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문 41) GM계수관에 대한 설명으로 옳은 것은? ➀ GM계수관은 알파선과 베타선의 분리측정에 용이하다. ➁ GM계수관의 불감시간은 다른 계측기에 비해 상대적으로 짧다. ➂ 플레토우의 경사율이 클수록 양호한 GM계수관이다. ➃ GM계측기의 전기장내에서 전자 이동속도는 양이온의 이동속도보다 대략 1,000배정도 빠르다.
★ 키워드: GM계수관
GM계수관은 하나의 전자사태의 발생이 확산 및 증폭되어 계수관 내 모든 기체가 전리하는 현상을 검출함으로써 방사선을 계측하는 기기이다. 방사선의 종류나 에너지에 관계없이 큰 출력의 펄스를 발생시키므로 신호 증폭 등의 처리가 불필요하므로 장치가 간단하다.
① GM계수관은 알파선과 베타선의 분리측정에 용이하다. - (X) 일반적으로 GM계수관은 방사선 종류 및 에너지 선별성이 없이 단순 계수만 가능합니다. 단창형 GM계수관은 창의 재질에 따라 베타선, 감마선, X선을 측정할 수 있다. 알파선과 베타선의 분리측정은 비례계수관의 특징 중 하나이다. ② GM계수관의 불감시간은 다른 계측기에 비해 상대적으로 짧다. - (X) GM계수관의 불감시간은 100~200μs로 다른 계측기에 비해 불감시간이 상대적으로 길다. ③ 플레토우의 경사율이 클수록 양호한 GM계수관이다. - (X) GM계수관의 플레토우는 인가전압이 증가해도 계수율의 변동이 작아 계측기를 사용할 수 있는 전압 영역이다. 플레토우는 폭이 클수록, 경사율이 작을수록 좋다. 일반적으로 폭은 100V 이상, 기울기는 5%/100V 이내이면 사용에 무방하다고 간주한다. ④ GM계측기의 전기장내에서 전자 이동속도는 양이온의 이동속도보다 대략 1,000배정도 빠르다. - (O) 전자는 양이온에 비해 매우 가벼워 이동속도가 양이온보다 약 1,000배정도 빠르다. GM계수관의 불감시간은 전자-양이온 속도 차이에 의한 공간전하 발생에서 기인한다.
문 42) 다음 중 섬광체와 주요 용도의 관계가 옳지 않은 것은? ➀ NaI(Tl) - 감마선 측정 ➁ CsI(Tl) - 감마선 측정 ➂ LiI(Eu) - 알파선 측정 ➃ ZnS(Ag) - 알파선 측정
★ 키워드: 섬광계수기 측정 방사선
섬광계수기는 계측기로 입사한 방사선의 에너지를 흡수한 섬광체(Scintillator)의 여기작용 결과로 방출되는 가시광선을 계측하여 입사 방사선을 측정한다. 섬광물질의 종류에 따라 무기섬광체와 유기섬광체로 구분한다.
① NaI(Tl) - 감마선 측정 - (O) NaI(Tl)은 감마선 및 X선 측정에 이용되는데, 감마선의 검출효율이 매우 크다. ② CsI(Tl) - 감마선 측정 - (O) CsI(Tl)과 CsI(Na)는 높은 전자밀도로 감마선 검출효율이 NaI(Tl)보다 더 크다. ③ LiI(Eu) - 알파선 측정 - (X) LiI(Eu)는 Li-6의 중성자 반응을 이용하여 저에너지 중성자 측정에 이용된다. ④ ZnS(Ag) - 알파선 측정 - (O) ZnS(Ag)는 분말의 형태로 검출기 표면에 얇게 도포하여 사용하면 알파선을 측정할 수 있다.
이 외에도 감마선을 측정하는 BGO(Bi4Ge3O12)도 무기섬광체로 분류한다.
정답: ③
문 43) 납에 대한 어떤 감마선의 선형감쇠계수(μ)가 0.43cm^-1일 때, 이 감마선의 세기를 1/16로 감소시키는데 필요한 납의 두께는 약 얼마인가? ➀ 4.45 cm ➁ 5.45 cm ➂ 6.45 cm ➃ 7.45 cm
★ 키워드: 차폐체 두께 계산
감쇠 전·후 방사선의 세기, 선형감쇠계수로 방사선 차폐를 위한 차폐체 두께를 계산할 수 있다.
정답: ③
문 44) 계측기를 이용하여 10분 동안 방사성 시료를 계측하여 400counts를 얻었고, 백그라운드를 20분간 계측하여 400counts를 얻었다. 이 시료에 대한 순계수율의 표준편차는 약 얼마인가? ➀ 2.236cpm ➁ 2.834cpm ➂ 3.383cpm ➃ 4.472cpm
★ 키워드: 계수값, 계수율 계산
시료 및 백그라운드의 계수치 및 계수율에 대한 표준편차 계산은 아래와 같다.
문제의 조건과 표의 식을 이용하여 순계수율의 표준편차를 계산하면 다음과 같다.
정답: ①
문 45) 다음 그림은 Cs-137 감마선에 대한 NaI(Tl) 섬광계수관의 파고 분포이다. 에너지 분해능은 약 얼마인가?
➀ 4.8% ➁ 7.6% ➂ 11.5% ➃ 42.3%
★ 키워드: 에너지 분해능
에너지 분해능(Resolution, R)은 방사선 에너지 측정 정밀도를 나타내는 지표이다. 정확한 측정을 위해서 계측기는 매우 인접한 두 개의 단일 에너지원으로부터 에너지 펄스를 구분할 수 있어야 한다. 이때 에너지 펄스의 폭을 나타내는 반치폭(FWHM)과 에너지를 이용하면 에너지 분해능을 계산할 수 있다.
R = FWHM / H0 (R: 에너지 분해능, FWHM: 반치폭, H0: 방사선 에너지)
다중채널분석기(MCA)에서 채널은 측정하는 방사선의 에너지와 같으므로 반치폭과 광전피크의 채널 수로 에너지 분해능을 계산하면,
R = FWHM / H0 = 32 channel / 280 channel × 100[%] = 11.43% 이다.
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