Myung Kook Moon

Measurement of Linear Energy Spectra for 135 MeV/u Carbon Beams in HIMAC Using Prototype TEPC

Abstract TEPC (Tissue Equivalent Proportional Counter) was usually used for high LET radiation dosimetry. We developed a prototype TEPCfor micro-dosimetry in the range of 0.2~300 keV/µm. And, the simulated site diameter of the TEPC is 2µm, of similar size to a cellnucleus. For purposes of characterization the response for high LET radiation of the TEPC has been investigated under 135 MeV/u Car-bon ions in HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator). We determined the gas multiplication factor and measured the lineal energy s pec-trum [yd(y)] of 135 MeV/u Carbon ions. The value of the gas multiplication factor was 315 at 700 V bias voltage. As a result of theexperiment, we could more understand the performance of the TEPC for high LET (Linear Energy Transfer) radiation. And the pro-cedure of high LET radiation dosimetry using TEPC is established.Keywords: Equivalent dose, TEPC, LET, Lineal energy, Micro-dosimetry, Site diameter 1. 서론 우주 공간에서는 지상과 달리 인체에 생물학적으로 영향이 많은 고 선형에너지(high linear energy transfer; LET) 방사선이 분포하고 있고, 태양 플레어 폭발이나 태양풍 등에 의하여 변화가심하게 나타나며[1,2], 대기에 의한 방사선 차폐효과가 적어서우주개발에 참여한 승무원들의 과다한 방사선 피폭의 우려가 크다[3,4]. 따라서, 우주승무원의 안전을 보장하기 위하여 고 선형에너지 방사선을 측정할 수 있는 검출기가 요구되며, 조직등가비례계수기(tissue equivalent proportional counter; TEPC)은 미소선량측정(micro-dosimetry)용 검출기로 개발된 이후[5], 우주방사선 표준측정기로 흔히 사용되고 있다[6,7]. Fig. 1은 본 연구에서 미소선량측정용으로 개발한 조직 등가비례계수기와 하우징이다. 구형 비례계수기는 외경 40 mm, 내경 30 mm의 A-150(수소 10.2%, 탄소 77.6%, 산소 5.2%) 조직등가물질로제작되었고 , 내부검출 기체는 C

Development and Characterization of Multi-Segmented Tissue Equivalent Proportional Counter for Microdosimetry

Abstract We designed, developed and characterized a multi-segmented tissue equivalent proportional (TEPC) counter for microdosimetry. Theenergy resolution of the multi-segmented TEPC was about 12% for 241 Am 5.45 MeV alpha particles. The resolution was better than33% for a single un-segmented TEPC. A compact and low power consumption TEPC could be made by using digital pulse processor(DPP). We also successfully calibrated the TEPC by using 252 Cf standard neutron source in Korea Research Institute of Standards andScience (KRISS). According to the results, the TEPC is useful for several application of radiation monitoring such as a neutron monitor,air crew monitor and space dosimeter. Keywords: TEPC, Energy resolution, Microdosimetry, LET 1. 서론 마이크로 도시메트리(microdosimetry)는 방사선에 의해 미소체적에 전달되는 미시적 흡수선량(absorbed dose) 또는 등가선량(euqivalent dose)을 측정하는 분야로서 다양한 방사선 선량평가에 흔히 활용되고 있다[1]. 마이크로 도시메트리를 위하여여러 종류의 방사선 검출기들이 사용되고 있으며, 그 중 조직등가비례계수기(tissue equivalent proportional counter, TEPC)는1955년 Rossi 등이[2] 개발한 마이크로 도시메트리용 검출기로서 미소 체적에 부여되는 에너지를 시뮬레이션할 수 있기 때문에[1] 중성자 모니터링[3], 우주 방사선 표준측정기로 사용되고있다[4,5]. 미국항공우주국(National Aeronautics and SpaceAdministration, NASA)에서는 측정범위가 0.2~1,000 keV/μm인직경 5.08 cm, 길이 5.08 cm의 원기둥 모양의 조직등가비례계수기를 개발하여 국제우주정거장(International Space Station,ISS)에서 우주승무원의 방사선 방호용으로 활용하여 왔으며,2012년 다분할 구형 조직등가검출기로 측정범위와 에너지분해능이 개선된 조직등가비례계수기로 교체하여 운영하고 있다[6].유럽항공우주국의 경우도 2008년부터 독자적인 조직등가비례계수기를 개발하여 측정범위가 0.1~2,000 keV/μm 인 내경 5cm의 구형 조직등가비례계수기를 2015년 하반기에 국제우주정거장에 탑재할 계획이다. 본 연구팀에서는 2011년부터 측정범위가 0.2~1,000 keV/μm 인 우주방사선 마이크로 도시메트리용으로 단일 조직등가비례계수기를 개발하였고, 개발된 검출기의 가스증폭 특성, 검출기의 교정 등을 시행하였으며[7], 검출기의 성능을 개선하기 위한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 단일 구형 조직등가비례계수기에서 불균일한전기장의 세기를 보완하여 검출기 내부의 균일한 증폭특성을 가진 다분할 구형 조직등가비례계수기를 설계 개발하였다. 아울러미국항공우주국이나 유럽항공우주국에서 개발된 조직등가비례계수기가 주로 고정형으로 사용되는데 비하여 검출기의 소형화및 저전력화를 위하여 전자회로를 디지털화함으로써 휴대성을높이도록 하였다. 개발된 다분할 디지털 조직등가비례계수기에대한 특성을 평가하고 252한국표준연구원의 Cf 표준 중성자선원에 대하여 교정을 실시함으로써 방사선 선량 측정 분야에서의활용가능성에 대해 조사하였다.