국내에서 생산된 농산물의 방사선 조사유무를 확인하기 위하여 TL을 측정하였다. 모든 시료의 first glow curve는 조사선량이 증가할수록 TL intensity도 증가하는 경향을 보여 주었다. 당근, 생강, 감자, 고구마의 상관계수는 0.8522, 0.9968, 0.9612, 0.9071의 높은 값을 나타내었으며, first glow curve의 최대발광온도점은 $176.16{\sim}190.08^{\circ}C$사이에 있었고, second glow curve는 $143.84{\sim}146.56^{\circ}C$ 사이에서 나타났다. Glow curve ratio 1은 감자와 고구마를 제외하고 모두 0.1보다 작은 수치를 보여 비조사시료로 확인되었으며, 감자(0.1840)와 고구마(0.1655)는 0.1보다 큰 수치를 보였으나 독특한 first glow curve가 나타나지 않은 점으로 보아 비조사시료로 확인되었다. 그리고 모든 시료의 glow curve ratio 2는 0.7159보다 높은 수치를 나타내어 조사시료로 확인되었다. Glow curve의 모양을 분석한 결과 second glow curve의 모양이 first glow curve의 유사하였고, 더 낮은 온도에서 나타났다. 따라서 glow curve ratio와 glow curve의 모양에 의해 정확하게 조사유무를 확인할 수 있었고 TL을 이용하여 방사선 조사된 농산물의 검지가 가능함을 확인할 수 있었다.
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.
본 연구에서는 Czochralski 법으로 양질의 $Li_2B_4O_7$ 단결정과 Cu, Mn, Mg를 활성제로 첨가한 $Li_2B_4O_7$ 계열 단결정을 육성하였다. 또한 이들을 TLD 소자로 제작하고, 감쇠율 및 에너지의존성의 열형광 특성을 조사하였다. 실온에 보관하면서 각 TLD들의 주 peak에 대한 감쇠율을 측정한 결과, 30일 동안 10% 내외의 감쇠율로 비교적 안정하였다. 소자 형태의 단결정 TLD가 분말 형태보다 감쇠율이 다소 낮게 나타났으며, 그 이유는 소자 형태의 단결정 TLD가 흡습성에 의한 영향을 적게 받기 때문인 것으로 생각된다. 그리고 각 TLD 소자의 광자에 대한 에너지의존성은 32 keV의 열형광 감도가 1.25 MeV의 $^{60}Co\;{\gamma}$ 선에 비해 약 85 % 정도이며, 이론적 계산값과 측정값이 대체로 잘 일치하는 결과이다. 이상에서와 같이, 본 연구에서 제작한 $Li_2B_4O_7:Cu$와 $Li_2B_4O_7:Mn$ 단결정 TLD는 X선에 대한 감쇠율 및 에너지의존성의 특성이 우수하다. 따라서 의료기관 및 산업체 분야에서 개인피폭선량 측정, 환경방사선 측정, 방사선 치료시의 선량 평가에 활용이 가능할 것으로 생각한다.
유채(Brassica napus L.) '내한', '탐미', '한라' 등 3품종의 종자에 양성자 및 감마선을 0~2,000 Gy로 처리하여 조숙, 단간, 다수성 등 농경상 유용형질을 갖고 기름함량과 지방산 중 올레인산 함량이 높은 바이오디젤용 품종을 육성하고자 본 연구를 실시하였다. $M_5$세대까지 세대를 진전시키고 특성조사를 실시하여 고정성이 높고 농경형질이 우수한 조숙 단간 1 계통, 조숙 1계통, 단간 2계통과 대화 1계통, 엽록소변이 1계통을 선발하였는데, '내한' 품종에 양성자 600 Gy를 처리하여 선발한 NP600-1-1-198-2계통은 차별성, 균일성, 안정성 등이 인정되었다. NP600-1-1-198-2계통의 고유특성 중 엽형은 하부익상전렬이고 엽색은 농녹색, 줄기색은 녹색이며 꽃색은 황색, 종피색은 흑색이다. 개화기는 모품종보다 8일이 빠른 4월 14일, 성숙기는 5일이 빠른 6월 16일로 조숙이고, 경장은 105 cm로 10 cm가 짧아진 단간이다. 1수협수는 52개, 협장은 6.2 cm로 중간, 1협결실수는 23개로 많은 편이고 천립중은 4.2 g으로 무겁고 기름함량은 45.9%로 높다. 종실로 부터 추출한 기름의 oleic acid는 67.8%로 높으며, linoleic acid와 linolenic acid는 각각 16.7%, 7.3%로 낮았고, erucic acid는 없는 것으로 나타났다.
