KR100783506B1 - Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same - Google Patents

Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR100783506B1
KR100783506B1 KR1020060059401A KR20060059401A KR100783506B1 KR 100783506 B1 KR100783506 B1 KR 100783506B1 KR 1020060059401 A KR1020060059401 A KR 1020060059401A KR 20060059401 A KR20060059401 A KR 20060059401A KR 100783506 B1 KR100783506 B1 KR 100783506B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
case
neutron
gamma rays
medium
gamma
Prior art date
Application number
KR1020060059401A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김찬형
민철희
서규석
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020060059401A priority Critical patent/KR100783506B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100783506B1 publication Critical patent/KR100783506B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4258—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector for detecting non x-ray radiation, e.g. gamma radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S378/00—X-ray or gamma ray systems or devices

Abstract

A prompt gamma scanning system and a prompt gamma scanning method by using the same are provided to reduce the size of the scanning system and improve scanning efficiency by using a TiH2 moderator for removing problems of captured gamma. A prompt gamma scanning system(100) includes a case(110) and a scanning unit(200). The case includes a through part(111) and is divided into first and second areas. The through part is a hole through the case having about 0.4 cm of a width. The first area includes a moderator. The moderator consists of metallic hydride, desirably TiH2. The second area is located beside the moderator and includes an absorbent and a shielding material. The absorbent installed inside of the second area is desirably made of B4C and transforms a fast neutron to a thermal neutron. The shielding material is located inside of the absorbent, is desirably made of Pb, and shields secondary gamma ray generated in case that the fast neutron transformed to the thermal neutron.

Description

즉발감마선 검출시스템 및 이를 이용한 즉발감마선 검출방법{PROMPT GAMMA SCANNING SYSTEM AND PROMPT GAMMA SCANNING METHOD USING THE SAME}PROJECT GAMMA SCANNING SYSTEM AND PROMPT GAMMA SCANNING METHOD USING THE SAME

도 1은 본 발명의 즉발감마선 검출시스템을 개략적으로 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing an instant gamma ray detection system of the present invention.

도 2a는 도 1에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따르는 단면도이다.FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line II ′ shown in FIG. 1.

도 2b는 도 1에 도시된 선 Ⅱ-Ⅱ'를 따르는 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view along the line II-II 'shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 즉발감마선 검출시스템을 사용하여 측정깊이에 따른 상대선량분포를 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing the relative dose distribution according to the measurement depth using the instantaneous gamma ray detection system of the present invention.

도 4는 본 발명의 즉발감마선 검출방법을 보여주는 흐름도이다.4 is a flowchart showing a method for detecting instant gamma rays of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings **

100 : 검출시스템 110 : 케이스100: detection system 110: case

111 : 관통부 120 : 감속재111: penetrating portion 120: moderator

130 : 흡수재 140 : 차폐재130: absorber 140: shielding material

200 : 측정부200: measuring unit

본 발명은 즉발감마선 검출시스템에 관한 것으로서, TiH2를 사용하여 중성자 차폐를 효과적으로 실현하고 중성자에 의한 2차감마선의 영향을 최소화하여, 즉발감마선의 측정효율을 높임을 통해 선량급락점을 찾도록 할 수 있는 즉발감마선 검출시스템 및 이를 이용한 즉발감마선 검출방법을 제공함에 있다.The present invention relates to an instantaneous gamma ray detection system, which effectively realizes neutron shielding using TiH 2 and minimizes the effects of secondary gamma rays caused by neutrons, thereby finding a dose drop point by increasing the measurement efficiency of instantaneous gamma rays. An instant gamma ray detection system and an instant gamma ray detection method using the same are provided.

최근, 의료분야에는 암과 같은 종양을 제거하는 등의 치료 목적으로 방사선 치료가 일반화되어 있다.Background Art In recent years, radiation therapy has been generalized in the medical field for the purpose of removing tumors such as cancer.

이중, 양성자빔을 사용한 의료용 치료는 암과 같은 종양부위에 높은 선량을 전달하고 정상적인 세포에는 적은 선량을 전달할 수 있는 특징이 있어 암치료와 같은 의료용 치료에 널리 사용된다. 따라서, 상기와 같은 양성자빔을 사용하여 환자에게 치료를 시행할 경우에는, 상기 양성자 선량의 급락지점을 정확히 아는 것이 필요하다.Among them, the medical treatment using the proton beam is widely used in medical treatments such as cancer treatment because it has a characteristic of delivering high doses to tumor sites such as cancer and small doses to normal cells. Therefore, when the patient is treated using the proton beam as described above, it is necessary to accurately know the point of sharp drop in the proton dose.

이에 따라, 근래에는 상기 환자의 환부에 조사되는 상기 양성자 선량의 급락지점을 정확히 측정할 수 있도록 환자의 체내에서 핵반응을 하고 이로 인해 발산되는 즉발감마선 검출을 통한 선량급락지점의 측정 가능성이 제기되었다.Accordingly, in recent years, the possibility of measuring the dose drop point through the detection of instantaneous gamma rays emitted by the nuclear reaction in the body of the patient so as to accurately measure the drop point of the proton dose irradiated to the affected part of the patient has been raised.

