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빔 출력 특성 개선을 위한 빔 프로파일 모니터링 시스템 개발
The Development of a beam profile monitoring system for improving the beam output characteristics 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.19 no.11, 2015년, pp.2689 - 2696  

안영준 (Department of Electronic Information and Communication Engineering, TongMyong University) ,  허민구 (Korea Atomic Energy Research Institute) ,  양승대 (Korea Atomic Energy Research Institute) ,  신대섭 (Department of Electronic Engineering, Incheon University) ,  이동훈 (Department of Electronic Information and Communication Engineering, TongMyong University)

초록
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방사선 진단에 사용되는 방사성동위원소 중 사이클로트론을 이용해 생산되는 방사성동위원소는 사이클로트론에서 인출된 양성자 빔이 타겟에 조사될 때 빔의 크기와 모양, 조사되는 위치에서 빔 균일 정도에 따라 생산 수율에 영향을 받는다. 이에 본 논문에서는 사이클로트론 빔 라인에서 빔의 단면을 측정할 수 있는 BPM(Beam Profile Monitor)장치를 개발하였다. LabView로 BPM장치를 원격 제어할 수 있도록 구성하였으며 BPM 프로그램을 이용하여 X축과 Y축으로 텅스텐 와이어를 스캔하면서 얻은 빔의 수치 정보를 2차원 그래프와 3차원 빔 분포 그래프로 표시하여 해석을 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하였다. 빔을 측정하는 데 걸리는 시간은 스텝 모터 구동 속도가 2000pps일 때 37초가 걸린다는 것을 확인 할 수 있었다. 측정된 빔 분포정보를 기반으로 빔 재조정을 통해 빔 분포를 최적화함으로써 방사성동위원소 생산 수율을 극대화 시킬 수 있고 공급 안정화에도 기여하리라 본다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Radioactive isotopes which are manufactured using a cyclotron in a radioisotope used for radiation diagnosis is affected by the production yield according to size and shape of the beam and beam uniform degree from irradiated location when the proton beam investigated the target by cyclotron. Therefo...

주제어

#사이클로트론   #랩뷰   #빔 전류  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구는 빔 분포를 측정하여 빔 손실을 개선, 조정하여 최적화된 빔의 분포를 타겟에 공급하기 위해 개발한 시스템이다. 외산에 의존하던 빔 분포 측정 시스템을 국산화 시켜 빔 분포를 측정한 결과, 빔 측정하는데 걸리는 시간은 구동속도가 500pps 일 때 2분 30초, 구동 속도가 2000pps 일 때 37초가 걸린다는 것을 확인 할 수있었다.
  • 본 연구에서는 사이클로트론에서 인출된 양성자 빔의 분포 상태를 정확히 파악하여 빔 손실을 개선, 조정하기 위한 빔 분포 측정 시스템인 BPM(Beam Profile Monitor)을 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초기 입자 가속기는 무엇이 주목적이었는가? 초기 입자 가속기는 입자를 높은 에너지로 가속하여 다른 원자핵 구조를 바꾸거나, 원자핵의 결합력에 대해 연구하는 것이 주목적인데 대표적인 가속기로는 사이클로트론(Cyclotron), 싱크로트론(Synchrotron) 등이 있다[4]. 그 중에서 1931년 Lawrence와 Livingston에 의해 개발된 사이클로트론은 지름 4.
사이클로트론을 최적화된 조건에서 가동시키고 안정적인 양성자 빔을 얻기 위해서는 무엇이 필요한가? 최근 국내에서는 자체적으로 개발된 사이클로트론을 각 권역에 설치하여 고에너지 양성자 빔을 이용한 기초 및 응용 연구를 활성화하려는 노력을 하고 있다. 양성자빔을 이용한 의학․생명 과학 및 원자력․방사선 분야의 연구 및 교육을 위해서는 안정적인 양성자 빔이 인출되어야 되며, 사이클로트론을 최적화된 조건에서 가동시키고 안정적인 양성자 빔을 얻기 위해서는 양성자 빔의 횡단면(transverse profile)을 측정하여 빔의 중심 및 반경과 빔 강도를 측정하는 것이 필요하다[1-3].
사이클로트론 빔 라인에서 빔의 단면을 측정할 수 있는 BPM은 어떤 특징을 가지는가? 이에 본 논문에서는 사이클로트론 빔 라인에서 빔의 단면을 측정할 수 있는 BPM(Beam Profile Monitor)장치를 개발하였다. LabView로 BPM장치를 원격 제어할 수 있도록 구성하였으며 BPM 프로그램을 이용하여 X축과 Y축으로 텅스텐 와이어를 스캔하면서 얻은 빔의 수치 정보를 2차원 그래프와 3차원 빔 분포 그래프로 표시하여 해석을 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하였다. 빔을 측정하는 데 걸리는 시간은 스텝 모터 구동 속도가 2000pps일 때 37초가 걸린다는 것을 확인 할 수 있었다. 측정된 빔 분포정보를 기반으로 빔 재조정을 통해 빔 분포를 최적화함으로써 방사성동위원소 생산 수율을 극대화 시킬 수 있고 공급 안정화에도 기여하리라 본다.
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참고문헌 (14)

  1. P. Forck and A. Bank. Proc. Euro. Part. Acc. Conf. EPAC 2002, Paris, 1885 (2002) 

  2. A. Bank and P. Forck, Proc. Diagn. Instrum Part Acc. Conf. DIPAC03, Mainz 137 (2003) 

  3. S. H. Kim, Y. J. Park, W. H. Hwang, J. Y. Huang, Y. Honda, and Y. Inoue, J. Korean Vac. Soc. 15, 331 (2006). 

  4. W. K. H. Panofsky and M. Breidenbach. Accelerators and detectors. Rev. Mod. Phys., 71(2):S121-S132, Mar 1999. 

    상세보기 crossref

  5. Rui Dilao and Rui Alves-Pires. Nonlinear Dynamics in Particle Accelerator. World Scientific, 1996. p. 11. 

  6. D. J. Clark. Departed cyclotron pioneers. In Cyclotrons and Their Applications 2001, pages 471-473, 2002. 

  7. Keith R. Symon. Mura days. In Proceedings of the 2003 Particle Accelerator Conference, 2003. 

  8. Eric Baron. World trends in cyclotron developments for nuclear physics and applications. In Nuckeonika, volume 48(Supplement 2), pages S3-S11, 2003. 

  9. T. Stammbach. Introduction to cyclotrons. In S. Turner, editor, Proceedings of the CERN Accelerator School(CAS): Cyclotrons, linacs and their applications, number 96-02, pages 113-138, 1994. 

  10. Technology trends information network, PET technology development trends, 2003, p. 1. 

  11. IAEA. Directory of cyclotrons used for radionuclide production in member States. IAEA, 2006. 

  12. W. H. Ha, S.Y. Park, J. R. Yu, S.W. Yoon, S. S. Lee, J. H. Kim, J. K. Kim, "Measurement of neutron spectra in MC50 cyclotron using Bonner sphere spectrometer with LiI scintillation detector", Journal of Radiation Protection, Vol. 38, no. 3, pp. 143-148, Aug. 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  13. S. G. Lee, W. T. Kwon, "Manufacturing of Threedimensional Micro Structure Using Proton Beam", Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 39, no. 4, pp. 301-307, Apr. 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  14. TongMyong University, "The measurement of Beam Distribution in Cyclotron Beam line by using a BPM". 

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