KR100925246B1 - 방사광 가속기의 빔 차단 시스템 - Google Patents

방사광 가속기의 빔 차단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템은, 저장링과 실험공간 사이에 빔라인이 설치되고 상기 저장링에서 방사된 방사광이 상기 빔라인을 통과하여 상기 실험공간으로 전달되는 방사광 가속기에서, 상기 실험공간의 전단 상기 빔라인에 설치되고 인접하게 지나는 방사광에 의해서 미세전류를 발생시키는 방사광 감지기, 상기 방사광 감지기의 전단 상기 빔라인에 설치되고 구동상태에 따라서 방사광을 차단하거나 통과시키는 제1 방사광 차단기, 상기 방사광 감지기와 전기적으로 연결되어 상기 방사광 감지기에서 인가된 상기 미세전류를 증폭시키는 전류증폭기 및 상기 전류증폭기와 전기적으로 연결되고 상기 전류증폭기에서 증폭된 전류의 세기를 측정하고 이 증폭된 전류의 강도에 따라서 상기 제1 방사광 차단기를 구동시켜 상기 저장링에서 방사된 방사광을 차단하거나 통과시키는 제어부를 포함한다.
가속기, 저장링, 방사관, 빔라인, 차단기, 실험공간, 차단블럭, 센서, 플레이트, hutch, interlock

Description

방사광 가속기의 빔 차단 시스템 {SYSTEM FOR INTERCEPTING BEAM OF A ACCELERATOR}
본 발명은 방사광 가속기의 빔 차단 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저장링과 실험공간 사이에 설치된 빔라인(beam line)에 설치되어 비상시 방사광을 차단하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템에 관한 것이다.
방사광 가속기는 주로 적외선에서부터 X-선 영역의 빛을 만들도록 설계되어 있으며, 이러한 방사광 가속기에서 만들어진 방사광은 일반적인 가시광으로는 투과할 수 없는 물질을 투과할 수 있다.
병원에서 사용하는 X-선은 가시광으로는 투과할 수 없는 피부나 근육을 투과하여 뼈의 형상을 얻을 수 있다. 최근의 방사광 X-선은 뛰고 있는 심장을 동영상으로 촬영할 수 있다. 또한 해상도는 1/1000 ㎛ 단위로 초음파보다 1000배나 뛰어나다.
실례로, 포항 방사광 가속기는 10-7 ~ 10-10 m 의 파장영역을 갖는 방사광을 생산할 수 있다. 이러한 파장의 방사광을 이용하면 물질의 원자와 분자 구조를 탐 구할 수 있다.
방사광은 이동하는 하전입자(charged particle)가 운동방향에 대하여 횡방향(transverse)으로 가속을 받으면 발생된다. 실예로 방사광 가속기의 저장링에서 전자(electron)나 양성자(position)가 휨자석에 노출되면 횡방향의 가속을 받아 방사광이 발생된다.
방사광 가속기는 크게 세 부분으로 구성된다. 전자빔을 거의 빛의 속도록 가속시켜 이것을 저장링으로 입사하는 전자입사장치(electron injector), 입사된 전자빔을 정해진 궤도상에서 일정 시간 동안 회전하도록 하여 전자빔이 커브를 돌 때마다 방사광을 방출하게 하는 저장링(storage ring) 및 방출된 방사광을 실험장치로 전달하는 빔라인(beam-line)이 있다.
빔라인 장치는 세 부분, 즉 전단(前端; front end)과 빔라인(beam-line), 그리고 실험공간(實驗空間; end station)으로 나누어 생각할 수 있다. 첫 단계인 전단은 광원, 즉 저장링의 휨자석이나 삽입장치로부터 방출되는 빔을 저장링의 진공 챔버로부터 빔라인으로 연결하는 단계이다.
다음에는 빔라인으로서 이것은 단색화 장치를 포함하여 빛의 집속, 수송이동 등을 위한 광학계를 포함한다. 또한 빔라인은 사용하고자 하는 파장영역과 또 실험목적에 따라 여러 종류의 것이 있지만 크게 구별해서 진공자외선 빔라인(VUV beamline)과 X-선 빔라인(X-ray beamline)으로 나눈다. 공기에 의한 흡수와 산란을 최소화하기 위하여 빔라인은 진공으로 유지하며, 특히 진공자외선 빔라인의 경우에 는 10-10torr 이하의 초고진공을 유지해야 한다.
