• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권1호
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• pp.48-54
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• 2007

본 연구는 MOSFET (Metal Oxide Semiconductors Fleid Effect Transistors) 선량계의 교정과 특성분석을 위해서, 자체 팬톰을 개발하고 이 팬톰을 적용하여 표준감도와 고감도 두 종류의 MOSFET선량계의 특성을 비교 평가하는 것이다. 본 연구에서 개발한 팬톰은 직경 10cm의 반구형 모양인 팬톰과 1cm 두께 $30{\times}30cm^2$의 평판형의 팬톰으로 아크릴로 제작되었다. 평판형 팬톰은 MOSFET 선량계의 교정과 선량재현성, 선량직선성, 선량률 의존성을 측정하는데 사용하였으며 반구형 팬톰은 빔 입사각도 및 선량계 방향에 대한 MOSFET 선량계 특성을 분석하기 위해서 사용하였다. 모든 측정과정은 선형가속기(CL21EX, Varian, USA)의 6 MV 광자선, SSD 100cm, 조사면 $10{\times}10 cm^2$에서 수행하였다 선량계 교정과 선량재현성 평가에 사용된 5개의 표준감도와 고감도 MOSFET 선량계에 각각 200 cGy로 5번 반복 조사하여 $1.09{\pm}0.01{\sim}1.12{\pm}0.02,\;2.81{\pm}0.03{\sim}2.85{\pm}0.04mV/cGy$. 범위의 평균 교정계수가 결정되었고 선론쌔현성은 두 선량계 모두 2%이내로 거의 동일하였다. $5{\sim}600\;cGy$ 범위에서의 선량직선성은 두 MOSFET 선량계 모두 결정계수 $R^2=0.997$, 0.999인 좋은 선량직선성을 나타내었다. 200 cGy로 $100{\sim}600\;MU/min$ 범위의 선량률 의존성도 1%이내로 두 선량계가 동일하게 나타났다. 그러나 빔 입사각도와 선량계 방향의 의존성 평가에서, 표준감도와 고감도 MOSFET선량계는 평균적으로 빔 입사각도에 대해 13%, 10%의 변동폭과 ${\pm}4.4%$와 ${\pm}2.1%$의 표준편차가 있었으며, 선량계 방향에 대해 5%, 2%의 변동폭, ${\pm}2.1%$와 ${\pm}1.5%$의 표준편차로 두 선량계 간 현저한 차이를 나타났다 그러므로 여러 방향의 치료빔을 사용하는 방사선 치료의 선량검증을 위해서는 빔 입사각도와 선량계 방향의 의존성이 적은 고감도 MOSFET 선량계를 사용하는 것이 표준감도 WOSFET 선량계를 사용하는 것보다는 더 정확한 선량검증을 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권2호
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• pp.97-104
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• 2006

최근 방사선 치료 및 진단 분야에서 선량 측정을 위하여 다양하게 사용되고 있는 MOSFET 선량계는 검출부위가 실리콘으로 이루어져 있으며 다른 검출기들과 마찬가지로 어느 정도의 에너지 의존도와 방향 의존도를 보인다. 따라서 MOSFET 선량제가 공기 중이 아닌 모의피폭체 내에서 선량 측정에 사용될 경우 낮은 에너지를 갖는 산란 광자 등 이차 광자들로 인하여 선량을 실제보다. 높게 평가하게 된다. 본 연구에서는 MOSFET 선량계의 에너지 의존도와 방향 의존도로 인하여 발생하는 오차를 보정하기 위한 선량보정인자를 몬테카를로 전산모사 기법을 이용하여 계산하였다. 먼저 사용되는 인형 모의 피폭체의 체적소 모의피폭체(Voxel Phanom)를 CT 영상을 이용하여 제작하였으며 제작된 체적소 모의 피폭체를 몬테카를로 전산코드로 구현한 후, 모의피폭체 내 각 선량계 지점에서 입사하는 광자의 에너지 및 방향별 에너지 스펙트럼을 계산하였다. 각각의 선량계 지점에서 0.662 MeV와 1.25 MeV의 광자빔을 고려하였으며 또한 MOSFET 선량계의 방향은 실리콘 베이스 방향과 에폭시 방향을 고려하였다. 주어진 선량제 지점에서의 선량보정인자는 계산된 에너지 의존도들의 중간간을 이용하여 결정하였으며 이렇게 결정된 각 선량계 지점에서 선량보정인자는 0.89-0.97 범위의 값들을 나타내었다. 본 연구결과에 따르면 MOSFET 선량계를 이용하여 인형 모의피폭체 내에 선량을 측정할 때 에너지 의존도와 방향 의존도를 고려하지 않을 경우 측정 위치에 따라 $3{\sim}11%$ 정도의 측정오차가 발생할 수 있다. 그러므로 인형 모의피폭체 내의 선량을 정확하게 측정하기 위해서는 선량보정인자를 각 선량계에 필히 적용해주어야 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권4호
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• pp.215-219
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• 2004

