• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제26권1호
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• pp.17-22
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• 2005

Small animal PET using a dual layer phoswich detector has been developed to obtain high and uniform spatial resolution. In this study, a simple analytic model to optimize the lengths of a dual layer phoswich detector was derived and validated by Monte Carlo simulation. For a small animal PET scanner with a 10㎝ ring diameter, the optimal length of the phoswich detector consisting of various crystal materials, such as LSO and LuYAP, were calculated analytically and validated using GATE. The detector module consisted of 8×8 arrays of crystals, with each phoswich detector element having a 2㎜×2㎜ sensitive area. The total crystal length was fixed to 20㎜. The optimal lengths of the phoswich detector layers, as functions of the crystal materials and order, conveniently derived by the analytic equation, showed good agreement with those estimated by the time consuming simulation. The simple analytical model can be used for the fast and accurate design of an optimal phoswich detector for small animal PET to achieve high spatial resolution and uniformity.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권2호
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• pp.111-117
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• 2008

배관 내부의 방사성 오염도를 측정하기 위한 ZnS(Ag)/플라스틱섬광체 조합의 알파/베타선 동시측정용 phoswich 검출기를 개발하였다. 알파/베타선 동시측정용 phoswich 검출기의 오염위치에 따른 검출 성능을 PSD (Pulse shape discrimination) 방법을 이용하여 평가하였다. 또한, 검출기를 방사성 오염물질로부터 보호하기 위한 오염방지용 필름에 대한 방사선 감쇄 정도를 실험적으로 평가하였다. PSD 방법으로 알파/베타선 분리 정도를 측정한 결과 충분히 알파와 베타선이 분리되었으며 오염방지용 필름의 적용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권3호
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• pp.123-128
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• 2006

원자력 시설의 해체 시 발생되는 다양한 종류의 폐기물 중에서 배관 내부의 알파/베타선 오염 특성을 직접 평가하기 위해서는 소형의 방사선 검출 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 배관 내부의 방사능 오염도를 직접 측정할 수 있는 장비 개발의 일환으로서 기존의 phoswich 검출기와 그 형태가 다른 ZnS(Ag)/플라스틱섬광체 조합의 알파/베타선 동시측정용 phoswich 검출기를 고안하였으며 섬광체 크기 및 검출 시스템의 최적 요건을 실험적으로 확인하고 알파/베타선 신호 분리도를 평가하였다. 그 결과 배관 내부의 오염도 측정에 적합한 phoswich 검출기의 최적 요건 및 배관 내부의 적용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권4호
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• pp.263-268
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• 2004

한국원자력연구소에서 감마선과 전자를 동시측정하기 위한 목적으로 제작된 Prototype phowich를 이용하여 감마선에 대한 섬광체의 비선형성에 대한 연구를 수행하였다. 제작된 Prototype phoswich는 $2'{\times}2'$ CsI(Tl)와 Plastic scintillator 그리고 하나의 PMT로 구성되어 있다. 몬테칼로 방법을 이용하여 $^{137}Cs$과 $^{60}Co$ 선원의 Prototype phoswich 계측기의 반응함수(Detector Response Function, 이하 DRF)를 구하였으며 이를 점증하기 위하여 제작된 Prototype phoswich를 이용, 실험을 통하여 DRF를 구한 뒤 비교하였다. 계측기의 DRF를 정확하게 모사하기 위하여 CsI(Tl) 섬광체의 Electron response와 섬광체 내에서의 광전효과를 고려하는 Simplified elec윤on cascade sequence 정보를 이용하여 CsI(Tl) 섬광체의 감마선에 대한 비선형성을 계산하였다. $^{137}Cs$ 선원의 경우 전산모사를 통하여 구한 DRF 결과는 실험값과 비교적 잘 일치함을 알 수 있었으나 $^{60}Co$의 경우에는 선원의 결과와는 달리 전산모사 결과와 실험값에 약간의 차이가 남을 알 수 있었다. 이는 $^{137}Cs$ 선원과는 달리 $^{90}Co$은 1.17 MeV와 1.13 MeV 두 개의 광자를 동시에 방출하기 때문에 동시효과에 의한 불착실성 등이 그 외 다른 불확실성 등과 함께 증폭되어 나타나기 때문이다. 본 연구를 통해 Phoswich내 CsI(Tl)의 감마선 비선형성에 대한 분석을 수행하였으며 이를 통하여 비선형성이 고려된 개선된 Phoswich DRF를 생산하고 이를 실험값과 비교 검증할 수 있었다. 섬광체의 Electron channel운g effect, Doppler broadening effect 및 Transfer resolution 등과 같은 후속연구가 추가된다면 좀더 정확한 Phoswich의 DRF를 전산 모사하는 것이 가능해질 것이다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.44-44
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• 2003

