기본단위

선저지능 : 단위길이당 잃는 평균에너지(전체적)

질량저지능 : 선저지능 ÷ 밀도

LET : 단위길이당 전달에너지 (국소적)

비전리 : 단위거리당 생성된 이온쌍 수

J/m

J㎡/kg

J/m

m-1

조사선량 : 광자, 단위질량당 발생되는 전하량

흡수선량 : 모든방사선에 단위질량당 흡수에너지

kerma : 간접전리방사선의 흡수선량

cema : 직접전리방사선의 흡수선량

용적선량 : 전체흡수선량

등가선량 : 신체일부에 흡수된 방사선량

유효선량 : 전신에 흡수된 방사선량

C/kg

Gy

Gy

Gy

g·rad

Sv

Sv

방사능 : 단위시간다 원자핵 붕괴수

비방사능 : 단위질량당 방사능

Bq

Bq/mg

Counter : 펄스형 검출기

계수기

cps를 통한 dps(activity)의 측정

구성

검출기 - 전치증폭기 - 주증폭기 - 파고분석기 - 계수기 - reader

파고분석기 : 반동시회로, 선별기(ULD & LLD)

성능

에너지 분해능으로 표시 → 반치폭과 1/10치폭이 좌우

에너지 분해능 = 반치폭/최대E or 반치폭

→ 반치폭이 작을수록 좋다

Dosimeter : 전류형 검출기

여기작용을 이용한 검출기

섬광검출기(Scintillation)

열형광선량계(TLD)

형광유리선량계(PLD)

엑조전자선량계

기체전리 검출기

전리조 : 1차전리에 의한 이온수만 수집

비례계수관, GM-tube : 전자사태로 기체증폭되어 수집

W값 : 하나의 이온쌍을 만드는데 필요한 평균에너지

Wair = 33.85eV

고체전리 검출기

반도체 검출기 : 전자 + 정공

인가전압에 따른 동작특성

재결합영역

이온포화영역전리조

비례영역비례계수관

GM영역GM계수관

연속방전영역

화학작용을 이용한 선량계

Fricke 선량계 : 2차표준선량계 G값

사진작용을 이용한 선량계

X선 필름 선량계

발열현상을 이용한 검출기

열량계

조사선량 측정

조사선량 X

광자(X, ϒ)에만 적용

[C/㎏] or [R]

1 C/kg : 표준상태 공기 1kg 중 1C의 이온쌍을 만드는

X선 또는 ϒ선의 양

1R = 2.58 × 10-4 C/kg

자유공기 전리조

조사선량 계측 절대측정기(1차표준기기)

변환계수X (단, 기온·기압 보정)

구성

고압전극 : 음전압

집전극 : 0전위 - 영위법

보호전극 : 접지

보호전선(guard ring) : 전기장 왜곡 방지

포화전압으로 작동 : 재결합 방지(포화특성)

기온·기압보정 : 표준상태(0℃, 1기압(1013hPa))

(Boyle-

전리전류 [A]

공동전리조

2차표준전리조

공기등가벽 공기의 실효원자번호 : 7.64

backlite, plastic, lucite, nylon, teflon, aluminum

벽두께 : 2차전자평형이 이루어지는 두께 [㎎/㎠]

전리체적

저선량률 - 대용적 (for 감도보정)

고선량률 - 소용적

모양

평행평판형, 원통형, 구형, 지두형

※가압형 전리조 : surveymeter

E의존성이 낮다 단, 방향의존성은 있음

콘덴서전리조

포켓선량계

전압강하를 측정

감도 ∝ ∝ 전리체적

흡수선량 측정

흡수선량 D

모든 방사선에 대해 적용

[Gy] or [rad]

1 Gy : 1kg 당 1J의 에너지가 흡수될 때 선량

1Gy = 1J/kg 1Gy = 100rad

1R = 0.87rad = 0.87cGy

열형광선량계 TLD

원리 - 불안정형광중심

에너지덫에 포획→열(적외선)→황록색 형광 방출

조직등가 TL소자 - LiF, BeO → 개인피폭선량

에너지의존성이 낮다

감도가 낮고 독성

fading이 적다

조직비등가 TL소자 - CaSO4, CaF2 → 환경방사선량

CaSO4:Mn : main glow peak온도(110℃) 최저

fading 최대

CaSO4:Dy : 감도 좋고 측정범위 넓음(surveymeter)

