동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf ·...

33
1 동위원소검사학 강의 5 6. 방사선 측정 Gamma counter Beta counter

Transcript of 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf ·...

Page 1: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

1

동위원소검사학 강의 5

6. 방사선 측정 Gamma counter

Beta counter

Page 2: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

2

방사선 계측 정의 방사선이 물질과 상호작용을 하는 것을 이용 방사선이 존재하는 곳을 알아내고 물질과 상호작용 정도를 알아내며 방사선의 종류, 세기, 에너지 분포 및 인체에 대한 피폭선량 등을 알아내는 행위 방사선의 존재유무 물질과 상호작용 정도 방사선의 종류,세기,에너지 분포 인체에 대한 피폭선량 등

Page 3: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

3

1.측정기 검출원리 1) 전리작용(ionization) : 하전입자가 공기를 통과할 때에 전리작용에 의해서 생긴 이온이 전극에 모여서 전기적 신호로 바뀌어 측정된다. 2) 여기작용(excitation) : 원자가 전자나 다른 입자와 충돌에 의하여 또는 전자파(엑스선,감마선)를 흡수하여 에너지가 높은 상태로 옮아가는 것을 말하며 전자가 여전히 원자핵에 구속되어 있음. 방사선계측기에서는 섬광계측기와 같이 분자가 여기 되었다가 기저상태로 돌아오면서 형광을 발하는 현상을 이용함. 3) 핵반응 : 중성자와 원자핵과의 충돌반응, 중성자 흡수반응과 같이 중성자계측에 이용. 4) 기타반응 : 열형광작용, 필름의 감광작용, 화학반응 등.

방사선 검출법에 따른 측정기의 분류

검출법 기기 종류

기체의 전리작용 전리상, GM계수기, 비례계수기

고체의 전리작용 반도체 검출기

발광현상 신틸레이터카운터, 열발광 선량계

감광작용 사진유제

Page 4: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

4

2. 검출기의 전자회로의 구성 1). 전치 증폭기 2). 증폭기 3). 파고분석기 4). 계수율계 5). 계수기 6). 기록계 7). 안정 전압 전원 3.방사선관리용 측정기의 종류 방사성물질의 존재유무, 공기중 및 수중 방사성 오염감시, 시료중의 방사능 측정 및 분석, 생체 중(in vivo)의 방사능 측정을 위하여 사용 1) 방사성물질의 존재유무 검출기기: 방사성물질의 오염 등의 존재유무측정 단창형 GM계수관, 비례계수관, 섬광계수관 2) 공기중 및 수중 감시기기 Grab sampler, Continuous air sampler, Portable air sampler 등 수중 방사능농도는 액체폐기물의 연속 방사능감시기(Monitor)를 사용한다. 3) 시료의 방사능 측정기기 자체흡수(Self absorption), 후방산란(Back scattering), 감쇄(Attenuation) 등을 고려하여 측정. 전리함, GM계수관, 비례계수관, 섬광계수관, 반도체 검출 기 4) 인체내의 방사성물질 체외 계측방법인 전신계수기(Whole Body Counter)로 사용한다. 검출기 종류로는 감마선 방출핵종을 위해 NaI(T1) 섬광계수관을 사용하였으며, 베타선 방출핵종을 위해 동시회로(Coincidence circuit)를, 알파 방출핵종을 위해 내부전환과정에 방출하는 X선을 측정하는 검출기 등

Page 5: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

5

4. 방사선 계측기의 분류 1) 계측원리에 따른 분류 가) 기체의 전리작용을 이용한 계측기 ①. 이온전리함(ion chamber) 가스 충진형 검출기로서 견고하고 휴대 편리. 방사선량을 측정. 에너지 의존성이 강하므로 주로 γ선 측정에 사용되고 있다. ②. 비례계수기(Proportional Counter) ③. 가이거뮬러(GM)계수기 (Geiger계수기 또는 G-M계수기로 불리운다.) 가스 충진형으로 방사선량과 방사능 측정에 사용되며 주로 β선과 γ선을 측정. 단창형(end window type), 관벽형(wall type) Geiger-Mueller conuter.

