선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 알파선과 베타선을 동시에 측정할 수 있는 ZnS(Ag)/플라스틱 이중섬광체를 개발하였다. 고분자 소재를 용매로 녹여서 제조함으로써 기존의열용융 공정과 코팅법에 비하여 아주 쉽고 신속하게 검출 소재를 제조할 수 있다.
- 25 mm) 플라스틱 섬광체 위에 ZnS(Ag) 섬광체를 코팅하여 제조한다1-3. 본 연구에서도 알파선과 베타선 오염도 측정용 소재로 적용이 가능한 이 중섬 광체 검 출소재 를 제 조하였다. 이 중섬 광체 는 지 지체 역할을 하는 베타선 측정용 유기섬광 플라스틱 소재 위에 알파선 측정이 가능한 ZnS(Ag) 섬광 체 분말을 도포하여 제조하였다.
제안 방법
- ZnS(Ag)/플라스틱 이중섬광체는 10x10 cm2 의 크기로 제조하였으며, 이는 적용한 screen printer의 크기에 의존한다 알파선과 베타선에 대한 방사능 검출 성능을 평가하기 위하여 측정용 PMT 의 입사창과 동 일한직경 50 mm로 잘라서 측정하였으며, 측정용 이 중 섬광 체는 Fig. 4와 같다. 제조한 ZnS(Ag)/플라스틱 이 중 섬광 체를 이용하여 241Am 알파선원과 90Sr/90Y 베타 선원에 대한 알파선과 베타선의 스펙트럼을 측정하였으며, Fig.
- 지지체 역할과 베타선 검출용의 플라스틱 검출소재는 여러 가지 고분자 소재를 이용하여 용매법을 이용하여 제조하였다. 또한, 알파선 측정용 ZnS(Ag) 섬광층은 인쇄기법을 이용하여 ZnS(Ag) 섬광체 분말을 접착제와 혼합하여 플라스틱 검출소재 위에 도포하여 제조하였다. 제조한 이중섬광체의 알파와 베타선에 대한 검출 성능을 평가하여 기존의 상용 제품과 비교하였다.
- 제조한 검출센서의 방사선 검출 성능을 평가하기 위하여 직경인 50 mm로잘라서 방사선원을 도포하여 실온에서 건조시켰다. 선원이 도포된 검출센서는 측정용 PMT(Hamamatsu Photonics K. K., R329-02)와 동축으로 배치하여 방사선과 섬광체의 상호작용에 의하여 생성된 섬광을 측정하여 검출 성능을 평가였다.
- 알파선 검출용 섬광체는 베타선 측정용 플라스틱 섬광 체 위에 ZnS(Ag) 섬광체를 screen printing 방법으로 도포하여 제조하였다. 2차 섬광층의 제조 시 접착용 소재는 기저 고분자 소재와 동일한 PSF 과 접착용 소재인 cyano resin을 사용하여 제조하였으며, PSF과 cyano resin 둘 다 ZnS(Ag) 섬광체를 접착시키는데 모두 우수하였다.
- 대하여 동일한 조건으로 제조하였다. 용매, 고분자 소재 그리고 섬광체의 양은 이전의 연구5에서 결정된 농도를 그대로 이용하였으며, 플라스틱 섬광체의 두께 변화에 따른 베타선의 검출 성능을 평가하기 위하여도 말 두께를 변화시키면 제조하였다. 고형화 후의 플라스틱 섬광체의 두께는 용매 증발로 인하여 도말 두께에 비하여 1/5에서 1/6 정도로 감소되었다.
- 위에서 선정한 PSF 과 Estyrene 기저 고분자 소재의 차이에 따른 검출 성능과 제 1용질로서 주로 이용되고 있는 PPO와 p-terphenyl의 검출 성능을 비교하기 위하여, 동일한 조건으로 플라스틱 검출소재를 제조하여 베타선 검출 성능을 평가하였으며, 그 결과는 Fig. 3 과 같다. 동일한 제 1용질에 대하여 PSF과 E styrene의 경우 검출 성능은 5% 범위 이내였으며, 동일한 고분자 소재에 대한 PPO 와 p-terphenyl의 경우도 5% 이내였다.
