hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
중성자 포획 치료 붕소 전달제
a전달제는 BNCT에 대한 잠재적 유용성을 나타내는 순서로 나열되지 않았다. 이들 전달제 중 붕소화된 포르피린(BOPP)을 제외하고는 쥐나 생쥐보다 큰 동물에서 평가되지 않았다. 그러나 개에서 BOPP의 심각한 독성으로 인해 더 이상 연구가 수행되지 않았다.
b업데이트된 리뷰는 Barth, R.F., Mi, P., and Yang, W., Boron delivery agents for neutron capture therapy of cancer, Cancer Communications, 38:35 (doi:10.1186/s40880-018-0299-7 2018)를 참조하시오.
c이 표에서 사용된 약어는 다음과 같이 정의된다: BNCT, 붕소 중성자 포획 치료; DNA, 디옥시리보핵산; EGF, 상피 성장 인자; EGFR, 상피 성장 인자 수용체; MoAbs, 단클론 항체; VEGF, 혈관 내피 성장 인자.
붕소 전달제 개발의 주요 과제는 종양 부위에 최소한의 방사선을 정상 조직에 전달하면서 치료용 방사선량을 생성하기에 충분한 붕소 농도(20–50 μg/g 종양)를 달성하기 위한 선택적 종양 표적화 요구 사항이었다. 정상 뇌세포가 있는 상태에서 침투성 종양(신경교종) 세포를 선택적으로 파괴하는 것은 신체의 다른 부위의 악성 종양에 비해 훨씬 더 큰 도전이다. 악성 신경교종은 정상 뇌에 매우 침투성이 높고, 조직학적으로 다양하며, 유전체 프로필이 이질적이므로 모든 종양을 죽이는 것이 매우 어렵다.
중성자 포획 치료 가돌리늄 중성자 포획 치료 (Gd NCT)
다음과 같은 이유로 NCT의 포획제로 가돌리늄-157(157Gd)의 사용 가능성에도 관심이 있었다. 첫째, 그리고 가장 중요한 것은 254,000 반이라는 매우 높은 중성자 포획 단면적이었다. 둘째, Gd-DTPA (가도펜테테이트 디메글루민 마그네비스트)와 같은 가돌리늄 화합물은 뇌종양의 자기공명영상 (MRI) 조영제로 일상적으로 사용되어 왔으며 시험관 내(in vitro)에서 뇌종양 세포에 의해 높은 흡수를 보였다. 셋째, 감마선과 내부 전환 및 오제 전자는 157Gd(n,γ)158Gd 포획 반응 (157Gd + nth (0.025eV) → [158Gd] → 158Gd + γ + 7.94 MeV)의 생성물이다. 감마선은 알파 입자에 비해 훨씬 더 긴 경로 길이와 깊은 침투 깊이를 가지지만, 다른 방사선 생성물 (내부 전환 및 오제 전자)은 약 한 세포 직경의 경로 길이를 가지며 DNA를 직접 손상시킬 수 있다. 따라서 157Gd가 세포 핵 내에 국소화된다면 DNA 손상 생성에 매우 유리할 것이다. 그러나 가돌리늄을 생물학적으로 활성인 분자에 통합할 가능성은 매우 제한적이며, Gd NCT를 위한 소수의 잠재적 전달제만이 평가되었다. 붕소 함유 화합물 (표 1)이 실험 동물(in vivo)에서 합성 및 평가된 수많은 연구에 비해 Gd를 사용한 연구는 상대적으로 거의 수행되지 않았다. Gd 함유 MRI 조영제인 마그네비스트를 Gd 전달제로 사용하여 시험관 내 활성이 입증되었지만, 실험 동물 종양 모델에서 Gd NCT의 효능을 입증하는 연구는 거의 없으며, 문헌에 인용이 부족하다는 점에서 알 수 있듯이, 2019년 현재 Gd NCT는 인간에게 임상적으로 사용되지 않았다.
중성자 포획 치료 중성자원
2014년까지 BNCT용 중성자원은 원자로에 국한되었다. 원자로에서 유래한 중성자는 에너지에 따라 열 중성자 (En < 0.5 eV), 에피열 중성자 (0.5–10,000 eV), 또는 고속 중성자 (En >10 keV)로 분류된다. 열 중성자는 10B(n,α)7Li 포획 반응을 주로 시작하기 때문에 BNCT에 가장 중요하다. 그러나 조직 침투 깊이가 제한적이므로, 조직을 관통하면서 에너지를 잃고 열 범위로 떨어지는 에피열 중성자가 흑색종과 같은 피부 종양을 제외하고는 이제 임상 치료에 선호된다.
매우 우수한 중성자 빔 품질을 가진 여러 원자로가 개발되어 임상적으로 사용되었다. 여기에는 다음이 포함된다.
2021년 5월 현재, 아르헨티나, 중국, 중화민국의 원자로만이 임상적으로 여전히 사용되고 있다. 2022년 어느 시점부터 핀란드에서의 임상 연구는 매사추세츠주 댄버스 (매사추세츠주)의 Neutron Therapeutics가 설계 및 제작한 가속기 중성자원을 활용할 것으로 예상된다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
1950년대에 이르러서야 뉴욕 브룩헤이븐 국립연구소 (BNL)의 패르와 매사추세츠 종합병원 (MGH)의 스위트 및 브라우넬이 매사추세츠 공과대학교 (MIT) 핵 연구로 (MITR)를 사용하여 여러 저분자량 붕소 화합물을 붕소 전달제로 사용한 최초의 임상 시험을 시작했다. 그러나 이 연구의 결과는 실망스러웠고, 1990년대까지 미국에서는 더 이상의 임상 시험이 수행되지 않았다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
스위트 연구실에서 2년간의 풀브라이트 펠로십을 마친 후, 하타나카 히로시는 1967년에 일본에서 임상 연구를 시작했다. 그는 낮은 조직 침투 특성을 가진 저에너지 열 중성자 빔과 MGH의 앨버트 솔로웨이(Albert Soloway)가 붕소 전달제로 평가했던 소듐 보로캡테이트(BSH)를 사용했다. 하타나카의 시술에서는 가능한 한 많은 종양을 외과적으로 절제("종양 축소")했고, 그 후 BSH를 일반적으로 동맥 내로, 나중에는 정맥 내로 천천히 주입했다. 12~14시간 후에는 저에너지 열 중성자 빔을 사용하여 여러 다른 원자로 중 한 곳에서 BNCT를 수행했다. 열 중성자 빔의 낮은 조직 침투 특성 때문에 피부를 반사시키고 골판을 들어내어 노출된 뇌를 직접 조사해야 했는데, 이 시술은 스위트와 그의 동료들이 처음 사용한 것이었다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
약 200명 이상의 환자가 하타나카와 그의 동료인 나카가와에 의해 치료를 받았다. 종양의 현미경 진단 및 등급, 크기, 환자의 일상생활 활동 수행 능력(카르노프스키 수행 상태) 측면에서 환자 집단의 이질성으로 인해 치료 효능에 대한 명확한 결론을 내리기는 어려웠다. 그러나 생존 데이터는 당시 표준 치료로 얻은 결과보다 나쁘지 않았으며, 장기 생존자가 여러 명 있었고, 이들은 뇌종양에서 완치되었을 가능성이 높았다.