1928년에 가이거와 뮬러가 만든 간단한 구조의 방사선측정기. 원통전극의 가운데에 가느다란 선의 중심전극을 설치한 2극관에 Ar, He 등 불활성 기체와 소량의 알코올 또는 할로겐가스를 봉입한 것. 양극간에 고전압을 걸어 두면, 방사선이 관내에 입사했을 때 생성된 이온이 방아쇠역할을 해서 방전이 일어난다. 일정 시간내의 방전(펄스)회수를 계수함으로 방사선의 강도를 측정할 수있다.

γ선 및 β선의 측정에 사용된다. 감도가 좋으나 에너지에 의한 변별을 못한다.

Page 6: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

6

나) 고체의 전리작용을 이용한 계측기 ①. 반도체 검출기(semiconductor detector ) ; 게르마늄(germanium :Ge)의 반도체에 전장을 만들고 그 반도체에 방사선을 통과함으로서 생긴 전자를 전극에 모아서 전기적 펄스로 바꾼다. 반도체 속에서의 방사선의 전리작용으로 생성되는 전자(電子)-양공(陽孔)쌍을 이용하는 방사선검출기. 특징 : 소형, 경량, 긴수명. 최근에는 개인방사선 측정용까지 개발 다) 여기작용을 이용한 계측기 ①. NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체(scintillator)에 입사되면 빛을 발하게 되며 이 빛은 광전자 증배관 을 통하여 증배된 후 단자에 전달하는 과정을 통해 방사선을 측정 섬광체는 주로 NaI(Tl). 소량의 방사선을 에너지로 구별해서 측정 검출기. 방사성핵종을 분석하는데 사용되기도 한다. 일반적으로 섬광계수기는 γ선을 측정하는데 많이 사용 섬광체의 종류에 따라서 α와 β방사능을 분석하는 장치도 있다. ②. 액체섬광계측기

Page 7: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

7

2) 사용목적에 따른 분류

주변의 환자나 방사성물질이 오염된 것으로 부터 작업종사자의 보호 환경의 오염, 방사성 물질로 인한 오염 정도의 측정. 허용한도 이상의 불필요한 피폭방지 (1). 개인의 방사선 피폭관리용 ①. 포켓선량계 ②. 열형광선량계 ③. 필름뺏지 ④. 화학선량계 (2). 공간방사선 감시용 ①. 베타·감마선량율 측정기 ②. 알파선량율 측정기 ③. 중성자선량율 측정기등 (3). 방사성오염도 측정용 ①. Ge(Li)다중파고분석기 ②. 액체섬광계측기 ③. 각종 오염도 측정 장비

Page 8: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

8

①. 포켓선량계 (pocket desimeter) 방사선 작업을 하기 전에 착용하여 작업 후에 작업에 따른 방사선 피폭 선량측정 평가하는 보조선량계로 사용. 측정 범위는 μSv부터 수십 mSv까지 넓은 범위 가능. 보통 γ선용의 2mSv, 5mSv의 선량계가 많이 사용, 중성자용이나 X선용도 있다. ②.열형광선량계(Thermo luminescencedosimeter; TLD) LiF나, CaSO4 소자가 사용 이 소자는 방사선에 조사된 후 들뜸상태를유지 일정 온도(약 280℃)이상으로 가열하면 빛을 낸다. 이 빛의 세기를 광밀도계로 측정하여 표준 조사된 값과 비교하면 조사된 방사선량 을 알 수 있는데 이 원리를 이용. 현재 까지는 가장 우수한 개인측정기 ③. 필름뺏지(Film badge) 방사선에 의한 필름의 감광현상을 이용. 방사선에 조사된 필름을 현상 처리하여 흑화도를 광밀도계로 측정한 다음 표준조사 필름과 비교하여 방사선량을 결정. 주로 개인용, 환경방사선 감시용으로도 사용. 대개 X 선이나 γ선의 측정에 사용 영구 기록 보존용. 현재는 사용이 TLD로 대체되고 있다. ④. 화학선량계