- 특히 본 연구에서 적용한 용매 법은 고분자 소재를 용매로 녹여서 제조하는 방법으로 용매로 녹일 수 있는 고분자 소재 중에서 방사선의 에너지를 효율적으로 전달할 수 있고, 고형화 후에 기계적 강도가 우수한 고분자 소재를 선정하여야 한다. 이러한 목적에 적합한 상용 고분자 소재 중에서 고분자 구조와 비점 등의 기본적인 특성을 조사하여 PSF, PS, Estyrene, 그리고 PBAC 를 선정하였다. 이중에서 PS 의 경우는 플라스틱 섬광체의 기저 고분자로 많이 이용되고 있는 소재로서, 단량체인 styrene을 열중합 반응 시켜 PS으로 제조한다7-8 이러한 열중합 반응을 이용할 경우에는 플라스틱 섬광체를 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 bulk type으로만 제조가 가능하다.
- 4와 같다. 제조한 ZnS(Ag)/플라스틱 이 중 섬광 체를 이용하여 241Am 알파선원과 90Sr/90Y 베타 선원에 대한 알파선과 베타선의 스펙트럼을 측정하였으며, Fig. 5와 같다. Fig.
- 28 MeV) 방사선원을 이용하였다. 제조한 검출센서의 방사선 검출 성능을 평가하기 위하여 직경인 50 mm로잘라서 방사선원을 도포하여 실온에서 건조시켰다. 선원이 도포된 검출센서는 측정용 PMT(Hamamatsu Photonics K.
- 제조한 섬광체의 베타선에 대한 검출 성능을 평가하기 위하여 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다. PS의 경우는 플라스틱 섬광체로 제조는 어려웠지만 검출 성능을 비교하기 위하여 측정하였으며, 다른 고분자 소재들에 비하여 검출 성능은 2 배 정도 우수하였다.
- 플라스틱 검출소재의 두께에 대한 베타선 검출 성능을 평가하기 위하여 플라스틱 섬광체의 두께를 135 |im에서 447 |im까지 변화시키면서 제조하였다. 90Sr/ 90Y 표준선원을 이용하여 베타선 검출 성능을 평가한 결과, 섬광체의 두께가 252 |im일 때, 약 10% 정도 우수한 검출 성능을 보였으며, 이는 기존의 상용 제품과도 동일한 결과였다.
대상 데이터
- PS의 경우는 플라스틱 섬광체로 제조는 어려웠지만 검출 성능을 비교하기 위하여 측정하였으며, 다른 고분자 소재들에 비하여 검출 성능은 2 배 정도 우수하였다. PSF, Estyrene, 그리고 PBAC는거의 유사한 검출 성능을 보였으나, PBAC 의 경우는 용매를 이용하여 녹이기가 상대적으로 어려워 최종적으로 용매법을 이용하여 제조가 용이한 PSF과 Estyrene을 기본 고분자 소재로 선정하였다.
- 2차 섬광층의 제조 시 접착용 소재는 기저 고분자 소재와 동일한 PSF 과 접착용 소재인 cyano resin을 사용하여 제조하였으며, PSF과 cyano resin 둘 다 ZnS(Ag) 섬광체를 접착시키는데 모두 우수하였다. 그러나, 실제 제조 시 용매를 이용하여 녹이기가 쉬운 cyano resin 을 접착용 소재로 선정하였다.
- 고분자 소재를 용매로 녹여서 제조함으로써 기존의열용융 공정과 코팅법에 비하여 아주 쉽고 신속하게 검출 소재를 제조할 수 있다. 베타선 측정용 플라스틱섬광체의 경우는 감마선의 영향을 최소로 하면서 베타선의 검출 효율을 높이기 위하여 250 μm로 제조하였다. 알파선에 대한 검출 효율은 기존의 상용제품과 거의 유사한 결과를 얻었지만, 베타선의 경우는 기존의 제품에 비하여 효율은 약 1/2로 작았지만, 제조 방법이 아주 용이하기 때문에 실제적인 응용 가치는 높을 것으로 보인다.
- 이러한 자외선 영역의 파장은 측정용 광전자증배관(photomultiplier tube : PMT)의 섬광 응답특성에 부합하지 않으므로 PMT 에 적합한 파장으로 이동시키는 역할을 하는 파장 이동체인 제2용질을 사용한다4. 본 연구에서 고분자 소재로서 polysulfone(PSF), polystyrene(PS), Estyrene, 그리 고 Poly (Bisphenol A Carbonate) (PBAC) 를 사용하였고, 유기섬광체인 제 1용질로 2, 5-diphenyloxazole (PPO) 과 p-terphenyl 그리고 파장 이동체인 제2용질은 1, 4-bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene(POPOP) 를 사용하였다. 용매인 Methylene Chloride(MC) 80 g에 PPO와 POPOP 를 각각 0.
