섬광검출기에 관한 포스팅입니다.
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기체전리 검출기
2024.03.20 - [지(智)/원자력-방사선취급기술-] - 방사선취급기술 Ch2 - 기체전리 검출기 -
방사선취급기술 Ch2 - 기체전리 검출기 -
RI 시험 준비 과정에서 마스터해야 할 기체전리 검출기의 개념 및 암기사항과 예제에 대해 알아보겠습니다. Ch2입니다 ! '#' = 같이 볼 내용 혹은 키워드 '☆--' = 나만의 암기 방법 파란색 = 암기 빨
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섬광검출기 원리
섬광검출기는 방사선이 섬광체(scintillator)에 입사할 때 섬광(발광)을 발생시키고, 이 빛을 광전자 증폭기(photomultiplier tube, PMT) 또는 다른 광감지 장치를 통해 전기 신호로 변환하는 방식으로 작동합니다.
이렇게 변환된 신호는 분석을 위해 기록되며, 방사선의 유형, 에너지, 그리고 입자의 수를 결정하는 데 사용될 수 있습니다.
섬광검출기 측정시스템의 구성순서
시료 - 섬광체 - 광전자증배관 - 전치증폭기 - 주증폭기 - 파고분석기 - 계수기
무기섬광체 vs 유기섬광체
| 탄소 유무 | 무기섬광체 | 유기섬광체 |
| 섬광효율 | 높다 | 낮다 |
| 천이속도 | 늦다 | 빠르다 |
| 선형성 | 좋다 | 좋지 않다 |
| 종류 | 1. 무기결정섬광체 - NaI(Tl) - CsI(Tl), CsI(Na) - Zns(Ag) - LiI(Eu) - BGO, LSO 등 2. 가스섬광체 - Xe, Kr, He 등 |
1. 유기결정섬광체 - Anthracenece - trillbene 등 2. 유기액체섬광체 3. 플라스틱섬광체 |
☆ 괄호와 함께 표현되는 것들이 무기섬광체입니다. ex) NaI(Tl), CsI(Tl)
Q) 섬광효율 ≒ 발광효율 ≠ 검출효율
A) 섬광효율과 발광효율은 비슷한 맥락으로 사용되지만, 자세히는 다음과 같습니다.
섬광효율은 방사선이나 입자에 의한 빛의 발생 효율을 나태내고
발광효율은 물질이 흡수한 에너지를 빛으로 변환하는 과정의 효율을 나타냅니다.
같다고 봐도 무방할 것 같습니다.검출효율은 다릅니다.
검출효율은 해당 검출기가 특정 방사선이나 입자를 얼마나 잘 감지할 수 있는지를 나타냅니다.
Q) 선형성은 무슨 뜻인가?
A) 섬광체가 방사선을 흡수하고 발생시키는 빛의 양이 흡수된 방사선의 에너지 양에 비례하는 정도를 나타냅니다.
선형성이 좋을수록 섬광체가 발생시키는 빛의 양이 증가합니다.
NaI(Tl) vs CsI(Tl)
많이 나오는 개념인 NaI(Tl)과 CsI(Tl)의 비교입니다.
| 종류 | NaI(Tl) | CSI(Tl) |
| 조해성 | O | X |
| 분해능 | 높다 | 낮다 |
| 발광효율 | 좋다 | 낮다 |
| 검출효율 | 낮다 | 높다 |
| 기계적 강도(내구성) | 낮다 | 높다 |
| 파장대역 | 낮다 | 높다 |
| 붕괴시간 | 짧다 (0.23 usec) | 길다(1.0 usec) |
| 공통점 | 감마선, 엑스선검출에 사용 | |
암기 Tip
여러 조가 참가한 운동대회입니다. 아디다스조, 뉴발조, 나이키조가 참가했는데요. 나이키 조가 지고 있습니다.
☆---나이키 조 분발 ↑!
NaI(Tl)을 살짝 틀어서 보면 나이키로 볼 수 있어요..!
조=조해성
분=분해능
발=발광효율
=> NaI(Tl)가 조해성 분해능 발광효율을 제외하고는 다 낮습니다.
액체섬광검출기(LSC)
- 이 검출기는 액체 섬광체를 사용하여 방사성 샘플에서 방출되는 방사선을 감지하고 측정합니다.
