• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제33권3호
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• pp.179-184
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• 2010

나노 공간분해능을 갖는 영상을 얻기 위한 경엑스선 현미경 시스템에서는 단색 엑스선이 요구된다. 엑스선관에서 발생되는 화이트 빔으로부터 8.4 keV의 텅스텐 $L_{\alpha}$ 특성방사선을 84% 이상 반사시킬 수 있는 5.65 nm의 단위막 두께를 가지는 C/W 다층박막 거울을 설계하였고, 이온빔 스파터링 장치를 이용하여 $50{\times}50\;mm$ 크기로 제작하였다. 제작된 C/W 다층박막 거울은 99.5% 이상의 균일도(Uniformity)를 가지며, TEM 사진을 이용해 그 구조를 확인하였다. 8.05 keV의 구리 특성방사선을 광원으로 하는 엑스선 반사율 측정 장치를 이용한 다층박막 거울의 반사율을 측정함으로써 C/W 다층박막 거울의 8.4 keV에서의 반사율을 예상할 수 있었다. 제작된 C/W 다층박막 거울과 엑스선관을 이용하여 8.4 keV의 특성방사선을 획득함으로써 단색 엑스선을 획득하였다. 이때의 반사율은 77.1%였고, 단색 엑스선의 반치폭은 0.21 keV이었다. 엑스선관에서 높은 효율로 단색 엑스선을 획득할 수 있어 실험실 규모의 경엑스선 현미경 장치의 광원으로써 사용될 수 있는 가능성을 확인하였고, 다층박막 거울의 단위막 두께를 수 나노미터로 제작한다면 17.5 keV의 몰리브덴 특성방사선에 해당하는 단색 엑스선을 얻어 유방촬영에도 적용할 수 있을 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.571-575
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• 2016

본 연구에서는 몬테칼로 전산모사 코드인 GATE6 (Geant4 Application for Tomographic Emission ver.6)를 사용하여 의료용 선형 가속기인 Varian사의 Clinac 21EX를 모사하고, 6 MV 광자선의 선량 특성을 평가하였다. 몬테칼로 방법은 방사선 치료시 환자 내의 선량분포를 계산하는 가장 정확한 방법으로 널리 이용되고 있다. 몬테칼로 기반의 코드를 이용하여 선형가속기의 조사 헤드부를 통과하는 입자의 흐름을 모사하는 것은 조사선량을 정량화 하는데 필요한 입자들의 에너지, 공간 분포와 같은 임상적인 빔의 특성을 결정하기 위한 실용적인 방법이다. 본 연구에서 모사한 선형가속기의 조사 헤드부는 빔 경로에 위치한 타겟, 일차 콜리메이터, 선속 평탄 필터, 이온전리함, 이차 콜리메이터로 구성된다. 모사된 선형가속기를 이용하여 선원-표면간 거리 100 cm, 조사야 $10{\times}10cm^2$ 조건에서 물팬텀 내의 광자선 에너지 스펙트럼(energy spectrum), 심부선량백분율(percentage depth dose), 선량프로파일(dose profiles)을 측정하였으며, 이 결과값을 실험 측정값과 비교하여 정확성을 검증하였다. 본 연구에서는 모사를 통한 결과값과 실험값이 매우 일치함을 보였으며, 이를 통해 GATE6 전산모사 코드는 방사선치료에 사용되는 광자선을 모사하기에 효과적임을 입증하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제45권3호
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• pp.130-141
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• 2020

Background: Concrete activation in cyclotron vaults is a major concern associated with their decommissioning because a considerable amount of activated concrete is generated by secondary neutrons during the operation of cyclotrons. Reducing the amount of activated concrete is important because of the high cost associated with radioactive waste management. This study aims to investigate the capability of the neutron absorbing materials to reduce concrete activation. Materials and Methods: The Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) code was used to simulate a cyclotron target and room. The dimensions of the room were 457 cm (length), 470 cm (width), and 320 cm (height). Gd₂O₃, B₄C, polyethylene (PE), and borated (5 wt% ^natB) PE with thicknesses of 5, 10, and 15 cm and their different combinations were selected as neutron absorbing materials. They were placed on the concrete walls to determine their effects on thermal neutrons. Thin B₄C and Gd₂O₃ were placed between the concrete wall and additional PE shield separately to decrease the required thickness of the additional shield, and the thermal neutron flux at certain depths inside the concrete was calculated for each condition. Subsequently, the optimum combination was determined with respect to radioactive waste reduction, price, and availability, and the total reduced radioactive concrete waste was estimated. Results and Discussion: In the specific conditions considered in this study, the front wall with respect to the proton beam contained radioactive waste with a depth of up to 64 cm without any additional shield. A single layer of additional shield was inefficient because a thick shield was required. Two-layer combinations comprising 0.1- or 0.4-cm-thick B₄C or Gd₂O₃ behind 10 cm-thick PE were studied to verify whether the appropriate thickness of the additional shield could be maintained. The number of transmitted thermal neutrons reduced to 30% in case of 0.1 cm-thick Gd₂O₃+10 cm-thick PE or 0.1 cm-thick B₄C+10 cm-thick PE. Thus, the thickness of the radioactive waste in the front wall was reduced from 64 to 48 cm. Conclusion: Based on price and availability, the combination of the 10 cm-thick PE+0.1 cmthick B₄C was reasonable and could effectively reduce the number of thermal neutrons. The amount of radioactive concrete waste was reduced by factor of two when considering whole concrete walls of the PET cyclotron vault.

