저비용, 고감도, 무지향성 콤프턴 카메라를 사용하여 저수준 감마 방사선 소스 시각화

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Summary

우리는 저비용, 고감도, 전방향성, 감마선 이미징 콤프턴 카메라를 사용하여 주변 환경에서 다양한 저수준 감마 방사선 소스를 시각화하기 위한 실험 프로토콜을 제시합니다.

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Muraishi, H., Enomoto, R., Katagiri, H., Kagaya, M., Watanabe, T., Narita, N., Kano, D. Visualization of Low-Level Gamma Radiation Sources Using a Low-Cost, High-Sensitivity, Omnidirectional Compton Camera. J. Vis. Exp. (155), e60463, doi:10.3791/60463 (2020).

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Abstract

우리는 주변 환경에서 다양한 저수준 감마 방사선 소스를 시각화하기위한 실험 프로토콜을 제시합니다. 실험은 저비용, 고감도, 전방향성, 감마선 이미징 콤프턴 카메라를 사용하여 수행되었다. 실험실에서, 137Cs와 같은 sub-MeV 감마 방사선 근원의 위치는 Compton 카메라에 의해 장악된 전방향 감마선 화상 진찰을 통해 쉽게 감시될 수 있습니다. 대조적으로, 고정된, 벽 걸이 용량 속도 모니터는 항상 성공적으로 이러한 소스를 모니터링할 수 없다. 또한, 핵의학 시설에서 18F-플루오로데옥시글루코스(18F-FDG)를 주입한 환자의 움직임과같은 환경에서의 방사능 움직임을 시각화할 수 있는 가능성을 성공적으로 입증했습니다. 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로 2011년 발표한 방사성 세슘에 의한 저준위 방사성 오염의 분포와 관련된 전방향 감마선 영상을 쉽게 얻을 수 있습니다. 우리는 감마선 소스를 시각화하기 위해이 카메라로 절차를 사용하는 명확한 장점을 보여줍니다. 당사의 프로토콜은 기존의 사용이 가능한 고정 용량 속도 모니터 및/또는 휴대용 측량 계량기 대신 저수준 감마 방사선 소스를 발견하는 데 더 많이 사용할 수 있습니다.

Introduction

의료 시설에는 몇 μSv/h의 표면 및/또는 공기 선량 속도를 가진 다양한 저수준 감마 방사선 소스가 있습니다. 2011년 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로 방사성 세슘에 의한 저준위 방사성 오염을 나타내는 동일본 광역에도 이러한 원천이 존재한다. 이러한 환경은 때때로 방사선 보호에 대한 국제위원회 (ICRP)의 권고에 따라 일반 인구에 대한 인체에 대한 외부 방사선 노출 제한에 근로자를 노출 : 1 mSv / 년 (예를 들어, 1 μSv / h 하루 4 시간, 연간 250 일)1. 짧은 기간에 몇 미터 이상 미리 방사선 소스를 시각화하는 경우 방사선 노출의 양을 줄일 수 있습니다. 이러한 감마 방사선 소스를 시각화하기위한 가장 좋은 솔루션 중 하나는 감마선 이미징 Compton 카메라 기술2를채택하는 것입니다. 이 기술에서는, 방사선 소스로부터 방출되는 입사 감마선의 에너지 및 원추방향은 각 이벤트에 대한 검출기에 의해 측정되고, 그 후 감마선 소스 방향은 백프로젝션3에의해 재구성될 수 있다. 이전 연구는 핵 의학 및 / 또는천체 물리학4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,및 콤프 톤 콘 데이터에 대한 이미지 재구성 기술의 새로운 진단 장치의 응용을 목표로 콤프턴 카메라 시스템을 개발했다 분석15,16 및 통계17 접근법에 의해. 복잡한 전자 장치가 있는 고가의 최첨단 장치는 종종 몇 도의 표준 편차 내에서 높은 각도 해상도를 얻기 위해 채택되지만, 이러한 정밀도는 동시에 높은 검출 효율을 달성하기 어렵게 만듭니다.

