• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권2호
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• pp.53-63
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• 2019

Background: As neutron fields are always accompanied by gamma rays, it is essential to distinguish neutrons from gamma rays in the detection of neutrons. Neutrons and gamma rays can be separated by pulse shape discrimination (PSD) methods. Recently, we performed characterization of a stilbene scintillator detector and an EJ-301 liquid scintillator detector with a high-speed digitizer DT5730 and investigated optimized PSD variables for both detectors. This study is for providing a basis for developing fast neutron/gamma-ray dual-particle imager. Materials and Methods: We conducted PSD experiments using stilbene scintillator and EJ-301 liquid scintillator and evaluated neutron and gamma ray discriminability of each PSD method with a $^{137}Cs$ gamma source and a $^{252}Cf$ neutron source. We implemented digital signal processing techniques to apply two PSD methods - the charge comparison (CC) method and the constant time discrimination (CTD) method - to distinguish neutrons from gamma rays. We tried to find optimized PSD variables giving the best discriminability in a given experimental condition. Results and Discussion: For the stilbene scintillator detector, the charge comparison method and the constant time discrimination method both delivered the PSD FOM values of 1.7. For the EJ-301 liquid scintillator detector, both PSD methods delivered the PSD FOM values of 1.79. With the same PSD variables, PSD performance was excellent in $300{\pm}100keVee$, $500{\pm}100keVee$, and $700{\pm}100keVee$ energy regions. This result shows that we can achieve an effective discrimination of neutrons from gamma rays using these scintillator detector systems. Conclusion: We applied both PSD methods to a stilbene and a liquid scintillator and optimized the PSD performance represented by FOM values. We observed a good separation performance of both scintillators combined with a high-speed digitizer and digital PSD. These results will provide reference values for the dual-particle imager we are developing, which can image both fast neutrons and gamma rays simultaneously.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1009-1014
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• 2023

Muon tomography is a useful method for monitoring special nuclear materials (SNMs) such as spent nuclear fuel inside dry cask storage. Multiple Coulomb scattering of muons can be used to provide information about the 3-dimensional structure and atomic number(Z) of the inner materials. Tomography using muons is less affected by the shielding material and less harmful to health than other measurement methods. We developed a muon detector for muon tomography, which consists of a plastic scintillator, 64 long wavelength-shifting (WLS) fibers attached to the top of the plastic scintillator, and silicon photomultipliers (SiPMs) connected to both ends of each WLS fiber. The muon detector can acquire X and Y positions simultaneously using a position determination algorithm. The design parameters of the muon detector were optimized using DETECT2000 and Geant4 simulations, and a muon detector prototype was built based on the results. Spatial resolution measurement was performed using simulations and experiments to evaluate the feasibility of the muon detector. The experimental results were in good agreement with the simulation results. The muon detector has been confirmed for use in a muon tomography system.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2010년도 춘계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.70-71
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• 2010

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.313-318
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• 2019

민감도 향상을 위해 블록형 섬광체를 사용한 검출기를 개발하였다. 픽셀형 섬광체는 섬광체에서 발생된 빛을 최대한 광센서로 이동시키기 위해 픽셀 사이에 반사체가 위치하며, 반사체 부분으로 민감도 손실이 발생한다. 민감도를 향상시키고 픽셀형 섬광체의 특징을 가지게 하기 위해 블록형 섬광체를 레이저 각인을 통해 픽셀 형태의 섬광체로 가공하였다. 본 섬광체를 위치민감형 광전증배관과 결합하여 평면 영상을 획득하였고, 각 픽셀별 에너지 스펙트럼과, 에너지 분해능을 측정하였으며, GATE 시뮬레이션을 통해 블록형 섬광체와 픽셀 섬광체의 민감도 분석을 수행하였다. 측정된 전체 에너지 분해능은 20.7%를 보였으며, 민감도는 픽셀 섬광체에 비해 18.5% 높은 결과를 나타내었다. 본 검출기를 감마카메라 및 양전자방출단층촬영기기 등의 영상화 기기에 활용할 경우 높은 민감도 향상을 통해 촬영시간의 단축 및 적은 방사선원 사용으로 환자의 피폭선량 감소를 이룰 수 있을 것이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.456-462
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• 2014

본 연구는 방사선 검출용 플라스틱 섬광체 검출기의 검출효율을 높이기 위한 섬광체 연마에 관한 연구이다. 플라스틱 섬광체를 이용한 검출기를 제작하여 4단계의 연마 과정으로 섬광체 절단면에서 광손실을 감소시켰다. 이때 연마단계와 검출 효율에 대한 상관관계를 구하여 검출 특성을 평가하였다. 연마단계에 따른 검출 효율을 측정한 결과 연마하지 않은 섬광체와 비교하여 4단계의 연마 과정을 모두 연마한 섬광체를 이용한 검출기의 검출 효율이 최대 7.57배 증가하는 것을 확인하였고 각 단계 별로 연마한 섬광체를 이용하여 제작한 검출기에서도 방사선의 세기, 거리, 위치에 대한 검출 특성에서도 연마하지 않은 섬광체에 비하여 좋은 검출 특성을 보였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 Proceedings of The 6th korea-china joint workshop on nuclear waste management
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• pp.269-279
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• 2005

