KR100402331B1 - 휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 휴대용 방사선 계측기에 관한 것이다.

이는특히, 케이스와 상기 케이스의 내측에 설치되어 방사선을 검출하는 방사선 검출부와 상기 검출부에 의해 검출되는 측정값중 제어패널에 의해 제어되어 필요로 하는 일정범위의 데이터값으로 변환시키는 제어·연산부및 상기 제어연산부의 산출값을 출력시키는 출력부와 상기 계측기에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

이에따라, 저선량율과 고선량율을 감지하는 검출관 사이에 히스테리부를 주어 출력값의 변동특성을 최소화 함으로써 안정된 지시값을 얻도록 하는 방사선 계측기를 제공한다.

상기 방사선 계측기의 계측방법을 제공한다.

Description

휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법{A Portable Radiation Survey Meter and method of Measurement thereof}

본 발명은 휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법에 관한 것으로서 이는 특히, 방사선을 검출하는 방사선 검출부와 상기 검출부에 의해 검출되는 측정값을 일정범위의 데이터값으로 변환시키는 제어·연산부및 상기 제어·연산부의 산출값을 출력시키는 출력부와 상기 계측기에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 구성으로 저준위 방사선량율과 고준위 방사선량율을 감지하는 각각의 센서에 의해 출력값의 변동폭을 최소화 하여 안정된 출력값을 얻으며, 응답속도를 빠르게 하는 휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법에 관한 것이다.

일반적으로 방사선은 질병의 치료, 진단, 건설기계등의 안정성 검사, 농산물의 품종개발및 장기보존등의 여러 분야에서 이용되고 있다.

특히, 원자력발전소, 의료기관, 비파괴 검사 전문업체 등에서 그 사용범위가 확산되고 있다.

그리고, 가이거-뮬러(GM:Geiger-Mueller 이하 "지엠" 이라함)검출관을 내장한 방사선 검출기가 개발되어 공간선량율을 측정하는데 사용되고 있으나, 이는 고선량율과 저선량율을 각각 감지토록 설치되는 복수의 검출관 사이에서 발생하는 거짓펄스에 의해 출력되는 측정값을 변동폭이 증가하여 출력데이터를 안정화 시킬수 없는 단점이 있다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 검출기의 가동시간을 증가시키도록 하고, 신호 파형을 안정화 시키도록 하며, 방습효과를 가져와 기기의 오작동을 최소화 하고, 계측을 위한 설정값을 사용자가 임의로 설정할수 있도록 하며, 빠른 응답특성과 측정오차를 줄일수 있도록 하는 휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법을 제공하는데 있다.

도1a,b는 각각 본 발명에 따른 방사선 계측기의 분해도및 결합상태 단면도.

도2는 본 발명에 따른 방사선 계측기를 도시한 블록도.

도3a,b,c는 각각 본 발명에 따른 방사선 계측기의 거짓펄스 방지부에 의한 특성 그래프도.

도4는 본 발명에 따른 검출관의 연결상태도.

도5는 본 발명에 따른 방사선 계측방법을 도시한 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...케이스 110...상부커버

120...하부커버 210...지엠검출관

310...계수기 320...연산기

상기 목적들을 달성하기 위해 본 발명은, 상,하부커버가 실링부재를 개재하여 밀봉 결합되는 케이스;

상기 케이스의 내측에 설치되며, 저선량율의 방사선을 검출하는 제1검출관과 고선량율의 방사선을 검출하는 제2검출관으로서 구성되는 방사선 검출부;

계수기와 연산기및 상기 입출력 포트와 상기 연산기를 제어하는 마이콤으로 구성되는 제어·연산부;

상기 방사선검출부와 제어·연산부에 전원을 공급하도록 설치되는 전원공급부;및,

상기 제어·연산부에 연결되어 측정 데이터 값을 출력토록 설치되는 출력부를 포함하여 구성되는 휴대용 방사선 계측기를 제공한다.

한편, 본 발명은, 전원의 인가되어 자체작동시험을 수행한후 초기화 하는 단계;

계수및 제어패널의 수치를 입력하는 단계;

거짓펄스 방지수단이 설치되는 복수의 검출관에 의해 방사선 신호를 검지하는 단계;

검지된 방사선 신호중 통계창 방식에 의해 누적값을 산출하는 단계;

상기 누적값을 출력부에 표시하는 단계를 포함하여 구성되는 방사선 계측방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1 내지 도4에서 도시한 바와같이 본 발명의 방사선 계측기는, 케이스(100)와 방사선 검출부(200)와 제어·연산부(300)와 전원공급부(400)및 출력부(500)로서 이루어 진다.

