감마선분광분석시스템은 지표면 및 대기에 함유 되어 있는 방사성 물질의 핵종 분석 및 방사능 측정에 많이 사용된다. 특히 고순도 게르마늄 (HPGe) 감마선분광분석시스템은 지구나 달의 토양에 있는 천연방사성핵종(U-238 계열, Th-232 계열 그리고 K-40)에 대한 분광분석에 많이 이용된다. HPGe 감마선분광분석에서 측정 샘플의 방사능을 결정하기 위해서 일반적으로 사용되는 방법은 Window Analysis (WA) 방법이다. WA 방법에서는 측정된 스펙트럼의 관심 에너지 피크만을 고려하기 때문에 통계적으로 유의한 면적을 얻기 위해서는 측정시간이 길어진다. 또한 측정 데이터 분석시간도 길어진다. 또 다른 분석방법인 Full Spectrum Analysis (...
감마선분광분석시스템은 지표면 및 대기에 함유 되어 있는 방사성 물질의 핵종 분석 및 방사능 측정에 많이 사용된다. 특히 고순도 게르마늄 (HPGe) 감마선분광분석시스템은 지구나 달의 토양에 있는 천연방사성핵종(U-238 계열, Th-232 계열 그리고 K-40)에 대한 분광분석에 많이 이용된다. HPGe 감마선분광분석에서 측정 샘플의 방사능을 결정하기 위해서 일반적으로 사용되는 방법은 Window Analysis (WA) 방법이다. WA 방법에서는 측정된 스펙트럼의 관심 에너지 피크만을 고려하기 때문에 통계적으로 유의한 면적을 얻기 위해서는 측정시간이 길어진다. 또한 측정 데이터 분석시간도 길어진다. 또 다른 분석방법인 Full Spectrum Analysis (FSA)는 WA와 달리 전체 에너지스펙트럼을 고려한다. FSA 방법에서는 모든 에너지피크 뿐만 아니라 감마선의 컴프턴 산란에 대한 기여도 포함하여 짧은 시간에 충분한 통계적 유의성을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 FSA 방법의 유효성을 확보하였다. 한국표준과학연구원에서 보유하고 있는 120% HPGe 감마선분광분석시스템을 이용하여 IAEA 표준물질(RGU와 RGTh)과 KCl 샘플, 그리고 토양 샘플을 측정하여 감마선의 에너지 스펙트럼을 획득하였다. 획득한 에너지 스펙트럼에 각각 WA 방법과 FSA 방법을 적용하여 토양 샘플에 존재하는 천연방사성핵종인 K-40, Th-232 그리고 U-238의 방사능 농도를 구하여 상호 비교하였다. WA 방법에서는 관심에너지피크인 K-40(1461 keV), Th-232 계열의 핵종인 Ac-228(338 keV, 795 keV, 911 keV, 969 keV)와 Bi-212(727 keV), U-238 계열의 핵종인 Pb-214(295 keV, 352 keV)와 Bi-214(609 keV, 1120 keV, 1238 keV, 1764 keV, 2204 keV)을 사용하여 방사능 농도를 구하였다. FSA 방법에서는 토양의 전체 에너지 스펙트럼을 기준 에너지 스펙트럼과 최소자승법에 의한 피팅을 수행하여 K-40, Th-232 그리고 U-238의 방사능농도를 구하였다. WA 방법과 FSA 방법에 의한 방사능 농도는 K-40 경우에는 3% ~ 4%, Th-232 경우에는 5% ~ 8%, 그리고 U-238에는 7% ~ 10% 정도의 차이로 서로 일치하였다. 측정불확도가 10% 임을 고려하면, FSA 방법에 의한 측정결과와 WA 방법에 의한 측정결과가 불확도 범위 내에서 일치하였다. 즉 FSA 방법의 유효성이 확립되었고, FSA 방법은 달에서의 측정과 같이 열악한 환경에서는 WA 방법에 대한 좋은 대안적인 방법임을 의미한다.