여기서, 상기 종래의 즉발감마선 검출기술은 파라핀을 사용하여 고속중성자를 열중성자로 만들고, 열성중성자를 보론카바이드를 통해 흡수시킨다. 그리고, 이때 발생되는 2차 감마선을 납으로 차폐시키는 구조를 갖고 있다.Here, the conventional instant gamma ray detection technique uses paraffin to make high-speed neutrons into thermal neutrons and absorb the thermal neutrons through boron carbide. And it has a structure which shields the secondary gamma ray produced at this time with lead.

상기와 같은 구조를 갖는 즉발감마선 검출기술을 통해 즉발감마선의 선량급락지점을 찾는 기술은 종래의 이온챔버를 사용하여 물팬텀의 내부에서 선량 급락지점을 찾는 방법에 비하여 환자를 치료할 경우에 실시간으로 선량급락지점을 찾을 수 있다는 장점이 있다.The technique for finding the dose drop point of the instantaneous gamma ray through the instantaneous gamma ray detection technology having the structure as described above is compared to the method of finding the dose drop point in the water phantom using a conventional ion chamber in real time when treating a patient. The advantage is that you can find a plunge point.

그러나, 상기 고속양성자를 열중성자로 전환시킬 수 있도록 감속재로 사용되는 파라핀은 그 내부에 수소입자의 밀도가 높은 이유로 사용되고 있지만, 근래에 들어 상기 감속재로 사용되는 파라핀 보다 중성지속을 더욱 효과적으로 차폐할 수 있는 기술이 요구되고 있다.However, although paraffin used as a moderator to convert the high-speed protons into thermal neutrons is used because of the high density of hydrogen particles therein, in recent years, paraffin, which is used as the moderator, can more effectively shield neutral persistence. Skill is required.

왜냐하면, 상기 감속재를 사용하여 중성자속을 효율적으로 차폐하지 못하는 경우에, 고속중성자가 증가되며, 이로 인해 발생되는 2차 감마선은 즉발감마선의 측정에 백그라운드 역할을 하여 정확한 선량급락지점을 찾는데 에 난점을 제공한다. 즉, 정확한 선량급락지점을 측정할 수 없는 결과를 초래한다. This is because, when the moderator is not used to effectively shield the neutron flux, the high-speed neutrons are increased, and the secondary gamma rays generated as a background play a role in the background of the instantaneous gamma rays, thereby making it difficult to find an accurate dose drop point. to provide. This results in an inability to measure the exact dose drop point.

이로 인해, 직접적으로 치료대상이 되는 인체의 계획된 위치에 선량이 제공되지 않고, 이는 방사선 치료의 부작용을 유발하는 문제점이 있다.Because of this, the dose is not provided directly to the planned position of the human body to be treated, which has the problem of causing side effects of radiation therapy.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1목적은 즉발감마선을 검출하여 선량급락지점을 측정하는데 에 있어서, TiH2 감속재를 사용하여 중성자속을 효과적으로 줄여 정확한 선량급락지점을 측정할 수 있는 즉발감마선 검출시스템 및 이를 이용한 즉발감마선 검출방법을 제공함에 있다.The present invention is to solve the above-described problems, the first object of the present invention is to measure the dose drop point by detecting the instantaneous gamma ray, using a TiH 2 moderator to effectively reduce the neutron flux to measure the accurate dose drop point An instant gamma ray detection system and an instant gamma ray detection method using the same are provided.

또한, 본 발명의 제 2목적은 정확한 선량급락지점을 측정하도록 하여, 인체의 치료지점에 적정의 선량이 제공되게 하여, 효과적인 의료치료를 이루고 방사선 치료의 부작용을 방지할 수 있는 즉발감마선 검출시스템 및 이를 이용한 즉발감마선 검출방법을 제공함에 있다.In addition, the second object of the present invention is to measure the precise dose drop point, to provide a proper dose to the treatment point of the human body, to achieve an effective medical treatment and to prevent side effects of radiation therapy and instant gamma ray detection system and An instant gamma ray detection method using the same is provided.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 즉발감마선 검출기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an instant gamma ray detector.

상기 즉발감마선 검출기는 내부에 금속성 수소화물로 이루어진 감속재를 갖는 케이스와, 상기 케이스를 관통하도록 형성된 관통부 및, 상기 관통부를 통과한 즉발감마선을 검출하여 선량을 측정하는 측정부를 포함한다.The instantaneous gamma ray detector includes a case having a moderator made of metallic hydride therein, a through portion formed to penetrate the case, and a measurement unit for detecting a dose by detecting an instantaneous gamma ray passing through the through portion.

여기서, 상기 케이스는 제 1영역과 제 2영역을 구비하되, 상기 제 1영역에는 상기 감속재가 내설되고, 상기 제 2영역에는 흡수재와 차폐재가 내설되는 것이 바람직하다.The case may include a first region and a second region, wherein the moderator is installed in the first region, and the absorber and the shield are embedded in the second region.

그리고, 상기 차폐재의 주위에는 상기 흡수재가 위치되는 것이 바람직하다.And, it is preferable that the absorbent material is located around the shielding material.

또한, 상기 흡수재는 보론카바이드이며, 상기 차폐재는 납인 것이 바람직하다.In addition, the absorber is boron carbide, the shielding material is preferably lead.

특히, 상기 금속성 수소화물은 타이타늄 하이드라이드(TiH2)인 것이 바람직하다.In particular, the metallic hydride is preferably titanium hydride (TiH 2 ).