[필름배지의 구조와 필터의 종류]

기호 필 터 의 재 질 과 두 께 (mm)

A B C D E F G H

개방창 플라스틱(0.5) 플라스틱(1.5) 플라스틱(3) 알미늄(0.6) +플라스틱(2.4) 구리(0.3) + 플라스틱(2.7) 주석(0.8) + 납(0.4)+플라스틱(1.8) 카드늄(0.8) + 납(0.4) + 플라스틱(1.8)

Page 9: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

9

나). 공간 방사선 감시용 ①. 베타ㆍ감마선량율 측정기, ②. 알파선량율 측정기, ③. 중성자선량율 측정기등 다). 방사성오염도 측정용 : ①. Ge(Li)다중파고분석기, ②. 액체섬광계측기와 ③. 각종오염도 측정장비.

Page 10: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

10

검 출 원 리 검출기 명칭 주 요 용 도

전리작용 기체전리 고체전리

전리함 비례계수관 GM관 반도체검출기

선량(률)측정 알파/베타 방사능측정 베타 방사능측정, 선량률측정 에너지측정(핵종분석), 방사능측정

여기작용 고체섬광 액체섬광 열형광 유리형광

NaI(Tl) ZnS(Ag) 플라스틱

감마측정 알파측정 베타측정

액체섬광계수관 저에너지 베타측정

TLD 유리선량계

방사선량측정 방사선량측정

화학작용 감광 물질분해

필름뱃지 화학선량계

방사선량측정, 방사선영상 고선량측정

결함유발작용 고체비적검출기 알파, 하전입자, 중성자 측정

Page 11: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

11

5. 개인 방사선 측정 기기 필름뱃지와 포켓선량계의 비교

구분 장점 단점

Film badge 기록이 영구히 보존된다 가볍고 착용이 간단하다 충격에 강하다

방향에 따른 오차 에너지 의존성이 크다 온도, 습도에 영향을 받는다

Pocket dosimeter

직접 판독할 수 있다 방향에 영향이 적다 온도, 습도에 영향이 적다

충격에 약하다 보존이 안된다.

주의) 개인선량계의 착용위치 : 전신이 균등 피폭시 남자는 가슴, 여자는복부에 착용한다. 신체를 3등분 했을 경우 어느 한 부위가 가슴의 선량보다 50%이상 차이가 날 때 이 경우 TLD는 가슴과 가장 많은 피폭예상부위에 추가로 착용 이중 최대값을 전신선량으로 한다.

Page 12: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

12

측정기록과 산정기록의 항목

Page 13: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

13

6. 계측기 사용시 주의사항 가). 계측기 사용전 점검사항 ①건전지 정상여부 점검 ②교정일자 확인(유효기간 초과여부) ③외관검사(검출기 연결케이블 접속상태,검출기 손상여부 등) 나). 계측기 선정시 유의사항 ①측정할 방사선의 종류, 에너지 ②측정방법 ③측정범위 ④계측기 감도 다). 계측기 사용시 주의사항 ①방사성 오염지역에서는 장비의 오염방지를 위해 반드시 비닐로 덮개사용. ②습한 지역에서 장기간 사용금지.