• 한국분말재료학회지
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• 제16권2호
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• pp.138-145
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• 2009

FIB와 나노메니퓰레이터를 이용한 다양한 nano manufacturing을 통해 단일 나노선 소자제작 및 평가가 가능하였으며 또한 나노물질 자체의 전기적, 기계적 특성 평가를 수행할 수 있었다. 나노메니퓰레이터를 나노선에 직접 접촉시켜 전기적 특성을 평가하는 기술은 STA 등과 함께 사용될 때 높은 신뢰도를 갖는 신호를 얻을 수 있었다. 특히, 이를 이용한 나노 소재 특성 평가기술은 소자제작 시간을 단축시킬 수 있고 패턴닝으로부터 화학적 오염을 줄일 수 있는 장점을 갖고 있었다. 또한 FIB와 나노메니퓰레이터를 적절히 이용하면 나노인장시험기로서 활용이 가능하였으며 나노선의 기계적 특성을 본격적으로 평가할 수 있었다. 본 연구의 나노인장시험으로부터 얻은 인장실험 및 TEM분석으로부터 Au 및 Pd 나노선의 인장 및 파괴거동을 직접적으로 관찰할 수 있었다. Au 나노선은 인장초기에 {111}<112> 쌍정이 생성되고 나노선의 직경이 감소하다가 더 이상 인장응력을 수용할 수 없게되면 <110> 축으로부터 <002> 방향으로 재배열하는 방식으로 네킹이 형성되며 최종적으로 결정축 재배열 이후에는 슬립에 의한 파괴가 진행된다. Pd 나노선의 경우에는 Au와는 전혀 다른 파괴거동을 보였다. 먼저 네킹없이 <002> 축으로의 재배열 현상이 관찰되며 이후 cross-slip에 의한 변형을 하였다. 두 나노선 모두 인장 응력이 가해지면 네킹 부분을 중심으로 한 부분에서만 변형이 일어나며 다른 부분에서는 아무런 변형을 찾아 볼 수 없었다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.348-353
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• 2012

스퍼터를 이용하여 실리콘 기판위에 제작된 안티몬-테레니움 다결정 박막을 방사광을 이용한 고해상도 엑스선 광전자 분광법 실험을 수행하여 화학적 상태를 분석하였다. 엑스선 회절 실험을 통해 제작된 안티몬-테레니움 박막은 롬보헤드럴 구조를 가지는 다결정임을 확인하였다. 엑스선 광전자분광법을 수행하기 위하여 표면의 산화막 제거를 위해 저에너지 네온 이온 스퍼터링을 빔에너지 1 kV로 1 시간동안 수행하였고, 이를 통해 표면 산화막이 완벽히 제거됨을 확인하였다. 또한, 스퍼처링에 의하여 표면 비정질화된 상태를 결정화 상태로 만들기 위해 상변화온도인 $100^{\circ}C$에서 5 분간 초고진공상태에서 열처리를 수행하였다. 이후 획득되어진 테레니움 4d와 안티몬 4d 속전자레벨 분석에서 각각의 묶음에너지가 40.4 그리고 33.0 전자볼트임을 확인할 수 있었으며, 각각은 단일한 화학적 상태를 나타내고 얻어진 피크의 밀도분석을 통해 화학적조성비가 2 : 3임을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제14권4호
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• pp.149-161
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• 2004

