 섬광체의 radioluminescence 중심파장은 550 nm, 475 nm, 490 nm 및 440 nm이였고, neutral filter를 사용하여 측정한 CsI(Tl), CWO, BGO 및 GSO 섬광체의 절대광량은 각각 54890 phonon/MeV, 17762 phonon/MeV, 8322 phonon/MeV 및 8932 phonon/MeV이였으며, single photon method로 측정한 형광감쇠시간은 각각 $1.3{\mu}s,\;8.17{\mu}s$, 213 ns 및 37 ns이였다. 플라스틱 섬광체와 CsI(Tl) 섬광체를 사용하여 phoswich 검출기를 제작하였고 PSD(pulse shape discriminator) 방법으로 ${\beta}$ 입자와 ${\gamma}$ 선을 구별하며 각각의 방사선에 대한 파고 스펙트럼을 측정하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.500-507
• /
• 2002

본 연구에서는 감마선과 섬광체 및 광 다이오드로 구성된 64 채널의 선형 디텍터 어레이를 이용하여 보온재로 싸인 배관의 두께를 실시간으로 측정하는 시스템을 개발하였다. 본 측정시스템은 감마선원으로 Ir-192를 사용하였으며, 디텍터는 BGO 섬광체와 광다이오드로 구성하였다. Ir-192 방사선원은 배관의 한쪽 편에, 그리고 디텍터 어레이는 배관을 중심으로 그 반대편에 위치하며 컴퓨터로 제어되는 주행 시스템에 실려 배관을 따라 이송되는 동안 배관과 단열재를 투과한 방사선의 강도는 각 디텍터에서 측정된다. 측정된 디텍터 어레이의 출력은 증폭기에서 증폭된 후 케이블에 의해 컴퓨터로 전송되며 주행시스템이 진행하는 동안 컴퓨터는 수집된 신호를 분석 및 계산하여 실제의 두께를 나타내며 주사간격을 1mm로 할 경우의 최대 측정속도는 분당 120cm이다.

• 연구논문집
• /
• 통권32호
• /
• pp.65-76
• /
• 2002

The intensity of x-ray or gamma-ray is attenuated according to density and thickness of the transmitted medium. In this study, by using this principle, on-line real-time radiometric system was developed using a 128 channels linear array of solid state detectors to measure wall thickness of insulated piping system. This system uses a Ir-192 as a gamma ray source and detector is composed of BGO scintillator and photodiode. Ir-192 gamma ray source and linear detector array mounted on a computer controlled robotic crawler. The Ir-192 gamma ray source is located on one side of the piping components and the detector array on the other side. The individual detectors of the detector array measure the intensity of the gamma rays after passing through the walls and the insulation of the piping component under measurement. The output of the detector array is amplified by amplifier and transmitted to the computer. This system collects and analyses the data from the detector array in real-time. The maximum measurable length of pipe is 120cm/mm. in the case of 1mm scanning interval.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제29권3호
• /
• pp.125-132
• /
• 2006

SPECT camera와 PET scanner 그리고 PET/CT 장치는 감마선을 검출하여 얻어진 자료(data)를 정보화 한다. 특히 PET/CT 장치는 PET영상에서 나타나는 해부학적 불선예함을 CT로 보완하여 선예한 해부학적 구조의 영상 묘출능력이 뛰어나 양질의 진단정보를 제공하고 있게 되었다. 신속 정확한 자료의 획득과 정보화를 위하여 우선적으로 검출기(detector)에서의 효율적인 감마선검출은 매우 예민하고 중요한 역할 중의 하나이다. 섬광체(scintillator)의 개발과 함께 data 처리를 위한 software의 발전은 영상재구성처리시간의 단축은 물론 영상의 질적인 향상을 초래하였다. PET scanner에서는 SPECT camera의 $100{\sim}200\;keV$와는 달리 511 keV의 고에너지 감마선을 검출한다. 섬광체 GSO, LSO는 PET scanner의 섬광체로 비교적 많이 이용되고 있다. 고에너지 감마선에너지를 빛으로 전환하여 여러 단계를 거쳐 정보화하는 과정은 결과적으로 고화질의 영상을 비롯한 정확하고 신속한 진단정보획득에 목적을 두고 있다. 화질의 질적향상은 획득한 정보량에 대한 영상의 재구성 방법과 기술에 따라 영향을 받는다. 본 연구는 PET/CT 장치에서 특히 PET부분에서 섬광체(scintillator)의 특성과 감마선의 검출과정에서부터 영상 재구성단계까지 문헌적 고찰을 통하여 요약 설명하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제29권1호
• /
• pp.13-19
• /
• 2006

PET scanner는 양전자의 소멸복사에 의한 511 Kev의 감마선을 검출한다. multi ring detector에서 선원과 검출기사이의 기하학적 위치에 따른 감마선 검출에 대한 균등성(uniformity)을 검토 분석하였다. 감마선원과 검출기의 배열위치에 따른 이론적 검토와 일정한 크기의 phantom 내에서 방출되는 감마선을 2차원적으로 preset count하고, 검출기의 위치에 따라 평균계수치에 대한 편차율의 분포를 통하여 그 균등성을 비교 분석하였다. 1 bed data를 얻을 수 있는 47개의 검출기군으로 분류하고, 각 검출기군의 위치에 따른 편차율을 비교분석한 결과, 산란선과 산란되지 않은 모든 방사선량의 분포가 많은 중심군인 3번째부터 45번째까지에서는 평균편차의 비율이 $0.1{\sim}0.7%$로 비교적 균등도가 높게 나타났으나, 주변부에서는 편차율의 분포가 $1.1{\sim}5.2%$의 차이를 나타내고 있어, 주변부에서의 균등성이 중심부보다 감소되었다. 이것은 검출기 위치에 따른 계수율의 차이에 대한 이론적 근거와 일치하고 있으며, 감도를 알기위한 계수측정 부분에서도 중심부와 주변부와의 차이가 크게 다르게 나타났다. 이와같은 불균등성을 감소시키기 위하여 선원으로부터 모든 검출기 유효시야(UFOV) 내에서 충분한 방사능이 검출될 수 있도록 하는 우선적 조치가 필요하다고 판단된다.