• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.4057-4065
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• 2023

Organic scintillators are widely used for neutron/gamma detection. Pulse shape discrimination algorithms have been commonly used to discriminate the detected radiations. These algorithms have several limits, in particular with plastic scintillator which has lower discrimination ability, compared to liquid scintillator. Recently, machine learning (ML) models have been explored to enhance discrimination performance. Nevertheless, obtaining an accurate ML model or evaluating any discrimination approach requires a reference neutron dataset. The preparation of this is challenging because neutron sources are also gamma-ray emitters. Therefore, this paper proposes a pipeline to prepare clean labeled neutron/gamma datasets acquired by an organic scintillator. The method is mainly based on a Time of Flight setup and Tail-to-Total integral ratio (TTT_ratio) discrimination algorithm. In the presented case, EJ276 plastic scintillator and ²⁵²Cf source were used to implement the acquisition chain. The results showed that this process can identify and remove mislabeled samples in the entire ToF spectrum, including those that contribute to peak values. Furthermore, the process cleans ToF dataset from pile-up events, which can significantly impact experimental results and the conclusions extracted from them.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권2호
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• pp.87-92
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• 2009

방사선량 측정을 위하여 섬광체와 광섬유를 이용한 원격 측정용 센서를 개발하였다. 유리 광섬유와 상용화된 플라스틱섬광체로 원거리 측정 가능성을 시험하였고, 에폭시 수지로 자체 개발한 섬광검출소재로 방사선 측정센서로써의 성능을 평가하였다. 에폭시 수지와 유기섬광물질의 배합별 물질 특성을 측정하여 최적의 조건을 도출하였다. 광섬유와 섬광체를 연결할 때, 불완전한 접속으로 인한 광 손실을 줄이기 위하여 섬광검출소재 제조 과정 중 소재내로 광섬유를 삽입하여 일체형으로 센서를 제조하였다. 일체형 센서는 유리광섬유의 단점을 보완하여 플라스틱 광섬유를 적용하였으며, 방사선 반응 체적별 검출효율을 평가하기 위하여 검출소재 밑단으로부터 일정 거리의 광섬유를 배치하여 측정하였다. 개발한 방사선 검출용 센서는 오염도 원거리 측정뿐만 아니라 측정센서로써의 적용도 가능할 것으로 예상된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.637-642
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• 2016

본 연구에서는 TMPTA와 DHPA를 모체로 Ultima $Gold^{TM}$ LLT 유기 섬광체를 혼합하여 자외선에 광중합 특성을 가진 플라스틱 섬광체를 처음으로 제작하고, 그 섬광특성을 조사하였다. 제조된 플라스틱 섬광체의 발광스펙트럼 파장 범위는 380~520 nm이었으며, 중심파장은 423 nm 었다. 400~800 nm의 파장범위에 대하여 50% 이상의 투명도를 나타내었으며, 섬광체의 섬광 감쇠 시간특성이 12 ns인 1개의 성분이 측정되었다. 제작된 플라스틱 섬광체의 발광파장 스펙트럼이 광전자증배관의 양자효율 특성과 잘 매칭되며, 향후 3D 프린팅 소재로서의 최적화 공정 개발을 통해 3D 프린팅 기술에 접목함으로써 인체 도시메트리에 활용하고자 한다.

• 방사선산업학회지
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• 제10권4호
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• pp.167-171
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• 2016

The scintillation efficiency of the polystyrene based plastic scintillator depends on the ratio of the wavelength shifters, organic fluors(PPO and POPOP). Thus, 24 samples of the plastic scintillator were fabricated in order to find out the optimum ratio of the wavelength shifters in the plastic scintillator. The fabricated plastic scintillators were trimmed through a cutting and polishing process. They were used in gamma energy spectrum measurement with the $^{137}Cs$ emitting mono-energy photon with 662 keV for the comparison of the scintillation efficiency. As a result, it was found out that the scintillator sample with 1.00 g of PPO (2,5-Diphenyloxazole) and 0.50 g of POPOP (1,4-Bis(5-phnyl-2oxidazolyl)benzene) dissolved in 100 g of styrene solution has the optimum ratio in terms of the light yield of the polystyrene based plastic scintillator.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권2호
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• pp.53-63
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• 2019