이에 더하여, 상기 관통부는 상기 케이스의 일면과 타면을 서로 관통시키는 홀이며, 상기 홀은 직사각형상의 홀일 수 있다.In addition, the through part may be a hole through which one surface and the other surface of the case penetrate each other, and the hole may be a rectangular hole.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 즉발감마선 검출방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for detecting instant gamma rays.

상기 즉발감마선 검출방법은 매질로 중성자빔을 조사하는 단계와, 상기 매질의 내부에서 핵반응으로 발생되는 즉발감마선 및 고속중성자가 상기 케이스로 입사되는 단계와, 상기 입사되는 고속중성자를 상기 케이스의 내부에 내설된 금속성 수소화물을 통하여 열중성자로 전환시키고 상기 즉발감마선을 상기 관통부의 타면을 통해 통과시키는 단계 및 상기 통과된 즉발감마선을 검출하여 선량을 산출하는 단계를 포함한다.The instantaneous gamma ray detection method includes irradiating a neutron beam with a medium, instantaneous gamma rays and fast neutrons generated by a nuclear reaction inside the medium, and entering the case, and the incident high speed neutrons inside the case. Converting into thermal neutrons through the intrinsic metal hydride, passing the instantaneous gamma rays through the other surface of the penetrating portion, and detecting the passed instantaneous gamma rays to calculate a dose.

여기서, 상기 중성자빔은 상기 매질로 수직으로 조사되며, 상기 조사된 이후에 상기 매질의 일정 깊이 간격으로 상기 양성자빔의 흡수선량분포를 산출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the neutron beam is irradiated perpendicularly to the medium, and after the irradiation further comprises the step of calculating the absorbed dose distribution of the proton beam at a predetermined depth interval of the medium.

그리고, 상기 열중성자는 상기 케이스의 내부에 내설된 흡수재를 통하여 흡수되고, 이때 발생되는 2차 감마선은 상기 케이스의 내부에 내설된 차폐재를 통하여 차폐되는 것이 바람직하다.The thermal neutron is absorbed through the absorbent material in the case, and the secondary gamma rays generated at this time are shielded through the shield material in the case.

또한, 상기 금속성 수소화물을 타이타늄 하이드라이드(TiH2)를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use titanium hydride (TiH 2 ) as the metallic hydride.

또한, 상기 흡수재를 보론카바이드로, 상기 차폐재를 납으로 사용하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to use the said absorber as boron carbide and the said shielding material as lead.

다음, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 즉발감마선 검출기 및 이를 이용한 즉발감마선 검출방법을 설명하도록 한다.Next, the instantaneous gamma ray detector and the instantaneous gamma ray detection method using the same will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 즉발감마선 검출시스템을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따르는 단면도이며, 도 2b는 도 1에 도시된 선 Ⅱ-Ⅱ'를 따르는 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing an instant gamma ray detection system of the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view along the line II ′ shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a line II-II ′ shown in FIG. 1. It is a cross section.

먼저, 도 1 내지 도 2b를 참조로 하여 본 발명의 즉발감마선 검출기의 구성을 설명하기로 한다.First, the configuration of an instant gamma ray detector of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 2B.

도 1 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명의 즉발감마선 검출시스템(100)은 관통부(111)를 갖는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 관통부(111)를 관통한 즉발감마선을 검출하여 선량을 측정하는 측정부(200)를 구비한다. 상기 관통부(111)는 상기 케이스(110)의 일면과 타면을 관통하는 홀(hole)일 수 있다. 상기 홀은 폭이 0.4cm 정도로 이루어질 수 있다.1 to 2B, the instant gamma ray detection system 100 of the present invention includes a case 110 having a penetrating portion 111 and an instant gamma ray penetrating the penetrating portion 111 of the case 110. It is provided with a measuring unit 200 for detecting and measuring the dose. The through part 111 may be a hole penetrating one surface and the other surface of the case 110. The hole may have a width of about 0.4 cm.

상기 케이스(110)는 제 1영역(a)과 제2영역(b)이 구비된다. 상기 제 1영역(a)과 상기 제 2영역(b)은 서로 동일한 크기의 영역일 수 있다.The case 110 includes a first region a and a second region b. The first region a and the second region b may be regions of the same size.

상기 제 1영역(a)은 금속성 수소화물로 이루어지는 감속재(120)를 구비한다. 상기 감속재(120)는 파라핀(CH2)보다 수소입자의 밀도가 높은 것일 수 있다. 상기 수소입자의 밀도가 상기 파라핀 보다 높은 물질은 타이타늄 하이드라이드(TiH2)인 것이 바람직하다.The first region a has a moderator 120 made of metallic hydride. The moderator 120 may have a higher density of hydrogen particles than paraffin (CH 2 ). The density of the hydrogen particles is higher than the paraffin material is preferably titanium hydride (TiH 2 ).

상기 제 2영역(b)은 상기 감속재(120)의 측부에 위치되며, 그 내부에는 흡수재(130)가 내설된다. 상기 흡수재(130)는 보론카바이트(B4C)인 것이 바람직하다. 상기 보론카바이트는 고속중성자를 열중성자로 변환시키는 역할을 할 수 있다.The second region (b) is located at the side of the moderator 120, and the absorber 130 is installed therein. The absorber 130 is preferably boron carbide (B 4 C). The boron carbite may serve to convert high-speed neutrons into thermal neutrons.