뇌종양 환자에 대한 BNCT는 1990년대 중반 미국에서 차나나(Chanana), 디아즈(Diaz), 코더레(Coderre)와 그 동료들에 의해 브룩헤이븐 국립 연구소(BNL)에서 브룩헤이븐 의료 연구 원자로(BMRR)를 사용하여 재개되었고, 하버드/매사추세츠 공과대학교(MIT)에서는 MIT 연구 원자로(MITR)를 사용했다.
처음으로 BPA가 붕소 전달제로 사용되었고, 환자들은 열 중성자보다 조직 침투 특성이 우수한 고에너지 에피열 중성자의 콜리메이트 빔으로 조사되었다. 베스 이스라엘 디콘네스 의료 센터/하버드 의과대학 및 MIT의 자멘호프(Zamenhof)가 이끄는 연구팀은 임상 시험에 에피열 중성자 빔을 처음 사용했다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
초기에는 피부 흑색종 환자를 치료했으며, 이는 뇌 전이 흑색종 및 원발성 교모세포종(GBMs)을 포함한 뇌종양 환자로 확대되었다. 연구팀에는 MIT의 오토 할링(Otto Harling)과 보스턴 베스 이스라엘 디콘네스 의료 센터의 방사선 종양학자 폴 버스(Paul Busse)가 포함되었다. 하버드-MIT 연구 그룹에 의해 총 22명의 환자가 치료를 받았다. 피부 흑색종 환자 5명은 MIT 연구 원자로(MITR-II)에서 에피열 중성자 빔을 사용하여 치료를 받았고, 이후 뇌종양 환자는 원래 MITR-II 빔보다 훨씬 우수한 특성을 가진 MIT 원자로에서 재설계된 빔과 BPA를 포획제로 사용하여 치료를 받았다.
하버드-MIT에서 치료받은 사례의 임상 결과는 버스에 의해 요약되었다. 치료는 잘 견뎌졌지만, BNCT를 받은 환자와 기존의 외부 빔 X-선 조사를 받은 환자의 평균 생존 시간(MST)에는 유의미한 차이가 없었다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
일본 오사카 의과 대학의 미야타케 신이치와 가와바타 신지는 BPA (500 mg/kg) 단독 또는 BSH (100 mg/kg)와 함께 2시간 동안 정맥 주입한 후, 교토 대학 원자로 연구소 (KURRI)에서 새로 진단받은 및 재발성 교모세포종 환자를 대상으로 중성자 조사를 시행하는 광범위한 임상 연구를 수행했다.
그들의 첫 번째 시험에서 재발성 고등급 신경교종 환자 10명의 평균 생존 시간 (MST)은 15.6개월이었고, 한 명의 장기 생존자 (>5년)가 있었다.
BNCT 단독보다 X선 조사와 결합한 BNCT가 생존율을 향상시킨다는 실험 동물 데이터를 바탕으로, 또 다른 연구에서 미야타케와 가와바타는 위에서 설명한 BNCT를 X선 부스트와 결합했다. 총 20~30 Gy의 선량을 2 Gy씩 매일 분할 투여했다. 이 환자 그룹(새로 진단받은 교모세포종)의 MST는 23.5개월이었고, 탈모(탈모증) 외에는 유의미한 독성이 관찰되지 않았다. 그러나 이 환자들 중 상당수(고비율의 소세포 변종 교모세포종 환자)에서 종양의 뇌척수액 전이가 발생했다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
새로 진단받은 교모세포종 환자를 대상으로 야마모토(Yamamoto) 등이 수행한 또 다른 일본 시험에서는 BPA와 BSH를 1시간 동안 주입한 후 일본 연구용 원자로(JRR)-4에서 BNCT를 시행했다. 환자들은 BNCT 완료 후 X선 부스트를 받았다. 전체 중앙 생존 시간(MeST)은 27.1개월이었고, 1년 및 2년 생존율은 각각 87.5%와 62.5%였다.
미야타케, 가와바타, 야마모토의 보고서에 따르면 BNCT와 X선 부스트를 결합하면 상당한 치료적 이득을 얻을 수 있다. 그러나 이 병용 요법을 단독으로 또는 화학 요법 및 면역 요법을 포함한 다른 접근 방식과 결합하여 최적화하고 더 많은 환자 집단을 대상으로 평가하기 위한 추가 연구가 필요하다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
미야타케와 그의 동료들은 또한 다른 모든 치료법에 내성인 재발성 고등급 뇌수막종(HGM) 환자 44명으로 구성된 코호트를 치료했다. 임상 요법은 일본 구마토리의 교토 대학 원자로 연구소에서 중성자 조사 2시간 전 보로노페닐알라닌의 정맥 투여로 구성되었다. 효능은 종양 축소의 방사선학적 증거, 초기 진단 후 전체 생존율(OS), BNCT 후 OS, 그리고 치료 실패와 관련된 방사선학적 패턴을 사용하여 결정되었다.
BNCT 후 중앙 OS는 29.6개월이었고, 진단 후 98.4개월이었다. 저등급 종양 환자에서 더 나은 반응이 관찰되었다. 36명의 환자 중 35명에서 종양 축소가 있었고, 중앙 무진행 생존율(PFS)은 13.7개월이었다. 환자의 종양 중 22.2%만이 국소 재발을 경험했다는 사실로 미루어 볼 때, 환자의 종양에 대한 국소 조절이 양호했다. 이러한 결과로부터, BNCT는 치료에 내성인 HGM 환자에서 종양 성장을 국소적으로 조절하고, 종양을 축소시키며, 허용 가능한 안전성으로 생존율을 향상시키는 데 효과적이라는 결론이 내려졌다.
중성자 포획 치료 뇌종양에 대한 BNCT 임상 연구
핀란드 BNCT 프로그램의 기술적 및 물리적 측면은 Savolainen et al.에 의해 상세하게 기술되었다. 헬싱키 대학교 중앙 병원과 핀란드 VTT 기술 연구 센터의 헤이키 요엔수(Heikki Joensuu)와 레나 칸카안란타(Leena Kankaanranta)가 이끄는 임상 팀과 이로 아우테리넨(Iro Auterinen)과 한나 코이부누오(Hanna Koivunoro)가 이끄는 핵 엔지니어 팀은 재발성 악성 신경교종(교모세포종) 및 두경부암 환자 약 200명 이상을 치료했다. 이들은 표준 치료를 받은 후 재발하여 BNCT를 받았으며, BPA를 붕소 전달제로 사용했다. 신경교종 환자의 진행까지의 중앙 시간은 3개월이었고, 전체 중앙 생존 시간(MeST)은 7개월이었다. 이 결과를 재발성 악성 신경교종 환자의 다른 보고된 결과와 비교하기는 어렵지만, 이는 재발성 종양 환자의 구제 치료로서 BNCT를 사용하는 향후 연구의 출발점이다. 재정적 이유를 포함한 다양한 이유로, 이 시설에서는 더 이상 연구가 수행되지 않았으며, 이 시설은 폐쇄되었다. 그러나 Neutron Therapeutics가 설계 및 제작한 가속기를 사용하여 BNCT 치료를 위한 새로운 시설이 설치되었다. 이 가속기는 병원에서 사용하도록 특별히 설계되었으며, 2021년에 선량 측정 연구가 완료되면 BNCT 치료 및 임상 연구가 그곳에서 수행될 예정이다. 핀란드 및 외국 환자 모두 이 시설에서 치료를 받을 것으로 예상된다.