Background: As neutron fields are always accompanied by gamma rays, it is essential to distinguish neutrons from gamma rays in the detection of neutrons. Neutrons and gamma rays can be separated by pulse shape discrimination (PSD) methods. Recently, we performed characterization of a stilbene scintillator detector and an EJ-301 liquid scintillator detector with a high-speed digitizer DT5730 and investigated optimized PSD variables for both detectors. This study is for providing a basis for developing fast neutron/gamma-ray dual-particle imager. Materials and Methods: We conducted PSD experiments using stilbene scintillator and EJ-301 liquid scintillator and evaluated neutron and gamma ray discriminability of each PSD method with a $^{137}Cs$ gamma source and a $^{252}Cf$ neutron source. We implemented digital signal processing techniques to apply two PSD methods - the charge comparison (CC) method and the constant time discrimination (CTD) method - to distinguish neutrons from gamma rays. We tried to find optimized PSD variables giving the best discriminability in a given experimental condition. Results and Discussion: For the stilbene scintillator detector, the charge comparison method and the constant time discrimination method both delivered the PSD FOM values of 1.7. For the EJ-301 liquid scintillator detector, both PSD methods delivered the PSD FOM values of 1.79. With the same PSD variables, PSD performance was excellent in $300{\pm}100keVee$, $500{\pm}100keVee$, and $700{\pm}100keVee$ energy regions. This result shows that we can achieve an effective discrimination of neutrons from gamma rays using these scintillator detector systems. Conclusion: We applied both PSD methods to a stilbene and a liquid scintillator and optimized the PSD performance represented by FOM values. We observed a good separation performance of both scintillators combined with a high-speed digitizer and digital PSD. These results will provide reference values for the dual-particle imager we are developing, which can image both fast neutrons and gamma rays simultaneously.

• 분석과학
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• 제21권2호
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• pp.117-122
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• 2008

표면오염도 측정용 검출소재로 주로 이용되고 있는 알파와 베타선의 동시 측정용 이중섬광체 검출소재를 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 열용융 공정이 아닌, 고분자 소재를 용매로 녹여서 검출소재를 제조하는 용매법을 이용함으로써 제조공정을 단순화하였다. 베타선 측정용 플라스틱 섬광체는 유기섬광체, 고분자, 그리고 용매가 혼합된 용액을 도말한 후에 고형화하여 제조하였다. ZnS(Ag) 섬광체는 플라스틱 섬광체 위에 ZnS(Ag), 접착소재, 그리고 용매가 혼합된 용액을 스크린 프린팅 방법으로 도포하여 제조하였다. 제조한 이중섬광체의 알파선과 베타선에 대한 방사능 검출 성능을 평가한 결과 우수한 검출 성능을 확인하였으며, 표염오염도 측정용 소재로 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.226-231
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• 2017

