Alton, Thomas Theakston;Monk, Stephen David;Cheneler, David
Nuclear Engineering and Technology
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제49권7호
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pp.1483-1488
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2017
In order to predict and control the environmental and health impacts of ionizing radiation in environmental sources such as groundwater, it is necessary to identify the radionuclides present. Beta-emitting radionuclides are frequently identified by measuring their characteristic energy spectra. The present work shows that self-attenuation effects from volume sources result in a geometry-dependent shift in the characteristic spectra, which needs to be taken into account in order to correctly identify the radionuclides present. These effects are shown to be compounded due to the subsequent shift in the photon spectra produced by the detector, in this case an inorganic solid scintillator ($CaF_2:Eu$) monitored using a silicon photomultiplier. Using tritiated water as an environmentally relevant, and notoriously difficult to monitor case study, analytical predictions for the shift in the energy spectra as a function of depth of source have been derived. These predictions have been validated using Geant4 simulations and experimental results measured using bespoke instrumentation.
Grating interferometry based imaging technology is a kind of radiation imaging system, which can acquire not only absorption image but also phase difference and dark field image using the Talbot pattern. However, because of the technological difficulties and high cost of fabricating the gratings that make up the system, much efforts are being made to look for ways to replace them. The is a preliminary study to see how the Talbot pattern transfer through various kinds of scintillators and if the optical grating can be a way to replace the conventional absorption gratings. The geometry of the interferometer, the scintillator model, and the scintillator thickness are the main inputs for our simulation. We have used the concept of modulation for quantitative analysis of the contrast ratio of the Talbot pattern. This research is expected to provide very useful information on the design of optical gratings, which is an alternative way to analyze the Talbot pattern, which we have filed a patent on.
Background: In order to measure neutron energy spectra, the conventional Bonner Sphere Spectrometers (BSS) are widely used. In this spectrometer, several measurements with different size Bonner spheres are required. Operators should, therefore, place these spheres in several times to a measurement point where radiation dose might be relatively high. In order to reduce this effort, novel neutron energy spectrometer using an onion-like single Bonner sphere was proposed in our group. This Bonner sphere has multiple sensitive spherical shell layers in the single sphere. In this spectrometer, a band-shaped thermal neutron detection medium, which consists of a LiF-ZnS mixed powder scintillator sheet and a wavelength-shifting (WLS) fiber readout, was looped to each sphere at equal angular intervals. Amount of LiF neutron converter is reduced near polar region, where the band-shaped detectors are concentrated, in order to uniform the directional sensitivity. The LiF-ZnS mixed powder has an advantage of extremely high light yield. However, since it is opaque, scintillation photons cannot be collect uniformly. This type of detector shows no characteristic shape in the pulse height spectrum. Subsequently, it is difficult to set the pulse height discrimination level. This issue causes sensitivity fluctuation due to gain instability of photodetectors and/or electric modules. Materials and Methods: In order to solve this problem, we propose to replace the LiF-ZnS mixed powder into a flexible and Transparent RUbber SheeT type $LiCaAlF_6$ (TRUST LiCAF) scintillator. TRUST LiCAF scintillator can show a peak shape corresponding to neutron absorption events in the pulse height spectrum. Results and Discussion: We fabricated the prototype detector with five sensitive layers using TRUST LiCAF scintillator and conducted basic experiments to evaluate the directional uniformity of the sensitivity. Conclusion: The fabricated detector shows excellent directional uniformity of the neutron sensitivity.
원자력 시설의 해체 시 발생되는 다양한 종류의 폐기물 중에서 배관류를 재활용하거나 처분하기 위해서는 배관 내부의 정확한 방사선학적인 오염 특성의 평가가 선행되어야 한다. 그러나 기존의 측정법인 survey-meter를 이용한 오염도의 직접 측정은 배관 내부와 같은 국소지역의 오염 특성을 정확하게 평가할 수 없으며, 간접법을 이용한 표면오염도 측정의 경우도 시료채취의 어려움뿐만 아니라 시료채취 시 작업자의 오염 가능성이 있기 때문에 적용성에 많은 문제점이 있다. 본 연구에서는 Monte Carlo 모사기법을 이용해 직경이 작은 배관 내부의 베타선 오염도를 측정하기 위하여 플라스틱 섬광체를 모사하였으며, 모사 결과에서 베타선 에너지를 효율적으로 측정할 수 있는 최적의 플라스틱 섬광체 두께 및 형상을 도출할 수 있었다. 이 전사모사 결과를 바탕으로 섬광체의 가공 및 배관 내부에서의 검출기 이송 문제를 고려해 검출기를 제작하였으며 그 특성을 평가하였다. 그 결과 배관 내부의 오염도 측정에 적합한 검출기 성능을 확인하였고, 파이프 내부처럼 국소 지역의 방사선학적 오염 특성 평가를 위한 검출기 개발 가능성을 확인하였다.
In this paper, cerium doped lutetium pyrosilicate (LPS) powders with cerium content (0.05 and 0.07 mol%) were prepared by sol-gel process. The formation of lutetium pyrosilicate (LPS) phase was confirmed by XRD analysis for the powders heated at $1,200^{\circ}C$; in these powders, a single phase of $Lu_2Si_2O_7$ (LPS) was observed. Cerium doped lutetium pyrosilicate (LPS) powder was agglomerated and constituted of small spherical particles with diameters of about 300 nm. The photoluminescence spectra of the $Lu_2Si_2O_7:Ce^{3+}$ powders showed the characteristic of excitation and there was an emission spectrum for $Ce^{3+}$ in the host of $Lu_2Si_2O_7$. The emission spectrum shows a broad band in the range of 350-525 nm; the broad wavelength on the right side of the spectra should be ascribed to the same 5d-4f transitions of $Ce^{3+}$, as in the case of cerium doped $Lu_2Si_2O_7$ single crystals.