마지막 단계인 말단에는 방사광을 이용하여 여러 가지 실험을 하기 위한 실험장치와 데이터 취득장치(data acquisition system) 등이 있는 실험공간(experimental hutch)이 있다.
한편, 실험공간에 출입하는데 있어서 안전을 충분히 확보하기 위해서, 실험공간에 방사광 검출기(detector)를 설치하여 방사광의 유출여부를 알 수 있다. 그러나 현실적으로 실험공간에는 각종 실험 기자재들이 설치되어 있어서 설치가 쉽지 않다. 또한 방사광이 지나는 부분이 아닐 경우에는 그 강도가 약하게 측정되게 되는데, 이를 증폭하는 경우 노이즈가 증가하여 방사광을 정상적으로 측정하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 빔라인에 설치되어 저장링에서 실험공간으로 이동하는 방사광을 신속하게 감지하고, 이 감지된 신호에 따라 방사광을 신속하게 차단하여 실험자 및 장치를 방사광으로부터 보호하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템은, 저장링과 실험공간 사이에 빔라인이 설치되고 상기 저장링에서 방사된 방사광이 상기 빔라인을 통과하여 상기 실험공간으로 전달되는 방사광 가속기에서, 상기 실험공간의 전단 상기 빔라인에 설치되고 인접하게 지나는 방사광에 의해서 미세전류를 발생시키는 방사광 감지기, 상기 방사광 감지기의 전단 상기 빔라인에 설치되고 구동상태에 따라서 방사광을 차단하거나 통과시키는 제1 방사광 차단기, 상기 방사광 감지기와 전기적으로 연결되어 상기 방사광 감지기에서 인가된 상기 미세전류를 증폭시키는 전류증폭기 및 상기 전류증폭기와 전기적으로 연결되고 상기 전류증폭기에서 증폭된 전류의 세기를 측정하고 이 증폭된 전류의 강도에 따라서 상기 제1 방사광 차단기를 구동시켜 상기 저장링에서 방사된 방사광을 차단하거나 통과시키는 제어부를 포함한다.
또한 본 실시예에서, 상기 제1 방사광 차단기는, 상기 빔라인 내부에 설치되어 방사광의 이동 궤도 일부를 차단하는 차단 블럭, 일단에 상기 차단 블럭의 일측이 결합되는 메인 로드 및 상기 메인 로드의 타단에 장착되며 솔레노이드 밸브에 의해서 구동되어 상기 메인 로드를 밀거나 당김으로써 상기 차단 블럭의 위치를 조절하는 실린더를 포함한다.
또한 본 실시예에서, 상기 차단 블럭의 재질은 텅스텐이고, 상기 메인 로드에 인접하게 리밋 스위치가 설치되고, 상기 리밋 스위치에 의해서 상기 실린더의 구동이 제한되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 메인 로드가 설치된 반대측 상기 차단 블럭에 설치되는 터치 프레임 및 상기 터치 프레임을 감지하여 상기 차단 블럭의 위치를 감지하는 위치 감지기를 포함할 수 있다.
또한 본 실시예에서, 상기 위치 감지기는, 상기 터치 프레임의 이동선상에서 상기 터치 프레임과 인접하게 설치되어 상기 메인 로드의 위치에 따라서 상기 터치 프레임이 접촉되는 리시버 디쉬(receiver dish), 상기 리시버 디쉬가 선단에 설치되는 리시버 로드, 상기 리시버 로드를 탄성 지지하는 스프링 및 상기 리시버 로드의 외측면에 인접하게 설치되어 상기 리시버 로드의 움직임을 감지하는 센서를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 센서는, 상기 터치 프레임이 상기 리시버 디쉬를 건드리면 상기 리시버 로드의 움직임을 감지하여 전기적인 신호를 발생시키며, 상기 센서는, 움직임이 고정된 브라켓에 설치되는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 상기 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되고 상기 제어부는 상기 센서에서 발생된 전기적인 신호에 의해서 상기 차단 블럭의 위치를 파악하고, 상기 방사광 감지기는, 상기 빔라인 내부에 방사광이 지나는 궤도에 인접하게 설치되는 감지 플레이트, 상기 감지 플레이트가 선단에 설치된 커넥터 로드 및 상기 커넥터 로드를 움직임으로써 상기 감지 플레이트의 위치를 조절하는 리니어 모터를 더 포함할 수 있다.