상기 케이스(100)는, 상부커버(110)와 상기 상부커버(110)와 실링부재(130)를 개재하여 결합되는 하부커버(120)로서 구성되며, 상기 상부커버(110)는, 상부에 표시창이 부착되는 관통홀(110b)이 형성되며, 멤부레인스위치패널이 부착되는 지지면(110c)이 형성되고, 내측에 스피커(110d)가 부착되는 고정홀(110e)이 형성된다.

상기 상부커버(110)에 고정되는 하부커버(120)는, 저면에 밧데리 장착홀(120a)이 일체로 형성되어 그 일측에 지지커버(120b)가 회전 가능토록 연결되고, 상기 지지커버(120b)는, 동전등을 이용하여 결합및 분해가 가능한 고정스크류(120c)에 의해 하부커버(120)에 고정된다.

상기 방사선 검출부(200)는, 복수의 지엠검출관(210)과 이에 연결되는 증폭기(220), 표준펄스 발생기(240)및 상기 지엠검출관(210)에 고전압을 공급하는 고전압공급장치(230)로서 구성된다.

상기 지엠검출관(210)은, 저선량율의 방사선을 검출하는 제1검출관(210a)과 고선량율의 방사선을 검출하는 제2검출관(210b)으로서 구성되고, 상기 제1검출관(210a)의 일측에 다이오드(250)와 고전압 트랜지스터(260)가 순차로 연결된다.

상기 방사선 검출부(200)에 의해 검출되는 펄스형 신호를 제어·연산부(300)는, 계수기(310)와 연산기(320)및 상기 입출력 포트(330)와 상기 연산기(320)를 제어하는 마이콤(340)으로 구성된다.

상기 검출관(110)의 검지영역에 히스테리시스(hydteresis)를 적용하여 검출한다.

또한, 상기 제어·연산부(300)는, 상기 상부커버(110)의 상부에 결합되는 멤브레인스위치 패널(350)과 연결되어 제어된다.

그리고, 상기 멤브레인스위치패널(350)은, 밀봉시트(350a)와 멤브레인스위치(350b)및 플렉시블기판(350c)으로 구성된다.

상기 방사선검출부(200)와 제어·연산부(300)에 전원을 공급토록 하부커버(120)의 밧데리 장착홀(120a)에 장착되는 건전지(410)에 의해 직류 전원을 공급하도록 주전원공급장치(420)를 갖는 전원공급부(400)가 설치된다.

상기 제어·연산부(300)에 연결되어 측정 데이터 값을 출력토록 설치되는 출력부(500)는, 엘시디기판(510)과 백라이트(520)로서 구성되며, 한글과 영문으로의 표시가 가능토록 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 효과를 설명한다.

도1내지 도4에서와 같이, 전원공급부에 의한 전원의 공급시 일반적인 제1검출관(210a)와 제2검출관(210b)를 동시에 동작시키면 한쪽에서 방전이 일어나는 순간 다른쪽의 검출관에서 전압 출렁임이 발생되어 거짓펄스를 발생시키게 되나 본 발명에서는 도3에서와 같이 제1검출관(210a)의 신호 연결부에 연결되는 다이오드(250)에 의해 거짓펄스의 발생이 방지되어 안정화된 신호의 출력이 가능토록 된다.

또한, 고선량율 영역에서 제1검출관(210a)의 신호는 차단되지만 작동은 계속되어 거짓펄스 발생등 오동작의 염려가 있으나 본 발명에서는 이를 제1검출관(210a)에 연결되는 고전압용 트랜지스터(260)에 의해 작동전압 이하로 낮출수 있도록 함으로써 고전압의 인가에 의한 거짓펄스 발생을 억제 하였다.

그리고, 상기 방사선검출부(200)의 제1검출관(210a)와 제2검출관(210b)에 의해 감지되는 싸이클중 직전 싸이클의 값과 현재 측정되는 싸이클 값의 변동폭이 큰 상태가 지속되면 지시값의 판독이 힘들게 되나 본 발명에서는 도3에서와 같이 상호 중복되는 히스테리시스를 적용하여 시상수 결정방법을 개선하였다.

또한, 그리고, 상기 방사선검출부(200)의 제1검출관(210a)와 제2검출관(210b)에 의해 감지되는 싸이클중 직전 싸이클의 값과 금번 측정되는 싸이클 값의 변동폭이 큰 상태가 지속되면 지시값의 판독이 힘들게 되나 본 발명에서는 시상수 값의 결정방법을 개선하고 검출관의 제어와 스케일변환에 있어 상호 중복되는 구간인 히스테리시스를 적용하여 지시값을 안정화함으로써 응답특성을 개선하였다.

