Radiological Characterization of the High-sensitivity MOSFET Dosimeter

고감도 MOSFET 선량계 방사선학적 특성 연구

Due to their excellence for the high-energy therapy range of photon beams, researchers show increasing interest in applying MOSFET dosimeters to low- and medium-energy applications. In this energy range, however, MOSFET dosimeter is complicated by the fact that the interaction probability of photons shows significant dependence on the atomic number, Z, due to photoelectric effect. The objective of this study is to develop a very detailed 3-dimensional Monte Carlo simulation model of a MOSFET dosimeter for radiological characterizations and calibrations. The sensitive volume of the High-Sensitivity MOSFET dosimeter is very thin (1 ${\mu}{\textrm}{m}$) and the standard MCNP tallies do not accurately determine absorbed dose to the sensitive volume. Therefore, we need to score the energy deposition directly from electrons. The developed model was then used to study various radiological characteristics of the MOSFET dosimeter. the energy dependence was quantified for the energy range 15 keV to 6 MeV; finding maximum dependence of 6.6 at about 40 keV. A commercial computer code, Sabrina, was used to read the particle track information from an MCNP simulation and count the tracks of simulated electrons. The MOSFET dosimeter estimated the calibration factor by 1.16 when the dosimeter was at 15 cm depth in tissue phantom for 662 keV incident photons. Our results showed that the MOSFET dosimeter estimated by 1.11 for 1.25 MeV photons for the same condition.

MOSFET 선량계는 기존의 선량계들에 비해 여러 가지 장점이 있기 때문에 최근에 방사선 치료뿐만 아니라 방사선 진단 등 기타 여러 분야에서 선량검증을 위해 시도되고 있다. 하지만 이렇게 사용되기 위해서는 중ㆍ저에너지 범위의 광자선에 대한 MOSFET 선량계의 방사선학적 특성파악이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고감도 MOSFET 선량계의 여러가지 방사선학적 특성을 자세하게 연구할 수 있는 3차원 몬테칼로 전산모사 모델을 개발하였다. 고감도 MOSFET 선량계의 검출부위는 매우 얇아서 MCNP에서 기본적으로 제공하는 Tally를 사용하면 검출부위에 흡수된 에너지를 정확하게 결정할 수 없으므로 검출부위에 주어진 에너지를 전자들의 트랙들로부터 직접 계산하는 방법을 채택하였다. 개발된 모델은 에너지 의존도, 전자 기여도, 깊이 의존도 등의 MOSFET 선량계의 방사선학적 특성을 연구하기 위해 사용되었다. 에너지 의존도는 15 keV에서 6 MeV 에너지 범위에서 정량화하였는데 약 40 keV에서 최대 6.6으로 나타났다. 본 연구에서는 PTRAC 파일과 Sabrina 코드를 이용하여 MOSFET 선량계 각 부분에서의 전자 기여도를 조사하였다. 깊이 의존도는 신체 내 평균 깊이를 15 cm로 가정할 때 0.662 MeV의 경우는 교정인자 1.16 그리고 1.25 MeV의 경우는 교정인자 1.11을 사용하여 깊이 의존도에 의한 오차를 줄일 수 있다.