02 핵의학물리 및 방사선 검출기 - 2. 방사선검출기

2. 방사선검출기

 2) 방사성 붕괴

 (1) 방사선검출기의 원리

▶ 일반적으로 전리방사선에서 매질에 전달되는 에너지양은 매우 작으므로 통상 얻어진 신호를 증폭해서 사용해야 하는 경우가 많고 이러한 신호증폭 원리가 검출기의 특성을 결정짓는 요소가 되기도 한다.

 

 (3) 불응시간

가. 정의

 검출기가 앞서 들어온 신호의 처리를 완료하기 전에 그 다음 신호가 들어오게 되면 나중에 들어온 신호를 처리하지 못하여 그 정보를 잃어버리게 되거나 심지어 앞서 들어온 신호에 왜곡을 가져오는 일이 발생할 수 있다. 따라서 연속된 두 신호 사이에는 검출기가 신호 처리를 완결할 수 있는 충분한 시간 차이가 있어야 하는데 이러한 왜곡을 일으키지 않는 최소한의 시간간격을 그 시스템의 불응시간이라 부른다.

 

나. 특성

 반응빈도와 검출빈도 관계

 : 반응빈도가 낮은 경우에는 이들 간의 선형적인 관계가 성립하나, 반응빈도가 높아지면 실제 반응수에 비하여 검출된 것으로 인식되는 반응수의 비가 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 지나치게 빈도가 높아지는 경우에는 심지어 관측수가 감소하기 시작하는 계수불능상태(paralysis)를 초래한다.

 

다. 불응시간 모델

 이러한 방사선 검출시스템의 불응시간 특성은 두 가지 모델(불수적 또는 비불수적)로 기술할 수 있다.

- 비불수적 시스템 : 어떠한 시스템들은 신호가 검출된 후 불응시간 내에 다른 신호가 들어오는 경우, 뒤의 신호를 단순히 무시하여 뒤이어 들어오는(불응시간 이후에) 신호 검출에 영향을 주지 않는다. 이러한 경우를 비불수적(non-paralyzable) 시스템이라 하고 파고분석기, 컴퓨터 인터페이스 등이 대표적인 예이다.

- 불수적 시스템 : 반면 많은 방사선 검출기들을 불수적(paralyzable) 시스템으로 분류할 수 있는데, 이러한 시스템에 들어온 입력 신호들은 그 신호들이 실제로 검출되었든 그렇지 않든 새로운 불응시간을 일으킨다.

 두 불응시간을 비교해 보면, 전체 관측시간에 대한 불응시간의 비율이 불수적 시스템에서 더 높음을 살 수 있으며, 반응빈도가 지나치게 높아지면 검출빈도가 오히려 감소하는 것을 알 수 있다.

 

 (4) 에너지 스펙트럼 및 분해능

 

▶ 에너지 분해능

 에너지 분해능(resolution)은 특정 방사선이 갖는 고유에너지를 방사선검출기가 얼마나 정확하게 판별하는가 하는 능력을 의미한다. 모든 방사선검출기는 유한한 에너지 분해능을 갖는데 이는 다음과 같이 에너지 스펙트럼 반측치를 고유에너지 값으로 나눈 백분율 값으로 표현한다.

∆E/Epeak x 100(%)

 

Full width at half maximum(FWHM)

 

 (6) 검출기의 분류

▶ 검출기를 통하여 얻고자 하는 정보에 따라 분류

- 계수기(counter) : 방사선의 반응빈도를 측정

- 분광기(spectrometer) : 에너지 분포의 정보

- 선량계(dosimeter) : 일정시간 누적된 에너지양을 측정

 

▶ 검출방식에 따라 기체검출기, 섬광검출기, 반도체검출기 등을 분류

 

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예상문제

다음 그림의 빈칸을 채우고 에너지 분해능의 정의와 에너지 분해능을 나타내는 식을 쓰시오.

Full width at half maximum(FWHM)

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Full width at half maximum(FWHM)

에너지 분해능(resolution)은 특정 방사선이 갖는 고유에너지를 방사선검출기가 얼마나 정확하게 판별하는가 하는 능력을 의미한다.

에너지 분해능 = ∆E/Epeak x 100(%)