KR101248760B1 - fiber-optic phantom dosimeter and the method for determination using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 팬텀선량계 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 개의 광섬유 선량계(fiber-optic dosimeter, FOD)를 배열하고, 각각의 광섬유 선량계에서 선량(dose)의 세기에 비례하여 발생되는 섬광(scintillation light)량을 전기신호로 변환시켜 상대깊이선량(relative depth dose)이나 등선량(isodose) 분포도를 한 번에 측정할 수 있도록 하는 광섬유 팬텀선량계 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명은 광섬유 팬텀선량계에 있어서, 광섬유 팬텀선량계의 센서부는 유기섬광체와, 상기 유기섬광체를 한쪽 끝단에 부착한 광섬유와, 센서와 센서 사이에 코팅되는 얇은 격막으로 구성되되, 다수개 배열된 상기 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되면 섬광빛이 발생되고 광섬유에 의해 광 신호가 광 계측장비로 전달된다.The present invention relates to an optical fiber phantom dosimeter and a measuring method using the same. More particularly, a plurality of fiber-optic dosimeters (FOD) are arranged and generated in proportion to the intensity of dose in each fiber dosimeter. The present invention relates to an optical fiber phantom dosimeter and a measuring method using the same, by converting an amount of scintillation light into an electrical signal to measure a relative depth dose or an isoose distribution.
In the optical fiber phantom dosimeter, the sensor portion of the optical fiber phantom dosimeter is composed of an organic scintillator, an optical fiber attached to one end of the organic scintillator, and a thin diaphragm coated between the sensor and the sensor, a plurality of the optical fibers arranged When radiation is irradiated on the organic scintillator of the sensor part of the phantom dosimeter, flash light is generated and the optical signal is transmitted to the optical measuring equipment by the optical fiber.

Description

광섬유 팬텀선량계 및 이를 이용한 측정 방법{fiber-optic phantom dosimeter and the method for determination using it}Fiber-optic phantom dosimeter and the method for determination using it}

본 발명은 광섬유 팬텀선량계 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 개의 광섬유 선량계(fiber-optic dosimeter, FOD)를 배열하고, 각각의 광섬유 선량계에서 선량(dose)의 세기에 비례하여 발생되는 섬광(scintillation light)량을 전기신호로 변환시켜 상대깊이선량(relative depth dose)이나 등선량(isodose) 분포도를 한 번에 측정할 수 있도록 하는 광섬유 팬텀선량계 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber phantom dosimeter and a measuring method using the same. More particularly, a plurality of fiber-optic dosimeters (FOD) are arranged and generated in proportion to the intensity of dose in each fiber dosimeter. The present invention relates to an optical fiber phantom dosimeter and a measuring method using the same, by converting an amount of scintillation light into an electrical signal to measure a relative depth dose or an isoose distribution.

일반적으로 방사선 치료를 위한 고 에너지 광자선(photon beam)은 표면선량이 낮고, 표면에서부터 최대선량 깊이까지 선량이 급격하게 증가하는 선량보강영역(build-up region)이 형성된다. 이러한 고 에너지 광자선 조사 시, 매질의 선량보강영역에서 흡수선량(absorbed dose)의 분포는 광자선의 조사야(field size)와 에너지에 따라 차이를 보이며 작은 깊이의 변화에도 매우 급격한 선량 변화를 나타내기 때문에 선량보강영역에서 흡수선량 분포를 정확하게 측정하기는 매우 어렵다. In general, high-energy photon beams for radiotherapy have a low surface dose and a build-up region in which the dose is rapidly increased from the surface to the maximum dose depth. In the irradiation of high energy photon beams, the distribution of absorbed dose in the dose-enhancing region of the medium varies with the field size and energy of the photon beams, and changes in doses are very rapid even at small depth changes. It is very difficult to accurately measure the absorbed dose distribution in the dose enhancement region.

현재 방사선 흡수선량 측정에 가장 널리 사용되고 있는 이온전리함(ionization chamber)의 경우, 표면선량 및 선량보강영역에서의 선량을 정확히 측정하기에는 부피가 크므로 다차원 측정이 불가능하고, 온도 및 구성 물질에 따른 보정작업이 필요하다는 단점이 있다. 열형광 선량계(thermoluminescence, TLD)의 경우, 개인선량계로는 최적의 선량계이나 실시간 측정이 불가능하며, 사용 전 가열 냉각 처리가 필수적이라 많은 불편함이 따른다. Gafchromic EBT 필름은 2차원 측정이 가능하고 두께가 얇기 때문에 표면선량을 측정할 수 있으나, 필름의 특성상 에너지 및 방향 의존성이 크고 선질 특성이 나쁘며 실시간 측정이 불가능하다는 단점이 있다. 이에 따라 최근에는 유기섬광체(organic scintillator)와 광섬유(optical fiber)를 이용하여 원거리에서 실시간 선량 측정이 가능한 광섬유 선량계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In case of ionization chamber, which is widely used to measure radiation absorbed dose, it is impossible to make multi-dimensional measurement because it is bulky to accurately measure the dose in the surface dose and dose enhancement area. There is a disadvantage that this is necessary. In the case of a thermoluminescence dosimeter (TLD), an optimal dosimeter or real-time measurement is not possible with a personal dosimeter, and heating and cooling treatment is necessary before use, resulting in much inconvenience. Gafchromic EBT film can measure surface dose due to its two-dimensional measurement and thinness, but has the disadvantages of high energy and direction dependence, poor quality, and impossibility of real-time measurement. Accordingly, researches on optical fiber dosimeters capable of real-time dose measurement at a distance using organic scintillators and optical fibers have been actively conducted.

