양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.
중성자 검출분야에서$^3He$는 높은 중성자 검출효율 때문에 아주 많이 사용되고 있다. 하지만 2009년 초반부터 발생하고 있는 전세계적인 $^3He$의 품귀현상으로 인하여 가격이 급등하고 수급이 어려워졌기 때문에 대체 중성자 검출물질에 대한 필요성이 높아졌다. 그러므로 중성자 검출물질로 사용될 수는 있지만 $^3He$에 비해 반응효율이 낮아 중성자 검출용으로 주로 사용되지 않던 물질들을 사용하여 검출기를 제작하는 연구가 다시 활발하게 진행되고 있다. $BF_3$, $^6Li$, $^{10}B$, $Gd_2O_2S$ 등과 같은 $^3He$ 대체 물질들 중 하나인 $^{10}B$은 손쉬운 감마선 구별, 무독성, 낮은 가격 등과 같은 여러 장점으로 인하여 여러 연구그룹에서 연구되고 있다. $^{10}B$ 박막을 이용한 중성자 검출은 중성자와 반응하여 발생되는 2차 방사선을 측정하여 간접적으로 중성자를 측정하는 검출기법이다. 반응을 통해 생성된 알파입자의 비정은 고체 내에서 아주 짧기 때문에 $^{10}B$ 층은 박막 형태로 얇게 제작해야 한다. 그러므로 중성자와 박막의 반응을 통해 발생되는 알파입자의 검출효율을 증가시키기 위해서는 $^{10}B$ 박막의 두께를 얇게 제작하는 것이 중요하다. 하지만 박막의 두께를 얇게 제작하는 것은 중성자와 반응하여 생성되는 알파입자의 수집효율을 증가시키는 장점이 있지만 또한 중성자와 반응할 단면적을 감소시키는 단점이 있다. 본 논문에서는 리튬이온전지에 사용되는 초박막 극판 제조 기술을 이용하여 중성자 검출을 위한 대략 $60{\mu}m$ 두께의 얇은 $^{10}B$ 박막을 제작하였다. 그리고 전도성, 분포, 점착력, 유연성와 같은 간단한 물리적 실험을 통해 제작된 $^{10}B$ 박막의 물성을 확인하였다. 또한, 제작된 $^{10}B$ 박막을 사용하여 중성자 모니터링을 위한 비례계수기 제작하고 이를 이용하여 한국원자력연구원의 중성자 조사시설의 중성자 파고 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 중성자 검출효율을 증가시킬 수 있는 방법 중 하나인 다층 박막을 이용한 중성자 측정 방법을 이용하여 박막 층수에 따른 중성자 검출효율의 변화를 몬테칼로 전산모사 기법을 이용하여 계산하였고 실험을 통해 박막층의 증가에 따른 신호변화를 측정하였다.
Fischer-Tropsch 합성용 Co/$Al_2O_3$ 촉매에서 알루미나 지지체에 인산 용액으로 알루미나 표면을 개질하여 촉매적 활성은 물론이고, 기계적 강도와 수열 안정성을 개선하였다. FT-IR과 같은 촉매 표면 분석법을 통하여 P 첨가로 알루미나 표면에 $AlPO_4$ 상이 생성되어 촉매인 코발트와 지지체인 알루미나 사이의 상호작용이 약화되어 촉매의 환원도가 높아졌음을 보였다. 이에 따른 촉매성능을 평가하기 위하여 $C_{5+}$ productivity와 turnover frequency를 계산하였다. 또한, 2 wt.% P 첨가 알루미나를 대상으로 지지체의 소성온도가 촉매활성에 미치는 영향도 살펴보았다. 한편, 고온 가압 하에서 물을 이용하여 P 첨가 알루미나(P-알루미나)를 지지체로 한 촉매의 수열 특성을 살펴보았으며, 실험 전후의 XRD 패턴을 분석함으로써 P 첨가 알루미나 기반 촉매가 수열 안정성이 우수하다는 것을 증명하였다. 뿐만 아니라, 촉매의 기계적 강도를 측정하기 위하여 유동화 반응기를 직접 제작하여 P-알루미나 기반 촉매의 P 함량이 증가할수록 마모도가 감소함을 확인하였다. 촉매 활성, 수열 안정성, 그리고 기계적 강도를 모두 고려하면, 알루미나에 첨가된 P의 함량이 1~2 wt.% 이고, 지지체를 $500^{\circ}C$에서 소성하여 제조한 촉매가 가장 좋은 성능을 보였다.
