KR100907240B1 - 방사선원을 이용한 임의 형상 구조물의 비파괴 검사장치 - Google Patents

방사선원을 이용한 임의 형상 구조물의 비파괴 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관 등 임의 형상 구조물에 대하여 방사선원을 이용하여 그 구조적 결함 여부를 비파괴적으로 측정할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 선형으로 구성되는 센서부와; 상기 센서부와 대향하는 위치의 구조물 내부 또는 외부에서 측정 방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는 방사선원;으로 구성되어, 방사선원으로부터 조사되어 구조물을 통과한 방사선이 각 방사선센서에 입사됨에 따라 각 방사선센서에서 발생되는 광을 방사선센서의 위치에 따라 변동하는 광신호로 수집하여 분석함으로써, 공간적인 제약으로 인해 비파괴 검사가 난해한 구조물의 내부 구조를 용이하게 판별할 수 있는 비파괴 검사장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비파괴 검사장치는, 구조물의 표면에 밀착되어 일방향으로 연장되도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부와; 방사선을 발생시키는 방사선원과; 구조물을 사이에 두고 상기 센서부의 반대측에서, 상기 센서부가 연장된 방향과 평행하게 상기 방사선원을 이송시키는 방사선원 유도장치와; 상기 센서부의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선으로 연결되어 상기 센서부로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부;를 포함하여 구성되되, 상기 센서부는, 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 구성되는 점을 특징으로 한다.
비파괴 검사, 방사선원, 광자극형광, 섬광체, 배관, 결함

Description

방사선원을 이용한 임의 형상 구조물의 비파괴 검사장치{A nondestructive inspection apparatus for arbitrary shape structures using radiation source}
본 발명은 배관 등 임의 형상 구조물에 대하여 방사선원을 이용하여 그 구조적 결함 여부를 비파괴적으로 측정할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 선형으로 구성되는 센서부와; 상기 센서부와 대향하는 위치의 구조물 내부 또는 외부에서 측정 방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는 방사선원;으로 구성되어, 방사선원으로부터 조사되어 구조물을 통과한 방사선이 각 방사선센서에 입사됨에 따라 각 방사선센서에서 발생되는 광을 방사선센서의 위치에 따라 변동하는 광신호로 수집하여 분석함으로써, 공간적인 제약으로 인해 비파괴 검사가 난해한 구조물의 내부 구조를 용이하게 판별할 수 있는 비파괴 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 임의의 단면 형상을 가지는 선형 구조물에 대한 비파괴 검사에는 엑스선 또는 감마선과 같은 방사선을 구조물에 조사시킨 후 구조물을 투과한 방사선을 방사선 측정기로 측정하여 특정 지점에서 구조물의 내부 결함을 판별하는 검 사장치가 널리 이용되고 있다.
이러한 종래의 검사장치로는 엑스선을 이용하여 대상물을 여러 각도로 반복하여 촬영한 후, 촬영된 필름을 3차원적으로 해석하여 대상물의 결함 구조를 측정하는 방법이 있다.
그러나, 이러한 엑스선을 이용한 종래의 검사장치는 구조물의 길이를 따라 결함 구조를 측정하기 위해서는 반복적으로 구조물의 측정 위치에 접근해야 하므로, 배관과 같이 복잡하게 배치되어 있는 구조물의 경우 측정을 위해 접근하는데 소요되는 시간과 노력이 많이 요구되고, 구조물 촬영 이후 별도의 해석 장비가 구비된 장소로 이동하여 촬영된 필름을 일일이 해석해야 하므로, 실시간적으로 구조물의 결함을 판별하기 어려우며 측정에 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
또다른 종래의 검사장치로는, 대한민국 등록특허공보 제 10-0726341호에 기재된 평행 주사형 산업공정 진단용 감마선 단층 촬영장치가 있다. 상기 촬영장치는 가동중인 반응기 또는 배관 등의 단면 밀도 측정이 가능하도록, 방사선원 및 방사선 검출기가 대상물의 둘레를 따라 마주보면서 평행하게 이동가능하도록 구성되어, 이동시 자동적으로 반복 측정된 방사선 세기를 이용하여 단면 밀도 이미지를 복원할 수 있는 장치이다.
