9 MeV 고에너지 감마선검출을 위한 어레이검출기 개발


홍완, 김기동, 김영석, 이진호, 양태건, 김준곤, 최한우, 우형주
한국자원연구소

9.17 MeV 감마선은 질소핵과 만나면 공명산란되며, 이 공명산란 반응은 폭약 중의 질소검출을 이용한 지중의 폭약탐지 등에 응용될 가능성이 있다. 본 연구에서는 이를 위한 어레이형 감마선 검출시스템 제작을 최종목표로 하고, 1 단계로 검출기 제작을 수행하였다. 9.17 MeV의 높은 에너지를 갖는 감마선을 검출하기 위하여, BGO 섬광체와 광전증폭관으로 이루어진 검출기를 4개 제작하였다. 섬광체는 향후 어레이 구성 시 섬광체 사이의 빈 공간을 줄이기 위하여 일반적으로 사용되는 원통형이 아니고 정육면체의 형태이며, 크기는 성능대비 가격을 고려하여 2" x 2"로 하였다. 섬광체는 미국 Rexon 사의 섬광체를 이용하였으며, 일본 Hamamatsu사의 광전증폭관과 함께 검출기를 구성한다. 섬광체는 광전증폭관방향을 제외하고 반사체로 코팅하였으며, 어레이 구성시 빈공간을 최소화 하기 위해, 1mm 두께의 얇은 알루미늄 housing을 사용하였다. 검출기의 특성을 조사하기 위해 감마선원 및 가속기를 이용한 공명핵반응을 통해 얻은 1.33 MeV, 6.13 MeV 및 10.76 MeV 감마선 스펙트럼을 측정하여 2" NaI 검출기로 얻은 스펙트럼과 비교하였다. 그 결과 10 MeV 부근에서 NaI 검출기는 이탈피크만 보이고 full 피크가 거의 보이지 않는 반면, BGO 검출기를 이용하여 얻은 스펙트럼에서는 full 피크가 가장 크게 나타나며, 2중이탈피크는 거의 관찰되지 않았다. 검출기의 full 피크 검출효율은 6.13 MeV에서 NaI 검출기의 505 %, 10.76 MeV 에서 1187 % 이었으며, 분해능은 1.33 MeV 에서 7.5 %, 10.76 MeV 에서 3.3 % 이었다.

한국물리학회 2000년도 추계학술대회, 10. 27, 포항공대, 포항

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