• 제목/요약/키워드: High Energy Physics

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A Substorm Injection Event and the Radiation Belt Structure Observed by Space Radiation Detectors onboard Next Generation Small Satellite-1 (NEXTSat-1)

  • Yoo, Ji-Hyeon;Lee, Dae-Young;Kim, Eojin;Seo, Hoonkyu;Ryu, Kwangsun;Kim, Kyung-Chan;Min, Kyoungwook;Sohn, Jongdae;Lee, Junchan;Seon, Jongho;Kang, Kyung-In;Lee, Seunguk;Park, Jaeheung;Shin, Goo-Hwan;Park, SungOg
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제38권1호
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    • pp.31-38
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    • 2021
  • In this paper, we present observations of the Space Radiation Detectors (SRDs) onboard the Next Generation Small Satellite-1 (NEXTSat-1) satellite. The SRDs, which are a part of the Instruments for the study of Stable/Storm-time Space (ISSS), consist of the Medium-Energy Particle Detector (MEPD) and the High-Energy Particle Detector (HEPD). The MEPD can detect electrons, ions, and neutrals with energies ranging from 20 to 400 keV, and the HEPD can detect electrons over an energy range from 0.35 to 2 MeV. In this paper, we report an event where particle flux enhancements due to substorm injections are clearly identified in the MEPD A observations at energies of tens of keV. Additionally, we report a specific example observation of the electron distributions over a wide energy range in which we identify electron spatial distributions with energies of tens to hundreds of keV from the MEPD and with energy ranging up to a few MeV from the HEPD in the slot region and outer radiation belts. In addition, for an ~1.5-year period, we confirm that the HEPD successfully observed the well-known outer radiation belt electron flux distributions and their variations in time and L shell in a way consistent with the geomagnetic disturbance levels. Last, we find that the inner edge of the outer radiation belt is mostly coincident with the plasmapause locations in L, somewhat more consistent at subrelativistic energies than at relativistic energies. Based on these example events, we conclude that the SRD observations are of reliable quality, so they are useful for understanding the dynamics of the inner magnetosphere, including substorms and radiation belt variations.

초음파 캐비테이션에 의해 생성되는 라디칼의 발생량 평가를 위한 소노루미네센스 발광강도의 측정 (Measurement of sonoluminescence intensity for evaluation of the amount of radical generated by ultrasonic cavitation)

  • 김정순;김무준
    • 한국음향학회지
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    • 제42권1호
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    • pp.50-56
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    • 2023
  • 이산화티탄 현탁액에서 초음파 캐비테이션 충격파에 의해 발생하는 하이드록실 라디칼(·OH) 및 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(·O2- )은 살균 및 소독 작용을 할 수 있어 활용 가치가 높다. 화학첨가물이 없는 살균 방법으로서의 실용화를 위하여 본 연구에서는 이산화티탄 현탁액에 방사된 강력 초음파에 의해 발생하는 라디칼의 발생 정도를 평가하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 초음파 붕괴에너지에 의해 발광하는 소노루미네센스 현상을 활용하였고, 소노루미네센스에 의한 빛 에너지의 양을 통해 라디칼 발생 정도를 평가하였다. 그 결과, 이산화티탄의 농도가 0.02 wt%인 낮은 농도에서도, 이산화티탄이 없는 경우보다 5배 이상 높은 빛 에너지가 수광되었다. 그 이후, 농도가 0.1 wt%씩 증가함에 따라 발생하는 소노루미네센스의 광도는 약 14.8×10-12 lm씩 선형적으로 증가하였다. 따라서 이산화티탄 현탁액에 강력 초음파를 방사하여 발생하는 라디칼은, 주어진 농도 범위 내에서 이산화티탄의 농도가 증가함에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다.

방사광 X-선을 이용한 고해상도 영상획득과 응용 (Acquisition of High Resolution Images and its Application using Synchrotron Radiation Imaging System)