또한 본 실시예에서, 상기 감지 플레이트는 방사광의 괘도를 인접하게 일부 둘러싸는 구조이고, 상기 저장링에서 상기 실험공간으로 이동하는 방사광이 지나면 미세전류를 발생시키고, 상기 감지 플레이트에서 발생되는 미세전류가 상기 전류증폭기에 전달된다. 아울러, 상기 감지 플레이트에서 발생되는 미세전류는 텅스턴 재질의 와이어를 통하여 상기 전류증폭기에 전달되는 것이 바람직하다. 또한 상기 감지 플레이트는 텅스텐 재질로 형성되고, 상기 감지 플레이트와 상기 커넥터 로드는 서로 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예에서, 상기 제1 방사광 차단기의 전단에 설치되는 제2 방사광 차단기를 더 포함하고, 상기 제2 방사광 차단기는 제어부와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 실험공간에는 방사광의 위험을 알리는 알람장치가 설치되고, 상기 알람장치는 상기 제어부와 전기적으로 연결된다.
또한 본 실시예에서, 상기 제어부는 상기 전류증폭기에서 보내온 전기적인 신호에 따라 방사광의 누출 여부를 계측하여 상기 알람장치를 구동시킨다. 또한 상기 제1 방사광 차단기에 인접하여 상기 빔라인에는 점검창이 설치되어 방사광이 차단되는 상태를 확인할 수 있고, 상기 방사광검지기에 인접하여 상기 빔라인에는 점검창이 설치되어 방사광이 검출되는 상태를 확인할 수 있는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템에 의하면, 빔라인에 설치된 방사광 감지기는 광전효과를 이용하여 방사광으로부터 미세전류를 발생시키고, 이 미세전류가 전류증폭기에서 증폭됨으로써 방사광의 통과여부를 감지한다. 또한 이 증폭된 신호에 따라서 방사광 차단기를 신속하게 작동시킴으로써 방사광의 이용자를 안전하게 보호할 수 있다.
아울러, 방사광 차단기에 설치된 차단 블럭은 실린더에 의해서 설정된 위치로 이동하여 방사광의 이동 궤도를 차단함으로써 방사광이 실험공간으로 들어가는 것을 방지한다.
뿐만 아니라 차단 블럭은 방사광에 의해서 쉽게 특성이 변하지 않는 텅스텐 재질을 사용함으로써 방사광 차단기의 사용 내구성과 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 방사광 차단기의 구동 부품인 메인 로드에 인접하게 리밋 스위치가 설치되고, 이 메인 로드의 이동이 제한됨으로써 차단 블럭이 어느 정도 설정된 구간을 왕복하여 움직인다. 따라서 방사광 차단기의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
아울러, 방사광 차단기에 대응하여 터치 블럭의 위치를 감지하는 별도의 위치 감지기가 설치되고, 이 위치 감지기에 의해서 방사광 차단기는 정밀하게 제어됨으로써 방사광 차단기의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 단부에 리시버 디쉬가 설치된 리시버 로드에 인접하게 설치된 센서는 리시버 디쉬와 리시버 로드의 움직임을 감지하여 차단 블럭의 위치를 신속하고 정밀하게 감지할 수 있다. 또한 리시버 디쉬가 설치된 리시버 로드는 스프링에 의해서 신속하게 원위치로 복귀할 수 있다.
아울러, 방사광 감지기는 방사광이 지나는 궤도에 인접하게 설치된 감지 플레이트에서 발생되는 미세전류를 텅스텐 와이어를 통하여 전류증폭기로 전달하고, 이 전류증폭기에서 미세전류를 증폭시킨다.
이렇게 증폭된 전류를 분석하여 방사광의 통과여부를 신속하게 파악할 수 있 다. 또한 빔라인에는 방사광 차단기와 방사광 감지기의 내부를 관찰할 수 있는 점검창이 설치되고, 이를 통하여 작업자는 이 장치들의 작동상태를 눈으로 확인할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템의 개략적인 구성도다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 일정 궤도를 따라 거의 빛의 속도로 운동하면서 접선방향으로 방사광(115)을 분출하는 전자(105)가 저장되는 저장링(100)이 개시된다. 또한 저장링(100)에서 일정거리 떨어진 곳에는 밀폐된 실험공간(125)(experimental hutch)이 설치된다.