As a basic measurement tool in the areas of animal models of human disease, gene expression and therapy, and drug discovery and development, small animal PET imaging is being used increasingly. An ideal small animal PET should have high sensitivity and high and uniform resolution across the field of view to achieve high image quality. However, the combination of long narrow pixellated crystal array and small ring diameter of small animal PET leads to the degradation of spatial resolution for the source located at off center. This degradation of resolution can be improved by determining the depth of interaction (DOI) in the crystal and by taking into account the information in sorting the coincident events. Among a number of 001 identification schemes, dual layer phsowich detector has been widely investigated by many research groups due to its practicability and effectiveness on extracting DOI information. However, the effects of each crystal length composing dual layer phoswich detector on DOI measurements and image qualities were not fully characterized. In order to minimize the DOI effect, the length of each layer of phoswich detector should be optimized. The aim of this study was to perform simulations using a simulation tool, GATE to design the optimum lengths of crystals composing a dual layer phoswich detector. The simulated small PET system employed LSO front layer LuYAP back layer phoswich detector modules and the module consisted of 8${\times}$8 arrays of dual layer crystals with 2 mm ${\times}$ 2 mm sensitive area coupled to a Hamamatsu R7600 00 M64 PSPMT. Sensitivities and variation of radial resolutions were simulated by varying the length of LSO front layer from 0 to 10 mm while the total length (LSO + LuYAP) was fixed to 20 mm for 10 cm diameter ring scanner. The radial resolution uniformity was markedly improved by using DOI information. There existed the optimal lengths of crystal layers to minimize the variation of radial resolutions. In 10 cm ring scanner configuration, the radial resolution was kept below 3.4 mm over 8 cm FOV while the sensitivity was higher than 7.4% for LSO 5 mm : LuYAP 15 mm phoswich detector. In this study, the optimal length of dual layer phoswich detector was derived to achieve high and uniform radial resolution.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2004년도 요약집 춘계학술발표대회
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• pp.390-390
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• 2004

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제25권1호
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• pp.3-9
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• 2000

한국원자력연구소에서는 사람의 폐에 침착된 방사성핵종의 in vivo 측정을 위해 사용되고 있는 Ge 검출기의 교정을 위해 LLNL 팬텀을 구입하였다. 제작사는 팬팀 위에서 phoswich 검출기의 위치설정을 돕기 위해 팬텀의 몸통덮개판과 이의 오버레이판 위에 동심원을 그려 놓았으며, 그리고 동심원내에서 측정된 팬텀의 가습벽유효두께를 제공하였다. 그러나 Ge 검출기의 면적이 phoswich 검출기보다 작기때문에 phoswich 검출기를 위한 동심원은 한국원자력연구소에서 사용중인 Ge 검출기에는 적합하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 제작사에 의해 제공된 팬텀의 가슴벽 유효두께가 Ge 점출기에 적합한지, 새로운 자료가 교정에 사용되어야 하는지를 결정하기 위해 팬텀의 가슴벽유효두께를 재평가하였다 그결과 한국원자력연구소에서 새로 설정한 Ge 검출기영역과 phoswich 검출기영역에서의 가습벽유효두께는 다소 차이가 있는 것으로 나타났다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권4호
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• pp.251-256
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• 2004

Phoswich 검출기를 제작하기 위하여 무기 섬광체인 CsI(Tl), $CdWO_4(CWO),\;Bi_4Ge_3O_{12}(BGO)$와 $Gd_2SiO_5:Ce(GSO)$의 특성을 연구하였다. CsI(Tl), CWO, BGO 및 GSO 섬광체의 radioluminescence 중심파장은 550 nm, 475 nm, 490 nm 및 440 nm이였고, neutral filter를 사용하여 측정한 CsI(Tl), CWO, BGO 및 GSO 섬광체의 절대광량은 각각 54890 phonon/MeV, 17762 phonon/MeV, 8322 phonon/MeV 및 8932 phonon/MeV이였으며, single photon method로 측정한 형광감쇠시간은 각각 $1.3{\mu}s,\;8.17{\mu}s$, 213 ns 및 37 ns이였다. 플라스틱 섬광체와 CsI(Tl) 섬광체를 사용하여 phoswich 검출기를 제작하였고 PSD(pulse shape discriminator) 방법으로 ${\beta}$ 입자와 ${\gamma}$ 선을 구별하며 각각의 방사선에 대한 파고 스펙트럼을 측정하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권7호
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• pp.2662-2669
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• 2023

For the precise measurements of special nuclear materials (SNM) including Pu and Am isotopes, we have used phoswich detector combination of two single crystal scintillators of Gd₃Ga₃Al₂O₁₂:Ce and CsI:Tl. High detection efficiency and sensitivity along with high figure of merit for the discrimination of these phoswich detectors ensures the detection and discrimination of thermal neutrons and gammas from spontaneous fission of Pu and other isotopes in presence of high gamma background. Using this detector, the low energy gammas, which is stopped completely in 1mm thick disc of GGAG, can be also discriminated from high energies gamma and shows linearity in wide range of sample quantities. By changing only the appropriate shielding, the similar setup was used for thermal neutron detection and shows a very good linearity over wide range. The quantity of a test sample was also calculated accurately by using the measured calibrated plot.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권10호
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• pp.4390-4396
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• 2024

The response of an anti-Compton phoswich detector to gamma rays was investigated using Monte-Carlo method, and the pulses from different crystal cases, including gamma deposition only in the LaBr3(Ce) or CsI(Tl) crystal and coincidence in both crystals, were analyzed. A novel pulse discrimination method for gamma deposition events based on wavelet transform analysis, called SSD (Scale Shape Discrimination), was developed in this study. Compared to the traditional PSD (Pulse Shape Discrimination) method, SSD has the advantage of transforming one-dimensional pulses in the time-domain into two-dimensional time-frequency spectra, providing the more useful features for pulse discrimination. The performances of the Compton suppression and Full-energy peak loss using PSD and SSD methods was studied. The results show that the Compton suppression factor I_PSD = 5.12 and I_SSD = 5.32, and FEP loss factor PL_PSD = 0.0554 and PL_SSD = 0.0587. Meanwhile, the influences of the cutoff values for pulse discrimination on the results of I and PL with different method were analyzed.