Spray Deposition Method 기반 은(Ag) 전극 반도체 선량계의 방사선치료 분야에 대한 적용가능성 평가 = Feasibility of Semiconductor Dosimeter based on Silver Electrode using Spray Deposition Method in Radiotherapy

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 HgI₂ 기반 반도체 검출기에 금과 은 전극을 각각 적용하여 방사선치료 QA 선량계로서의 성능을 비교 평가하였다. 각 전극은 동일한 구조로 제작되었으며, 금 전극은 물리기상증착법으로 증착되었다. 은 전극은 금 전극 대비 경제성 및 실용성 측면에서의 이점을 확인하기 위해, Silver Conductive Spray로 1회 분사 후 10분 건조 방식으로 총 3회 실시하여 전극을 형성시켰다. 실험은 6 MV 및 15 MV 조건에서 반복성, 선형성, SNR 측정을 통해 평가하였다. 반복성 평가는 CV값으로 나타내었으며 금 전극은 6 MV에서 0.9501 %, 15 MV에서는 1.177 %, 은 전극은 각각 1.0601 %, 1.383 %로 QA 선량계로서 요구되는 기준(CV ≦ 2 %, R² ≧ 0.99)를 만족하였다. 선형성은 금 전극은 6 MV에서 R² = 0.9999, 15 MV에서는 R² = 0.9999, 은 전극은 각각 R² = 0.9988, 0.9999로 두 전극 모두 매우 우수한 선형성을 보였다. SNR은 6 MV 조건에서 금 전극은 27.98 dB, 은 전극은 12.27 dB 이고 15 MV 조건에서는 26.37 dB, 10.13 dB 으로 금 전극이 SNR 값이 크지만 SNR값은 서로 다른 전극의 상대적인 성능 비교를 위한 지표로 활용되며 은 전극이 낮은 수치임에도 불구하고 신호검출이 가능한 수준이었다. 이를 통해 은 전극이 저비용 고성능 QA 선량계로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 은 전극은 출력과 경제성 측면에서 장점이 있었으나 공기 중 산화 문제로 인해 장기적 안정성에 한계가 있으므로 이에 본 연구는 은 전극에 PMMA 기반의 Epoxy 보호층을 적용하는 방법에 관한 추후 연구의 필요성이 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study evaluated the properties of HgI₂-based sensor with either gold or silver electrodes for potential use as radiation therapy QA dosimeters. Both detectors were fabricated with identical structural designs. The gold electrode was deposited using a physical vapor deposition (PVD) method, while the silver electrode was formed by applying a silver conductive spray three times, each followed by a 10-minute drying period. This was to verify the economic and practical benefits of silver compared to gold. Performance evaluation was conducted under 6 and 15 MV photon beam conditions by assessing repeatability, linearity, and signal-to-noise ratio (SNR). Repeatability was expressed using the coefficient of variation (CV). The gold electrode showed CV of 0.9501% at 6 MV and 1.177% at 15 MV, while the silver electrode showed CV of 1.0601% and 1.383%, respectively-meeting the commonly accepted QA criteria (CV ≤ 2%, R² ≥ 0.99). Linearity was also excellent for both electrodes, with R² values of 0.9999 and 0.9999 for gold, and 0.9988 and 0.9999 for silver under 6 and 15 MV, respectively. Although the gold electrode exhibited higher SNR values (27.98 dB at 6 MV and 26.37 dB at 15 MV) compared to the silver electrode (12.28 dB and 10.13 dB), the silver electrode still demonstrated sufficient signal detectability. These results suggest that silver electrodes, despite their simpler fabrication method, can serve as a cost-effective and practical option for QA dosimetry. However, the silver electrode may suffer from long-term instability due to oxidation in air. Therefore, further research is needed to investigate the application of PMMA-based epoxy coatings as a protective layer to enhance its long-term durability.