• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.493-494
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• 2011

수 MeV~수십 MeV 양성자빔을 이용해 백금, 은 등의 나노입자 제조실험을 수행하였다. 나노 입자는 의료분야와 산업 분야에서 그 응용성이 다양해 여러 지 방법을 이용한 제조기술이 개발되고 있다. 전자빔, 감마선, 양성자빔 등의 방사선을 이용한 나노입자 제조방법은 가장 널리 이용되고 있는 화학적 제조방법에 비해 비교적 공정이 단순하다는 장점을 가지고 있지만 공정 변수의 제어방법이 확립되어 있지 않아 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 특히, 양성자빔의 경우 에너지에 따른 투과깊이의 조절과 플럭스나 총 선량, LET (Linear Energy Transfer) 등의 변수와 제조된 나노입자의 상관관계 등에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 백금산 용액을 이용한 나노입자 제조 결과와 대면적 양성자빔을 이용하기 위한 초음파 이용 나노입자제조장치의 제작 및 실험결과에 대해 논하고 향후 건설될 100MeV 선형 양성자가속장치의 나노입자 제조실험에의 응용을 위한 이용시설을 소개하고자 한다. 나노입자 제조실험은 한국원자력의학원의 MC-50 싸이클로트론을 이용하여 수행하였으며, 가속기로부터 인출되는 에너지는 35, 45MeV, 빔전류는 수십 nA~수${\mu}A$의 범위 내에서 조절하였다. 제조된 나노입자는 TEM을 이용하여 그 크기와 분포를 관찰하였다. 대면적의 양성자빔을 이용하는 경우, 수mm의 두께와 수십 cm의 직경을 가지는 원반 모양의 시료용기를 사용하여 양성자빔의 에너지와 선량을 정확히 조절할 수 있게 되는데 이 때 용기 내 시료와 양성자빔간의 균일한 반응을 위해 용액을 적절하게 섞어 주어야만 한다. 이러한 목적으로 초음파를 이용하여 나노입자 제조장치를 제작하여 실험을 수행하였다. 나노입자 제조는 현재 교과부의 지원으로 경주 건천지역에 건설되고 있는 100MeV 선형양성자가속기의 주요 이용 분야 중의 하나로 20MeV 빔라인 중 한 개의 빔라인과 표적실을 나노입자 제조 등의 실험을 위한 시설로 구축 중이다. 최대 평균전류 1.6mA 까지 가능하고 펄스폭은 0.05~1.33 msec까지 조절가능하도록 개발되고 있다.

• Journal of Drive and Control
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• v.10 no.1
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• pp.68-71
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• 2013

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.14 no.3
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• pp.193-201
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• 2020

The purpose of this study is to evaluate the photon characteristics according to the material and thickness of the electrons incidented through a linear accelerator. The computer simulation design is a linear accelerator target consisting of a 2 mm thick tungsten single material and a 1.8 mm and 2.3 mm thick tungsten and copper composite material. In the research method, First, the behavior of primary particles in the target was evaluated by electron fluence and electron energy deposition. Second, photons occurring within the target were evaluated by photon fluence. Finally, the photon angle-energy distribution at a distance of 1 m from the target was evaluated by photon fluence. As a result, first, electrons, which are primary particles, were not released out of the target for electron fluence and energy deposition in the target of a single material and a composite material. Then, electrons were linearly attenuated negatively according to the target thickness. Second, it was found that the composite material target had a higher photon generation than the single material target. This confirmed that the material composition and thickness influences photon production. Finally, photon fluence according to the angular distribution required for shielding analysis was calculated. These results confirmed that the photon generation rate differed depending on the material and thickness of the linear accelerator target. Therefore, this study is necessary for designing and operating a linear accelerator use facility for container security screening that is being introduced in the country. In addition, it is thought that it can be used as basic data for radiation protection.