- 알파선과 베타선 오염도의 동시 검출이 가능한 이 중 섬광 체를 제조하였으며, 제조 과정은 Fig. 1과 같다. 먼저 베타선 검출용 섬광층은 고분자 소재와 섬광 체로서 제1용질 및 제2용질로 구성된 플라스틱 섬광 체이다.
- 5 g에 접착용 소재 (PSF 또는 cyano resin) 3 g을 넣어서 70oC의 전기로에서 5시간 이상을 녹인다. 여기에 평균 직경이 3~4 |im인분말 상태의 ZnS(Ag) 섬광체(Phosphor technology, GL47) 18 g 을 첨가하여 균일하게 교반하여 섬광체 용액을 준비하였다. 앞서 제조한 베타선 측정용 플라스틱 검출 소재 위에 300 mesh의 screen printer를 올려놓고 그 위에 ZnS(Ag) 혼합용액을 부어서 스퀴즈로 압착시킨다6.
- 본 연구에서 고분자 소재로서 polysulfone(PSF), polystyrene(PS), Estyrene, 그리 고 Poly (Bisphenol A Carbonate) (PBAC) 를 사용하였고, 유기섬광체인 제 1용질로 2, 5-diphenyloxazole (PPO) 과 p-terphenyl 그리고 파장 이동체인 제2용질은 1, 4-bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene(POPOP) 를 사용하였다. 용매인 Methylene Chloride(MC) 80 g에 PPO와 POPOP 를 각각 0.7 과 0.06 g 을 용해시킨 후에 고분자 소재를 25 g 넣어서 25oC에서 24시간 교반(rpm 150) 하여 섬광체 혼합용액을 준비하였다. 용액 내에서 산소 소광 (quenching) 을 일으킬 수 있는 기포와 용액의 투명성을 확인한 후, Doctor Blade 를 사용하여 일정한 두께로 유리판 위에 도말하였다.
- 본 연구에서도 알파선과 베타선 오염도 측정용 소재로 적용이 가능한 이 중섬 광체 검 출소재 를 제 조하였다. 이 중섬 광체 는 지 지체 역할을 하는 베타선 측정용 유기섬광 플라스틱 소재 위에 알파선 측정이 가능한 ZnS(Ag) 섬광 체 분말을 도포하여 제조하였다. 지지체 역할과 베타선 검출용의 플라스틱 검출소재는 여러 가지 고분자 소재를 이용하여 용매법을 이용하여 제조하였다.
- 제조한 이중섬광체의 방사선 검출 성능을 평가하기 위하여 알파선 방출핵종인 241Am(반감기 : 432년, 알파선 에너지 : 5.44, 5.48 MeV)과 베타선 방출핵종인 #(반감기 : 28.78년, 베타선 최대에너지 : 2.28 MeV) 방사선원을 이용하였다. 제조한 검출센서의 방사선 검출 성능을 평가하기 위하여 직경인 50 mm로잘라서 방사선원을 도포하여 실온에서 건조시켰다.
데이터처리
- 제조한 ZnS(Ag)/플라스틱 이중섬광체를 이용하여 기존의 상용 제품인 EJ-444 (Eljen Technology)과 비교하였다. 알파선에 대한 검출 효율은 약 85±5 % 정도로서 거의 비슷한 효율을 얻을 수 있었다.
- 또한, 알파선 측정용 ZnS(Ag) 섬광층은 인쇄기법을 이용하여 ZnS(Ag) 섬광체 분말을 접착제와 혼합하여 플라스틱 검출소재 위에 도포하여 제조하였다. 제조한 이중섬광체의 알파와 베타선에 대한 검출 성능을 평가하여 기존의 상용 제품과 비교하였다.
이론/모형
- 이중에서 PS 의 경우는 플라스틱 섬광체의 기저 고분자로 많이 이용되고 있는 소재로서, 단량체인 styrene을 열중합 반응 시켜 PS으로 제조한다7-8 이러한 열중합 반응을 이용할 경우에는 플라스틱 섬광체를 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 bulk type으로만 제조가 가능하다. 그러나, 본 연구에서는 과립형으로 제공되는 PS 를 이용하여 용매법으로 제조하였다.
