Phosphor Particle 혼합형 Hybrid 선량계의 방사선치료 Quality Assurance에 대한 적용가능성 평가

신요한 ( Yohan Shin ),한무재 ( Moojae Han ),정재훈 ( Jaehoon Jung ),조흥래 ( Heunglae Cho ),박성광 ( Sungkwang Park ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.3

방사선치료 분야에서는 치료의 안전성을 검증하기 위한 Quality Assurance(QA) 절차가 매우 중요하게 여겨진다. 그러나 일반적으로 이에 사용되는 선량계들의 다양한 문제점 때문에, 이를 대체하기 위한 선량계 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 형광체로부터 방출된 visible light(VL)에 의한 Sensitivity 극대화를 위해, 뛰어난 형광 효율을 가지는 형광체인 Gd₂O₂S:Tb를 요오드화납(Lead(II) Iodide; PbI₂)에 다양한 weight percent(wt%)로 혼합한 Blended hybrid sensor를 제작하였다. 이후 Blended sensor 및 Pure PbI₂ sensor의 고에너지 방사선에 대한 반응특성을 비교 및 평가하였다. 민감도 평가결과, 3wt%는 sensor에서 타 sensor들과 40% 이상 차이나는 최댓값이 나타났으며, 이를 제외한 센서에서 wt%의 증가에 따른 점차적 민감도 감소추세를 확인하였다. 또한, 재현성 평가에서는 Pure PbI₂ sensor가 coefficient of variation(CV)>0.015의 큰 편차를 보인 반면, blended sensor는 모두 CV<0.015 이하의 결과를 보였다. In the field of radiotherapy, the Quality Assurance(QA) procedure to verify the safety of treatment is considered to be very important. However, due to various problems of the conventional dosimeters used for the QA, researches on these dosimeters have been actively carried out to replace them. In this study, to maximize the sensitivity by visible light(VL) emitted from phosphors, blended hybrid sensors were fabricated by blending various weight percent(wt%) of Gd₂O₂S:Tb which is a phosphor with excellent fluorescence efficiency into PbI₂. Then, the electrical properties to high energy radiation from the blended sensors and the pure PbI₂ sensor were compared and evaluated. As a result of the sensitivity evaluation, the sensor of 3wt% showed the highest value with more than 40% difference from the other sensors, and gradual decreasing in sensitivity was observed with increasing wt% except for the sensor of 3wt%. Also, in the reproducibility evaluation, the pure PbI₂ sensor exhibited a large variation in coefficient of variation(CV)>0.015, while all the blended sensors showed CV<0.015.

비파괴 검사 분야의 방사성 동위원소 위치추적을 위한 반도체 화합물의 적용 가능성 연구

신요한 ( Yohan Shin ),한무재 ( Moojae Han ),정재훈 ( Jaehoon Jung ),김교태 ( Kyotae Kim ),허예지 ( Yeji Heo ),이득희 ( Deukhee Lee ),조흥래 ( Heunglae Cho ),박성광 ( Sungkwang Park ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

Co-60 및 Ir-192 등의 방사성 동위원소가 비파괴 검사(Non-Destructive Test; NDT) 등의 분야에서 널리 쓰임에 따라 방사선 안전관리가 매우 중요시되고 있다. 본 연구에서는 요오드화수은(Mercury(Ⅱ) Iodide; HgI₂) 의 선원추적 시스템 적용 가능성을 평가하였다. HgI2로 제작된 Unit cell 센서의 신뢰도 검증을 위한 전기적 특성평가를 수행한 후, 방사선에 대한 센서의 위치의존성을 분석하고, Planning system의 선량 분포와 비교 하였다. 평가결과, R-sq>0.99 이상의 선형성과 CV<0.015 이하의 재현성을 보이며 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 위치의존성 평가에서는 센서의 isocenter에서 최댓값이 측정되었으며, 거리에 따라 점진적 감소를 나타냈다. 그러나 Planning system 상의 선량 분포 데이터와는 최대 30%의 차이를 보였는데, 센서는 단일지점으로부터 데이터를 수집하는 Planning system과 달리 면적으로부터 수집하기 때문으로 사료된다. Radiation safety management is being considered very important since radioactive isotopes such as Co-60 and Ir-192 are widely used in fields such as non-destructive test(NDT). In this study, the applicability of Mercury(Ⅱ) Iodide(HgI₂) source for tracing system was evaluated. To make sure the unit cell sensor’s reliability, we evaluated the electrical properties of the sensor made with HgI2, and then position dependence of the sensor was analyzed and compared with the dose distribution from the planning system. As a result of the evaluation, high reliability of the sensor was shown through the linearity of R-sq > 0.990 and reproducibility of CV < 0.015. In the position dependence evaluation, the maximum value was measured at the isocenter of the sensor and gradually decreased according to the distance. However, the dose distribution data from the planning system was turned out that has difference with that of the sensor up to 30%. This seems to come from the difference between single-point measuring based planning system and area measuring based sensor.

