Protection effect of metal balls against high energy photon beams

고에너지 광자선에 대한 금속구의 차폐효과

The purposes of this report are to evaluate whether lead ball and steel ball could be used as protective material of radiation and to acquire physical data of them for protecting 4-10 MV X-ray beams. Lead balls of diameter 2.0～2.5mm or steel balls of diameter 1.5～2.0 mm were filled in an acrylic box of uniform width. An MV radiograph of metal balls in a box were taken to ascertain uniformity of ball distribution in the box. Average density of metal ball and linear attenuation coefficient of metal balls for 4～10 MV X -rays were measured. At the time of measurement of linear attenuation coefficient, Farmer ionization chamber was used and to minimize the scatter effect, distance between the ball and the ionization chamber was 70 cm and field size was 5.5cm${\times}$5.5cm. For comparison, same parameters of lead and steel plates were measured. The distribution of metal balls was uniform in the box. The density of a mixture of lead-air was 6.93g/cm$^3$, 0.611 times density of lead, and the density of a mixture of steel-air was 4.75g/cm$^3$, 0.604 times density of steel. Half-value layers of a mixture of lead-air were 1.89 cm for 4 MV X-ray, 2.07 cm for 6 MV X-ray and 2.16 cm for 10 MV X-ray, and approximately 1.64 times of HVL of lead plate. Half-value layers of a mixture of steel-air were 3.24 cm for 4 MV X-ray, 3.70 cm for 6 MV X-ray and 4.15 cm for 10 MV X-ray, and approximately 1.65 times of HVL of lead plate. Metal balls can be used because they could be distributed evenly. Average densities of mixtures of lead-air and steel-air were 6.93g/cm$^3$, 4.75g/cm$^3$ respectively and approximately 1.65 times of densities of lead and steel. Product of density and HVL for a mixture of metal-air are same as the metal.

납공 (lead ball)과 쇠공(steel ball)을 고에너지 광자선에 대한 차폐재로 이용하는 것이 가능한가를 평가하고 ,4～10MV 엑스선 차폐를 위한 납공과 쇠공의 물리자료를 구하는 것이 목적이다. 직경이 각각 2.0-2.5mm, 1.5-2.0mm 인 납공 및 쇠공을 폭이 균일한 아크릴 용기에 채워, 두께의 균일성 확인을 위해 MV 엑스선사진을 촬영하였으며, 금속공의 평균 밀도와 4～10MV 엑스선에 대한 선감쇠계수를 측정하였다. 선감쇠계수를 측정할 때 Farmer 이온함을 이용하였으며 산란선의 효과를 최소화하기 위해 70cm 거리에서 조사면크기는 5.5cm$\times$5.5cm로 하였다. 비교하기 위해 납판과 철판에 대해서도 같은 종류의 변수를 구하였다. 금속구를 용기에 채웠을 때 분포는 균일하였으며, 납 -공기 혼합물의 밀도는 6.93g/$cm^3$이었으며, 철-공기 혼합물의 밀도는 4.75g/$cm^3$ 이었다. 납의 밀도에 대한 납-공기 혼합물의 밀도의 비는 0.611, 철에 대한 철-공기 혼합물의 밀도의 비는 0.604이었다. 납-공기 혼합물의 반가층은 4MV, 6MV, 10MV 엑스선 각각에 대하여 1.89cm, 2.07cm, 2.16cm 이었으며 납판 반가층의 약 1.64배였다. 철-공기 혼합물의 반가층은 4MV, 6MV, 10MV 엑스선 각각에 대하여 3.24cm, 3.70cm, 4.15cm 이었으며 철판 반가 층의 약 1.65 배였다. 금속구는 용기속에 고르게 채워질 수 있기 때문에 차폐재료로 쓸 수 있다. 납공과 쇠공이 고르게 채워질 때 밀도는 각각 6.93g/$cm^3$, 4.75g/$cm^3$ 이었으며 각각의 반가층은 납 또는 철의 반가층의 1.65배였다. 밀도와 반가층을 곱한 값은 공이나 판에 대해 같은 값이었다.