일반적으로 광섬유 선량계는 유기섬광체, 광섬유 그리고 광 검출기(light measuring device)로 구성된다. 유기섬광체는 부피가 매우 작아 높은 공간 분해능(spatial resolution)을 가지고, 물 또는 피부와 등가(water or tissue equivalence)인 성질을 가지므로 복잡한 보정작업을 필요로 하지 않으며, 선량율(dose rate)에 대하여 선형적 응답을 갖는다. 광섬유는 보통 플라스틱(plastic) 또는 유리 광섬유(glass optical fiber)를 사용하고, 이러한 광섬유는 방사선치료 환경에서 전자기파의 영향을 받지 않으며, 원거리에서 섬광신호 측정이 가능하다는 장점을 갖는다. 광 검출기로는 미약한 빛에도 감도가 우수한 광증배관(photo-multiplier tube, PMT), 빛에 대한 고속응답을 가지고 감도파장이 넓은 포토다이오드(photodiode), 광 신호를 축적할 수 있고 다채널 측정이 용이한 전하결합소자(charge coupled device, CCD) 등을 주로 사용한다. In general, an optical fiber dosimeter consists of an organic scintillator, an optical fiber and a light measuring device. Organic scintillators are very small in volume, have high spatial resolution, have the same properties as water or tissue equivalence, and do not require complex calibration and are linear to dose rate. Have ever response. The optical fiber usually uses plastic or glass optical fiber, which is not affected by electromagnetic waves in the radiation treatment environment, and has the advantage of being able to measure a flash signal at a long distance. As a photo detector, a photo-multiplier tube (PMT) with excellent sensitivity even in weak light, a photodiode with a wide wavelength of sensitivity with high speed response to light, and an optical signal can be accumulated. An easy charge coupled device (CCD) is mainly used.

현재, 연구 및 개발되어 사용되는 광섬유 선량계의 경우, 일반적으로 거리에 따른 방사선의 표면선량만을 측정하고 있으며, 방사선 치료실 환경에서 상대깊이선량을 측정하고자 할 경우에는 물과 등가인 솔리드워터(solid water) 팬텀을 이용하여 원하는 깊이에서의 선량을 측정하고 있는 실정이다. 하지만 이러한 방법으로 상대깊이선량을 얻기 위해서는 한 번에 한 포인트씩 여러 번의 측정이 필요하므로 오차율이 커지고, 측정시간이 길어진다는 단점이 있다.Currently, optical fiber dosimeters that have been researched and developed generally measure only the surface dose of radiation according to distance, and in order to measure the relative depth dose in the radiation treatment room environment, solid water is equivalent to water. It is a situation where a phantom is used to measure dose at a desired depth. However, in order to obtain the relative depth dose in this way, it is necessary to make several measurements one point at a time, which results in a large error rate and a long measurement time.

본 발명의 목적은 광섬유 방사선량계의 특징을 이용하여 물과 등가인 정방형 (square) 광섬유 선량계를 다차원으로 배열하여 한 번의 측정으로 상대깊이선량과 등선량을 측정할 수 있도록 하는 데 있다. An object of the present invention is to use a feature of the optical fiber radiation dosimeter to arrange a square optical fiber dosimeter equivalent to water in multiple dimensions so that the relative depth dose and iso dose can be measured in one measurement.

본 발명의 목적은 여러 개의 광섬유 선량계를 다차원으로 배열함에 따라 한번의 측정만으로도 선량보강영역, 등선량 (isodose)분포를 측정할 수 있으며, 선량보강영역과 등선량을 동시에 측정하여, 3차원 선량분포도를 구현 가능한 팬텀 선량계를 제작하는 데 있다.It is an object of the present invention to measure the dose reinforcement area and isodose distribution with only one measurement by arranging multiple optical fiber dosimeters in multiple dimensions, and simultaneously measure the dose reinforcement area and iso dose, and then three-dimensional dose distribution diagram. To create a phantom dosimeter that can be implemented.

본 발명은 광섬유 팬텀선량계에 있어서, 광섬유 팬텀선량계의 센서부는 유기섬광체와, 상기 유기섬광체를 한쪽 끝단에 부착한 광섬유와, 센서와 센서 사이에 코팅되는 얇은 격막으로 구성되되, 다수개 배열된 상기 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되면 섬광빛이 발생되고 광섬유에 의해 광 신호가 광 계측장비로 전달된다.In the optical fiber phantom dosimeter, the sensor portion of the optical fiber phantom dosimeter is composed of an organic scintillator, an optical fiber attached to one end of the organic scintillator, and a thin diaphragm coated between the sensor and the sensor, a plurality of the optical fibers arranged When radiation is irradiated on the organic scintillator of the sensor part of the phantom dosimeter, flash light is generated and the optical signal is transmitted to the optical measuring equipment by the optical fiber.

상기 유기섬광체는 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 형상이다.The organic scintillator is square in shape to minimize dose variations caused by the air layer in the phantom and to facilitate structural arrangement of the phantom.

상기 광섬유는 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이다.The optical fibers are plastic and glass optical fibers that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator and are cylindrical optical fibers or square optical fibers.

상기 각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한 다.In order to minimize interference signals generated by the sensors, a black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector is used as a diaphragm.

본 발명은 물과 등가인 물질로 구성된 광섬유 팬텀선량계 센서부와, 광 신호를 전송하기 위해 사용되는 광섬유와, 광 검출기와, 컴퓨터 디스플레이 장치;로 구성되되, 고에너지의 방사선이 광섬유 팬텀선량계에 조사되면 유기섬광체로부터 빛이 발생되고, 상기 발생된 빛은 광섬유를 통해 광 검출기로 전송되고, 상기 광 검출기는 광 신호를 전기신호로 변환시킨 뒤 미세한 전기신호 변화를 증폭시키며 증폭된 출력신호는 컴퓨터로 디스플레이시킨다.The present invention comprises an optical fiber phantom dosimeter sensor unit composed of a material equivalent to water, an optical fiber used to transmit an optical signal, an optical detector, and a computer display device, wherein high-energy radiation is irradiated to the optical fiber phantom dosimeter When light is generated from an organic scintillator, the generated light is transmitted to an optical detector through an optical fiber, and the optical detector converts an optical signal into an electrical signal and then amplifies a minute change in the electrical signal. Display.

상기 유기섬광체는 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 형상이다.The organic scintillator is square in shape to minimize dose variations caused by the air layer in the phantom and to facilitate structural arrangement of the phantom.

상기 광섬유는 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이다.The optical fibers are plastic and glass optical fibers that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator and are cylindrical optical fibers or square optical fibers.

상기 광 검출기는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)이다.The photo detector is a photodiode or Avalanche photodiode or a photo-multiplier tube (PMT) or a position-sensitive photomultiplier capable of measuring the optical signal transmitted through the optical fiber ( position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or charged couple device (CCD).

상기 각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한다.In order to minimize the interference signal generated by the sensors, a black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector is used as a diaphragm.