BNCT를 이용한 뇌종양 치료에 대한 이 섹션을 마무리하기 위해, 스웨덴 Studsvik에서 스텐스탐(Stenstam), 스콜드(Sköld), 카팔라(Capala)와 그 동료들이 Studsvik 핵 반응로에서 생성된 에피열 중성자 빔을 사용하여 수행한 임상 시험을 간략하게 요약한다. 이 빔은 원래 미국과 일본에서 사용된 열 빔보다 더 큰 조직 침투 특성을 가졌다. 이 연구는 투여된 총 BPA 양이 증가(900mg/kg)하고 6시간 동안 정맥 주입되었다는 점에서 이전의 모든 임상 시험과 크게 달랐다. 이는 신경교종을 가진 쥐를 대상으로 한 실험 동물 연구를 바탕으로 6시간 주입 후 침투하는 종양 세포에 의한 BPA 흡수 증가를 입증했다. BPA의 장시간 주입은 이 연구에 참여한 30명의 환자에게 잘 견뎌졌다. 모든 환자는 2개의 필드로 치료를 받았으며, 평균 전뇌 선량은 3.2-6.1 Gy (가중치 적용), 종양의 최소 선량은 15.4-54.3 Gy (w) 범위였다. 스웨덴 연구자들 사이에서는 결과 평가에 대한 일부 이견이 있었다. 불완전한 생존 데이터를 바탕으로 MeST는 14.2개월, 종양 진행까지의 시간은 5.8개월로 보고되었다. 그러나 완전한 생존 데이터에 대한 보다 신중한 조사에 따르면, MeST는 17.7개월이었고, 이는 수술, 이은 방사선 치료(RT) 및 테모졸로마이드 (TMZ) 약물을 받은 환자의 15.5개월과 비교된다. 또한, BNCT 후 부작용 발생률은 RT 단독 치료 후(21%)보다 낮았고(14%), 이 두 가지 모두 TMZ와 RT 병용 치료 후보다 낮았다. 만약 이 향상된 생존 데이터가 (높은 BPA 용량과 6시간 주입 시간을 사용하여 얻어진) 다른 연구자들에 의해, 가능하면 무작위 임상 시험에서 확인된다면, 이는 특히 광자 부스트와 결합될 경우 뇌종양 BNCT의 중요한 진전이 될 수 있다.
중성자 포획 치료 두개외 종양의 BNCT 임상 연구
지난 15년간의 가장 중요한 임상적 진전은 다른 모든 치료에 실패한 두경부 재발성 종양 환자를 치료하기 위한 BNCT의 적용이었다. 이러한 연구는 일본에서 가토(Kato) 등이 처음 시작했으며, 이어서 여러 일본 그룹과 핀란드의 칸카안란타(Kankaanranta), 요엔수(Joensuu), 아우테리넨(Auterinen), 코이부누오(Koivunoro) 및 그 동료들이 이 연구를 수행했다. 이 모든 연구는 BPA를 붕소 전달제로 사용했으며, 주로 단독으로 사용했지만 때로는 BSH와 함께 사용하기도 했다. 다양한 조직 병리학적 유형의 종양을 가진 매우 이질적인 환자 그룹이 치료를 받았으며, 이 중 가장 많은 수가 재발성 편평 세포 암종이었다. 가토 등은 다른 치료 옵션이 없는 진행된 암 환자 26명에 대한 일련의 연구를 보고했다. BPA + BSH 또는 BPA 단독을 1시간 또는 2시간 정맥 주입으로 투여했으며, 이어서 에피열 빔을 이용한 BNCT를 시행했다. 이 연구에서 12건의 완전 관해, 10건의 부분 관해, 3건의 진행이 있었다. MST는 13.6개월이었고, 6년 생존율은 24%였다. 심각한 치료 관련 합병증("부작용")으로는 일시적인 점막염, 탈모, 드물게 뇌 괴사 및 골수염이 포함되었다.
중성자 포획 치료 두개외 종양의 BNCT 임상 연구
칸카안란타 등은 절제 불가능한 국소 재발성 두경부 편평 세포 암종 환자 30명을 대상으로 한 전향적 1/2상 연구 결과를 보고했다. 환자들은 2시간 동안 정맥 주입된 BPA (400 mg/kg)를 사용하여 BNCT 치료를 두 번 또는 소수의 경우 한 번 받았고, 이어서 중성자 조사를 받았다. 평가된 29명의 환자 중 13명이 완전 관해, 9명이 부분 관해를 보였으며, 전체 반응률은 76%였다. 가장 흔한 부작용은 구강 점막염, 구강 통증, 피로였다. 임상 결과를 바탕으로 BNCT는 절제 불가능하고 이전에 방사선 치료를 받은 두경부암 환자 치료에 효과적이라는 결론이 내려졌다. 일부 반응은 지속적이었지만 진행은 흔했으며, 주로 이전에 재발했던 종양 부위에서 발생했다. 중성자원 섹션에서 이전에 언급했듯이, 직접적으로 관련된 두 회사인 VTT와 Boneca의 경제적 어려움을 포함한 다양한 이유로 핀란드에서의 모든 임상 연구는 종료되었다. 그러나 Neutron Therapeutics가 설계 및 제작하여 헬싱키 대학 병원에 설치된 가속기 중성자원을 사용하는 임상 연구는 2022년까지 완전히 가동될 예정이다. 마지막으로, 중화민국의 국립 칭화 대학 Tsing Hua Open-pool Reactor (THOR)에서 타이베이 재향군인 종합병원의 왕링웨이(Ling-Wei Wang)와 그 동료들이 이끄는 연구팀은 국소 재발성 두경부암 환자 17명을 치료했다. 2년 전체 생존율은 47%, 2년 국소-지역 제어율은 28%였다. 치료 요법을 더욱 최적화하기 위한 추가 연구가 진행 중이다.
중성자 포획 치료 두개외 종양의 BNCT 임상 연구
BNCT로 치료된 다른 두개외 종양으로는 악성 흑색종이 있다. 원래 연구는 고(故) 미시마 유타카(Yutaka Mishima)와 고베 대학 피부과 임상 팀에 의해 일본에서 수행되었다. 이들은 국소 주입 BPA와 열 중성자 빔을 사용했다. 미시마가 BPA를 붕소 전달제로 처음 사용했으며, 이 접근 방식은 브룩헤이븐 국립연구소의 코더레(Coderre) 등 연구팀의 실험 동물 연구를 바탕으로 다른 유형의 종양으로 확장되었다는 점을 지적하는 것이 중요하다. 거의 모든 환자에서 국소 제어가 달성되었으며, 일부는 흑색종에서 완치되었다. 두경부 흑색종, 외음부 흑색종, 생식기 부위의 유방외 파제트병 환자들은 히라츠카(Hiratsuka) 등이 유망한 임상 결과로 치료했다. 흑색종 치료를 위한 아르헨티나의 첫 BNCT 임상 시험은 2003년 10월에 수행되었으며, 그 이후 산카를로스데바릴로체의 RA-6 핵 반응로에서 2상 임상 시험의 일부로 여러 피부 흑색종 환자가 치료를 받았다. 중성자 빔은 표재성 종양 치료에 사용될 수 있는 혼합 열-초열 중성자 스펙트럼을 가지고 있다. 베이징의 병원 내 중성자 조사기(IHNI)는 소수의 피부 흑색종 환자를 치료하는 데 사용되었으며, 원발성 병변의 완전 관해와 24개월 이상의 추적 관찰 기간 동안 후기 방사선 손상 증거는 없었다.
