• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.638-644
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• 2018

본 논문에서는 플라스틱 Scintillator와 NaI(TI) 검출기를 이용하여 움직이는 차량 적재물에 존재하는 다수의 방사선원 위치를 3차원으로 판별하는 측정시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 방사선량 측정용 플라스틱 Scintillator, 2채널 펄스 카운터, 핵종 분석용 NaI(TI) 검출기 및 1채널 MCA Board 등으로 구성된다. 방사선원 위치판별 알고리즘은 방사선량의 거리의 자승에 반비례한 특성($1/r^2$)과 장치와의 각도(${\theta}$)에 따른 보상을 통해 계산된 방사선원의 CPS 값의 비율을 SVM 분류를 통하여 방사선원의 위치(X, Y)를 구할 수 있다. (Z) 좌표 값은 단위 시간당 움직이는 대상체의 속도에 따라 정해지게 되며 이는 단위주기당 백그라운드 스펙트럼을 제외한 순수 핵종의 스펙트럼을 분석한 후 핵종 유무 판별을 진행한 뒤 해당 핵종의 위치를 판별하게 된다. 본 논문에서 제안한 시스템의 위치 판별 실험 결과 ${\pm}1m$ 이내의 국제표준오차를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제안한 시스템의 유효성이 입증되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권4호
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• pp.211-215
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• 2015

원자력사고 등의 방사선비상시 환경으로 누출된 방사성물질은 일반인의 내부피폭을 야기할 수 있다. 특히 감마선 방출핵종의 내부피폭의 경우 전신계수기가 널리 사용되지만 현장에서 신속히 내부피폭을 분류하는 용도로는 부적합하다. 본 연구에서는 휴대용 감마스펙트로메터를 비상시 내부피폭 신속분류에 적용하기 위하여 몬테카를로 전산모사 방법을 이용하여 NaI 검출기의 계측효율을 BOMAB 팬텀의 크기별로 평가하였다. 두 가지 측정 지오메트리에서 계측효율을 비교한 결과 앉은 모델에서의 계측효율이 서 있는 모델에 비해 약 1.1배 높은 계측효율을 나타내었다. 하지만 측정 지오메트리에 의한 계측효율 차이보다 신체크기에 따른 계측효율 차이가 크게 발생하는 것을 확인하였다. 특히 신체크기가 작은 4세 팬텀의 경우 표준남성과 비교하면 약 2.4~3.1배의 높은 계측효율을 나타내어 신체크기가 상이한 일반인을 대상으로 내부피폭을 모니터링할 경우 반드시 계측효율에 대한 고려가 필요한 것으로 확인되었다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2009년도 추계 학술발표
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• pp.192-193
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• 2009

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.67-76
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• 1997

