• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권2호
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• pp.72-78
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• 2019

Background: In the calibration and testing laboratory of Korea Atomic Energy Research Institute, the old X-ray generator used for the production of reference X-ray fields was replaced with a new one. For this newly installed X-ray irradiation system, beam alignment as well as the verification of beam qualities was conducted. Materials and Methods: The existing X-ray generator, Phillips MG325, was replaced with YXLON Y.TU 320-D03 in order to generate reference X-ray fields. Theoretical calculations and Monte Carlo simulations were used to determine initial filter thickness. Beam alignment was performed in three steps to deliver a homogeneous radiation dosage to the target at different distances. Finally, the half-value layers were measured for different X-ray fields to verify beam qualities by using an ion chamber. Results and Discussion: Beam alignment was performed in three steps, and collimators and other components were arranged to maintain the uniformity of the mean air kerma rate within ${\pm}2.5%$ at the effective beam diameter of 28 cm. The beam quality was verified by using half-value layer measurement methods specified by American National Standard Institute (ANSI) N13.11-2009 and International Organization for Standardization (ISO)-4037. For each of the nine beams than can be generated by the new X-ray irradiation system, air kerma rates for X-ray fields of different beam qualifies were measured. The results showed that each air kerma rate and homogeneity coefficient of the first and second half-value layers were within ${\pm}5%$ of the recommended values in the standard documents. Conclusion: The results showed that the new X-ray irradiation system provides beam qualities that are as high as moderate beam qualities offered by National Institute of Standards and Technology in ANSI N13.11-2009 and those for narrow-spectrum series of ISO-4037.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권9호
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• pp.3051-3057
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• 2021

The concrete is considered as an important radiation shielding material employed widely in nuclear reactors, particle accelerators, laboratory hot cells and other different radiation sources. The present research is dedicated to the shielding properties study of the ordinary concrete reinforced with different weight fractions of lead oxide micro/nano particles. Lead oxide particles were fabricated by chemical synthesis method and their properties including the average size, morphological structure, functional groups and thermal properties were characterized by XRD, FESEM-EDS, FTIR and TGA analysis. The gamma ray mass attenuation coefficient of concrete composites has been calculated and measured by means of the Monte Carlo simulation and experimental methods. The simulation process was based on the use of MCNP Monte Carlo code where the mass attenuation coefficient (μ/ρ) has been calculated as a function of different particle sizes and filler weight fractions. The simulation results showed that the employment of the lead oxide filler particles enhances the mass attenuation coefficient of the ordinary concrete, drastically. On the other hand, there are approximately no differences between micro and nano sized particles. The mass attenuation coefficient was increased by increasing the weight fraction of nanoparticles. However, a semi-saturation effect was observed at concentrations more than 10 wt%. The experimental process was based on the fabrication of concrete slabs filled by different weight fractions of nano lead oxide particles. The mass attenuation coefficients of these slabs were determined at different gamma ray energies using ²²Na, ¹³⁷Cs and ⁶⁰Co sources and NaI (Tl) scintillation detector. The experimental results showed that the HVL parameter of the ordinary concrete reinforced with 5 wt% of nano PbO particles was reduced by 64% at 511 keV and 48% at 1332 keV. Reasonable agreement was obtained between simulation and experimental results and showed that the employment of nano PbO particles is more efficient at low gamma energies up to 1Mev. The proposed concrete is less toxic and could be prepared in block form instead of toxic lead blocks.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제46권2호
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• pp.89-97
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• 2023

