• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권2호
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• pp.306-309
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• 2007

PXLM(Phosphor based x-ray light modulator) has a combined structure by phosphor, photoconductor, and liquid crystal and it can realize x-ray image of high resolution in clinical diagnosis area. In this study, we fabricated a photoconductor and investigated electrical and optical properties to confirm application possibility of radiator detector of PXLM structure. As photoconductor, amorphous selenium(a-Se), which is used most in DR(Digital radiography) of direct conversion method, was used and for formation of thin film, it was formed as $20{\mu}m-thick$ by using thermal vacuum evaporation system. For a produced a-Se film, through XRD(X-ray diffraction) and SEM(Scanning electron microscope), we investigated that amorphous structure was uniformly established and through optical measurement, for visible light of 40 $0\sim630nm$, it had absorption efficiency of 95 % and more. After fabricated a-Se film on the top of ITP substrate, hybrid structure was manufactured through forming $Gd_2O_3:Eu$ phosphor of $270{\mu}m-thick$ on the bottom of the substrate. As the result to confirm electrical property of the manufactured hybrid structure, in the case of appling $10V/{\mu}m$, leakage current of $2.5nA/cm^2$ and x-ray sensitivity of $7.31nC/cm^2/mR$ were investigated. Finally, we manufactured PXLM structure combined with hybrid structure and liquid crystal cell of TN(Twisted nematic) mode and then, investigated T-V(Transmission vs. voltage) curve of external light source for induced x-ray energy. PXLM structure showed a similar optical response with T-V curve that common TN mode liquid crystal cell showed according to electric field increase and in appling $50\sim100V$, it showed linear transmission efficiency of $12\sim18%$. This result suggested an application possibility of PXLM structure as radiation detector.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권2호
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• pp.97-104
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• 2004

NIPS 시스템은 중성자 핵반응 결과 방출되는 즉발 감마선을 정량적으로 측정하는 장치이며 고체 및 액체 폐기물 중 존재하는 다양한 원소를 비파괴적으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 NIPS 시스템에 이용된 고순도반도체 검출기의 계측효율을 $^{l33}$Ba 및 $^{152}$Eu 방사성 동위원소 선원과 $^{35}$ Cl(n, ${\gamma}$)$^{36}$ Cl 핵반응 시 발생되는 즉발감마선을 이용하여 80 keV에서 8 MeV까지 넓은 영역에 대하여 구하였다. $^{35}$ Cl(n, ${\gamma}$)$^{36}$ Cl 핵반응을 이용한 고에너지 감마선의 계측효율은 즉발감마선의 방사능 값을 정확히 알 수 없기 때문에 저 에너지 영역에서 정확히 알고 있는 검출기 효율곡선에 규격화시켜 전 에너지 영역에서의 효율보정곡선을 구하였다. 또한 KCl 표준용액에 $^{252}$ Cf 중성자 선원을 조사시켜 표준용액으로부터 방출되는 즉발 감마선을 고순도반도체 검출기로 측정하고 광대역 계측효율 곡선을 이용하여 수용액 시료에서의 평균 열중성자 속을 예측하였다. NIPS 측정시스템은 주변 재료 물질의 핵반응으로 방출되는 감마선 background를 줄이기 위해 두 개의 고순도반도체 검출기를 이용한 동시계수 장치가 고안되었으며, 동시계수 모드에서의 계측효율도 함께 고려되었으며, 표준선원을 이용하여 전 계수 또는 동시계수모드에서의 background에 대한 측정감도를 비교하였다.다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.483-487
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• 2012

