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고순도 저마늄 감마선 검출기의 검출효율에 따른 유효입체각 검증에 관한 연구

A Study on the Validation of Effective Angle of Particle Deposition according to the Detection Efficiency of High-purity Germanium Gamma-ray Detector

한국방사선학회논문지 2020년 14권 4호 p.487 ~ 494
장보석,
소속 상세정보
장보석 ( Chang Bo-Seok ) - Gimcheon University College of Health Science Department of Radiological Science

Abstract

선원과 검출기 사이의 거리, 검출기 지름, 방사선원의 부피 효과 등에 의해 검출기 입사면에서 입체각(solid angle)의 변화가 생기고 이는 검출기 내부에서의 경로 길이(path length) 차이를 유발하여 검출효율 결정에 영향을 미친다. 유효입체각 계산을 위한 일반적인 분석 방법은 단순한 기하학적 구조를 가진 선원 (60Co)에만 유용하여 본 실험에서는 검출기와 선원 간 거리 window cap 0.5 cm 기준점으로 하여 25 cm 까지 이동 시 켜면서 측정하였다. 또한 표준부피선원 450 ㎖, 1000 ㎖ 마리넬리 비이커는 검출기에 밀착 시켜 측정하였다. 검출기와 동축인 원형 점선원의 경우, 검출기 창으로부터의 거리에 대한 입체 각도의 변화를 측정치와 몬테카를로 시뮬레이션으로 계산 분석 관계의 결과 검출기의 반지름이 선원의 반지름보다 작을 경우, 입체 각도는 선원의 제곱 반지름 대 검출기의 제곱 반지름의 절반과 같다. 입체 각도의 차이는 0.53가 되므로 몬테카를로의 결과는 허용된다. 검출기-선원 간 거리의 역수와의 관계를 나타내었다. 입체각도는 거리에 따라 급격하게 감소함을 확인하였다. 부피선원에 대한 측정치와 시뮬레이션 결과는 거리 0 cm에서 1.01 %이며 거리가 5 cm, 10 cm로 멀어지면 4 % 미만의 차이를 보인다. 거리가 10 cm 일 때 처음으로 계산결과가 측정 결과보다 작아진다. 이는 거리가 멀어질수록 입체각이 작아지고, 에너지가 낮아질수록 감쇠효과가 지수 함수적으로 증가하는 원리가 효율의 계산에 반영되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 검출효율은 고체 각도 및 몬테카를로 코드를 사용하기에 충분함을 입증하였다.

The distance between the source and the detector, the diameter of the detector, and the volume effect of the radiation source result in a change in solid angle at the detector entrance, which affects the determination of detection efficiency by causing a difference in path length within the detector. A typical analysis method for calculating solid angles was useful only for a source (60Co) with a simple geometric structure, so in this experiment, the distance between the detector and the source was measured by switching on for up to 25 cm with the reference point of window cap 0.5 cm. In addition, 450 and 1000 ㎖ Marinelli beaker of standard volumetric sources were closely adhered to the detector. For circular point sources co-axial with the detector, the change in the solid angle to the distance from the detector window is equal to half the square radius of the source versus the square radius of the detector, if the resulting relationship of the calculation analysis results in the detector being less than the radius of the source. Since the solid angular difference is 0.5 the result of Monte Carlo is acceptable. The relationship between detector and source distance is shown. Solid angles have been verified to decrease rapidly with distance. Measurement and simulation results for a volumetric source show a difference of ±1.01% from a distance of 0 cm and less than 4 % when the distance is reduced to 5 and 10 cm. It can be seen that the longer distance, the smaller efficiency angle, and the exponential increase in attenuation as the energy decreases, is reflected in the calculation of efficiency. Thus, the detection efficiency has proved sufficient for the use of solid angle and Monte Carlo codes.

키워드

입체각도 ; 검출효율 ; 고순도 게르마늄 검출기
Effective Solid Angle ; PENELOPE code ; HPGe

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