Gafchromic EBT2 필름 회전각에 따른 흡수 스펙트럼 특성

초록

본 연구는 6 MV 광자빔으로 300 cGy를 조사한 Gafchromic EBT2 필름의 가시광선 영역 흡수 스펙트럼을 0°~360° 회전각도별로 측정하고, Lorentzian 함수로 피팅하였다. 주요 흡수 피크는 586 nm(녹색)와 634 nm(적색)이며, 회전각에 따라 적색 피크 영역의 총 면적이 45°(225°)에서 최대, 90°(270°)에서 최소가 된다. 파장 위치는 각도 변화에 따라 2.4 nm 이내로 거의 변하지 않으며, 0°와 360°에서 동일한 스펙트럼을 보여 히스테리시스가 없음을 확인하였다. 이러한 각도 의존성은 RGB 채널별 필름 선량 측정에 영향을 미친다.

상세 요약

본 논문은 방사선 치료 품질 관리에서 널리 사용되는 Gafchromic EBT2 필름의 광학적 특성을 정밀하게 규명하고자, 필름을 6 MV X‑ray 빔으로 300 cGy 조사한 뒤 24 시간 후에 다양한 회전각(0°~360°, 45° 간격)에서 가시광선 영역(≈400–700 nm)의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 스펙트럼 분석에 Lorentzian 함수를 적용해 7개의 개별 피크(542, 558, 578, 586, 626, 634, 641 nm)를 도출했으며, 특히 586 nm(녹색)와 634 nm(적색) 피크가 두드러진 흡수 중심을 형성한다는 점을 강조한다. 각도에 따른 흡수 강도 변화를 정량화하기 위해 피크 면적(통합 흡광도)을 계산했으며, 적색 밴드(≈620–640 nm)의 면적은 45°와 225°에서 최대값을, 90°와 270°에서 최소값을 보였다. 이는 필름 내부의 색소 입자(주로 차콜 및 다이옥신 유도체)가 비등방성 배열을 가지고 있어, 빛의 입사 방향에 따라 유효 광학 경로가 달라지는 현상으로 해석될 수 있다. 반면, 녹색 및 청색 피크는 180° 주기의 변동을 보이며, 최소값이 90°·270°, 최대값이 0°·180°에 위치한다. 흡수 피크의 파장 위치는 모든 각도에서 2.4 nm 이내로 변동이 없으며, 이는 색소의 전자 전이 에너지 자체는 회전각에 영향을 받지 않음을 의미한다. 또한 0°와 360°에서 동일한 스펙트럼을 확인함으로써, 측정 과정에서 발생할 수 있는 히스테리시스나 기계적 변형이 없음을 입증하였다. 이러한 결과는 디지털 스캔 기반 필름 측정 시, 스캔 방향과 필름 배향이 RGB 채널별 흡광도에 미치는 영향을 정량화하는 데 중요한 근거를 제공한다. 특히, 적색 채널은 선량 의존성이 가장 높으며, 회전각에 따른 변동이 10 % 이상일 수 있어, 임상에서 동일한 배향을 유지하거나 보정 알고리즘을 적용해야 함을 시사한다. 연구는 Lorentzian 피팅을 통한 스펙트럼 분해가 복합 흡수 피크를 정확히 정량화하는 데 유용함을 보여주며, 향후 다른 Gafchromic 시리즈(EBT3, EBT-XD)와 비교 연구를 통해 색소 구조와 광학 이방성 간의 상관관계를 탐구할 여지를 남긴다.