나노기술과 정보기술의 융합은 이제 성숙 단계에 있는 정보화시대에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 특히, 한국 산업에서의 정보 기술의 역할을 고려할 때, NT-IT 기술 융합은 매우 중요하다. 나노 소재는 그 크기가 나노미터 크기로 작은 것을 의미하며, 나노 크기에서 독특한 물성을 나타내는 특성을 가지고 있다 자기조립 기술을 활용하여 보텀업 공정을 수행하여 나노 크기의 정보 소재 및 소자를 구현한다. 이러한 기술은 생물체 등에서 일어나는 원자나 분자의 자기 조립 현상과 유사하다. 유기. 무기 템플릿을 이용한 정보 소재 개발 연구는 Guided Self Assembly유기물 나노 템플릿의 개발 및 AAO무기물 나노 템플릿을 활용한 나노 구조물 형성과 이를 응용한 정보기술과의 융합에 관해 연구이다. Nano structuring을 위해 Electroforming, Sol-gel processing, ionized Physical vapor deposition, ion beam implantation 법 등을 사용하며, 정보기술에 필요한 핵심 요소 기술을 개발한다. 형성된 Nano structure의 전기적 특성 평가 및 미세 구조 분석 및 응용을 고려한 소자 특성 평가를 통해서, IT분야에 적용 가능한 정보소재를 개발한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권3호
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• pp.265-273
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• 2012

선형가속기를 기반으로 하는 세기조절방사선치료와 정위적방사선수술에서는 치료계획시스템의 소조사면에 대한 신뢰할만한 선량분포를 계산하기 위해서는 우선적으로 소조사면의 정확한 빔 자료 측정이 선행되어야 한다. 특히 소조사면의 빔 자료 측정에서 조사면 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 측면 전자비평형, 그리고 검출기의 체적 영향으로 인한 적절한 검출기 선택이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 선형가속기의 소조사면에 대한 빔 자료 측정에 있어서 검출기의 선량 특성을 알아보고자 하였다. 검출기는 0.01 cc 부피와 0.13 cc 부피의 이온전리함과 정위적다이오드를 사용하였으며, 빔 자료는 광자선(6 MV와 15 MV)에 대하여 조사면 크기를 $2{\times}2cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$까지 변화시켜 각 검출기를 이용하여 깊이선량백분율, 선량출력계수, 그리고 빔측면도를 측정하였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 $PDD_{20}/PDD_{10}$은 $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 1.02%와 0.12% 차이를 보였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기를 이용하여 얻어진 $PDD_{20}/PDD_{10}$의 차이가 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 1.15%와 0.71% 이였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 선량출력계수 측정 결과, $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 0.5%와 1.5%이내에서 일치하였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기의 차이가 0.5% 이내이였다. 3개의 깊이에서 측정된 빔측면도의 반음영은 정위적다이오드 검출기의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 2.7 mm와 3.5 mm, CC01 이온전리함의 경우 각각 평균 3.4 mm와 4.3 mm, CC13 이온전리함의 경우 각각 평균 5.2 mm와 6.1 mm이였다. 이를 통해 깊이선량백분율과 선량출력계수 측정 시 $2{\times}2cm^2$ 조사면에서는 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 $3{\times}3cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$ 조사면에서는 각 검출기의 사용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 소조사면에 대한 정확한 빔측면도의 반음영을 측정하기 위해서는 유효체적이 작은 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기 사용하는 것이 타당하겠다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제20권2호
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• pp.109-113
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• 2008

목 적: 뇌정위적 방사선수술시 이용되는 콜리메이터의 크기 변화에 따른 검출기 의존성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 본 실험을 위해 6 MV 광자선(CL21EX, Varian, Palo Alto), 이온전리함(CC01, CC13, Wellhofer, Germany), 정위적 다이오드검출기(SFD, Wellhofer, Germany)를 사용하였다. 심부선량백분율(PDD)의 검출기 의존성을 평가하기 위해 Brain Lab사의 콜리메이터(${\varphi}$5, 10, 20, 30 mm)와 $10{\times}10\;cm^2$에서 측정, 비교하였다. 선량측면도(dose profile)는 SAD 100 cm에서 콜리메이터(${\varphi}$10, 30 mm)와 $10{\times}10\;cm^2$를 측정하여 반치폭(FWHM; full width half maximum)과 반음영(20∼80%)을 비교하였다. 선량출력인자의 측정을 위해 선량최대깊이에서 콜리메이터(${\varphi}$5, 10, 20, 30 mm)의 출력을 측정하였으며, 정방형 조사면($10{\times}10\;cm^2$)의 출력 값을 기준으로 정규화 하였다. 결 과: 검출기에 따른 PDD의 영향을 평가하기 위해 PDD20,10 (PDD20/PDD10)을 비교하였다. 콜리메이터 ${\varphi}$5 mm에서는 SFD 51.3%, CC01 50%, CC13 58%로 측정되었고, 다른 콜리메이터에서는 최대 1%의 측정값 차이를 보였다. 선량측면도 평가에서 FWHM은 0.1∼0.4 mm의 차이를 보였다. 반음영은 ${\varphi}$10 mm에서 SFD 3.2 mm, CC01 7.1 mm, CC13 9.4 mm로 측정되었고, ${\varphi}$30 mm에서 SFD 4 mm, CC01 6.7 mm, CC13 12.4 mm로 측정되었다. $10{\times}10\;cm^2$에서는 SFD 6.6 mm, CC01 8.6 mm, CC13 12.2 mm로 측정되었다. 선량출력인자는 ${\varphi}$20 mm 이상에서 검출기별 최대 2%의 차이를 보였다. ${\varphi}$5 mm에서는 SFD 85%, CC01 61%, CC13 24%로 측정되었고, ${\varphi}$10 mm에서는 SFD 94%, CC01 85%, CC13 71%로 측정되었다. 실험결과 PDD는 CC13이 조사면에 충분히 포함되지 않은 ${\varphi}$5 mm에서 최대 16%의 차이를 보였고, 선량측면도의 FWHM은 검출기별 최대 0.4 mm의 차이를 보였다. 선량측면도의 반음영은 ${\varphi}$30 mm에서 최대 8.4 mm 차이를 보였고, 출력선량인자는 ${\varphi}$5 mm에서 최대 72%의 차이를 나타냈다. 결 론: 뇌정위적 방사선수술을 시행하는데 있어 정확한 선량을 측정할 수 있는 검출기를 선택하는 것은 무엇보다 중요하다. 따라서 본 실험에서는 측정을 통한 작은 원형조사면 선량계측에서 정위적 다이오드 검출기가 이온전리함에 비해 선량의 특성을 평가하는데 있어 유용함을 알 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.965-973
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• 2021