상기 히스테리시스의 적용을 설명하면, 제3a,b,c에서와 같이 저선량율 영역과 고선량율 영역을 나누는 기준값을 고정할 경우 그 기준값 근방의 선량율 선장에서 측정하게 되면 측정값의 통계적 요동에 의해 저선량율 영역의 검출관 작동상태가 자주 바뀌는 일이 발생되어 안정된 지시값을 출력할수 없었으나 히스테리시스를 두어 기준값을 달리하도록 하였다.

또한, 윗단계의 스케일로 바뀔때와 아랫단계의 스케일로 바뀌는 기준값 사이에 여유(히스테리시스)를 두어 잦은 스케일의 변화에 따른 지시값 판독의 어려움을 해소하였다.

한편, 도5에서와 같이 본 발명은, 전원의 인가되어 자체작동시험을 수행하고, 시험이 완료되면 방사선의 감지를 위한 초기화 상태가 된다.

상기 계측기의 제어패널 조작을 통하여 계수및 측정오차와 측정범위를 입력한다.

측정범위의 입력후 계측기를 동작시켜 거짓펄스 방지수단이 설치되는 복수의 검출관에 의해 방사선 신호를 검지한다.

이때, 상기 거짓펄수 방지수단은, 다이오드와 고전압트랜지스터로서 구성되며, 고선량율과 저선량율의 감지영역을 상호 교차토록 하는 히스테리시스를 갖도록 설치된다.

그리고, 검지된 방사선 신호를 통계창의 방식에 의해 처리하여 누적값을 구한다.

상기 통계창 방식은, 입력된 지시값에 대하여 2배의 범위를 벗어난 경우 이전의 누적값을 버리고 새 측정값으로 부터 누적값을 구한다.

상기 지시값이 이전의 누적값에 비하여 2배를 벋어나지 않으면 상기 지시값을 출력부를 통하여 출력토록 한다.

상기와 같은 동작으로 이루어진 방사선 계측방법을 설명한다.

도5에서와 같이, 누적값은 매 측정 싸이클에서 시상수(time constant) τ를결정하기 위하여 식1을 사용하였으며, 여기서 상대표준편차는 0.1로 두어 측정시간이 증가함에 따라 그 통계오차가 10% 이내로 수렴할수 있도록 시상수 값을 결정하였으며, 상기 상대표준편차의 적용범위에 따라 그 통계오차는 변할수 있다.

식1은

여기서 τ: 시상수, RSD = 0.1

여기에서 D_i: i번째의 출력값(cps)

S_i: i번째 측정값(cps),τ: 시상수(sec)

여기서 A_i: 평균화된 누적값, τ_i: 상대표준편차(RSD:Relative Standard Deviation)로 부터 결정한다.

로 부터 산출된다.

그리고, 상기 검지된 방사선 신호중 측정값이 직전 싸이클 통계오차의 2배의 범위를 벗어날 경우 이전의 누적값을 버리고 다시 측정을 시작하도록 하여 급격한 선장변화에 신속하게 응답할수 있도록 하였다.

또한, 첫번째 싸이클의 계수값이 이후에 수렴되는 평균값과 차이가 큰 값일 경우 지시값이 수렴될 때까지 적합하지 않는 지시값을 표시하는 경우가 발생하는데, 이를 시상수 값이 낮은 값에서 차차 큰 값으로 바꾸어 지도록 하여 초기에 적합한 값에 이르는 시간을 줄일수 있도록 한다,

더하여, 극저선량율 측정시에는 백그라운드에서 출현가능한 계수값 이하에서는 통계창을 적용하지 않도록 하여 잦은 변동을 보이는 백그라운드의 측정시 안정적인 출력값을 얻을수 있도록 한다.

그리고, 교정상수 조정기능에 의해 제어패널의 버튼을 누르면 측정상태에서 벗어나 교정상수 조정화면으로 바뀌게 되고, 이를 통하여 교정상수를 조정할수 있도록 되며, 다시한면 단위변환 버튼을 누르면 측정화면으로 되돌아와 설정된 교정상수가 적용된다.

또한, 교정되는 아이콘을 일정한 간격으로 깜박아게 하였고, 아이콘의 점멸시 스피커를 통하여 경보음을 발생토록 하였다.

이와같이 본 발명의 휴대용 방사선 계측기및 그 계측방법에 의하면, 검출기의 가동시간을 증가시키도록 하고, 신호 파형을 안정화 시키도록 하며, 방습효과를 가져와 기기의 오작동을 최소화 하고, 계측을 위한 설정값을 사용자가 임의로 설정할수 있도록 한다.