CaF2:Nat : fading 최소

Glow Curve : 200~300℃에서 피크(가열특성)

Read 과정

pre-heating : 불필요 readout 제거

reading

annealing : 재사용 위한 열처리

cooling

TLD의 장점

소형

측정범위 넓고 감도 높음

선량, 선량률, 에너지(LiF) 의존성 적음

반복사용 가능

장기간 적산선량 측정 가능

TLD의 단점

Fading

annealing 필요

광감수성

Bragg-Gray 공동이론

전제조건

전자평형

2차전자의 비정보다 벽 두께가 두꺼움

3MeV 이하의 광자에 적용

E = SWJ

S : 기체에 대한 물질의 질량저지능비

W : 일함수 ※Wair = 33.85 eV

J : 단위질량당 이온쌍수(전자수)

외삽형 전리조

Bragg-Gray 공동이론을 이용

벽두께가 무시할 정도로 얇음

저에너지X선, ϒ선, β입자 측정

표면선량 측정

공동전리조

f-factor : R-rad 변환계수

화학선량계

G값 : 흡수E 100eV 당 생성되는 원자수

대선량 측정

Fricke 선량계 - 2차표준선량계

용매 : 물 용질 : 황산제1철

산화반응 ※세륨선량계 : 환원

형광유리선량계 PLD

은활성 인산염유리에 자외선 조사

원리 - 안정형광중심

형광중심 형성→자외선→오랜지색 형광 방출

PLD의 장점

퇴행이 적음(적산선량 측정가능)

대선량 측정가능(측정범위 넓다)

선량, 방향 의존성 적음

PLD의 단점

에너지 의존성 큼

pre-dose측정 필요 pre-dose - post-dose

유리세정필요

소선량 측정이 곤란

엑조전자선량계 : 저에너지 측정

사진유제 - Film

에너지의존성이 크다

선량의존성이 크다

방향의존성이 크다

잠상퇴행

누적선량 측정가능

열량계

절대측정 가능 1 J = 0.24 cal

GM tube

종류

단창형(end window type) : β 측정

보상형(compensated/metal) : 광자의 선량률 측정

side window type : surveymeter

계수특성

시동전압 : plateau 시작

동작전압 : 측정전압 - plateau 1/2~1/3

상한전압 : plateau 끝

구성

음극 : 0전위

양극 : 텅스텐, 백금 선

counting gas : 불활성기체(He, Ne, Ar, Kr, Xe)

분해시간

불감시간 : 50~100 μs

분해시간 : 100~400 μs

분해시간 보정

참계수율 r : 측정계수율 tr : 분해시간

측정가능 최대 계수율 :

2선원법 : 분해시간 tr 측정

소멸기체

유기가스 : 알콜, 메탄 - 수명 有

동작전압 높고 plateau 길고 경사 낮음

할로겐가스 : 염소, 브롬 - 수명 無

동작전압 낮고 plateau 짧고 경사 높음

계수효율

β : 100%(4π gas flow)

에너지 측정이 안되므로 핵종의 결정은 불가능

GM counter의 장점

고 민감도

큰 출력 → 휴대가능 → 서베이메터

cheep & easy

안정적인 계수(plateau가 길다)

GM conter의 단점

유한 수명(유기가스를 소멸가스로 사용시)

에너지 분해능 X

분해시간 → 분해시간 보정 필요

비례계수관(Proportional Counter)

인가전압 : 전리조 < 비례계수관 < GMTube

출력펄스 ∝ 방사선 E

분해시간 : 무시할 정도로 짧다 : 1 μs

저에너지 β선 측정 : 2π, 4π gas flow형 -절대측정

충전가스 : PR gas(He + isobuthan)

계수특성 → 비전리 차 이용

α선 계수 : 저전압 측정

β선 계수 : 고전압 측정 - 저전압 측정

중성자 측정

BF3 , 3He을 이용한 측정

Scintillation 검출기

구성

섬광체-광도체-PMT-증폭기-PHA-계수기-reader

광도체 : 빛 확산 방지 - lucite, quartz, pleciglas, silica

파고분석기(PHA)

단일파고분석기(SCA)

구성 : 파고선별기(LLD/ULD), 반동시회로

다중파고분석기(MCA)