Page 14: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

14

GAMMA COUNTER (scintillation counter)

Page 15: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

15

1. 특징 ①. 3cm정도의 NaI(Tl)결정 우물형(Well)으로 구성되어 그 가운데 시료를 넣은 시험관등을 삽입해서 측정 ②. 시료에서 gamma선은 4π의 입체각으로 섬광체에 입사하기 때문에 검출효율이

좋으며 blood, urine등의 미량인 방사능 측정에 좋다. 시료량은 일정하게. ③. 섬광체를 밀봉하고 있는 알미늄판을 통과하는 gamma선이 주 대상 ④. NaI(Tl)결정의 특징은 gamma선에 대해서 검출효율이 높은 것과 발광양이 크고

빛의 양과 섬광체에서 잃은 gamma선 에너지와의 비례성이 뛰어나다. ⑤. 섬광의 감쇠시간은 10-9sec정도로 짧고 시간적 분해능도 좋다. ⑥. 섬광은 광전자 증배관을 통과함에 따라 광량에 비례한 크기 전기적 펄스 전환. ⑦. 검출 부위에는 배후 방사능(background)을 줄이기 위해 납(Pb)으로 차폐

Page 16: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

16

2.측정 원리 1) 흡수과정 하전입자 방사선이나, 전자파 방사선이 섬광체( NaI(Tl)crystal)에 입사되면 전리 및 여기작용을 통해서 가지고 있는 에너지를 모두 섬광체에서 발산하므로 흡수된다

2) 섬광과정 섬광체에서 흡수된 에너지는 열에너지외 빛에너지로 나타나는데 발광효율은 1광자에 30eV 정도로 이때 미량의 불순물은 발광 중심으로 작용한다.

3) 섬광의 전기적 펄스 전환 섬광체에서 발생된 빛이 광전자 증배관의 광전음극관에 조사되면 광전효과에 의한 광전자가 방출되고 다이노드에서 증배되어 양극관으로 들어가 전하펄스를 만든다. 전하의 총량은 섬광체 속에서 소비된 방사선의 에너지에 비례한다.

Page 17: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

17

3. GAMMA COUNTER 구성 1) 섬광 검출기 (1). 섬광체 검출기는 섬광체(scintillator)와 광전자증배관으로 구성. 섬광체는 빛의 흡수가 크고 섬광체에서의 방출과 광전면에서 받아들일수 있는 감도분포가 일치 발광효율이 균일하고 좋아야 하며 섬광의 감쇠시간이 10-9sec이하로 짧아야 한다. 배후 방사능도 적어야 하며 크기가 큰 단결정이면 좋다. 대표적인 섬광체로는 NaI(Tl), CsI(Tl), Lil(Eu), ZnS(Ag), Anthracene, Stilbene등이 있다 (2) 무기섬광 검출기 가장 많이 쓰이는 섬광체는 NaI(Tl)이다. 섬광체 NaI(Tl)의 장단점 장점 1. 옥소(I)는 원자번호(53)가 크고 밀도(3.67g/㎤)가 높아서 대부분의 감마선에 대한 검출효율이 높다. 2. NaI(Tl)결정은 직경과 두께를 임의로 제작할 수 있다 3. 탈륨(Tl;1∼0.5%)활성제를 첨가하여 수십 배의 발광효율을 높일수 있다. 단점 1. 온도의 변화(2∼5℃/시간)에 약하다 2. 습도의 변화에 약하므로 보통 알미늄 용기에 밀봉되어 있다.

Page 18: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

18

2) 광전자증배관(photomultiplier tube ; PM tube) 미약한 빛을 광전자증배관 효과에서 광전자로 바꾸고 약 100V의 전위차를 가진 10단계의 다이노드에 따라 2차 전자의 수를 100만 배 정도 증폭하는 진공관. 결정으로 부터 나온 빛에너지를 증폭시키는 장치. (1). 광전자 음극관(photocathod) Sc와 Sb의 극히 얇은 막을 중첩시켜서 석영창의 내측에 충첩 시킨 것으로 여기서 빛을 받아서 광전효과에 의해서 광전자가 발생한다. (2). 다이노드(Dynode) 2차 전자증배관으로 보통 10단 이상, 단마다 인가전압을 증가시켜주면 전자의 가속과 집속을 한다. 고도의 안정된 전원이 필요하다 (3). 양극(Anode) 수집전극은 증가시킨 전자를 수집한다.