본 발명은 광섬유 팬텀선량계를 이용한 측정 방법에 있어서, 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계와, 광섬유에 의해 광 신호가 광 검출기로 전송되는 단계와, 상기 광 검출기가 광 신호를 전기신호로 변환시키고, 미세한 전기신호 변화를 증폭시키는 단계와, 상기 증폭된 출력신호를 컴퓨터로 디스플레이시키는 단계로 이루어진다.In the measuring method using the optical fiber phantom dosimeter, the step of irradiating the organic scintillator of the sensor portion of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter, the step of transmitting an optical signal to the optical detector by the optical fiber, the optical detector Converting the optical signal into an electrical signal, amplifying a minute change in the electrical signal, and displaying the amplified output signal on a computer.

상기 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계에서, 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 유기섬광체에 방사선이 조사된다.In the step of irradiating the organic scintillator of the sensor portion of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter, the organic scintillator to minimize the dose change by the air layer in the phantom, and to facilitate the structural arrangement of the phantom The radiation is irradiated.

상기 광섬유에 의해 광 신호가 광 검출기로 전송되는 단계에서, 상기 광섬유는 상기 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이다.In the step of transmitting an optical signal to the photo detector by the optical fiber, the optical fiber is a plastic optical fiber and glass fiber which can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator or a cylindrical optical fiber or It is a square optical fiber.

상기 광 검출기가 광 신호를 전기신호로 변환시키고, 미세한 전기신호 변화를 증폭시키는 단계에서, 상기 광 검출기는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)이다.In the step of the optical detector converts the optical signal into an electrical signal and amplifies the minute electric signal change, the photo detector is a photodiode or avalanche photo capable of measuring the optical signal transmitted through the optical fiber Avalanche photodiode or photo-multiplier tube (PMT) or position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or charged couple device (CCD).

상기 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계에서, 상기 각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한다.In the step of irradiating the organic scintillator of the sensor unit of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter, in order to minimize the interference signal generated by each of the sensors black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector Use as a diaphragm.

본 발명은 광섬유를 사용하므로 유연하고, 전자기파의 장애로부터 간섭을 받지 않으며 신호의 장거리 전달능력을 가지므로 원거리에서 온라인으로 선량을 다차원으로 측정할 수 있다는 장점을 가진다.The present invention has the advantage that it is flexible because it uses optical fiber, does not receive interference from electromagnetic interference, and has a long-range transmission capability of a signal, so that dose can be measured in a multi-dimensional manner online at a long distance.

본 발명에 따르면 여러 개의 광섬유 선량계를 다차원으로 배열함에 따라 한번의 측정만으로도 선량보강영역, 등선량 (isodose)분포를 측정할 수 있으며, 선량보강영역과 등선량을 동시에 측정하여, 3차원 선량분포도를 구현 가능한 팬텀선량계로의 제작이 가능하다.According to the present invention, by arranging a plurality of optical fiber dosimeters in multiple dimensions, it is possible to measure the dose reinforcement area and the isodose distribution with only one measurement, and simultaneously measure the dose reinforcement area and the iso dose, and then measure the 3D dose distribution diagram. It is possible to produce a phantom dosimeter.

본 발명에서 제안하는 광섬유 팬텀선량계는 기존의 광섬유 선량계가 가지는 모든 장점을 그대로 가지고 있을 뿐만 아니라, 정방형 광섬유 팬텀선량계 센서의 배열에 따라 상대깊이선량, 등선량 그리고 선량 분포도를 획득할 수 있다는 장점을 가져 의료용 방사선 치료장치를 이용한 시술 전, 선량을 빠르고 손쉽게 측정할 수 있다The optical fiber phantom dosimeter proposed by the present invention not only has all the advantages of the conventional optical fiber dosimeter, but also has the advantage of acquiring relative depth dose, iso dose and dose distribution according to the arrangement of the square fiber phantom dosimeter sensor. Dose can be measured quickly and easily before the procedure using a medical radiation therapy device

본 발명에 따르면 공기층에 의한 선량 변화를 최소화하고, 선량계의 각 센서 사이에는 TiO2 반사체 기반의 얇은 격막을 사용하여 빛의 신호간섭을 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the dose change caused by the air layer and to minimize the signal interference of the light by using a thin diaphragm based on the TiO 2 reflector between each sensor of the dosimeter.

본 발명은 계속적인 연구를 통하여 개발될 광섬유 팬텀선량계는 보다 정확하고 경제적으로 치료용 방사선 계측에 사용될 수 있다.The present invention can be used for therapeutic radiation measurement more accurately and economically the optical fiber phantom dosimeter to be developed through continuous research.

도 1은 정방형 유기섬광체, 정방형 광섬유 그리고 격막을 이용하여 제작한 1차원 광섬유 팬텀선량계 센서부의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 2차원 광섬유 팬텀선량계 센서부의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 광섬유 팬텀선량계 시스템을 이용한 사용 예를 보여주는 도면.
도 4a는 1차원 팬텀선량계 제작 시, 센서 사이의 발생되는 간섭 신호를 측정하기 위한 센서부 구성을 보여주는 도면.
도 4b는 간섭 신호 최소화 연구를 위해 센서 사이에 격막을 사용하여 제작한 센서부의 구성을 보여주는 도면.
도 4c는 1차원 광섬유 팬텀선량계를 이용한 실험 구성도를 보여주는 도면.
도 5는 도 4a의 각 센서에서 발생되는 광량을 측정한 결과를 보여주는 도면.
도 6a,b,c는 광자선 (photon beam)을 조사하였을 때 PVC 필름 또는 TiO2 반사체를 격막으로 사용한 경우, 그리고 격막이 없는 경우에서의 광량을 솔리드워터 팬텀 (solid water phantom)의 깊이에 따라 측정한 결과를 보여주는 도면.
도 7a,b는 선정된 격막을 이용하여 제작된 1차원 광섬유 팬텀선량계에 광자선을 조사하였을 때 에너지에 따른 상대깊이선량 측정결과를 보여주는 도면.1 is a view showing the structure of a one-dimensional optical fiber phantom dosimeter sensor unit manufactured using a square organic scintillator, a square optical fiber and a diaphragm.
2 is a view showing the structure of a two-dimensional optical fiber phantom dosimeter sensor unit.
3 is a view showing an example using the optical fiber phantom dosimeter system.
Figure 4a is a view showing the configuration of the sensor unit for measuring the interference signal generated between the sensors, when manufacturing a one-dimensional phantom dosimeter.
Figure 4b is a view showing the configuration of the sensor unit fabricated using a diaphragm between the sensors for the study of interference signal minimization.
4c is a diagram showing an experimental configuration using a one-dimensional optical fiber phantom dosimeter.
5 is a view showing a result of measuring the amount of light generated by each sensor of Figure 4a.
6a, b, and c show the amount of light in the case of using a PVC film or a TiO 2 reflector as a diaphragm when irradiated a photon beam and without a diaphragm according to the depth of the solid water phantom. Drawing showing measurement results.
7A and 7B show the results of measuring the relative depth dose according to energy when the photon beam is irradiated to the one-dimensional optical fiber phantom dosimeter manufactured using the selected diaphragm.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 광섬유 팬텀선량계에서 선량을 측정하는 기본 원리는 방사선이 조사되면 방사선의 선량에 비례하여 광섬유 선량계의 유기섬광체에서 발생되는 섬광량을 광섬유를 통해 광 검출기로 전송시켜 전기신호로 변환하는 것이다.The basic principle of measuring the dose in the optical fiber phantom dosimeter according to the present invention is to convert the amount of scintillation generated from the organic scintillator of the optical fiber dosimeter into the optical detector through the optical fiber and convert it into an electrical signal when the radiation is irradiated. .