최근에는 저비용, 고감도, 전방향감마선 이미징 콤프턴카메라(18)를제안 및 개발하였으며, 이는 스캐터 또는흡수제(19)의역할을 하는 다수의 독립적인 섬광내 2배 우연의 일치를 기반으로 한다. 이 기술의 목적은 환경 모니터에 적합한 ~ 10도 이하의 각도 해상도 s로 쉽게 높은 검출 효율을 달성하는 것입니다. 이는 필터링된 백 프로젝션 알고리즘에 기초한 이미지 선명화 기법18,20의 적용을 통해 달성되며, 이는 Compton 재구성에 컴퓨터 단층 촬영을 위한 이미지 재구성에 사용되는 컨볼루션 필터를 적용한다. 더욱이, 검출기의 검출 효율, 각도 분해능 및 동적 범위는 상승된 방사능을 방출하는 환경에서의 사용과 같은 특정 목적에 따라 신틸레이터의 종류, 크기 및 배열이 조정될 때 용이하게 최적화될 수있다(21,22).

이 연구에서는 방사성 동위원소(RI) 시설, 양전자 방출 단층 촬영(PET) 시설 및 후쿠시마 분야에서 이 전지향성 콤프턴 카메라 기술을 사용하여 저수준 감마선 방사선 원을 시각화하기 위한 다양한 실험을 위한 실험 프로토콜을 제시합니다. 우리는 더 높은 검출 효율을 달성하기 위해 이전에우리 자신에 의해 개발 된 전방향 감마선 이미징 Compton 카메라를 준비하고 활용하지만 몇 가지 개선. 도 1은 본 연구에서 사용된 11개의 요소의 CsI(Tl) 주선기의 배열에 대한 개략적 뷰를 나타낸다. 11개의 카운터는 두 개의 레이어로 구성됩니다. 중앙에 두 개의 카운터와 반원에 있는 9개의 카운터를 앞뒤로 분산하는 구성을 고려합니다. 3.5 cm의 각 CsI(Tl) 신틸레이터 큐브를 슈퍼 비알칼리 광증배관(PMT)으로 판독하였다. 신호는 SiTCP 기술23을 사용하여 플래시 ADC 보드에 공급되었고 프런트 엔드는 이더넷을 통해 PC에 연결되었습니다. ROOT 라이브러리24가 있는 Visual C++를 사용하여 만든 온라인 프로그램이 Windows PC에서 작동했습니다. 감마선 이미지를 재구성하고18,20을 구면 표면에 선명하게 하여 각 2배 우연의 일치 이벤트에 대해 Compton 운동학에서 계산된 산란각인 θ반경을 가진 고리를 축적하였다. 전방향 감마선 이미지는 이전에 디지털 카메라로 촬영한 전방향 광학 이미지의 중첩을 통해 온라인과 오프라인으로 모두 표시할 수 있습니다. 측정 하는 동안, 트리거 속도, 총 에너지 스펙트럼 (각 두 배 우연의 일치 이벤트에 대 한 에너지 예금의 합계), 그리고 미리 설정 된 감마선 에너지의 재구성 된 이미지 온라인 PC 화면에 표시 될 수 있습니다. 이 정보는 미리 설정된 시간 간격(예: 10초마다)으로 업데이트할 수 있습니다. 여기서는 측정 시작 시 누적되는 이미지와 미리 설정된 시간 간격(예: 1분마다)마다 다시 누적되는 이미지의 두 가지 유형의 재구성 된 이미지를 표시하도록 화면을 설정합니다. 또한, 측정을 사용하여 얻은 각 이벤트에 대한 원시 데이터가 저장되기 때문에, 측정 후 데이터를 재분석한 다음 임의의 감마선 에너지에 대해 임의의 감마선 에너지에 대해 재구성된 이미지를 임의의 시간 간격으로 재생할 수 있다. 표 1은 이 연구에 사용된 콤프턴 카메라 시스템의 성능을 이전의 6카운터시스템(18)과비교하여 보여줍니다. 비교 결과, 서브 MeV 감마선 소스가 ~11도의 각도 해상도 s를 유지하면서 이전 시스템의 2배에 달하는 검출 효율로 성공적으로 시각화되었다는 사실이 밝혀졌습니다. 우리는 또한 수용의 각 의존도가 s ~ 4 %의 차이를 보여주는 최소한으로 유지되었다는 것을 확인했습니다. 시스템의 기본 기술에 대한 자세한 내용은 와타나베 외(2018)18에기재되어 있다. 여기서 우리는 위에서 설명한 Compton 카메라를 사용하여 다양한 저수준 감마선 방사선 소스를 시각화하기 위한 세 가지 실험 프로토콜을 소개합니다.