With the introduction of the D.R system, the grid with high removal rate of scattered radiation is selected and used without considering the grid performance evaluation. Despite the high removal rate of scattered radiation belonging to high grid ratio, it is also possible to see the cut-off phenomenon in which the primary ray involved in the formation of image could be removed as well. Thus, the purpose of this study is to provide the basic data for researches on the usefulness of using the grid by presenting the appropriate grid ratio in the D.R system through the measurement of image in grid such as non-grid, 6:1, 8:1, 10:1, 12:1. The equipments used for this study were radiation generator with grid in 12:1, 10:1, 8:1, 6:1, indirect-type detector, and acryl phantom. As the study for image evaluation, this study measured the SNR, PSNR, MSE, and Entropy. In the results of this study, the PSNR was the highest in 6:1 and the lowest in 8:1. The SNR was high in 6:1 and 8:1, and the lowest in 12:1. In case of Entropy, it was high in 8:1 and 10:1, and the lowest in 12:1. Therefore, when the grid is used, it would be more proper to choose the grid in 8:1 or 10:1 with less loss in information content of primary ray rather than the high grid ratio showing the increased patient exposure dose.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1519-1526
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• 2023

For the first time Aluminium-BariumeZinc oxide nanocomposite (ZABONC) was synthesized by solution combustion method where calcination was carried out at low temperatures (600℃) to study the electromagnetic (EM) (X/γ) radiation shielding properties. Further for characterization purpose standard techniques like PXRD, SEM, UV-VISIBLE, FTIR were used to find phase purity, functional groups, surface morphology, and to do structural analysis and energy band gap determination. The PXRD pattern shows (hkl) planes corresponding to spinel cubic phase of ZnAl₂O4, cubic Ba(NO₃)₂, α and γ phase of Al₂O₃ which clearly confirms the formation of complex nano composite. From SEM histogram mean size of nano particles was calculated and is in the order of 17 nm. Wood and Tauc's relation direct energy band gap calculation gives energy gap of 2.9 eV. In addition, EM (X/γ) shielding properties were measured and compared with the theoretical ones using standard procedures (NaI (Tl) detector and multi channel analyzer MCA). For energy above 356 keV the measured shielding parameters agree well with the theory, while below this value slight deviation is observed, due to the influence of atomic/crystallite size of the ZABONC. Hence synthesized ZABONC can be used as a shielding material in EM (X/γ) radiation shielding.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권2호
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• pp.84-89
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• 2023

Background: Food consumption is one of the most important routes for radionuclide intake for the public; therefore, there is the need to have a comprehensive understanding of the amount of radioactivity in food products. Consumption of radionuclide-contaminated food could increase potential health risks associated with exposure to radiation such as cancers. The present study aims to determine radioactivity levels in some food products (milk, rice, sugar, and wheat flour) consumed in Mali and to evaluate the radiological effect on the public health from these radionuclides. Materials and Methods: The health impact due to ingestion of radionuclides from these foods was evaluated by the determination of activity concentration of radionuclides ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K, and ¹³⁷Cs using gamma spectrometry system with high-purity germanium detector and radiological hazards index in 16 samples collected in some markets, mall, and shops of Bamako-Mali. Results and Discussion: The average activity concentrations were 9.8±0.6 Bq/kg for ²³⁸U, 8.7±0.5 Bq/kg for ²³²Th, 162.9±7.9 Bq/kg for ⁴⁰K, and 0.0035±0.0005 Bq/kg for ¹³⁷Cs. The mean values of radiological hazard parameters such as annual committed effective dose, internal hazard index, and risk assessment from this work were within the dose criteria limits given by international organizations (International Commission on Radiological Protection and United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) and national standards. Conclusion: The results show low public exposure to radioactivity and associated radiological impact on public health. Nevertheless, this study stipulates vital data for future research and regulatory authorities in Mali.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.897-902
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• 2023

본 논문에서는 휴대용 X-ray 검출기의 방사선 고감도 검출에 대한 실현 가능 여부를 확인하기 위한 SiPM의 특성 분석을 목적으로 한다. 휴대용 X-ray 검출기는 환자의 위치에 빠르게 접근하여 실시간 이미지를 획득함으로써 의사들은 신속하게 진단을 수행할 수 있는 장점이 있지만 이러한 이동성은 선량 감지의 어려움을 동반한다. 기존 검출기에서는 SiPM을 X-ray Trigger를 판별하는 단순한 용도로 사용하고 있다. SiPM을 통한 X-ray의 고감도 검출 가능 여부를 확인하기 위해 7종의 SiPM Sensor를 비교 선정하고 특성 분석을 진행하였다. 최종 시험에 사용한 SiPM은 10 nGy 수준의 극저선량 조사 조건에서 Signal 구분이 가능하며, 관전압에 따라 Signal 상승곡선의 기울기가 변하는 것이 확인되었다. X-ray 선량에 따라 SiPM의 signal level 및 지속시간이 변화되는 특성을 이용한 고감도 측정이 가능할 것으로 보인다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제30권1호
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• pp.13-23
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• 2007