도1과 도2에서 보는 바와 같이 투명한 광학용 에폭시(optical epoxy)를 이용하여 정방형 유기섬광체(1)를 정방형 광섬유(2)의 한쪽 끝단에 부착하고, 센서와 센서 사이에는 얇은 격막(3)을 코팅한 뒤, 배열하여 광섬유 팬텀선량계의 센서부를 제작한다. 제작된 센서부의 정방형 유기섬광체(1)에 방사선이 조사되면 섬광빛이 발생되고 정방형 광섬유(2)에 의해 광 신호가 광 계측장비로 전달되게 된다. As shown in Figs. 1 and 2, a square organic scintillator 1 is attached to one end of the square optical fiber 2 using a transparent optical epoxy, and a thin diaphragm 3 is attached between the sensor and the sensor. After coating, it arranges and manufactures the sensor part of an optical fiber phantom dosimeter. When the radiation is irradiated onto the square organic scintillator 1 of the manufactured sensor unit, the flash light is generated and the optical signal is transmitted to the optical measuring equipment by the square optical fiber 2.

여기에서 상기 광섬유는 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 정방형 광섬유 뿐만 아니라 원통형 (cylinder)의 광섬유도 사용할 수 있다.Here, the optical fiber is a plastic and glass optical fiber that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator, and may use not only a square optical fiber but also a cylindrical optical fiber.

본 발명에서는 정방형 광섬유 및 섬광체를 사용하여 배열함으로써 공기층에 의한 선량 변화를 최소화하고, 선량계의 각 센서 사이에는 TiO2 반사체 기반의 얇은 격막을 사용하여 빛의 신호간섭을 최소화하도록 구성하였다. 팬텀선량계를 구성하는 물질은 모두 물과 등가인 성질을 가지므로 선량 측정 시 별도의 보정작업을 필요로 하지 않는다.In the present invention, the square fiber and the scintillator are arranged to minimize the dose change caused by the air layer, and the TiO 2 reflector-based thin diaphragm is used between the sensors of the dosimeter to minimize the interference of the light. All the materials that make up the phantom dosimeter have properties that are equivalent to water, and do not require any additional calibration.

도 3은 본 발명의 전체 구성도와 사용 예를 보여주며, 광섬유 팬텀선량계 시스템은 물과 등가인 물질로 구성된 광섬유 팬텀선량계 센서부, 광 신호를 전송하기 위해 사용되는 광섬유(4), 광 검출기(5) 및 컴퓨터 디스플레이 장치(6)로 구성된다. Figure 3 shows the overall configuration and use example of the present invention, the optical fiber phantom dosimeter system is an optical fiber phantom dosimeter sensor unit made of a material equivalent to water, the optical fiber 4 used to transmit the optical signal, the optical detector (5) ) And a computer display device 6.

여기에서 상기 광 검출기(5)는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)가 사용되는 것이 바람직하다.Here, the photo detector 5 is a photodiode or Avalanche photodiode or photo-multiplier tube (PMT) or position capable of measuring an optical signal transmitted through the optical fiber. It is preferable to use a position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or a charged couple device (CCD).

도 3에서 보듯이 치료용 방사선 선형가속기(linear accelerator, LINAC)로부터 고에너지의 방사선이 광섬유 팬텀선량계에 조사되면 정방형 유기섬광체로부터 빛이 발생된다. 발생된 빛은 광섬유(4)를 통해 광 검출기(5)로 전송되고, 광 검출기는 광 신호를 전기신호로 변환시킨 뒤 미세한 전기신호 변화를 증폭시키며 증폭된 출력신호는 컴퓨터 디스플레이(6) 된다.As shown in FIG. 3, when high-energy radiation is irradiated to the optical fiber phantom dosimeter from the therapeutic radiation linear accelerator (LINAC), light is emitted from the square organic scintillator. The generated light is transmitted to the optical detector 5 through the optical fiber 4, which converts the optical signal into an electrical signal and then amplifies the minute electric signal change, and the amplified output signal is a computer display 6.

즉, 다차원 광섬유 팬텀선량계 시스템은 광섬유 팬텀선량계 센서부, 광 검출기(5) 및 컴퓨터 디스플레이 장치(5)로 간략히 구성된다. That is, the multi-dimensional optical fiber phantom dosimeter system is briefly composed of an optical fiber phantom dosimeter sensor unit, an optical detector 5 and a computer display device 5.

또한 광섬유 팬텀선량계는 투명한 광학용 에폭시를 이용하여 정방형 유기섬광체를 광섬유의 한쪽 끝단에 부착하고, 센서와 센서 사이에는 얇은 격막을 코팅한 뒤, 배열함으로써 제작된다. In addition, an optical fiber phantom dosimeter is manufactured by attaching a square organic scintillator to one end of an optical fiber using a transparent optical epoxy, coating a thin diaphragm between the sensor and arranging the sensor.

그리고 방사선에 의해 광섬유 팬텀선량계로부터 방출된 빛은 광섬유를 통해 광 검출기로 전송되고, 광 검출기는 광 신호를 전기신호로 변환시킨 뒤 미세한 전기신호 변화를 증폭시키며 증폭된 출력신호는 컴퓨터 디스플레이 된다.Light emitted from the optical fiber phantom dosimeter by the radiation is transmitted to the optical detector through the optical fiber, the optical detector converts the optical signal into an electrical signal and then amplifies the minute electrical signal change, and the amplified output signal is displayed on the computer.