저장링(100)과 실험공간(125) 사이에는 방사광(115)이 통과하는 빔라 인(120)(beam line)이 설치된다. 또한 실험공간(125)의 전단 빔라인(120)에는 방사광 감지기(130)가 설치된다. 이러한 방사광 감지기(130)는 광전효과에 의해서 방사광(115)을 감지하여 미세전류를 발생시킨다.
광전효과(光電效果, photoelectric effect)는 아인슈타인의 빛의 입자성을 이용하여 설명한 현상으로 금속 등의 물질에 일정한 진동수 이상의 빛 에너지를 비추었을 때, 물질의 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 말한다. 이렇게 튀어나온 전자의 상태에 따라 광이온화, 내부 광전효과 및 광기전력효과 등을 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 방사광 감지기(130)는 전류증폭기(135)(current amplifier)와 전기적으로 연결되고, 이러한 전류증폭기(135)는 제어부(140)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제어부(140)를 포함하여 허치 인터록 시스템(hutch interlock system)이라고도 한다.
전류증폭기(135)는 방사광 감지기(130)에서 발생된 미세전류를 증폭하고, 제어부(140)는 이러한 증폭된 전류를 이용하여 빔라인(120)을 지나는 방사광(115)의 세기를 측정한다. 본 발명의 실시예에 따른 방사광 감지기(130)는 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명된다.
방사광 감지기(130)의 후단에는 차단 블럭(155a)이 구비된 제1 방사광 차단기(145a)가 설치되고, 이에 대응하여 위치 감지기(147)가 설치된다. 제1 방사광 차단기(145a)는 방사광(115)을 실질적으로 차단하는 차단 블럭(155a), 이 차단 블럭(155a)을 이동시키는 실린더(160a) 및 이 실린더(160a)의 구동을 제한하는 리밋 스위치(165a)를 포함한다.
제1 방사광 차단기(145a)에서 실린더(160a)와 리밋 스위치(165a)는 제어부(140)와 전기적으로 연결되어 있다. 한편 위치 감지기(147)는 방사광(115)을 직접 차단하는 차단 블럭(155a)의 위치를 감지한다. 이러한 기술적인 목적을 달성하기 위해서 위치 감지기(147)는 위치센서(149)를 포함한다. 또한 이러한 위치센서(149)는 전기적으로 제어부(140)와 연결되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 방사광 차단기(145a)는 도 5를 참조하여 좀 더 상세하게 설명된다.
다시, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 제1 방사광 차단기(145a)의 후단에는 제2 방사광 차단기(145b)가 더 설치된다. 제2 방사광 차단기(145b)는 제1 방사광 차단기(145a)와 같이 방사광(115)을 실질적으로 차단하는 차단 블럭(155b), 이 차단 블럭(155b)을 움직이는 실린더(160b) 및 이 실린더(160b)의 움직임을 제한하는 리밋 스위치(165b)를 포함한다. 또한 제2 방사광 차단기(145b)도 제1 방사광 차단기(145a)와 같이 제어부(140)와 전기적으로 연결된다. 한편 본 실시예에서는 제2 방사광 차단기(145b)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 방사광 차단기(145b)는 제1 방사광 차단기(145a)와 동일한 기능을 할 수 있으나, 그 기능에 있어서 좀 더 다른 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제2 방사광 차단기(145b)는 빔라인(120)이 작동되지 않을 경우에는 항상 닫혀있고, 빔라인(120)이 작동되는 경우에는 항상 열려있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치된 방사광 차단기(145), 위치 감지기(147) 및 방사광 감지부(130)의 전체적인 횡단면 상세도이고, 도 3은 본 발 명의 실시예에 따른 빔라인에 설치된 방사광 차단기(145)와 위치 감지기(147)의 전체적인 종단면 상세도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 빔라인(120)에는 방사광 감지기(130), 제1 방사광 차단기(145a) 및 위치 감지기(147)가 설치된다. 또한 도 3에 도시한 바와 같이 빔라인(120)에는 내부를 관찰할 수 있는 점검창(300)과 방사광 감지기(130)와 전기적으로 연결되는 와이어 인출부(305)가 구비된다.