Page 19: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

19

3). 고전압 광전자 증배관이 전자의 증폭을 위해서 는 각 단에 균등하게 900∼1,100Volt의 고전압을 공급해야된다. 이 전압에 따라 2차 전자의 수가 직접 좌우 4) 증폭기(Amplifier) 검출기 뒤에는 증폭기가 있어 검출기에서 발생된 전기신호들이 수만배까지 증폭되며 이 전기신호들이 증폭기를 지나는 동안 전압파로 변하게 되며 이 전압파들의 높이를 일정한 비율로 증폭시키거나 감소시킬 수 있도록 하는데 보통은 계측이득을 위해 낮은 에너지를 증폭시켜 측정한다. 5) 파고분석기(pulse height analyzer) 광전자 증배관의 출력 펄스 높이(전압)를 분석함에 따라 입사 감마선의 에너지 를 알 수 있다. 6) 기록장치(recording system) 출력 신호를 계수 기록하는 장치로 컴퓨터를 사용하여 자동으로 전산처리 한다.

Page 20: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

20

4. GAMMA COUNTER 사용시 주의사항 1). 준비와 점검 ①. Warmming up (30min) ②. 일일변동과 일차 변동의 확인(125I, 131I) ③. 전용회로 확보 ④. 오염에 주의 ⑤. back ground 확인 2). 검체의 계측 ①. 검체의 양은 일정 ②. 용기가 일정해야한다. 균일한 플라스틱 용기 사용 ③. 유리제품은 감마선을 흡수. 두께가 뷸균일하면 오차 발생 ④. 측정하려는 검체의 위치가 검출기내의 중앙에 위치 ⑤. 검체의 계측치는 5,000-20,000cpm으로 하는 것이 좋다

Page 21: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

21

Beta-Counter

Liquid Scintillation counter

Page 22: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

22

1. Beta-Counter (Liquid Scintillation counter) 삼중수소와 같이 낮은 에너지(18KeV)의 베타선을 내는 방사성동위원소의 경우 액체섬광계측기가 보급되기 전에는 저 에너지 베타선 계측이 어려운 문제였다. 낮은 에너지의 베타선을 측정하기 위해 개발된 방법. 이 방법은 저 에너지 베타 계측에 유효하며 H-3, C-14, Cl-36을 비롯하여 P-32, S-35, Fe-56등과 알파선, 베타선의 절대측정에 많이 이용되고 있다. 2. Beta-Counter 구조

1) 광전자증배관 2) 분광계 (증폭기, 파고분석기) 3) 계수장치, 기록장치 4) 기타 부속장치 (소광의 자동교정)

Page 23: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

23

3. Beta-Counter 측정원리 액체섬광계측은 방사성시료를 액체섬광체와 혼합하여 용해 또는 현탁시켜서 내부시료를 계측 베타선의 전리에너지를 액체섬광체에 의하여 광양자(Photon) 로 전환한 뒤 이 광양자를 광전음극(Photocathode)에서 전자의 펄스로 바꾸어 증배(multiply)하고 증폭(Amplify)하여 계측하는 것이다.

Page 24: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

24

4. Beta-Counter 장점과 단점 1). 장 점 ①. 방사선의 자기흡수가 없다. ②. 방사성시료와 검출기간의 방사선 흡수가 없다. ③. 검출기에 입사하기 이전의 방사선 산란에 대해 고려할 필요가 없다. ④. 방사성시료가 액체섬광체 용액에 녹아 있으므로 4π계측이 가능

2). 단 점 ①. 방사성시료 자체, 첨가물, 불순물 등에 의하여 소광(消光;Quenching)이 생겨

계측효율이 떨어진다. ②. 측정시료를 용매에 녹이기 어려울 경우에는 시료제조상의 대이 필요하다. ③. 시료에 따라서는 측정을 방해하는 화학 발광(Chemical luminecence)의 발생을 초래하는 수가 있다.