<실시예><Examples>

본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 팬텀선량계는 치료용 광자선의 상대선량 계측을 위하여 PMMA (polymethyl methacrylate)팬텀 내에 광섬유 선량계들을 배열하여 9개의 광섬유 선량계로 구성된 1차원 팬텀선량계로 제작하였다. An optical fiber phantom dosimeter according to an embodiment of the present invention was fabricated as a one-dimensional phantom dosimeter composed of nine optical fiber dosimeters by arranging optical fiber dosimeters in a PMMA (polymethyl methacrylate) phantom for measuring the relative dose of therapeutic photon beams.

또한 상대깊이선량 계측의 최적화를 위해 정방형 유기섬광체를 사용하여 팬텀선량계 내부의 공기층을 최소화한 1 mm의 직경을 가지는 소형 센서부를 제작하였고, 각 센서 사이의 신호 간섭 (cross-talk)을 줄이기 위해 격막을 사용하였다. 그리고, 선량보강 영역에서의 상대깊이선량을 측정하였고 이온전리함을 이용한 측정결과와 비교하였다.In order to optimize the relative depth dose measurement, a small sensor part with a diameter of 1 mm was created using a square organic scintillator to minimize the air layer inside the phantom dosimeter, and the diaphragm was reduced to reduce signal cross-talk between the sensors. Was used. In addition, the relative depth dose in the dose reinforcement region was measured and compared with the measurement results using iontophoresis.

여기에서는 실험을 위하여 유기섬광체의 형상과 재질을 제한하였지만, 상기 유기섬광체는 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 형상이면 된다.Although the shape and material of the organic scintillator are limited for the purpose of experiment, the organic scintillator has a square shape for minimizing the dose variation caused by the air layer in the phantom and facilitating the structural arrangement of the phantom. It may be a shape.

구체적으로 실험 재료 및 방법을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 팬텀선량계는 유기섬광체, 광섬유, 격막 그리고 PMMA 팬텀으로 구성된다. Specifically, looking at the experimental materials and methods, the phantom dosimeter according to an embodiment of the present invention is composed of an organic scintillator, an optical fiber, a diaphragm and a PMMA phantom.

상기 유기섬광체는 원자번호가 낮은 물질로 구성된 직경이 1 mm인 정방형 유기섬광체 (BCF-12, Saint-Gobain Ceramic ＆ Plastics, Inc.)로 435 nm의 최대 방출 파장을 가지고, 3.2 nsec의 감쇠시간을 갖는다. The organic scintillator is a square organic scintillator (BCF-12, Saint-Gobain Ceramic & Plastics, Inc.) of 1 mm diameter composed of a low atomic number material and has a maximum emission wavelength of 435 nm and a decay time of 3.2 nsec. Have

또한 1 MeV의 에너지를 갖는 하전입자에 대하여 약 8,000개의 광자를 방출한다. 이러한 유기섬광체들의 수명은 1.0 kGy로 보고 되고 있다. It also emits about 8,000 photons for a charged particle with an energy of 1 MeV. The lifetime of these organic scintillators is reported to be 1.0 kGy.

상기 광섬유 (BCF-98, Saint-Gobain Ceramic ＆ Plastics, Inc.)는 직경이 1 mm인 정방형 광섬유이다. 광섬유의 코어 (core)와 클래딩 (cladding)은 각각 폴리스틸렌 (Polystyren)과 아크릴 (Acrylic)로 이루어져 있으며, 굴절률은 각각 1.60, 1.49이다. The optical fiber (BCF-98, Saint-Gobain Ceramic & Plastics, Inc.) is a square optical fiber having a diameter of 1 mm. The core and cladding of the optical fiber are made of polystyren and acrylic, respectively, and the refractive indices are 1.60 and 1.49, respectively.

상기 광섬유 팬텀선량계로부터 발생된 빛의 신호를 광계측장비까지 전달하기 위해 사용된 광섬유 (SH-4001, Mitsubishi Inc.)는 직경이 1 mm이며 계단형 굴절율 (step-index)을 갖는 플라스틱 멀티모드 (multi-mode) 광섬유이다. The optical fiber (SH-4001, Mitsubishi Inc.) used to transmit the signal of light generated from the optical fiber phantom dosimeter to optical measuring equipment has a diameter of 1 mm and a plastic multimode (step-index) having a step-index. It is a multi-mode optical fiber.

광섬유의 코어 (core)와 클래딩 (cladding)은 각각 PMMA와 불소 중합체 (fluorinated polymer)로 이루어져 있으며, 굴절율은 각각 1.492, 1.402이다. The core and cladding of the optical fiber consist of PMMA and fluorinated polymer, respectively, and the refractive indices are 1.492 and 1.402, respectively.

광섬유의 개구수 (numerical aperture, NA)는 0.510이며, 감쇄율은 650nm 파장의 빛에서 약 0.20dB/m이하이다. The numerical aperture (NA) of the optical fiber is 0.510, and the attenuation rate is about 0.20 dB / m or less in light of 650 nm wavelength.

광 검출기(5)로는 다채널 광신호 측정이 용이한 CCD (EO-5012c, IDS)를 사용하였다. 또한 광자선은 의료용 선형가속기(CLINAC 2100C/D, Varian)에서 발생되는 6 내지 15 MV 에너지의 광자선을 이용하였다. As the photodetector 5, CCD (EO-5012c, IDS) which was easy to measure a multichannel optical signal was used. In addition, the photon beam used a photon beam of 6 to 15 MV energy generated by the medical linear accelerator (CLINAC 2100C / D, Varian).

여기에서 상기 광섬유의 특성은 실험을 위해 한정하였지만, 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 일반적으로 사용되는 원통형 (cylinder)의 광섬유를 비롯하여 정방형 광섬유를 사용할 수 있고, 굴절율(refractive index), 모드 (mode), 개구수 (numerical aperture, NA) 등의 광학적 특성과 재질이 달라도 무방하다.Here, although the characteristics of the optical fiber are limited for experiments, squares including cylindrical optical fibers generally used as plastic and glass optical fibers that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator are used. Optical fibers may be used, and optical properties such as refractive index, mode, and numerical aperture (NA) may be different.