중성자 포획 치료 두개외 종양의 BNCT 임상 연구
이탈리아 파비아 대학교의 존타(Zonta)와 그의 동료들은 간으로 전이된 결장암 환자 두 명을 치료했다. 첫 번째 환자는 2001년에, 두 번째 환자는 2003년 중반에 치료를 받았다. 환자들은 BPA를 정맥 주입받은 후 간을 제거(간 절제술)하고, 체외에서 조사(체외 BNCT)한 다음 환자에게 다시 이식했다. 첫 번째 환자는 놀랍게도 잘 지냈고 치료 후 4년 이상 생존했지만, 두 번째 환자는 심장 합병증으로 한 달 내에 사망했다. 분명히, 이것은 간 전이 치료를 위한 매우 어려운 접근 방식이며, 널리 사용될 가능성은 낮다. 그럼에도 불구하고 첫 번째 환자의 좋은 임상 결과는 원리 증명을 확립했다. 마지막으로, 일본 메이지 제약 대학의 야나기(Yanagie)와 그의 동료들은 BNCT를 사용하여 재발성 직장암 환자 몇 명을 치료했다. 장기적인 결과는 보고되지 않았지만, 단기적인 임상 반응의 증거가 있었다.
중성자 포획 치료 중성자원으로서의 가속기
가속기는 현재 임상 BNCT를 위한 에피열 중성자의 주요 원천이다. 그들의 사용 가능성과 관련된 첫 논문은 1980년대에 발표되었으며, 블루(Blue)와 얀치(Yanch)가 요약했듯이, 이 주제는 2000년대 초반에 활발한 연구 분야가 되었다. 그러나 2011년 일본 후쿠시마 핵 재앙이 임상 사용을 위한 개발에 박차를 가했다. 가속기는 에피열 중성자를 생성하는 데에도 사용될 수 있다. 오늘날 여러 가속기 기반 중성자원(ABNS)이 상업적으로 이용 가능하거나 개발 중이다. 대부분의 기존 또는 계획된 시스템은 리튬-7 반응(7Li(p,n)7Be) 또는 베릴륨-9 반응(9Be(p,n)9B)을 사용하여 중성자를 생성하지만, 다른 핵 반응도 고려되었다. 리튬-7 반응은 1.9~3.0 MeV 사이의 에너지를 가진 양성자 가속기를 필요로 하는 반면, 베릴륨-9 반응은 일반적으로 5~30 MeV 사이의 에너지를 가진 가속기를 사용한다. 리튬-7 반응이 더 낮은 양성자 에너지를 필요로 하는 것 외에도, 주요 이점은 생성되는 중성자의 에너지가 더 낮다는 것이다. 이는 결과적으로 더 작은 감속재, "더 깨끗한" 중성자 빔, 그리고 중성자 활성화 감소를 가능하게 한다. 베릴륨-9 반응의 이점은 단순화된 표적 설계 및 폐기, 긴 표적 수명, 그리고 더 낮은 양성자 빔 전류를 포함한다.
중성자 포획 치료 중성자원으로서의 가속기
BNCT용 양성자 빔은 매우 강력하므로(~20-100 kW), 중성자 생성 표적은 표적 손상으로부터 보호하기 위해 열을 안전하고 안정적으로 제거할 수 있는 냉각 시스템을 통합해야 한다. 리튬-7의 경우, 표적 물질의 낮은 녹는점과 화학적 휘발성으로 인해 이 요구 사항은 특히 중요하다. 이 문제를 해결하기 위해 액체 제트, 미세 채널 및 회전 표적이 사용되었다. 여러 연구자들은 표적 물질이 냉각수 역할을 하는 액체 리튬-7 표적의 사용을 제안했다. 베릴륨-9의 경우, 양성자가 정지하여 에너지의 대부분을 냉각 유체에 침전시키는 "얇은" 표적을 사용할 수 있다. 빔 노출로 인한 표적 분해("수포 형성")는 수포 형성에 강한 재료 층을 사용하거나 양성자를 넓은 표적 영역에 분산시켜 해결해야 할 또 다른 문제이다. 핵 반응은 100keV 미만에서 수십 MeV에 이르는 에너지를 가진 중성자를 생성하므로, 빔 형성 어셈블리(BSA)를 사용하여 중성자 빔을 감속, 필터링, 반사 및 콜리메이트하여 원하는 에피열 에너지 범위, 중성자 빔 크기 및 방향을 달성해야 한다. BSA는 일반적으로 각 기능에 바람직한 핵 특성을 가진 다양한 재료로 구성된다. 잘 설계된 BSA는 양성자당 중성자 수율을 최대화하면서 고속 중성자, 열 중성자 및 감마 오염을 최소화해야 한다. 또한 날카롭게 제한되고 일반적으로 전방으로 향하는 빔을 생성하여 환자의 조리개에 대한 유연한 위치 지정을 가능하게 해야 한다. ABNS의 주요 과제 중 하나는 치료 시간이다. 중성자 빔 강도에 따라 치료는 1시간 이상 걸릴 수 있다. 따라서 환자의 고정 중 편안함을 위해, 그리고 24시간 동안 치료할 수 있는 환자 수를 늘리기 위해 치료 시간을 줄이는 것이 바람직하다. BSA를 조정하여 동일한 양성자 전류에 대해 중성자 빔 강도를 높이는 것은 종종 빔 품질 저하(빔 내에 원치 않는 고속 중성자 또는 감마선 수준이 높거나 빔 콜리메이션이 불량함)를 대가로 이루어진다. 따라서 ABNS BNCT 시스템에서 전달되는 양성자 전류를 높이는 것은 기술 개발 프로그램의 핵심 목표로 남아 있다.
중성자 포획 치료 중성자원으로서의 가속기
아래 표는 임상 사용을 위한 기존 또는 계획된 ABNS 설치를 요약한 것이다(2024년 11월 업데이트).
중성자 포획 치료 가속기 중성자원을 이용한 임상 연구
BNCT를 임상적으로 발전시키는 데 가장 큰 진전은 일본에서 사이클로트론 기반 중성자원(c-BNS)의 도입이었다. 미야타케 신이치(Shin-ichi Miyatake)와 가와바타 신지(Shinji Kawabata)는 재발성 교모세포종(GBMs) 환자 치료에 선두적인 역할을 했다. 그들은 2상 임상 시험에서 오사카 의료 대학 간사이 BNCT 의료 센터의 스미토모 중공업 가속기를 사용하여 총 24명의 환자를 치료했다. 이 환자들은 20세에서 75세 사이였으며, 모두 이전에 수술, 테모졸로마이드 (TMZ) 화학 요법 및 기존 방사선 요법으로 구성된 표준 치료를 받았다. 그들은 종양이 재발하고 크기가 진행되고 있었기 때문에 BNCT 치료 후보였다. 그들은 중성자 조사 전에 10B가 풍부한 보로노페닐알라닌("보로파란," 스텔라파마 코퍼레이션, 일본 오사카)의 독점 제형을 정맥 주입받았다. 이 연구의 주요 목표는 BNCT 후 1년 생존율이었는데, 79.2%였고, 중앙 전체 생존율은 18.9개월이었다. 이 결과를 바탕으로 c-BNS BNCT가 재발성 신경교종 환자의 생존율을 높이고 안전하다는 결론이 내려졌다. 재조사로 인한 뇌부종의 위험은 증가했지만, 이는 쉽게 조절되었다. 이 시험의 결과로 스미토모 가속기는 의료 기기에 대한 관할권을 가진 일본 규제 당국으로부터 승인을 받았으며, 재발성 고등급(악성) 뇌수막종 환자를 대상으로 추가 연구가 진행 중이다. 그러나 GBM 환자 치료를 위한 추가 연구는 결과에 대한 추가 분석이 보류 중이다.
