[논문]CdS/ZnS 양자점 기반 플라스틱 섬광체 제작 및 성능평가

민수정; 강하라; 이병채; 서범경; 정재학; 노창현; 홍상범

doi:10.9713/kcer.2021.59.3.450

CdS/ZnS 양자점 기반 플라스틱 섬광체 제작 및 성능평가
Fabrication and Evaluation of CdS/ZnS Quantum Dot Based Plastic Scintillator 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.59 no.3, 2021년, pp.450 - 454

민수정 (한국원자력연구원) , 강하라 (한국원자력연구원) , 이병채 (한국원자력연구원) , 서범경 (한국원자력연구원) , 정재학 (경희대학교 원자력공학과) , 노창현 (한국원자력연구원) , 홍상범 (한국원자력연구원)

초록
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현재, 감마 핵종 분석은 주로 무기섬광체 또는 반도체 검출기를 활용하여 여러 분야에 사용되고 있다. 이러한 검출기는 분해능이 좋지만 크기가 제한적이며, 가공성이 낮고 경제성이 플라스틱 섬광체보다 낮다. 따라서, 나노물질인 양자점과 플라스틱섬광체의 장점을 이용하여 양자점 나노물질 기반 플라스틱 섬광체를 개발하였다. 가장 많이 활용되고 있는 Cd계열 물질인 CdS/ZnS 양자점을 플라스틱 매트릭스에 교반하여 제작하였으며, 이를 ⁶⁰Co핵종 대상 계측 실험을 하여 상용플라스틱 섬광체의 성능과 비교 분석하였다. 상용플라스틱 섬광체 대비 CdS/ZnS 양자점 기반 플라스틱 섬광체가 20~30% 높은 효율을 보였다. 이는 의료분야뿐만 아니라 원자력 해체분야에서도 방사능 분석기로 활용 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, gamma nuclide analysis is mainly used using inorganic scintillators or semiconductor detectors. These detectors have high resolution but there are less economical, limited in size, and low process ability than plastic scintillators. Therefore, quantum dot-based plastic scintillator was developed using the advantages of the quantum dot nanomaterial and the conventional plastic scintillator. In this study, efficient plastic scintillator was fabricated by adding CdS/ZnS based on the most widely used Cd-based nanomaterial in a polystyrene matrix. In addition, the performance of the commercial plastic scintillator was compared and it was analyzed through radiological measurement experiments. The detection efficiency of fabricated plastic scintillator was higher than commercial plastic scintillator, EJ-200. It is believed that this fabricated plastic scintillator can be used as a radioactivity analyzer in the medical and nuclear facility fields.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Crystal structures of CdS(a) and ZnS(b), type of biphasic nanomaterials which have an inner core structure and an outer shell of the CdS/ZnS core/shell quantum dots(c).
표 Table 1. Quantity and characteristics of materials used in plastic manufacturing
그림 Fig. 2. Fabrication process of plastic scintillator.
그림 Fig. 3. Configuration of plastic measurement system.
그림 Fig. 5. MCNP simulation geometry using ⁶⁰Co point source.
그림 Fig. 4. Fabricated CdS/ZnS based plastic scintillator (a) Top (b) Side.
그림 Fig. 6. Experimental spectrum and MCNP simulation spectrum by distance between point source and scintillator surface. (a) 20 mm (b) 50 mm (c) 100 mm
표 Table 2. Compared measurement results and detection efficiencies of the plastic scintillators

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