Flattening Filter Free Beam의 정도관리를 위한 곡면선량계 가능성 연구

한무재 ( Moojae Han ),신요한 ( Yohan Shin ),정재훈 ( Jaehoon Jung ),허승욱 ( Seunguk Heo ),김교태 ( Kyotae Kim ),허예지 ( Yeji Heo ),조흥래 ( Heunglae Cho ),박성광 ( Sungkwang Park ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

최근 도입된 FFF 빔을 활용하는 방사선치료는 flattening filter에서 비롯되는 빔의 감쇠를 막을 수 있어 치료효율을 높일 수 있지만, 불균일한 단면적 선량분포에 대하여 정확한 정도관리가 구축되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 광도전체 물질 HgI₂ 기반의 곡면 선량계를 제작하였으며, 성능을 검증하기 위하여 6 MV 광자에너지에서 재현성 및 선형성을 평가하였다. 또한 곡면 계측의 유용성을 나타내기 위하여 아크릴 필터를 적용한 FFF beam에서 평면 기판과 곡면 기판 상에서 계측되는 신호를 비교하였다. 그 결과 Unit cell 선량계의 재현성은 SE 0.613%, 선형성은 R-sq 0.9999로 나타났으며, line array 곡면 선량계의 유용성 평가는 평면 기판에서 23.337%, 곡면 기판에서 12.264%로 11.073%p 감소된 신호 차이를 보였다. Radiation therapy using flattening filter free beam can prevent beam attenuation caused by flattening filter and can improve treatment efficiency. However, accurate dose control is not established for nonuniform iso dose distributions. In this study, curved dosimeter based on photoconductive material HgI₂ was fabricated and its reproducibility and linearity were evaluated at 6 MV photon energy to verify its performance. In order to show the usefulness of the curved measurement, the signals measured on the flat substrate and the curved substrate were compared in the flattening filter free beam using the acrylic filter. As a result, the reproducibility of the unit cell dosimeter was evaluated as SE 0.613%, and the linearity was evaluated as R-sq 0.9999. The usability evaluation of the array curve dosimeter demonstrated its usefulness by indicating a curvature error rate of 11.073%p and a reduced error rate.

Study on the Applicability of Semiconductor Compounds for Dose Measurement in Electron Beam Treatment

양승우(Seungwoo Yang),한무재(Moojae Han),신요한(Yohan Shin),정재훈(Jaehoon Jung),최윤선(Yunseon Choi),조흥래(Heunglae Cho),박성광(Sungkwang Park) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.1