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.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권4호
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• pp.165-171
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• 2006

국내에서는 현재 물리적 인형 모의피폭체와 수십 개의 소형 MOSFET 선량계를 이용하여 유효선량(Effective Dose)을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 시스템을 개발 중에 있다. 이때 사용되는 MOSFET 선량계는 그 크기가 매우 작으며, 상대적으로 높은 민감도를 가지고 선량을 실시간으로 측정할 수 있다는 장점이 있는 반면, 검출부위가 조직등가 물질이 아닌 실리콘으로 이루어져 있어 저에너지 광자에 대하여 적절한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 몬테칼로 전산모사 방법을 사용하여 증기발생기 수실 내부의 에너지 스펙트럼에 대한 MOSFET 선량계의 선량보정인자 값들을 계산하였으며, 이렇게 계산된 보정인자 값들을 선행 연구에서 구한 값, 즉 0.662 MeV와 1.25 MeV의 광자만을 이용하여 구한 선량보정인자 값들과 비교하여 보았다. 비교 결과, 두 서로 다른 조건에서의 선량보정인자들은 큰 차이를 보이지 않았으며$(\leq1.5%)$, 따라서 선행 연구에서 구한 선량보정인자들을 원자력발전소의 증기발생기 수실에 그대로 적용하여도 큰 문제가 없음을 알 수 있었다. 또한, 증기발생기 수실에 대하여 결정된 선량보정인자들을 실측된 MOSFET 선량계의 선량값들에 적용하여 선량보정에 따라 유효선량이 어느 정도 변화하는 가를 확인한 결과, 유효선량은 선량보정인자를 적용할 경우가 적용하지 않을 경우에 비해 약 7% 정도 낮게 평가됨을 알 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권2호
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• pp.107-113
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• 2015

목 적 : 유방암 치료에 있어 피부선량의 측정은 매우 중요하다. 치료계획시에는 처방선량에 비해 초과선량이나 부족선량이 생길 수 있으므로 이에 대한 유방암의 여러 가지 치료계획간 피부선량 평가가 필요하다. 이에 대해 본원에서는 다양한 선량계를 이용하여 선량을 분석하여 유방암치료에 적용하고자 한다. 대상 및 방법 : 유방암은 기본적으로 접선방향 치료계획 시 일어나는 skin dose(Drain site, Scar)의 선량차이를 알아보기 위하여 인체모형팬텀을 이용하였다. 인체모형팬텀을 전산화단층촬영하고 전산화치료계획에서 open과 쐐기필터(Wedge filter)를 이용한 치료계획, Field-in-Field를 이용한 치료계획, 그리고 Dose fluence를 이용한 Irregular compensation 치료계획을 세우고 컴퓨터치료계획 프로그램(Eclipse)으로 선량관심점과 측정점의 선량을 비교하였다. 치료실에서 인체모형팬텀을 위치시키고 선량비교를 위하여 각 치료계획 측정점에 열형광선량계(themoluminesence dosimeter, TLD)와 MOSFET(Metal oxide-silicon field effect transistor)을 이용하여 선량을 측정하여 비교평가 하였다. 결 과 : 피부선량은 치료계획 중심점을 기준으로 위와 아래는 Dose fluence를 이용한 Irregular compensation 치료계획 사용 시 MOSFET을 이용한 선량측정에서 가장 많은 선량이 들어가는 것으로 나타났다. 내측과 외측의 측정선량은 open과 쐐기필터 치료계획에서 TLD와 MOSFET을 이용하여 측정시 5.7%에서 10.3%까지 낮게 나타났다. 반대쪽 유방의 선량은 open 치료계획이 가장 적었고, Dose fluence를 이용한 Irregular compensation 치료계획을 사용 시 가장 많은 선량이 측정되었다. 치료종별 치료계획상에서는 내측과 외측의 선량편차가 가장 컸으며, TLD와 MOSFET 측정시에도 같은 경향을 보였다. 외측은 TLD, 내측은 MOSFET이 가장 편차가 컸다. 결 론 : 치료계획에 따른 피부선량은 전반적으로 Dose fluence를 이용한 Irregular compensation의 치료계획을 사용 시 가장 많이 들어가는 것으로 나타났으며, 이는 많은 MLC의 움직임에 의한 산란선 영향으로 생각된다. 모든 치료계획에서 피부의 위치에 따라 약간의 차이는 있으나 부족선량이 생기는 부분에서는 내측의 내유임파절(Intramammary lymph nodes)선량이나 Scar, Drain site등에서 세심한 주의가 필요하다. 부족선량을 높이기위해서는 Dose fluence를 이용한 Irregular compensation의 치료계획을 사용하는 것이 좋겠으나, 전체적인 선량을 높이기보다는 선택적인 범위내에서 선량을 높이게 되므로 환자의 연령이나 움짐임 등을 고려하여 치료기술을 선택하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.430-432
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• 2005