또한, 상기 제 2영역(b)은 차폐재(140)를 구비한다. 상기 차폐재(140)는 상기 흡수재(130)의 내부에 위치된다. 상기 흡수재(130)의 내부에 위치되는 상기 차폐재(140)는 납(Pb)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 납은 상기 고속중성자가 열중성자로 변환하는 경우에 발생되는 2차 감마선을 차폐할 수 있다.In addition, the second region b includes a shielding member 140. The shielding member 140 is located inside the absorber 130. The shielding member 140 positioned inside the absorber 130 is preferably made of lead (Pb). The lead may shield secondary gamma rays generated when the fast neutron converts into a thermal neutron.

다음은 도 4를 참조하여, 상기와 같이 구성되는 즉발감마선 검출시스템을 이용한 즉발감마선의 검출방법을 설명하도록 한다.Next, a method for detecting instant gamma rays using the instant gamma ray detection system configured as described above will be described with reference to FIG. 4.

도 3은 본 발명의 즉발감마선 검출방법을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart showing a method for detecting instant gamma rays of the present invention.

도 2b 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 즉발감마선 검출방법은 매질(미도시)로 중성자빔을 조사하는 단계(S100)와, 상기 매질의 내부에서 핵반응으로 발생되는 즉발감마선 및 고속중성자가 상기 케이스(110)로 입사되는 단계(S200)와, 상기 입사되는 고속중성자를 상기 케이스(110)의 내부에 내설된 금속성 수소화물을 통하여 열중성자로 전환시키고 상기 즉발감마선을 상기 관통부(111)의 타면을 통해 통과시키는 단계(S300)와, 상기 통과된 즉발감마선을 검출하여 선량을 산출하는 단계(S400)를 포함한다.2B and 3, the instant gamma ray detection method of the present invention includes irradiating a neutron beam with a medium (not shown) (S100), and the instantaneous gamma ray and the fast neutron generated by a nuclear reaction inside the medium. Step (S200) is incident to the case 110, the incident high-speed neutron is converted into a thermal neutron through the metal hydride in the interior of the case 110 and the instantaneous gamma ray of the penetrating portion 111 Passing through the other surface (S300), and the step of calculating the dose by detecting the passed instant gamma rays (S400).

여기서, 상기 중성자빔은 상기 매질로 수직으로 조사되며, 상기 조사된 이후 에 상기 매질의 일정 깊이 간격으로 상기 양성자빔의 흡수선량분포를 산출하는 단계(S110)를 더 포함할 수 있다.Here, the neutron beam is irradiated perpendicularly to the medium, and after the irradiation may further comprise the step of calculating the absorbed dose distribution of the proton beam at a predetermined depth interval of the medium (S110).

그리고, 상기 열중성자는 상기 케이스(110)의 내부에 내설된 흡수재(130)를 통하여 흡수되고(S310), 이때 발생되는 2차 감마선은 상기 케이스(110)의 내부에 내설된 차폐재(140)를 통하여 차폐되는 것(S320)이 바람직하다.In addition, the thermal neutrons are absorbed through the absorbent material 130 embedded in the case 110 (S310), and the secondary gamma rays generated at this time may include the shielding material 140 embedded in the case 110. It is preferable to be shielded through (S320).

또한, 상기 금속성 수소화물을 타이타늄 하이드라이드(TiH2)를 사용할 수 있다.In addition, titanium hydride (TiH 2 ) may be used as the metallic hydride.

이에 더하여, 상기 흡수재(130)를 보론카바이드로, 상기 차폐재(140)를 납으로 사용할 수 있다.In addition, the absorber 130 may be used as boron carbide, and the shielding agent 140 may be used as lead.

다음, 상기와 같이 구성되는 즉발감마선 검출시스템 및 검출방법에 대한 실시예를 설명하기로 한다.Next, an embodiment of an instant gamma ray detection system and a detection method configured as described above will be described.

도면에 도시되지는 않았지만, 가로, 세로, 높이가 각각 400cm을 이루며, 두께가 100cm로 이루어진 콘크리트의 내부공간에 매질과 즉발감마선 검출시스템(100)을 위치시킨다.Although not shown in the figure, the horizontal, vertical, and the height are each 400cm, the medium and the instant gamma-ray detection system 100 is located in the interior space of the concrete consisting of 100cm thick.

이어, 상기 매질의 일 예인 인체를 모사할 수 있는 물팬텀을 구비한다. 상기 물팸텀은 20ㅧ20ㅧ40(cm)의 직육면체로 형성된다. 상기와 같은 물팸텀을 준비한 뒤에, 양성자빔을 상기 물팸텀의 수직방향(+Z)으로 조사한다(S100).Subsequently, a water phantom capable of simulating the human body, which is an example of the medium, is provided. The water femtum is formed of a rectangular parallelepiped having a diameter of 20 × 20 × 40 (cm). After preparing the water femtum as described above, the proton beam is irradiated in the vertical direction (+ Z) of the water femtum (S100).

이어, 상기 물팬텀으로의 일정 깊이 간격으로 상기 조사되는 상기 양성자빔의 흡수선량분포를 산출한다(S110).Subsequently, the absorbed dose distribution of the proton beam to be irradiated at a predetermined depth interval to the water phantom is calculated (S110).