• Journal of radiological science and technology
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• v.39 no.4
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• pp.571-575
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• 2016

Monte Carlo simulations are widely used as the most accurate technique for dose calculation in radiation therapy. In this paper, the GATE6(Geant4 Application for Tomographic Emission ver.6) code was employed to calculate the dosimetric performance of the photon beams from a linear accelerator(LINAC). The treatment head of a Varian 21EX Clinac was modeled including the major geometric structures within the beam path such as a target, a primary collimator, a flattening filter, a ion chamber, and jaws. The 6 MV photon spectra were characterized in a standard $10{\times}10cm^2$ field at 100 cm source-to-surface distance(SSD) and subsequent dose estimations were made in a water phantom. The measurements of percentage depth dose and dose profiles were performed with 3D water phantom and the simulated data was compared to measured reference data. The simulated results agreed very well with the measured data. It has been found that the GATE6 code is an effective tool for dose optimization in radiotherapy applications.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.38.2-38.2
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• 2009

마이크로노즐은 우주공간에서 인공위성의 자세를 바로잡는 데 필요한 마이크로 로켓에 들어가는 필수적인 부품이다. 마이크로 노즐은 또한 나노입자 적층 시스템(nano-particle deposition system, NPDS)에 들어갈 수 있다. NPDS는 세라믹 또는 금속 나노분말 입자를 노즐을 통해 초음속으로 가속시킨 뒤 상온에서 이를 기판에 적층시키는 새로운 시스템이다. 본 연구의 목표는 NPDS에 쓰이는 노즐을 일반적인 반도체 공정을 이용하여 마이크론 스케일의 목을 갖도록 한 마이크로노즐을 제작하는 데 있다. 보쉬 공정은 이러한 마이크로노즐을 제작하는데 필수적인 공정으로, 유도결합플라즈마를 이용해 실리콘 웨이퍼를 식각시키는 기술을 말한다. 보쉬 공정에 사용되는 플라즈마 기체는 $SF_6$와 $C_4F_8$인데, 이 두 가지 기체를 번갈아가면서 사용하여 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하는 것이 그 특징이다. 보쉬 공정에는 다양한 변수가 존재하며 이를 적절히 통제하면 마이크로노즐에 적합한 프로파일을 실리콘 웨이퍼 내에 형성시킬 수 있다. 본 연구에서는 보쉬 공정을 이용하여 3차원 마이크로 노즐을 제작하였다. 기존에 반응성이온식각(deep reactive ion etching, DRIE) 공정을 통해 마이크로노즐을 제작한 사례가 많이 보고되었지만 이들은 모두 2차원적으로 마이크로노즐을 제작하였다. 2차원적으로 제작한 마이크로노즐은 마이크로 로켓에 주로 사용되었지만, 초음속으로 가속된 분말이 노즐의 형상으로 인한 유체 흐름의 불안정성 때문에 NPDS에서는 오래도록 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 마이크로노즐을 3차원 형상으로 제작함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.183.1-183.1
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• 2013

70 MeV 사이클로트론의 인젝션 빔 라인은 Multi-CUSP 이온원에서 인출된 H- 빔을 펄스 또는 번칭하여 인플렉터를 통해 사이클로트론의 가속영역인 Dee로 전송하는 역할을 한다. 이 때, 빔을 번칭 시킴으로써 가속효율을 높이고, 손실을 줄여 높은 전류의 빔을 공급할 수 있도록 해야한다. 인젝션 시스템은 einzel lens, chopper, buncher, solenoid 등으로 구성된다. Einzel lens는 빔을 buncher의 중심으로 집속시켜 buncher의 번칭 효율을 높이고, buncher는 전기장을 이용하여 빔을 진행방향으로 집속시키는 기능을 갖는다. Chopper는 번칭된 빔을 일정 주기로 편향을 시켜 펄스 빔의 형태로 전송하는 역할을 한다. 솔레노이드는 적절한 자기장을 이용하여 빔을 집속시켜 인플렉터로 전송한다. 본 연구에서는 사이클로트론의 고전류 인젝션 시스템을 구축하고 각각의 구성요소에서 빔 envelope를 계산하고 비교하였다. SIMION code는 user가 지정한 특성을 가진 개별 입자의 궤도를 추적하는 프로그램으로 인젝션 시스템을 구성하는 각각의 컴포넌트에서의 입자의 진행모습과 buncher를 이용하여 빔의 전송 밀도가 향상됨을 확인하였다. 아울러 TRANSPORT 및 TURTLE 프로그램을 이용하여 SIMION을 통해 계산된 빔의 envelope과 비교하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.2
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• pp.120-126
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• 2013