방사선 치료는 고에너지 X선을 최소 20 Gy에서 80 Gy까지 다양하게 조사되기 때문에 종양이 위치하는 국소부위에 고선량을 투여하며 일부 정상조직의 여러 부작용이 예상 된다. 현재 임상에서는 정상조직의 차폐를 위한 노력으로 대표적인 재료인 납을 사용하고 있지만 납은 인체에 유해한 중금속으로 분류되고 있으며 다량의 피부접촉은 중독을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3차원 프린터의 재료 Tungsten, Brass, Copper을 이용하여 납의 한계점을 보완 할 수 있는 측정시트를 제작하고 투과성능을 알아보고자 한다. 3D 프린터를 이용해 Tungsten 혼합 필라멘트 투과측정 시트 크기는 70 × 70 mm, 두께는 1, 2, 4 mm로 제작하였으며 제작한 측정시트의 투과성능을 확인하기 위해 선형가속기 (TrueBeam STx, S/N: 1187)에서 발생된 6, 15 MV을 Water Phantom과 Ion chamber (FC-65G), elcetrometer (PTW UNIDOSE)을 사용하여 SSD 100 cm, 물 속 5 cm에서 100 MU를 조사하여 측정하고 투과성능을 평가하였다. 각 소재의 측정시트를 1 mm씩 증가시킨 결과 6 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 3.8~3.9 cm일때의 시트는 기존 납의 차폐체 두께 6.5 cm 보다 얇으며, 15 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 4.5~4.6 cm일 때 시트는 기존 납의 차폐체 두께 7 cm 보다 얇으며 동등한 성능을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 Tungsten 합금 필라멘트을 이용하여 제작한 투과측정 시트는 고에너지 영역에서의 투과 차폐 가능성을 확인하였으며. 대체품으로써의 사용가능성 또한 우수함을 확인하였다, 향후 3D 프린팅 기술로 차폐제 제작을 위한 기초자료로 제공할 수 있을 것으로 사료 된다.

• 한국진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.474-478
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• 2007

실리콘 표면에 이온화된 $N_2$ 가스를 입사한 후 어닐링을 통해서 $SiN_x$ 나노구조를 형성하였다. 원자힘 현미경으로 관찰한 결과 이 나노구조의 밀도는 $3\times10^{10}/cm^2$였으며, 가로 크기는 40$\sim$60 nm 이고 높이는 약 15 nm 임을 알 수 있었다. 엑스선광전자 분광기술을 이용하여 이 나노구조의 화학상태를 측정하였는데, 입사하는 이온화된 $N_2$의 단위시간당 양이 증가함에 따라서 화학상태가 $SiN_x$에서 $Si_3N_4\;+\;SiN_x$형태로 변화함을 알 수 있었다. 열처리를 한 시료를 투과전자 현미경으로 측정된 결과는 $SiN_x$ 나노구조를 내부에 Si 나노 결정이 형성된 것을 보여주었다. 광여기 발광특성에서 관찰된 400 nm파장의 스펙트럼은 Si 나노결정의 크기를 고려할 때 나노결정과 $SiN_x$ 나노구조 사이의 계면상태에서 기인한 것으로 생각된다.