Background: Industrial X-ray CT system is normally applied to non-destructive testing (NDT) for industrial product made from metal. Furthermore there are some special CT systems, which have an ability to inspect nuclear fuel assemblies or rocket motors, using high power and high energy (more than 6 MeV) pulsed X-ray source. In these case, pulsed X-ray are produced by the electron linear accelerator, and a huge number of photons with a wide energy spectrum are produced within a very short period. Consequently, it is difficult to measure the X-ray energy spectrum for such accelerator-based X-ray sources using simple spectrometry. Due to this difficulty, unexpected images and artifacts which lead to incorrect density information and dimensions of specimens cannot be avoided in CT images. For getting highly precise CT images, it is important to know the precise energy spectrum of emitted X-rays. Materials and Methods: In order to realize it we investigated a new approach utilizing the Bayesian estimation method combined with an attenuation curve measurement using step shaped attenuation material. This method was validated by precise measurement of energy spectrum from a 1 MeV electron accelerator. In this study, to extend the applicable X-ray energy range we tried to measure energy spectra of X-ray sources from 6 and 9 MeV linear accelerators by using the recently developed method. Results and Discussion: In this study, an attenuation curves are measured by using a step-shaped attenuation materials of aluminum and steel individually, and the each X-ray spectrum is reconstructed from the measured attenuation curve by the spectrum type Bayesian estimation method. Conclusion: The obtained result shows good agreement with simulated spectra, and the presently developed technique is adaptable for high energy X-ray source more than 6 MeV.
Oliver, Namuwonge;Ramli, Ramzun Maizan;Azman, Nurul Zahirah Noor
Nuclear Engineering and Technology
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제54권9호
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pp.3459-3469
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2022
Matrix composites of n-WO3/n-Bi2O3/PVA with different loadings of n-WO3/n-Bi2O3 mixtures (0-15 wt%) and starch (0 and 3 wt%) were fabricated by using melt-mixing method. The X-ray attenuation capability were evaluated based on mass attenuation coefficient (μ/⍴) using a general diagnostic X-ray machine at 40-100 kVp. The effect of starch addition on the dispersion of the fillers in the PVA matrix were observed by using FESEM through morphological analysis. The fabricated samples have shrunken and caused their thickness to be decreased (0.35 mm-0.55 mm) after the drying process even though fixed thickness (2.0 mm) was set initially. The density and HVL values of the samples with 3 wt% starch was seen lower than samples without starch (0 wt%), however the former have provided improvement in filler dispersion and better X-ray attenuation capability compared to the latter. As conclusion, the matrix composite of n-WO3/n-Bi2O3/PVA with 15 wt% of n-Bi2O3, 8 wt% of n-WO3 and 3 wt% starch can be selected as the best promising candidate for X-ray shielding materials.
The LIGA X-ray exposure step was modelled into three inequalities, by assuming that the X-ray energy attenuated within a resist is deposited only in the localized range of the resist. From these inequalities, equations for the minimum and maximum exposure times required for a good quality microstructure were obtained. Also, an equation for the thickness of an X-ray mask absorber was obtained from the exposure requirement of threshold dose deposition. The calculation method of the synchrotron radiation power from a synchrotron radiation source was introduced and applied to an X-ray exposure step. A power from a synchrotron radiation source was introduced and applied to an X-ray exposure step/ A power function of photon energy, approximating the attenuation length of the representative LIGA resist, PMMA, and the mean photon energy of the XZ-rays incident upon an X-ray mask absorber were applied to the above mentioned equations. Consequently, the tendencies of the minimum and maximum exposure and with respect to mean photon energy and thick ness of PMMA was obtained. Additionally, the tendencies of the necessary thickness of PMMA and photon energy of the X-ray mask absorber with respect to thickness of PMMA and photon energy of the X-rays incident upon an X-ray mask absorber were examined. The minimum exposure time increases monotonically with increasing mean photon energy for the same total power density and is not a function of the thickness of resist. The minimum exposure time increases with increasing mean photon energy for the same total power density in the case of the general LIGA process, where the thickness of PMMA is thinner than the attenuation length of PMMA. Additionally, the minimum exposure time increases monotonically with increasing thickness of PMMA. The maximally exposable thickness of resist is proportional to the attenuation length of the resist at the mean photon energy with its proportional constant of ln $(Dd_m/D_{dv})$. The necessary thickness of a gold X-ray mask absorber due to absorption edges of gold, increases smoothly with increasing PMMA thickness ratio, and is independent of the total power density itself. The simplicity of the derived equations has made clearly understandable the X-ray exposure phenomenon and the correlation among the exposure times, the attenuation coefficient and the thickness of an X-ray mask absorber, the attenuation coefficient and the thickness of the resist, and the synchrotron radiation power density.
