고순도 Ge 검출기의 전기적 노이즈 감소를 통한 감마선 에너지 스펙트럼의 분해능 향상에 관한 연구

이삼열(Samyol Lee) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.7

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. In the gamma-ray energy spectrum study, nuclide analysis through energy analysis is very important. High-purity Ge detectors, which are commonly used for gamma-ray energy measurements, are commonly used because of their high energy resolution and relatively high detection efficiency. However, in order to maintain a high energy resolution, the semiconductor detector has a problem in that it is difficult to maintain the original performance if the noise generated from the surrounding environment is not effectively blocked, and the effect of the expensive device is not achieved. Therefore, in this study, ground loop isolator (NEXT-001HDGL) was used to remove the electrical noise generated from the detector. In order to test the effect of improving energy resolution, HPGe detection device newly installed in the proton accelerator KOMAC was used. In the case of gamma-ray energy 2614 keV, the energy resolution was improved from (0.16 ± 0.02) % to (0.11 ± 0.01) %, and in the case of gamma-ray energy 662 keV of 137Cs isotope, the energy resolution was improved from (0.72 ± 0.07) % to (0.27 ± 0.03) %. This result is considered to be very useful for the gamma ray spectrum study using the HPGe detection equipment of KOMAC(Korea Multi-Purpose Accelerator Complex).

100-MeV 양성자 빔을 이용하여 169Tm(p,3n)167Yb 반응에 의해 생성된 167Yb 방사성동위원소에서 방출되는 감마선 스펙트럼 비교 연구

이삼열 한국방사선학회 2022 한국방사선학회 논문지 Vol.16 No.7

The measurement of branching ratio of 167Yb radioactive isotopes from gamma-ray spectrum of 169Tm(p,3n)167Yb reaction were performed by using a 100-MeV proton linear accelerator of the Korea Multi-purpose Accelerator Complex (KOMAC). The 167Yb isotope has a half-life of 17.5 minutes and decays to 169Tm. The gamma rays generated from the 167Yb isotope were measured using an HPGe detector gamma ray spectroscopy system. The energy calibration of the detector and the efficiency measurement of the detector were determined using a standard source. The gamma rays of known main energy (62.9, 106.2, 113.3, 143.5 and 176.3 keV) were measured. On the other hand, information about the intensity of the generated gamma rays is very inaccurate. Therefore, in this study, the decay strength of the main gamma rays was accurately measured. Overall, it was different from the previously known results, and in particular, it was found that the intensity of the main decay gamma ray, such as the 113.3 and 106.2 keV gamma ray, was overestimated, and it was found that the gamma ray, such as 62.9, 116.7 and 143.5 keV was underestimated. The present results are considered to be important information in the fields of nuclear fusion, astrophysics and nuclear physics in the future. 양성자과학연구단의 100-MeV 양성자선형가속기의 양성자를 사용하여 천연 169Tm과 핵반응을 일으켜 167Yb 방사성동위원소를 생성하였다. 생성된 동위원소는 17.5분의 반감기를 가지며 167Tm로 붕괴한다. 이때 발생하는 감마선을 HPGe 검출시스템을 사용하여 측정하였다. 검출기의 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정은 표준선원을 사용하여 결정하였다. 기존에 알려진 Table of Isotopes의 주요 감마선 에너지는 모두 측정되었다. 한편, 현재까지 알려진 발생되는 감마선의 강도에 대한 정보는 매우 부정확한 상황이다. 따라서 본 연구를 통하여 주요 감마선에 대한 붕괴 강도를 정확하게 측정하였다. 전체적으로 기존에 알려져 있던 결과들과 상이한 차이를 보였으며 특히 113.3 및 106.2 keV 감마선 같은 주 붕괴 감마선의 강도들이 과대평가 되었다는 사실을 알게 되었고 62.9, 116.7 및 143.56 keV의 감마선 들은 과소평가 된 감마선들임을 알게 되었다. 본 연구의 결과는 핵융합 연구, 천체 물리학 및 핵물리 분야에 있어서 중요한 정보가 될 것으로 생각된다.

