초록 ▼

GEM(Gas Electron Multiplier)는 유럽공동가속기연구소(CERN)의 기체검출기개발팀의 F.Sauli 박사에 의해 가속기에서 소립자 등을 검출할 목적으로 1996년 개발된 검출기이다. GEM은 뛰어난 응용성을 가지고 있어 국내·외적으로 다양한 연구가 이루어져 왔으며, 현재에도 진행 중이지만 정도를 보았을 때에 초기단계를 넘어섰다고 보기는 힘든 실정이다. GEM 검출기는 방사선, 전자기파, 전자빔 등을 측정할 수 있으며, 위치·시간 분해능이 매우 좋다. 특히 기체 검출기의 특성상 수 keV에서 수십 keV의 범위에 해

GEM(Gas Electron Multiplier)는 유럽공동가속기연구소(CERN)의 기체검출기개발팀의 F.Sauli 박사에 의해 가속기에서 소립자 등을 검출할 목적으로 1996년 개발된 검출기이다. GEM은 뛰어난 응용성을 가지고 있어 국내·외적으로 다양한 연구가 이루어져 왔으며, 현재에도 진행 중이지만 정도를 보았을 때에 초기단계를 넘어섰다고 보기는 힘든 실정이다. GEM 검출기는 방사선, 전자기파, 전자빔 등을 측정할 수 있으며, 위치·시간 분해능이 매우 좋다. 특히 기체 검출기의 특성상 수 keV에서 수십 keV의 범위에 해당하는 X-선에 대해서는 광전효과가 비교적 높은편이기 때문에 가진 가능성이 크다는 판단 하에 국내에서는 GEM과 MSGC(Micro Strip Gas Chamber)의 결합을 통한 X-선 라디오그라피, 자기장 핵융합로 진단장비로서 X-선 검출기 GEM 등의 분야에 대한 응용성에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다
해외에서는 최초로 GEM을 개발한 유럽과 그 외 미국, 캐나다 등을 중심으로 활발히 연구되고 있으며, 처음 개발 당시에는 MSGC의 보완을 위해 사용되었으나 GEM foil의 특성에 따른 장점이 부각되어 전세계적으로 연구가 확대되었다.
물론 국내에서도 응용 기술 외에도 GEM 자체 제작 기술 및 관련부품 제작 기술에 대한 연구가 충분히 진행되어 왔으며 현재에도 진행 중이기도 하다. 그에 대한 일환으로 본 연구에서는 GEM 검출기와 결합하여 사용됨으로 인하여 활용성을 기대해볼 수 있는 MSGC의 기본 특성에 대해서도 연구하였다. 또한 비교적 넓은 에너지 영역에서 비교적 일정한 반응 확률을 갖고 있는 He-4 기체 충전 GEM 검출기의 특성에 대해 연구하였으며, 기체의 충전 기체의 종류와 그 혼합 비율,전극 간격, 인가전압의 변화에 따라 각각의 경우 기체 검출기의 반응에 대한 응답의 특성을 연구·분석하였다.
우선적으로 제작된 GEM 검출기에 대하여 저에너지 X-선 (Fe-55 선원)을 통하여 정상적으로 작동이 되는지의 여부와 검출기의 적당한 동작조건에 대해 연구하였다. 정상적인 작동을 확인한 후에는 중성자(Cf-252 선원)의 반응도에 대한 실험을 수행하였는데, 완벽한 결과를 얻을 수는 없었다. 하지만 GEM 검출기를 이용한 중성자의 측정이 가능해질 수 있음을 보여주는 결과를 얻을 수 있었다. 여러 조건에 대한 추가적 실험을 거친다면 중성자의다 측정이 충분한 GEM 검출기를 개발할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

The GEM(Gas Electron Multiplier) is a detector which was developed to detect elementary particle in accelerator by F.Sauli of development team for gas detector in CERN at 1996. The GEM has high possibility for application, so many experiments were conducted in both our country and abroad. And it is

The GEM(Gas Electron Multiplier) is a detector which was developed to detect elementary particle in accelerator by F.Sauli of development team for gas detector in CERN at 1996. The GEM has high possibility for application, so many experiments were conducted in both our country and abroad. And it is conducted now, but in terms of degree, the technique of application may be at initial step. The GEM detector can measure radiation, electromagnetic wave, electron beam, etc and it is good for resolution of location and time. Especially, through characteristic of the gas detector, photoelectric effect for the X-ray (from few keV to around its ten times) is frequent. So because of high possibility, research for the X-ray radiography(through combination of GEM and Micro Strip Gas Chamber) and GEM as the X-ray detector(Diagnosis equipment for magnetic field nuclear fusion) are conducted actively.
In case of abroad, research is conducted Europe(First development of GEM), USA, Canada and etc. In initial development, GEM was used for compliment of MSGC but strong point (by characteristic of GEM foil) was embossed, and research for GEM was expanded whole.
Of course in our country, research for production technique of GEM and its parts have been conducted and they are being conducted now. As one of them, this research' s contents contain basic characteristic of the Micro Strip Gas Chamber that can be combined with the GEM. And the GEM detector which is filled with the He-4 (constant reaction probability for broad section of energy), and various characteristic of the GEM' s reaction (in case of changes for kinds of gas, ratio of combination, interval of electrodes and voltage) are also researched in this research.
For GEM detector, experiments for complete operation through the X-ray(Fe-55 source) are conducted at first and the conditions of operation was determinated. After that, the experiments for response of neutrons(Cf-252) is conducted, but result is not perfect. However the result that shows me possibility for detection of neutron was hopeful. If additional experiments for various conditions are conducted, GEM for sufficient neutron detection will be able to be developed.

목차 Contents

• 최종보고서(원자력대학생용) ...1
• 한글 요약문 ...2
• 영문 요약문 ...3
• 1. 서 론 ...3
• 2. 이론적 배경 ...4
• 2-1 M SGC의 원리, 장.단점 ...4
• 2-2. GEM 검출기의 geometry, 원리, 장점 ...5
• 3. 실험 장치 구성 ...7
• 3-1. GEM 의 구조 ...7
• 3-2. 검출기체의 종류 및 선원 ...8
• 3-3. 챔버의 특성 ...9
• 3-4. 신호수집, 전압인가 및 기체공급 장치 ...10
• 4. 실험 방법 및 결과 ...10
• 4-1. 기본 실험 방법 ...10
• 4-2. 저에너지 X -선을 이용한 성능테스트 및 작동 조건 ...11
• 4-3. 중성자의 반응도 평가 ...16
• 5. 결론 ...19
• 참고문헌 ...19