그러나, 상기 촬영장치 역시 대상물의 길이 방향으로 여러 지점에서의 단면 밀도를 측정하기 위해서는 구조적으로 복잡하고 중량이 많이 나가는 장치 전체를 대상물의 길이 방향으로 옮겨가면서 위치 고정을 반복해주어야 하므로, 길이 방향으로 긴 구조물, 특히 굴뚝과 같이 수직으로 배치된 구조물의 경우 장치 전체를 길 이 방향으로 이동시키면서 측정하기가 매우 난해하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 방사선원을 이용한 비파괴 검사장치의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 선형으로 구성되는 센서부와; 상기 센서부와 대향하는 위치의 구조물 내부 또는 외부에서 측정 방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는 방사선원;으로 구성되어, 방사선원으로부터 조사되어 구조물을 통과한 방사선이 각 방사선센서에 입사됨에 따라 각 방사선센서에서 발생되는 광을 방사선센서의 위치에 따라 변동하는 광신호로 수집하여 분석함으로써, 작업자가 접근이 어려운 환경에서도 배관 등의 구조물에 대한 비파괴 검사를 용이하게 수행할 수 있고, 검사에 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있는 비파괴 검사장치를 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 구조물의 표면에 밀착되어 일방향으로 연장되도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부와; 방사선을 발생시키는 방사선원과; 구조물을 사이에 두고 상기 센서부의 반대측에서, 상기 센서부가 연장된 방향과 평행하게 상기 방사선원을 이송시키는 방사선원 유도장치와; 상기 센서부의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선으로 연결되어 상기 센서부로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집 부;를 포함하여 구성되되, 상기 센서부는, 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치를 제공한다.
본 발명에 따른 방사선원을 이용한 임의 형상 구조물의 비파괴 검사장치는, 일정 방향을 따라 순차적으로 배치된 방사선센서에서 입사 방사선을 감지하여 발생시킨 광으로부터 얻어지는 광신호를 분석하여 방사선센서의 배치 방향에 따른 방사선 분포를 측정할 수 있어, 복잡한 배관이나 굴뚝 등과 같이 작업자가 접근이 어려운 구조물에 대해서도 용이하게 비파괴 검사를 효율적으로 수행할 수 있고, 이에 따라 검사에 소요되는 시간과 비용을 단축시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 방사선을 이용하여 임의의 단면 형상을 가지는 선형 구조물의 구조적 결함을 비파괴적으로 검사할 수 있는 비파괴 검사장치로서, 이하에서는 크랙과 같은 결함과, 관로 내 구조체의 이상 여부 등에 대한 비파괴 검사가 필수적으로 요구되는 배관, 증류탑 등의 원통형 구조물에 적용되는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도 면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비파괴 검사장치는 구조물(5)의 표면에 밀착되어 일방향으로 연장되도록 구비되어 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부(110)와, 방사선을 발생시키는 방사선원(150)과, 구조물(5)을 사이에 두고 센서부(110)의 반대측에서, 센서부(110)가 연장된 방향과 평행하게 방사선원(150)을 이송시키는 방사선원 유도장치(151)와, 센서부(110)의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선(191)으로 연결되어 센서부(110)로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(160)와, 신호수집부(160)로부터 광신호를 전달받아 위치별로 방사선량을 분석하고, 분석 결과를 사용자에게 출력해주는 분석표시부(170)를 포함하여 구성된다.
센서부(110)는 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(111)와 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체(112)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 선형으로 구성되며, 방사선원(150)이 이송되면서 방출하는 방사선을 각 방사선센서(111)에서 감지하여 일측 끝단에 위치한 신호인출단을 통해 연속적인 광신호를 출력한다.