1895년에 발견된 X-ray는 현재 의료 분야 뿐 아니라 광범위한 분야에 이용되고 있다. 방사선의 발견 이 후 사람들은 방사선피폭의 위험성을 인식하게 되었고 방사선 피폭을 낮추기 위한 노력의 일환으로 방사선 방어에 관한 원칙을 권고하였다. 이 권고안에서는 모든 불필요한 피폭은 방지되어야 하고, 모든 선량은 적용 가능한 한 낮게 유지해야 한다는 두 가지의 방사선 방어 기본 개념을 포함하고 있다. 현재 임상의 일반검사실에서는 차폐를 위하여 납(Pb)을 사용하고 있지만 인체에 치명적인 납 중독의 문제점을 가지고 있어 대체 물질이 제시되었고 그 중에 텅스텐이란 물질이 제시되었다. 이에 본 연구에서는 인체에 유해하지 않는 텅스텐의 연속 X선 에너지 영역에서 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 모의 추정하였고, 납의 흡수 스펙트럼과 비교하고자 하였다. 모의 추정을 한 결과 납 보다 텅스텐이 전체적인 영역에서 흡수 확률이 더 높은 것으로 확인하였으며, 특히 70 keV ~ 90 keV에서는 텅스텐이 납보다 탁월하게 높은 흡수효율을 보여 텅스텐이 고에너지 진단 영역의 X-ray 에너지 차폐에 더 유용할 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.849-856
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• 2020

감마선 에너지 스펙트럼 연구에서 에너지 분석을 통한 핵종 분석은 매우 중요하다. 감마선 에너지 측정에 일반적으로 사용되는 고순도 Ge 검출기는 높은 에너지 분해능과 상대적으로 높은 검출 효율 때문에 일반적으로 사용된다. 그러나 반도체 검출기는 높은 에너지 분해능을 유지하기 위해 주변 환경에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 차단하지 않으면 원래의 성능을 유지하기 어렵고 고가의 장치의 효과를 얻지 못하는 문제점이 있. 따라서 본 연구에서는 검출기에서 발생하는 전기적 노이즈를 제거하기 위해 접지 루프 아이솔레이터 (NEXT-001HDGL)를 사용했다. 에너지 분해능 향상 효과를 테스트하기 위해 양성자 가속기 KOMAC에 새로 설치된 HPGe 검출 장치를 사용했다. 감마선 에너지 2614 keV의 경우 에너지 분해능이 (0.16 ± 0.02) %에서 (0.11 ± 0.01) %로 개선되었고, 감마선 에너지 662 keV의 경우 에너지 분해능이 (0.72 ± 0.07) %에서 0.27 ± 0.03 %로 향상되었다. 이 결과는 KOMAC (Korea Multi-Purpose Accelerator Complex)의 HPGe 검출 장비를 이용한 감마선 스펙트럼 연구에 매우 유용한 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.422-424
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• 2002

The accuracy of DXA(Dual Energy X-ray Absorptiometry) highly depends on the detection and separation capability of dual energy X-ray X-ray photons. In addition both of scan time and patient exposure are affected by detection efficiency. A CZT detector with a good energy resolution and high detection efficiency was evaluated for the application of bone densitometry. Its performance was compared to a photomultiplier tube with a NaI(T1) scintillator in terms of energy resolution, detection efficiency and the accuracy of bone mineral density measurement. The comparison study was performed with CZT detector and PM tube using DXA equipments(OSTEO Plus, OSTEO Prima, ISOL Technology). The energy spectrum was acquired using MCA(Multi-Channel Analyzer). The used X-ray energy ranged from 20keV to 86keV. The MCA result of the CZT detector showed a slightly sharper energy spectrum than that of NaI(T1). Detection efficiency of the CZT detector at 59.5keV was 1.4 times better. Remarkably the final results of bone mineral density measurements demonstrate only less than 1% difference. The CZT detector appears to have many benefits for the application of bone densitometry. Its excellent energy resolution can enhance the counting accuracy of dual energy X-ray spectrum. Furthermore its compactness in physical dimension and no cooling requirement will be additional benefits for a more compact and accurate bone densitometer.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권7호
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• pp.2740-2747
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• 2024