즉, 양성자빔의 흡수선량분포는 MCNPX 코드의 FS카드를 사용하여 상기 물팬컴의 수직방향(+Z)을 기준으로 0∼6cm 사이를 0.1cm의 간격을 하나의 셀로 나누어, 상기 양성자빔이 지나갈 때 흡수되는 에너지를 산출한다. 상기 산출은 F6 Tally로 계산할 수 있다.In other words, the absorbed dose distribution of the proton beam is divided into one cell between 0 and 6 cm based on the vertical direction (+ Z) of the water fancomm using a FS card of MCNPX code into one cell, and the proton beam will pass. Calculate the energy absorbed when. The calculation can be calculated with F6 Tally.

이때, 상기 산출시간을 감소하도록 하기 위하여, MCNPX의 SSW카드와 SSR카드를 이용하여 상기 양성자빔에 의해 발생된 중성자와 광자의 정보를 상기 물팸텀의 각면에 저장하여 선원항으로 만든다. 이어, 상기 선원항을 다음 산출해야할 즉발감마선의 선원으로 사용한다.At this time, in order to reduce the calculation time, using the SSW card and the SSR card of MCNPX, the information of the neutrons and photons generated by the proton beam is stored on each side of the water femtum to form a source term. Subsequently, the source term is used as a source of an immediate gamma ray to be calculated next.

이어, 케이스(110)를 상기 물팸텀의 수직방향(+Z)으로 MCNPX코드의 Universe 카드를 이용하여 0.1cm 간격을 형성할 수 있도록 이동하여 광자를 측정한다. 여기서, 상기 이동되는 간격은 0.5cm일 수 있다.Subsequently, the case 110 is moved in the vertical direction of the water femtum (+ Z) to form a 0.1 cm gap using a Universe card of MCNPX code to measure photons. Here, the moving distance may be 0.5cm.

이때, 상기 양성자빔이 조사되면서 상기 물팸텀의 내부에서의 핵반응으로 인해 생성되는 즉발감마선은 상기 케이스(110)에 형성된 홀인 관통부(111)로 90ㅁ1ㅀ 사이각(θ)을 형성하면서 입사된다(S200). 그러나, 상기 관통부(111)에는 상기 즉발감마선 이외에 고속중성자도 입사된다. 따라서, 상기 관통부(111)는 그 폭이 0.4cm를 이루는 얇은 홀 형성을 하고 있다. 이는, 상기 관통부(111)로 즉발감마선이 용이하게 입사되도록 하기 위함이다.At this time, the instantaneous gamma ray generated by the nuclear reaction inside the water femtum while the proton beam is irradiated is incident while forming an angle θ between the penetrating portion 111 which is a hole formed in the case 110. It becomes (S200). However, in addition to the instantaneous gamma ray, a high speed neutron is also incident on the through part 111. Therefore, the through part 111 has a thin hole forming a width of 0.4cm. This is to facilitate the instantaneous gamma ray incident on the through part 111.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 케이스(110)로 입사되는 고속중성자는 TiH2로 이루어진 감속재(120)에 의하여 중성자속이 현저하게 감소될 수 있다. 상기 TiH2의 경우, 종래에 감속재로 사용된 파라핀에 비하여 수소입자의 밀도가 더 높기 때문에, 상기 중성자속을 현저하게 감소시킬 수 있다(S300).2A and 2B, the neutron flux incident to the case 110 may be significantly reduced by the moderator 120 made of TiH 2 . In the case of TiH 2 , since the density of hydrogen particles is higher than that of paraffin, which is conventionally used as a moderator, the neutron flux can be significantly reduced (S300).

이와 같이 중성자속이 감소되면서 상기 고속중성자는 열중성자로 변환되고, 상기 열중성자는 케이스(110)의 제2영역(b)에 위치된 B4C로 이루어진 흡수재(130)에 의하여 용이하게 흡수된다(S310).As the neutron flux is reduced as described above, the high-speed neutron is converted into a thermal neutron, and the thermal neutron is easily absorbed by the absorber 130 made of B 4 C positioned in the second region b of the case 110 ( S310).

이때, 상기 열중성자가 상기 흡수재(130)에 흡수되면서 발생되는 2차 감마선은 상기 흡수재(130)의 내부에 위치되는 납으로 이루어진 차폐재(140)에 의해서 차단된다(S320).In this case, the secondary gamma ray generated while the thermal neutron is absorbed by the absorber 130 is blocked by the shielding member 140 made of lead located in the absorber 130 (S320).

따라서, 상기 관통부(111)에 입사된 즉발감마선은 다른 영향이 최소화된 상태에서 타면으로 관통되어 측정부(200)로 전달될 수 있다. 즉, 상기 다른 영향이라 함은 중성자속이 증가할 경우에 2차감마선도 증가되고, 이에 따라, 상기 2차 감마선은 상기 즉발감마선 측정에 있어서 백그라운드 역할을 하기 때문에, 상기 즉발감마선의 측정효율을 감소시키는 주원인이다.Therefore, the instantaneous gamma rays incident on the through part 111 may be penetrated to the other surface and transmitted to the measuring part 200 in a state where other effects are minimized. That is, the other influence is that the secondary gamma ray is also increased when the neutron flux increases, and thus, the secondary gamma ray plays a background role in the instantaneous gamma ray measurement, thereby reducing the measurement efficiency of the instantaneous gamma ray. The main cause.