A Study on Measurement of Gamma-ray Spectrum for the Natural Tungsten nuclear reaction by using KOMAC proton Linear Accelerator

Samyol Lee(이삼열) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.2

The measurement of gamma-ray spectrum of nat W(p,xn) reaction with natural tungsten were performed by using a high energy proton generated from a 100-MeV proton linear accelerator of the Korea Multi-purpose Accelerator Complex (KOMAC). Gamma rays generated by various nuclides generated through the nuclide were measured using a gamma-ray spectroscopy system composed of HPGe detector. A gamma-ray standard source was used for energy calibration and efficiency measurement of the detector. Analysis of the gamma rays observed in the measured spectra showed that the radionuclides produced were 167 Re, 178 Re, 179 Re, 180 Re, 181 Re, 182 Re, 184 Re, 172 Ta, 174 Ta, 178 Ta, 182 Ta, 184 Ta, 175 W, 176 W, 177 W and 179 W. Nuclides were generated. The results of this study will be applied to nuclear fusion, astrophysics, and nuclear medicine applications in the future. 양성자가속기연구센터(KOMAC)의 100-MeV 양성자 선형가속기에서 생성된 고에너지 양성자를 사용하여 천연 텅스텐과 핵반응을 일으켰다. 핵반응을 통해 생성된 다양한 핵종으로 부터의 감마선은 HPGe 검출기 감마선 분광시스템을 사용하여 측정하였다. 감마선 표준선원은 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정에 사용 되었다. 측정된 스펙트럼에서 관찰된 감마선을 분석한 결과 방사성 핵종은 167 Re, 178 Re, 179 Re, 180 Re, 181 Re, 182 Re, 184 Re, 172 Ta, 174 Ta, 178 Ta, 182 Ta, 184 Ta, 175 W, 176 W, 177 W 및 179 W 으로 총 16 종류의 핵종이 생성되었다. 이 연구의 결과는 미래의 핵융합, 천체 물리학 및 핵의학 응용 분야에 적용될 것으로 생각된다.

An Analysis of γ-ray Energy Spectra Using the NaI(T1) Scintillation Detector in the Air and Water

Park,Jae-Woo,Kim,Eun-Sug 대한방사선 방어학회 1996 방사선방어학회지 Vol.21 No.4

NaI(Tl) 섬광검출기를 이용하여 감마선원인 Cr-51, Cs-137, Mn-54, Zn-65에 대하여 공기와 깊이가 다른 수중에서 에너지스펙트럼을 조사하였다. 측정한 스펙트럼의 차이와 변화를 정량적으로 비교분석하기 위해서 측정 스펙트럼을 곡선근사할 수 있는 응답함수를 구성하였다. 본 연구에서 밝혀진 바에 의하면 구성된 응답함수는 공기중 뿐만 아니라 수중에서 측정된 스펙트럼을 거의 완전하게 나타낼 수 있었다. 또한 응답함수에 사용된 계수들을 비교함으로써 공기와 수중에서-물의 깊이에 따른-스펙트럼의 특성 변화를 정량적으로 규정할 수 있었다. 응답함수의 계수 가운데 전에너지 봉우리의 높이 및 비율이 물의 깊이에 가장 민감하게 영향을 받았으며, 그 외에도 전에너지 봉우리의 퍼진 정도, flat continuum의 높이, 1차 콤프턴산란 연속의 높이, Compton edge의 모양을 나타내는 응답함계수 등에서 미약하나마 물의 깊이에 따라 변화를 보였다. The energy spectra in the air and water of several γ-ray sources such as Cr-51, Cs-137, Nn-54, Zn-65 have been investigated using the NaI(Tl) scintillation detector. General response functions, which can curve fit the measured spectra, have been constructed. We have found that the constructed response functions can successfully represent the measured spectra in the water as well as in the air. It is possible, by comparing the relevant parameters of the response functions, to quantitatively characterize the changing features of the measured spectra as obtained with varying the water depth. Of the response function parameters, those which affect the shape of the full-energy peak have most notably changed. Besides, those parameters which affect the shapes of the flat continuum, the Compton continuum and edge have also shown slight changes with varying the water depth.