Increasing numbers of space debris around the earth now pose a major threat to satellites as their impact velocity may reach up to several km/s. We use a pulse laser to accelerate a miniflyer for mimicking the space debris. The multi-layer coat on the confined medium is known to promote a higher acceleration. However, it requires some special techniques which take somewhat long time and cost to coat. Instead, we devised a simple concept to coat by the black lacquer paint on a flyer. It shows improvement in the flyer velocity by 1.5-2 times the uncoated, and the resulting velocity reached 1.42km/s with Nd:YAG laser energy under 1.4 joules. The resulting velocity is suitable for satellite vulnerability test for debris impact in the geostationary orbit.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.233-233
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• 2011

ECR 이온원을 가볍고 작게 하면서 운전을 단순화함으로써 유지보수를 최소화하는 것은 특히 의료용 중입자 가속기에서 매우 중요한 조건 중 하나가 된다. 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 의료용 중입자가속기의 이온원으로 영구자석형 ECR 이온원을 개념 설계하였다. 영구자석은 이온원 입출구에서 강력한 축방향 자장을 만들기 위한 솔레노이드 자석 두 개와 반경방향 자장을 만들어 주기 6극 자석으로 구성된다. 또한 축방향 자장 흐름을 효과적으로 만들어주기 위한 두 개의 링 형 자석을 추가하여 자장의 강도를 높였다. 그러나 영구자석으로만 만들어진 자장 구조는 제작과 동시에 고정이 되어 수정이 불가능하기 때문에 제작 후 매우 제한적인 운전영역을 가질 뿐 만 아니라 최악의 경우에는 운전조건을 찾지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 본 설계에서는 그림과 같이 두 개의 작은 보조 솔레노이드 전자석을 추가하여, 최소한의 운전조건으로 ECR 이온원의 공명영역을 결정하는 최소 자장의 구조뿐만 아니라 축방향 자장의 세기도 각각 능동적으로 제어할 수 있도록 하였다. 또한 마이크로파원으로는 TWT (Traveling Wave Tube)를 사용하여 10 GHz에서 14 GHz 까지 다양한 주파수에서 운전이 가능할 수 있도록 설계하였다. 이러한 설계를 통하여 다양한 운전조건을 가질 수 있는 안정된 ECR 이온원을 부피가 작으면서도 유지보수를 최소화하는 구조로 만들 수 있으며, 본 이온원은 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 목적뿐 만 아니라 다양한 중이온을 작은 규모로 만들어내기 위한 장치에서도 사용될 수 있다.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.14 no.5
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• pp.407-413
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• 1986

In an agitated bead reaction system, the enzymatic saccharification of uncooked starch was substantially enhanced. The enhancement mechanism was investigated front the view of the structural aspect of starch. The mechanical impact caused by the movement of the attrition-milling media resulted neither the destruction of microcrystalline structure nor the fragmentation of starch granule. instead, the most distinct phenomenon was the swelling of starch granule up to about 2.5 times, and the swelling mechanism was not similar with that caused by cooking. However, in the case of the enzyme addition in the attrition coupled reaction system, the swollen starch was easily fragmented into the large number of small particles by the synergistic action of the enzyme and milling-media. The exposed surface area of the fragmented particles plays the major role in enhancing the saccharification. The saccharification rate was quite different depending on the source of starch, the reason was discussed in terms of the granular structure of uncooked starches.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.9 no.4
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• pp.239-247
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• 2015

It should be accurate dose calculation to increase the efficiency of radiation therapy, and it is priority to figure out the beam characteristics for this purpose. The target and primary collimator in head components of the linear accelerator have the greatest influence on determining the beam characteristics which is caused by backscatter and it is the factor to consider the shielding structures and equipment management. In this study, we made modeling of the linear accelerator through the Geant4 Monte Carlo simulation and investigated backscatter according to the change of the size and shape in head components. For the scattered electrons, it showed the greatest number of distributions inside of the inner radius at primary collimator. But, for the scattered photons which have the high energy, it was mostly located outside of the inner radius at primary collimator. Scattered positrons showed a small occurrence in about 0.03%. According to the change of the inner radius at primary collimator, it was great changes in the inside of inner radius for all three scattered particles. According to the change of the outer radius at primary collimator, it was shown some considerable effects from more than 60 mm outer radius. It was no significant effect according to the change of target thickness. In this study, we found that backscatter should be considered, and figured out that geometric size and shape of the peripheral components are the factors that influences the backscatter effect.