CT is a diagnostic tool with many clinical applications. The CT voxel intensity is related to the magnitude of X-ray attenuation, which is not unique to a given material. Substances with different chemical compositions can be represented by similar voxel intensities, making the classification of different tissue types challenging. Compared to the conventional single-energy CT, spectral CT is an emerging technology offering superior material differentiation, which is achieved using the energy dependence of X-ray attenuation in any material. A specific form of spectral CT is dual-energy imaging, in which an additional X-ray attenuation measurement is obtained at a second X-ray energy. Dual-energy CT has been implemented in clinical settings with great success. This paper reviews the theoretical basis and practical implementation of spectral/dual-energy CT.
The study was carried out by numerical integration based on the diffraction properties and elemental composition. The elemental compositions of breast tissues in the literature were tested. The photon attenuation coefficients calculated using the recent elemental composition were found within 0.2-16% for adipose tissue and within 0.04-17% for glandular tissue with the experimental reference data. The attenuation coefficients of cancerous breast tissue calculated according to the elemental content previously measured in breast cancer patients were found within 0-17% with experimental data in the literature. The attenuation coefficients are of great interest to medical research. To calculate realistic attenuation coefficients, the characteristic coherent scatter, which is most intense at small angles, must be considered. For this reason, experimentally measured form factor data were reviewed, and the most compatible one with the theoretical form factor data produced in this study was used at low momentum transfer x (0 < x ≤ 8 nm-1). The differential linear coherent scattering distributions were calculated for an energy value of 17.44 keV and compared with their experimental counterparts.
본 연구의 목적은 실험으로 6 MV X-선 빔의 등가에너지를 결정하는 데 있다. 6 MV X-선 빔에 대한 납의 반가층은 전리함을 사용하여 측정하였다. 선감쇠계수는 측정된 반가층을 사용하여 계산하였다. 그리고 질량감쇠계수는 납의 밀도로 선감쇠계수를 나누어 얻었다. 얻어진 질량감쇠계수의 등가에너지는 미국표준기술연구소에서 주어진 납의 광자에너지 대 질량감쇠계수 자료를 사용하여 결정하였다. 그 결과로서, 6 MV X-선 빔에 대한 등가에너지는 1.61 MeV로 결정되었다. 이 등가에너지는 Reft가 보고한 것 보다 약 30% 낮게 결정되었다. 그 원인은 납 감쇠기 사이의 공기공동의 존재에 기인한 것으로 추정된다.
이 연구의 목적은 다종에너지 X선 빔의 유효에너지를 결정하는데 있다. 80 kVp X선 빔에 대한 알루미늄의 반가층은 광자극형광나노닷선량계들(OSLnDs)을 사용하여 측정하였다. 선감쇠계수(${\mu}$)는 측정된 반가층을 사용하여 계산하였다. 그리고 질량감쇠계수(${\mu}/{\rho}$)는 알루미늄의 밀도로 선감쇠계수를 나누어 얻었다. 얻어진 질량감쇠계수의 유효에너지($E_{eff}$)는 미국표준기술연구소(NIST)에서 주어진 알루미늄의 광자에너지들에 대한 X선질량감쇠계수들의 자료를 사용하여 결정하였다. 결과로서, 반가층, 선감쇠계수 및 질량감쇠계수는 각각 2.262 mmAl, $3.06cm^{-1}$, $1.114cm^2/g$이다. 그리고 유효에너지는 29.79 keV에서 결정되었다.
