• 한국진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.367-373
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• 2011

동시 계수 도플러 넓어짐 양전자 소멸 분광법으로 p형과 n형 실리콘 시료에 0, 4.0 MeV 에너지의 1.0, $2.0{\times}10^{13}$ protons/$cm^2$ 양성자 빔 조사에 의한 결함을 측정하여 실리콘 구조 특성에 대하여 조사하였다. 양전자와 전자의 쌍소멸로 발생하는 감마선 스펙트럼의 수리적 해석 방법인 S-변수와 W-변수를 사용하여, 시료의 구조 변화를 측정하였다. 본 연구에서 측정된 S-변수는 시료에 조사된 양성자의 빔 에너지에 따라 변하지 않고 거의 일정한 값을 보인 반면, 양성자 조사량의 변화에 따라 결함이 증가하였으며, 그 이유는 양성자 조사 에너지에 따른 Bragg 피크 때문에 에너지는 시료의 특정 깊이에 주로 결함을 형성하여 시료전체에는 결함으로 잘 나타나지 않기 때문으로 판단된다. 그리고 빔의 조사량에 따른 결함의 영향이 큰 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.262-262
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• 2012

A multi-purpose cyclotron, MC50 has been operated to provide multi-ions of proton, deuteron and alpha at Korea Institute of Radiological and Medical Sciences (KIRAMS). Neutron is also produced through the (p,n) nuclear process with a Be target. However, a wide spectrum of current of ions is requested by beam users for carrying their various application fields. Therefore a simulation study is requested on the design of an axial injection system for high current proton and alpha beam extraction for radio-isotope productions and scientific researches. The purpose of this study is seeking a relatively simple method for the MC50 having higher alpha beam capability and also improving proton and deuteron beams currently used. We are considering two possibilities to improve the internal ion source and to install a new external axial injection system. The external injection system will be consisted of an Einzel lens, a steering magnet, a buncher, and a glazer lens placed in front of an inflector, which is located at the center of the main magnet.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권10호
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• pp.3692-3699
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• 2023

The Rare isotope Accelerator complex for ON-line experiments in Korea houses several accelerator complexes. Among them, the µSR facility will be initially equipped with a 600 MeV and 100 kW proton beam to generate surface muons, and will be upgraded to 400 kW with the same energy. Accelerated proton beams lose approximately 20% of the power at the target, and the remaining power is concentrated in the beam direction. Therefore, to ensure safe operation of the facility, concentrated protons must be distributed and absorbed at the beam dump. Additionally, effective dose levels must be lower than the legal standard, and the beam dumps used at 100 kW should be reused at 400 kW to minimize the generation of radioactive waste. In this study, we introduce a tailored method for designing beam dumps based on the characteristics of the µSR facility. To optimize the geometry, the absorbed power and effective dose were calculated using the MCNP6 code. The temperature and stress were determined using the ANSYS Mechanical code. Thus, the beam dump design consists of six structures when operated at 100 kW, and a 400 kW beam dump consisting of 24 structures was developed by reusing the 100 kW beam dump.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.64-64
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• 2010

Ice film surfaces were examined by using the reactive ion scattering (RIS) of low energy (<35 eV) cesium ion beams. Neutral molecules (X) on the surface were detected in the form of cesium-molecule ion clusters (CsX+). Ionic species on the surface were desorbed from the surface via a low energy sputtering (LES) process below the threshold energy of secondary ion emission. The RIS and LES methods allowed us to study the H/D exchange reactions between H2O and D2O molecules on the surface and the associated proton transfer mechanisms. Specifically, H/D exchange kinetics was examined for D2O ice films (~10 BL) covered with a small amount of H2O (<0.5 BL), in the presence or absence of HCl adsorbates which provided excess protons on the surface.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권2호
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• pp.97-105
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• 2009

