이 글은 SRI 시험 합격 당시 정리한 수기를 바탕으로 재구성했습니다. 학습 참고용 답안이며, 실제 채점자의 기준과 일치하는지는 확인되지 않았습니다.
1. 문제
손실전하측정법의 원리와 전리전류 측정법과의 차이를 설명하라.
2. 모범답안
1. 하전입자가 선원 밖으로 운반하는 전하를 측정하여 단위시간당 붕괴 수를 구한다.
2. 붕괴당 외부로 운반되는 유효 전하량을 알면 전하 손실 전류를 그 값으로 나누어 방사능으로 환산할 수 있다.
3. 입자 자체의 전하를 이용하는 방법이며, 방사선이 기체에 만든 다수의 이온쌍을 수집하는 전리량 측정과 구별한다.
4. 자기흡수·후방산란·이차전자·누설전류 등의 영향을 평가해야 하며, 감도가 낮아 모든 선원에 보편적으로 쓰는 방법은 아니다.
3. 문제를 풀기 위해 알아야 할 내용
3.1. 선원에서 빠져나가는 전하를 측정한다
베타입자가 선원 밖으로 나가면 그 입자가 가진 전하만큼 선원의 전하 상태가 달라질 수 있다. 이 전하 이동에 대응하는 전류를 측정하는 것이 손실전하법의 출발점이다.
NBS의 절대 방사능 측정 해설은 이를 Loss-of-Charge Method로 별도 구분한다. 선원이 방출한 입자의 전하를 이용하므로, 기체에 생성된 다수의 이온쌍을 수집하는 방식과 감도 및 보정 요인이 다르다.
출처: NBS Handbook 80, §1.2.5 및 §3.8
3.2. 전류와 방사능의 관계
A는 방사능(Bq), I는 선원에서 외부로 운반되는 순전하에 대응하는 전류(A), e는 기본전하(C), p는 붕괴당 외부로 운반되는 유효 기본전하수이다. 이상적으로 β입자 하나의 전하가 손실 없이 측정되는 경우에는 그 크기를 p=1로 둘 수 있다.
단순히 베타선원이라는 이유만으로 p=1을 실제 측정에 대입하지 않는다. 입자가 선원에 흡수되거나 이차전자가 함께 이동하면 순전하와 붕괴 수의 관계가 달라질 수 있다.
출처: NBS Handbook 80, 손실전하법의 측정 조건
3.3. 전리함과 혼동하지 않기
전리함에서는 방사선이 기체에 전달한 에너지로 생긴 이온쌍을 수집한다. 방출 입자 하나가 많은 이온쌍을 만들 수 있으므로, 측정전류를 입자 하나의 기본전하로 곧바로 나눌 수 없다.
손실전하법에서는 진공 조건과 이차전자 억제 등으로 외부 전하 이동을 통제한다. 이 글은 역사적 절대측정 원리를 설명한 것이며, 충전된 포켓선량계의 전위강하로 적산선량을 읽는 방법을 뜻하지 않는다.
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