방사선 선량 증강은 물질과의 상호작용 단면적을 높여 국소 부위에 대한 선량을 증가시키는 방법으로 선에너지부여 및 상대적 생물학적 효과비 증가로 치료가능비 향상에 기여할 수 있다. 선량 증강에 대한 선행 연구는 X, ${\gamma}$선에 대한 보고가 주를 이루고 있으나, 본 연구에서는 MCNP6를 이용한 몬테칼로 시뮬레이션을 바탕으로 양성자 선원에 대해 선량 증강 현상을 분석하였다. 수학적 모델 방법에 따라 확산된 피크의 양성자 선원에 대한 에너지 분포와 상대적 강도를 산출하였으며, 금, 아이오딘, 가돌리늄의 선량 증강 물질에 대한 선량증강비와 깊이 변화에 따른 에너지 분포를 평가하였다. 금을 이용한 증강 현상에서 1.085-1.120배, 가돌리늄에서는 1.047-1.091배의 선량증강비를 나타내었다. 또한 깊이에 따른 흡수에너지 변화로 인해 실질 비정과 95% 선량 구간의 감소를 나타내었으며, 이는 선량 증강 현상과 더불어 종양조직에 불확실한 선량 전달로 이어질 수 있으므로 증강 물질의 질량 저지능으로부터 확산된 피크 구간의 적절한 보정이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 모의모사를 통한 선량 증강 현상의 분석은 실질적인 증강 효과 확인을 위한 체내 외 실험의 기초자료로써 활용될 것으로 기대한다.
암석구성성분검층(중성자-감마스펙트로스코피검층)은 중성자선원의 비탄성산란과 중성자포획 작용으로부터 생성되는 감마선을 측정하여 지층의 원위치 광물조성을 추정할 수 있는 기술이다. 일반적으로 지층의 광물조성 평가는 코어에 대한 X선 회절법, X선 형광분석법 등의 실내 시험자료를 주로 이용하고 있으나 이는 조사 구간의 극히 일부분에 대한 결과이며 특히, 유체의 유동 경로 구간은 주로 파쇄대 및 사질층인데 이 구간들의 코어 회수율이 불량하여 조사 구간 전체에 대한 광물조성 평가는 한계가 있다. 따라서 시추공 전 구간에 대한 원위치 광물조성 추정 기술개발은 지중환경 평가에 중요한 역할을 할 수 있다. 이 기술은 전통, 비전통 저류층 평가를 중심으로 최근까지 장비 개발 및 관련 연구가 활발히 진행되고 있는 분야이지만 몇 개 서비스회사의 독점기술로 자세한 정보 미공개, 다양한 지층 및 인공모형을 이용한 화학-광물학 데이터베이스 구축 문제 등으로 국내 연구에 직접적으로 적용하기에는 어려움이 있었다. 이 해설논문에서는 암석구성성분검층의 기본원리, 시스템 구성, 교정시설, 국외 기 개발된 검층시스템 분석 및 연구개발 동향 등을 통해 해당 기술을 소개하고, 국내 시스템 제작을 위한 기술 적용 방안을 검토하였다.