이어, 상기 측정부(200)는 상기 관통된 즉발감마선을 전달받아 그 선량을 산출할 수 있다.Subsequently, the measurement unit 200 may receive the penetrated immediate gamma rays and calculate the dose thereof.

도 4는 본 발명의 즉발감마선 검출시스템을 사용하여 측정깊이에 따른 상대선량분포를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing the relative dose distribution according to the measurement depth using the instantaneous gamma ray detection system of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명은 다량의 수소입자를 포함한 물질로 중성자속을 효율적으로 감소시킬 수 있도록 파라핀 대신 TiH2를 사용하였고, 도 4는 즉발감마선 검출시스템(100)을 사용하여 매질의 측정깊이에 따른 상대선량분포를 보여준다.Referring to FIG. 4, the present invention used TiH 2 instead of paraffin to efficiently reduce the neutron flux with a substance containing a large amount of hydrogen particles, and FIG. 4 shows the measurement of a medium using an instant gamma ray detection system 100. Show the relative dose distribution with depth.

그 결과, 측정거리가 5cm일 경우를 보면, 감속재(120)로 파라핀을 사용하였을 경우에 비하여 TiH2를 사용한 경우에 PB ratio가 각각 1.5에서 2.3으로 큰 향상을 보인다.As a result, when the measurement distance is 5cm, when the TiH 2 is used as compared with the case of using paraffin as the moderator 120, the PB ratio shows a great improvement from 1.5 to 2.3, respectively.

또한, 상기 파라핀을 사용하였을 경우에 즉발감마선의 선속보다 중성자의 선속이 더 높은 경향을 보이나, TiH2를 사용하였을 경우에는 중성자의 선속이 즉발감마선의 선속보다 50%이하로 감소될 수 있다. 따라서, 측정부(200)는 정확한 즉발감마선을 전달받을 수 있다.In addition, when the paraffin is used, the flux of the neutron tends to be higher than the flux of the instantaneous gamma ray, but when TiH 2 is used, the flux of the neutron may be reduced to 50% or less than the flux of the instantaneous gamma ray. Therefore, the measurement unit 200 may receive the correct instant gamma rays.

즉, 감속재(120)를 TiH2를 사용함으로써 종래의 파라핀을 사용하는 경우에 비하여 큰 중성자의 차폐효과를 가져올 수 있다.That is, by using TiH 2 as the moderator 120, a shielding effect of a large neutron can be brought about as compared with the case of using a conventional paraffin.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, TiH2 감속재를 사용하여 중성자속을 효과적으로 줄이고, 즉발감마선 검출하여 정확한 선량급락지점을 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to effectively reduce the neutron flux by using the TiH 2 moderator, and to immediately measure the dose drop point by detecting the instantaneous gamma rays.

또한, 중성자에 의한 포획감마선에 의한 난점을 TiH2의 감속재를 사용하여 해결함으로써, 검출시스템의 크기를 줄일 수 있고, 이에 더하여 즉발감마선의 측정효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by solving the difficulty caused by neutron capture gamma rays by using a moderator of TiH 2 , the size of the detection system can be reduced, and in addition, there is an effect of improving the measurement efficiency of instantaneous gamma rays.

이에 따라, 오차가 적은 선량급락지점을 찾아 의료에 적용함으로써, 인체의 치료지점에 적정의 선량으로 제공되게 하여, 효과적인 의료치료 및 방사선 치료에 의한 부작용을 방지할 수 있는 효과도 있다.Accordingly, by finding a dose drop point with less error and applying it to medicine, it is possible to provide a proper dose to the treatment point of the human body, thereby preventing side effects caused by effective medical treatment and radiation treatment.

