초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
브리지만법을 이용하여 Cs₂LiYCl₆ (CLYC) 무기 섬광체 단결정을 성장하고 기 보유한 무기 섬광결정 특성평가 기술로 성능을 분석하여 중성자 검출 효율을 높이는 성장기술 개발임. 의료장비, 비파괴 검사, 우주 탐사, 핵안보 등 다양한 분야에서 사용 중인 무기 섬광결정의 해외 의존도를 감소시키고 저비용, 고효율 중성자 검출이 가능한 국산 성장기술을 확보하고 후처리를 통한 성능 향상을 딥러닝(Deep learning) 기법과 PSD (Pul

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
브리지만법을 이용하여 Cs₂LiYCl₆ (CLYC) 무기 섬광체 단결정을 성장하고 기 보유한 무기 섬광결정 특성평가 기술로 성능을 분석하여 중성자 검출 효율을 높이는 성장기술 개발임. 의료장비, 비파괴 검사, 우주 탐사, 핵안보 등 다양한 분야에서 사용 중인 무기 섬광결정의 해외 의존도를 감소시키고 저비용, 고효율 중성자 검출이 가능한 국산 성장기술을 확보하고 후처리를 통한 성능 향상을 딥러닝(Deep learning) 기법과 PSD (Pulse shape discrimination)법 연구를 통해 검증할 수 있는 연구를 수행함.

◼ 전체 내용
❍ 중성자 검출을 위한 Cs₂LiYCl₆ (CLYC) 무기 섬광결정 성장 기술 확보:
- CLYC의 화학적 조성비 연구를 통해 합성 조성 기술 확보
- 브리지만법 성장 장비의 성장 제어 조건(성장 속도, 하강 속도 등) 확보
- 브리지만법을 이용한 CLYC 단결정 성장 및 ²⁵²Cf 방사성 동위원소를 통한 중성자 검출 실험 실시
❍ 성장한 CLYC 무기 섬광결정 성장기술 최적화 및 잉곳(ingot) 직경 확대:
- 1인치 이상의 CLYC 잉곳 성장 구현
- 잉곳 직경별 특성 분석을 통한 성장기술 개선
- 다양한 도핑 물질을 선정하여 종류와 농도를 변화시켜 효율적인 중성자 검출을 할 수 있도록 성장기술을 최적화
❍ 성장 후 후처리를 통한 검출소자 성능 개선:
- 열처리(Annealing), 표면처리(Mechanical, Chemical) 등을 통한 후성장 처리를 통해 CLYC 무기 섬광결정 성능(광신호, 에너지 분해능, 감쇠시간 등)을 개선
❍ 성장한 CLYC 무기 섬광결정 성능:
- FOM > 1.0 이상
- Density: 3.3 g/cm³
- Light yield: 15,000 [ph/MeV] (gamma), 40,000[neutrons/MeV] (neutron)
- Energy resolution: 8.0%(@662 keV)
❍ 고효율 PSD법 연구 및 후처리를 통한 CLYC의 성능 극대화:
- 중성자/감마선 구별을 위한 최적의 PSD법 연구
- 딥러닝 기법 중 CNN (Convolutional neural networks) 개념을 적용하여 중성자 검출 정확도를 증대

□ 연구개발성과
❍ 1인치 CLYC 무기 섬광결정 성장기술 확보
- Ce이 도핑된 CLYC:Ce 단결정 성장 및 최적화 기술 확보
- 후처리(표면처리 등) 기술 확보
❍ 중성자 감마선 구별 기술 확보
- 중성자 감마선 파형 구별법 (Pulse shape discrimination, PSD) 개발
- 학습 처리를 통한 파형 구별법 검증

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
❍ 기대효과
- 국산 기술력 확보로 해외 의존도를 감소시키고 소재 부품 경쟁력 강화 기대
- 확보한 성장기술을 토대로 새로운 무기 섬광결정이나 신소재 개발
- PSD법과 딥러닝 기법을 타 분야 연구 개발에 적용
- 의료기기, 산업 분야 등에서의 고성능 검출소자를 활용한 기기 개발 연구 활성화
❍ 활용계획
- 성장기술을 바탕으로 새로운 무기 섬광결정 개발: 감마선, 베타입자, 중성자 등 다양한 방사선 검출용
- 요소기술별 기술이전이나 사업화 가능성 타진
- 응용 분야 영역 확장: 중성자카메라, 의료기기 교정 장치, 테라노스틱스(Theranostics) 장비에 활용 장비 개발 연구

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 연구개발의 필요성 ... 5
• 2) 연구수행 가설 및 최종목표 ... 5
• 3) 연구 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 (2020.06.01.- 2021.02.28.) ... 6
• 2) 2차년도 (2021.03.01. - 2022.02.28.) ... 6
• 3) 3차년도 (2022.03.01. - 2023.02.28.) ... 7
• 4) 4차년도 (2023.03.01. - 2023.05.31.) ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 9
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 10
• 1) 연구성과 ... 10
• 2) 연구성과 활용계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 13