The sintering process acquired ferromagnetic copper ferrite ceramic material with a small concentration of Ni ion at 1100 ℃ for 1 h. Previously, copper ferrite with Ni proportions powder was acquired by the wet chemical process according to the relation CuFe_2-xNi_xO₄ where x takes values 0.0, 0.015, 0.03, 0.04, and 0.05. The role of Ni ion in the copper ferrite structure was investigated by X-ray analysis, Scanning electron microscope, EDX analysis, and density measurements. The gamma-ray shielding properties for the fabricated CuFeNiO ceramics samples were evaluated using the Monte Carlo simulation method. The obtained results show an enhancement in the linear attenuation coefficient for the fabricated ceramics with increasing the insertions of Ni ions within the fabricated samples, where increasing the Ni ions concentration between 0 and 1.19 wt% increases the linear attenuation by between 1.581 and 1.771 cm^-1 (at 0.103 MeV), 0.304-0.338 cm^-1 (at 0.662 MeV), and 0.160-0.178 cm^-1 (at 2.506 MeV), respectively. Simultaneously, the radiation protection efficiency for a 1 cm thickness of the fabricated samples increased between 14.8 and 16.3% with increasing the Ni ions between 0 and 1.19 wt%. Although the Ni doping concentration does not exceed 1.5 wt% of the total composition of the fabricated ceramics, the shielding capacity of the fabricated ceramics was enhanced by more than 11%, along the studied energy interval. Therefore, the fabricated samples can be used in gamma-ray shielding applications.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권3호
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• pp.160-167
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• 2015

의료용 x선 촬영 장치에 있어서 환자에게 피폭되는 선량이 가장 중요한 관심사 중의 하나이다. 본 연구팀에서는 전 세계 최초로 입안에 삽입이 가능한 초소형 x-선 영상 장치가 개발되었는데 이러한 영상장치를 임상에서 사용하기 위해서는 피폭 선량의 평가가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 신개념 치과용 영상장치의 선량을 평가하기 위하여 1) 돼지 턱뼈 팬텀을 직접 제작하여 영상의 질을 평가 하였고, 2) 실제 임상에서 사용가능한 촬영 조건을 결정하였으며, 3) 결정된 촬영 조건에서의 선량을 평가 하였다. 한국 식약처에서 제시하는 치근단 촬영에 대한 환자 선량 권고량(DRLs) 기준에 근거하여 새 개발 장비의 입사표면선량(ESD)와 면적선량(DAP) 측정 방법을 고안하고 각각의 선량 값을 측정하였다. 관전압이 45~55 kV, 관전류가 300 mA 까지 사용 가능한 xoft 사의 초소형 x선 튜브를 사용하였다. 사용된 검출기는 active area가 $72{\times}72mm$ 이고 픽셀 사이즈는 $48{\mu}m$ 이다. 제작된 돼지턱뼈 팬텀은 1 frame/sec의 조건하에 영상을 획득 하였으며, 촬영 조건 최적화를 위하여 관전류를 $20{\sim}80{\mu}A$로 변화시키면서 50 frame씩 영상을 획득하였다. 또한, 상용화 치과용 영상시스템(모델명: CS 2100, 제조사: Carestream Dental LLC 및 모델명: EXARO, 제조사: HIOSSEN)을 이용하여 돼지턱뼈 팬텀의 비교영상 평가를 시행하였다. CS 2100는 60 kV, 7 mA (노출시간:0.125 s)로 하였으며, EXARO는 60 kV, 2 mA로 설정하였다. 선량 평가는 광자극 형광 선량계를 이용하여 입사표면선량을 측정하였으며, 팬텀은 PMMA 재질의 제작된 원통형 팬텀을 이용하였다. 선량계는 팬텀 표면상의 조사야 내부에 2개 및 소스와의 5 cm 거리상에 1개를 위치하여 측정하였다. 빔 조사 조건은 51, 101, 141, $196{\mu}As$로 설정하였다. 면적선량은 소스와 검출기간의 거리가 5 cm 위치에 배치하여 측정하였으며, 이 때 촬영조건은, 관전류 41, 99, 144, 207, $276{\mu}As$의 조건하에서 측정하였다. 임상에서 적용 가능한 관전압과 관전류는 X-선 세기 8000~9000인 지점에서의 관전류 값인 0.051 mAs 이다. 상용화 장비와 영상비교를 한 결과, 개발 장비의 조사야가 훨씬 작음에도 불구하고 치아 및 치아 주위 조직의 영상이 더 우수함을 확인하였다. 또한, 영상 최적화 조사조건인 $51{\mu}As$에서 입사표면선량(ESD)은 식약처 및 IAEA의 권고치보다 훨씬 낮은 1.369 mGy 이다. 조사야 내부의 선량 분포는 표준편차 5~10% 내외로 균일성이 우수 하였다. 측정된 면적선량(DAP)은 $82.4mGy*cm^2$으로 상용화 장비보다 조사야가 훨씬 작음에도 불구하고 식약처의 권고치보다 낮은 값을 보였다. 이러한 연구를 통해서 새 개발 장비의 영상의 우수성과 기존 장비 대비 방사선량에 대한 저감 효과를 확인 할 수 있었으며 치과 장비 개발에 있어서 X선 특성 연구에 대한 기술과 노하우를 축적할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권3호
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• pp.117-123
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• 2011