Protocol

이 프로토콜은 일본 국립암센터 병원 동쪽연구윤리위원회의 지침에 따라 진행되었다.

1. RI 시설 내 실험실 의 밀봉 된 방사선 소스 모니터링

  1. 그림 2에표시된 바와 같이 용량 속도 모니터 옆에 Compton 카메라를설정합니다. 지상에서 검출기의 높이를 2.5 m로 설정합니다. 병렬 플레이트 이온화 챔버로 구성된 투여 속도 모니터를 RI 시설의 실험실 입구의 상부에 1 분 간격으로 위치의 공기 선량 속도를 모니터링하십시오.
  2. 콤프턴 카메라와 온라인 컴퓨터의 전원을 켭니다.
  3. Compton 카메라와 용량 속도 모니터로 동시 측정을 시작합니다.
  4. 도 2a에서 'A'라고 표시된 위치에 137Cs 밀봉 소스(3.85 MBq)를 설정하고 30분 동안 방치합니다.
  5. 밀봉된 소스를 'B'라고 표시된 위치로 옮기고 30분 동안 방치합니다.
  6. 밀봉된 소스를 'C'라고 표시된 위치에 이동하여 30분 동안 그대로 둡니다.
  7. 밀폐된 소스를 'D'라고 표시된 위치에 옮기고 30분 동안 그대로 둡니다.
  8. 밀봉된 소스를 룸 외부로 이동합니다. 30 분 후, 모든 측정을 중지합니다.

2. PET 시설의 환경 모니터링

  1. 그림 2b와같이 PET 시설의 리셉션 데스크 앞에 콤프턴 카메라를 설정합니다. 감지기의 높이를 지면에서 1m로 설정합니다.
  2. 직원 실에 온라인 컴퓨터를 설정합니다.
  3. 콤프턴 카메라와 온라인 컴퓨터의 전원을 켭니다.
  4. 환자가 시설에 도착하기 전에 아침 일찍 콤프턴 카메라 측정을 시작합니다.
  5. 모든 환자가 하루 동안 떠난 후 모든 측정을 중지하십시오.

3. 일본 후쿠시마 현 가와마타마치의 실외 측정

  1. 그림 2c와같이 개인 주택 근처에 Compton 카메라를 설정하여 표면 투여량이 1 μSv/h 이하인 일부 방사선 계열의 핫스팟이 의심되는 경우. 감지기의 높이를 지면에서 1.5m로 설정합니다.
  2. 콤프턴 카메라와 온라인 컴퓨터의 전원을 켭니다.
  3. 콤프턴 카메라 측정을 시작합니다.
  4. 30 분 후, 모든 측정을 중지합니다.