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 내부에 금속성 수소화물로 이루어진 감속재를 갖는 케이스와, 상기 케이스를 관통하도록 형성된 관통부와, 상기 관통부를 통과한 즉발감마선을 검출하여 선량을 측정하는 측정부를 포함하되, A case having a moderator made of metallic hydride therein, a penetrating portion formed to penetrate the case, and a measuring portion for detecting dose by detecting the instantaneous gamma rays passing through the penetrating portion, 상기 케이스는 제 1영역과 제 2영역을 구비하고, 상기 제 1영역에는 상기 감속재가 내설되며, 상기 제 2영역에는 흡수재와 차폐재가 내설되는 것이고, 상기 차폐재의 주위에는 상기 흡수재가 위치되는 것이며, 상기 흡수재는 보론카바이드이고, 상기 차폐재는 납인 것이며, 상기 감속재는 금속성 수소화물인 타이타늄 하이드라이드(TiH2)인 것이고, 상기 관통부는 상기 케이스의 일면과 타면을 서로 관통시키는 홀이며, 상기 홀은 직사각형상의 홀인 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출기.The case has a first region and a second region, wherein the moderator is installed in the first region, the absorber and the shield are embedded in the second region, and the absorber is positioned around the shield. The absorbent material is boron carbide, the shielding material is lead, and the moderator is titanium hydride (TiH 2 ), which is a metal hydride, and the through part is a hole penetrating one side and the other side of the case, and the hole is rectangular. An instant gamma ray detector, characterized in that it is a hole in the image. 매질로 중성자빔을 조사하는 단계;Irradiating a neutron beam with a medium; 상기 매질의 내부에서 핵반응 되어 발생되는 즉발감마선 및 고속중성자가 상기 케이스로 입사되는 단계;Injecting the instantaneous gamma rays and the fast neutrons generated by the nuclear reaction inside the medium into the case; 상기 입사되는 고속중성자를 상기 케이스의 내부에 내설된 금속성 수소화물을 통하여 열중성자로 전환시키고 상기 즉발감마선을 상기 관통부의 타면을 통해 통과시키는 단계; Converting the incident high speed neutron into a thermal neutron through a metallic hydride in the case and passing the instantaneous gamma ray through the other surface of the through part; 상기 통과된 즉발감마선을 검출하여 선량을 산출하는 단계;Calculating a dose by detecting the passed immediate gamma rays; 상기 중성자빔은 상기 매질로 수직으로 조사되며, 상기 조사된 이후에 상기 매질의 일정 깊이 간격으로 상기 양성자빔의 흡수선량분포를 산출하는 단계;Calculating the absorbed dose distribution of the proton beam at a predetermined depth interval of the medium after the neutron beam is irradiated perpendicularly to the medium; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출방법.Instant gamma-ray detection method comprising a. 삭제delete 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 열중성자는 상기 케이스의 내부에 내설된 흡수재를 통하여 흡수되고, 이때 발생되는 2차 감마선은 상기 케이스의 내부에 내설된 차폐재를 통하여 차폐되는 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출방법.The thermal neutron is absorbed through the absorbent material in the case, and the secondary gamma rays generated at this time is shielded through the shielding material in the case, characterized in that the instant gamma-ray detection method. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 금속성 수소화물을 타이타늄 하이드라이드(TiH2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출방법.Instantaneous gamma-ray detection method characterized in that the metal hydride using titanium hydride (TiH 2 ). 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 흡수재를 보론카바이드로, 상기 차폐재를 납으로 사용하는 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출방법.The absorbing gamma-ray detection method characterized in that the absorber is used as boron carbide, the shielding material as lead. 매질로 중성자빔을 조사하는 단계와, 상기 매질의 내부에서 핵반응 되어 발생되는 즉발감마선 및 고속중성자가 상기 케이스로 입사되는 단계와, 상기 입사되는 고속중성자를 상기 케이스의 내부에 내설된 금속성 수소화물을 통하여 열중성자로 전환시키고 상기 즉발감마선을 상기 관통부의 타면을 통해 통과시키는 단계와, 상기 통과된 즉발감마선을 검출하여 선량을 산출하는 단계와, 상기 중성자빔은 상기 매질로 수직으로 조사되며, 상기 조사된 이후에 상기 매질의 일정 깊이 간격으로 상기 양성자빔의 흡수선량분포를 산출하는 단계를 포함하되,Irradiating a neutron beam with a medium, instantaneous gamma rays and fast neutrons generated by nuclear reaction inside the medium, and entering the case, and fasting the incident neutron beams with metallic hydrides contained in the case. Converting into thermal neutrons and passing the instantaneous gamma rays through the other surface of the penetrating portion, detecting the passed instantaneous gamma rays to calculate a dose, and the neutron beam is irradiated vertically with the medium, Calculating the absorbed dose distribution of the proton beam at a predetermined depth interval after the 상기 열중성자는 상기 케이스의 내부에 내설된 흡수재를 통하여 흡수되고, 이때 발생되는 2차 감마선은 상기 케이스의 내부에 내설된 차폐재를 통하여 차폐되며, 상기 금속성 수소화물을 타이타늄 하이드라이드(TiH2)를 사용하고, 상기 흡수재를 보론카바이드로, 상기 차폐재를 납으로 사용하는 것을 특징으로 하는 즉발감마선 검출방법.The thermal neutron is absorbed through the absorbent material in the case, and the secondary gamma rays generated at this time are shielded through the shield material in the case, and the metal hydride is formed of titanium hydride (TiH 2 ). And using said absorber as boron carbide and said shielding material as lead.
KR1020060059401A 2006-06-29 2006-06-29 Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same KR100783506B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060059401A KR100783506B1 (en) 2006-06-29 2006-06-29 Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060059401A KR100783506B1 (en) 2006-06-29 2006-06-29 Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100783506B1 true KR100783506B1 (en) 2007-12-11

Family

ID=39140130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060059401A KR100783506B1 (en) 2006-06-29 2006-06-29 Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100783506B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2930995A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-13 Centre Nat Rech Scient METHOD AND DEVICE FOR REAL-TIME MEASUREMENT OF LOCAL DOSE DURING TARGET BOMBING WITH HADRONS USING GAMMA PROMPTS
US9099211B2 (en) 2010-12-20 2015-08-04 Korea Atomic Energy Research Institute Prompt gamma-ray detection apparatus for analyzing chemical materials using femtosecond pulse laser-induced neutrons
KR20210119730A (en) * 2020-03-25 2021-10-06 연세대학교 원주산학협력단 An apparatus and method for measuring proton dose distribution using prompt gamma iamge and positron emission romograpfy and pet measurement system
KR20210158050A (en) * 2020-06-23 2021-12-30 연세대학교 원주산학협력단 A control module of an apparatus for measuring proton dose distribution using prompt gamma and positron emission tomography images