The aim is to investigate the spectra responsibilities of QD (Quantum Dot) for the innovation of new dosimetry application for therapeutic Megavoltage X-ray range. The unique electrical and optical properties of QD are expected to make it a good sensing material for dosimeter. This study shows the spectra responsibility of toluene based ZnCd QD and PPO (2.5-diphenyloxazol) mixed liquid scintillator. The QDs of 4 sizes corresponding to an emission wavelength (ZnCdSe/ZnS:$440{\pm}5nm$, ZnCdSeS:470, 500, $570{\pm}5nm$) were utilized. A liquid scintillator for control sample was made of toluene, PPO. The Composition of QD loaded scintillators are about 99 wt% Toluene as solvent, 1 wt% of PPO as primary scintillator and 0.05, 0.1, 0.2 and 0.4 wt% of QDs as solute. For the spectra responsibility of QD scintillation, they were irradiated for 30 second with 6 MV beam from a LINAC ($Infinity^{TM}$, Elekta). With the guidance of 1.0 mm core diameter optical fiber, scintillation spectrums were measured by a compact CCD spectrometer which could measure 200~1,000 nm wavelength range (CCS200, Thorlabs). We measured the spectra responsibilities of QD loaded organic liquid scintillators in two scintillation mechanisms. First was the direct transfer and second was using wave shifter. The emission peaks from the direct transfer were measured to be much smaller luminescent intensity than based on the wavelength shift from the PPO to QDs. The emission peak was shifted from PPO emission wavelength 380 nm to each emission wavelength of loaded QD. In both mechanisms, 500 nm QD loaded samples were observed to radiate in the highest luminescence intensity. We observed the spectra responsibility of QD doped toluene based liquid scintillator in order to innovate QD dosimetry applicator. The liquid scintillator loading 0.2 wt% of 500 nm emission wavelength QD has most superior responsibility at 6 MV photon beam. In this study we observed the spectra responsibilities for therapeutic X-ray range. It would be the first step of innovating new radiation dosimetric methods for radiation treatment.

• 센서학회지
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• 제17권6호
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• pp.462-469
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• 2008

In this study, we have fabricated a fiber-optic radiation sensor using an organic scintillator and plastic optical fiber for brachytherapy dosimetry. Also, we have measured relative depth dose rates of Ir-192 source using a fiber-optic sensor and compared them with the results obtained using a conventional EBT film. Cerenkov lights which can be a noise in measuring scintillating light with a fiber-optic sensor are measured and eliminated by using of a background optical fiber. It is expected that a fiber-optic radiation sensor can be used in brachytherapy dosimetry due to its advantages such as a low cost, simple usage and a small volume.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권4호
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• pp.621-626
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• 2017

본 논문에서는 방사선치료 시 용적 선량 평가에 응용할 수 있는 광 도시메트리 시스템을 구축하고 100 MeV 고선속 양성자 빔에 대한 특성 평가를 수행하였다. 광 도시메트리 시스템은 액체 유기 섬광체와 카메라 렌즈, 고감도 저잡음 화상(complementary metal-oxide-semiconductor; CMOS) 카메라로 구성되며, 2 m 거리에 영상의 화각(field of view; FOV)이 15 cm가 되도록 설계 및 제작하였다. 구축된 광 도시메트리 시스템은 100 MeV 양성자 빔에 대하여 1~40 Gy 선량 범위에서 선량-출력의 직선성을 확인하였으며, 심부선량백분율 데이터와 등선량 곡선을 획득하였다. 본 연구에서는 용매의 인체조직등가성에 제한점이 있지만 광 도시메트리 절차를 확립하였으며, 새로운 용적 선량 평가법의 제안으로 그 의미가 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.681-686
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• 2022

본 연구에서 상용 아크릴 기반 레진에 PPO 유기섬광체 및 MMA를 각각 1 wt% 및 5 wt% 첨가하여 3D 프린팅이 가능한 섬광체 레진을 제작하였다. 개발된 섬광체 레진을 사용하여 상용 3D DLP로 간편하면서도 저렴하게 3D 모양의 플라스틱 섬광체 방사선 센서를 성공적으로 제작할 수 있었다. 제작된 센서는 45 MeV 양성자 빔의 빔 전류 1 ~ 10 nA 범위에서 R제곱값이 0.998로 우수한 선량 대 출력 직선성을 보였다. 개발된 3D 플라스틱 섬광체는 광출력이 낮아서 저선량율 감마선이나 X선 선량 측정에 활용하기에는 제한이 있지만, 조직등가물질로서 인체흡수선량을 직접 측정할 수 있기 때문에 양성자 빔, 초고선량율 빔 등 고에너지 또는 고선량율 방사선 선량 측정에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다.