초록 ▼

플라스틱 섬광체를 검출부로 하고 신호 전송을 광섬유로 PMT에 전달하고 증폭된 신호를 분석하는 소형 시스템을 개발하여 의료 입자 방사선 측정의 기반을 마련하였다. 플라스틱 섬광체는 BICRON사의 BCF-12와 BCF-20을 구매하여 실험하였으며, 측정 위치와 계측 위치가 10m 이상으로 BCF-12가 blue 계열(435 nm)로 BCF-20의 green 계열(492 nm) 보다 유리함을 확인하고 실험에 주로 이용하였다. 광전손용으로 사용한 광섬유는 Thorlabs사의 APCH1000 모델을 사용하였다. 이 모델은 광전송 손실이

플라스틱 섬광체를 검출부로 하고 신호 전송을 광섬유로 PMT에 전달하고 증폭된 신호를 분석하는 소형 시스템을 개발하여 의료 입자 방사선 측정의 기반을 마련하였다. 플라스틱 섬광체는 BICRON사의 BCF-12와 BCF-20을 구매하여 실험하였으며, 측정 위치와 계측 위치가 10m 이상으로 BCF-12가 blue 계열(435 nm)로 BCF-20의 green 계열(492 nm) 보다 유리함을 확인하고 실험에 주로 이용하였다. 광전손용으로 사용한 광섬유는 Thorlabs사의 APCH1000 모델을 사용하였다. 이 모델은 광전송 손실이 적은 silica 계열로 양 끝단에 SMA connector를 부착하였다. 광전자증배관은 Hamamatsu사의 H5784 모델을 사용했으며, 이 PMT의 피크 파장이 420nm로 BCF-12의 피크파장인 435 nm와 잘 일치하였다. 이 뒤단의 신호처리를 위해 1차년도에는 Ortec 사의 590A amp와 IBA사의 electrometer를 이용하여 펄스양상과 측정 전류를 측정하였다. 신호측정을 위해 3uCi의 Co-60 방사선원을 이용하였고 preamp에서 측정한 신호는 792 mV로 20-30 us에 발생하였고 잡음은 약 2% 레벨인 20 mV로 발생하고 있었다. 590A amp에서 측정한 신호는 4.48 V, 7 us로 발생하였다. 의료용 선형가속기를 이용하여 제작된 플라스틱 섬광 계측기의 특성을 측정하였다. 선형가속기 1000 MU에서 6 MV의 경우 34.04 nC, 15 MV의 경우 99.35 nC이 측정되었다. 선량-반응 선형성 실험에서는 6 MV의 경우 R2=0.999, 15 MV의 경우 R2=1로 강한 선형성을 가지고 있었다. 선량률-반응 특성 측정에서는 6 MV의 경우 6.31%, 15 MV의 경우 1.15%로 측정되었다. 반복측정에서는 6 MV의 경우 2.41%, 15 MV의 경우 0.7%로 측정되었다. 입자방사선 측정을 위해 ENDF 자료를 통해 B-10은 3,840b, Li-6는 941.1b, Gd-157은 255,085b으로 특성이 좋음을 확인하였고, 이 중 본 연구에서는 Li-6가 유리형태로 제작된 GS-20, KG2 모델을 실험에 사용하였다. 중성자 스펙트럼 평가를 위해 unfolding 코드로 SAND-II 코드를 사용하였고 실린더 형태의 감속재를 제작하였다. 5, 8, 10, 12, 14, 18, 20, 25 cm 두께의 감속재의 반응을 평가하여 25 cm의 경우 최대 스펙트럼이 10 MeV 에서 12 cm의 경우 1 MeV에서 발생하고 있었다. 광섬유의 노이즈로 작용하는 cerenkov 방사선 신호 제거를 위해 광섬유 사이에 aircore를 삽입하여 측정하였으며 aircore 20cm을 사용했을 때 SNR이 115.4로 측정되었다. 의료입자방사선 측정된 시스템을 Cubloc에 연결하여 컴팩한 측정시스템을 제작하였으며, 이를 이용해 원자력의학원의 MC-50에서 양성자 빔을 측정하였다. 양성자빔의 거동을 이해하기 위해 SRIM 2013 코드를 사용해 물과 알루미늄에서의 거동을 모사하였고, 물에서 21.9mm, 알루미늄에서 10.7mm의 비정을 가지고 있음을 확인하였다. 감속용으로 제작한 8, 10, 12, 14, 18 cm의 PE를 이용해 양성자 빔을 이용하여 측정 결과 10.60, 0.57, 1.96, 11.74, 11.76 nC 이 측정되어 제작된 시스템이 잘 작동하고 있었다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 10
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 10
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 10
• Ⅲ. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 11