본 연구에서는 유방암 진단용 감마카메라 제작 시에 고려되어야 하는 섬광체의 크기와 섬광체 면의 적절한 표면처리가 카메라의 민감도와 위치 분해능에 미치는 영향을 연구하기 위하여 섬광의 광학적 특성을 몬테카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션 방법을 이용하여 고찰하였다. 섬광체는 NaI(TI) 결정체로 크기가 60 mm $\times$ 60 mm $\times$ 6 mm이며, 발생한 섬광이 광전자증배관의 광음극에 도달할 때까지를 시뮬레이션 하였다. 섬광체 표면 처리를(5가지 : Ground,. Polished, Metal-0.95RC(반사계수), Polished-0.98RC, Painted-0.98RC) 변화시켜 민감도를 계산하였다. 섬광체와 광전자증배관 (photomultiplier tube, PMT)의 접합면에 사용되는 물질의 굴절률 변화에 따른 민감도와 NaI(TI) 섬광체 창으로 많이 사용되고 있는 유리의 두께 변화에 따른 민감도를 조사하였다. 또한 섬광 결정체의 내인성 위치 분해능(intrinsic position resolution)을 섬광이 발생된 후 섬광 퍼짐(light spread) 정도를 시뮬레이션 함으로써 고찰하였다. 감마선의 입사면을 각각 Ground, Polished, Metal-0.95RC, Polished-0.98RC, Painted-0.98RC로 표면처리 하였을 때 민감도가 70.9%, 73.9%, 78.6%, 80.1%, 85.2%로 나타나 Painted-0.98RC일 때 민감도가 가장 우수하였다. 섬광체와 광전자증배관의 접합에 사용된 물질의 굴절률이 증가할수록 민감도가 증가하였으며 매질이 두꺼울수록 민감도는 저하되었다. 디자인된 검출기의 내인성 위치분해능은 수직, 수평 방향으로 약 1.2 mm로 예측되었다. 이 연구에서는 감마카메라의 성능에 직접적인 영향을 미치는 NaI (Tl)-PMT의 민감도와 위치 분해능을 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 예견할 수 있었으며, 본 연구결과 NaI(TI)-PMT를 이용한 검출기가 고민감도ㆍ고해상력이 요구되는 유방암 진단용 소형 감마카메라 제작에 적합하다고 판단된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제21권4호
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• pp.285-296
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• 1996

NaI(T1) 섬광검출기를 이용하여 감마선원인 Cr-51, Cs-137, Mn-54, Zn-65에 대하여 공기와 깊이가 다른 수중에서 에너지스펙트럼을 조사하였다. 측정한 스펙트럼의 차이와 변화를 정량적으로 비교분석하기 위해서 측정 스펙트럼을 곡선근사할 수 있는 응답함수를 구성하였다. 본 연구에서 밝혀진 바에 의하면 구성된 응답함수는 공기 중 뿐만 아니라 수중에서 측정된 스펙트럼을 거의 완전하게 나타낼 수 있었다. 또한 응답함수에 사용된 계수들을 비교함으로써 공기와 수중에서-물의 깊이에 따른-스펙트럼의 특성 면화를 정량적으로 규정할 수 있었다. 응답함수의 계수 가운데 전에너지 봉우리의 높이 및 비율이 물의 깊이에 가장 민감하게 영향을 받았으며, 그 외에도 전에너지 봉우리의 퍼진 정도, flat continuum의 높이, 1차 콤프턴산란 연속의 높이, Compton edge의 모양을 나타내는 응답함수계수 등에서 미약하나마 물의 깊이에 따라 변화를 보였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.206.2-206.2
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• 2012

남극 40km 상공에서 고에너지우주선을 관측하는 CREAM(Cosmic Ray Energetics And Mass)실험은 2004년 CREAM I의 발사 및 운영을 시작으로 2010년 겨울 CREAM VI까지 성공적으로 그 관측 임무를 수행해 왔다. 이미 지난 모든 실험에서 검증된 두 개 층의 실리콘 입자 전하량 검출기(SCD)와 더불어 보다 정확하고 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해, CREAM 검출기 최상단에 전 검출 영역을 커버하는 대면적의 Large-SCD를 추가로 장착하고자 한다. 이를 위해 2년간 420개 실리콘 센서, 5040채널로 이루어진 대면적 Large-SCD의 제작을 완료 하였으며, CERN 가속기 연구소에서 Beam 테스트를 마친 후 이미 메릴랜드 대학에서 최종 테스트 중이다. 이번 발표에서는 제작 된 Large-SCD와 이를 통해 기대되는 CREAM 실험에서의 우주선 성분 관측 정확도의 향상에 관하여 이야기 하고자 한다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2016년도 추계학술논문요약집
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• pp.473-474
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• 2016

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.365-365
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• 2012

