4-D 전산모사 기법을 이용한 회전형 컴프턴 카메라의 영상 특성 평가

Abstract

컴프턴 카메라는 컴프턴 산란 현상에 기반을 둔 감마선 영상장치로 기존의 영상장치가 가지는 여러 가지 한계점들을 극복할 수 있어서 차세대 영상장치로 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 4-D 전산모사 기법을 이용하여 회전형 컴프턴 카메라의 영상 특성을 평가하였으며, 원자력 산업용으로 활용될 수 있는 컴프턴 카메라에 대하여 가능성을 확인하여 보았다. 고정된 시스템 보다는 선원 주위를 회전하여 영상을 획득할 경우 선원의 위치 및 분포를 상대적으로 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 또한, 컴프턴 카메라의 3차원 영상 기능을 통해 대형 원자력 시설 해체 시 콘크리트 벽안에 존재하는 방사화된 철근 구조의 위치 및 분포를 한 쪽 벽면에서 정확히 결정할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 활용한 4-D 전산모사 기법은 컴프턴 카메라 분야에 최초로 적용된 기술이며, 이는 움직이는 장기 및 LINAC 겐트리, 4-D CT 등 동적 구조에 대한 모델링이 가능하므로 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

A Compton camera, which is based on Compton kinematics, is a very promising gamma-ray imaging device in that it could overcome the limitations of the conventional gamma-ray imaging devices. In the present study, the image quality of a rotating Compton camera was evaluated by using 4-D Monte Carlo simulation technique and the applicability to nuclear industrial applications was examined. It was found that Compton images were significantly improved when the Compton camera rotates around a gamma-ray source. It was also found that the 3-D imaging capability of a Compton camera could enable us to accurately determine the 3-D location of radioactive contamination in a concrete wall for decommissioning purpose of nuclear facilities. The 4-D Monte Carlo simulation technique, which was applied to the Compton camera fields for the first time, could be also used to model the time-dependent geometry for various applications.