KOMAC 양성자 선형가속기를 이용한 천연 텅스텐 핵반응에 대한 감마선 스펙트럼 측정에 대한 연구

이삼열 ( Samyol Lee ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.2

양성자가속기연구센터(KOMAC)의 100-MeV 양성자 선형가속기에서 생성된 고에너지 양성자를 사용하여 천연 텅스텐과 핵반응을 일으켰다. 핵반응을 통해 생성된 다양한 핵종으로 부터의 감마선은 HPGe 검출기 감마선 분광시스템을 사용하여 측정하였다. 감마선 표준선원은 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정에 사용 되었다. 측정된 스펙트럼에서 관찰된 감마선을 분석한 결과 방사성 핵종은 ¹⁶⁷Re, ¹⁷⁸Re, ¹⁷⁹Re, ¹⁸⁰Re, ¹⁸¹Re, ¹⁸²Re, ¹⁸⁴Re, ¹⁷²Ta, ¹⁷⁴Ta, ¹⁷⁸Ta, ¹⁸²Ta, ¹⁸⁴Ta, ¹⁷⁵W, ¹⁷⁶W, ¹⁷⁷W 및 ¹⁷⁹W 으로 총 16 종류의 핵종이 생성되었다. 이 연구의 결과는 미래의 핵융합, 천체 물리학 및 핵의학 응용 분야에 적용될 것으로 생각된다. The measurement of gamma-ray spectrum of ^natW(p,xn) reaction with natural tungsten were performed by using a high energy proton generated from a 100-MeV proton linear accelerator of the Korea Multi-purpose Accelerator Complex (KOMAC). Gamma rays generated by various nuclides generated through the nuclide were measured using a gamma-ray spectroscopy system composed of HPGe detector. A gamma-ray standard source was used for energy calibration and efficiency measurement of the detector. Analysis of the gamma rays observed in the measured spectra showed that the radionuclides produced were ¹⁶⁷Re, ¹⁷⁸Re, ¹⁷⁹Re, ¹⁸⁰Re, ¹⁸¹Re, ¹⁸²Re, ¹⁸⁴Re, ¹⁷²Ta, ¹⁷⁴Ta, ¹⁷⁸Ta, ¹⁸²Ta, ¹⁸⁴Ta, ¹⁷⁵W, ¹⁷⁶W, ¹⁷⁷W and ¹⁷⁹W. Nuclides were generated. The results of this study will be applied to nuclear fusion, astrophysics, and nuclear medicine applications in the future.

양성자 에너지 변화에 따른 핵반응 생성핵종 분석

이삼열 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.5

본 연구에서 서로 다른 양성자 에너지를 사용하여 핵반응에 의해 생성된 감마선의 차이를 통해 고에너지 양성자 Pb(p, nx) 핵반응에서 생성된 동위원소를 식별하는 방법을 제안했다. 한국원자력연구원의 100-MeV 양성자 선형 가속기에서 생성된 고 에너지 양성자를 이용하여 실험을 수행 하였다. 양성자 핵반응을 통해 생성된 다양한 핵종에 의해 생성된 감마선은 HPGe 검출기로 구성된 감마선 분광법 시스템을 사용하여 측정되었습니다. 감마선 표준선원은 감마선 검출기의 정확한 에너지교정 및 효율측정을 위해 사용되었습니다. 제안한 방법을 위하여 동일한 천연 납 시료에 서로 다른 100 및 60 MeV 양성자 에너지빔을 사용하였다. 이 방법은 동일한 시료에서 발생되는 감마선들을 서로 비교함으로써 생성된 핵종들을 확인하는데 매우 효과적임을 알 수 있었다. 이 연구의 결과는 향후 다른 양성자 핵반응 결과를 얻는데도 매우 효과적으로 적용될 것이라 생각된다. In this study, we proposed a method for identifying isotopes generated from high-energy proton natPb(p,xn) nuclear reactions through the difference of gamma rays generated through nuclear reactions using different proton energies. The experiment was performed by using a high energy proton generated from a 100 MeV proton linear accelerator of the Korea Atomic Energy Research Institute. Gamma rays generated by various nuclides generated through proton nuclear reactions were measured using a gamma-ray spectroscopy system composed of HPGe detectors. Gamma-ray standard sources were used for accurate energy calibration and efficiency measurements of HPGe gamma-ray detectors. For the proposed method, 100 and 60 MeV proton energy beams were used for the same natural lead samples. This method was found to be very effective in identifying nuclides produced by comparing gamma rays generated from the same sample with each other. The results of this study are expected to be very effective in obtaining other proton nuclear reaction results in the future.

고순도 저마늄 검출기 (HPGe) 감마선 백그라운드 스펙트럼의 리샘플링 연구

김수현,김신형,안정근,남승일 대한방사선방어학회 2020 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2020 No.11

감마선 스펙트럼 분석용 패로브스카이트 화합물 반도체 단결정 소재 및 방사선기기 클러스터 역할

김한수,강창구,하장호,김영수,박정민,김수진 대한방사선방어학회 2022 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2022 No.04

고순도 저마늄 검출기 (HPGe) 감마선 백그라운드 스펙트럼 리샘플링과 새로운 감마붕괴 피크 탐색 연구

김수현,김신형,안정근,남승일 대한방사선방어학회 2023 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2023 No.4

고순도 저마늄 검출기 (HPGe) 감마선 백그라운드 스펙트럼 리샘플링과 새로운 감마붕괴 피크 탐색 연구

김수현,김신형,안정근,남승일 대한방사선방어학회 2021 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2021 No.11