KR100499665B1 - 광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 서로 다른 대역의 감마 방사선을 검출하는 복수의 센서와, 상기 센서들의 센싱출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력값을 특정 전압레벨로 조정하는 전압조정부와; 상기 전압조정부의 출력을 인가받아 그 검출결과를 표시하도록 제어함과 아울러 그 전압조정부의 출력을 카운팅하여 그 결과에 따라 상기 복수의 센서중 하나를 선택하여 감마 방사선을 측정하도록 제어하는 마이크로 프로세서로 구성되어, 측정되는 감마 방사선의 선원 강도에 따라 복수의 센서중 적당한 대역의 센서를 자동으로 선택하여 측정함으로써, 사용자의 특별한 조작없이 측정에 적당한 센서를 이용하여 방사선을 측정할 수 있어 사용의 편의성을 증대시키는 효과가 있으며, 센서를 변경하는 기준값을 동일하게 설정하지 않고, 오버랩핑되도록 설정하여 동작시 하나의 센서를 구동하는 것과 같이 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법{MEASURING APPARATUS FOR BROADBAND GAMMA RADIOACTIVE RAY AND METHOD THEREOF}

본 발명은 광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 센서를 구비하여 외부 방사선 선원의 강도에 따라 적당한 센서를 자동으로 선택하여 방사선을 측정하는 광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 방사선 측정장치는 하나의 센서를 사용하여 좁은 범위의 방사능을 측정하였다. 이와 같은 방사선 측정장치는 측정범위가 제한적이어서, 광대역 감마 방사선을 측정하기 위해서는 각기 측정범위가 다른 다수의 장치를 사용하여 방사선을 측정하였다.

이는 비용의 증가 뿐만 아니라 휴대 및 사용에 불편함이 있었으며, 이를 감안하여 측정 범위가 다른 다수의 센서를 구비하여, 수동으로 센서를 선택함으로써 하나의 장치에서 광대역의 감마 방사선을 측정할 수 있는 장치가 개발되어 사용하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래 광대역 감마 방사선 측정장치는 측정하고자 하는 방사선 선원의 강도범위에 따라 수동으로 센서를 선택해야 한다.

이처럼 사용자가 방사선 측정장치의 센서를 선택하여 측정하고자 하는 강도의 감마선을 측정하는 경우, 그 사용이 번거롭고 적당한 센서를 선택하지 않은 경우 정확한 측정을 할 수 없는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 방사선 선원의 강도에 따라 측정에 적합한 센서가 선택되는 광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적은 서로 다른 대역의 감마 방사선을 검출하는 복수의 센서와; 상기 센서들의 센싱출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력값을 특정 전압레벨로 조정하는 전압조정부와; 상기 전압조정부의 출력을 인가받아 그 검출결과를 표시하도록 제어함과 아울러 그 전압조정부의 출력을 카운팅하여 그 결과에 따라 상기 복수의 센서중 하나를 선택하여 감마 방사선을 측정하도록 제어하는 마이크로 프로세서로 구성하고, 다수의 센서 중 현재 동작 중인 센서의 센싱출력신호를 증폭하여 특정 전압레벨로 변환하는 단계와; 상기 특정 전압레벨로 변환된 검출신호를 인가받아 내부 클럭신호에 동기를 맞춰 펄스 수를 카운팅하는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제1기준값보다 큰 경우 그 동작되는 센서보다 검출대역이 높은 센서를 동작시키는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제2기준값보다 작은 경우 그 동작되는 센서보다 검출대역이 낮은 센서를 동작시키는 단계로 이루어져 감마 방사선을 측정하도록 함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명 광대역 감마 방사선 측정장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 검출신호(SI)를 인가받아 초당 펄스 수를 검사하여 그 결과에 따라 센서 선택신호(GM_CTR1, GM_CTR2)를 출력하는 마이크로 프로세서(1)와; 상기 센서 선택신호(GM_CTR1)에 따라 입력제어신호(IN_CTR1)의 출력을 제어하는 제1신호처리부(2)와; 상기 입력제어신호(IN_CTR1)를 인가받아 낮은 대역의 감마 방사선을 검출하는 저선율센서(3)와; 상기 센서 선택신호(GM_CTR2)에 따라 입력제어신호(IN_CTR2)의 출력을 제어하는 제2신호처리부(4)와; 상기 입력제어신호(IN_CTR2)를 인가받아 높은 대역의 감마 방사선을 검출하는 고선율센서(5)와; 상기 저선율센서(3) 또는 고선율센서(5)의 출력신호를 증폭하는 증폭기(8)와; 상기 증폭기(8)의 출력신호를 TTL 신호로 변환하여 마이크로 프로세서(1)에 검출신호(SI)를 출력하는 TTL신호변환부(9)와; 상기 마이크로 프로세서(1)의 전력제어신호(PWR_CTR)에 따라 저선율센서(3) 또는 고선율센서(5)를 선택하여 구동하는 센서구동부(7)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 구성을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 마이크로 프로세서(1)는 전력제어신호(PWR_CTR)를 출력함과 아울러 센서 선택신호(GM_CTR1)와 센서 선택신호(GM_CTR2)를 저전위로 출력한다.