방사광 감지기(130), 제1 방사광 차단기(145a) 및 위치 감지기(147)의 상세한 구조에 대해서는 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 방사광 감지부의 정면도와 측면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 방사광 감지기(130)는 방사광(115)의 궤적에 인접하게 설치된 감지 플레이트(132), 감지 플레이트(132)가 단부에 설치된 커넥터 로드(405) 및 커넥터 로드(405)와 연결된 리니어 모터(400)를 포함한다. 또한 감지 플레이트(132)와 커넥터 로드(405) 사이에는 절연 링(420), 절연 볼트(415) 및 절연 플레이트(410)가 구비된다.
도시한 바와 같이, 감지 플레이트(132)는 방사광(115)이 지나는 궤도의 일부를 감싸는 'ㄷ'형 구조로 되어 있다. 방사광(115)은 고 에너지를 갖는 빛 에너지이기 때문에 방사광(115)이 인접하게 지나는 감지 플레이트(132)는 재질특성이 우수한 텅스텐으로 제작되는 것이 바람직하다.
이 감지 플레이트(132)는 방사광(115)에 의해서 미세전류를 발생시키고, 이 미세전류는 텅스텐으로 만들어진 와이어(미도시)를 통하여 도 3에 도시된 와이어 인출부(305)로 인가된다.
감지 플레이트(132)는 커넥터 로드(405)에 부착되고, 커넥터 로드(405)는 리니어 모터(400)에 연결되어 있다. 이 리니어 모터(400)의 구동에 의해서 커넥터 로드(405)와 감지 플레이트(132)는 그 위치가 조절된다. 한편, 감지 플레이트(132)와 커넥터 로드(405)는 전기적으로 절연된다.
좀 더 상세하게 설명하면 감지 플레이트(132)와 커넥터 로드(405) 사이에는 절연 링(420), 절연 볼트(415) 및 절연 플레이트(410)가 설치되고, 이들은 감지 플레이트(132)에서 발생된 미세전류가 커넥터 로드(405)로 전달되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 방사광 감지부의 단면 상세도와 정면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 제1 방사광 차단기(145a)는 차단 블럭(155a), 차단 블럭(155a)의 하부에 장착되는 터치 프레임(505), 이 터치 프레임(505)의 하부에 형성된 돌출부(505a), 터치 프레임(505)의 상부쪽에 설치된 메인 로드(510) 및 메인 로드(510)와 연결된 실린더(160a)를 포함한다.
메인 로드(510)와 평행하게 양측으로 가이드 로드(520a, 520b)가 설치되고, 가이드 로드(520a, 520b)는 메인 로드(510)에 볼 부시(525)로 연결된다. 가이드 로드(520a)의 한쪽에는 브라켓(540)이 고정 설치되고, 메인 로드(510)에는 가이드 로드(520a)를 따라서 움직이는 터치 블럭(535)이 설치된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 실린더(160a)에 의해서 메인 로드(510)가 가이드 로드(520a)를 따라서 움직이고, 터치 블럭(535)은 브라켓(540)에 의해서 움직임이 제한된다. 따라서, 브라켓(540)에 의해서 메인 로드(510)의 움직임이 제한된다. 또한 메인 로드(510)의 외주면 일부는 벨로우즈(515)에 의해서 보호되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 차단 블럭(155a)은 텅스텐 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 그 외의 부품들은 스텐레스 스틸과 같은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 장치를 제작하는데 있어서, 실링(sealing)면을 제외한 진공면의 표면 거칠기는 6.3s이하로 하고, 진공면은 세라믹 비딩(ceramic beading)처리되는 것이 바람직하다.
또한 실링면의 표면거칠기는 0.8s이하로 하고, 스크래치는 없어야 하며, 실링면의 가공무늬는 절대 동심원을 가져야 한다. 또한 각 부품은 필히 화학세척을 하여 청결한 상태에서 내면 티그(tig) 용접하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라 홀 가공시 모든 샤프 에지(sharp edge)는 제거해야 한다.