In this study, detectors characteristics for simultaneous counting of alpha and beta ray in a pipe were estimated. The detector were composed of thin ZnS(Ag) scintillator and plastic detector. The scintillator for counting alpha particles has been applied a polymer composite sheet, having a double layer structure of an inorganic scintillator ZnS(Ag) layer adhered onto a polymer sub-layer. The other for counting beta particles used a commercially available plastic scintillator. It was confirmed that the detectors were suitable for counting the in-pipe contamination.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.65-71
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• 2024

소동물용 양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)의 고분해능과 고민감도를 달성하기 위해 매우 가늘고 긴 섬광 픽셀을 사용하여 검출기를 구성한다. 이러한 섬광 픽셀의 구조로 인해 시스템의 관심 시야 외곽에서 공간분해능 저하 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 반응 깊이를 측정하여 공간분해능을 향상시키고, 준블록 섬광체를 사용하여 민감도를 향상시킬 수 있는 검출기를 설계하였다. 12.6 mm x 12.6 mm x 3 mm 크기의 준블록 섬광체를 네 층으로 배열하고, 모든 옆면에 광센서를 배치하여 감마선과 섬광체가 상호작용하여 발생된 빛을 수집하도록 설계하였다. 설계한 검출기의 성능 평가를 위해 DETECT2000 시뮬레이션을 수행하였다. 각 층별 섬광체 내에서 1.3 mm부터 11.3 mm까지 1 mm 간격으로 감마선 이벤트를 발생시켜 평면 영상을 획득하였다. 11 x 11 배열의 평면 영상에서 각 위치별 공간분해능과 피크 간 거리를 측정하였다. 측정된 공간분해능의 평균은 0.25 mm였으며, 피크 간 거리의 평균은 1.0 mm였다. 이를 통해 모든 위치가 서로 분리됨을 확인할 수 있었다. 또한 모든 층은 빛의 신호가 서로 분리되어 측정되므로 감마선과 상호작용한 섬광체의 층을 완벽히 분리해낼 수 있었다. 설계한 검출기를 소동물용 PET 시스템의 검출기로 사용할 경우, 우수한 공간분해능과 민감도를 달성하여 영상의 질을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권4호
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• pp.53-60
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• 2008

Electron detectors used in scanning electron microscope accept electrons emitted from the specimen and convert them to an electrical signal that, after amplification, is used to modulate the gray-level intensities on a cathode ray tube, producing an image of the specimen. Electron detector is one of the key components dominating the performance of scanning electron microscope so that the development of electron detectors having high performance is indispensable to acquire high quality images using scanning electron microscope. In this paper, we designed and manufactured an electron detector and conducted a couple of image capture experiments using it. In particular, scintillator which generates light photons when it is struck by high-energy electrons was manufactured and experimental studies on the optimization of manufacturing condition was carried out. From experiments to evaluate the performance of our detector, it was verified that the performance of our detector is equivalent to or better than that of the conventional one.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1981-1989
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• 2017

세계적으로 해운물류 안전 보안체계가 강화됨에 따라 국가물류보안 체계 구축을 위한 해운물류 안전 보안 핵심기술에 관심이 높아지고 있다. 이러한 국제적 정서에 발맞추어, 국내에서도 감마선 핵종 검출을 위한 휴대용 방사선 검출기의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한 많은 부품이 국산화 되고 있다. 본 논문에서는 기존의 휴대용 방사선 검출기에 사용되던 Pulse Shaping Board를 대신하여 핵종을 판별하고 Scintillator의 온도 변환 효율을 보정하는 알고리즘을 구현하였다. 이를 통해 검사 성능을 향상시키고 소형화 된 A9기반의 디지털 휴대용 방사선 검출기 구현에 대한 연구를 제안한다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권12호
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• pp.1904-1907
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• 2018

We designed a depth-encoding positron emission tomography (PET) detector by using a bottom and side readout method with a cross-arranged scintillator array. To evaluate the characteristics of the novel detector module, we used the DETECT2000 simulation tool to perform the optical photon transport in the crystal array. The detector module consists of an $M(column){\times}N(row)$ cross-arranged crystal array composed of M/3 sub-arrays consisting of $N{\times}3$ crystals. The second column of the sub-array is arranged perpendicular to the first and the third columns. The crystal is optically coupled to the crystals of the other columns; however, the surfaces between the crystals in the same column are treated as reflectors. A $6{\times}5$ crystal array consisting of two sub-arrays was considered for proof of concept. The two multi-pixel photon counter (MPPC) arrays are coupled to the bottom and one side of the crystal array, respectively. The x-y position is determined by the bottom MPPC array, and the side MPPC array gives depth information. All pixels in the x-y plane and the z direction were clearly distinguished.