- 액체 섬광검출기는 ' 2개의 광전자증배관(PMTube) ' 을 이용하여 동시계수회로 이용.
- 저 에너지 베타선 검출에 이용
- 기하학적 효율이 약 1이다.
- 시료, 용매와 용질을 혼합(Cocktail)하여 방사선을 측정한다.
- 소광(quenching)현상이 있다.
Q) PM TUbe란?
A)
PMT는 빛을 전기 신호로 변환하는 장치입니다.
PM Tube 구조
광음극 > 전극 > 다이노드 > 집전극
장점
PMT는 매우 약한 빛도 검출할 수 있는 높은 감도를 가졌습니다.
PMT는 내구성이 강합니다.
Q) 소광(quenching)현상이란?
A) 소광현상은 섬광검출기나 열형광선량계와 같은 검출 시스템에서 관찰할 수 있는 현상으로, 방출되는 빛의 양이 기대보다 적게 나타나는 현상을 말합니다.
우리는 빛이 많이 나야 더 검출을 할 수 있으니 소광을 최소화하는 게 좋겠죠?!
Q) 기하학적 효율이란?
A) 방사선 선원으로부터 검출기로 입사하는 방사선 입자의 비율을 나타내는 용어입니다.
즉 검출기가 얼마나 많은 방사선을 포착할 수 있는지를 나타냅니다
기하학적 효율이 높을수록 검출 효율이 향상합니다 !
암기 Tip
=> 롤에 탐켄치라는 캐릭터가 있습니다. 두꺼비 모양을 하고 있죠. 상상하는 겁니다 !
☆---탐켄치가 튜브를 타며 동시에 칵테일 1잔을 마신다.
탐켄치 = quenching
튜브 = PM Tube
동시에 = 동시계수회로
칵테일 = 혼합
1개 = 기하학적 효율이 1
=> 두꺼비 탐켄치가 Tube를 탄 채로 동시에 칵테일 1잔을 마시고 있습니다.
기타 섬광계수기
| 종류 | 특성 | 용도 |
| 6Li(Eu) | -Li-6(n,α)H-3 | 열중성자측정 |
| ZnS(Ag) | 알파선 측정 | 알파선 측정 |
| BGO | - 감마선 검출효율 우수 - 밀도가 높다 - B는 Bi(비스무스) - 기계적 강도 우수 - 활성체 X |
X선, CT, PET 측정 |
O/X문제
- 액체섬광체는 α선 또는 저에너지β선(H-3, C-14)의 측정에 매우 효과적이다. (O)
- 액체섬광계수법은 시료와 섬광체를 혼합하여 사용한다. (O)
- 유기섬광체는 임의의 크기와 형태의 제작이 용이하다. (O)
- H-3을 함유한 물의 방사능 측정에는 액체섬광검출기가 적합하다. (O)
- 무기섬광체는 유기섬광체에 비해 발광률이 좋다. (O)
- 무기섬광체는 유기섬광체에 비해 천이 속도가 빠르다. (X)
- 무기섬광체는 유기섬광체에 비해 선형성이 좋다. (O)
- Zns(Ag) 섬광계수기는 α선을 측정한다 (O)
- 플라스틱 섬광계수기는 주로 β선 측정에 이용된다. (O)
- 액체 섬광계수기의 기하학적 효율이 약 1이며, 자기흡수도 낮아 저에너지 베타선을 절대측정 할 수 있다. (O)
- 액체 섬광계수기의 시료제조가 용이하고 낮은 에너지의 베타선을 측정할 수 있다. (O)
- 유기 섬광계수기는 측정하고자 하는 임의의 크기와 형태로 제작이 용이하다.
- 액체 섬광검출기는 반동시회로를 사용한다. (X)
- 액체 섬광검출기의 시료를 섬광물질에 혼합할 수 있어 높은 검출 효율을 가진다. (O)
Oss
출처
1) RI SRI 핵심문제집
RI SRI 핵심문제집
COUPANG
www.coupang.com
2) RISRI 다자바 문제집 저자 박철서 (엮음), 강은보 (엮음), 김쌍태 (엮음), 김서융 (엮음)
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