완성된 제품은 10-10Torr 이하의 리크 테스트(leak test)를 실시해야 하며, 진공 내부에 사용되는 볼트는 방전가공으로 밴트홀(vent hole)을 가공하고 금으로 도금하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 위치 감지기의 일부 단면 상세도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 위치 감지기(147)는 터치 프레임(505)의 돌출 부(505a)(도 5, 참조)가 안착되는 리시버 디쉬(600), 이 리시버 디쉬(600)가 단부에 장착되는 리시버 로드(605), 이 리시버 로드(605)의 측면 방향으로 인접하게 고정 설치된 브라켓(615), 이 브라켓(615)에 설치되는 센서(620) 및 센서(620)와 리시버 로드(605) 사이에 설치된 터치 블럭(625)을 포함한다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 제1 방사광 차단기(145a)의 실린더(160a)가 구동되어 차단 블럭(155a)이 내려오면, 터치 프레임(505)의 하부에 형성된 돌출부(505a)가 위치 감지기(147)의 리시버 디쉬(600)를 친다. 그 순간 리시버 로드(605)는 터치 블럭(625)을 건드린다. 이때 브라켓(615)에 고정된 센서(620)는 터치 블럭(625)의 움직임을 감지한다. 이때 센서(620)는 제어부(140)에 감지신호를 전달한다.
리시버 로드(605)의 한쪽 끝에는 리시버 디쉬(600)가 장착되고, 다른 쪽 끝에는 스프링(630)이 장착되며, 이 스프링(630)은 리시버 로드(605)의 위치를 일정하게 유지시켜준다. 따라서 리시버 디쉬(600)의 위치는 항상 설정된 위치를 유지한다. 리시버 로드(605)의 일측 외주면은 벨로우즈(610)에 의해서 보호되는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면, 제어부(140)는 전류증폭기(135)에서 들어온 신호를 분석하고, 실험공간(125)에 장착된 알람장치(170)를 적어도 일정시간 동안 구동시킨다. 이때 실험공간(125)에 있는 작업자는 방사광(115)이 실험공간(125)으로 들어올 수 있다는 위험을 느끼고 실험공간(125)을 나온다.
또한 본 발명의 실시예에서, 제1 방사광 차단기(145a)는 빔라인(120)이 작동 될 때 실시간으로 작동되는 것이 바람직하고, 제2 방사광 차단기(145b)는 빔라인(120)이 작동될 때에는 항상 열려있고, 빔라인(120)이 작동되지 않을 경우에는 일정 기간 동안 닫혀 있을 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사광 가속기의 빔 차단 시스템의 개략적인 구성도다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치된 방사광 차단기, 위치 감지기 및 방사광 감지부의 전체적인 횡단면 상세도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치된 방사광 차단기와 위치 감지기의 전체적인 종단면 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 방사광 감지부의 정면도와 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 방사광 감지부의 단면 상세도와 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 빔라인에 설치되는 위치 감지기의 일부 단면 상세도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 저장링 105: 전자
110: 휨자석 115: 방사광
120: 빔라인 125: 실험공간
130: 방사광 감지기 135: 전류증폭기
140: 제어부 145a: 제1 방사광 차단기
147: 위치 감지기 149, 620: 센서
145b: 제2 방사광 차단기 155a, 155b: 차단 블럭
160a, 160b: 실린더 165a, 165b: 리밋 스위치
170: 알람장치 300: 점검창
305: 와이어 인출부 400: 리니어 모터
405: 커넥터 로드 410: 절연 플레이트
415: 절연 볼트 420: 절연 링
132: 감지 플레이트 505: 터치 프레임
505a: 돌출부 510: 메인 로드
515, 610: 벨로우즈 520a, 520b: 가이드 로드
525: 볼 부시 535, 625: 터치 블럭
540, 615: 브라켓 600: 리시버 디쉬
605: 리시버 로드 630: 스프링

Claims (19)

  1. 저장링과 실험공간 사이에 빔라인이 설치되고, 상기 저장링에서 방사된 방사광이 상기 빔라인을 통과하여 상기 실험공간으로 전달되는 방사광 가속기에서,
    상기 실험공간의 전단 상기 빔라인에 설치되고 인접하게 지나는 방사광에 의해서 미세전류를 발생시키는 방사광 감지기;
    상기 방사광 감지기의 전단 상기 빔라인에 설치되고 구동상태에 따라서 방사광을 차단하거나 통과시키는 제1 방사광 차단기;
    상기 방사광 감지기와 전기적으로 연결되어 상기 방사광 감지기에서 인가된 상기 미세전류를 증폭시키는 전류증폭기; 및
    상기 전류증폭기와 전기적으로 연결되고 상기 전류증폭기에서 증폭된 전류의 세기를 측정하고 이 증폭된 전류의 강도에 따라서 상기 제1 방사광 차단기를 구동시켜 상기 저장링에서 방사된 방사광을 차단하거나 통과시키는 제어부