감마선분광분석시스템은 지표면 및 대기에 함유 되어 있는 방사성 물질의 핵종 분석 및 방사능 측정에 많이 사용된다. 특히 고순도 게르마늄 (HPGe) 감마선분광분석시스템은 지구나 달의 토양에 있는 천연방사성핵종(U-238 계열, Th-232 계열 그리고 K-40)에 대한 분광분석에 많이 이용된다. HPGe 감마선분광분석에서 측정 샘플의 방사능을 결정하기 위해서 일반적으로 사용되는 방법은 Window Analysis (WA) 방법이다. WA 방법에서는 측정된 스펙트럼의 관심 에너지 피크만을 고려하기 때문에 통계적으로 유의한 면적을 얻기 위해서는 측정시간이 길어진다. 또한 측정 데이터 분석시간도 길어진다. 또 다른 분석방법인 Full Spectrum Analysis (FSA)는 WA와 달리 전체 에너지스펙트럼을 고려한다. FSA 방법에서는 모든 에너지피크 뿐만 아니라 감마선의 컴프턴 산란에 대한 기여도 포함하여 짧은 시간에 충분한 통계적 유의성을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 FSA 방법의 유효성을 확보하였다. 한국표준과학연구원에서 보유하고 있는 120% HPGe 감마선분광분석시스템을 이용하여 IAEA 표준물질(RGU와 RGTh)과 KCl 샘플, 그리고 토양 샘플을 측정하여 감마선의 에너지 스펙트럼을 획득하였다. 획득한 에너지 스펙트럼에 각각 WA 방법과 FSA 방법을 적용하여 토양 샘플에 존재하는 천연방사성핵종인 K-40, Th-232 그리고 U-238의 방사능 농도를 구하여 상호 비교하였다. WA 방법에서는 관심에너지피크인 K-40(1461 keV), Th-232 계열의 핵종인 Ac-228(338 keV, 795 keV, 911 keV, 969 keV)와 Bi-212(727 keV), U-238 계열의 핵종인 Pb-214(295 keV, 352 keV)와 Bi-214(609 keV, 1120 keV, 1238 keV, 1764 keV, 2204 keV)을 사용하여 방사능 농도를 구하였다. FSA 방법에서는 토양의 전체 에너지 스펙트럼을 기준 에너지 스펙트럼과 최소자승법에 의한 피팅을 수행하여 K-40, Th-232 그리고 U-238의 방사능농도를 구하였다. WA 방법과 FSA 방법에 의한 방사능 농도는 K-40 경우에는 3% ~ 4%, Th-232 경우에는 5% ~ 8%, 그리고 U-238에는 7% ~ 10% 정도의 차이로 서로 일치하였다. 측정불확도가 10% 임을 고려하면, FSA 방법에 의한 측정결과와 WA 방법에 의한 측정결과가 불확도 범위 내에서 일치하였다. 즉 FSA 방법의 유효성이 확립되었고, FSA 방법은 달에서의 측정과 같이 열악한 환경에서는 WA 방법에 대한 좋은 대안적인 방법임을 의미한다.
The Odyssey of the NASA's Mars exploration program and the SELENE (Kaguya) of the Japanese lunar orbiting spacecraft were loaded with Gamma-Ray Spectrometers (GRS) for analysing radioactive chemical elements of the atmosphere and the surface. Gamma-ray spectroscopy with a High-Purity Germanium (HPGe...
