22년 방사선기술사 1교시 3번 문제이다.
역시 1교시인만큼 어렵진 않지만, 막상 쓰려고 하면 잘 써지지 않는 것이 이론문제의 특징 같다.
먼저 정입체각법에 대해서 알아보자
정입체각법이란 예를 들어 단창형 GM계수관으로 베타 붕괴하는 시료를 계측하는 경우 아래 그림과 같은 기하학적 배치에서 순계수율과 시료의 방사능 사이에 다음과 같이 관계를 정의할 수 있는 것이다.
n이란 그야 말로 순 계수율이고, A는 시료의 방사능, y는 방사선이 방출되는 비율이다. 예를들어 코발트 같은 경우에는 1붕괴당 1.17 MeV, 1.33 MeV 두가지 방사선이 동시에 발생되니 y=2, 세슘같은 경우에는 붕괴 특성에 따라 y=0.87이 되는 것이다.
여기에 기하학적 효율인 G, 창흡수 보정인자인 f_w, 시료의 자체흡수로 소실되는 자체흡수 보정인자 f_s, 후방산란 보정인자인 f_b, 검출기 자체의 검출효율인 e_0, 불감손실 보정인자인 f_τ, 다중계수 보정인자인 f_m으로 정의할 수 있다.
그럼 시험에서 요구하는 대상인 f_s와 f_b에 대해서 알아보자
○ 선원의 자기흡수 보정인자(f_s)
- 베타입자와 같은 하전입자는 선원의 두께가 얇은 경우에도 자기흡수가 일어난다. 아래 그림과 같이 두께 t의 균질한 선원에서 자기흡수가 없을 때 윗방향으로 단위시간 당 N개의 베타입자가 방출된다.
- 선원 깊이 x 주변 dx층으로부터 방출되는 베타입자수 dN은 dN= (N/t)dx가 되고 이것이 두께 x에 의해 자체흡수를 일으키면 표면에 방출되는 dN은 다음과 같다.
- 여기서 u 는 선원물질에 대한 베타입자의 선감쇠계수(/cm)이다. 이것을 전체 선원두께 t에 대해 적분하면 표면에서 방출되는 모든 베타입자수 N은 다음과 같다.
- 따라서 자체흡수 보정인자인 f_s=N/N_0가 되고 다음과 같이 나타낼 수 있다.
○ 후방산란 보정인자(f_b)
- 시료를 극히 얇은 지지대 위에 놓은 경우에는 지지대에 의한 후방산란은 무시되어 f_b=1이나, 다소 두터운 지지대를 사용하면 후방산란 기여 때문에 계수가 증가한다. f_b는 지지대의 두께와 물질의 원자번호 그리고 베타입자의 에너지에 따라 다르지만 f_b=1.25를 넘지 않는다고 판단한다.
오늘은 정입체각법과 각 보정인자 중 선원의 자기흡수 보정인자(f_s)와 후방산란 보정인자(f_b)에 대해서 알아보았다.
물론 자기흡수 보정인자의 경우에는 유도하는 부분까지 자세하게 쓸 필요는 없을 것이라 생각하고 최종식 정도를 쓰면 10점을 줄 것이라 판단한다.
음..언제였는지 기억이 안나지만 자기흡수 보정인자에 대해서 유도하라는 문제가 방사선취급감독자(2019년 or 2020년) 문제로 출제된 적이 있는 것으로 기억한다. 따라서 각각의 인자들에 대해서 세심하게 살펴보고 정의 정도는 빠르게 적을 수 있게 연습하는 게 중요하다고 판단된다.
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