    를 포함하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사광 차단기는,
    상기 빔라인 내부에 설치되어 방사광의 이동 궤도 일부를 차단하는 차단 블럭;
    일단에 상기 차단 블럭의 일측이 결합되는 메인 로드; 및
    상기 메인 로드의 타단에 장착되며 솔레노이드 밸브에 의해서 구동되어 상기 메인 로드를 밀거나 당김으로써 상기 차단 블럭의 위치를 조절하는 실린더
    를 포함하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 차단 블럭의 재질은 텅스텐인 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 로드에 인접하게 리밋 스위치가 설치되고, 상기 리밋 스위치에 의해서 상기 실린더의 구동이 제한되는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 로드가 설치된 반대측 상기 차단 블럭에 설치되는 터치 프레임; 및
    상기 터치 프레임을 감지하여 상기 차단 블럭의 위치를 감지하는 위치 감지기
    를 포함하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 위치 감지기는,
    상기 터치 프레임의 이동선상에서 상기 터치 프레임과 인접하게 설치되어 상기 메인 로드의 위치에 따라서 상기 터치 프레임이 접촉되는 리시버 디쉬(receiver dish);
    상기 리시버 디쉬가 선단에 설치되는 리시버 로드;
    상기 리시버 로드를 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 리시버 로드의 외측면에 인접하게 설치되어 상기 리시버 로드의 움직임을 감지하는 센서
    를 포함하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 터치 프레임이 상기 리시버 디쉬를 건드리면 상기 리시버 로드의 움직임을 감지하여 전기적인 신호를 발생시키는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 센서는,
    움직임이 고정된 브라켓에 설치되는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되고 상기 제어부는 상기 센서에 서 발생된 전기적인 신호에 의해서 상기 차단 블럭의 위치를 파악하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 방사광 감지기는,
    상기 빔라인 내부에 방사광이 지나는 궤도에 인접하게 설치되는 감지 플레이트;
    상기 감지 플레이트가 선단에 설치된 커넥터 로드; 및
    상기 커넥터 로드를 움직임으로써 상기 감지 플레이트의 위치를 조절하는 리니어 모터
    를 포함하는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 플레이트는 방사광의 괘도를 인접하게 일부 둘러싸는 구조이고, 상기 저장링에서 상기 실험공간으로 이동하는 방사광이 지나면 미세전류를 발생시키는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 플레이트에서 발생되는 미세전류가 상기 전류증폭기에 전달되는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 감지 플레이트에서 발생되는 미세전류는 텅스턴 재질의 와이어를 통하여 상기 전류증폭기에 전달되는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 플레이트는 텅스텐 재질로 형성되고, 상기 감지 플레이트와 상기 커넥터 로드는 서로 전기적으로 절연된 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사광 차단기의 전단에 설치되는 제2 방사광 차단기를 더 포함하고, 상기 제2 방사광 차단기는 제어부와 전기적으로 연결되어 있는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 실험공간에는 방사광의 위험을 알리는 알람장치가 설치되고, 상기 알람장치는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류증폭기에서 보내온 전기적인 신호에 따라 방사광의 누출 여부를 계측하여 상기 알람장치를 구동시키는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사광 차단기에 인접하여 상기 빔라인에는 점검창이 설치되어 방사광이 차단되는 상태를 확인할 수 있는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 방사광 감지기에 인접하여 상기 빔라인에는 점검창이 설치되어 방사광이 검출되는 상태를 확인할 수 있는 방사광 가속기의 빔 차단 시스템.
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JPH07159543A (ja) * 1993-12-08 1995-06-23 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 粒子加速器のビームモニタ装置
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JP2002015694A (ja) 2000-06-28 2002-01-18 Nec Corp Ｒｆ加速型イオン注入装置

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