초록 ▼

방사선의 선량은 다양한 방법으로 계측이 가능하다 . 물질이 방사선에 노출이 되었을 때, 방사선에 의한 영향은 물질 상에서 물리적 변화?화학적 변화?생물학적 변화의 3가지 형태로 나타난다. 본 연구에서는 물질에 나타나는 화학적 변화를 이용하여 선량을 측정하는 방법을 다루도록 하겠다.
어떤 물질에 가해진 방사선의 에너지는 물질 내의 화학 변화를 수반하게 되는데 이 화학 변화를 측정하는 것을 화학 선량측정법(선량계)이라고 한다. 화학 선량계는 일반적으로 수용액 상태의 물질, 생물 물질, 유기 물질 등에 많이 사용된다. 본 연구에서는

방사선의 선량은 다양한 방법으로 계측이 가능하다 . 물질이 방사선에 노출이 되었을 때, 방사선에 의한 영향은 물질 상에서 물리적 변화?화학적 변화?생물학적 변화의 3가지 형태로 나타난다. 본 연구에서는 물질에 나타나는 화학적 변화를 이용하여 선량을 측정하는 방법을 다루도록 하겠다.
어떤 물질에 가해진 방사선의 에너지는 물질 내의 화학 변화를 수반하게 되는데 이 화학 변화를 측정하는 것을 화학 선량측정법(선량계)이라고 한다. 화학 선량계는 일반적으로 수용액 상태의 물질, 생물 물질, 유기 물질 등에 많이 사용된다. 본 연구에서는 방사선 노출에 의하여 생긴 화학변화를 양적으로 평가하여 흡수선량을 측정한다. 특히 여러 화학 선량계 중 Fricke 와 ECB 선량계를 사용하는데, 이들의 특성을 비교 분석하여 유효성과 사용가능한 선량 범위를 파악하는 것이 본 연구의 목적이다.
이를 위한 실험과정은 다음과 같이 진행되었다. 첫째로, 표준 선량 매뉴얼(ASTM)에 제시된 제조법을 참조하여 Fricke와 ECB dosimetry solution을 제조하였다. 둘째, (주)eb-tech 에 있는 1MeV, 2.5MeV, 10MeV의 3가지 전자 빔 가속기를 사용하여 Fricke 와 ECB 선량계에 대해 각각 방사선 조사 과정을 거쳤다. 셋째, 방사선이 물질에 유도한 변화가(dosimeter response) 선량 측정에 이용되기 위해서는 이를 정량적으로 측정할 수 있는 특별한 측정 도구가 필요하다. Fricke 선량계의 경우에는 분광광도계(Spectorphotometer)가, ECB 선량계의 경우에는 중화 적정법이 쓰였다. 넷째, 최종 결과로서 실험적으로 측정된 dosimeter response로 부터 흡수선량 값이 도출되어야 한다. 이는 선량계의 화학 변화와 흡수선량 사이의 관계를 나타낸 이미 주어져 있는 수식들을 사용하였다.
모든 측정 과정이 끝난 후, 선량 측정과정에서 좀 더 정확하고 신뢰도 높은 결과를 얻기 위하여 온도 보정, 적정 용액의 표준화 등의 보정 과정을 거쳤다. 최종적으로, 위와 같은 모든 과정을 거친 후 얻은 결과물을 토대로 하여 Fricke 와 ECB 선량계의 유효성과 가용범위를 제안 할 수 있었다. Fricke 선량계의 경우에는 600Gy 이하의 선량 범위 내에서, 10% ECB 선량계의 경우에는 600kGy 이하의 선량 범위 내에서 효과적으로 사용가능하다는 것을 확인 할 수 있었다. ECB 선량계의 경우 고 선량 범위에서도 사용 가능하며 Fricke 선량계도 역시 표준 선량계로서 신뢰 높은 결과를 가진 다는 것을 아울러 확인 할 수 있었다.

