Teflon-FEP 와 PET Film 의 감마선 조사에 따른 물리적 특성에 관한 연구 = Study on the Physical Properties of the Gamma Beam-Irradiated Teflon-FEP and PET Film

국문 초록 (Abstract)

일렉트릿 (electret) 의 특성을 갖고 있는 Teflon-FEP 와 PET 필름의 유전체 양변에 크롬을 증착시켜 전극을 만들고 코발트-60 감마선을 찍어 이 두 유전체의 물리적 특성변화를 조사하였다. 선량률 25.0 cGy/min에서 방사선 조사하기 시작하여 2초이내에서 전류가 급격히 증가해 최대값에 이른후, 60초 이후에선 거의 안정값에 이르는 특성을 보였다. 방사선 조사동안 Teflon의 경우 유전 상수는 2.15에서 18.0으로, 전기전도도는 1$\times$$10^{-17}$ 에서 1.57$\times$$10^{-13}$ $\Omega$$^{-l}$ $cm^{-1}$ /으로 증가했고, PET는 유전상수는 3에서 18.3으로, 전기전도도는 $10^{-17}$ 에서 1.65$\times$$10^{-13}$ $\Omega$$^{-1}$$cm^{-1}$ /값으로 변하였다. 분당선량률을 변화시켰을때 (4.0 cGy/min, 8.5 cGy/min, 15.6 cGy/min, 19.3 cGy/min) 정상상태 방사선 유도전류(Ic), 유전율($\varepsilon$), 전기전도도 ($\sigma$) 가 선량률에 따라 증가함을 보였다. 정상상태방사선유도전류(Ic)값은 12시간내에선 1%내의 재현성을 보였고, 1주일간에선 3%내에서 일치하였다. 전하 및 전류값이 측정간격 (방사선 조사후 다음 조사때까지의 시간)에 의존성을 보였으며, 측정간격이 작을수록 초기측정값과 후측정값의 차가 크며, 최소 20분이상 간격을 둘 때 후측정값이 초기측정값과 같아졌다. 25.0 cGy/min. 선량률에서 유전체가 20분동안 전하를 유지하는 일펙트릿 성질을 갖고 있음을 보였다. 위 실험결과들은 2차전자에 의한 자유전자와 정공의 발생 및 이로 인한 내부편극과 전도도의 변화, 재결합등으로 인한 전자평형상태에 의한 것으로 볼 수 있다. 방사선조사직후 시료에 열을 가한 후 다시 조사하면 측정값이 상승하는 현상을 보였다. 이는 열을 가함으로 내부편극이 감소되었고 이로인해 다음 방사선 조사시 전하운반자(charge carriers)의 숫자를 높이는데 기여했음을 알 수 있다. 인가전압 및 흡수선량에 따른 선형성 및 재현성과 다른 전리함에 비해 적은 부피로 큰 전하량을 측정하는 것은 미세전류검출기로서의 사용가능성과 검출기의 부피를 크게 줄일수 있는 가능성을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Circular metal electrodes were vacuum-deposited with chromium on the both sides of Teflon-FEP and PET film characteristic of electret and the physical properties of the two polymers were observed during an irradiation by gamma-ray from $\^$60/Co. With the onset of irradiation of output 25.0 cGy/min the induced current increased rapidly for 2 sec, reached a maximum, and subsequently decreased. A steady-state induced current was reached about in 60 second. The dielectric constant and conductivity of Teflon-FEP were changed from 2.15 to 18.0 and from l${\times}$l0$\^$-17/ to 1.57${\times}$10$\^$-13/ $\Omega$-$\^$-1/cm$\^$-1/, respectively. For PET the dielectric constant was changed from 3 to 18.3 and the conductivity from 10$\^$-17/ to 1.65${\times}$10$\^$-13/ $\Omega$-$\^$-1/cm$\^$-1/. The increase of the radiation-induced steady state current I$\^$c/, permittivity $\varepsilon$ and conductivity $\sigma$ with output(4.0 cGy/min, 8.5 cGy/min, 15.6 cGy/min, 19.3 cGy/min) was observed. A series of independent measurements were also performed to evaluate reproducibility and revealed less than 1% deviation in a day and 3% deviation in a long term. Charge and current showed the dependence on the interval between measurements, the smaller the interval was, the bigger the difference between initial reading and next reading was. At least in 20 minutes of next reading reached an initial value. It may indicate that the polymers were exhibiting an electret state for a while. These results can be explained by the internal polarization associated with the production of electron-hole pairs by secondary electrons, the change of conductivity and the equilibrium due to recombination etc. Heating to the sample made the reading value increase in a short time, it may be interpreted that the internal polarization was released due to heating and it contributed the number of charge carriers to increase when the samples was again irradiated. The linearity and reproducibility of the samples with the applied voltage and absorbed dose and a large amount of charge measured per unit volume compared with the other chambers give the feasibility of a radiation detector and make it possible to reduce the volume of a detector.