| 초록 |
석영은 자연계에 존재하는 결정 중 자연방사선량계에 가장 많이 이용되는 시료로 현재 까지 이에 대한 많은 냉광특성의 연구가 보고되었다. 그러나 지금까지 대부분의 연구가 CW-OSL과 LM-OSL로 검출된 결과에 대한 분석이어서 아직까지 석영의 광 자극 냉광에 대한 구체적인 모델은 제시되지 못하고 있다. 따라서 석영의 광 자극 냉광 현상을 자세히 규명하기 위해서는 POSL 연구가 필수적이다. 시분해 광 자극 냉광인 POSL은 냉광의 신호대 잡음비 (signal-to-background)가 매우 높으며 광 자극 펄스폭이 매우 작기 때문에 광자극으로 인해 활성화되는 전자의 비율이 무시할 정도로 작아 오랫동안 냉광을 모니터링 할 수 있다. 또한, POSL은 석영 등의 lifetime (광 자극 후 냉광 방출까지의 시간)을 연구하는데 매우 유용한 수단이다. 이 연구에서는 석영 시료를 대상으로 하는 POSL 측정 장비를 자체적으로 개발하였다. 개발된 POSL 측정 장비는 본체와 히터, 조사선원, 광 자극 광원, POSL 계측, 제어 프로그램의 6 부분으로 구성되어 있다. POSL 측정장비의 본체는 알루미늄 재질로 제작하였으며, 조사선원 사용 시 방사선에 의한 피폭을 방지하기 위해 내부를 얇은 납판으로 차폐하였다. 히터는 500 ℃까지 상승 가능하고 온도 증가 속도는 약 5 ℃/s를 만족하도록 설계하였다. 이를 위하여 히터의 가열부는 Kanthal wire를 이용하였으며, 조사선원으로 맞춤형 소형 X -선 조사장치를 개발하고, 광 자극 광원은 청색 파워 LED (470 ± 25 nm)를 사용하였다. POSL 계측은 광학필터와 조합된 bialkali EMI 9235QB 광전자증배관이 사용되었으며, LabView 프로그램을 이용한 통합 제어 프로그램을 개발하였다. 제작된 시스템으로 석영에서 방출된 POSL 신호의 곡선접합을 통하여 lifetime을 산출한 후, 이에 대한 측정온도 의존성에 따른 물리 변수들을 산출하였다. 이러한 POSL 측정 결과들로부터 시료의 재결합 중심 (recombination center)에 대한 특성을 파악할 수 있다. 최종적으로 POSL 측정으로부터 얻어진 재결합 중심의 정보와 LM-OSL 측정으로부터 얻어진 광이온화 단면적의 정보를 결합하여 석영의 냉광 방출에 대한 모델에 필요한 정보를 수집하였다. 이 연구에서 개발된 POSL 측정장비는 기존의 CW-OSL, LM-OSL에서 할 수 없는 다양한 광 자극 냉광연구로 시료의 물리적 특성을 보다 깊이 규명할 수 있어 그동안 밝혀지지 않은 OSL에 대한 근본적인 연구에 활용할 수 있다. 또한, 석영의 POSL 연구는 석영의 광 자극 냉광 과정의 모델을 제시하는데 결정적인 역할을 할 뿐 만아니라, 다양한 시료의 광자극 냉광의 물리적 특성을 파악하고 이를 기반으로 새로운 방사선량측정법의 개발 및 방사선에 민감한 물질을 발굴하여 방사선 계측기를 개발하는데 도움을 주리라 예상된다. 궁극적으로 이와 같은 다양한 목적의 독립적인 연구를 수행하여 OSL 연구 분야에서 국제적으로 선도적인 입지를 구축할 수 있다. 응용부분에서도 방사선 피폭 관리, 식품의 방사선 평가, 인체의 조사선량 평가, 고고학 및 지질학 등의 분야에서 현장 연구의 효율성을 증대시키기 위해 휴대용 OSL 방사선량측정 장비뿐만 아니라 우주 탐사 등에 이용할 목적으로 in-situ OSL 방사선량측정 장비의 개발에도 기여할 것으로 기대하며, POSL 측정장비 개발 연구를 통해 얻어진 노하우와 기술들은 산업체와 연계하여 발전시킬 경우, 방사선 측정장비의 국산화라는 효과도 기대 가능하다. |