유방촬영장치가 screen-film system에서 최근에는 빠른 속도로 digital system으로 교체되고 있는 추세이다. Digital system이 screen-film system에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있다. 그 중의 하나가 digital detector가 screen-film보다 X선 흡수효율이 더 높으며, digital system 중에서도 direct digital detector가 indirect digital detector보다 흡수효율이 높다. 이에 입각하면 촬영 시 적은 선량을 주어도 되기 때문에 환자피폭선량이 감소한다. 그러나 임상 방사선사들이 느끼는 바는 달랐다. 따라서 이번 연구에서는 screen-film mammography system, computed mammography system, indirect digital mammography system, direct digital mammography system에서 glandularity가 30%, 50% 및 70%인 세 종류의 유방조직 등가팬텀을 이용하여 평균유선선량(AGD)을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. Screen-film보다 digital detector가 X선 흡수효율이 높지만, glandularity가 30%인 경우의 AGD는 오히려 SFM에서 가장 낮았고, 그다음 CM, IDM, DDM 순으로 증가되었다. 자동노출장치로 설정하였지만 두께나 glandularity에 따라 target/filter의 조합이 바뀌지 않고 Mo/Mo으로 계속 사용된 SFM에서는 AGD가 급격히 증가되었다. 따라서 높은 glandularity를 가진 두꺼운 팬텀을 위한 고에너지 촬영에서는 SFM에서 AGD값이 가장 높았고, 저에너지 촬영에서는 DDM에서 AGD값이 가장 높았다. 그러나 target/filter의 조합이 다양하게 바뀐 CM에서는 두께나 glandularity에 따른 AGD의 곡선이 가장 완만하게 증가하였으며, AGD값이 가장 낮았다. 이와 같이 두께와 glandularity가 증가함에 따라 target/filter의 조합이 Mo/Mo에서 Mo/Rh으로 더 증가하면 Rh/Rh으로 바뀌는 것이 AGD의 증가량이 적어 환자의 피폭선량 측면에서 바람직하다. 따라서 유방촬영에서 환자의 피폭선량을 평가하기 위해서는 검출효율 외에도 여러 가지 촬영 변수가 중요한 역할을 한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제37권2호
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• pp.93-100
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• 2014

최근 무선 LAN통신 기능을 이용하여 보다 간편하고 빠르게 디지털 방사선 영상을 획득할 수 있는 디지털 무선 이동촬영장치가 개발되어 많은 편의성을 제공하고 있다. 응급 또는 중환자를 대상으로 시행하는 이동촬영(Portable)검사 특성상 발생할 수 있는 초점-격자 간 중심변위와 피사체의 검출기내 위치변위가 영상화질에 미치는 영향을 평가하여 디지털 무선 검출기의 가이드라인을 제시하고자 한다. 본 연구에서 사용된 장비는 Elmo-T6 Digital Mobile X선시스템(SIMAZU사), el' Tor($14{\times}17$"Wireless detector), 격자(10:1), Chest & head phantom을 사용하였다. 선량증가에 따른 후처리 영상과 초점-격자 간 중심변위와 두부팬텀의 위치변위 영상을 획득한 후 디지털 영상분석 프로그램 Image J를 사용하여 영상을 비교분석 평가하였다. 선량증가에 따른 영상의 변화에서 0.5 mAs의 선량에서는 영상이 거칠고, 적정선량인 1~2 mAs에서 시각적으로 영상의 차이를 알 수 없었고, 특히 2.5 mAs 부터 픽셀 평균값이 급격히 감소하여 대조도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 3 mAs 이상에서는 폐부분의 포화현상으로 대조도가 떨어졌다. Image J 프로그램을 이용한 분석결과 초점-격자 간과 두부팬텀의 중심의 위치변위가 커질수록 낮은 픽셀값의 빈도수가 증가하여 표면도의 윤곽형태가 사라져 대조도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 중환자의 특성상 환자 자세의 어려움, 움직임, 호흡 및 X선관의 변위, 촬영거리의 적용여부에 따라 영상화질을 변화시킬 수 있다는 사실을 방사선사는 정확히 인지하여 검사에 임해야 할 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.557-563
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• 2018