Page 25: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

25

5. 베타선 방출 방사성 물질

핵종 반감기 주요 β선 에너지(KeV)

3H 12.5years 19

14C 5,730years 155

32P 14.3days 1,701

35S 87.1days 167

45Ca 163days 254

55Fe 2.94years 5.9

Page 26: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

26

6. 액체 섬광체(Liqiud Scintillator)와 검체 처리

Beta-ray의 에너지를 받아서 빛으로 바꾸어 주는 역할을 하는 물질 1). 용질(solute) 섬광을 내고 발광된 빛의 파장이 광전자증배관에 발광된 빛의 파장 이 광전자 증배관에 일치하고 있는 것을 측정하며 효율을 높이는데 중요하다. 제1용질; 용매에서 에너지를 받아서 발광한다 제2용질; 광전자증배관에서 파장에 맞게 긴 파장의 빛으로 바꾼다

용질의 종류 섬광체의 이름

제1용질 PPO, PPP, PBD, butyl PBD, BBOT

제2용질 POPOP, dimethyl POPOP, bis MSB

용질의 종류

Page 27: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

27

2). 용매(solvent) 유기섬광체를 녹일 수 있는 용액으로 시료 및 용질의 용해성이 높아야하고 화학적으로 순수한 물질, 동결점이 낮은 것이어야 한다.

용매의 종류

용매 동결점 용해성

toluene -95℃ 지용성

아니솔 -37℃ 지용성

키실렌 -20℃ 지용성

1.3 에테르 옥시벤젠 -52℃ 지용성

n-헵탄 -90℃ 지용성

1.4다이옥신 12℃ 수용성

벤칠 알콜 -15℃ 수용성

Page 28: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

28

3). 시료와 액체 섬광체 종류

4). 검체 처리법 액체 섬광체 속에 시료를 용해시켜야 한다.

지용성 물질 시료 : 탄화수소, 알코올, 지질, 지방산, 스테로이드

수용성물질 시료 물, 염류, 아미노산, 당

PPO 5g POPOP 0.1g Triton X-100 333ml Toluene 667ml Well mix 1000cc되게 녹인다.

PPO 5g POPOP 0.2g Naphthalene 60g Ethyleneglycol 20ml Methanol 100ml P-dioxane 880ml Well mix 1000cc되게 녹인다.

Page 29: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

29

8. 측정시 주의사항 1). 소광(Quenching)의 종류 용매의 종류나 불순물의 영향으로 섬광체의 발광효율이 저하되는 것 화학 소광 용매의 여기 에너지가 용질에 전달되는 과정에서 유발. 물질의 화학성질

Weak Quencher : 염화수소, 에텔, 에스텔, 알콜, 물, 불소화합물, 시안화물 Mild Quencher : 케톤, 브롬화물 Strong Quencher : 옥소화물, 아민류, 알데히드, 페놀, 니트로 화합물

효소 소광 효소는 용매속에 녹으면서 다른 기체(질소)에 의해 강한 소광을 나타낸다.

색 소광 용질의 발광 스펙트럼대에 다소에 관계없이 중첩되는 흡수 스펙트럼대를 갖는 물질이 조제 시료중에 있으면 용질에서 생긴 형광의 일부분이 흡수되어 일어남. 색의 종류 및 농염에 의해 색소광은 좌우되며 일반적으로 적색 또는 황색의 경우 색소광 작용이 심하며 청색은 약하다.

산소 소광 액체섬광체중의 용존산소로 인하여 소광작용이 일어나는 것을 말한다. 산소분자는 강한 전자수용성이므로 방사선 에너지에 의해 여기된 용매분자와 여기합체를 만들기 쉬우므로 소광이 일어난다.