- 1에 나타내었으며, 그 제조과정은 다음과 같다. 알파선 측정용 섬광층은 screen printing 기법을 이용하여 제조하였다. Screen printing 방법은 망사형 틀 위에 도포 용액을 부은 후 스퀴즈를 이용하여 혼합용액을도포하는 방법이다.
- 이 중섬 광체 는 지 지체 역할을 하는 베타선 측정용 유기섬광 플라스틱 소재 위에 알파선 측정이 가능한 ZnS(Ag) 섬광 체 분말을 도포하여 제조하였다. 지지체 역할과 베타선 검출용의 플라스틱 검출소재는 여러 가지 고분자 소재를 이용하여 용매법을 이용하여 제조하였다. 또한, 알파선 측정용 ZnS(Ag) 섬광층은 인쇄기법을 이용하여 ZnS(Ag) 섬광체 분말을 접착제와 혼합하여 플라스틱 검출소재 위에 도포하여 제조하였다.
성능/효과
- 위에 ZnS(Ag) 섬광체를 screen printing 방법으로 도포하여 제조하였다. 2차 섬광층의 제조 시 접착용 소재는 기저 고분자 소재와 동일한 PSF 과 접착용 소재인 cyano resin을 사용하여 제조하였으며, PSF과 cyano resin 둘 다 ZnS(Ag) 섬광체를 접착시키는데 모두 우수하였다. 그러나, 실제 제조 시 용매를 이용하여 녹이기가 쉬운 cyano resin 을 접착용 소재로 선정하였다.
- 90Sr/ 90Y 표준선원을 이용하여 베타선 검출 성능을 평가한 결과, 섬광체의 두께가 252 |im일 때, 약 10% 정도 우수한 검출 성능을 보였으며, 이는 기존의 상용 제품과도 동일한 결과였다.2-3 플라스틱 섬광체의 두께는 방사선 검출 성능에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 요인으로서, 본 연구에서는 플라스틱 섬광체의 두께 편차는 5% 이내였다.
- 2와 같다. PS의 경우는 플라스틱 섬광체로 제조는 어려웠지만 검출 성능을 비교하기 위하여 측정하였으며, 다른 고분자 소재들에 비하여 검출 성능은 2 배 정도 우수하였다. PSF, Estyrene, 그리고 PBAC는거의 유사한 검출 성능을 보였으나, PBAC 의 경우는 용매를 이용하여 녹이기가 상대적으로 어려워 최종적으로 용매법을 이용하여 제조가 용이한 PSF과 Estyrene을 기본 고분자 소재로 선정하였다.
- 알파선에 대한 검출 효율은 약 85±5 % 정도로서 거의 비슷한 효율을 얻을 수 있었다. 그러나, 베타선의 대한 검출 효율은 EJ-444의 경우는 약 50 %의 효율을 얻었으나, 본 연구에서 제조한 이중섬광체의 베타선 효율은 약 25 % 였다. 이는 앞에서 논의한 바와 같이 본 연구에서 제조한 섬광체의 기본 고분자 소재인 PSF。] 상용의 기저 고분자 소재보다는 베타선의 에너지 응답 특성이 나쁘기 때문인 것으로 보여 진다.
- 베타선 측정용 플라스틱섬광체의 경우는 감마선의 영향을 최소로 하면서 베타선의 검출 효율을 높이기 위하여 250 μm로 제조하였다. 알파선에 대한 검출 효율은 기존의 상용제품과 거의 유사한 결과를 얻었지만, 베타선의 경우는 기존의 제품에 비하여 효율은 약 1/2로 작았지만, 제조 방법이 아주 용이하기 때문에 실제적인 응용 가치는 높을 것으로 보인다. 향후 알파선과 베타선의 신호 분리를 통하여 개개의 오염도를 측정에 적용이 가능하며, 오염도 측정용 장비의 알파와 베타선 동시 측정용 검출 소재로서 활용 수 있을 것이다.
후속연구
- 알파선에 대한 검출 효율은 기존의 상용제품과 거의 유사한 결과를 얻었지만, 베타선의 경우는 기존의 제품에 비하여 효율은 약 1/2로 작았지만, 제조 방법이 아주 용이하기 때문에 실제적인 응용 가치는 높을 것으로 보인다. 향후 알파선과 베타선의 신호 분리를 통하여 개개의 오염도를 측정에 적용이 가능하며, 오염도 측정용 장비의 알파와 베타선 동시 측정용 검출 소재로서 활용 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.