중성자 포획 치료 가속기 중성자원을 이용한 임상 연구
일본 고리야마에 있는 남부 도호쿠 BNCT 연구센터의 히로세 카츠미(Katsumi Hirose)와 그의 동료들은 두경부 재발성 종양 환자 21명을 치료한 결과를 보고했다. 이 환자들은 모두 수술, 화학 요법 및 기존 방사선 요법을 받았다. 그 중 8명은 재발성 편평 세포 암종(R-SCC)이었고, 13명은 재발성(R) 또는 국소 진행성(LA) 비편평 세포 암종(nSCC)이었다. 전체 반응률은 71%였으며, 완전 반응 및 부분 반응률은 R-SCC 환자의 경우 각각 50% 및 25%였고, R 또는 LA SCC 환자의 경우 각각 80% 및 62%였다. R-SCC 또는 R/LA nSCC 환자의 전체 2년 생존율은 각각 58% 및 100%였다. 치료는 잘 견뎌졌으며, 부작용은 이러한 종양의 기존 방사선 치료와 일반적으로 관련된 것들이었다. 이 환자들은 10B가 풍부한 보로노페닐알라닌(Borofalan)의 독점 제형을 정맥 주입받았다. 가속기 제조업체는 명시되지 않았지만, 보고서의 Acknowledgements에 명시된 스미토모 중공업(Sumitomo Heavy Industries, Ltd.)에서 제조한 것으로 추정된다. 이 2상 임상 시험을 바탕으로 저자들은 Borofalan과 c-BENS를 사용한 BNCT가 재발성 두경부암에 대한 유망한 치료법이라고 제안했지만, 이를 확실히 확립하기 위한 추가 연구가 필요할 것이다.
중성자 포획 치료 미래
임상 BNCT는 처음에는 악성 뇌종양 치료에 사용되었고, 그 후 수술로 치료하기 어려운 피부 흑색종에 사용되었다. 나중에는 두경부 재발성 종양 환자를 위한 "구제" 치료의 한 유형으로 사용되었다. 임상 결과는 미래에 거의 독점적으로 사용될 가속기 중성자원의 개발로 이어질 만큼 충분히 유망했다. BNCT의 미래 임상 성공을 위한 과제는 다음과 같다.
비화음
비화음 또는 논코드 톤(nonchord tone, NCT), 비화성음(nonharmonic tone), 또는 장식음(embellishing tone)은 음악이나 노래에서 화성적 틀에 의해 암시되거나 표현된 화음의 일부가 아닌 음표이다. 대조적으로, 화음 구성음은 기능적 화음의 일부인 음이다. 비화음은 주로 클래식 음악의 공통 관습 시대의 맥락에서 논의되지만, 이 용어는 서양 대중음악과 같은 다른 종류의 조성 음악 분석에도 사용될 수 있다.
비화음은 불협화음이 강박 또는 약박 (또는 박의 일부)에서 발생하는지에 따라 강박 비화음과 약박 비화음으로 분류되는 경우가 많다.
비화음
시간이 지남에 따라 일부 음악 스타일은 공통 관습 스타일 이외의 화음 유형을 동화했다. 이러한 화음에서 일반적으로 비화음으로 간주될 수 있는 음은 단7화음의 7음과 같이 화음 구성음으로 간주된다. 예를 들어, 1940년대 비밥 재즈에서 C 7 화음과 함께 연주되는 F♯는 화음이 C7(♯11)으로 분석되면 화음 구성음으로 간주된다. 유럽 클래식 음악에서 "[선형/수직적 힘의 변증법으로 인한 시대별 불협화음의 더 큰 사용은 [분석 및 이론에서] 9화음, 11화음, 13화음의 점진적인 표준화로 이어졌다; 기본적인 3화음 위에 추가되는 각 비화음은 화음 덩어리에 고착되었다."
비화음 이론
화음 구성음과 비화음은 화음의 구성원 자격(또는 부족)에 따라 정의된다: "화음을 구성하는 음들을 화음 구성음이라고 부르며, 다른 모든 음들은 비화음이라고 부른다." 또한 이들은 음이 울리는 시간에 따라 정의된다: "비화성음은 화음과 함께 울리지만 화음의 음이 아닌 음들이다." 예를 들어, 음악 악보의 한 부분이 C장조 화음을 암시하거나 사용한다면, C, E, G 음은 그 화음의 구성원이며, 그 때 연주되는 다른 음(예: F♯와 같은 음)은 비화음이다. 이러한 음은 호모포니 음악에서 가장 명확하게 나타나지만, 대위법 음악에서도 적어도 같은 빈도로 발생한다.
비화음 이론
"음악 이론과 실제"에 따르면, "대부분의 비화성음은 불협화음이며 2도, 4도 또는 7도 음정을 생성한다"고 한다. 이들은 전통적인 방식으로 화음 구성음으로 해결되어야 한다. 만약 음이 다음 화성 변화까지 해결되지 않으면, 대신 7화음이나 확장 화음을 생성할 수 있다. 이론적으로 3음 화음에는 평균율에서 9가지 가능한 비화음이 있지만, 실제로는 비화음이 주로 현재의 조에 속한다. 증음정 및 감음정도 불협화음으로 간주되며, 모든 비화성음은 근음 (또는 화음에서 울리는 가장 낮은 음)으로부터 측정되며, 비화성 저음음의 경우는 예외이다.
비화성음은 일반적으로 세 음정의 패턴으로 발생하며, 그 중 비화성음이 중심이다.
비화음은 사용 방식에 따라 분류된다. 가장 중요한 구분은 강박 또는 약박 박에서 발생하는지 여부이며, 이에 따라 강박 또는 약박 비화음으로 나뉜다. 또한 진입 및 이탈 방향, 발생하는 성부 또는 성부들, 그리고 포함하는 음의 수에 따라 구별된다.
비화음 약박
예비음(ANT)은 음이 순차 진행으로 접근한 후 동일한 음으로 유지될 때 발생한다. 기본적으로 두 번째 화음의 음이 미리 연주되는 것이다. 아래 예시에서 1마디의 불협화음 B는 순차 진행으로 접근하고, 2마디에서 같은 음이 화음 구성음이 될 때 해결된다.
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포르타멘토는 예비음의 르네상스 후기 전신이지만, 오늘날에는 글리산도를 의미한다.
이웃음(NT) 또는 보조음(AUX)은 화음 구성음 위나 아래에서 순차적으로 진행하여 (자주 NT가 화음과 불협화음을 생성하게 함) 동일한 화음 구성음으로 해결되는 비화음이다.