방사선센서(111)는 방사선원(150)으로부터 조사되어 구조물(5)을 투과한 후 입사되는 방사선을 감지하여 가시광을 발생시키는 센서로서, 입사되는 방사선을 흡수하여 흡수된 방사선량에 비례하는 광을 방출하는 섬광체 물질, 또는 외부의 광자극에 의해 누적된 입사 방사선량에 비례하는 광을 방출하는 광자극형광(Optically Stimulated Luminescence; OSL) 물질의 센서가 사용될 수 있다.
방사선센서(111)가 섬광체 물질로 이루어진 경우, 측정 방향을 따라 방사선원(150)이 이송되면서 방사선원(150)의 바로 상부에 위치하게 되는 방사선센서(111)에서 입사 방사선에 대응되는 광을 순차적으로 발생시키기 때문에, 분석표시부(170)에서 방사선량 분포를 분석하기 위해서는 방사선원(150)이 이송되는 시간동안 센서부(110)로부터 출력된 전체 광신호를 누적시켜 처리해야 한다.
한편, 방사선센서(111)가 OSL 물질로 이루어진 경우에는, 센서부(110)의 신호인출단과 광공급선(192)으로 연결되어 광공급선(192)을 통해 센서부(110)측으로 광을 전송해주기 위한 광자극원(180)이 추가적으로 구비되어야 하며, 이 경우 측정하고자 하는 전체 구간을 따라 방사선원(150)의 이송이 완료된 후, 즉 방사선 스캔이 완료된 후에 광자극원(180)를 가동하여 센서부(110)의 모든 방사선센서(111)에 동시에 광자극을 줌으로써, 원하는 시점에 각 방사선센서(111)에서 누적된 방사선량에 비례하여 각각 출력하는 광신호를 분석표시부(170)에서 연속적으로 수집하여 처리하게 된다.
누적 방사선량 인출을 위한 광자극원(180)은 레이저나 LED를 이용한 발광장치로 구성되어 광자극을 위해 발생시킨 광을 광공급선(192)을 통해 센서부(110) 측으로 전송해준다. 또한, 센서부(110)의 타단, 즉 신호인출단의 반대측 단에는 광자극원(180)으로부터 입사된 광의 반사를 제어하여 광자극원(180)으로부터 입사된 광이 다시 방사선센서(111)에서 발생된 광신호와 함께 광인출선(191)을 통해 신호수집부(160)로 유입되는 것을 방지하기 위한 광투과 반사체(115)가 구비되는 것이 좋다. 광투과 반사체(115)는 일정한 파장의 대역을 선택적으로 투과시키거나 투과하 지 못하도록 막는 광필터가 사용되는데, 레이저 또는 LED 장치로 구성된 광자극원(180)으로부터 발생되어 센서부(110) 내부를 통과해 도달하는 광은 통과시키고, 각 방사선센서(111)에서 방사선에 대응하여 발생시킨 광은 반사시켜주는 파장에 따른 광 반사 기능을 수행하여 광인출선(191)을 통해 분석표시부(170)로 전송되는 광신호의 신호대노이즈(S/N)비를 극대화할 수 있다. 여기서, OSL 물질로는 내부에 탄소 성분이 포함된 알루미나(Al2O3), 석영 또는 장석 등을 예로 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 섬광체 물질이나 OSL 물질의 방사선센서(111)를 모두 사용할 수 있으나, 방사선 스캔 도중에 즉각적으로 광을 발생시키는 섬광체 물질보다는, 스캔이 완료된 후 광신호 수집 시점을 임의로 조절할 수 있는 OSL 물질의 방사선센서(111)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
광투과체(112)는 방사선센서(111)와는 달리 방사선원(150)으로부터 구조물(5)을 통과하여 입사되는 방사선과 반응하지 않고 그대로 투과시켜주기 때문에, 인접한 두 방사선센서(111)에서 각각 출력되는 광신호 사이에 크기가 '0'인 신호 구간을 생성하여 센서부(110) 전체에서 출력되는 일련의 광신호 내에 인접한 방사선센서(111)에서 출력된 광신호를 구별할 수 있는 위치 정보를 포함시켜 주게 된다. 여기서, 센서부(110) 전체에서 출력되는 광신호에 대한 구체적인 예는 후술하여 상세히 설명하기로 한다.