Representative Results

RI 시설의 실험실에서 밀봉된 방사선 소스 모니터링
도 3은 1μs 미만의 2히트 카운터의 시차 선택을 적용한 후 콤프턴 카메라(검은색 실선)에 의해 측정된 트리거 속도의 시간 변동을 나타낸다. 트리거 속도는 밀봉된 소스의 위치(즉, 카메라 위치로부터의 거리)에 따라 30분마다 변경됩니다. 이러한 변화는 고정 된 선량 속도 모니터 (파란색 파선)에 의해 측정 된 데이터로부터 확인되었다; 동작은 5750s와 7800s 사이를 제외한 일정(즉, 배경 수준)을 유지했습니다. 여기서, 우리는 밀봉된 소스의 5개의 위치를 나타내는 5개의 마침표를 잠정적으로 설정한다(i), (ii), (iii), (iv) 및 (v), 밀봉된 소스의 5개의 위치를 나타내는것(도 3a). 도 3b는 각 2배 우연의 일치 이벤트에 대한 에너지 예금의 합을 나타내는 수평 축(각각 30분)에 대한 총 에너지 스펙트럼을 나타낸다. 137Cs밀봉 소스에서 유래한 662keV 광 흡수 피크는 (i), (ii), (iii) 및 (iv) 및 (iv)에 대한 반면,(v)는 배경 레벨만을 나타낸다. (ii) 및 (iii)의 피크 높이는 동일하며, 카메라에서 밀폐된 소스까지의 거리가 6.7m에 달합니다. 662keV에 대해 662±40 keV 내에서 이벤트를 선택하여 산란 각도를 계산하고 전방향 감마선 이미지를 재구성했습니다. 결과는 각각 마침표 (i), (ii), (iii) 및 (iv)에 대한 도 3c-f에도시된다. 여기서 감마선 이미지는 관찰된 범위의 상반부에 감마선 강도를 나타내는 빨간색 영역으로 표시됩니다. 우리는 감마선 이미지에서 137Cs 밀봉 소스의 위치를 성공적으로 식별 할 수 있음을 발견했습니다. 그림 4는 적색 필드가 좁은 범위(상위 30%)에 해당하는 통합 시간으로 이미지의 변화를 보여 주었습니다. 관찰된 범위의 범위입니다. 이 좁은 범위는 피크 강도에 우선 순위를 부여하기 위해 채택되었다. 이 경우 30초 후에 137Cs소스 방향을 식별할 수 있습니다.

PET 시설의 환경 모니터링
도 5는 PET 시설의 접수 데스크 앞에서 콤프턴 카메라(black line)에 의해 측정된 주간(5.6시간) 동안의 트리거 속도의 전체 시간 변동을 나타낸다. 우리는 수신 데스크 주위에 18F-fluorodeglucose(18F-FDG)로 주입된 환자의 운동에 기인할 수 있던 각종 패턴을 가진 트리거 비율에 있는 현저한 향상을 관찰합니다. 이러한 패턴의 예로, 우리는 6200s에서 7000 s까지의 기간에 초점을 맞춥니다. 도 5b에도시된 이 기간의 트리거 속도에 따르면, 일련의 개선 사항은 명백하며, 두 개의 고원(i) 및 (ii)로 표시되어 있다. 도 5c는 도 5b'speriods(i), (ii) 및 (iii)에 대한 총 에너지 스펙트럼을 나타낸다. 우리는 18F-FDG에서 유래 511 keV 광 흡수 피크를 관찰한다. 도 5d,e는 511 keV 감마선 전지향성 이미지를 각각 마침표(i) 및 (ii)로 표시하며, 이 때 우리는 이미지 재구성을 위해 511±40 keV 이내의 이벤트를 선택했다. 두 수치의 감마선 피크 의 방향은 각각 소파와 벽 뒤에 화장실의 방향에 해당합니다. (i) 및 (ii)의 트리거 속도를 고려할 때, 우리는 (i)에서 감마선을 화장실에서 벽의 방패를 관통하는 누설로 해석합니다. 우리는 환자가 화장실에 들어가 2 분을 보냈고, 그 후 PET 스캔 몇 분 전에 소파에 앉아 있다고 가정합니다.