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870001478A (en) * 1985-07-11 1987-03-14 엠. 사르디 Γ-ray measuring device and γ-ray fluence calculation method from radioactive waste storage container
KR920701984A (en) * 1990-01-10 1992-08-12 폴 에이 코우리스 Prohibited Device Detection Device and Detection Method Using High-Speed Neutron Action
KR20060070898A (en) * 2004-12-21 2006-06-26 한국원자력연구소 Identification system for screening of concealed explosive substance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870001478A (en) * 1985-07-11 1987-03-14 엠. 사르디 Γ-ray measuring device and γ-ray fluence calculation method from radioactive waste storage container
KR920701984A (en) * 1990-01-10 1992-08-12 폴 에이 코우리스 Prohibited Device Detection Device and Detection Method Using High-Speed Neutron Action
KR20060070898A (en) * 2004-12-21 2006-06-26 한국원자력연구소 Identification system for screening of concealed explosive substance

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2930995A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-13 Centre Nat Rech Scient METHOD AND DEVICE FOR REAL-TIME MEASUREMENT OF LOCAL DOSE DURING TARGET BOMBING WITH HADRONS USING GAMMA PROMPTS
WO2009141570A2 (en) * 2008-05-07 2009-11-26 Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs - Method and device for real-time measurement of a local dose upon bombardment of a target by hadrons by means of prompt gamma rays
WO2009141570A3 (en) * 2008-05-07 2010-01-21 Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs - Method and device for real-time measurement of a local dose upon bombardment of a target by hadrons by means of prompt gamma rays
US8357907B2 (en) 2008-05-07 2013-01-22 Universite Claude Bernard-Lyon 1 Method and device for real-time measurement of a local dose upon bombardment of a target by hadrons by means of prompt gamma rays
US9099211B2 (en) 2010-12-20 2015-08-04 Korea Atomic Energy Research Institute Prompt gamma-ray detection apparatus for analyzing chemical materials using femtosecond pulse laser-induced neutrons
KR20210119730A (en) * 2020-03-25 2021-10-06 연세대학교 원주산학협력단 An apparatus and method for measuring proton dose distribution using prompt gamma iamge and positron emission romograpfy and pet measurement system
KR102365348B1 (en) * 2020-03-25 2022-02-21 연세대학교 원주산학협력단 An apparatus and method for measuring proton dose distribution using prompt gamma iamge and positron emission romograpfy and pet measurement system
KR20210158050A (en) * 2020-06-23 2021-12-30 연세대학교 원주산학협력단 A control module of an apparatus for measuring proton dose distribution using prompt gamma and positron emission tomography images
KR102388907B1 (en) * 2020-06-23 2022-04-21 연세대학교 원주산학협력단 A control module of an apparatus for measuring proton dose distribution using prompt gamma and positron emission tomography images

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8139705B2 (en) Screened chamber for ion therapy
Yamaguchi et al. Beam range estimation by measuring bremsstrahlung
Rasouli et al. Design of a model for BSA to meet free beam parameters for BNCT based on multiplier system for D–T neutron source
US20180250528A1 (en) Radiation detection system and radiation detection method for neutron capture therapy system
US11583702B2 (en) Neutron capture therapy system
US20110198516A1 (en) Shielding for compact radiation sources
KR100783506B1 (en) Prompt gamma scanning system and prompt gamma scanning method using the same
Kang et al. Monte Carlo design study of a gamma detector system to locate distal dose falloff in proton therapy
Fan et al. Shielding design for a laser-accelerated proton therapy system
Metwally et al. Utilizing neutron generators in boron neutron capture therapy
CN110967727A (en) Gamma energy spectrometer for boron neutron capture treatment irradiation beam
McGinley et al. NBS SP 554 (1979) NEUTRON CONTAMINATION IN THE PRIMARY BEAM
Ounoughi et al. Neutron shielding assessment of a 16O hadron therapy room by means of Monte Carlo simulations with the PHITS code
Castillo et al. Estimate of photoneutrons generated by 6-18 MV X-ray beams for radiotherapy techniques
Harrington Optimisation of an epithermal beam in HIFAR for boron neutron-capture therapy
Jarman et al. Design and construction of a facility for neutron activation analysis using the 14 MeV neutron generator at HMS Sultan
Tsuji et al. Epithermal neutron response on moderated neutron spectrometer with multi-resonance filters
CN113917518A (en) Device for measuring spatial distribution of different radiation components of irradiation beam for boron neutron capture treatment
Santoro et al. Neutronics Calculations for the Common Shielding Project at ESS
Hu et al. Dosimetry in Thermal Neutron Irradiation Facility at BMRR
Kassim et al. Measurement of long-lived isotopes emitted from the inner concrete walls of the CS30 cyclotron vault at KFSHRC
Kobayashi et al. Effective Thermal Neutron Collimation for Neutron Capture Therapy Using Neutron Absorption and Scattering Reactions
Lomanov et al. Solid state detectors of fission fragments for the rem-dose measurement of mixed proton and neutron radiation
Bello Proposed Method for Measuring the LET of Radiotherapeutic Particle Beams
WO2023056532A1 (en) Method and system for dose quantification

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131002

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141008

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151012

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee