[고려대학교 보건환경융합과학부 전공선택_방사선안전분석] 5. Geiger Tube Efficiency

소개

"[고려대학교 보건환경융합과학부 전공선택_방사선안전분석] 5. Geiger Tube Efficiency"에 대한 내용입니다.
제가 각종 자료를 참고하여 작성한 내용이며 해당 과목은 A+ 성적을 받았습니다.

목차

1. Prelab Q&A
(1) 방사선 선원의 activity는 어떻게 결정할 수 있는가? 본 실험에서 사용할 3가지 선원의 activity를 찾아보시오.
(2) 선원의 effciency가 좋을 것으로 예상하는가 나쁠 것으로 예상하는가?

2. 실험 제목

3. 실험 목적

4. 실험 장비
(1) ST-360 counter
(2) GM tube
(3) 거치대
(4) 선원
(5) 기록용 노트북
(6) 실험 매뉴얼 (hard copy)
(7) BNC 고전압 연결선

5. 실험 절차
(1) GM tube와 ST-360 counter를 세팅한다.
(2) High voltage=900 V, time=60 sec로 설정한다.
(3) 선원을 놓지 않은 상태로 Background를 측정한다.
(4) Po-210을 놓고 측정한다. 이때 선원은 글자가 쓰인 반대쪽을 검출기로 향하게 하는 것을 잊지 않고, 맨 윗칸에 거치시킨다.
(5) Sr-90을 놓고 측정한다.
(6) Co-60을 놓고 측정한다.
(7) High voltage=900 V, Time=300 sec로 설정한다.
(8) 마찬가지로 Po-210, Sr-90, Co-60를 각각 놓고 측정한다.

6. 실험 결과 및 분석
(1) Data table
(2) 보정
(3) Efficiency의 계산

7. 고찰
(1) 선원 거치 시 맨 위칸에 놓는 이유는?
(2) 입자 특성에 따른 efficiency (prelab (2)-○2 보완)

8. 결론

9. Postlab Q&A
(1) 각각의 동위원소에 대하여 계산한 efficiency는 오직 그 동위원소에 대해서만 유효한가?
(2) 거치대의 다른 곳에 위치시켰다면, efficiency는 변화할 것인가?
GM tube의 창의 반지름은 1.75cm이며 선원은 GM tube에서 3cm 떨어져 있다. 선원에서 3cm 떨어진 구의 단면적넓이와 tube 창의 면적을 비교해라. 이 결과를 실험결과와 어떻게 연관지을 수 있는가? 실험 결과가 resonable하다고 볼 수 있는가?
(4) 60 sec 측정 시와 300 sec 측정 시 efficiency는 다른가? 그 이유는?

10. Raw data

본문내용

여기에서 s는 1기압의 가스에서 베타입자가 비적의 단위길이당 만드는 이온쌍의 수, l은 계수관 내에서 베타입자의 평균 비정, 그리고 p는 계수관 내의 가스 압력이다. 베타선의 검출에는 보통 gas flow형이나 단창형 G-M 계수관이 사용된다. 전자는 시료를 계수관 속에 넣기 때문에 거의 100% 효율이 되지만, 후자는 입사창에 의한 베타선 흡수가 있는 것과 동시에 입사창의 위치에 의하여 효율이 약간씩 차이가 난다. 입사창의 두께에 의한 흡수는 베타선 에너지에 의하여 크게 좌우된다. (강보선 외, p207, 2012년)
간접방사선인 X선이나 감마선은 G-M 계수관 속의 계수 가스를 직접 전리하는 것이 아니고, 계수관의 벽 물질과 상호작용에 의하여 발생된 전자가 계수관 내의 가스를 전리하여 최후에는 전자사태를 발생시킨다. 계수관의 벽 재료와 두께는 검출 감도를 결정하는 중요한 요소가 되므로, 계수관의 벽 재료를 선택하기 위해서는 무엇보다도 X선이나 감마선과 물질과의 상호작용 결과를 고려해서 이용하여야 한다. 계수관의 벽 두께는 벽 물질 중에서의 2차 전자의 비정에 크게 관계된다. 즉, 벽의 두께가 얇을 때는 광자와 물질 구성원자와의 상호작용 확률이 적기 때문에 방출되는 2차전자 수가 증가한다. 그리고 2차 전자의 평균 비정 이상으로 벽의 두께가 증가하여도 2차 전자 수는 더이상 증가하지 않고 오히려 광자의 흡수에 의하여 감소하는 경향이 나타나게 되므로, 계수관의 벽 두께는 2차 전자의 최대비정과 비슷하게 하는 것이 바람직하다. (강보선 외, p208, 2012년)

8. 결론
본 실험에서는 efficiency에 관해 다루었는데, 결국 efficiency를 알아야 하는 이유는 결국 실험 시 사용하는 방사선 선원은 알파선일수도 있고 베타선일수도 있고 감마선일 수도 있기 때문이다. 선원이 이중 어디에 속하느냐에 따라 efficiency 값이 달라진다는 점은 중요하다.

참고자료

· Glen F. Knoll. (2010). Radiation detection and measurement. Wiley.
· 강보선 외. (2012). 방사선계측학. 신광출판사.