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| 방사선계측기 종류 |
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| 기체의 전리작용을 이용한 계측기 |
이온전리함, 비례계수기, 가이거뮬러(GM)계수기 |
| 고체의 전리작용을 이용한 계측기 |
반도체 검출기 |
| 여기작용을 이용한 계측기 |
NaI(Tl)섬광계측기, 액체섬광계측기 |
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| 사용목적에 따른 분류 |
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| 개인의 방사선 피폭관리용 |
포켓선량계, 열형광선량계, 필름뱃지, 화학선량계 |
| 공간방사선 감시용 |
감마선량률 측정기, 알파선량률 측정기, 중성자선량률 측정기 등 |
| 방사성오몀도 측정용 |
반도체 검출기, 액체섬광계측기와 각종 오염도측정 장비 |
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| 가스충전 검출기 |
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기체충전형 검출기는 그림과 같이 실린더형태로 중앙전극이 양극으로 실린더 벽이 음극으로 구성된다. 입사된 방사선은 검출기내부 가스를 전리시켜 전자와 양이온, 즉 이온쌍을 생성한다. 이때 검출기의 양극과 음극사이에는 높은 전위차(HV)가 걸려 있으므로 전자는 양극으로 양이온은 음극으로 이동하게 되며, 전자와 양이온은 전극에 포집되고, 뒷단의 정밀 전류(전압) 측정장치로 이를 신호로 나타내 준다. 즉, 검출기에 입사되는 방사선 준위가 높을수록 검출기에는 더 많은 전류(전압)가 흐르게 된다. 종류로는 이온전리함1, 비례계수기2 및 가이거뮬러(GM)계수기3가 있다. |
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| 가스충전 검출기 분류 |
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(1) 전리함 (Ionization Chamber)
전리함에서 생성되는 이온쌍의 수는 검출기에 흡수된 입사방사선의 에너지에 비례하는 원리를 이용하여 선량률 측정이 가능하고 공기로 채워진 전리함으로 조사선량을 측정할 수 있다. 방사선과 검출가스와의 상호작용으로 생성되는 이온쌍만의 출력전류는 매우 작으므로 정밀한 전류측정장치가 요구된다.
(2) 비례계수기(Proportional Counter)
전리함에 사용되는 전압보다 더 높은 전위차를 검출기에 가하면 입사방사선은 가스의 전리로 생성된 초기전자가 양극으로 포집되는 과정에서 가속되어 2차 전리를 일으킬 수 있는 충분한 에너지를 얻게 되고 2차전자는 또 다른 전리를 야기하여 비교적 검출이 용이하다. 비례계수기에 주로 사용되는 기체는 90%의 아르곤과 10%의 메탄으로 구성된 "P-10 가스"이며, 비례계수기는 방사능측정뿐만 아니라 방사선의 에너지 측정도 가능하며 알파선과 베타선을 동시에 측정할 수 있다.
(3) GM 검출기(Geiger-Mueller Detector)
He과 Ar으로 충진한 GM관에 비례계수기에 사용하는 전압보다 더 높은 전압을 가하면 2차 전리의 과정이 무한으로 일어나(전자사태) 신호의 증폭을 위한 전자장치가 필요없을 만큼 충분한 크기의 전류를 형성한다. GM 검출기는 입사방사선의 종류와 에너지를 구분할 수 없고 단지 입사하는 방사선의 갯수, 즉 방사능만 측정가능하다.
그러나 검출기 외벽에 적절한 물질(Cu, Sn, Pb 등)로 차폐하면 입사방사선의 수를 계수하여 근사적인 방사선량을 얻을 수 있다. 이를 "보상형 GM"이라 부르고 주로 선량률을 측정하는 곳에 이용된다. |
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| 섬광검출기 |
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방사선을 섬광물질(에너지를 흡수하여 충만대에 있던 전자가 전도대로 여기되었다가 다시 천이(~10-8초 이내)하면서 가시광선을 방출하는 물질에 입사하면 입사되는 방사선장의 세기와 가시광선 방출량이 비례적인 관계를 이용한 섬광검출기는 사용하는 섬광물질에 따라 고체, 액체, 기체 또는 유기질, 무기질의 형태가 있다.
· 충만대 : 전자가 결정내의 격자에 결합되어 있는 에너지 대역
· 전도대 : 결정내에서 전자가 자유롭게 움직일 수 있는 에너지 대역 |
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| 섬광검출기 분류 |
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가) 무기 섬광검출기(Inorganic Scintillation Detector)
(1) 무기결정(Inorganic Crystal)
무기결정은 주로 할로겐원소(I)인 무기염과 발광중심 역할을 하는 소량의 불순물(activator)로 구성되며 가장 대표적인 무기결정 섬광검출기는 Tl을 불순물로 첨가한 NaI(Tl) 검출기이다. NaI(Tl) 검출기는 기계적·열적 충격에 약하고, 조해성이 있으므로 알루미늄 등으로 밀폐하여 공기와의 접촉을 차단하여 사용한다. 밀폐로 인하여 감마선이나 중·경질의 X-선 측정에 이용된다. 그 밖의 무기결정 섬광검출기로 CsI(Tl), CsI(Na), BGO, LiI(Eu)등이 있으며 LiI(Eu)는 느린 중성자 측정에 이용된다.
(2) 무기분말(Inorganic Powder)
분말인 ZnS(Ag)를 검출용기 내에 얇게 발라 사용하며, 알파선 측정용도로 주로 이용되고 베타 또는 감마선에는 반응하지 않는다.
나) 유기 섬광검출기(Organic Scintillation Detector)
(1) 무기결정(Inorganic Crystal)
순수 유기결정으로 섬광특성이 양호한 재료는 안트라센(anthracene)과 스틸벤(stilbene)을 들 수 있으나 큰 결정을 얻기 어렵고 기계적 강도가 매우 약하며, 이들 섬광물질을 유기용매에 녹여 액체섬광물질 또는 중합 플라스틱형태로 사용된다. 액체섬광물질의 특성은 임의의 크기, 형태로 검출기를 제작할 수 있으며, 측정 시료를 직접 섬광체와 혼합하여 사용할 수 있으므로 액체섬광검출기는 투과력이 약한 알파, 저에너지 베타선을 내는 핵종(3H와 14C) 계측에 매우 효과적이다.
(2) 무기분말(Inorganic Powder)
분말인 ZnS(Ag)를 검출용기 내에 얇게 발라 사용하며, 알파선 측정용도로 주로 이용되고 베타 또는 감마선에는 반응하지 않는다. |
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| 영형광선량계(TLD) |
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단결정에 방사선을 쪼이면 자유화된 전자 중에서 바로 형광을 방출하여 안정상태로 돌아가지 않고, 결정내의 Trap에 포획된 경우가 있다. 이 포획된 전자는 일정의 온도로 가열하면 빛을 방출하면서 안정상태로 돌아가며, 방출하는 빛의 양을 광전자증배관으로 측정하면 방사선량을 측정할 수 있다. |
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| TLD의 특성 |
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(1) 감도가 좋다. (100 uR ~ 10 R까지 측정가능)
(2) 반복사용이 가능하며 소자가 소형
(3) LiF, BeO등은 실효원자번호가 생체조직과 등가 -> 보건물리적인 측면에서 유용하다.
(4) Fading이 없다
(5) 판독, 장치가 고가이며, 판독종료시 정보 소멸
(6) 방향의존성이 있으나 에너지 의존성은 크지 않다
(7) 온도, 빛 , 습도조건에 대한 상대적 복합성
(8) 판독시간이 짧다 |
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| 반도체 검출기 |
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역전압이 걸린 p-n(또는 p-I-n)접합형 반도체로 된 diode에 방사선이 입사하면 순간 전류(전하)를 형성하게 되고, 생성된 전류의 순간 신호를 측정하는 방식이다. |
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| 종류 |
반도체 검출기 종류 |
비고 |
| P형 반도체 |
Ge, Si + 3족원소(In, Ga, Al 등) |
Accepter 불순물 사용 |
| N형 반도체 |
Ge, Si + 5족원소(P, As, Sb 등) |
Doner 불순물 사용 |
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| 반도체 검출기의 특징 |
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(1) 한쌍의 운반자를 만드는데 필요한 평균에너지가 낮다.
(2) 섬광 검출기보다 에너지 분해능이 좋다.
(3) 고체이므로 고에너지 측정에 적합
(4) 표면장벽형은 저에너지 하전입자 (α)측정에 적합하다.
(5) 신호의 통계적 변화가 작아서 높은 에너지 분해능을 갖는다.
(6) 자계의 영향을 받지 않는다.
(7) 고전압이 필요없다.
(8) 유효 계수면적이 적다.
(9) 방사선 손상이 다른 검출기 보다 크다.
(10) Ge(Li), Si(Li) 형은 진공 속에서 저온(액체질소온도)로 냉각시킨다. |
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| 방사선량률 측정기 |
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| 1) 전리함 |
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가) RSS-131 (ERM)
- HPIC형으로 공간 감마선량률 측정
- 측정범위: 저준위 방사선 (0∼ 10R/h) |
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나) 451P)
- 진단/치료 X선누설, 공항수화물검색, 규제검사
- 1MeV이상의 베타, 25 keV이상의 감마, X선측정
- 측정범위: 0∼50 mSv/h ) |
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| 2) 비례계수기 |
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가) E-600/NRD
- 중성자 선량률측정
- 측정범위: 0.1∼9.9 R/hr |
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나) PN-13)
- 에너지 보상형 중성자 측정
- 측정범위: 0~15 MeV |
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| 3) GM계수기 |
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가) E-600/HP-270
- 중성자 선량률측정
- 측정범위: 0.1∼9.9 R/hr |
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나) PN-13)
- 고준위 베타, 감마 방사선량률 측정
- 측정범위: 0∼1000 R/hr |
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| 4) 섬광 계수기 |
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가) E-600/SPA-3
- 저준위 베타, 감마 방사선량률 측정
- 측정범위: 0∼5000μR/hr |
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나) ESP-2/AC-3-7)
- 알파 선량률 측정
- 측정범위: 0.2∼20 mR/hr |
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다) MCA 8000A/NaI |
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라) LSC(액체섬광계수기)) |
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| 개인피폭선량 측정 |
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| 1) 자동개인선량계(ADR) |
(1) 모델 : L-36
(2) 측정범위
- 집적선량 : 0∼999 rem
- 방사선량율 : 0∼100 R/hr
(3) TLD 판독전까지 외부 피폭선량관리용으로 사용 |
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| ADR 후면 |
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| ADR 윗면 |
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| 2) 열형광선량계 |
(1) 모델(제작사) : HARSHAW 6600
(2) 측정범위 : 0∼1000 rem
(3) 관리구역출입자의 외부피폭선량 판독기준 값으로 사용 |
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| 열형광 선량계 및 TLD 소자 |
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| TLD 판독기 |
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