도 4a에서 보는 바와 같이, 간섭 신호를 측정하기 위해서 유기섬광체(10)와 광섬유(20)로 구성된 제1센서(51)과 광섬유(20)만을 사용한 제2센서(52)를 포개어 놓고 광자선을 조사하여 두 센서에서 발생되는 신호를 측정하였다. As shown in FIG. 4A, the first sensor 51 composed of the organic scintillator 10 and the optical fiber 20 and the second sensor 52 using only the optical fiber 20 are stacked in order to measure the interference signal. Investigation was performed to measure the signals generated by the two sensors.

도 4b에서 보는 바와 같이, 각 센서들(51, 52)에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide) 반사체를 격막으로 사용하였고, 각각에 대하여 센서 사이의 신호 간섭을 비교 측정하였다. As shown in FIG. 4B, black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector was used as a diaphragm to minimize the interference signal generated by each of the sensors 51 and 52. The signal interference of was compared and measured.

도 4c에서 보는 바와 같이, 제작된 1차원 광섬유 팬텀선량계는 유기섬광체와 광섬유로 이루어진 9개의 센서를 신호 간섭 최소화 연구를 통해 선정된 격막과 함께 PMMA 팬텀 내에 1차원으로 배열하여 구성된다. As shown in Figure 4c, the fabricated one-dimensional optical fiber phantom dosimeter is composed of nine sensors consisting of organic scintillator and optical fiber arranged in one dimension in the PMMA phantom with the diaphragm selected through the signal interference minimization study.

이 때 유기섬광체와 광섬유의 접합부는 여러 종류의 폴리싱패드를 이용하여 연마하였으며, 광학용 에폭시를 사용하여 결합하였다.At this time, the junction of the organic scintillator and the optical fiber was polished using various kinds of polishing pads, and bonded using optical epoxy.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 팬텀선량계의 실험 결과를 도면을 참조하여 자세히 살펴본다.Hereinafter, an experimental result of an optical fiber phantom dosimeter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 실험에서는 센서 사이의 신호 간섭 유무를 측정하기 위해서 섬광체에서 발생되는 섬광량을 측정하였고, 섬광체의 섬광빛에 의해 광섬유에서 발생되는 간섭 신호를 측정하였다. 또한 광자선이 조사되었을 때 광섬유 자체에서 발생되는 체렌코프(Cerenkov) 광량을 측정하여 각각의 측정결과에서 감법을 이용해 제거하였다. 일반적으로 체렌코프 광량은 하전입자가 어떠한 매질 속에서 빛보다 빠른 속도로 움직일 때 발생되는 빛으로 광섬유 선량계에서 발생하는 섬광량을 계측하는데 방해 요소로 작용하게 된다. 섬광체와 광섬유로 구성된 제1센서(도4a)에서 발생되는 섬광량을 1이라고 할 때, 제2센서에서 0.25의 광량이 측정되었다. 그리고 광자선에 의해 광섬유자체에서 발생되는 체렌코프 광량은 0.04로 측정되었다. 제2센서에서 발생된 광량(0.25)에서 체렌코프 광량(0.04)을 제외하면 섬광체에 의해 발생되는 간섭 신호를 측정할 수 있으며, 계산 결과는 0.21이다.As shown in FIG. 5, in the present experiment, the amount of flash generated by the scintillator was measured to measure the presence or absence of signal interference between the sensors, and the interference signal generated by the optical fiber by the scintillation light of the scintillator was measured. In addition, when the photon beam was irradiated, the amount of cerenkov light generated in the optical fiber itself was measured and removed by subtracting from each measurement result. In general, the amount of Cherenkov light is generated when the charged particles move faster than the light in any medium, and acts as an obstacle in measuring the amount of flash generated in the optical fiber dosimeter. When the amount of flash generated by the first sensor (FIG. 4A) composed of the scintillator and the optical fiber is 1, the amount of light of 0.25 was measured by the second sensor. The amount of Cherenkov light generated by the optical fiber itself by the photon beam was measured as 0.04. Excluding the Cherenkov light amount (0.04) from the light amount (0.25) generated by the second sensor can measure the interference signal generated by the scintillator, the calculation result is 0.21.

도 6a의 결과를 통하여 격막을 사용하지 않은 센서부에서 발생되는 광량이 가장 큰 것을 확인 할 수 있으며, PVC 필름를 사용한 센서부에서 가장 적은 것을 확인할 수 있다. 이는 격막이 없는 센서부에서 간섭이 가장 크고, PVC 필름을 격막으로 사용했을 경우 간섭이 가장 적은 것을 의미한다. Through the results of FIG. 6a, it can be seen that the amount of light generated in the sensor unit without using the diaphragm is the largest, and the smallest in the sensor unit using the PVC film. This means that the interference is greatest in the sensor unit without the diaphragm, and when the PVC film is used as the diaphragm, the interference is the least.

도 6b는 도 6a의 결과를 격막에 따른 피부 및 선량 보강영역에서의 상대깊이선량으로 표현한 결과이다. 상대깊이선량은 선속 중심축 상 기준 깊이인 최대흡수선량 깊이에서 흡수되는 선량과 상대선량을 계측 한 깊이에서의 흡수선량의 비로 나타낸다. 결과를 살펴보면 피부영역 (0 mm)에서 격막으로 PVC 필름을 사용했을 때 상대선량이 가장 낮게 측정 되는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로 광자선의 경우, 선량보강영역에서의 상대선량은 피부영역에서 가장 작은 값을 가지고 최대선량지점까지 급격히 증가하게 된다. FIG. 6B shows the results of FIG. 6A expressed as relative depth doses in the skin and in the dose reinforcement area along the diaphragm. The relative depth dose is expressed as the ratio of the absorbed dose at the maximum absorbed dose depth, which is the reference depth on the central axis of the beam, and the absorbed dose at the measured depth. The results show that the lowest relative dose is measured when PVC film is used as the diaphragm in the skin area (0 mm). In general, in the case of photon beams, the relative dose in the dose-enhancing region has the smallest value in the skin region and rapidly increases to the maximum dose point.

그러므로 간섭이 적을수록 피부선량값은 더욱 작은 값을 갖게 된다. 또한 PVC 필름을 사용한 결과가 선량보강영역에서 가장 큰 기울기를 가지는데 이것 역시 간섭이 가장 적은 것을 의미한다. 본 실험을 통하여 팬텀선량계의 격막은 PVC 필름으로 선정하였다. Therefore, the less interference, the smaller the skin dose value. In addition, the result of using PVC film has the largest slope in the dose-reinforcement area, which also means the least interference. The diaphragm of the phantom dosimeter was selected as a PVC film through this experiment.

