• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제34권1호
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• pp.25-30
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• 2009

Micro-columnar CsI(Tl) is the most popular scintillator material which is used for many indirect digital X-ray imaging detectors. The light scattering at the surface of micro-columnar CsI(Tl) scintillator was studied to find the correlation between the surface roughness and the resultant image resolution of indirect X-ray imaging detectors. Using a commercially available optical simulation program, Light Tools, MTF (Modulation Transfer Function) curves of the CsI(Tl) film thermally evaporated on glass substrate with different thickness were calculated and compared with the experimental estimation of MTF values by the edge X-ray image method and CCD camera. It was found that the standard deviation value of Gaussian scattering model which is determined by the surface roughness of micro-columns could certainly change the MTF value of image sensors. This model and calculation methodology will be beneficial to estimate the overall performance of indirect X-ray imaging system with CsI(Tl) scintillator film for optimum design depending on its application.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권3호
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• pp.256-260
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• 2014

Columnar-structured cesium iodide (CsI) scintillators doped with thallium (Tl) are frequently used as x-ray converters in medical and industrial imaging. In this study we investigated the imaging characteristics of CsI:Tl films with various reflective layers-aluminum (Al), chromium (Cr), and titanium dioxide ($TiO_2$) powder-coated on glass substrates. We used two effusion-cell sources in a thermal evaporator system to fabricate CsI:Tl films on substrates. The scintillators were observed via scanning electron microscopy (SEM), and scintillation characteristics were evaluated on the basis of the emission spectrum, light output, light response to x-ray dose, modulation transfer function (MTF), and x-ray images. Compared to control films without a reflective layer, CsI:Tl films with reflective layers showed better sensitivity and light collection efficiency, and the film with a $TiO_2$ reflective layer showed the best properties.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권4호
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• pp.263-268
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• 2004

한국원자력연구소에서 감마선과 전자를 동시측정하기 위한 목적으로 제작된 Prototype phowich를 이용하여 감마선에 대한 섬광체의 비선형성에 대한 연구를 수행하였다. 제작된 Prototype phoswich는 $2'{\times}2'$ CsI(Tl)와 Plastic scintillator 그리고 하나의 PMT로 구성되어 있다. 몬테칼로 방법을 이용하여 $^{137}Cs$과 $^{60}Co$ 선원의 Prototype phoswich 계측기의 반응함수(Detector Response Function, 이하 DRF)를 구하였으며 이를 점증하기 위하여 제작된 Prototype phoswich를 이용, 실험을 통하여 DRF를 구한 뒤 비교하였다. 계측기의 DRF를 정확하게 모사하기 위하여 CsI(Tl) 섬광체의 Electron response와 섬광체 내에서의 광전효과를 고려하는 Simplified elec윤on cascade sequence 정보를 이용하여 CsI(Tl) 섬광체의 감마선에 대한 비선형성을 계산하였다. $^{137}Cs$ 선원의 경우 전산모사를 통하여 구한 DRF 결과는 실험값과 비교적 잘 일치함을 알 수 있었으나 $^{60}Co$의 경우에는 선원의 결과와는 달리 전산모사 결과와 실험값에 약간의 차이가 남을 알 수 있었다. 이는 $^{137}Cs$ 선원과는 달리 $^{90}Co$은 1.17 MeV와 1.13 MeV 두 개의 광자를 동시에 방출하기 때문에 동시효과에 의한 불착실성 등이 그 외 다른 불확실성 등과 함께 증폭되어 나타나기 때문이다. 본 연구를 통해 Phoswich내 CsI(Tl)의 감마선 비선형성에 대한 분석을 수행하였으며 이를 통하여 비선형성이 고려된 개선된 Phoswich DRF를 생산하고 이를 실험값과 비교 검증할 수 있었다. 섬광체의 Electron channel운g effect, Doppler broadening effect 및 Transfer resolution 등과 같은 후속연구가 추가된다면 좀더 정확한 Phoswich의 DRF를 전산 모사하는 것이 가능해질 것이다.

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

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2009년도 춘계 학술발표
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• pp.120-121
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• 2009

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권6호
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• pp.515-521
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• 1999

감마카메라에서 섬광체는 감마선을 검출하여 카메라의 영상 특성을 결정하는 주요한 센서역할을 한다. 이 연구에서는 감마카메라 제작시에 고려되어야 하는 섬광체의 옆표면처리가 감마카메라영상에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 섬광체는 크기가 20mm (직경 $\times$10mm(두께)인 NaI(TI) 와 CsI(TI)를 설정하여 옆표면처리를 반사체와 흡수체로 하였다 . 선정한 4개의 섬광체에서 감마선에 의해 발생한 섬광이 광전자증배관의 광음극에 도달할 때 까지의 광학적 특성을 몬테카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션 방법을 이용하여 고찰하였다. 또한 이 네 개의 섬광체를 위치민감형 광전자증배관에 광학적으로 결합하여 Tc-99m 140 keV 에 대한 민감도와 플러드 영상, 에너지 분해능 그리고 위치분해능을 측정하였다. 시뮬레이션 결과, NAI(TI)-반사체가 가장 우수한 민감도를 보인 것으로 계산되었으며, 감마카메라를 이용하여 획득한 플러드영상에서 민감도는 NAI(TI)-반사체 2920cps/$\mu$Ci, NaI(TI)-흡수체2322 cps/$\mu$Ci, CsI(TI) 반사체 1754 cps/$\mu$Ci, CsI(TI)/흡수체 1401 cps/$\mu$Ci로 축정되었다. 내인성 위치분해능은 NaI(TI)-반사체 5.17mm, , NaI(TI)-흡수체 4.54mm, CsI(TI)-반사체 6.99m, CsI(TI)-흡수체 6.31 mm FWHM의 결과를 나타냈다. Tc -99m 140 keV에 대한 에너지분해능은 NaI(TI)-반사체 12.5%, NAI(TI) -흡수체 23.5%, CSI(TI)-반사체 20.5%, CsI(TI) -흡수체 33.3% FWHM으로 측정되었다. 이 연구에서는 감마카메라에서 사용되는 섬광체의 옆표면처리가 카메라의 주요특성에 직접적인 영향을 미친다는 것을 시뮬레이션과 실체 측정방법으로 고찰할 수 있었으며, 두 가지 방법이 일치된 결과를 보여주었다. 결론적으로 섬광체와 광전자증배관 그리고 Tc-99m 선원을 이용하여 영상획득을 목적으로 하는 감마카메라 제작에서는 NAaI(TI) 섬광체가 CSI(TI) 보다 적합하며, 해상력을 고려할 경우에는 섬광체 옆표면을 흡수체로 민감도를 고려할 경우에는 반사체로 선택하여 처리해야 함을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권8호
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• pp.1991-1997
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• 2019

