이차원 양성자 선량 분포 확인을 위한 즉발감마선 이차원분포 측정 장치 개발

Abstract

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 22Na 감마선원의 에너지 분해능은 10.9%±0.23p% (0.511 MeV)와6.4%±0.24p% (1.275 MeV)로 평가되었으며, 137Cs은 9.8%±0.18p% (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 11.4%±3.6p%로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 9×109 양성자조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 17.0±0.4 mm로 평가되었고, 실제 비정인17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.