물 흡수선량표준을 기반으로 하는 선량측정 프로토콜에서는 전자선의 선질결정 지표는 $R_{50}$이며, 선량측정의 정확성을 향상시키기 위하여 전자선의 기준 에너지가 $R_{50}$>7 $g/cm^2$ (E${\gtrsim}$16 MeV)인 고에너지 전자선에서 표준기관에 소급성이 있는 원통형이온함의 물흡수선량교정계수을 이용한 평행평판형이온함의 교차교정을 권고하고 있다. 그러나 이러한 조건을 만족하는 고에너지 전자선은 모든 치료기관에서 보유하기가 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 평행평판형이온함의 교차교정 시 16 MeV 이상의 고 에너지 전자선뿐 아니라 12 MeV 이하의 전자선 에너지에서 얻은 평행평판형이온함의 교정계수를 이용하여 선량차이를 각각 비교하였다. 전자선 선량측정은 PTW 30013, Wellhofer FC65G의 Farmer형 원통형이온함과 PTW 34001, Wellhofer PPC40의 Roos형 평행평판형이온함을 이용하였으며 물팬텀내 기준깊이 $Z_{ret}=0.6R_{50}-0.1$(cm)에 원통형이온함과 평행평판형이온함을 같은 위치에 놓고 교차교정을 실시하였다. 교차교정 선질 20 MeV에서 결정된 교정계수를 적용한 물 흡수선량과 전자선에너지 12, 16 MeV에서의 물 흡수선량 차이는 0.2% 이내로 비교적 잘 일치하는 연구결과를 보였다. 그러므로 교차교정 선질 차이에 의한 흡수선량 값 상호 비교한 결과는 측정 불확도내에서 잘 일치하고 있어 각 기관에서 보유하고 있는 의료용가속기의 최고 전자선 선질에서의 교차교정도 유효하다고 사료된다.

• 핵의학기술
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• 제21권2호
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• pp.74-79
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• 2017

양성자선을 이용한 치료는 기존의 광자를 이용하였을 때 보다 병소 주위 정상 조직에 영향을 거의 주지 않고 암세포를 치료할 수 있는 정밀한 방사선 치료법이다. 양성자선 조사 시 인체 내 조직과의 상호작용으로 양전자 방출 핵종이 발생하며 양전자 방출 단층촬영은 이러한 특성을 이용하여 양성자 치료 후 그 효과를 확인하는데 이용된다. 그러나 이 때 발생하는 소멸복사선은 짧은 반감기로 인하여 영상 획득 시간에 어려움이 발생하게 된다. 본 논문에서는 양성자선 조사 후 영상 획득 시간에 따른 영상의 차이를 비교하여 그 효율성을 알아보고자 한다. 증류수를 가득 채운 2001 IEC body 모형에 37, 28, 22 mm 구체를 삽입하고 구체의 중심에 양성자선이 조사되도록 CT로 치료 계획을 수립하였다. 양성자선은 wobbling technique, gantry $0^{\circ}$, 100 MU, 구체 크기별로 범위는 각각 16.4, 14.7, 9.3 cm로 조사하였다. 조사를 마친 모형은 약 5분의 거리를 이동하여 PET/CT로 1 분씩 50 개의 영상을 획득하여 1에서 10. 11에서 21, 21에서 30, 31에서 40, 41에서 50으로 10개씩 영상을 합산하여 재구성 하였다. 합산된 영상에서 열소 부위와 배후 방사능에 ROI를 그린 후 방사능 농도 값을 산출하고 대조도 잡음비를 계산하여 영상의 질을 평가하였다. 전체 영상의 CNR은 37 mm 구체에서 0.43, 0.42, 0.40, 0.31, 0.21로 나타났으며, 28 mm 구체는 0.36, 0.32, 0.27, 0.19, 0.09로 측정되었다. 22 mm의 구체는 0.25, 0.25, 0.19, 0.11, 0.08로 측정되었다. CNR은 37 mm 구체에서는 30분 이후에 빠르게 감소하였고, 28 mm와 22 mm 에서는 20분 이후에 급격히 감소하였다. 치료 효과 확인을 위한 PET 촬영에서 양성자선 조사 후 데이터의 획득 시점과 총 획득 시간이 매우 중요하다. 실험 결과에서 병소의 크기가 22 mm 이상이라고 가정한다면 영상 획득은 조사 후 25분 내에 완료될 수 있도록 진행하는 것이 바람직하다. 종양의 크기가 작거나 저 선량이 조사될 경우에는 보다 긴 영상 획득 시간을 적용한다면 도움을 될 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.19-26
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• 2017