베타선 방출 핵종 측정을 위한 프로토 타입(prototype) 액체섬광검출기를 개발하고 이의 특성을 분석하였다. 액체섬광계수시스템의 신호처리부는 2개의 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)과 동시 계수 회로를 이용하여 구성하였다. 제작한 프로토 타입 시스템의 특성 분석을 위하여 4종류의 베타 핵종 $(^3H,\;^{14}C,\;^{36}Cl,\;^{90}Sr)$에 대한 샘플을 조제하여 베타 스펙트럼을 측정하였다. 차폐체를 전혀 사용하지 않은 상태에서 측정한 4종류의 핵종에 대한 베타 스펙트럼을 구하고, 최소 검출 한계를 계산한 다음, 법적 규제치 및 계산된 검출한계와 비교하였다. 이들 대부분의 선원들은 수분이내의 측정으로 배수중 방사선물질에 대한 법적 규제치 이하로 충분히 검출 가능함을 확인하였다.
양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)는우수한 공간분해능을 달성하기 위해 매우 작은 섬광체를 사용한다. 이에 본 연구에서는 0.8 mm 크기의 섬광체를 사용한 PET 시스템을 설계하여 성능을 평가하였다. 관심 시야(field of view, FOV) 중심에서부터 10 mm 간격으로 외곽에 이르는 위치에서 소멸방사선을 발생시켜 동시계수하였다. 획득한 데이터를 사용하여 영상을 재구성하였으며, 프로파일을 통해 반치폭을 획득하여 공간분해능을 계산하였다. FOV 중심에서 공간분해능은 1.02 mm로 매우 우수한 결과를 보였으며, 외곽에 위치할수록 공간분해능은 저하되는 특징을 보였다. 팬텀 영상을 평가하기 위해 Derenzo 팬텀을 구성하여 영상을 획득하였으며, 프로파일 분석을 통해 선원간 구분 정도를 평가하였다. 각 위치별 선원의 공간분해능에 비해 선원간의 간격이 더 큰 결과를 보였으며, 이를 통해 모든 위치의 선원들이 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 설계한 PET 시스템을 소동물용 PET에 적용할 경우 매우 우수한 공간분해능을 특성을 통해 우수한 성능을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
In this paper, for digital x-ray conversion receptor development studied by hybrid technology of based on CdZnTe. For this study, First searched fabricate method of CdZnTe x-ray receptor. Second, search the phosphor material & fabricate method for scintillator layer. Fabricated sample is analyzed with physical & electric measurement. This result is showed good SNR ratio hybrid thechnology with direct method & indirect method. In this paper offer the method can reduce the dark-current in the hybrid X-ray detector.
Young Woo. Vahc;Kim, Tae Hong.;Won Kyun. Chung;Ohyun Kwon;Park, Kyung Ran.;Lee, Yong Ha.
한국의학물리학회지:의학물리
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제11권2호
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pp.147-155
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2000
Patient dose verification is one of the most important parts in quality assurance of the treatment delivery for radiation therapy. The dose distributions may be meaningfully improved by modulating two dimensional intensity profile of the individual high energy radiation beams In this study, a new method is presented for the pre-treatment dosimetric verification of these two dimensional distributions of beam intensity by means of a charge coupled device video camera-based fluoroscopic device (henceforth called as CCD-VCFD) as a radiation detecter with a custom-made software for dose calculation from fluorescence signals. This system of dosimeter (CCD-VCFD) could reproduce three dimensional (3D) relative dose distribution from the digitized fluoroscopic signals for small (1.0$\times$1.0 cm$^2$ square, ø 1.0 cm circular ) and large (30$\times$30cm$^2$) field sizes used in intensity modulated radiation therapy (IMRT). For the small beam sizes of photon and electron, the calculations are performed In absolute beam fluence profiles which are usually used for calculation of the patient dose distribution. The good linearity with respect to the absorbed dose, independence of dose rate, and three dimensional profiles of small beams using the CCD-VCFD were demonstrated by relative measurements in high energy Photon (15 MV) and electron (9 MeV) beams. These measurements of beam profiles with CCD-VCFD show good agreement with those with other dosimeters such as utramicro-cylindrical (UC) ionization chamber and radiographic film. The study of the radiation dosimetric technique using CCD-VCFD may provide a fast and accurate pre-treatment verification tool for the small beam used in stereotactic radiosurgery (SRS) and can be used for verification of dose distribution from dynamic multi-leaf collimation system (DMLC).
Park, HyeMin;Joo, Koan Sik;Kim, Jeong Ho;Kim, Dong Sung;Park, Ki Hyun;Park, Chan Jong;Han, Woo Jun
Journal of Radiation Protection and Research
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제41권3호
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pp.282-285
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2016
Background: To optimize the photon transmission efficiency of light guides used in scintillation detectors, LightTools code, which can construct and track light, was used to analyze photon transmission effectiveness with respect to light guides thickness. Materials and Methods: This analysis was carried out using the commercial light guide, N-BK 7 Optical Glass by SCHOTT, as a model for this study. The luminous exitance characteristic of the LYSO scintillator was used to analyze the photon transmission effectiveness according to the thickness of the light guide. Results and Discussion: The results of the simulations showed the effectiveness of the photon transmission according to the thickness of the light guide, which was found to be distributed from 13.38% to 33.57%. In addition, the photon transmission efficiency was found to be the highest for light guides of 4 mm of thickness and a receiving angle of $49^{\circ}$. Conclusion: Through such simulations, it is confirmed that photon transmission efficiency depends on light guide thickness and subsequent changes in the internal angle of reflection. The aim is to produce an actual light guide based on these results and to evaluate its performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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