  • 홍순일;김희중;정해조;홍진오;정하규;김동욱;제정호;김보라;유형식
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제12권1호
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    • pp.51-58
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    • 2001
  • 물질의 X-선 흡수도에 의해 영상을 얻는 일반 X-선 시스템과 달리 방사광 X-선은 위상이 일치하고 평행하며 진동방향이 일치하는 특성들을 이용하면 고 분해능, 고 대조도의 투사영상을 얻을 수 있다. 국내에서는 포항 방사광 가속기 연구소에 최근 건설된 5C1 빔라인에 미세구조 X-선 영상 획득을 위한 영상시스템을 구축하여 여러 기초 생물, 의학연구분야의 고 분해능 영상획득이 가능하게 되었다. 방사광 X-선을 이용하여 얻은 고 해상도 투사영상들 및 단층 재구성 영상들을 일반 X-선을 사용하는 유방찰영시스템, 치아 X-선 찰영시스템, 전신측정용 CT 시스템에서 각각 획득한 동일한 대상의 영상들과 비교하였다. 실험에 사용한 방사광 X-선은 6 ~30 keV 사이의 연속적인 에너지 분포를 가지며, 실험의 대상에 따라서 실리콘웨이퍼 필터들을 사용하여 빔의 세기와 에너지 스펙트럼 분포를 조절하여 사용하였다. 실험 대상 물체를 통과한 방사광 X-선의 투사영상은 형광판 (CdWO$_4$ scintillator)과 반응하여 가시광선으로 바뀐 후, 금도금된 거울을 통해 90$^{\circ}$ 반사되어 CCD 카메라로 획득하며, 이러한 디지털 영상정보는 PC로 전송되어 저장된다. 방사광 X-선의 공간 분해능 특성은 X-선 시험패턴(25 $\mu$m)과 초 고해상도 패턴 (13.5 $\mu$m)을 방사광 X-선 영상획득시스템 과 일반 X-선을 사용하는 유방촬영시스템에서 획득하여 분석하였다. 영상획득 실험대상으로는 일반 구조물로 커패시터, 생체조직으로 성인치아, 유아치아, 생쥐 척추뼈 및 유방암조직을 대상으로 실험하였다. 단층영상은 각각의 샘플을 0.72$^{\circ}$ 간격으로 180$^{\circ}$ 회전시켜 250개의 투과영상들로부터 재구성한 후 컴퓨터 단층촬영기에서 얻은 영상과 비교하였다. 포항 방사광가속기연구소 5C1 빔라인에 간단하고, 경제적인 방사광 X-선 영상획득시스템을 성공적으로 구축할 수 있었고, 획득한 투사 영상과 재구성한 단층영상을 기존 X-선을 사용한 시스템으로 획득한 단층영상들과 분해능, 대조도의 특성들을 비교, 분석하였다. 방사광 X-선을 사용하여 획득한 영상들은 일반 시스템에서 얻은 영상보다 고 해상도의 영상 질을 보여주었고, 기초 의학영상 연구 측면에서 많은 정보를 제공해 주었다. 방사광 X-선을 이용한 영상획득시스템은 고 분해능과 고 대조도로 미세구조의 상세한 의학영상을 얻기 위한 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해부학적, 병리학적 및 임상학적 의료영상 분야에 효과적으로 응용하기 위하여 X-선 선량 정량 분석과 수치적 영상 해석연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.

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Imaging Plate를 이용한 의료용 광자선의 선량측정 (Application of an imaging plate to relative dosimetry of clinical x-ray beams)

  • 임상욱;여인환;김대용;안용찬;허승재;윤병수
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제11권2호
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    • pp.117-122
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    • 2000
  • 해상도가 뛰어나며 디지털영상으로 저장하므로 공간에 제약을 받지 않으며 재사용이 가능하다는 장점으로 현재 국내 병원에서는 Imaging Plate(IP)가 필름을 대체해가고 있는 추세에 있다. 본 연구는 진단용으로 사용되는 If를 이용하여 치료영역에서 선량측정용도로의 가능성 여부를 알아보고자 하였다. 실험을 하는데 사용되었던 IP는 Fuji사의 ST-V$_{A}$라는 모델이고 가속기는 Varian 2100C의 6 MV 광자선을 사용하였다. 먼저 전리함으로 측정한 심부선량을 기준으로 If로 측정한 값과 비교를 하였다. 조사문 선량(portal dose)을 측정하기 위하여 SSD=100 cm 위치에 두께 14 cm 되는 폴리스틸렌 팬텀을 놓고 그 밑에 전자포탈영상기구(Electronic Portal Imaging Device: EPID)가 위치한 지점에서 상대적 흡수선량(Off Axis Ratio: OAR)을 측정 그리고 계산하였다. 이때 전리함, 필름(Kodak X-Omat V) 및 IP를 전자포탈영상기구와 같은 위치에 놓고 측정을 하였고 이에 더하여 EGS4 몬테칼로전산모사를 통하여 조사문 선량을 계산하였다. 심부선량(PDD)을 측정한 결과 IP는 BaFBr:Eu$^{2+}$의 인광물질로 이루어져 있기 때문에 물보다 전자밀도가 높아 산란선에 매우 민감함을 알 수 있었다. 따라서 현재 진단영역에서 사용되고있는 IP는 심부선량측정계로는 적합하지 않다. 그러나 IP는 반음영외부부분(outside penumbra)을 제외한 조사문 선량측정에 비교적 정확한 것으로 밝혀졌다 또한 IP를 치료위치 확인용으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