일본 후쿠시마 가와마타마치의 실외 측정
도 6은 실외 측정의 30분 동안 트리거 속도의 시간 변동을 나타낸다. 트리거 속도의 안정성은 Compton 카메라 시스템이 장기간 실외에서 수행되는 측정에서도 안정적으로 작동한다는 것을 의미합니다. 확장감마선 소스가 재구성된 방법을 설명하기 위해, 도 6에도시된 바와 같이(i) (1분), (ii) (10분), (iii) (20분) 및 (iv) (30분)로 표기된 4개의 상이한 통합 기간을 설정한다. 도 6b는 방사성 핵종에서 방출되는 감마선의 광 흡수 피크에 중첩된 구조를 각각의 에너지 스펙트럼을 나타내며, 134Cs에대한 696 keV 및 137Cs에 대한 662 keV를 나타낸다. 감마선 이미지를 재구성하기 위해 605keV에 대해 565-622 keV, 662keV의 경우 662±40 keV, 796keV에 대해 796±40 keV 의 이벤트를 선택했습니다. 605, 662 및 796 keV에 대한 감마선 전지향성 이미지는 통합 기간(i), (ii), (iii) 및 (iv)에 대해 각각 도 면 6c-f에 도시되어 있다. 이 경우 통합 시간이 20분을 초과하는 한 재구성된 감마선 분포가 안정적이라는 것을 알 수 있습니다. 전면 언덕의 경사면과 비 배수로의 하부는 명확하게 오염되어 있으며, 이미지의 오른쪽에 오염되지 않은 토양으로 덮인 영역은 오염되지 않은 것으로 입증됩니다. 감마선 강도는 도 6f에서노란색으로 표시된 종광형 측량 계측계에 의해 측정된 투여량 비율 값과 양호한 일치한다.

Figure 1
그림 1: 무지향성 감마선 이미징 콤프턴 카메라 시스템. (a) 이 연구에 사용된 11개의 요소를 가진 신틸레이터의 기하학적 배열. 두 개의 신틸레이터가 원의 중앙에 배치되었고, 아홉 개는 반원으로 배열되어 수직으로 엇갈렸다. (b) 하우징이 없는 검출기의 사진. 카운터는 확장 폴리스티렌 내부에 고정되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 실험 설정. (a) RI 시설의 실험실에서 밀봉된 방사선 원을 모니터링하여 137개의Cs 밀봉 소스를 순차적으로 'A', 'B', 'C' 및 'D'라고 표시된 위치에 설정했습니다. (b) PET 시설의 리셉션 데스크 앞의 환경 모니터링. (c) 일본 후쿠시마 필드에서 실외 측정. 콤프턴 카메라는 사다리에 고정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
도 3: 실험실에서 137Cs밀봉 된 소스의 모니터링의 대표적인 결과. (a) Compton 카메라(black solid line)에 의해 측정된 트리거 속도의 시간 변화 및 고정 용량 속도 모니터(파란색 파선)에 의해 측정된 공기 선량 속도의. (b) 도 3에서총 에너지 스펙트럼(각 2배 우연의 일치 이벤트에 대한 에너지 침전물의 합)은 기간(i) (빨간색 선), (ii) (파란색 선), (iii) (녹색 선), (iv) (분홍색 선) 및 (v) (검은 색 선)의 결과와 함께 0.15로 배율화되었다. (c) 662 keV 감마선 전지향성 이미지는 (i) (30분)의 광학 이미지상에 중첩된다. 빨간색 필드는 관찰된 범위의 상반부에 감마선 강도를 나타냅니다. (d) (c)와 동일하지만 기간 (ii) (30 분). (e) (c)와 동일하지만 기간 (iii) (30 분). (f) (c)와 동일하지만 기간 (iv) (30 분). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
도 4: 그림 3c와동일하지만 다양한 측정 시간: 3 s, 5 s, 10s, 15s, 30s 및 60s. 여기서 감마선 이미지는 관찰된 범위의 상위 30%에서 감마선 강도를 나타내는 빨간색 영역으로 식별됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 5
그림 5: PET 시설의 리셉션 데스크 앞에서 환경 모니터링의 대표적인 결과. (a) 낮(5.6시간) 동안 콤프턴 카메라(검은색 선)에 의해 측정된 트리거 속도의 시간 변동. (b) (a)에서6200 s와 7000 s 사이의 기간 동안 상세한 트리거 속도. (c) 도 4 b'speriods (i) (빨간색 선), (ii) (파란색 선) 및 (iii) (검은 색 선)에 대한 총 에너지 스펙트럼. (d) 511 keV 감마선 전지향성 이미지는 (i) (2분) 동안 광학 이미지상에 중첩된다. (e) (d)와 동일하지만 기간 (ii) (2 분). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 6
그림 6: 일본 후쿠시마 현 가와마타마치의 실외 측정 결과. (a) Compton 카메라(검은색 실선)에 의해 측정된 트리거 속도의 시간 변동. (b) 도 5의기간 (i) 1 분 (파란색 선), (ii) 10 분 (녹색 선), (iii) 20 분 (빨간색 선) 및 (iv) 30 분 (검은 선)에 대한 총 에너지 스펙트럼. (c) 605, 662 및 796 keV 감마선의 전방향 이미지 (i) (1 분)동안 광학 이미지에 중첩. (d) (c)와 동일하지만 기간 (ii) (10 분). (e) (c)와 동일하지만 기간 (iii) (20 분). (f) (c)와 동일하지만 기간 (iv) (30 분). 지상에서 1cm의 높이에서 신틸화형 측량 계측계에 의해 측정된 투여량 비율 값은 비교를 위해 도면에 나타내고 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