상기 마이크로 프로세서(1)의 동작에 의해 저전위의 센서 선택신호(GM_CTR1)를 인가받은 제1신호처리부(2)는 입력제어신호(IN_CTR1)를 저선율센서(3)로 출력한다.

도2는 상기 제1신호처리부(2)의 회도로로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 저전위의 센서 선택신호(GM_CTR1)를 저항(R1)을 통해 인가받은 트랜지스터(TR1)는 TTL기준전압(EXTVDD)와의 관계에 의해 도통되어, 트랜지스터(TR2)가 전원전압(EXTVDD)에 의해 도통되도록 하고, 그 트랜지스터(TR2)가 도통됨에 따라 입력제어신호(IN_CTR1)가 저선율센서(3)에 인가되도록 한다.

또한, 도3은 상기 제2신호처리부(4)의 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 센서 선택신호(GM_CTR2)가 저항(R3)을 통해 입력됨에 따라 도통제어되어 입력제어신호(IN_CTR2)를 고선율센서(5)에 인가제어하는 트랜지스터(TR3)로 구성된다.

상기의 예 즉 저선율센서(3)를 선택하는 경우 상기 센서 선택신호(GM_CTR2)가 저전위로 인가되어 트랜지스터(TR3)는 오프되고, 입력제어신호(IN_CTR2)는 고선율센서(5)에 인가되지 않는다.

상기와 같이 입력제어신호(IN_CTR1)을 인가받은 저선율센서(3)는 마이크로 프로세서(1)의 전력제어신호(PWR_CTR)에 의해 동작하게 된다.

이와 같이 전력제어신호(PWR_CTR)에 의한 전원과 입력제어신호(IN_CTR1)를 인가받은 저선율센서(3)는 지정된 대역의 감마선을 검출하고, 그 결과를 출력한다.

그 다음, 상기 저선율센서(3)의 센싱결과를 인가받은 증폭기(8)는 소정의 전압레벨로 센싱결과를 증폭한다.

아래의 표1은 저선율센서(3)를 선택한 경우 제1 및 제2신호처리부에 인가되는 센서선택신호(GM_CTR)와, 입력제어신호(IN_CTR)의 상태를 보인 것이다.

항목	GM_CTR	IN_CTR
제1신호처리부	L	L
제2신호처리부	L	H

또한, 고선율센서(5)를 선택하는 경우의 센서선택신호(GM_CTR)과 입력제어신호(IN_CTR)의 상태를 표2에 나타내었다.

항목	GM_CTR	IN_CTR
제1신호처리부	H	H
제2신호처리부	H	L

상기 증폭기(8)에서 증폭된 센싱결과는 TTL신호 변환부(9)로 인가되어 TTL전압레벨로 변경되고, 이는 다시 마이크로 프로세서(1)에 인가된다.

상기와 같이 TTL신호 변환부(9)의 검출신호(SI)를 인가받은 마이크로 프로세서(1)는 내부의 카운터를 이용하여 초당 펄스수를 검사한다.

이때 저선율센서(3)의 검출결과의 펄스수는 9500cps 이하이다. 이때 펄스수가 9500cps이면 선율은 약 1cGy/h이며, 이를 초과하는 펄스수이면 상기 저선율센서(3)를 이용한 센싱이 부적합 것으로 판단하게 된다.

이와 같이 검출된 결과가 9500cps이상인 경우에는 저선율센서(3)의 측정범위 밖인 것으로 마이크로 프로세서(1)에서 인식하여, 상기 센서 선택신호(GM_CTR1, GM_GTR2)의 상태를 변경하여 출력한다.

상기 표2에 도시한 바와 같이 센서 선택신호(GM_CTR1, GM_CTR2)를 저전위로 출력하여 저선율센서(3)의 동작을 정지시키고, 고선율센서(5)를 동작시킨다.

상기 고선율센서(5)의 동작에 따라 그 센싱결과는 증폭기(8)에서 증폭되고, TTL신호 변환부(9)를 거처 마이크로 프로세서(1)에 인가된다.

마이크로 프로세서(1)는 검출결과를 해석하여 디스플레이 화면에 표시하여 사용자가 검출량을 인식할 수 있도록 한다.

상기 마이크로 프로세서(1)는 설명한 바와 같이 지속적으로 내부 클럭을 이용하여 검출결과의 펄스를 카운팅하고 있으며, 상기 고선율센서(5)가 동작중일때는 130cps이하로 펄스의 수가 줄어드는지 검출한다.