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비화음 약박
실제와 분석에서, 이웃음은 주변 화음 구성음보다 낮은지 또는 높은지에 따라 때때로 구별된다. 주변 화음 구성음보다 한 음정 높은 이웃음은 상행 이웃음 또는 상행 보조음이라고 불리며, 주변 화음 구성음보다 한 음정 낮은 이웃음은 하행 이웃음 또는 하행 보조음이라고 불린다. 그러나 하인리히 쉔커의 자유로운 작곡에서의 용례를 따라, 일부 저자들은 "이웃음"이라는 용어를 주음 아래의 반음 낮은 이웃음에 한정하여 사용한다.
독일어 용어 Nebennote는 좀 더 광범위한 범주로, 주음에서 순차적으로 접근하는 모든 비화음을 포함한다.
일탈음(ET) 또는 에샤페(echappée)는 특정 유형의 약박 불완전 이웃음으로, 화음 구성음에서 도약으로 접근하고 반대 방향으로 순차적으로 진행하여 화성으로 돌아온다.
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경과음(PT) 또는 경과 음정은 위나 아래로 한 단계 위 또는 아래에 있는 화음 구성음으로 준비되고, 같은 방향으로 다음 화음 구성음까지 순차적으로 계속 진행하여 해결되는 비화음이다(다음 화음 구성음은 같은 화음의 일부이거나 화성 진행의 다음 화음의 일부이다).
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두 개의 비화음이 해결 전에 나타나면 이중 경과음 또는 이중 경과 음정이라고 한다.
비화음 강박 비화음
두 화음 구성음 사이에 있고 그 사이에 위치하는 음.
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이웃음은 음(또는 화음 구성음)에서 한 단계 위나 아래로 움직인 다음 원래 음으로 돌아오는 것이다.
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더욱이, 때로는 이 성부, 때로는 저 성부에 계류음을 도입하도록 노력하십시오. 왜냐하면 선율이 이 수단을 통해 얼마나 많은 우아함을 얻는지는 믿을 수 없을 정도이기 때문입니다. 그리고 특별한 기능을 가진 모든 음은 그로 인해 들리게 됩니다.— 요한 요제프 푹스 (1725)
계류음(SUS) (때로는 싱코페라고도 불림)은 화성이 한 화음에서 다른 화음으로 바뀔 때, 첫 번째 화음의 한두 음(준비음)이 다음 화음(그에 대해 비화음인 '계류음'이라고 불림)까지 일시적으로 유지되거나 다시 연주된 후, 순차적으로 아래로 내려가 화음 구성음(해결)으로 해결될 때 발생한다. 전체 과정을 계류라고 부르며, 특정 비화음(들)도 계류음이라고 부른다.
비화음 강박 비화음
계류음은 두 가지 숫자로 더 자세히 설명될 수 있다: (1) 계류된 음과 근음 사이의 음정과 (2) 해결음과 근음 사이의 음정. 가장 일반적인 계류음은 4–3 계류, 7–6 계류, 또는 9–8 계류이다. 9–8 계류를 제외하고는 숫자가 일반적으로 단순 음정을 사용하여 참조된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 음정이 실제로 11도와 10도(아래 첫 번째 예시)인 경우, 일반적으로 4–3 계류라고 부른다. 근음이 계류된 경우, 음정은 근음과 가장 불협화음적인 부분 사이에서 계산되며, 종종 2–3 계류를 초래한다.
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계류음은 반드시 아래로 해결되어야 한다. 만약 연결된 음이 계류음처럼 준비되었지만 위로 해결된다면, 이를 지연음이라고 부른다. 일반적인 지연음에는 2-3과 7-8 지연음이 포함된다.
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비화음 강박 비화음
장식된 계류음은 일반적이며, 포르타멘토 또는 이중 8분음표로 구성되며, 두 번째는 낮은 이웃음이다.
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계류음의 연쇄는 대위법의 4종에 해당한다. 예를 들어 코렐리의 크리스마스 협주곡 2악장에서 찾아볼 수 있다.
아포지아투라(APP)는 하나의 화음 구성음에서 도약으로 접근하고 다른 화음 구성음으로 순차적으로 해결되는("화음 구성음을 초과하는") 강박 불완전 이웃음의 한 유형이다.
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비화성 저음은 자신이 쓰인 화음의 구성원이 아닌 저음이다. 예로는 엘렉트라 화음이 있다. 스트라빈스키의 시편 교향곡 3악장에서 비화성 저음의 한 예시.
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비화음 세 음 이상을 포함하는 것
변성음(CT)은 연속적인 두 개의 비화음이다. 화음 구성음이 비화음으로 순차 진행하고, 그 비화음이 다른 비화음으로 도약한 다음, 순차 진행으로 화음 구성음, 종종 같은 화음 구성음으로 이어진다. 이는 중간에 생략되거나 암시된 음이 있는 이웃음을 암시할 수 있다. 또한 이중 이웃음 또는 이웃 그룹이라고도 한다.
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또 다른 형태의 비화음은 지속음 또는 페달 음정(PD) 또는 음으로, 거의 항상 으뜸음 또는 딸림음이며, 일련의 화음 변화를 통해 유지된다. 지속음은 거의 항상 가장 낮은 성부에 있다(이 용어는 오르간 연주에서 유래했다). 그러나 상성부에 있을 수도 있는데, 이때는 전위 지속음이라고 불린다. 또한 상성부와 하성부 사이에 있을 수도 있는데, 이때는 내부 지속음이라고 불린다.
비화음 반음계적 비화성음
반음계적 비화성음은 반음계적이거나 조 밖에 있는 비화성음으로, 반음 진행을 만들어낸다. 특히 반음계적 아포지아투라와 반음계적 경과음의 사용은 낭만주의 시대에 증가했다. 아래 예시는 쇼팽의 전주곡 21번, 작품번호 28의 처음 4마디에 있는 반음계적 비화성음(빨간색)을 보여준다.
비화음 각주
출처
Jonas, Oswald (1982). 《Introduction to the Theory of Heinrich Schenker》 (translation of Das Wesen des musikalischen Kunstwerks: Eine Einführung in die Lehre Heinrich Schenkers (1934)). 번역 John Rothgeb. Longman. ISBN 0-582-28227-6.
전국 정전 협정
전국 정전 협정(Nationwide Ceasefire Agreement, NCA), 공식적으로는 미얀마 연방 공화국 정부와 소수민족 무장 단체 간의 전국 정전 협정(버마어: တစ်နိုင်ငံလုံး ပစ်ခတ်တိုက်ခိုက်မှု ရပ်စဲရေးသဘောတူစာချုပ်)은 미얀마 정부와 정부에 의해 "소수민족 무장 단체"(EAOs)로 공식적으로 알려진 다양한 소수민족 반군 단체 대표들 간의 중요한 정전 협정이다. 이 초안은 2015년 3월 31일에 초대된 당사자들의 대다수에 의해 합의되었고, 2015년 10월 15일에 테인 세인 대통령이 협정에 서명했다. 서명식에는 유엔, 영국, 노르웨이, 일본 및 미국의 참관인과 대표들이 참석했다. 정부는 매년 협정 서명 기념일에 기념식을 개최한다.
전국 정전 협정
미얀마 정부는 원래 15개의 다른 소수민족 반군 단체에 장기 평화 협상에 참여하도록 초청했다. 그러나 초청받은 단체 중 7곳은 불공정하다고 인식하여 협상 중에 거절하거나 이탈했다.