이 연구는 이전 연구18
카운터 수 11 6
511 keV 감마선에 대한 검출 효율(cps/(μSv/h)) 36 18
각 해상도 σ(deg)* 11 11

표 1: 현재 및 이전 콤프턴 카메라 시스템의 성능. *각 분해능은 검출기보다 1m 앞서 배치된 22Na밀봉 소스(0.8MBq)를 측정하는 동안 얻은 511 keV 전방향 감마선 이미지에서 추정되었습니다.

Discussion

우리는 우리가 개발한 전방향 Compton 카메라를 사용하여 다양한 저수준 감마 방사선 소스를 시각화하기 위한 세 가지 실험 프로토콜을 제시했습니다. 대표적인 결과는 낮은 방사선 수준에서 감마선 화상 진찰이 주변 환경에 대한 신규하고 유용한 정보의 파생을 허용한다는 것을 보여주었습니다. RI 시설에서 프로토콜은 Compton 카메라 시스템이 감마선 소스의 위치와 소스에 대한 주어진 위치에서의 계수 속도를 성공적으로 발견한다고 밝혔습니다. 즉, 제안된 방법은 환경 방사선 모니터링을 위한 차세대 기술로 사용될 수 있으며, 거의 모든 RI 시설의 벽에 이미 장착된 기존의 고정 용량 모니터를 대체할 수 있습니다. 이 백서에서는 관찰된 값의 상반부에서 강도가 발생하는 영역을 매핑하는 빨간색 필드로 감마선 강도를 묘사했습니다(그림3, 그림 5그림 6). 감마선 소스의 분포가 아니라 피크 강도에 우선순위를 두는 접근 방식은 짧은 기간에 지시 결과를 가능하게 하기 위해 관찰된 값의 상부 분기인 빨간색 필드의 더 좁은 범위를 채택할 것입니다. 실제로 그림 3c에서피크 방향은 도 4에도시된 사례(i)에 대해 30s의 측정 시간으로 식별될 수 있으며, 이 경우 피크 위치의 강도는 약 20카운트였습니다.