이 연구의 목적은 유방촬영의 X-선 빔에서 유효광자에너지를 쉽게 계산할 수 있는 계산식을 구하는데 있다. X2 MAM Sensor를 사용하여 각각의 설정관전압에 대하여 측정관전압을 얻었다. 알루미늄 여과체의 알루미늄에 대한 질량감쇠계수는 각각의 측정관전압 X-선 빔에서 반가층 측정으로부터 구하였다. 각각의 측정관전압 X-선 빔으로부터 구하여진 알루미늄의 질량감쇠계수는 NIST로부터 얻어진 광자에너지별 알루미늄의 질량감쇠계수에 대응시켰다. 일치하는 질량감쇠계수에 대응하는 광자에너지가 유효광자에너지로 결정되었다. 결정된 유효광자에너지의 계산식은 Origin pro 2019b 통계프로그램에서 각각의 측정관전압에 대한 유효광자에너지를 다항식으로 정합하여 y=28.98968-1.91738x+0.07786x2-0.000946717x3으로 얻었다. 여기서 x는 측정관전압이고, y는 유효광자에너지이다. 이 연구에서 얻어진 유방촬영 X-선 빔의 유효광자에너지의 계산식은 임상에서 X-선 빔과 어떤 물질과의 상호작용 계수를 구하는데 아주 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
Background: Ionizing radiation is known to be harmful to human health. The shielding of ionizing radiation depends on the attenuation which can be achieved by three main rules, i.e. time, distance and absorbing material. Materials and Methods: The mass attenuation coefficient, linear attenuation coefficient, Half Value Layer (HVL) and Tenth Value Layer (TVL) of X-rays (32 keV, 74 keV) and gamma rays (662 keV) are measured in Barium compounds. Results and Discussion: The measured values agree well with the theory. The effective atomic numbers ($Z_{eff}$) and electron density (Ne) of Barium compounds have been computed in the wide energy region 1 keV to 100 GeV using an accurate database of photon-interaction cross sections and the WinXCom program. Conclusion: The mass attenuation coefficient and linear attenuation coefficient for $BaCO_3$ is higher than the $BaCl_2$, $Ba(No_3)_2$ and BaSO4. HVL, TVL and mean free path are lower for $BaCO_3$ than the $BaCl_2$, $Ba(No_3)_2$ and $BaSO_4$. Among the studied barium compounds, $BaCO_3$ is best material for x-ray and gamma shielding.
T. Prakash;C. Karnan;N. Kanagathara;R.R. Karthieka;B.S. Ajith Kumar;M. Prabhaharan
Nuclear Engineering and Technology
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제56권6호
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pp.2190-2194
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2024
The study investigates the dose-dependent direct X-ray sensing characteristics of Brucinium benzilate (BB) and N-acetylglycine (NAG) organic crystals. BB and NAG were prepared as a slurry and deposited as a thick film on a patterned metal electrode. The X-ray induced photocurrent response was examined for various exposure doses using an intraoral pulsed 70 keV X-ray machine connected to a source meter. Subsequently, the morphological properties and thickness of the thick films were analyzed using scanning electron microscopy (SEM). At a photon energy of 70 keV, the attenuation coefficient values for NAG and BB crystals were determined to be approximately 0.181 and 0.178 cm2/g, respectively. The X-ray stopping power of the crystals was measured using a suniray-2 X-ray imaging system. To evaluate the responsiveness of the sensors, the photocurrent sensitivity and noise equivalent dose rate (NED) were calculated for both thick films. The findings demonstrated a noteworthy capability of sensing low doses (mGy), thereby suggesting the potential application of these organic materials in X-ray sensor development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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