무기섬광체 : ϒ측정 - 발광효율 크지만 분해시간 김

NaI 검출기

Al, Be, Mg 등으로 shielding - 조해성, 외부충격

섬광체의 발광효율 : 1/10

유기섬광체 : α, β 측정

유기결정 : 안트라센, 스틸벤, 나프탈렌

β선계측, 분해시간↓ / 잘 부서짐

유기액체(LSC) : 저에너지 β선 측정, 대용량

용매 : 톨루엔, 크실렌, 벤젠

제1용질 : PPO, TP, PBO

제2용질 : POPOP - 분광감도 일치

유기고체(플라스틱) : 전신계수기

반도체 검출기(Semiconductor Detector)

PN접합형 검출기

W : 3.5 eV → 공기전리조의 10배

분해시간이 짧고 에너지 분해능 좋음 / 검출영역좁음

양성자, α, β입자 검출

리튬유동형 검출기 (PIN형) - β, ϒ 검출

p, n층 사이에 고유반도체(I층) 삽입 - 공핍층 역할

Si(Li) : β선, 전자선, 저에너지 X선, ϒ선측정

Ge(Li) : X선, ϒ선 에너지스펙트럼 측정

장점

소형, 저전압, 에너지분해능↑, 분해시간↓, 감도↑

단점

공핍층 얇다, 큰면적 곤란, 냉각필요

절대측정

정입체각법

GM tube 이용 : 붕괴율 측정

4π 계수법

4π gas flow counter : 효율100% - RI시료 절대측정

β, ϒ 동시계수법

β : GM counter

ϒ : Scintillation counter

2π 계수법

비례계수관 이용

2π gas flow counter : 효율50% - 오염, 낙진

개인피폭선량 측정

Film badge

filter : 플라스틱, Al, Cu, Pb 등 - 선질, 선량 측정

①조직등가 보정

②방사선 종류구별

③에너지 의존성 보정

장점

여러 방사선 측정, 기록보존 가능, 소형, 저렴, easy

Poket 선량계(PC)

콘덴서형 전리조, 직독식 cf)포켓전리조 : 쳄버만

장점

에너지의존성↓, 측정결과 바로, 조작 간단

단점

장기간 측정불가능, 보존불가능, 충격에 민감

Alam Meter

정해진 지시치 도달 시 알람, 전리조식·GM관식

TLD

측정범위가 넓고, 소형

Surveymeter

종류

전리조 surveymeter : X선, ϒ선

GM surveymeter : β선

비례계수관 surveymeter : α선, β선

Scintillation surveymeter : ϒ선

가압형전리조(HPIC) : ϒ 및 우주선 측정

※well type : scintillation counter - 시료측정

시정수

T = RC R: 입력저항 C:정전용량

1RC = 0.63 4RC = 0.98 → 정확한 선량지시를

위해선 시정수의 4배 이상의 시간 필요

중성자 surveymeter

BF3비례계수관

Li(Eu)scintillation계수기

3He비례계수관

rem counter

표면오염밀도 측정법

Smear법 : 여과지로 닦아 측정, 완전채집은 불가능

유리성 오염 계측

survey법 : 표면오염을 서베이메터로 측정

유리성 및 고착성 오염도 계측

선량교정

치환법

가장 일반적

같은 위치에 교대로 측정

Monitor법

치환법의 오차보정

monitor는 교정X 되지만 직성성, 안정성 좋아야 함

동시조사법

기준선량계와 교정선량계의 감도가 비슷한 경우

heel effect는 고려해야함

거리,시간차법

표준선량계과 교정선량계의 감도가 다른 경우

감도가 높은 선량계를 멀리

surveymeter교정에 이용

통계

한번 측정값이 N일 경우

평균 :

표준편차 :

계수치 :

n번 측정값의 합이 N일 경우

평균 :

표준편차 :

측정값의 연산

평균은 그냥 더하고 뺀다

표준편차는 무조건

→ 큰거보단 크고 둘 합친거보단 작다

상대오차RE

계수치의 상대오차

계수율의 상대오차

분포

정규분포(Gauss distribution)

이항분포(Binominal) : 두가지 가능성 가진 사건 반복

푸아송분포 : 희귀하게 일어나는 사건

발생확률

평균 ± 1σ : 68%

평균 ± 2σ : 95%

평균 ± 3σ : 98%