일반적으로 플라스틱 광섬유는 직경이 작고 가공이 쉬우며 높은 유연성을 가진다. 또한 전자기장의 간섭 없이 신호의 장거리 전송이 가능하다. 이러한 플라스틱 광섬유의 장점들로 인해 광섬유 방사선 센서는 방사선 계측 분야에서 그 활용도가 높다. 본 연구에서는 다양한 종류의 섬광체와 플라스틱 광섬유를 이용하여 치료용 방사선의 선량 계측 및 산업에의 적용을 위해서 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 치료용 방사선의 선량 계측을 목적으로 본 연구에서는 유기섬광체와 플라스틱 광섬유로 구성된 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 센서를 다양하게 배열하여 다차원의 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 이러한 센서를 이용하여 치료용 Co-60 선원에서 발생되는 ...
일반적으로 플라스틱 광섬유는 직경이 작고 가공이 쉬우며 높은 유연성을 가진다. 또한 전자기장의 간섭 없이 신호의 장거리 전송이 가능하다. 이러한 플라스틱 광섬유의 장점들로 인해 광섬유 방사선 센서는 방사선 계측 분야에서 그 활용도가 높다. 본 연구에서는 다양한 종류의 섬광체와 플라스틱 광섬유를 이용하여 치료용 방사선의 선량 계측 및 산업에의 적용을 위해서 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 치료용 방사선의 선량 계측을 목적으로 본 연구에서는 유기섬광체와 플라스틱 광섬유로 구성된 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 센서를 다양하게 배열하여 다차원의 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 이러한 센서를 이용하여 치료용 Co-60 선원에서 발생되는 감마선, 치료용 선형가속기에서 발생되는 광자선 및 전자선, 그리고 치료용 사이클로트론에서 발생되는 양성자선을 각 방사선의 에너지 및 조사야에 따라 측정하였고, 물 팬텀 및 플라스틱 팬텀의 깊이에 따른 센서의 섬광량을 계측하여 각 방사선에 대한 상대깊이선량을 측정하였다. 또한 플라스틱 광섬유에서 발생되는 체렌코프 빛을 이용하여 치료용 양성자선 계측에 사용할 수 있는 광섬유 방사선 센서를 개발하였고, 양성자선의 브래그 피크 및 확대 브래그 피크를 소광효과 없이 검출하였다. 산업에의 적용을 위해서 본 연구에서는 전환체와 유기섬광체, 플라스틱 광섬유를 이용하여 감마선-중성자 혼합 영역에서 감마선과 중성자선을 계측할 수 있는 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 연구용 원자로의 핵연료 중심으로부터 거리에 따른 센서의 섬광량을 측정하여 열중성자 및 감마선의 분포도를 획득하였다. 또한 삼중수소 검출을 위해서 무기섬광체와 플라스틱 광섬유를 이용하여 낮은 에너지의 베타선을 측정하는 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 삼중수소 선원으로부터 거리에 따른 섬광량을 계측하였다. 그리고 선원의 방사능 세기에 따른 섬광량을 측정하여 표면 방사능 모니터의 결과와 비교 분석하였다. 치료용 방사선의 선량 측정을 위한 광섬유 방사선 센서는 물 혹은 인체 조직과 등가인 물질로 구성되어 있고, 고 분해능 및 실시간으로 선량 검출이 가능하며, 다차원의 선량분포 측정이 가능하므로 치료용 방사선 계측에 있어 많은 장점을 가지고 있다. 또한 산업에의 적용을 위한 광섬유 방사선 센서의 경우, 전자기파의 무간섭, 고 분해능의 측정, 협소한 공간에서의 사용 가능, 실시간 계측 등의 많은 장점을 가지므로 원자로와 같은 열악한 환경에서 그 활용도가 매우 높다. 이와 같은 장점들로 인해서 본 연구를 통하여 개발된 광섬유 방사선 센서는 치료용 방사선의 선량 계측 및 산업에의 적용 시, 그 효율이 매우 뛰어날 것으로 기대된다.