연구배경 : $^{99m}Tc$-DTPA의 폐청소율은 폐포상피세포의 손상도를 반영하고 일부 질환에서는 기존의 폐기능검사보다 더 예민한 것으로 알려져 있다. 흡입된 $^{99m}Tc$-DTPA의 폐청소율은 $^{99m}Tc$-DTPA가 침착되는 부위에 의해 많은 영향을 받아 체외에서 감마카메라로 폐의 방사능 소실속도를 측정하는 방법으로는 섬모운동에 의한 청소속도와 폐포상피를 통한 흡수속도를 구분 할 수 없어 전체 폐의 방사능 소실속도가 폐포상피세포의 투과성만을 반영한다고 할 수 없고 또 장시간동안 감마카메라로 촬영을 해야하는 등 방법이 복잡하다. 흡입된 $^{99m}Tc$-DTPA는 체내에서 24시간 이내에 모두 소변으로 배설되고, 첫 2시간동안 소변으로 배설되는 $^{99m}Tc$-DTPA량은 폐포상피세포를 통한 흡수속도에 의해 결정된다고 알려져 있어, 본 연구자들은 2시간과 24시간 소변내의 방사능배설량의 비를 이용하여 간편하게 폐청소율을 구하는 방법의 유용성 여부를 관찰하기 위해 본 연구를 시행하였다. 방법 : 비흡연 정상인과 미만성 간질성 폐질환환자들을 대상으로 폐기능 검사를 시행하였고 $^{99m}Tc$-DTPA를 vaporizer를 통하여 5분간 흡입후 앙와위에서 폐의 후부상을 감마카메라로 1분단위영상방식으로 30분간 컴퓨터에 수록하여 폐방사능 반감기($T_{1/2}$)를 구하였으며, 또 흡입후 2시간과 24시간 소변을 모아 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비를 구하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 결과: 1) 비흡연 정상인에서 $T_{1/2}$와 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비간에는 통계적으로 의미있는 역상관관계가 관찰되었다(r=-0.77, p<0.05). 미만성 폐질환 환자에서 폐방사능 반감기와 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비간에도 역시 의미있는 역상관관계가 관찰되었다 (r=-0.63, p<0.05). 2) 미만성 간질성 폐질환 환자에서 $T_{1/2}$는 $38.65{\pm}11.63$분으로 비흡연 정상인의 $55.53{\pm}11.15$분에 비하여 통계적으로 유의하게 짧았으며, 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비 역시 미만성 간질성 폐질환 환자에서 $52.15{\pm}10.07%$로 비흡연 정상인의 $40.43{\pm}5.53%$에 비해 유의하게 증가되어 있었다(p<0.05). 3) $T_{1/2}$나 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비는 환자군에서 폐확산능과 유의한 상관관계가 없었다(p>0.05). 결론 : 이상의 결과로 $^{99m}Tc$-DTPA의 2시간대 24시간 소변내 방사능배설량비는 폐포상피세포의 투과성을 잘 반영하여 폐포상피세포의 손상정도를 반영하는 간편한 bedside 검사로 생각되며 특히, 폐포상피세포 투과성이 증가되어 있는 미만성 간질성 폐질환 환자에서 예민한 추적경사로 폐확산능과 상호보완적으호 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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