라후 민주 연합과 신몬주당은 나중에 정전에 참여하여 2018년 2월 13일에 협정에 서명했다.
2021년 2월 1일 쿠데타 이후, 따머도는 흘리파우 타운십의 샨에 있는 샨주 복원 위원회의 캠프를 공격함으로써 정전 협정을 위반했다. 이 위반 이후, 협정 서명국 대부분은 ABSDF, CNF, KNU, PNLA를 포함하여 (가장 최근에는) 신몬주당의 분파인 NMSP (반군사독재)가 탈퇴했다.
중성자 방사화 분석
중성자 방사화 분석(Neutron activation analysis, NAA) 또는 중성자 방사화합 분석은 많은 재료에서 원소의 농도를 결정하는 데 사용되는 핵 과정이다. NAA는 시료의 화학적 형태를 무시하고 오로지 원자핵에 초점을 맞추기 때문에 원소의 이산적인 샘플링을 허용한다. 이 방법은 중성자 활성화를 기반으로 하므로 중성자원을 필요로 한다. 시료는 중성자로 충격되어 구성 원소가 방사성 동위 원소를 형성하게 된다. 각 원소의 방사성 방출 및 방사성 붕괴 경로는 오랫동안 연구되고 결정되었다. 이 정보를 사용하면 방사성 시료의 방출 스펙트럼을 연구하고 그 안에 있는 다양한 원소의 농도를 결정할 수 있다. 이 기술의 특별한 장점은 시료를 파괴하지 않아 미술품 및 역사적 유물의 분석에 사용되어 왔다는 것이다. NAA는 또한 방사성 시료의 활성을 결정하는 데 사용될 수 있다.
NAA가 조사된 시료에 직접 수행되는 경우 이를 기기 중성자 방사화 분석(INAA)이라고 한다. 어떤 경우에는 조사된 시료가 간섭 물질을 제거하거나 관심 있는 방사성 동위 원소를 농축하기 위해 화학적 분리를 거치는데, 이 기술을 방사화학적 중성자 방사화 분석(RNAA)이라고 한다.
중성자 방사화 분석
NAA는 고체, 액체, 현탁액, 슬러리, 기체에 대해 준비 없이 또는 최소한의 준비로 비파괴 분석을 수행할 수 있다. 입사 중성자와 결과적인 감마선의 침투성으로 인해 이 기술은 진정한 벌크 분석을 제공한다. 서로 다른 방사성 동위 원소는 서로 다른 반감기를 가지므로, 간섭 물질이 붕괴하여 간섭을 제거할 수 있도록 계수 시간을 지연할 수 있다. ICP-AES 및 PIXE의 도입 전까지 NAA는 ppm 미만 범위에서 최소 검출 한계를 갖는 다중 원소 분석을 수행하는 표준 분석 방법이었다. NAA의 정확도는 5% 범위이며, 상대 정밀도는 종종 0.1%보다 우수하다. NAA 사용에는 두 가지 주목할 만한 단점이 있다. 이 기술은 본질적으로 비파괴적이지만, 조사된 시료는 초기 분석 후에도 수년 동안 방사성을 유지하여 저수준에서 중수준 방사성 물질에 대한 취급 및 폐기 프로토콜이 필요하다. 또한, 적합한 활성화 원자로의 수가 감소하고 있으며, 조사 시설 부족으로 인해 이 기술은 인기가 감소하고 비용이 증가했다.
중성자 방사화 분석 개요
중성자 방사화 분석은 주요, 미량, 희귀 원소의 정성 및 정량 분석 모두에 사용되는 민감한 다중 원소 분석 기술이다. NAA는 1936년 헤베시와 레비에 의해 발견되었는데, 그들은 특정 희토류 원소를 포함하는 시료가 중성자원에 노출된 후 고도로 방사성이 된다는 것을 발견했다. 이 관찰은 원소 식별을 위해 유도된 방사능을 사용하는 것으로 이어졌다. NAA는 전자 전이가 아닌 핵 전이를 기반으로 한다는 점에서 다른 분광 분석 기술과 상당히 다르다. NAA 분석을 수행하기 위해 시료를 적절한 조사 시설에 넣고 중성자로 충격한다. 이는 존재하는 원소의 인공 방사성 동위 원소를 생성한다. 조사 후, 인공 방사성 동위 원소는 입자 또는 더 중요하게는 감마선을 방출하며 붕괴하는데, 이는 방출된 원소의 특징이다.
중성자 방사화 분석 개요
NAA 절차가 성공하려면 시료 또는 샘플을 신중하게 선택해야 한다. 많은 경우 작은 물체는 샘플링 없이도 손상되지 않은 상태로 조사 및 분석될 수 있다. 그러나 더 일반적으로는 눈에 띄지 않는 곳에 드릴로 작은 샘플을 채취한다. 약 50mg(1/20 그램)이면 충분한 샘플이므로 물체 손상이 최소화된다. 서로 다른 재료로 만들어진 두 개의 드릴 비트를 사용하여 두 개의 샘플을 채취하는 것이 좋은 방법이다. 이렇게 하면 드릴 비트 재료 자체로 인한 샘플 오염을 알 수 있다. 샘플은 고순도 선형 폴리에틸렌 또는 석영으로 만들어진 바이알에 캡슐화된다. 이 샘플 바이알은 다양한 시료 유형에 맞춰 다양한 모양과 크기로 제공된다. 샘플과 표준은 포장되어 일정한 알려진 중성자 선속으로 적절한 원자로에서 조사된다. 활성화에 사용되는 일반적인 원자로는 우라늄 핵분열을 사용하여 높은 중성자 선속과 대부분의 원소에 대해 가장 높은 민감도를 제공한다. 이러한 원자로의 중성자 선속은 1012 neutrons cm−2 s−1 정도이다. 생성되는 중성자 유형은 상대적으로 낮은 운동 에너지(KE)를 가지며, 일반적으로 0.5 eV 미만이다. 이러한 중성자를 열중성자라고 한다. 조사 시 열중성자는 비탄성 충돌을 통해 표적 핵과 상호 작용하여 중성자 포획을 유발한다. 이 충돌은 여기 상태에 있는 복합핵을 형성한다. 복합핵 내의 여기 에너지는 열중성자와 표적 핵의 결합 에너지로부터 형성된다. 이 여기 상태는 불안정하며, 복합핵은 거의 즉시 프롬프트 입자와 하나 이상의 특성 프롬프트 감마 광자를 방출하여 더 안정한 구성으로 탈여기(변환)된다. 대부분의 경우 이 더 안정한 구성은 방사성 핵을 생성한다. 새로 형성된 방사성 핵은 이제 입자와 하나 이상의 특성 지연 감마 광자를 모두 방출하여 붕괴한다. 이 붕괴 과정은 초기 탈여기보다 훨씬 느리며 방사성 핵의 고유한 반감기에 따라 달라진다. 이러한 고유한 반감기는 특정 방사성 종에 따라 다르며, 몇 분의 1초에서 몇 년까지 다양할 수 있다. 일단 조사되면 샘플은 특정 붕괴 기간 동안 방치된 다음, 방출된 입자 또는 더 일반적으로 방출된 감마선에 따라 핵 붕괴를 측정하는 검출기에 배치된다.
