6 MeV 전자선의 차폐물질 원자번호와 조사야 크기에 따른 선량변화 연구 = The Study of Dose Change by Field Effect on Atomic Number of Shielding Materals in 6 MeV Electron Beam

국문 초록 (Abstract)

목 적: 본 연구에서 우리는 6 MeV 전자선의 조사야 확대에 따른 선량변화가 차폐물질 원자번호와 관계가 있음을 알아보고 그 영향인자를 분석 하고자 한다. 대상 및 방법: 먼저 평행평판형 전리함(Exradin P11)을 $25{\times}25cm^2$ 폴리스티렌 팬텀표면에 평탄하게 끼운다. 허용투과율 5% 두께의 알루미늄, 구리, 납 물질들을 팬텀 상단에 차폐시킨 후 조사야 $6{\times}6$, $10{\times}10$ 그리고 $20{\times}20cm^2$별로 측정하였다. 조사조건은 선원-표면간거리 100 cm에서 기준조사야인 $10{\times}10cm^2$에 6 MeV 전자선을 이용하여 100 cGy 조사하였다. 다음으로 MCNP (Monte Carlo N Particle Transport Code)를 이용하여 각 물질 통과 후 발생되는 광자수, 전자수, 그리고 축적에너지를 계산하였다. 결 과: 허용투과율 5% 두께에 대한 차폐물 종류에 따른 측정결과 조사야 $10{\times}10cm^2$을 기준으로 한 $6{\times}6cm^2$과 $20{\times}20cm^2$의 두께변화율은 알루미늄에서 각각 +0.06%와 -0.06%, 구리에서 각각 +0.13%와 -0.1%, 납에서 각각 -1.53%와 +1.92%였다. 계산결과 조사야 $10{\times}10cm^2$ 대비 $6{\times}6cm^2$, $20{\times}20cm^2$의 축적에너지는 차폐를 하지 않았을 경우 각각 -4.3%와 +4.85%, 알루미늄 사용 시 각각 -0.87%와 +6.93%, 구리 사용 시 각각 -2.46%와 +4.48%, 납 사용 시 각각 -4.16%와 +5.57%였다. 광자수의 경우 차폐를 하지 않았을 경우 각각 -8.95%와 +15.92%, 알루미늄 사용 시 각각 -15.56%와 +16.06%, 구리 사용시 각각 -12.27%와 +15.53%, 납 사용 시 각각 -12.36%와 +19.81%였다. 전자수의 경우 차폐를 하지 않았을 경우 각각 -3.92%와 +4.55%, 알루미늄 사용 시 각각 +0.59%와 +6.87%, 구리 사용 시 각각 -1.59%와 +3.86%, 납 사용 시 각각 -5.15%와 +4.00%였다. 결 론: 본 연구로 조사야 증가함에 따른 차폐물 두께가 저 원자번호에서 감소하며, 고 원자번호에서는 증가함을 볼 수 있었으며, 계산을 통해 저 원자번호물질에서는 저지방사선, 고 원자번호물질에서는 산란전자가 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: In this study, we analyzed how the dose change by field size effects on atomic number of shielding materials while using 6 MeV election beam. Materials and Methods: The parallel plate chamber is mounted in $25{\times}25cm^2$ the phantom such that the entrance window of the detector is flush with the phantom surface. phantom was covered laterally with aluminum, copper and lead which thickness have 5% of allowable transmission and then the doses were measured in field size $6{\times}6$, $10{\times}10$ and $20{\times}20cm^2$ respectively. 100 cGy was irradiated using 6 MeV electron beam and SSD (Source Surface Distance) was 100 cm with $10{\times}10cm^2$ field size. To calculate the photon flux, electron flux and Energy deposition produced after pass materals respectively, MCNPX code was used. Results: The results according to the various shielding materials which have 5% of allowable transmission are as in the following. Thickness change rate with field size of $6{\times}6cm^2$ and $20{\times}20cm^2$ that compared to the field size of $10{\times}10cm^2$ found to be +0.06% and -0.06% with aluminum, +0.13% and -0.1% with copper, -1.53% and +1.92% with lead respectively. Compare to the field size $10{\times}10cm^2$, energy deposition for $6{\times}6cm^2$ and $20{\times}20cm^2$ had -4.3% and +4.85% respectively without shielding material. With aluminum it had -0.87% and +6.93% respectively and with lead it had -4.16% and +5.57% respectively. When it comes to photon flux with $6{\times}6cm^2$ and $20{\times}20cm^2$ of field sizes the chance -8.95% and +15.92% without shielding material respectively, with aluminum the number -15.56% and +16.06% respectively and with copper the chance -12.27% and +15.53% respectively, with lead the number +12.36% and -19.81% respectively. In case of electron flux in the same condition, the number -3.92% and +4.55% respectively without shielding material respectively, with aluminum the number +0.59% and +6.87% respectively, with copper the number -1.59% and +3.86% respectively, with lead the chance -5.15% and +4.00% respectively. Conclusion: In this study, we found that the required thickness of the shielding materials got thinner with low atomic number substance as the irradiation field is increasing. On the other hand, with high atomic number substance the required thickness had increased. In addition, bremsstrahlung radiation have an influence on low atomic number materials and high atomic number materials are effected by scattered electrons.