• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권11호
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• pp.3798-3807
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• 2021

Tritium extraction from radioactively contaminated cement mortar samples was performed using heating and liquid scintillation counting methods. Tritiated water molecules (HTO) can be present in contaminated water along with water molecules (H₂O). Water is one of the primary constituents of cement mortar dough. Therefore, if tritium is present in cement mortar, the buildings and structures using this cement mortar would be contaminated by tritium. The radioactivity level of the materials in the environment exposed to tritium contamination should be determined for their disposal in accordance with the criteria of low-level radioactive waste disposal facility. For our experiments, the cement mortar samples were heated at different temperature conditions using a high-temperature combustion furnace, and the extracted tritium was collected into a 0.1 M nitric acid solution, which was then mixed with a liquid scintillator to be analyzed in a liquid scintillation counter (LSC). The tritium extraction rate from the cement mortar sample was calculated to be 90.91% and 98.54% corresponding to 9 h of heating at temperatures of 200 ℃ and 400 ℃, respectively. The tritium extraction rate was close to 100% at 400 ℃, although the bulk of cement mortar sample was contaminated by tritium.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3398-3402
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• 2022

We fabricated a 15 m long position-sensitive plastic scintillation optical fiber (PSOF) detector consisting of a PSOF, two photomultiplier tubes, four fast amplifiers, and a digitizer. A single PSOF was used as a sensing part to estimate the gamma-ray source position, and ¹³⁷Cs, an uncollimated solid-disk-type radioactive isotope, was used as a gamma-ray emitter. To improve the sensitivity, accuracy, and measurement time of a PSOF detector compared to those of previous studies, the performance of the amplifier was optimized, and the digital signal processing (DSP) was newly designed in this study. Moreover, we could measure very low dose rates of gamma-rays with high sensitivity and accuracy in a very short time using our proposed PSOF detector. The results of this study indicate that it is possible to accurately and quickly locate the position of a very low dose rate gamma-ray source in a wide range of contaminated areas using the proposed position-sensitive PSOF detector.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2640-2645
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• 2021

We report the development of a gamma-ray imaging device, named Large-Area Hybrid Gamma Imager (LAHGI), featuring high imaging sensitivity and good imaging resolution over a broad energy range. A hybrid collimation method, which combines mechanical and electronic collimation, is employed for a stable imaging performance based on large-area scintillation detectors for high imaging sensitivity. The system comprises two monolithic position-sensitive NaI(Tl) scintillation detectors with a crystal area of 27 × 27 cm² and a tungsten coded aperture mask with a modified uniformly redundant array (MURA) pattern. The performance of the system was evaluated under several source conditions. The system showed good imaging resolution (i.e., 6.0-8.9° FWHM) for the entire energy range of 59.5-1330 keV considered in the present study. It also showed very high imaging sensitivity, successfully imaging a 253 µCi ¹³⁷Cs source located 15 m away in 1 min; this performance is notable considering that the dose rate at the front surface of the system, due to the existence of the ¹³⁷Cs source, was only 0.003 µSv/h, which corresponds to ~3% of the background level.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.1024-1029
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• 2022

Composite scintillation screens on a base of Gd_1.2Y_1.8Ga_2.5Al_2.5O₁₂:Ce (GYAGG) scintillator have been evaluated for neutron detection. Besides the powdered scintillator, the composite includes ⁶LiF particles; both are merged with a binder and deposited onto the light-reflecting aluminum substrate. Results obtained demonstrates that screens are suitable for use with a silicon photomultiplier readout to create a prospective solution for a compact and low-cost thermal neutron sensor. Composite GYAGG/⁶LiF scintillation screen shows a pretty matched sensitivity and γ-background rejection with a widely used ZnS/⁶LiF screens however, possesses forty times faster response.

• 분석과학
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• 제12권5호
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• pp.428-435
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• 1999

액체섬광계수기를 이용한 수용액시료 중의 미량의 Rn-222 및 Ra-226 농도 측정을 위한 분석방법을 확립하였다. 라돈 분석을 위해 자이렌계열 섬광용액(xylene-based cocktail) 12 mL를 사용하여 물 시료(10mL)내 라돈을 선택적으로 용매 추출하였다. 추출된 라돈을 측정용기 내에서 딸핵종과의 방사 평형을 위해 3시간동안 방치한 후 저준위 액체섬광계수기를 이용하여 계측하였다. Ra-226 분석을 위해서는 화학적 분리과정을 거친 후 자이렌 계열 섬광용액이 포함된 측정용기 내에서 일정 기간동안의 방사평형을 거쳐 생성된 Rn-222 및 알파선 딸핵종을 계측하였다. Rn-222 및 그의 알파선 딸핵종의 계측을 위한 최적 파형분석(PSA) 준위는 바탕시료에 대한 최대 효율값(Figure of Merit)을 조사하여 설정하였다. PSA 준위 100에서 폴리에틸렌 용기와 자이렌계열 섬광용액을 사용하여 준비된 시료를 200분 동안 계측하였을 때 얻어진 검출하한값(MDA)은 알파선의 총 피크영역에서 0.14 Bq/L(3.78 pCi)이었고, Po-214 만의 피크영역에서는 0.06 Bq/L(1.63 pCi)이었다. 섬광용액에 대한 시료의 부피비와 시료용기의 취급 및 시료용기를 통한 라돈기체의 손실등이 계측치에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 대한핵의학회지
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• 제36권2호
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• pp.133-139
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• 2002

목적: 섬광 근접측정법은 항원 항체 반응 후 결합 분획과 유리분획을 분리하는 과정이 필요없다. 이러한 원리를 검체 내 hCG와 항 ${\alpha}$ hCG 항체간의 항원 항체 반응에 적용하고자 한다. 대상 및 방법: 항 ${\alpha}$ hCG 항체를 biotin과 결합시켜 SPA bead에 부착된 streptavidin과 부착 가능하게 만들었다. 이 측정법은 항 ${\alpha}$ hCG 항체가 부착된 SPA beads에 대해 혈청내 hCG와 표지항원인 $[^{125}I]hCG$간의 경쟁 반응을 기본 원리로 이용하였다. Biotin 표지 항 ${\alpha}$ hCG 항체를 $[^{125}I]hCG\;100{\mu}{\ell}$와 표준용액이나 환자 혈청 $200{\mu}{\ell}$이 들어있는 실온에서 20분 방치하였다. 그리고 streptavidin이 붙은 SPA beads $20{\mu}{\ell}$를 바이알에 넣고 10분 더 방치한다. 환자 혈청의 수치를 표준 응답곡선을 통해 계산하였다. 결과: SPA측정법에 사용되는 방사성 핵종의 방사능 양에 따라 반응용액 속에서 SPA bead와 자유 방사성 핵종에 의한 배후 방사능이 측정값에 영향이 없음을 확인하였다. SPA 방법을 응용한 측정에서 적합한 표준 응답곡선을 얻었고, 실제 환자혈청에서의 hCG 농도를 결정할 수 있었다. 결론: 이 실험을 통해 SPA 방법을 이용한 측정법이 임상진단에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.825-830
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• 2019

두 층의 섬광체와 각 층별 서로 다른 반사체의 사용과 섬광체와 감마선의 상호작용으로 발생한 빛 신호를 측정하기 위한 광센서로써 실리콘광전증배관(Silicon Photomultiplier, SiPM)을 사용하여 반응 깊이를 측정하는 검출기를 개발하였다. 층별 섬광 픽셀의 반사체의 종류를 다르게 사용함으로써 획득한 신호를 바탕으로 영상을 재구성할 경우 모든 섬광 픽셀이 서로 다른 위치에 기록되는 특징을 활용하여 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 위치를 추적하였다. 아래층은 거울반사체를 사용하였으며, 위층은 난반사체를 사용하여 SiPM에서 획득되는 신호의 크기를 다르게 처리하였다. 섬광체 사이와 SiPM과 연결되는 부분은 광학적으로 연결되도록 광학 그리즈를 사용하여 급격한 굴절률 변화를 감소시켰다. 16개의 SiPM에서 획득한 신호는 앵거 방정식을 사용하여 4개의 신호로 감소시켰으며, 이를 사용하여 영상을 재구성하였다. 두 층으로 구성된 모든 섬광 픽셀이 재구성된 영상에 나타났으며, 이를 통해 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 층을 구분할 수 있었다. 서로 다른 반사체를 사용하여 두 층의 반응 깊이를 측정하는 검출기를 전 임상용 양전자방출단층촬영기기에 적용할 경우 관심 시야 외곽에서 나타나는 공간분해능의 저하 현상을 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.31-36
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• 2023

소동물 전용의 영상 및 치료기기 중 양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)는 관심 시야 내에서 공간분해능의 변화가 발생한다. 이는 작은 갠트리와 작고, 긴 섬광 픽셀을 사용함으로써 발생하는 현상으로 이를 해결하기 위해 반응 깊이를 측정하는 검출기들이 개발 및 연구되고 있다. 본 연구에서는 여러 개의 섬광체 블록과 서로 다른 반사체 패턴을 지닌 광가이드를 사용하여 반응 깊이를 측정하는 검출기를 설계하였다. 3 mm × 3 mm × 5 mm의 섬광 픽셀을 4 × 4 배열로 구성한 섬광체 블록이 4개의 층을 이루고, 각 층마다 광가이드를 삽입하여 전체 검출기를 구성하였다. 반응 깊이 측정 여부를 확인하기위해, 모든 섬광 픽셀의 중심에서 감마선 반응을 발생시켜 데이터를 획득 후 평면 영상으로 재구성하였다. 층 사이에 삽입된 광가이드의 반사체 패턴이 모두 달라 각 층별 섬광 픽셀의 위치가 서로 다른 곳에 형성되었다. 이렇게 형성된 섬광 픽셀의 위치를 모두 분리하여 영상의 재구성에 사용하면 관심시야 모든 영역에 걸쳐 고른 공간분해능을 달성할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.703-708
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• 2022

양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)의 공간분해능 향상을 위한 반응 깊이를 측정하는 검출기를 설계하였다. 섬광 픽셀 배열이 두 층으로 구성되며, 층 사이에는 감마선 이벤트를 통해 발생된 빛을 각 층별 서로 다른 분포로 만들기 위해 광가이드를 삽입하였다. 광가이드는 4개로 구성되며 하나의 광가이드는 2 × 2 배열의 섬광 픽셀과 연결되도록 설계하였다. 위층에서 발생된 빛은 광가이드를 통해서 더 넓은 분포로 광센서로 이동되며, 아래층에서 발생된 빛은 위층보다 좁은 분포로 광센서에 입사한다. 서로 다른 분포에 의해 광센서에서 획득되는 신호를 바탕으로 평면 영상을 재구성하면 층별 서로 다른 위치에 섬광 픽셀이 영상화된다. 이를 검증하기위해 섬광체내에서 빛의 거동을 모사하는 DETECT2000 시뮬레이션 툴을 사용하였다. 섬광 픽셀 배열과 광가이드 및 광센서로 이루어진 검출기를 설계하여, 모든 섬광 픽셀에서 감마선 이벤트를 발생시켜 평면 영상을 획득하였다. 그 결과 위층과 아래층은 서로 다른 위치에서 영상화되었으며, 완벽히 구별되는 것을 확인할 수 있었다. 본 검출기를 PET에 적용할 경우 보다 향상된 공간분해능을 통해 영상의 질을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제22권1호
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• pp.64-68
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• 2004

목적 : 고감도형광판을 이용하여 2차원적인 선량분포를 실시간으로 얻을 수 있는 quality assurance (QA) 장치의 개발 가능성을 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 고감도형광판을 삽입한 직경 25 cm의 물 팬톰을 제작하였으며 여기에 charge-coupled device (CCD) 카메라를 부착하여 방사선조사 시 형광판에서 발생되는 가시광선에 의한 영상을 얻었고 영상이 가지고 있는 세기정보를 계산하여 픽셀값에 따른 선량분포를 실시간으로 확인하였다. 회전치료 및 세기조절방사선치료를 각각 수행하여 형광판으로부터 얻은 등선량곡선을 치료계획장치에서 계산된 등선량곡선과 비교하였다 결과 : 선량당 빛의 세기의 관계그래프를 이용하여 형광판과 CCD의 감도 보정을 위한 커널(kernel)을 구하였는데 두 개의 에러함수 곱으로 표현할 수 있었다. 회전치료(Arc Therapy)와 intensity modulated radiation therapy (IMRT)에서 형광판으로 측정한 등선량곡선과 치료계획장치에서 계산된 등선량분포 비교에서 고선량에서 최대 8 mm 이내의 오차를 보였다. 결론 : 본 연구에서 개발한 2차원 선량계를 이용하여 물팬톰에서 선량과 빛의 세기와의 관계 및 방사선 조사시간과 빛의 양의 관계를 찾을 수가 있었고 세기조절방사선치료 QA를 위한 실시간 평면선량계로서의 사용 가능성을 보였다.