광투과체(112)의 재질로는, 다양한 형태의 구조물 표면을 따라 굴곡 가능하면서, 양측에 각각 배치된 방사선센서(111)에서 발생된 광을 신호인출단 측으로 투 과시켜 줄 수 있도록 가요성(flexibility)을 가진 아크릴과 같은 투명 플라스틱 계열이 사용되는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 센서부(110)의 방사선센서(111) 및 광투과체(112)의 센서부(110) 연장 방향에 따른 폭은 구조물(5)의 내부 구조를 길이 방향을 따라 정밀하게 측정할 수 있도록 수 내지 수십 마이크로미터 범위로 구성하는 것이 좋다.
방사선원 유도장치(151)는 방사선원(150)과 체결되어 방사선원(150)을 구조물(5)의 센서부(110)가 연장된 방향과 평행하게 이송시키는 케이블과, 케이블을 지지하는 롤러와, 롤러를 회동시키는 구동장치를 포함하여 구성되는데, 이러한 구성은 방사선 측정 분야에서 통상적으로 적용되는 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
분석표시부(170)는 신호수집부(160)를 통해 전송되는 광신호를 저장해두고, 이로부터 구조물(5)의 측정 방향에 따른 신호 분포를 분석하며, 분석된 결과를 모니터나 프린터와 같은 출력 수단을 통해 사용자에게 출력해준다. 또한, 동일한 구조물(5)에 대하여 구조물(5) 둘레를 따라 센서부(110)의 위치를 변경시켜가며 측정한 후에, 각 측정시마다 저장되어 있는 광신호를 각각 처리하여 그 결과를 조합함으로써 구조물(5)의 내부 구조를 영상화하여 출력해줄 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 비파괴 검사장치를 내부 구조체가 포함된 일정 두께의 선형 구조물에 적용하였을 때 출력되는 광신호의 예를 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증류탑과 같은 선형 구조물(5) 내에는 증류기와 같은 다양한 내부 구조체(6a, 6b)가 다수 포함되어 있는데, 이러한 내부 구조체(6a, 6b)가 포함된 선형 구조물(5)에 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치를 적용하여 출력되는 광신호를 살펴보면, 내부 구조체(6a, 6b)와 인접한 위치의 방사선센서(111)에서 출력되는 신호 크기가 타 구간에서의 신호 크기보다 감소하게 된다.
즉, 길이 방향으로 이동되는 방사선원(150)으로부터 방출된 방사선이 배관 내부를 지나 각 방사선센서(111)로 입사되는 과정에서 내부 구조체(6a, 6b)를 통과하였는지 여부에 따라 각 방사선센서(111)로부터 출력되는 광신호의 크기가 달라지게 되는데, 출력되는 광신호는 입사 방사선량에 비례하여 증가하므로, 입사 방사선이 내부 구조체(6a, 6b)를 전혀 통과하지 않은 경우, 입사 방사선의 일부가 내부 구조체(6a, 6b)를 통과한 경우, 입사 방사선 모두가 내부 구조체(6a, 6b)를 통과한 경우의 순으로 광신호의 크기가 결정된다. 또한, 광신호의 크기는 입사 방사선이 통과한 내부 구조체(6a, 6b)의 크기 또는 밀도에도 영향을 받는데, 크기나 밀도가 더 큰 내부 구조체(6b)를 통과한 경우가 크기나 밀도가 더 작은 내부 구조체(6a)를 통과한 경우보다 광신호의 크기가 더 작아지게 된다.