PET 시설의 환경 모니터링에 관해서는, 프로토콜은 시설을 통해 방사능 움직임을 시각화 할 수있는 가능성을 보여 주었으며,이 경우 18F-FDG를 주입 한 환자의 움직임으로 간주됩니다. 도 5d,e에서,환자의 방향은 전술한 바와 같이 더 좁은 적색 필드 범위를 채택함으로써 10초 미만으로 식별될 수 있다. 앞으로는 애니메이션에 의한 감마선 소스의 환경 모니터링은 본 연구에서와 같이 환자의 이동뿐만 아니라 테러를 목적으로 공항과 같은 핵 연료 물질의 이송을 모니터링하는 데 에도 유용할 것이며, 시스템의 고감도 및 저비용 특성을 활용하여, 고가의 고순도를 사용하는 시스템의 에너지 분해능은 고가의 순도보다 열등하다. (HPGe) 및 CDZnTe (CZT).

후쿠시마 필드에서, 프로토콜은 성공적으로 1 μSv/h보다 훨씬 적은 의 표면 선량 비율로 확장 감마 방사선 소스를 시각화, 이는 최근 보고서25,26보다낮은 크기의 순서이다. 당사의 Compton 카메라 시스템은 실외 측정을 위해 안정적으로 견고하게 작동할 수 있는 것으로 나타났습니다. 우리는 이미 특히 실외 측정을 위해 다양한 상황에서 보다 편리하게 사용하기 위해 WiFi 및 휴대용 배터리를 사용하여 시스템을 작동 할 수 있음을 확인했습니다. 일본 환경부는 오염 제거 지역을 지정하기 위해 공기 량 속도를 최소 0.23 μSv/h로 설정했습니다. 2011년 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로 방사성 세슘이 방출된 동일본 의 저준위 방사능 오염 지역의 오염 제거 절차에 우리 시스템과 프로토콜이 큰 도움이 될 것으로 믿습니다.

이 연구에 사용된 Compton 카메라는 3.5 cm CsI (Tl) 신틸레이터 큐브18의사용에 기인하는 300 keV와 1400 keV 사이의 에너지가있는 감마선에 대한 높은 감도를 가지고 있습니다. 신틸레이터 유형 및 크기는 신티그래피에서 자주 사용되는 99mTc(141 keV) 및 111In(171 keV, 245 keV)과 같은 300 keV 미만의 저수준 감마 방사선 소스의 환경 모니터링을 위해 최적화될 수 있습니다. 이 작품은 가까운 장래에 다른 논문에 발표 될 예정이다. 검출기는 저렴한 가격으로 제조할 수 있습니다. 사실, 이 연구에 사용된 검출기 재료의 비용은 $20,000 이하였으며, 이 금액은 CsI(Tl)와 PMT로 구성된 카운터의 가격에 의해 지배되었습니다. 이 구성은 다른 Compton 카메라에 사용되는 GAGG 현수막 및 HPGe 반도체 검출기보다 훨씬 저렴합니다. 또한, 이 연구에 사용된 시스템은 다재다능함과 편의성을 위해 더욱 컴팩트하게 만들어야 합니다. 본 연구에서 생성된 시스템의 크기는 30 cm x 25 cm x 40 cm였으며, 이는 기존 휴대용 감마 카메라5,27보다크다. 이러한 큰 시스템 크기의 주된 이유는 CsI (Tl)(φ4cm × 12cm)에 부착 된 PMT의 큰 크기와 우리가 직접 만든 대형 전자 제품입니다. 앞으로는 PMT를 금속 패키지 PMT 또는 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)로 교체하고 전자 제품을 작은 크기로 재포장하여 휴대성을 향상시킬 것입니다.

Disclosures

저자는 공개 할 것이 없다.

Acknowledgments

이 연구는 오픈 소스 계측 컨소시엄(오픈-It), 일본, JSPS KAKENHI Grant(22244019, 26610055, 15H04769 및 19H04492)에 의해 지원되었습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Compton camera Custom made
Dose rate monitor Hitachi, Ltd. DAM-1102
Flash ADC board Bee Beans Technologies Co.,Ltd. BBT-019
PC Panasonic Corporation CF-SZ6
Photo-multiplier tube Hamamatsu Photonics K.K. H11432-100
Survey meter Fuji Electric Co., Ltd. NHC7

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References

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