The Odyssey of the NASA's Mars exploration program and the SELENE (Kaguya) of the Japanese lunar orbiting spacecraft were loaded with Gamma-Ray Spectrometers (GRS) for analysing radioactive chemical elements of the atmosphere and the surface. Gamma-ray spectroscopy with a High-Purity Germanium (HPGe) detector has been the most widely used for activity measurements of natural radionuclide contained in the soil of the Earth. The energy spectra obtained by the HPGe detectors has been generally analysed by means of the Window Analysis (WA) method. In this method the activity concentration is determined by using the net counts of the energy window around individual peaks. An alternative method, so-called the Full Spectrum Analysis (FSA) method, uses the counts not only from the full-absorption peaks but from the contributions of the Compton scattering of gamma-rays. Consequently while the WA method takes a substantial time to have a statistically significant result, the FSA method takes a much shorter time to reach the same level of the statistical significance as the WA method. In this paper, the concentration of radioactivity of K-40, Th-232 and U-238 in the soil sample was determined by using the WA method and FSA method. The gamma-ray spectra of IAEA reference materials (RGU and RGTh), KCl and soil samples were measured by 120% the HPGe detector with cosmic muon veto detector. The WA method used the gamma lines from K-40(1461 keV), Ac-228(338 keV, 795 keV, 911 keV, 969 keV) and Bi-212(727 keV) of the radioactive progeny of Th-232, and Pb-214(295 keV, 352 keV) and Bi-214(609 keV, 1120 keV, 1238 keV, 1764 keV, 2204 keV) of the radioactive progeny of U-238. Those gamma lines revealed the prominent peaks in the measured energy spectrum. The FSA used the full spectral shape including the contribution of the Compton scattering of gamma-rays and considered standard spectra for the calculation of the activity concentrations. The activity concentrations of the soil sample were determined from a fit of the calculated standard spectra to the measured soil sample. A Chi-square minimization technique was utilized for estimation of the optimum activity concentrations. The differences in the resultant activity concentrations between the two methods were found to be 3%~4%, 5%~8% and 7%~10% for the cases of K-40, Th-232 and U-238, respectively. As a result of the comparison of the activity concentrations between the FSA and the WA, we conclude that FSA method is validated against the WA method. This study implies that the FSA can be used in harsh measurement environments such as the gamma-ray measurement in the Moon, in which the same level of statistical significance as the WA method is usually required in a much shorter data acquisition time.
The Odyssey of the NASA's Mars exploration program and the SELENE (Kaguya) of the Japanese lunar orbiting spacecraft were loaded with Gamma-Ray Spectrometers (GRS) for analysing radioactive chemical elements of the atmosphere and the surface. Gamma-ray spectroscopy with a High-Purity Germanium (HPGe) detector has been the most widely used for activity measurements of natural radionuclide contained in the soil of the Earth. The energy spectra obtained by the HPGe detectors has been generally analysed by means of the Window Analysis (WA) method. In this method the activity concentration is determined by using the net counts of the energy window around individual peaks. An alternative method, so-called the Full Spectrum Analysis (FSA) method, uses the counts not only from the full-absorption peaks but from the contributions of the Compton scattering of gamma-rays. Consequently while the WA method takes a substantial time to have a statistically significant result, the FSA method takes a much shorter time to reach the same level of the statistical significance as the WA method. In this paper, the concentration of radioactivity of K-40, Th-232 and U-238 in the soil sample was determined by using the WA method and FSA method. The gamma-ray spectra of IAEA reference materials (RGU and RGTh), KCl and soil samples were measured by 120% the HPGe detector with cosmic muon veto detector. The WA method used the gamma lines from K-40(1461 keV), Ac-228(338 keV, 795 keV, 911 keV, 969 keV) and Bi-212(727 keV) of the radioactive progeny of Th-232, and Pb-214(295 keV, 352 keV) and Bi-214(609 keV, 1120 keV, 1238 keV, 1764 keV, 2204 keV) of the radioactive progeny of U-238. Those gamma lines revealed the prominent peaks in the measured energy spectrum. The FSA used the full spectral shape including the contribution of the Compton scattering of gamma-rays and considered standard spectra for the calculation of the activity concentrations. The activity concentrations of the soil sample were determined from a fit of the calculated standard spectra to the measured soil sample. A Chi-square minimization technique was utilized for estimation of the optimum activity concentrations. The differences in the resultant activity concentrations between the two methods were found to be 3%~4%, 5%~8% and 7%~10% for the cases of K-40, Th-232 and U-238, respectively. As a result of the comparison of the activity concentrations between the FSA and the WA, we conclude that FSA method is validated against the WA method. This study implies that the FSA can be used in harsh measurement environments such as the gamma-ray measurement in the Moon, in which the same level of statistical significance as the WA method is usually required in a much shorter data acquisition time.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.