본 연구에서는 X-ray 영상을 얻기 위한 검출기 중 직접 검출방식에 쓰이고 있는 광도전체(Photoconductor)의 전극으로 Au를 사용하여 전기적인 특성을 파악하였다. Au는 유기물에 대한 반응이 적고 전기 전도도가 좋은 물질로서 투명전극으로 많이 쓰이고 있는 인듐 주석 산화물(ITO)을 대체할 수 있는 물질로 각광받고 있다. 우선 시편 제작을 위해 투명한 기판(Corning Glass, 0.7t)위에 하부전극으로 Au를 $3cm{\times}3cm$의 크기로 Physical Vapor Deposition(PVD) 방식을 이용하여 증착하였다. 이 때 챔버 내 저진공은 Rotary Pump를 이용하여 $3.9{\times}10-2Torr$ 이하를 유지하고 고진공은 Diffusion Pump를 이용하여 $5.3{\times}10-5Torr$ 이하를 유지하였다. 완성된 하부전극 위에 광도전체인 $HgI_2$를 폴리머 물질에 교반하여 메탈 폴리머 결합을 가진 Paste를 제조하고 이 Paste를 Screen Printing Method를 이용하여 증착 후 건조하였다. 마지막으로 시편위에 상부전극을 하부전극과 같은 조건으로 증착함으로서 시편을 완성한다. 상하부 전극으로 쓰이는 Au의 증착 조건을 변화시키면서 그에 따른 시편의 전기적인 특성 변화를 관찰하였다. 그 결과, Au의 증착온도와 질량에 따라 특성이 변화함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 디지털 방사선 검출기에서 Au 전극의 적용 가능성을 확인하였으며, 추후 Au 증착 조건의 최적화를 통해 방사선 검출기의 효율 향상을 위한 연구를 하고자 한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.107-113
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• 1999

본 연구의 목적은 작은 부위의 종양 또는 수술후 잔여종양을 검출할 수 있는 소형 고성능 영상용 감마프로브를 개발하는 것이다. 감마프로브의 검출기 시스템을 위해 위치민감형 광전자증배관(PSPMT)을 사용하였고, -1000V의 고전압을 공급하였다. 섬광체는 직영 7.62cm, 두께 9.5mm인 NaI(Tl)를 사용하였으며, 광학그리스를 이용하여 NaI(Tl)와 PSPMT를 접합시켰다. 조준기는 평형육각구멍조준기로써 직경 1.3mm, 격벽 두께 0.22mm, 그리고 길이 40mm이었다. 신호처리시스템은 위치신호처리와 트리거신호처리로 구분되며, 위치신호처리는 전단증폭기, 주증폭기를 거쳐 가산, 감산, 제산신호회로를 이용하여 얻었고, 트리거신호는 가산증폭기, 일정분획식별기 그리고 게이트 모듈을 이용하여 얻었다. 데이터 획득은 Gamma-PF 인터페이스 보드를 경우유하여 PIP 소프트웨어와 펜티엄 PC에 제어되었다. 영상연구를 위해 점선원을 이용하여 장균이도 영상과 슬릿마스크 영상을 얻었다. 그리고 조준기를 사용하여 두 개의 구멍팬텀 영상을 얻었다. 고유공간분해능은 3.97mm이었으며, 시스템 공간분해능은 5.97mm이었다. PSPMT를 이용하여 개발한 소형 감마프로브에 의해 획득된 팬텀영상은 좋은 영상질을 보여주었으며, 임상적용을 위해서는 영상특성의 최적화 연구가 계속되어야할 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.265-266
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• 2012