본 연구에서는 전자선 치료에서 전자선 선량 측정 시 교차교정이 필요한 기존 평행평판형이온함을 대체하고자 하였다. 광도전성 반도체 화합물 HgI₂를 사용하여 선량계로 제작하였으며, 선형가속기에서 6, 9, 12MeV 전자선에 대한 HgI₂ 선량계의 특성을 분석하였다. 그리고 기존 선량계와의 대체가능성과 전자선 선량계로서의 적용 가능성을 평가하고 전자선 선량계 개발의 기초연구로써 활용하고자 하였다. 재현성 평가결과, RSD는 6, 9, 12 MeV 에너지에서 각각 0.4246%, 0.5054%, 0.8640%로 나타나 출력 신호가 안정적인 것을 나타내었다. 선형성 평가결과, 직선형 추세선의 신뢰도 지표 R²값은 6 MeV에서 0.9999, 9 MeV에서 0.9996, 12 MeV에서 0.9997로 나타나 선량이 증가함에 따라 HgI₂에 출력 신호가 비례한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 HgI₂ 선량계는 전자선 측정 적용가능성이 매우 높은 것으로 판단되며, 전자선 검출에 대한 기초연구로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. In this study, it was intended to replace the existing plane parallel ionization chamber, which requires cross-calibration in electron beam treatment. The semiconductor compounds HgI₂ was fabricated as detector, and the characteristics of HgI₂ detector for the 6, 9 and 12 MeV electron beam was analyzed in the linear accelerator. It was also intended to evaluate the possibility of substitution with existing detectors and their applicability as electron beam dosimetry and to use them as a basic study of the development of electronic beam dosimeter. As a result of reproducibility, RSD was 0.4246%, 0.5054%, and 0.8640% at 6, 9, and 12 MeV energy, respectively, indicating that the output signal was stable. As a result of the linearity, the R2 was 0.9999 at 6 MeV, 0.9996 at 9 MeV, and 0.9997 at 12 MeV showed that the output signal is proportional to HgI₂ as the dose is increased. The HgI₂ detector of this study is highly applicable to electron beam measurement, and it may be used as a basic research on electron beam detection.

군집 드론을 위한 PX4-ROS2 통신 시스템 개선

이현규(HyeonGyu Lee),임경훈(GyeonHun Lim),신요한(YoHan Shin),문성태(SungTae Moon) 한국항공우주학회 2023 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2023 No.4

몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 방사선원 위치 검출기의 각도의존성 연구

한무재 ( Moojae Han ),허승욱 ( Seunguk Heo ),신요한 ( Yohan Shin ),정재훈 ( Jaehoon Jung ),김교태 ( Kyotae Kim ),허예지 ( Yeji Heo ),이득희 ( Deukhee Lee ),조흥래 ( Heunglae Cho ),박성광 ( Sungkwang Park ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

산업 비파괴 분야에서 사용되는 방사선원은 장비의 노후화 및 작업자의 부주의로 인해 선원이 노출되는 사고가 발생되어 왔다. 이에 선원의 위치를 실시간으로 추적할 수 있는 안전관리 시스템의 필요성이 부곽되고 있다. 이에 본 연구에서는 방사선원의 위치 추적을 위한 line-array 선량계를 구성하는 unit-cell 선량계 단위의 각도의존성을 분석하기 위해 Monte Carlo Simulation을 수행하였다. 그 결과 각 기울기에서 상위 10% 수치에 대한 오차율은 0°에서 5.90%, 30°에서 8.08%, 60°에서 20.90%의 오차율을 보였다. 총 흡수선량의 비율은 0°(100%)를 기준으로 30°에서 83.77%, 60°에서 53.36%로 나타났으며 기울기가 증가함에 따라 낮아지는 경향성을 보였다. 모든 기울기에서 최대 수치는 30°의 No. 9에서 나타났으며, No. 10에서는 7.24% 낮아지는 경향성을 보였다. 본 연구 결과 각도의존성은 크게 발생되는 것으로 나타났으며, 이를 낮추기 위해서는 선원과 line-array 선량계의 적정거리는 1 cm 이상의 거리에서 유지해야 하는 것으로 사료된다. Radiation sources used in the field of industrial non-destructive pose a risk of exposure due to ageing equipment and operator carelessness. Thus, the need for a safety management system to trace the location of the source is being added. In this study, Monte Carlo Simulation was performed to analyse the angle dependence of the unit-cell comprising the line-array dosimeter for tracking the location of radiation sources. As a result, the margin of error for the top 10% of each slope was 5.90% at 0°, 8.08% at 30°, and 20.90% at 60°. The ratio of the total absorbed dose was 83.77% at 30 ° and 53.36% at 60 ° based on 0 °(100%) and showed a tendency to decrease with increasing slope. For all gradients, the maximum number was shown at 30° No. 9 pixels, and for No. 10, there was a tendency to drop 7.24 percent. This study has shown a large amount of angle dependence, and it is estimated that the proper distance between the source and line-array dosimeters should be maintained at a distance of not less than 1 cm to reduce them.