X-ray tube is a device generating high energy photon by accelerating and colliding electron beam emitted from electron emitter to target material. Since discovered X-ray by Roentgen, several types of X-ray tubes are developed. X-ray tube has been used in many fields. In the industrial field, it subdivided into none-destructive inspection, material analysis and dust extractor. In the medical field, it subdivided into radiography and radiation therapy.
Miniature x-ray tube is small X-ray tube which has many advantages for various application. Due to its small size, it is easy to transport, has high accuracy in area of treatment and easy to shield from the X-rays emanating. Because of these advantages, the miniature X-ray tube is developing to substitute another radiation source or normal X-ray tube.
Vacuum sealed miniature X-ray tube with 7mm diameter and 47mm length has been designed and fabricated using CNT(Carbon nano tube) field emitter and focusing electrode, beryllium window with tungsten target.
The purpose of this study is to improvement in the X-ray dose uniformity of a miniature x-ray for using it in radiation therapy and especially in keloid or skin-cancer treatment. To meet this condition, development of shielding material and flattening filter is needed. Firstly, in order to make, design the both object by applying attenuation effect then calculate the dose radial uniformity of that design by running the MCNP code simulation.
본 학위 논문은 산업용, 의학용 등 여러 분야에서 쓰일 수 있는 CNT 기반의 X-선관에서 발생하는 X-선의 공간분포를 균일하게 하여, 필요한 부분 밖으로 X-선이 새어나가는 것을 차폐하여 켈로이드 및 피부암치료에 사용할 수 있도록 하는 장치 개발에 관한 것이다.
X-선관은 전자선을 발생시킨 후 가속시켜 금속물질과 충돌시킴으로써 엑스선을 발생시키는 장치로 산업용으로도, 의료영상 및 치료용으로 쓰일 수 있다. 이 중 본 연구에서는 켈로이드나 피부암 치료를 위한 개선에 집중하고 있다. 켈로이드는 상처가 치유되는 과정에서 섬유아세포의 과도한 밀집으로 콜라겐이 과하게 형성됨으로써 발생하는 피부 질환이다. 보통 여러 가지 방법으로 치유될 수 있지만 대부분의 방법이 섬유아세포를 말살하지 못하여 거의 재발한다는 단점이 있다. 하지만 방사선치료를 할 경우 섬유아세포를 말살할 수 있기 때문에 다른 치료법에 비교할 때 매우 유리하다.
방사선치료엔 크게 원격치료법과 근접치료법이 있다. 원격치료법의 경우 규모가 크고 켈로이드나 피부암을 치료하기엔 부적합한 에너지를 갖고 있다는 단점이 있다. 이에 반해 근접치료법의 경우 규모도 작고 켈로이드나 피부암을 치료하기에 적합한 에너지를 갖고 있어 치료에 유리하다.
근접치료법엔 일반적으로 방사성동위원소를 이용한 치료법과 X-선관을 이용한 치료법이 있는데 방사성동위원소를 이용할 경우 방사선이 항상 발생하기 때문에 보관과 관리가 까다로우며 에너지를 조절할 수 없다는 단점이 있다. X-선관의 경우 X-선을 작동시킬 때에만 방사선이 발생하여 보관과 관리가 쉬우며 에너지를 조절할 수 있어 여러모로 효율적이다.
이러한 X-선관을 켈로이드나 피부암을 치료하기 위해선 환부 외부로의 조사를 막을 수 있는 차폐물질과 X-선의 공간분포를 균일하게 만드는 필터가 필요하다. 본 연구에서는 MNCP(Monte Carlo N Particle) code를 이용하여 이를 설계한 후 제작하였고, 차폐물질을 통해 환부 외부로의 조사를 막는 결과를, 필터를 통해 X-선의 공간분포를 더 균일하게 하는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 추후 X-선관을 이용한 근접치료 관련 연구에 도움이 되기를 바란다.
