□ 연구개요 이중베타 붕괴 및 다양한 희귀 핵붕괴 연구를 위한 새로운 섬광 결정의 개발 및 극저 방사능을 측정하였다. 이를 위하여 EC/EC, EC/β+, β+/β+의 붕괴가 가능한 Ce-136을 포함한 섬광결정 개발 및 이중베타 붕괴가 검출이 되지 않은 Gd-160을 모체로 하는 섬광결정을 개발하였다. 1단계에서 업그레이드하였던 감마 비토용 CsI(Tl)로 구성된 차폐체 내에서 CaMoO4 극저 방사능 측정을 수행하였다. Z값이 커서 고에너지 X-선 및 감마선의
□ 연구개요 이중베타 붕괴 및 다양한 희귀 핵붕괴 연구를 위한 새로운 섬광 결정의 개발 및 극저 방사능을 측정하였다. 이를 위하여 EC/EC, EC/β+, β+/β+의 붕괴가 가능한 Ce-136을 포함한 섬광결정 개발 및 이중베타 붕괴가 검출이 되지 않은 Gd-160을 모체로 하는 섬광결정을 개발하였다. 1단계에서 업그레이드하였던 감마 비토용 CsI(Tl)로 구성된 차폐체 내에서 CaMoO4 극저 방사능 측정을 수행하였다. Z값이 커서 고에너지 X-선 및 감마선의 검출 효율이 높고, 섬광량 및 에너지 분해능이 우수하고, 감쇠 시간이 짧아 메디컬 이메징 (PET)에 이용될 수 있는 Tl을 기반으로 하는 신소재 섬광체에 대한 개발 및 특성 조사에 관한 연구를 수행하였다. 새로운 섬광체의 개발을 위하여, 새로운 아이디어인 Tl을 기반으로 하는 섬광체와 란탄족 할라이드와의 합성을 시도한 후 DSC/TG, DTA를 통하여 congruent용융 및 결정상이 있는 지 확인하고 XRD를 통하여 신소재 섬광 결정인지를 확인하였다. 본 연구진이 가지고 있는 연구 아이디어의 핵심은, Ce를 도핑한 Tl₂LiLyCl(x+3y), TlxLyCl(x+3y), TlxCeCl(x+3y), Eu를 도핑한 TlxSr(Ca,Ba)Cl(x+3y) 등에 대한 연구로, 이러한 신소재의 결정상이 DSC/TG, DTA, XRD를 통하여 확인이 되면, 브리지만 방법을 통하여 결정을 육성시킨 후, X-선 발광시스템, 광루미네센스 시스템 및 감마선을 이용한 섬광량 및 에너지 분해능, 감쇠 시간 및 저온 섬광 측정 시스템을 이용하여 신소재 섬광 결정의 특성을 연구한 후 PET에 응용을 연구하였다.
□ 연구 목표대비 연구결과 이중베타 붕괴 및 다양한 희귀 핵붕괴 연구를 위한 새로운 섬광 결정의 개발 목표를 달성하기 위하여 Ce-136용 Cs₂LiCeCl6, Rb₂LiCeBr6, Rb₂LiCeCl6 및 Gd-160용 Rb₂LiGdBr6:Ce, Cs₂LiGdBr6:Ce 개발을 성공적으로 수행하였고, 40Ca100MoO₄ 섬광단 결정의 내부의 235U, 238U, 그리고 232Th의 딸 핵종을 지하실험실의 CsI(Tl)비토 시스템을 이용하여 수십 마이크로 베크럴 레벨로 측정하였다. 새로운 아이디어인 Tl 기반의 섬광체와 란탄족의 할라이드와의 합성을 시도한 후 DSC/TG, DTA를 통하여 congruent용융 및 결정상이 있는 지 그리고 XRD를 통하여 신소재 섬광 결정인지를 먼저 확인하였다. 결정상이 확인된 섬광체의 경우 브리지만 결정성장법을 통하여 다음과 같은 신소재 단결정을 성장하고 특성연구를 통하여 섬광단결정의 우수성을 확인하여 목표를 모두 달성하였고, 기존의 PET용 섬광단결정과 비교하였다. 1) Ce를 도핑한 Tl₂LiLyCl6) : Tl₂LiYCl6, Tl₂LiLuCl6, Tl₂LiGdBr6,등 2) Ce를 도핑한 TlxLyCl(x+3y) : Tl₂GdCl5, TlGd₂Cl7, Tl₂LaCl5, Tl₂LaBr5, 등 3) Ce를 모체로하는 TlxCeCl(x+3y) : Tl₂CeCl5, Tl₂CeBr5, TlCe₂Cl7, TlCe₂Br7 등 4) Eu를 도핑한 TlxSr(Ca,Ba)Cl(x+3y) : TlSr₂Br5,TlSr₂I5, TlCaCl₃ 등 연구 결과가 성공적이어서 원천 특허 출원 6건, 등록 6건, 20건 이상의 국제 학회 발표 및 주저자로 22편의 SCI 저널에 논문을 게재하여 목표를 초과 달성하였다.
□ 연구개발결과의 중요성 1) EC/EC, EC/β+, β+/β+ 붕괴는 아직까지 관측된바가 없어 이러한 희귀핵붕괴 현상을 관측하기 위하여 다양한 고 섬광량 단결정을 개발하였다. 2) 극저 백그라운드 실험을 위한 초순수화 및 이를 측정하기 위한 연구를 수행하여 희귀 핵붕괴 연구에 기여하였다. 3) 입자/핵 검출기, 방사선 및 메디컬 이메징을 위하여서, 기존의 LSO 섬광 결정보다 높은 Z값 및 섬광량을 갖는 탈륨을 기반으로 하는 다수의 신소재 섬광 결정을 개발하여 원천 기술을 확보하였다. 이 연구는 기존의 PET용 섬광 결정 대체 및 더 나은 핵/입자 및 방사선 검출기로 사용이 가능하다.
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