의료용 X-ray의 발전에 따라, 영상의 Digital화가 필요하게 되었다. Digital 영상 구현을 위해 다양한 형태의 영상 검출기가 개발되었다. 진단 영상의 조건으로는 구현 시간이 빠르고 해상도가 높아야 한다. 조건에 부합하는 Flat panel 형태의 직접방식과 간접방식 검출기의 개발이 주로 이루어졌으며, X-ray 검출 효율이 높고 공간 분해능이 높은 직접 방식의 검출기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 직접방식의 X-ray 검출물질로는 A-Se이 이용되었다. 하지만 A-Se의 경우 낮은 원자번호로 인해 X-ray에 대한효율이 낮으며, 제조 공정과 수율의 문제로 인해 대체 물질의 개발과 공정의 개선이 필요하다. 선행 연구를 통해 X-ray 검출물질의 전기적 특성을 파악을 통해 대체 물질로서 가능성을 알아보았다. 본 연구에서는 기존에 제작된 X-ray 검출물질의 상부전극 증착 물질과 증착법 선정에 대한 연구이다. 선행 연구를 통해 선정된 X-ray 검출물질은 HgI2이다. 상, 하부 전극 선택에 있어 HgI2의 일함수 값(4.15eV)을 고려하여 그와 비슷한 일함수 값을 가진 물질로 전기적 장벽을 제거하여야 한다. 따라서, ITO (일함수 4.45eV)와 Au (일함수 5.1eV)을 선택하였다. ITO의 증착으로 이용된 방법으로는 on-axis 형태의 magnetron plasma sputtering을 이용하였으며, Au의 증착으로 이용된 방법은 Thermal evaporation deposition을 이용하였다. plasma sputtering에 이용된 타겟은 In2O3;SnO2 (조성비:90:10wt%)를 사용하였으며, Chamber의 크기는 넓이 456 ${\phi}cm^2$ 높이 25 cm이며, 로 target과 기판과의 거리는 15cm이다. plasma발생에 필요한 가스로는 Ar과 O2를 이용하였다. 고 진공 환경 조성에 이용된 장비로는 Rotary pump와 Turbo molecular pump이다. plasma 발생 전 진공도는 $3.2{\times}10^{-5}$ Torr, 발생 후 진공도는 $5.1{\times}10^{-5}$ Torr이다. plasma 환경이 조성된 후 증착 시간은 1분 30초이다. Au는 순도 99.999%를 이용하였으며, 이용된 금은 1회 증착에 0.3 g을 이용하였다. Chamber의 넓이 1,444 ${\phi}cm^2$이며, 높이 40 cm, boat와 기판과의 거리는 25 cm이다. 고 진공 환경 조성에 이용된 장비로는 Rotary pump와 diffusion pump를 이용하였다. Au의 승화 전 진공도는 $2.4{\times}10^{-5}$ Torr 증착 시 진공도는 $4.2{\times}10^{-5}$ Torr이며, Boat에 가해준 전압, 전류는 0.97 V, 47 A이며, 증착 시간은 1분 30초이다. 광도전체 층에 각각 증착된 전극의 저항을 통해 증착상태를 판단하였다. DMM (Digital Multimeter)로 1 cm 간격으로 측정된 표면의 저항은 ITO 약 $8{\Omega}$, Au 약 $3{\Omega}$으로 전극으로서 이용이 가능한 상태이다. Au와 ITO가 증착된 HgI2 시편의 전기적 특성은 기존에 이용된 X-ray 변환물질의 성능보다 우수하였다. 하지만 Au와 ITO가 각각 증착된 시편의 전기적 특성은 큰 차이를 보이지 않았다. ITO의 경우 진공 상태에서 이용되는 Gas가 이용되며, Plasma 환경 조성 유지가 어려운 점이 있다. Au전극은 증착 환경 조성이 쉽지만, 전극 물질 이용효율이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구를 통해 X-ray 변환물질인 HgI2의 전극물질로 Au와 ITO의 이용가능성을 알아보았다. 두 전극으로 제작된 검출기의 성능은 큰 차이 없이 우수하였고, 전기적 장벽 상태가 낮아 높은 검출 효율을 보였다. 상대적으로 Au 전극의 공정이 간단하고 수율이 높다. 하지만 Au Source의 이용 효율이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구의 결과를 통해 공정상의 유리함과 Source의 이용효율을 고려한 분석에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.