동시 합성 보정 효과는 검출기의 효율이 향상할 때 그리고 선원과 검출기 사이의 거리가 가까울수록 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 점 선원($^{60}Co$)을 사용하여 검출기 중심축 방향 및 방사상 방향에서 거리에 따른 변화를 주어 P/T 비를 구하여 동시합성 보정을 하였다. 따라서 본 연구에서는 중심축 및 방사상 방향에서 동시합성 보정한 값들을 혼합부피선원(450 mL CRM source)에 적용하여 P/T에 따른 전체 피크효율 변화를 Geant4과 비교하였다. 또한 검출기와 시료가 아주 밀착된 상태에서 맵핑법에서 구한 효율을 환경시료 중에서 해양 시료인 미역에 적용하여 P/T 비의 적합성을 평가하고자 한다. 500 keV 이상의 효율의 영향을 받는 에너지 영역에 1,836 keV로 보정한 효율을 적용한 결과 측정값과 보정값의 상대오차는 3.2 % peak 효율이 보정되어 잘 일치하였다. 450 mL CRM source처럼 부피가 커질수록 P/T 비는 ${\pm}5%$까지 감소하였다. 이것은 검출기로부터 선원이 멀어짐에 따라 방출된 감마선의 산란이 많아지기 때문이며, 이처럼 P/T 변화는 동시합성 보정 피크 효율에 영향을 줌을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.624-629
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• 2018

본 논문은 NDIR(Non Dispersive Infra Red) 방식을 적용하여 $CO_2$ 및 $CH_4$의 두 가지 가스를 하나의 휴대용 장치에서 측정이 가능하도록 제작된 복합 가스 측정 장치에 대한 연구이다. 측정 장치의 구성은 적외선램프에서 적외선이 방출되면 방출된 파장이 광학창을 거치면서 흡수로 인하여 빛이 줄어들게 되고 이 감소량(흡수도)을 검출기에서 검출하고 이를 전기적 신호로 변환 증폭하여(3.5V~6V) 정확한 측정이 가능함을 보여준다. 기존의 Single Sensor 방식은 적외선에서 특수파장을 흡수하여 상대 측정량을 검출하는 방식으로 가스의 경우 $4.26{\mu}m$파장의 빛만을 검출하여 측정하는 방식으로 센서의 값을 보정할 수 있는 기준센서가 없어 오차가 발생하는 문제가 발생하였다. 본 연구에 적용된 Dual Sensor 방식은 다른 가스의 영향을 받지 않는 $3.91{\mu}m$의 기준치와 가스의 $4.26{\mu}m$의 두 파장을 검출하여 비교측정 함으로써 오차가 적어 신뢰도가 높은 방식으로, 휴대형으로 소형화하여 저 전력화가 가능하며, $CO_2$ 및 $CH_4$의 2가지 가스농도를 복합적으로 측정 할 수 있다는 특징이 있다. 측정 범위는 $CO_2$의 경우 0ppm~5,000ppm이고 $CH_4$의 경우는 0~5%의 부피 농도로 실내 공기량 1,000ppm을 측정 할 수 있도록 제작되어 휴대용이나 주택의 Home automation과 연동하여 소화연동이 가능함으로 화재예방에 매우 효과적일 것으로 확인하였다.