이때 130cps일때 선율은 약 0.3cGy/h이다.

상기 고선율센서(5)가 동작중일때 검출된 신호의 펄스수가 130cps이하인 경우에는 다시 저선율센서(3)를 선택하여 방사선을 검출하게 된다.

상기 저선율센서(3)에서 고선율센서(5)로 변환되는 시점과 고선율센서(5)에서 저선율센서(3)로 변환되는 시점이 각각 9500cps와 130cps로 다르게 하는 이유는 두 변환 시점사이에 여유값을 두어 실제 장비가 동작할 때 하나의 센서처럼 동작하도록 하기 위한 것이며, 사용자는 디스플레이 화면에 매초마다 갱신되는 측정값을 보면서도 센서가 교체되고 있는 것인지 인지할 수 없게 된다.

이는 자동적으로 교체되는 센서에 의해 그 센서의 교체시점에서 검출결과에 변화가 생기거나, 오작동하는 것으로 보이지 않도록 그 정밀도를 유지하기 위한 것이다.

도4는 상기 마이크로 프로세서(1)의 신호처리 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 검출결과의 펄스수를 검출하고, 현재 사용하고 있는 센서의 종류에 따라 각기 다른 기준을 마련하여 그 기준을 넘어서는 경우 다른 센서를 사용하여 방사선을 측정할 수 있도록 한다.

즉, 현재 사용하는 센서가 저선율센서(3)인 경우 펄스의 수가 1cGy/h를 초과하면 고선율센서(5)로 변경하고, 현재 사용하는 센서가 고선율센서(5)인 경우 펄스의 수가 0.3cGy/h보다 작으면 저선율센서(3)를 구동하여 방사선을 측정하게 된다.

이처럼 방사선의 대역에 따라 자동으로 센서를 선택하도록 함으로써, 보다 사용의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 센서의 선택 변경시점의 기준을 서로 다르게 설정하여, 변환시점에 여유를 두어 실제 장비가 동작할때 하나의 센서를 사용하는 것처럼 표시되는 측정결과가 이상없이 표시되도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 서로다른 측정범위를 가지는 복수의 센서를 구비하는 감마 방사선 측정장치에 있어서, 측정되는 감마 방사선의 선원 강도에 따라 복수의 센서중 적당한 대역의 센서를 자동으로 선택하여 측정함으로써, 사용자의 특별한 조작없이 측정에 적당한 센서를 이용하여 방사선을 측정할 수 있어 사용의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 센서를 변경하는 기준값을 동일하게 설정하지 않고, 오버랩핑되도록 설정하여 동작시 하나의 센서를 구동하는 것과 같이 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명 광대역 감마 방사선 측정장치의 블록도.

도2는 도1에 있어서, 제1신호처리부의 회로도.

도3은 도1에 있어서, 제2신호처리부의 회로도.

도4는 도1에 있어서, 마이크로 프로세서의 신호처리 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:마이크로 프로세서 2:제1신호처리부

3:저선율센서 4:제2신호처리부

5:고선율센서 6:전원공급부

7:센서구동부 8:증폭기

9:TTL신호 변환부

Claims (5)

1. 서로 다른 대역의 감마 방사선을 검출하는 복수의 센서와; 상기 센서들의 센싱출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력값을 특정 전압레벨로 조정하는 전압조정부와; 상기 전압조정부의 출력을 인가받아 그 검출결과를 표시하도록 제어함과 아울러 그 전압조정부의 출력의 초당 펄스 수를 카운팅하여 그 결과에 따라 상기 복수의 센서 중 하나를 선택하여 감마 방사선을 측정하도록 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 감마 방사선 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서에서 출력되는 센서 선택신호에 따라 복수의 센서 각각에 입력제어신호를 인가하여 센서를 구동시키는 복수의 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 감마 방사선 측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전압조정부는 TTL(TRANSISTOR TRANSISTOR LOGIC) 레벨의 전압으로 상기 증폭부의 출력을 변환하는 것을 특징으로 하는 광대역 감마 방사선 측정장치.
4. 다수의 센서 중 현재 동작 중인 센서의 센싱출력신호를 증폭하여 특정 전압레벨로 변환하는 단계와; 상기 특정 전압레벨로 변환된 검출신호를 인가 받아 내부 클럭신호에 동기를 맞춰 펄스 수를 카운팅하는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제1기준값보다 큰 경우 그 동작되는 센서보다 검출대역이 높은 센서를 동작시키는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제2기준값보다 작은 경우 그 동작되는 센서보다 검출대역이 낮은 센서를 동작시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 감마 방사선 측정방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제1기준값과 제2기준값은 서로 다른 값이며, 상한의 값이 하한의 값보다 크게 설정되어, 두 값이 오버랩핑된 것을 특징으로 하는 광대역 감마 방사선 측정방법.