방사광 영상은 내부가 보이지 않는 생물학적 검체의 구조를 관찰하는데 사용될 수 있으며, 조직의 고정이나 염색없이 비침습적으로 조직의 미세 구조를 관찰하는데 유용하다. 본 연구에서는 포항방사광가속기의 1B2 빔라인에서 개발한 경엑스선(hard X-ray) 현미경을 이용하여 11.1 KeV의 에너지에서 인간 유방 조직의 현미경적 영상을 얻고자 하였으며, 고해상도의 영상을 얻기 위해 동심원 회전판(zone plate)과 위상차 영상기법을 사용하였다. 실험 결과 경 엑스선 현미경을 이용하여 유방 섬유낭성변화와 유방암 조직의 방사광 미세 영상을 얻었으며, 이들 영상의 공간 해상도는 60 nm로 각각의 유방 조직의 미세 구조를 관찰하기에 충분하였다. 또한 방사광 미세 영상과 기존의 유방촬영 영상을 비교하였을 때, 방사광 미세 영상에서 각 조직의 특징적인 형태학적 변화가 더 뚜렷하게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 결론적으로, 경엑스선 위상차 현미경을 이용한 방사광 영상은 유방 질환의 진단에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되며, 임상적으로나 여러 연구 목적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권1호
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• pp.16-20
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• 2017

Background: The design of deuteron accelerator neutron source facilities requires reliable yield estimation of gamma-rays as well as neutrons from deuteron-induced reactions. We have so foar measured systematically double-differential thick target neutron yields (DDTTNYs) for carbon, aluminum, titanium, copper, niobium, and SUS304 targets. In the neutron data analysis, the events of gamma-rays taken simultaneously were treated as backgrounds. In the present work, we have re-analyzed the experimental data for a thick carbon target with particular attention to gamma-ray events. Materials and Methods: Double-differential thick target gamma-ray yields from carbon irradiated by 5 and 9 MeV deuterons were measured using an NE213 liquid organic scintillator at the Kyushu University Tandem accelerator Laboratory. The gamma-ray energy spectra were obtained by an unfolding method using FORIST code. The response functions of the NE213 detector were calculated by EGS5 incorporated in PHITS code. Results and Discussion: The measured gamma-ray spectra show some pronounced peaks corresponding to gamma-ray transitions between discrete levels in residual nuclei, and the measured angular distributions are almost isotropic for both the incident energies. Conclusion: PHITS calculations using INCL, GEM, and EBITEM models reproduce the spectral shapes and the angular distributions generally well, although they underestimate the absolute gamma-ray yields by about 20%.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권9호
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• pp.3026-3034
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• 2021

Multi-target X-ray tube is a new type X-ray source, and can be applied in many fields such as sensitive X-ray fluorescence analysis and medical imaging. In this work, we report an electric field modulation multi-target X-ray tube, which contains four targets (Cr, Ni, Au, Mo) coated on a Beryllium (Be) window. A four-valve electric field deflector was developed to deflect the electron beam to bombard the corresponding targets. Particle dynamics analysis software was employed to simulate the particle tracking of electron beam. The results show that the 30 keV electron beam could get a 6.7 mm displacement on the target plane by 10⁵ V/m electric field. The focus areas are about 2 mm × 5 mm and 4 mm × 2.5 mm after deflection in two directions. Thermal behavior calculated by ANSYS shows that the designed target assembly could withstand a 10 W continuous power. The optimum target thicknesses and emission spectra were obtained by Geant4 when the thickness of Be window was 300 mm and the electron beam incident angle was 0.141 rad. The results indicate that this multi-target X-ray tube could provide different X-ray sources effectively.