In this manuscript, we present a method for the direct calculation of an ambient dose equivalent (H^* (10)) for the external gamma-ray exposure with an energy range of 40 keV to 2 MeV in an electronic personal dosimeter (EPD). The designed EPD consists of a 3 × 3 ㎟ PIN diode coupled to a 3 × 3 × 3 ㎣ CsI (Tl) scintillator block. The spectrum-to-dose conversion function (G(E)) for estimating H^* (10) was calculated by applying the gradient-descent method based on the Monte-Carlo simulation. The optimal parameters for the G(E) were found and this conversion of the H^* (10) from the gamma spectra was verified by using ²⁴¹Am, ¹³⁷Cs, ²²Na, ⁵⁴Mn, and ⁶⁰Co radioisotopes. Furthermore, gamma spectra and H^* (10) were obtained for an arbitrarily mixed multiple isotope case through Monte-Carlo simulation in order to expand the verification to more general cases. The H^* (10) based on the G(E) function for the gamma spectra was then compared with H^* (10) calculated by simulation. The relative difference of H^* (10) from various single-source spectra was in the range of ±2.89%, and the relative difference of H^* (10) for a multiple isotope case was in the range of ±5.56%.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
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• pp.303-304
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• 1998

We investigated the effects of scintillation crystal surface treatment on gamma camera imaging. The NaI(Tl) and CsI(Tl) (20 mm (dia.) $\times10mm$ (thick) plate) scintillators were chosen for this study. Two different surface treatments, white and black reflectors, were applied to NaI(Tl) and CsI(Tl). The optical properties of generated scintillation light were evaluated using Monte Carlo simulation and postion sensitive photo multiplier tube (PSPMT). We measured sensitivity, energy resolution and spatial resolution of a gamma camera system with the scintillators coupled to a PSPMT. Based on the results, we concluded that the careful consideration of surface treatments of the scintillator was necessary in order to develop the gamma camera having good sensitivity and spatial resolution.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.778-779
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• 2016

본 논문에서는 공간상에 분포된 방사선원에 대해 화소단위로 방사선 신호를 탐지하기 위한 섬광 검출기를 설계하고, 탐지신호를 취득하기 위한 모듈을 설계하여 방사선 영상화를 위한 연구를 수행하였다. 방사선 분포측정을 위해 적용한 검출기는 CsI(Tl) 섬광체와 결합효율이 높은 수광센서로 구성하였으며, 수광센서를 통해 획득된 신호를 처리하기 위해 펄스 신호를 증폭, 성형 한 후 임계치를 기준으로 펄스를 계수하기 위한 장치를 구현하였다. 제작된 검출기의 성능을 검증하기 위해 감마선 교정시설을 이용하여 검출기에 대한 성능 시험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 본 논문의 결과는 제작된 검출기에 방향성을 부여하기 위한 차폐체 및 조사부를 적용한 후 방향을 이동시켜 개별적인 영역의 값을 2차원 적으로 나타냄으로써 선원의 분포측정을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권2호
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• pp.91-97
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• 2017

Background: A gamma energy identifying algorithm using spectral decomposition combined with smoothing method was suggested to confirm the existence of the artificial radio isotopes. The algorithm is composed by original pattern recognition method and smoothing method to enhance the performance to identify gamma energy of radiation sensors that have low energy resolution. Materials and Methods: The gamma energy identifying algorithm for the compact radiation sensor is a three-step of refinement process. Firstly, the magnitude set is calculated by the original spectral decomposition. Secondly, the magnitude of modeling error in the magnitude set is reduced by the smoothing method. Thirdly, the expected gamma energy is finally decided based on the enhanced magnitude set as a result of the spectral decomposition with the smoothing method. The algorithm was optimized for the designed radiation sensor composed of a CsI (Tl) scintillator and a silicon pin diode. Results and Discussion: The two performance parameters used to estimate the algorithm are the accuracy of expected gamma energy and the number of repeated calculations. The original gamma energy was accurately identified with the single energy of gamma radiation by adapting this modeling error reduction method. Also the average error decreased by half with the multi energies of gamma radiation in comparison to the original spectral decomposition. In addition, the number of repeated calculations also decreased by half even in low fluence conditions under $10^4$ ($/0.09cm^2$ of the scintillator surface). Conclusion: Through the development of this algorithm, we have confirmed the possibility of developing a product that can identify artificial radionuclides nearby using inexpensive radiation sensors that are easy to use by the public. Therefore, it can contribute to reduce the anxiety of the public exposure by determining the presence of artificial radionuclides in the vicinity.