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양성자 선량 분포 검증을 위한 즉발감마선 분포측정 장치 최적화 연구 (Study on Optimization of Detection System of Prompt Gamma Distribution for Proton Dose Verification)

  • 이한림;민철희;박종훈;김성훈;김찬형
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제23권3호
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    • pp.162-168
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    • 2012
  • 양성자 치료에서 치료의 목표를 달성하고 환자의 안전을 제고하기 위해 인체 내 양성자 빔의 분포를 확인하는 것이 중요하다. 양성자 선량분포와 밀접한 관계가 있는 즉발감마선의 2차원 분포 측정을 위하여 본 연구팀에서는 다수의 CsI(Tl) 섬광체가 1차원 종형으로 배열된 검출기 배열과 집속장치 및 다채널 신호처리 장치로 이루어진 측정장치를 개발하고 있다. 이에 본 연구에서 몬테칼로 기반의 MCNPX 코드를 이용하여 최적화된 측정 장치를 설계하고자 하였다. 즉발감마선을 효과적으로 측정하기 위해 CsI(Tl) 섬광체의 크기를 $6{\times}6{\times}50mm^3$로 결정하였으며, 배경감마선의 영향을 최소화하고 빔의 진행방향에서 수직방향으로 발생하는 즉발감마선만 측정하기 위해 집속장치의 구멍 크기는 면적 $6{\times}6mm^2$, 길이 150 mm로 최적화되었다. 150 MeV 양성자 빔에 대한 성능 예측 전산모사연구를 수행한 결과, 본 연구에서 최적화된 측정 장치를 통해 즉발감마선 2차원 분포를 측정할 수 있었으며, 1 mm 오차범위에서 양성자 빔의 비정을 결정할 수 있었다. 이를 바탕으로 현재 다채널의 신호처리 장치를 개발하고 있으며 실제 양성자 빔을 이용한 즉발감마선 분포측정을 통해 측정 장치의 성능을 검증할 것이다.

6 MV 광자선과 6 MeV 전자선 하에서 TLD 기판 위에 얹힌 금속 박막의 효과 (The Effects of Metal Plate loaded on TLD chip in 6 MV Photon and 6 MeV Electron Beams)

  • Kim, Sookil;Byungnim Min
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제10권1호
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    • pp.41-46
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    • 1999
  • 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.

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고등학교 융합형 과학의 학습내용과 사범대학 예비과학교사 교육내용과의 연관성 분석을 통한 예비과학교사교육에 대한 시사점 고찰 (Educational Implications of Pre-Service Science Teachers' Education by Analysis of Connection between Learning Contents Presented in the High School 'Science' and in the Pre-Service Science Textbooks of College of Education)

  • 김남희;심규철
    • 한국과학교육학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.363-374
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    • 2015
  • 본 연구의 목적은 고등학교 과학 교과에서 추출한 학습 내용과 사범대학 예비과학교사 교재에서 추출한 교육내용을 비교하여 그 연관성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 소위 융합형 과학으로 불리는 고등학교 과학 교과서 7종과 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 4개 과학 분야에서 사용하고 있는 11종 사범대학 예비과학교사 교재를 분석하였다. 고등학교 과학의 교육 내용과 예비과학교사 교재의 교육내용을 비교 분석한 결과, 관련성이 있는 것을 알 수 있었다. 특히 '에너지와 환경' 단원은 가장 많은 예비과학교사 교육내용이 포함된 것으로 나타났다. 그러나 전체 고등학교 과학 교과 내용의 86.6% 정도가 사범대학 4개 분야의 교재에 소개되고 있을 뿐 나머지는 예비교사들이 스스로 공부해야 하는 부담을 갖는 것으로 나타났다. 심지어 일부 학습내용들은 그 내용 수준이 사범대학 예비과학교사 교육내용보다 높은 것을 확인 할 수 있었다. 게다가 또 다른 일부 학습내용들은 공학과 기술 영역에 포함되어, 이를 대비하기 위한 별도의 교사교육이 필요하다. 위와 같은 내용을 종합했을 때, 고등학교 과학 교과의 교육내용을 적정화 할 필요가 있다. 또한 본 교과를 가르칠 교사와 예비교사들을 위해 다양한 교육 프로그램을 개발할 필요가 있으며, 예비과학교사들이 과학을 지도할 수 있도록 도울 수 있는 사범대학 교육과정이 개편이 필요하다.