Abstract ▼

The radiation dose can be estimated in various ways. In experiments, radiation impact is assessed by measuring any change caused by energy deposition to the exposed matter, in terms of energy state (physical change), chemical production (chemical change) or biological abnormality (biological change)

The radiation dose can be estimated in various ways. In experiments, radiation impact is assessed by measuring any change caused by energy deposition to the exposed matter, in terms of energy state (physical change), chemical production (chemical change) or biological abnormality (biological change). In this study, we used chemical change of material to measure the doses. The chemical dosimetry is based on the implication that the energy deposited to the matter can be inferred from the consequential change in chemical production. The chemical dosimetry usually works on the sample that is an aqueous solution, a biological matter, or an organic substance.
In this study, we estimated absorbed doses by quantitating chemical changes in matter caused by radiation exposure. Two different chemical dosimeters, Fricke and ECB (Ethanol-Chlorobenzene) dosimeter, were compared in several features including efficacy as dose indicator and effective dose range. The aqueous ferrous sulphate dosimeter, usually called Fricke dosimeter, operates based on the chemical process of oxidation of ferrous ions ($Fe^{(2+)}$) in aqueous sulphuric acid solution to ferric ions ($Fe^{(3+)}$) by radiation exposure The ECB dosimeter is a mixture of 94% ethanol and chloro-benzene $C_6H_5Cl$. It is founded on the fact that chloro benzene is dissociated into $C_6H_5^+$ and Cl^-by radiation exposure and the production of Cl^-is proportional to the absorbed dose to the ECB solution.
Experiment proceeded in following step. First, make Fricke and ECB dosimetry solution precisely by using standard recipe referenced from standard dosimetry manual(ASTM). Second, using three different electron beam accelerator from eb-tech we went through irradiation steps with Fricke and ECB dosimeters. Third, since those two dosimeters are chemical dosimeters, we needed to measure those chemical changes by well characterized measuring instrument. Any radiation induced effect (also called the dosimeter response) which is reproducible and can be quantified can, in principle, be used for dosimetry. For Fricke dosimeter, we used spectrophotometer to measure absorbance, and for ECB
dosimeter, we used titration. Fourth, after getting data of dosimeter response, we have to convert them into absorbed dose which depend on relation between dosimeter response and absorbed dose of dosimeters.
After dosimetry procedure is over, we have to calibrate those dosimetry systems by temperature correction, standardization, etc to make your data more accurate. With these reliable data we can determine effectiveness and effective dose range of Fricke and ECB dosimeters. We have found that the Fricke dosimeter is effective at doses below 600 Gy. The ECB dosimeter was, on the other hand, saturated at doses over 600 kGy with 10% ECB solution. From the results we found out that ECB dosimeter can be use in high dose range. Also, we checked Fricke dosimeter is very reliable as it is used as Standard Dosimeter.

목차 Contents

• 최종보고서 ...1
• 요약 ...2
• 1. 서론 ...3
• 2. Fundamentals of Dosimetry ...4
• 2-1. Absorbed Dose ...4
• 2-2. Dosimetry System(선량 측정 시스템) ...4
• 2-3. Chemical Dosimeter ...4
• 3. Irradiation Design Concept ...4
• 3-1. Electron Beam Accelerator ...4
• 3-2. Irradiation Design ...4
• 4. Dosimetry Procedure: Fricke and ECB Dosimeter ...4
• 4-1. Aqueous Ferrous Sulfate (Fricke) Dosimeter ...4
• 4-2. ECB Dosimetry ...4
• 5. Dosimetry Results and Calibration ...4
• 5-1. Results of Fricke Dosimetry ...4
• 5-2. Calibration of Fricke Dosimetry ...4
• 5-3. Results of ECB Dosimetry ...4
• 5-4. Calibration of ECB Dosimetry ...4
• 6. Discussion & Error Factors ...4
• 6-1. Discussion of Fricke Dosimetry ...4
• 6-2. Discussion of ECB Dosimetry ...4
• 5. 결 론 ...4
• 참고문헌 ...5