여기서, 앞서 설명한 바와 같이, 광투과체(112)의 위치에 대응되는 구간에서는 광신호의 크기가 '0'이 되기 때문에, 분석표시부(170)에서는 광신호의 크기가 '0'인 구간을 체크하여 각 신호 구간에 해당하는 방사선센서(111)와 그 위치 정보를 산출할 수 있으며, 산출된 위치 정보를 기준으로 전체 측정 영역에서의 방사선량 분포를 분석할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치는 선형 구조물(5)의 길 이 방향에 따른 방사선 분포를 측정하기 위하여 매 측정 지점마다 장비 전체를 이동시킬 필요 없이, 센서부(110)와 신호 수집 및 분석을 위한 장비는 고정시킨 채로 방사선원(150)만을 이동시켜가며 용이하게 측정을 수행할 수 있고, 그 측정 결과를 현장에서 즉시 수집하여 분석하거나 출력해볼 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 비파괴 검사장치는 전술한 제1 실시예에서 센서부와 이에 따른 광인출선의 개수만을 증가시켜 특히 배관과 같이 중공부가 형성되어 있는 선형 구조물의 내부 구조를 측정하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 구조물(5)의 외부에서 구조물(5)의 길이 방향으로 연장되도록 구비되어 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부와, 방사선을 발생시키는 방사선원(250)과, 방사선원(250)을 구조물(5)의 중공부 내에서 구조물(5)의 길이 방향을 따라 이송시키는 방사선원 유도장치(251)와, 센서부의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선(291)으로 연결되어 센서부로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(260)와, 신호수집부(260)로부터 광신호를 전달받아 위치별로 방사선량을 분석하고, 분석 결과를 사용자에게 출력해주는 분석표시부(270)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에 따른 센서부는 전술한 제1 실시예의 센서부(110)와 동일하게, 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(211)와, 투명 소재 로 이루어진 다수개의 광투과체(212)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 구성되며, 바람직하게는 구조물(5)의 둘레를 따라 각기 다른 위치에 배치되는 다수개의 선형 센서부(210, 220)로 구성되어, 한번의 스캔만으로도 각 센서부(210, 220)에서 출력되는 광신호로부터 구조물(5)의 둘레 방향에 따른 3차원적인 분석을 수행할 수 있도록 하는 것이 좋다.
여기서, 방사선센서(211)는, 전술한 제1 실시예에서와 같이 섬광체 물질 또는 OSL 물질의 센서가 사용될 수 있는데, OSL 물질의 센서인 경우에는, 센서부(210, 220)의 신호인출단과 광공급선으로 연결되어 광공급선을 통해 센서부(210, 220)측으로 광을 전송해주기 위한 광자극원이 추가적으로 구비되어야 한다.
방사선원 유도장치(251)는 구조물(5)의 중공부를 그 길이 방향을 따라 관통하도록 구비되어 방사선원(250)을 구조물(5)의 길이 방향과 평행하게 이송시키는 케이블과, 케이블을 지지하는 롤러와, 롤러를 회동시키는 구동장치를 포함하여 구성된다.
그 외에 신호수집부(260) 및 분석표시부(270)는 그 구성 및 작용에 있어서 전술한 제 1실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서와 같이 본 실시예에서는 구조물(5)의 둘레를 따라 다수개의 센서부(210, 220)가 배치되어 있어, 방사선원 유도장치(251)에 의해 그 중공부를 따라 방사선원(250)을 이동시키면서 방사선 스캔을 수행하면, 이동되는 방사선원(250)으로부터 구조물(5)의 반경 방향을 따라 등방적으로(isotropically) 조사되는 방사선이 구조물(5)을 통과한 후 구조물(5)의 둘레를 따라 배치된 각 센서부(210, 220)의 방사선센서(211)에 각각 입사하게 된다. 따라서, 센서부의 위치를 변경해가면서 방사선 스캔을 반복할 필요 없이 한번의 스캔만으로도 각 센서부(210, 220)의 방사선센서(211)에서 출력되는 광신호를 조합하여 방사선 분포의 3차원 영상을 구함으로써 구조물(5)의 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 전술한 제2 실시에에서와 같이 배관과 같이 중공부가 형성되어 있는 선형 구조물의 내부 구조를 측정하기 위한 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 구조물의(5) 외주면 상에 밀착되어 구조물(5)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 환형 센서부(310)와, 방사선을 발생시키는 방사선원(350)과, 방사선원(350)과 환형 센서부(310)를 구조물(5)의 길이 방향을 따라 동기화하여(synchronously) 이송시키는 방사선원 유도장치(351)와, 환형 센서부(310)에 광인출선(391)으로 연결되어 환형 센서부(310)로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(360)와, 신호수집부(360)로부터 광신호를 전달받아 위치별로 방사선량을 분석하고, 분석 결과를 사용자에게 출력해주는 분석표시부(370)를 포함하여 구성된다.