중성자 방사화 분석 변형
NAA는 여러 실험 매개변수에 따라 달라질 수 있다. 조사에 사용되는 중성자의 운동 에너지는 주요 실험 매개변수가 된다. 위의 설명은 느린 중성자에 의한 활성화에 대한 것으로, 느린 중성자는 원자로 내에서 완전히 감속되어 운동 에너지가 0.5 eV 미만이다. 중간 운동 에너지 중성자도 활성화에 사용될 수 있는데, 이 중성자들은 부분적으로만 감속되었고 운동 에너지가 0.5 eV에서 0.5 MeV이며, 에피열 중성자라고 불린다. 에피열 중성자를 이용한 활성화는 에피열 NAA(ENAA)로 알려져 있다. 높은 운동 에너지 중성자도 가끔 활성화에 사용되는데, 이 중성자들은 감속되지 않았고 일차 핵분열 중성자로 구성된다. 높은 운동 에너지 또는 빠른 중성자는 운동 에너지가 0.5 MeV보다 크다. 빠른 중성자를 이용한 활성화는 빠른 NAA(FNAA)로 불린다.
중성자 방사화 분석 변형
또 다른 주요 실험 매개변수는 중성자 조사 중(즉발 감마) 또는 조사 후 일정 시간 후(지연 감마, DGNAA)에 핵 붕괴 생성물(감마선 또는 입자)이 측정되는지 여부이다. PGNAA는 일반적으로 빔 포트를 통해 원자로에서 빼낸 중성자 흐름을 사용하여 수행된다. 빔 포트에서 나오는 중성자 선속은 원자로 내부보다 106배 정도 약하다. 이는 검출기를 시료에 매우 가깝게 배치하여 낮은 선속으로 인한 감도 손실을 줄임으로써 어느 정도 보상된다. PGNAA는 일반적으로 중성자 포획 단면적이 극히 높은 원소, DGNAA로 측정하기에는 너무 빠르게 붕괴하는 원소, 안정 동위 원소만 생성하는 원소, 또는 약한 붕괴 감마선 강도를 갖는 원소에 적용된다. PGNAA는 짧은 조사 시간과 짧은 붕괴 시간(종종 몇 초에서 몇 분 정도)으로 특징지어진다.
DGNAA는 인공 방사성 동위 원소를 형성하는 대다수의 원소에 적용 가능하다. DG 분석은 종종 며칠, 몇 주 또는 심지어 몇 달에 걸쳐 수행된다. 이는 단수명 방사성 동위 원소가 붕괴하도록 허용하여 효과적으로 간섭을 제거함으로써 장수명 방사성 핵종에 대한 민감도를 향상시킨다. DGNAA는 긴 조사 시간과 긴 붕괴 시간(종종 몇 시간, 몇 주 이상)으로 특징지어진다.
중성자 방사화 분석 중성자원
다양한 종류의 중성자원이 사용될 수 있다.
일부 원자로는 다양한 목적의 방사성 동위 원소 생산을 위한 시료의 중성자 조사에 사용된다. 시료는 조사 용기에 담겨 원자로에 배치될 수 있다. 에피열 중성자가 조사에 필요한 경우 카드 뮴을 사용하여 열중성자를 걸러낼 수 있다.
상대적으로 간단한 판스워스-허시 푸서는 NAA 실험을 위한 중성자를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 종류의 장비의 장점은 작고 종종 탁상형이며 단순히 켜고 끌 수 있다는 것이다. 단점은 이러한 유형의 소스가 원자로를 사용하여 얻을 수 있는 중성자 선속을 생성하지 못한다는 것이다.
현장의 많은 연구자들에게 원자로는 너무 비싼 품목이다. 대신, 알파 방출체와 베릴륨의 조합을 사용하는 중성자 선원을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 선원들은 원자로보다 훨씬 약한 경향이 있다.
이것들은 중성자 펄스를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 표적 동위 원소의 붕괴가 매우 빠른 일부 활성화 작업에 사용되었다. 예를 들어 유정에서 사용된다.
중성자 방사화 분석 검출기
NAA에는 여러 가지 검출기 유형과 구성이 사용된다. 대부분은 방출된 감마선을 감지하도록 설계되었다. NAA에서 가장 흔하게 접하는 감마선 검출기 유형은 기체 이온화형, 섬광형, 반도체형이다. 이 중에서 섬광형과 반도체형이 가장 널리 사용된다. 두 가지 검출기 구성이 사용되는데, PGNAA에 사용되는 평면 검출기와 DGNAA에 사용되는 웰(well) 검출기이다. 평면 검출기는 평평하고 넓은 집광 면적을 가지며 시료에 가깝게 배치할 수 있다. 웰 검출기는 넓은 집광 면적으로 시료를 '둘러싼다'.
섬광형 검출기는 감마선 광자와 충돌할 때 빛을 방출하는 방사선 민감 결정, 가장 일반적으로 탈륨 도핑 요오드화나트륨(NaI(Tl))을 사용한다. 이 검출기들은 뛰어난 감도와 안정성, 그리고 합리적인 분해능을 가지고 있다.
중성자 방사화 분석 검출기
반도체 검출기는 반도체 원소인 저마늄을 활용한다. 저마늄은 p-i-n (양-고유-음) 다이오드를 형성하도록 가공되며, 액체 질소로 약 77 K까지 냉각하여 암전류와 검출기 노이즈를 줄이면 입사 복사의 광자 에너지에 비례하는 신호를 생성한다. 저마늄 검출기에는 리튬 표류 저마늄(Ge(Li), '젤리'로 발음됨)과 고순도 저마늄(HPGe)의 두 가지 유형이 있다.
반도체 원소인 규소도 사용될 수 있지만, 저마늄이 원자 번호가 높아 고에너지 감마선을 멈추고 감지하는 데 더 효율적이기 때문에 선호된다. Ge(Li) 및 HPGe 검출기 모두 뛰어난 감도와 분해능을 가지고 있지만, Ge(Li) 검출기는 실온에서 불안정하여 리튬이 고유 영역으로 표류하여 검출기를 손상시킨다. 표류되지 않은 고순도 저마늄의 개발로 이 문제가 해결되었다.
입자 검출기는 알파(α) 및 베타(β) 입자 방출을 감지하는 데 사용될 수도 있지만, 이러한 입자는 샘플 표면에서만 방출되며 대기 가스에 흡수되거나 감쇠되는 경우가 많아 효과적으로 감지하려면 값비싼 진공 조건이 필요하므로 덜 선호된다. 그러나 감마선은 대기 가스에 흡수되거나 감쇠되지 않으며, 샘플 깊숙한 곳에서도 최소한의 흡수로 빠져나올 수 있다.
중성자 방사화 분석 분석 능력
NAA는 실험 절차에 따라 최대 74개 원소를 검출할 수 있으며, 최소 검출 한계는 조사 중인 원소에 따라 0.1에서 100만 ng/g까지 다양하다. 더 무거운 원소는 핵이 더 크기 때문에 중성자 포획 단면적이 더 크고 활성화될 가능성이 더 높다. 일부 핵은 여러 중성자를 포획하고 상대적으로 안정하게 유지되어 수개월 또는 심지어 수년 동안 변환되거나 붕괴되지 않는다. 다른 핵은 즉시 붕괴하거나 안정 동위 원소만 형성하며 PGNAA를 통해서만 식별할 수 있다.