도7a,b에서 보는 바와 같이, 본 실험에서 광자선의 에너지는 6 MV 내지 15 MV이다. As shown in Figs. 7A and 7B, the energy of photon rays in this experiment is 6 MV to 15 MV.

도 7a는 깊이 15 mm에서 최대선량 깊이를 가지는 6 MV 광자선을 이용하여 PMMA 팬텀을 10 mm 간격으로 증가시키면서 측정한 결과이다. 9개의 센서를 가지는 1차원 광섬유 팬텀선량계를 이용하여 6 MV 광자선의 상대깊이선량을 측정한 결과, 최대선량 깊이인 15 mm에서 최대값을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 이온전리함의 결과와 거의 유사한 추세를 갖는 것을 확인할 수 있다. FIG. 7A is a result obtained by increasing the PMMA phantom at intervals of 10 mm using 6 MV photon beams having a maximum dose depth at a depth of 15 mm. As a result of measuring the relative depth dose of 6 MV photon beam using a 1-dimensional optical fiber phantom dosimeter with 9 sensors, it can be seen that it has the maximum value at the maximum dose depth of 15 mm, and the trend is almost similar to that of ion ionization. I can confirm that I have.

팬텀선량계를 사용하여 계측한 상대깊이선량은 이온전리함을 사용하여 5 mm 간격으로 측정한 값과 약 2.07%의 차이를 보였다. The relative depth dose measured using the phantom dosimeter was about 2.07% different from the value measured at 5 mm intervals using the iontophoresis.

도 7b는 15 MV 광자선에 대한 팬텀선량계의 상대깊이선량 측정결과를 보여주고 있다. 15 MV 광자선의 최대선량 깊이인 30 mm 부근에서 최대값을 갖는 것을 확인할 수 있으며 이온전리함의 측정결과로 약 0.95%의 차이를 보였다.Figure 7b shows the results of the relative depth dose measurement of the phantom dosimeter for 15 MV photon beam. It was confirmed that the maximum value was about 30 mm, the maximum dose depth of the 15 MV photon beam, and the difference was about 0.95% as a result of the iontophoresis.

방사선 치료를 위한 고 에너지 광자선은 표면선량이 낮고, 피부표면에서부터 최대선량 깊이까지 선량이 급격하게 증가하는 선량 보강 영역을 형성시키므로 신중한 치료 계획이 필요하다. High-energy photon beams for radiotherapy require careful treatment planning because they form a dose-enhancing region with low surface doses and rapidly increasing doses from the skin surface to the maximum dose depth.

그러므로 본 발명에서는 정방형 유기 섬광체를 사용하여 센서 사이에 존재하는 공기층을 최소화하여 공기에 의한 선량변화가 적은 고 분해능의 1차원 광섬유 팬텀선량계를 제작하였다. Therefore, in the present invention, a high resolution one-dimensional optical fiber phantom dosimeter is fabricated using a square organic scintillator to minimize the air layer existing between the sensors.

이러한 팬텀선량계를 이용하여 6, 15 MV 광자선의 선량보강 영역에서 측정한 상대깊이선량은 이온 전리함의 측정결과와 같이 각각의 최대선량 깊이에서 최대값을 갖는 것을 확인하였다. Using these phantom dosimeters, it was confirmed that the relative depth dose measured in the dose reinforcement region of 6 and 15 MV photon beams had a maximum value at each maximum dose depth as measured by ion ionization.

이온전리함의 경우, 0 ~ 10 mm 구간은 이온전리함의 부피로 인해 측정할 수 없었고, 10 mm 이후의 구간에서는 1차원 광섬유 팬텀선량계의 상대깊이선량 측정결과와 이온전리함의 결과가 거의 일치 하는 것을 확인하였다.
In the case of ion ionizer, the 0 ~ 10 mm section could not be measured due to the volume of the ion ionizer, and in the section after 10 mm, the results of the relative depth dose measurement of the 1D optical fiber phantom dosimeter and the ion ionization box were almost identical. It was.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 팬텀선량계를 이용한 측정 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a measuring method using an optical fiber phantom dosimeter according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사된다.First, radiation is irradiated to the organic scintillator of the sensor portion of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter.

여기에서 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 유기섬광체에 방사선이 조사된다.Here, radiation is irradiated to the organic scintillator to minimize the dose change caused by the air layer in the phantom and to facilitate the structural arrangement of the phantom.

그리고 광섬유에 의해 광 신호가 광 검출기로 전송된다.The optical signal is then transmitted to the optical detector by the optical fiber.

또한 상기 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계에서, 상기 각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한다.In addition, in the step of irradiating the organic scintillator of the sensor unit of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter, black PVC (polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector to minimize the interference signal generated by each sensor Is used as a diaphragm.

여기에서 상기 광섬유는 상기 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이다.Here, the optical fiber is a plastic or glass optical fiber which can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator and is a cylindrical optical fiber or square optical fiber.

계속하여 상기 광 검출기가 광 신호를 전기신호로 변환시키고, 미세한 전기신호 변화를 증폭시킨다.The photo detector then converts the optical signal into an electrical signal and amplifies the minute electrical signal change.

여기에서 상기 광 검출기는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)이다.Here, the photo detector is a photodiode or Avalanche photodiode or photo-multiplier tube (PMT) or position-sensitive photodiode capable of measuring an optical signal transmitted through the optical fiber. Position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or charged couple device (CCD).

그리고 상기 증폭된 출력신호를 컴퓨터로 디스플레이시킨다.The amplified output signal is then displayed on a computer.