일반적으로 플라스틱 광섬유는 직경이 작고 가공이 쉬우며 높은 유연성을 가진다. 또한 전자기장의 간섭 없이 신호의 장거리 전송이 가능하다. 이러한 플라스틱 광섬유의 장점들로 인해 광섬유 방사선 센서는 방사선 계측 분야에서 그 활용도가 높다. 본 연구에서는 다양한 종류의 섬광체와 플라스틱 광섬유를 이용하여 치료용 방사선의 선량 계측 및 산업에의 적용을 위해서 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 치료용 방사선의 선량 계측을 목적으로 본 연구에서는 유기섬광체와 플라스틱 광섬유로 구성된 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 센서를 다양하게 배열하여 다차원의 광섬유 방사선 센서를 개발하였다. 이러한 센서를 이용하여 치료용 Co-60 선원에서 발생되는 감마선, 치료용 선형가속기에서 발생되는 광자선 및 전자선, 그리고 치료용 사이클로트론에서 발생되는 양성자선을 각 방사선의 에너지 및 조사야에 따라 측정하였고, 물 팬텀 및 플라스틱 팬텀의 깊이에 따른 센서의 섬광량을 계측하여 각 방사선에 대한 상대깊이선량을 측정하였다. 또한 플라스틱 광섬유에서 발생되는 체렌코프 빛을 이용하여 치료용 양성자선 계측에 사용할 수 있는 광섬유 방사선 센서를 개발하였고, 양성자선의 브래그 피크 및 확대 브래그 피크를 소광효과 없이 검출하였다. 산업에의 적용을 위해서 본 연구에서는 전환체와 유기섬광체, 플라스틱 광섬유를 이용하여 감마선-중성자 혼합 영역에서 감마선과 중성자선을 계측할 수 있는 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 연구용 원자로의 핵연료 중심으로부터 거리에 따른 센서의 섬광량을 측정하여 열중성자 및 감마선의 분포도를 획득하였다. 또한 삼중수소 검출을 위해서 무기섬광체와 플라스틱 광섬유를 이용하여 낮은 에너지의 베타선을 측정하는 광섬유 방사선 센서를 제작하였고, 삼중수소 선원으로부터 거리에 따른 섬광량을 계측하였다. 그리고 선원의 방사능 세기에 따른 섬광량을 측정하여 표면 방사능 모니터의 결과와 비교 분석하였다. 치료용 방사선의 선량 측정을 위한 광섬유 방사선 센서는 물 혹은 인체 조직과 등가인 물질로 구성되어 있고, 고 분해능 및 실시간으로 선량 검출이 가능하며, 다차원의 선량분포 측정이 가능하므로 치료용 방사선 계측에 있어 많은 장점을 가지고 있다. 또한 산업에의 적용을 위한 광섬유 방사선 센서의 경우, 전자기파의 무간섭, 고 분해능의 측정, 협소한 공간에서의 사용 가능, 실시간 계측 등의 많은 장점을 가지므로 원자로와 같은 열악한 환경에서 그 활용도가 매우 높다. 이와 같은 장점들로 인해서 본 연구를 통하여 개발된 광섬유 방사선 센서는 치료용 방사선의 선량 계측 및 산업에의 적용 시, 그 효율이 매우 뛰어날 것으로 기대된다.
Typically, fiber-optic radiation sensors consist of a scintillator probe, an optical fiber and a light measuring device. Scintillators can emit visible light when they interact with radiation and the amount of scintillating light is proportional to the intensity of radiation. An optical fiber is us...
Typically, fiber-optic radiation sensors consist of a scintillator probe, an optical fiber and a light measuring device. Scintillators can emit visible light when they interact with radiation and the amount of scintillating light is proportional to the intensity of radiation. An optical fiber is usually made of plastic or glass, which is used to guide the light signal from a scintillator probe to the light measuring devices such as a photomultiplier tube, a photodiode or an optical power meter. In radiation measurement fields, especially, plastic optical fibers are very attractive tools due to small size, easy processing, high flexibility and ability of long distance signal transmission in electromagnetic fields, and thus, fiber-optic radiation sensors using plastic optical fibers have many advantages for radiotherapy dosimetry and industrial applications.
In this study, fiber-optic radiation sensors were developed using various kinds of scintillators and plastic optical fibers for radiotherapy dosimetry and industrial applications. For accurate measurements of therapeutic radiation beams, the fiber-optic radiation sensors were developed with focusing on availities of high resolution, real time and multidimensional measurements. Therefore, fiber-optic radiation sensors for radiotherapy dosimetry were fabricated using organic scintillators and plastic optical fibers with various kinds of multi-dimensional arrays. Using these sensors or arrays, γ-rays generated from a therapeutic Co-60 machine, photon and electron beams from a clinical linear accelerator, and proton beams from a cyclotron were measured according to the various beam conditions such as field sizes and energies. In addition, percentage depth doses of the therapeutic radiation beams were measured at different depths of water or a solid water phantom. A fiber-optic radiation sensor without organic scintillator was also developed to measure Cerenkov lights which are induced by therapeutic proton beams. With this sensor, Bragg-peaks and spread out Bragg-peaks of proton beams were obtained without quenching effect. For the industrial applications, the fiber-optic radiation sensors were developed with focusing on charateristics of measuring radiations such as β-, γ-rays, and neutrons. First, the fiber-optic radiation sensors which can measure γ-rays and neutrons simultaneously in the mixed neutron and gamma field were fabricated with converters, organic scintillators and plastic optical fibers. And, the distribution of thermal neutrons as a function of the distance from the center of the reactor core was measured for a solid moderated and reflectedcore in the research reactor. For tritium detection, a fiber-optic radiation sensor which can measure low energy β-rays was fabricated using an inorganic scintillator and plastic optical fibers. The amount of scintillating light was measured according to the distance from the tritium source. And, the amount of scintillating light was measured with different activities of tritium sources.
In the radiotherapy dosimetry, fiber-optic radiation sensors have many advantages such as real time readout, high resolution measurements, multidimensional measurements, water equivalence and no corrections for temperature, pressure and humidity. In hazardous industrial environments, the fiber-optic radiation sensor also have a number of advantages such as intrinsic immunity for electromagnetic interference, high spatial resolution, availability in narrow spaces, and real time measurement. With above advantages, fiber-optic radiation sensors which are developed through this study can be expected to be effectively used for radiotherapy dosimetry and industrial applications.
Typically, fiber-optic radiation sensors consist of a scintillator probe, an optical fiber and a light measuring device. Scintillators can emit visible light when they interact with radiation and the amount of scintillating light is proportional to the intensity of radiation. An optical fiber is usually made of plastic or glass, which is used to guide the light signal from a scintillator probe to the light measuring devices such as a photomultiplier tube, a photodiode or an optical power meter. In radiation measurement fields, especially, plastic optical fibers are very attractive tools due to small size, easy processing, high flexibility and ability of long distance signal transmission in electromagnetic fields, and thus, fiber-optic radiation sensors using plastic optical fibers have many advantages for radiotherapy dosimetry and industrial applications.
In this study, fiber-optic radiation sensors were developed using various kinds of scintillators and plastic optical fibers for radiotherapy dosimetry and industrial applications. For accurate measurements of therapeutic radiation beams, the fiber-optic radiation sensors were developed with focusing on availities of high resolution, real time and multidimensional measurements. Therefore, fiber-optic radiation sensors for radiotherapy dosimetry were fabricated using organic scintillators and plastic optical fibers with various kinds of multi-dimensional arrays. Using these sensors or arrays, γ-rays generated from a therapeutic Co-60 machine, photon and electron beams from a clinical linear accelerator, and proton beams from a cyclotron were measured according to the various beam conditions such as field sizes and energies. In addition, percentage depth doses of the therapeutic radiation beams were measured at different depths of water or a solid water phantom. A fiber-optic radiation sensor without organic scintillator was also developed to measure Cerenkov lights which are induced by therapeutic proton beams. With this sensor, Bragg-peaks and spread out Bragg-peaks of proton beams were obtained without quenching effect. For the industrial applications, the fiber-optic radiation sensors were developed with focusing on charateristics of measuring radiations such as β-, γ-rays, and neutrons. First, the fiber-optic radiation sensors which can measure γ-rays and neutrons simultaneously in the mixed neutron and gamma field were fabricated with converters, organic scintillators and plastic optical fibers. And, the distribution of thermal neutrons as a function of the distance from the center of the reactor core was measured for a solid moderated and reflectedcore in the research reactor. For tritium detection, a fiber-optic radiation sensor which can measure low energy β-rays was fabricated using an inorganic scintillator and plastic optical fibers. The amount of scintillating light was measured according to the distance from the tritium source. And, the amount of scintillating light was measured with different activities of tritium sources.
In the radiotherapy dosimetry, fiber-optic radiation sensors have many advantages such as real time readout, high resolution measurements, multidimensional measurements, water equivalence and no corrections for temperature, pressure and humidity. In hazardous industrial environments, the fiber-optic radiation sensor also have a number of advantages such as intrinsic immunity for electromagnetic interference, high spatial resolution, availability in narrow spaces, and real time measurement. With above advantages, fiber-optic radiation sensors which are developed through this study can be expected to be effectively used for radiotherapy dosimetry and industrial applications.
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