또한, 방사선장의 급격한 변화에 대한 응답속도를 빠르게 하고, 적합한 지시값에 이르는 측정시간을 단축하며, 백그라운드의 응답특성을 개선하게 되는 우수한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (13)

1. 상,하부커버가 실링부재를 개재하여 밀봉 결합되는 케이스;

   상기 케이스의 내측에서 고전압공급장치에 의해 동작하도록 설치되며, 저선량율의 방사선을 검출하는 제1센서와 고선량율의 방사선을 검출하는 제2센서로 이루어지면서 히스테리시스를 갖도록 설치되는 지엠검출관과, 상기 검출관에서 검출되는 방사선 검출신호를 증폭하는 증폭기및, 상기 증폭기를 통과하는 신호를 전달하는 표준펄스 생성기로 이루어 지는 방사선 검출부;

   상기 방사선 검출부의 펄스신호를 처리하여 맴브레인스위치패널을 통하여 입력되는 제어치에 적합하게 방사선량 단위의 디지털 신호로 제어하도록 계수기와 연산기및 이를 제어하는 마이콤이 설치되는 제어·연산부;

   상기 제어·연산부에 의해 제어되는 디지털 신호를 표시하는 엘시디기판과 그 저면에 연결되는 백라이트로 구성되는 출력부;및,

   상기 방사선 검출부와 제어·연산부및 출력부에 연결되어 직류 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 구성으로 이루어진 방사선 계측기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 방사선 검출관, 전압의 출렁임을 방지토록 다이오드가 연결되고, 지엠검출관에 인가되는 고전압을 작동전압을 이하로 낮추도록 고전압용 트랜지스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 방사선 계측기
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 제어·연산부는, 외부의 정보를 주고받기 위한 무선통신수단이 연결되는 것을 특징으로 하는 방사선 계측기
6. 제1항에 있어서, 상기 케이스는, 표시창이 부착되는 관통홀이 형성되며, 멤부레인스위치패널이 부착되는 지지면이 함몰 형성되고, 내측에 스피커가 부착되는 상부커버;

   상기 상부커버의 저부에 결합되며, 저면에 밧데리 장착홀이 일체로 형성되어 그 일측에 커버가 연결되는 하부커버로 구성되며, 상기 상하부커버의 결합시 실링부재가 개재되어 긴밀하게 결합토록 되는 것을 특징으로 하는 방사선 계측기
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 멤브레인스위치 패널은, 밀봉시트와 멤브레인스위치및 플렉시블기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 계측기
8. 전원이 인가되어 자체작동시험을 수행한후 시스템을 초기화 하는 단계;

   제어패널을 통하여 원하는 측정범위및 교정상수를 입력하는 단계;

   히스테리시스를 갖는 복수의 지엠검출관에 의해 방사선 신호를 검출하는 단계;

   검출된 방사선 신호를 통계창의 방식에 의해 처리하여 누적값을 산출하는 단계;및,

   상기 누적값을 출력하는 단계를 포함하는 방사선 계측방법
9. 제8항에 있어서, 상기 통계오차가 10% 범위에 들수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 계측방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제어패널을 통하여 원하는 측정범위및 교정상수를 입력하는 단계는, 제어패널의 버튼을 누르면 측정상태에서 벗어나 교정상수 조정화면으로 바뀌게 되어 교정상수를 조정토록 하고, 다시한번 누르면 측정화면으로 복원되면서 교정상수가 적용되는 것을 특징으로 하는 방사선 측정방법
11. 제8항 또는 제10항에 있어서, 상기 제어패널을 통하여 원하는 측정범위및 교정상수를 입력하는 단계는, 교정되는 아이콘을 일정한 간격으로 깜박이게 하고, 아이콘의 점멸시 스피커를 통하여 경보음이 발생토록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 측정방법
12. 제8항에 있어서, 상기 통계창 방식은, 지엠검출관에 의해 복수번 검지토록 되는 신호중 각각의 신호는 식1에 의해 환산된후 입력된 지시값에 대하여 2배의 범위를 벗어난 경우 이전의 입력값을 버리고 새로운 측정값으로 부터 누적값을 구하며,

    상기 식1은

    여기서 τ: 시상수, RSD = 0.1 이며,

    여기에서 D_i: i번째의 출력값(cps)

    S_i: i번째 측정값(cps),τ: 시상수(sec)

    여기서 A_i: 평균화된 누적값인 것을 특징으로 하는 방사선 측정방법
13. 제12항에 있어서, 상기 통계창은, 백그라운드 측정과 같이 극저선량율 영역에서는 수행하지 않으며, 통계창을 적용하여 이전 입력값을 버리는 경우에는 시상수값을 작은 값에서부터 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 측정방법