저에너지 중성자가 가톨리늄(Gd) 막에 입사되면 중성자 포획과정에서 전환전자가 생성된다. 이 전환전자에 의해 pMOSFET $SiO_2$ 산화층에서 발생된 전자-전공쌍이 발생되고, 이 가운데 정공은 산화층 내부에 쉽게 붙잡혀(Trap) 양전하 센터로 작용하게 된다. 이 축적된 전하는 pMOSFET의 문턱전압(Threshold voltage)을 변화시킨다. 본 연구에서는 이러한 간접측정 원리를 이용하여 열중성자를 실기간 탐지할 수 있는 반도체형 탐지소자를 개발하고 하나로(HANARO) 방사선장에서의 시험을 통해 성능을 검증하였다. 그리고 감도관련 변수의 최적화를 통하여 작업자가 사용 가능한 범위의 고감도 열중성자 선량계로 개선 제작하였다. 개발된 선량계는 소형으로 실시간 열중성자 측정이 가능하며 감마방사선으로부터 독립적으로 열중성자를 측정할 수 있는 장점도 지니고 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권1호
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• pp.17-23
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• 2006

생체내선량측정법(In vivo dosimetry)은 방사선치료 시 선량학적 오차 및 치료장비의 비정상적인 작동을 검출할 수 있는 환자 치료검증방법이다 본 연구에서는 생체내선량측정법 중 환자 체표면에 선량계를 부착하여 환자 치료와 동시에 치료 검증을 할 수 있는 체표면선량측정법을 연구하였다. 이를 위해 선량 재현성 및 방향성이 우수한 MOSFET 검출기를 이용하였다. 선량 검증의 유용성 평가를 위해 치료계획장비의 치료계획검증기능을 이용하여 선량측정지점의 전달선량을 획득하였으며, 이를 MOSFET 검출기의 측정 결과와 비교 분석하였다. 그 결과 MOSFET 검출기의 교정값 및 재현성은 제작사가 제시한 기준값에 대해 ${\pm}2%$ 이내에서 일치하였고, 각 환자에서의 체표면선량측정값은 치료계획에서 얻은 값과 ${\pm}5%$이내에서 일치함을 알 수 있었다. 기존의 전리함과 다이오드 검출기를 사용한 체표면선량측정법은 단순한 치료기법에만 한정하여 사용할 수 있었다. 그러나 본 연구에서 이용한 MOSFET 검출기는 복잡한 방사선치료기법(3 dimensional radiotherapy, intensity modulated radiotherapy)에서 치료계획상의 전달선량을 환자 체표면에서 직접적으로 측정할 수 있어 임상적용의 유용함을 알 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제15권2호
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• pp.102-105
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• 2006

In-vivo dosimetry is an essential tool of quality assurance programs in radiotherapy. The most commonly used techniques to verify dose are thermoluminescence dosimeter (TLD) and diode detectors. Metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) has been recently proposed for using in radiation therapy with many advantages. The reproducibility, linearity, isotropy, dose rate dependence of the MOSFET dosimeter were studied and its availability was verified. Consequently the results can be used to improve therapeutic planning procedure and minimize treatment errors in radiotherapy.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.95-101
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• 1999

반도체 센서(p-MOSFET)가 이온화 방사선에 노출되면 산화층내에 전자-정공이 생성되고, 이들 중에서 이동도가 낮은 정공은 이동중 산화층내에 트랩(trap)되어 센서의 출력 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 p-MOSFET를 방사선 누적선량 모니터링 센서로 활용하기 위해 국산 및 일산의 상용 p-MOSFET를 Co-60 $\gamma$선원을 갖춘 고준위 조사시설에서 조사한 후 출력특성의 변화를 분석하였다. 방사선 조사실험 결과 p-MOSFET는 조사된 누적 방사선량에 비례하여 문턱전압(threshold voltage, $V_T$)이 변화됨과 이 변화에는 선형적 특성을 지님을 알 수 있었다. 본 논문의 결과를 통하여 저가의 상용 p-MOSFET를 이용한 우수한 성능의 방사선 누적선량 모니터링 센서를 개발할 수 있음을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.383-389
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• 2011

Geant4와 DICOM 파일의 연동을 이용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 실제 환자의 흡수선량을 산출하는 새로운 방법을 제시하고, Geant4 계산코드의 검증을 위해 MOSFET 선량계를 이용하여 PMMA 모의 팬텀 깊이에 따른 중심에서의 흡수선량 실측값과 Geant4 시뮬레이션 결과값을 비교하였다. PMMA slab의 불완전한 압착으로 인해 발생한 불균등한 간격의 공기층이 존재하지 않은 부분에서는 X선 조사야 $15{\times}15cm^2$와 $20{\times}20cm^2$에서 각각 $0.46{\pm}4.69%$와 $-0.75{\pm}5.19%$로 나타났다. PMMA 모의 팬텀의 불완전한 압착에 의해 나타난 오차를 제외하면 Geant4와 DICOM 파일의 연동을 통한 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 계산값이 잘 일치함을 알 수 있다.