환형 센서부(310)는 입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(311)와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체(312)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되며, 광인출선(391)과 연결되어 상기 다수개의 방사선센서(311)로부터 발생되는 광신호를 신호수집부(360) 측으로 출력하는 신호인출전극(314)이 형성되어 있어, 구조물(5)의 중공부 내에서 환형 센서부(310)에 둘러싸이는 영역 내에 위치한 방사선원(350)에서 방출하는 방사선을 각 방사선센서(311)에서 감지하여 광신호로 출력한다.
이와 같이 본 실시예에서는, 방사선원(350)에서 등방적으로 조사되는 방사선이 구조물(5)을 통과하여 방사선원(350)을 둘러싸는 환형 센서부(310)의 방사선센서(311) 전체에 입사하게 된다. 따라서, 전술한 각 실시예에서는 센서부 하나에서 출력되는 광신호를 분석하면 구조물의 길이 방향에 따른 방사선 분포가 얻어지는 데 반하여, 본 실시에에서는 환형 센서부(310)에서 출력되는 광신호로부터 구조물(5)의 둘레 방향에 따른 방사선 분포를 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 방사선센서(311)는, 전술한 각 실시예에서와 같이 섬광체 물질, 또는 OSL 물질의 센서가 사용될 수 있는데, OSL 물질의 센서인 경우에는, 환형 센서부(310)의 신호인출전극(314)에 광공급선(392)으로 연결되어 광공급선(392)을 통해 환형 센서부(310)측으로 광을 전송해주기 위한 광자극원(380)이 추가적으로 구비되어야 한다. 또한, 광자극원(380)으로부터 입사된 광이 다시 방사선센서(311)에서 발생된 광신호와 함께 광인출선(391)을 통해 신호수집부(360)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 환형 센서부(310)의 임의 위치에 형성된 신호인출전극(314)의 일측에 거울등의 반사 물질이 부착되어 있는 반사격벽(319)을 사이에 두고 밀착되는 광투과 반사체(315)가 구비되는 것이 바람직하다.
방사선원 유도장치(351)는 구조물의 중공부 내에서 구조물의 길이 방향으로 방사선원(350)과 환형 센서부(310)를 동기화하여 이동시킴으로써, 방사선 스캔시 방사선원(350)이 항상 환형 센서부(310)의 중심부에 위치하도록 해준다.
그 외에, 신호수집부(360) 및 분석표시부(370)는 그 구성 및 작용에 있어서 전술한 제 2실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서는 환형 센서부(310)가 구조물(5)의 외주면 상에 끼워진 상태로 방사선원 유도장치(351)에 의해 구조물(5)의 길이 방향을 따라 방사선원(350)과 함께 이송되므로, 특정 위치에서 구조물(5)의 둘레 방향에 따른 방사선 분포를 측정한 후, 환형 센서부(310)와 방사선원(350)을 구조물(5)의 길이 방향을 따라 다음 측정 위치로 이동시킨 후 해당 위치에서의 구조물(5) 둘레 방향에 따른 방사선 분포를 측정하는 방식으로 구조물(5)의 둘레 방향과 길이 방향에 따른 3차원적인 방사선 분포를 구할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 비파괴 검사장치를 내부 구조체가 포함된 일정 두께의 선형 구조물에 적용하였을 때 출력되는 광신호의 예를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 구성을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5 : 구조물 110, 210, 310 : 센서부
111, 211, 311 : 방사선센서 112, 212, 312 : 광투과체
150, 250, 350 : 방사선원 151, 251, 351 : 방사선원 유도장치
160, 260, 360 : 신호수집부 170, 270, 370 : 분석표시부
180, 280, 380 : 광자극원 191, 291, 391 : 광인출선
192, 292, 392 : 광공급선 314 : 신호인출전극
319 : 반사격벽

Claims (11)

  1. 방사선을 이용하여 임의 형상 구조물을 비파괴적으로 측정하는 장치에 있어서,
    구조물의 표면에 밀착되어 일방향으로 연장되도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부(110)와;
    방사선을 발생시키는 방사선원(150)과;
    구조물을 사이에 두고 상기 센서부(110)의 반대측에서, 상기 센서부(110)가 연장된 방향과 평행하게 상기 방사선원(150)을 이송시키는 방사선원 유도장치(151)와;
    상기 센서부(110)의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선(191)으로 연결되어 상기 센서부(110)로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(160);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 센서부(110)는,