농도 소광 액체섬광체의 발광효율은 용질농도에 좌우되며 제1용질의 농도가 높을수록 농도 소광이 일어나 발광효율이 떨어진다. 농도 소광은 자기 소광 또는 자기흡수 때문에 발생한다

7. Beta-ray 측정용기 약 20ml 용량의 유리제품과 합성수지 뚜껑을 한 병을 사용한다. 폴리에틸렌 제품의 용기는 배후방사능을 줄일 수 있다.

Page 30: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

30

2). 소광(Quenching)에 대한 주의 액체섬광계수기로 방사능을 측정할 때 가장 문제가 되는 것은 소광작용이다. 소광이 일어나면 다음과 같은 현상이 차례로 일어난다. ① 에너지 전환과정에서 에너지손실이 일어난다 ② 시료중의 광자수가 감소한다. ③ 광전증배관에서의 출력펄스가 저하한다. ④ 베타선 스펙트럼은 저 파고 쪽으로 옮겨진다. ⑤ 계측효율이 떨어진다. 3). 인광에 대한 주의 시료에 따라서 인광을 내는 것이 있다. 특히 생물조직에서 많이 볼수 있는데 인광은 하루밤 어두운 곳에 보관하게 되면 대부분 감쇠 되는데 이 방법으로도 줄어들지 않거나 빛을 쪼이면 다시 인광을 발산하는 경우에는 산 처리하여 감쇠할 수 있다. 4). 침전에 대한 주의 시료를 만들 때 완전하게 용해되었다고 여기지는 시료일지라도 오랜 시간 방치하면다시 침전이 생기는 것이 있을 수 있다. 이와 같은 시료는 침전이 생기기 전에 측정하든지 다른 용해법으로 바꾸든지 해야 한다.

Page 31: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

31

9. 소광의 교정 1). 내부 표준법 오래된 교정법. 표준적인 소광교정법 2). 외부 표준법 액체 섬광체에 소광체가 있으면 시료에서 발생하는 감마선도 베타선과 같이 소광을 받아 약해진다. 외부 표준선원 계측치와 측정 효율과의 관계를 나타내는 그래프로 부터 시료의 측정 효율을 읽으면 소광이 교정된다. 3). 채널비에 의한법 두개의 채널 A, B를 가지고 있는 액체섬광계측장치 내에서 소광 영향에 대하여 교정하는 방법 4). 외부표준 채널비법 외부 표준법과 채널비법을 조합한 것 채널비를 설정하여 외부 표준 선원의 스펙트럼의 채널비를 자동적으로 기록함 으로써 그 비와 계측효율을 관련시켜 소광을 교정한다.

Page 32: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

32

5). 자연 방사능 (Background)

액체섬광계측에서는 자연 방사능에 신경을 써야 하는데 자연방사능의 원인으로는 다음과 같은 것을 말한다. (가) 우주선이 검출기부분의 주변물에 부딪혀 2차 전자를 방출 하든가 또는 우주선이 시료병(Vial)에 부딪혀 체렌코프 광을 발생한다. 이것이 우주선에 의한 자연방사능의 원리라고 볼 수 있다. (나) 실험실내부의 환경 및 계측장치의 재질중의 천연방사성물질에 의한 자연방사능 으로서 Ra 혹은 Th의 붕괴 생성물과 K-40에 의한 것. (다) 계측장치에는 잡음을 억제하기 위하여 동시계수회로가 되어 있으나 이것으로도 완벽하게 잡음을 제거할 수가 없다. 우발동시계측으로는 잡음을 계측 할 수 없다. (라) 광전자증배관 2개를 180°방향으로 서로 대치시키면 한쪽의 광전자증배관 중에서 발생한 빛이 다른 쪽 광전자증배관에 검출되는 수가 있다. 이것을 크로스톡 (Cross talk)현상이라 말한다. 이 현상이 자연방사능의 대부분을 차지하고 있다.

Page 33: 동위원소검사학 5 - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/cup/chobyungkyu/5.pdf · 2016-09-09 · NaI(Tl) 섬광계측기 방사선이 섬광체 (scintillator) 에 입사되면

THE END

33