목 적: 양성자 치료계획에서 metal 재질의 fiducial marker에 의한 선량 계산오차를 최소화하려면 density override의 적용은 매우 중요하다. 하지만 실제 metal 재질로 density override을 할 경우 정확한 contouring 및 range compensator 제작에 어려움이 있기에 본 연구에서는 fiducial marker의 주변 재질로 density override를 시행하고 fiducial marker의 위치, 재질, beam의 개수에 따른 선량분포를 비교, 분석하여 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Water phantom을 이용하여 fiducial marker의 위치를 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 1.5, 2.5, 4.0, 6.0 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 실제 metal 재질 및 주변 재질로 density override를 적용한 치료계획을 세웠다. 또한 본원에서 양성자치료를 받은 간암 환자 1명을 선정하여 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 0, 1.5, 3.5 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 치료계획을 세웠다. Fiducial marker의 재질, 위치 및 beam의 개수에 따른 PTV 내에 Homogeneity Index(HI), Conformity Index(CI), 종양에 가장 근접한 Organ At Risk(OAR)인 Esophagus의 maximum dose을 평가 지표로 설정하고 비교 분석하였다. 결 과: Water phantom 및 간암 환자를 대상으로 한 치료계획에서 fiducial marker의 위치에 따른 Homogeneity Index를 분석한 결과 실제 metal 재질로 density override 했을 때보다 주변 재질로 density override했을 때 Homogeneity Index가 감소했으며 주변 재질의 density override에서 하나의 beam에 대해서는 최대 비정 끝에서 멀리 위치할수록, 두 개 이상의 beam에서는 isocenter에 가까이 위치할수록 Homogeneity Index가 증가하였다. Fiducial marker의 위치에 따른 Conformity Index 및 종양 주위 OAR의 maximum dose를 분석한 결과 주변 재질로 density override 했을 때 Conformity Index는 1에 가까웠으며 OAR의 maximum dose는 크게 감소했다. 결 론: 일반적으로 임상에서 사용하는 작은 fiducial marker에 대해서 실제 metal 재질이 아닌 주변 재질로 density override 했을 때 선량 균등도 및 target coverage를 높이는 동시에 주변 정상조직에 대한 선량을 줄일 수 있었다. 따라서 fiducial marker을 최대한 피해서 치료계획을 세우는 것이 바람직하지만 beam path 상에 fiducial marker가 있는 경우 주변 재질의 density override 시행함으로써 보다 정밀한 양성자 치료 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.29-34
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• 2010

본 연구에서는 치료용 양성자선 계측을 위한 광섬유 방사선량계 개발을 목적으로 최적화 과정의 기초연구를 통하여 광섬유 방사선량계를 제작하였다. 양성자선 계측의 최적화를 위해 유기섬광체의 종류에 따른 섬광량 및 브래그 피크의 피크/플래투를 측정하여 가장 효율이 뛰어난 섬광체를 선별하였고, 유기섬광체의 직경에 따라 물 팬텀의 각 깊이에서 손실되는 양성자선의 에너지에 대해 유기섬광체에서 발생되는 섬광량을 측정하여 유기섬광체의 직경에 따른 선형성을 도시하고 최적의 섬광체 직경을 선택하였다. 또한 양성자선의 조사각도에 대해 유기섬광체의 길이에 따른 섬광량 및 섬광량의 표준편차를 측정하여 입사각 의존도를 판별하고 최적의 섬광체 길이를 결정하였다. 최적화 과정을 통하여 제작된 센서 성능평가의 일환으로 양성자 가속기의 선량율 및 모니터 유닛에 따른 광섬유 방사선량계의 섬광량을 측정하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.207-213
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• 2023

전산화단층촬영(computed tomography, CT) 영상은 양성자 브레그 피크 위치 추정 및 치료 계획 시뮬레이션의 기초로 사용된다. Hounsfield Unit(HU) 기반의 양성자 저지능비(stopping pwer ratio, SPR) 예측 과정에서 환자의 밀도와 원소 구성의 작은 차이로 양성자 빔의 경로를 따라 브레그 피크 위치의 불확실성이 발생한다. 본 연구에서는 브레그 피크 위치 예측 불확실성 감소를 위하여 이중에너지 전산화단층촬영 영상 기반의 양성자 저지능비 예측 정확도의 잠재력을 연구를 하였다. 양성자 빔의 저지능비를 추정하기 위해 전산화단층촬영 시스템(Somatom Definition AS, Siemens Health Care, Forchheim, Germany)을 이용하여 전자밀도팬텀(CIRS Model 062M electron density phantom, CIRS Inc., Norfolk, VA, USA)의 단일에너지 및 이중에너지 영상을 획득하였다. 이를 검증하기 위해 미국 국립 표준기술 연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)에서 제공하는 표준 데이터를 통하여 추정한 실제 저지능비와 비교하였다. 그 결과 잡음이 제거된 이중에너지 영상 기반 방법을 통한 양성자 빔의 저지능비 예측에서 정확도 개선 가능성을 확인할 수 있었으며, 인체의 다양한 밀도와 원소 구성을 가진 대체물을 더욱 다양하게 제작하여 저지능비를 예측 할 경우 더욱 향상된 양성자의 브레그 피크 위치 예측이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국육종학회지
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• 제43권2호
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• pp.145-153
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• 2011

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.