    입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(111)와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체(112)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  2. 방사선을 이용하여 중공부가 형성되어 있는 선형 구조물을 비파괴적으로 측정하는 장치에 있어서,
    구조물의 외부에서 구조물의 길이 방향으로 연장되도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 센서부와;
    방사선을 발생시키는 방사선원(250)과;
    상기 방사선원(250)을 구조물의 중공부 내에서 구조물의 길이 방향을 따라 이송시키는 방사선원 유도장치(251)와;
    상기 센서부의 일단에 형성된 신호인출단에 광인출선(291)으로 연결되어 상기 센서부로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(260);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 센서부는,
    입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(211)와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체(212)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    구조물의 둘레를 따라 각기 다른 위치에 배치되는 다수개의 선형 센서부(210, 220)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선센서는,
    섬광체 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선센서는,
    광자극형광(Optically Stimulated Luminescence; OSL) 물질로 이루어지고,
    상기 비파괴 검사장치는,
    상기 센서부의 신호인출단과 광공급선으로 연결되어 상기 광공급선을 통해 상기 센서부측으로 광을 전송해주기 위한 광자극원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 센서부의 타단에는,
    파장에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 광투과 반사체가 구비되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  7. 방사선을 이용하여 중공부가 형성되어 있는 선형 구조물을 비파괴적으로 측정하는 장치에 있어서,
    구조물의 외주면 상에 밀착되어 구조물의 길이 방향으로 이동 가능하도록 구비되어, 입사된 방사선을 감지하여 광신호를 발생시키는 환형 센서부(310)와;
    방사선을 발생시키는 방사선원(350)과;
    상기 방사선원(350)과 상기 환형 센서부(310)를 구조물(5)의 길이 방향을 따라 동기화하여(synchronously) 이송시키는 방사선원 유도장치(351)와;
    상기 환형 센서부(310)에 광인출선(391)으로 연결되어 환형 센서부(310)로부터 출력되는 광신호를 수집하는 신호수집부(360)와;
    를 포함하여 구성되되,
    상기 환형 센서부(310)는,
    입사 방사선에 대응하는 광을 발생시키는 다수개의 방사선센서(311)와, 투명 소재로 이루어진 다수개의 광투과체(312)가 각각 하나씩 서로 번갈아가며 배열되며, 상기 광인출선(391)과 연결되어 상기 다수개의 방사선센서(311)로부터 발생되는 광신호를 출력하는 신호인출전극(314)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 방사선센서(311)는,
    섬광체 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 방사선센서(311)는,
    광자극형광(Optically Stimulated Luminescence; OSL) 물질로 이루어지고,
    상기 비파괴 검사장치는,
    상기 센서부(310)의 신호인출전극(314)과 광공급선(392)으로 연결되어 상기 광공급선(392)을 통해 상기 센서부(310)측으로 광을 전송해주기 위한 광자극원(380)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 비파괴 검사장치는,
    반사 물질이 부착되어 있는 반사격벽(319)을 사이에 두고 상기 신호인출전극(314)의 일측에 밀착되어, 파장에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 광투과 반사체(315)를 구비하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 3항 및 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 비파괴 검사장치는,
    상기 신호수집부에 연결되어 상기 신호수집부로부터 전달되는 광신호를 분석하고, 분석 결과를 사용자에게 출력해주는 분석표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
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