전임상용 양전자방출단층촬영기기는 관심 시야 외곽에서의 공간분해능 저하현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 감마선과 섬광체가 상호작용한 위치를 측정하는 반응 깊이 측정(depth of interaction, DOI) 검출기가 개발되었다. 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성한 방법, 하나의 층의 양단에 광센서를 배치한 방법, 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성하고 각 층마다 광센서를 배치한 방법 등이 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 검출기들의 특징을 분석하여 새로운 형태의 DOI 검출기를 설계하였다. 두층으로 구성된 검출기는 각 층마다 서로 다른 크기의 섬광 픽셀을 사용하여, 배열의 크기를 다르게 구성하였다. 이러한 형태로 구성할 경우 층별 섬광 픽셀의 위치는 서로 어긋나게 배열되어 평면 영상에서 서로 다른 위치에 영상화된다. 설계한 검출기의 반응 깊이 측정 가능성을 확인하기위해 DETECT2000 시뮬레이션을 수행하였다. 각 섬광 픽셀의 중심에서 발생된 감마선 이벤트로 획득한 빛의 신호로 평면 영상을 재구성하였다. 그 결과 각 층별 모든 섬광 픽셀이 재구성된 평면 영상에서 분리되어 영상화되어, 반응 깊이를 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 검출기를 전임상용 PET에 적용할 경우 공간분해능의 향상을 이루어 우수한 영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다.
한천 원조인 꼬시레기를 여러 가지 선량의 코발트 60 감마선으로 조사하고 이에서 추출한 한천의 수율 및 특성을 조사하였으며 방사선조사한 한천분말의 품질과 비교하였다. 방사선조사한 원조에서의 한천의 수율은 조사선량이 2 Mrad 까지 상승됨에 따라 증가하였고 그 이상에서는 약간 감소하는 경향이었다. 한천의 젤화능력, 젤화점, 젤견고성 및 비점도는 1 Mrad까지 증가하였고 그이상에서는 감소하였으며 융점, 전질소, 조회분, 전유황 함량은 1 Mrad 까지 감소하였고 그 이상에서는 변화가 완만하였다. 시판용 한천분말의 방사선조사는 젤화능력, 비점도, 젤견고성의 급격한 감소와 젤화점, 융점의 완만한 감소를 가져왔다. 한천시료의 특성의 변화패던의 한천을 유리상태 또는 결합상태(해조중 존재형태)에서 조사하는가에 따라 달리 나타났다.
Kim, Kyung-O;Kim, Jong-Kyung;Ha, Jang-Ho;Kim, Soon-Young
Nuclear Engineering and Technology
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제41권5호
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pp.723-728
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2009
The response property of the CZT detector ($5{\times}5{\times}5\;mm^3$), widely used in photon spectroscopy, was evaluated by considering the charge collection efficiency, which depends on the interaction position of incident radiation, A quantitative analysis of the energy spectra obtained from the CZT detector was also performed to investigate the tail effect at the low energy side of the full energy peak. The collection efficiency of electrons and holes to the two electrodes (i.e., cathode and anode) was calculated from the Hecht equation, and radiation transport analysis was performed by two Monte Carlo codes, Geant4 and MCNPX. The radiation source was assumed to be 59.5 keV gamma rays emitted from a $^{241}Am$ source into the cathode surface of this detector, and the detector was assumed to be biased to 500 V between the two electrodes. Through the comparison of the results between the Geant4 calculation considering the charge collection efficiency and the ideal case from MCNPX, an pronounced difference of 4 keV was found in the full energy peak position. The tail effect at the low energy side of the full energy peak was confirmed to be caused by the collection efficiency of electrons and holes. In more detail, it was shown that the tail height caused by the charge collection efficiency went up to 1000 times the pulse height in the same energy bin at the calculation without considering the charge collection efficiency. It is, therefore, apparent that research considering the charge collection efficiency is necessary in order to properly analyze the characteristics of CZT detectors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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