Performance Improvement by Controlling Se/metal Ratio and Na2S Post Deposition Treatment in Cu(In,Ga)3Se5 Thin-Film Solar cell

  • Cui, Hui-Ling;Kim, Seung Tae;Chalapathy, R.B.V.;Kim, Ji Hye;Ahn, Byung Tae
    • Current Photovoltaic Research
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    • 제7권4호
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    • pp.103-110
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    • 2019
  • Cu(In,Ga)3Se5 (β-CIGS) has a band gap of 1.35 eV, which is an optimum value for high solar-energy conversion efficiency. The effects of Cu and Ga content on the cell performance were investigated previously. However, the effect of Se content on the cell performance is not well understood yet. In this work, β-CIGS films were fabricated by three-stage co-evaporation of elemental sources with various Se fluxes at the third stage instead of at all stages. The average composition of five samples was Cu1.05(In0.59,Ga0.41)3Sey, where the stoichiometric y value is 5.03 and the stoichiometric Se/metal (Se/M) ratio is 1.24. We varied the Se/metal ratio in a range from 1.18 to 1.28. We found that the best efficiency was achieved when the Se/M ratio was 1.24, which is exactly the stoichiometric value where the CIGS grains on the CIGS surface were tightly connected and faceted. With the optimum Se/M ratio, we were able to enhance the cell efficiency of a β-CIGS solar cell from 9.6% to 12.0% by employing a Na2S post deposition treatment. Our results indicate that Na2S post deposition treatment is very effective to enhance the cell efficiency to a level on par with that in α-CIGS cell.

국제 협업 연구를 위한 글로리아드(GLORIAD) 활용 (Global Collaborative Activities on GLORIAD)

  • 이민선;오충식;이형진;유진승;장행진
    • 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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    • 한국콘텐츠학회 2007년도 추계 종합학술대회 논문집
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    • pp.586-588
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    • 2007
  • 마이크로 칩의 저장능력은 매18개월마다 두 배로 늘어나고, 네트워크 속도 역시 매 9개월마다 두 배로 빨라진다고 하는 보고는 대용량의 데이터와 초고속네트워크를 필요로 하는 응용 연구자들에게 있어 네트워크는 더 이상의 장애물이 아니며 동시에 이러한 응용연구자들의 연구가 네트워크속도의 발전을 더욱 가속화 시킨다고 할 수 있다. 지난 2005년, 한국은 대전-시애틀과 대전-홍콩을 10기가 급의 광 네트워킹으로 연결하는 글로벌 과학기술 협업연구망(GLORIAD)이 개통되면서 대용량의 데이터를 다루는 국내 응용연구자들이 네트워크 속도에 제한받지 않고 다양한 국제 협업연구에 참여할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 글로리아드 망을 통해 진행되고 있는 국제 협업연구를 소개하고 특히 지난 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(SC06) 기간 중에 진행된 VMT시연을 비롯하여, 고에너지물리 시연, 천문데이터전송 및 KISTI와 광주과학 기술원이 공동으로 개발한 저비용 고화질 비디오 재생시연 등을 소개한다.

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네트워크 레벨의 Articulated Private Network을 지원하기 위한 User Controlled LightPath의 확장 (The extension of the User Controlled LightPath to support a network-level Articulated Private Network)

  • 유영재;김유성;전길남;김민아;홍원택;공정욱
    • 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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    • 한국콘텐츠학회 2007년도 추계 종합학술대회 논문집
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    • pp.140-145
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    • 2007
  • 첨단 응용 프로그램이 (예: 고에너지 물리학 대용량 파일전송, 비압축 HDTV 스트리밍) 안정적인 고 대역폭을 요구함에 따라 사용자에게 동적으로 대역폭을 전용으로 할당해줄 수 있는 람다 네트워킹이 대두되었다. User Controlled LightPath(UCLP) 는 람다 네트워킹을 용이하게 하는 소프트웨어로써 네트워크 자원을 Web Service로 정의 및 관리하여 확장성이 뛰어나다. 본 논문에서는 UCLP를 어떻게 KREONet2 와 GLORIAD-KR 환경에 맞게 구축하였는지를 보인다. 더불어 기존의 UCLP 가 옵티컬 스위치의 SONET 기술을 기반으로 하여 링크 레벨의 Articulated Private Network(APN) 만을 생성하는 한계점을 분석하고 Layer2 VLAN 기술을 도입하여 효율적인 네트워크 레벨의 APN을 생성할 수 있게 제안한다.

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