Feasibility study of stable semiconductor sensor for radiotherapy photon energy detection based on the mixture material of lead(Ⅱ)iodide and lead mono-oxide

• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 허예지 김교태 전제훈 양승우 문치웅 박지군 박성광
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 학술대회 논문집』한국방사선학회 2017년 추계종합학술대회논문집, 99~99쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.11.10

국문 초록

최근 암 등의 각종 질병 발생이 증가함에 따라 고 에너지 광자선 사용이 가속화 되고 있으며 주로 선형 가속기를 이용하고 있다. 현재 치료 방사선에서 광자선 검출에 사용되는 대표적인 선량계는 실리콘 다이오드 및 다이아몬드 검출기, 이온 전리함이 있으나 제작 과정의 단순화가 어려우며 선량 측정 과정 및 분석, 평가 과정이 복잡하고 선량계의 방사선 손상으로 인한 지속적인 재교정이 필요하여 신호 획득의 재현성과 안정성을 저하시키는 단점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하고자 방사선 치료에 사용되는 광자 에너지 변화와 선량률 변화에 따른 신호 검출이 안정적이며 재현성이 우수한 특성을 가진 혼합물 센서를 개발하여 유용성 검증을 위한 특성 평가를 수행하였다. 본 연구의 센서 제작에 사용된 혼합물은 요오드화 납 (polycrystalline의 lead(Ⅱ)Iodide, PbI₂)와 산화 납 (lead mono-oxide, PbO)이며, 모두 고에너지 감마선과 X선을 검출하는데 적합한 반도체 소재이다. 이 두 가지 혼합물을 이용한 센서 제작은 간편한 제작 공정과 더불어 사용자가 원하는 두께 제어를 위해 PIB 방식으로 선량계를 제작하였다. 제작된 선량계는 광자 에너지 변화에 따른 재현성 평가를 통해 재현성이 가장 우수한 질량 혼합 비율을 선정한 후 선형성, 선량률 의존성, 심부선량 백분율 평가를 수행하여 검출 반응 특성 평가를 수행하였다. 본 연구의 재현성 평가 결과 PbO 15wt% 비율이 혼합된 센서의 상대표준 편차가 0.8% 미만으로 가장 우수한 특성을 보였으므로 유용성 검증을 위한 최종 평가 센서로 선정하였다. 최종 선정된 PbO 15wt% 센서의 선형성 평가를 수행한 결과 선형 함수에서 결정 계수가 0.999 이상으로 1에 근접하는 매우 우수한 특성을 보였으며, 선량률 의존성 평가 결과 변동계수 1% 이내로 우수한 특성을 나타내었다. 이러한 평가 결과로 부터 혼합물 센서의 검출 특성이 선량률 변화에 비 의존적인 특성을 나타내는 것으로 분석되었다. 마지막으로 심부선량 백분율에 대한 분석을 상용화된 이온전리함과 비교한 결과 Dmax지점의 오차가 0.1%였으며, AAPM TG-40에서 제시하는 기준 오차 2% 이내를 만족하는 것으로 분석되었다.

키워드

요오드화 납 산화 납 질량 혼합비 재현성 선량률 의존성 선형성 심부선량 백분율