1 : 정방형 유기섬광체 2 : 정방형 광섬유
3 : 얇은 격막 4 : 광섬유
5 : 광 검출기 6 : 디스플레이 장치
51 : 제1센서 52 : 제2센서1: square organic scintillator 2: square optical fiber
3: thin diaphragm 4: optical fiber
5: light detector 6: display device
51: first sensor 52: second sensor

Claims (14)

광섬유 팬텀선량계에 있어서,
광섬유 팬텀선량계의 센서부를 이루는 유기섬광체와;
상기 유기섬광체를 한쪽 끝단에 부착한 광섬유와;
센서와 센서 사이에 코팅되는 격막;
으로 구성되되,
다수개 배열된 상기 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되면 섬광빛이 발생되고 광섬유에 의해 광 신호가 광 계측장비로 전달되며,
상기 유기섬광체는 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 형상이고,
상기 광섬유는
유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이며,
각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한 것을 특징으로 하는 광섬유 팬텀선량계.In the optical fiber phantom dosimeter,
An organic scintillator forming a sensor part of the optical fiber phantom dosimeter;
An optical fiber having the organic scintillator attached to one end thereof;
A diaphragm coated between the sensor and the sensor;
Respectively,
When radiation is irradiated to the organic scintillator of the sensor unit of the plurality of the optical fiber phantom dosimeters, the glare is generated and the optical signal is transmitted to the optical measuring equipment by the optical fiber,
The organic scintillator is in the shape of a square to minimize the dose change caused by the air layer in the phantom and to facilitate the structural arrangement of the phantom,
The optical fiber is
Plastic and glass optical fibers that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator, which are cylindrical optical fibers or square optical fibers,
An optical fiber phantom dosimeter characterized by using a black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector as a diaphragm to minimize the interference signal generated by each sensor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 물과 등가인 물질로 구성된 광섬유 팬텀선량계 센서부와;
광 신호를 전송하기 위해 사용되는 광섬유와;
광 검출기와;
컴퓨터 디스플레이 장치;로 구성되되,
일정 범위의 에너지를 갖는 방사선이 광섬유 팬텀선량계에 조사되면 유기섬광체로부터 빛이 발생되고, 상기 발생된 빛은 광섬유를 통해 광 검출기로 전송되고, 상기 광 검출기는 광 신호를 전기신호로 변환시킨 뒤 미세한 전기신호 변화를 증폭시키며 증폭된 출력신호는 컴퓨터로 디스플레이시키며,
상기 유기섬광체는 팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 형상이고,
상기 광섬유는
유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이며,
상기 광 검출기는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)이고,
각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한 것을 특징으로 하는 광섬유 팬텀선량계.An optical fiber phantom dosimeter sensor unit composed of a material equivalent to water;
An optical fiber used to transmit an optical signal;
A photo detector;
Computer display device;
When radiation having a certain range of energy is irradiated to the optical fiber phantom dosimeter, light is generated from the organic scintillator, and the generated light is transmitted to the optical detector through the optical fiber, and the optical detector converts the optical signal into an electrical signal and then makes fine Amplify the electrical signal change and display the amplified output signal by computer
The organic scintillator is in the shape of a square to minimize the dose change caused by the air layer in the phantom and to facilitate the structural arrangement of the phantom,
The optical fiber is
Plastic and glass optical fibers that can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator, which are cylindrical optical fibers or square optical fibers,
The photo detector is a photodiode or Avalanche photodiode or a photo-multiplier tube (PMT) or a position-sensitive photomultiplier capable of measuring the optical signal transmitted through the optical fiber ( position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or charged couple device (CCD),
An optical fiber phantom dosimeter characterized by using a black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector as a diaphragm to minimize the interference signal generated by each sensor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 광섬유 팬텀선량계를 이용한 측정 방법에 있어서,
다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계와;
광섬유에 의해 광 신호가 광 검출기로 전송되는 단계와;
상기 광 검출기가 광 신호를 전기신호로 변환시키고, 미세한 전기신호 변화를 증폭시키는 단계와;
상기 증폭된 출력신호를 컴퓨터로 디스플레이시키는 단계;
로 이루어지되,
상기 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계에서,
팬텀 (phantom) 내 공기층에 의한 선량 (dose) 변화를 최소화하고, 팬텀의 구조적 배열을 용이하게 하기 위한 정방형 (square)의 유기섬광체에 방사선이 조사되고,
상기 광섬유에 의해 광 신호가 광 검출기로 전송되는 단계에서,
상기 광섬유는 상기 유기섬광체로부터 방출되는 가시광선 (visible ray) 영역의 빛을 전송시킬 수 있는 플라스틱 및 유리 광섬유로서 원통형 (cylinder)의 광섬유 또는 정방형 광섬유이며,
상기 광 검출기가 광 신호를 전기신호로 변환시키고, 미세한 전기신호 변화를 증폭시키는 단계에서,
상기 광 검출기는 상기 광섬유를 통해 전달되는 광신호를 측정할 수 있는 포토다이오드 (photodiode) 또는 아발란치 포토다이오드 (Avalanche photodiode) 또는 광증배관 (photo-multiplier tube, PMT) 또는 위치민감형 광증배관 (position sensitive photo-multiplier tube, PS-PMT) 또는 전하결합소자 (charged couple device, CCD)이며,
상기 다수개 배열된 광섬유 팬텀선량계의 센서부의 유기섬광체에 방사선이 조사되는 단계에서,
각 센서들에서 발생되는 간섭 신호를 최소화하기 위해서 검정색 PVC (Polyvinyl chloride)필름 또는 TiO2 (Titanium dioxide)반사체를 격막으로 사용한 것을 특징으로 하는 광섬유 팬텀선량계를 이용한 측정 방법.In the measuring method using an optical fiber phantom dosimeter,
Irradiating radiation to the organic scintillator of the sensor portion of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter;
Transmitting an optical signal to the photo detector by the optical fiber;
The optical detector converting the optical signal into an electrical signal and amplifying the minute electrical signal change;
Displaying the amplified output signal on a computer;
Lt; / RTI &gt;
In the step of irradiating radiation to the organic scintillator of the sensor unit of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter,
Square organic scintillators are irradiated to minimize dose variations by the air layer in the phantom and to facilitate the structural arrangement of the phantom,
In the step of transmitting an optical signal to the photo detector by the optical fiber,
The optical fiber is a plastic optical fiber and a glass optical fiber which can transmit light in the visible ray region emitted from the organic scintillator and is a cylindrical optical fiber or square optical fiber,
In the optical detector converting the optical signal into an electrical signal and amplifying the minute electrical signal change,
The photo detector is a photodiode or Avalanche photodiode or a photo-multiplier tube (PMT) or a position-sensitive photomultiplier capable of measuring the optical signal transmitted through the optical fiber ( position sensitive photo-multiplier tube (PS-PMT) or charged couple device (CCD),
In the step of irradiating radiation to the organic scintillator of the sensor unit of the plurality of arranged optical fiber phantom dosimeter,
In order to minimize the interference signal generated by each sensor, a measurement method using an optical fiber phantom dosimeter characterized by using a black PVC (Polyvinyl chloride) film or TiO 2 (Titanium dioxide) reflector as a diaphragm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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