KR100946738B1 - 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계 - Google Patents

다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계 Download PDF

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KR100946738B1
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Abstract

본 발명은 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호인출전극면이 각각 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 다수개의 반도체 방사선 센서와, 상기 다수개의 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기가 구비되어, 방사선 선량과 방사성 동위원소의 종류는 물론, 방사성 동위원소가 위치한 방향까지도 효과적으로 감별 할 수 있는 방사선 선량계에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동형 방사선 선량계는, 신호인출전극면이 각각 서로 직교하는 네 방향을 순차적으로 가리킬 수 있도록 '＋' 형태로 배치된 네 개의 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서와, 신호인출전극면이 상기 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서가 이루는 평면에 수직인 방향을 가리키도록 상기 평면의 일측 중심부에 구비되는 제5 반도체 방사선 센서 및 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서와 연결되어, 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기를 포함하여 구성되되, 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서는 각각, 방사선에 반응하는 반도체부와, 상기 반도체부의 일측에 구비되는 양전극 및 상기 반도체부의 타측에 구비되어, 방사선 감지 신호를 상기 신호처리기로 출력하는 신호인출전극으로 구성되어, 상기 신호처리기를 통해 상기 제 1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 일정 시간 출력되는 신호의 크기를 스펙트럼 분석하여 상기 각 출력 신호에 대한 피크 카운트를 비교함으로써, 방사선이 입사되는 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계를 제공한다.
방사선 센서, 방사선 선량계, 이동형, 방사성 동위원소, CZT, CdTe

Description

다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계{A portable radiation dosimeter using semiconductor radiation detectors}
본 발명은 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호인출전극면이 각각 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 다수개의 반도체 방사선 센서와, 상기 다수개의 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기가 구비되어, 방사선 선량과 방사성 동위원소의 종류는 물론, 방사성 동위원소가 위치한 방향까지도 효과적으로 감별할 수 있는 방사선 선량계에 관한 것이다.
방사선 선량계는 방사성 동위 원소가 발생할 수 있는 위험 시설이나 환경에서 방사선 선량을 측정하여 방사선 기준선량을 초과하는 방사선 선량 감지시 사용자에게 이를 알림으로써 방사선 피폭으로부터 사용자의 안전을 도모하기 위한 장치로서, 휴대가 간편한 이동용 선량계와 특정 장소에 고정적으로 설치되는 고정형 선량계로 분류될 수 있다.
종래의 방사선 선량계로는 GM 계수기, 이온함, 섬광체 등의 방사선 센서를 이용한 장치들이 있는데, 이들은 단순히 방사선 선량은 측정할 수 있으나 방사성 동위 원소의 종류를 알아내거나 방사성 동위 원소의 위치를 판별할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 방사성 동위 원소의 종류를 판별하기 위해서는 방사성 동위원소가 존재하는 영역의 시료를 채취하여 분석장비가 있는 시설로 이동하여 시료 처리, 분석을 거치야 하는 번거로움이 따른다.
한편, 최근 GM 계수기, 이온함, 섬광체 등의 기존 방사선 센서에 비하여 에너지 분해능이 높고, 소형 제작이 가능하며 상온에서 안정적으로 작동할 수 있는 카드뮴아연텔루라이드(CdZnTe; CZT) 또는 카드뮴텔루라이드(CdTe) 방사선 센서(이하, 'CZT/CdTe 방사선 센서'라 함)가 등장함에 따라 이러한 CZT/CdTe 방사선 센서를 이용한 다양한 이동형 방사선 선량계가 개발되고 있다.
CZT/CdTe 방사선 센서를 이용한 방사선 선량계는 이동형으로 구성되어 방사선 선량을 용이하게 측정할 수 있을 뿐 아니라, 방사선 에너지를 정밀하게 측정할 수 있어 방사성 동위 원소의 종류 및 세기까지도 현장에서 즉시 판별할 수 있다.
그러나 방사성 동위 원소에서 발생하는 방사선은 등방적으로(isotropically) 퍼져 나가기 때문에 이러한 휴대용 방사선 선량계를 이용하여 한 지점에서 방사선을 검출할 경우 측정 지점으로부터 방사성 동위원소가 위치한 방향에 대한 정확한 정보를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
현재 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세 개의 휴대용 방사선 선량계를 동시에 이용하여 세 지점에서 방사선을 각각 검출함으로써, 측정 지점으로부터 방사성 동위원소가 위치한 방향을 판별하고자 하는 연구가 활발히 진행중에 있으나, 이러한 방법 역시 다수의 위치에 방사선 선량계를 설치하는 과정이 복잡하여 주로 고 정형 선량계에 국한하여 적용이 가능하다는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 방사선 선량계의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 신호인출전극면이 각각 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 다수개의 반도체 방사선 센서와, 상기 다수개의 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기가 구비되어, 방사선 선량과 방사성 동위원소의 종류는 물론, 방사성 동위원소가 위치한 방향까지도 감별 할 수 있어, 방사성 동위 원소를 이용하는 위험 시설이나 환경에서 방사성 동위 원소의 누출 사고시 사고 위치를 빠른 시간 내에 효과적으로 탐지하여 대처할 수 있도록 해주는 방사선 선량계를 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 신호인출전극면이 각각 서로 직교하는 네 방향을 순차적으로 가리킬 수 있도록 '＋' 형태로 배치된 네 개의 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서와, 신호인출전극면이 상기 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서가 이루는 평면에 수직인 방향을 가리키도록 상기 평면의 일측 중심부에 구비되는 제5 반도체 방사선 센서 및 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서와 연결되어, 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기를 포함하여 구성되되, 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서는 각각, 방사선에 반응하는 반도체부와, 상기 반도체부의 일측에 구비되는 양전극 및 상기 반도체부의 타측에 구비되어, 방사선 감지 신호를 상기 신호처리기로 출력하는 신호인출전극으로 구성되어, 상기 신호처리기를 통해 상기 제 1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 일정 시간 출력되는 신호의 크기를 스펙트럼 분석하여 상기 각 출력 신호에 대한 피크 카운트를 비교함으로써, 방사선이 입사되는 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계를 제공한다.
본 발명에 따른 이동형 방사선 선량계는 방사선 선량, 방사성 동위원소의 종류 및 방사성 동위원소가 위치한 방향을 임의의 위치에서 빠른 시간 내에 감별할 수 있어 방사선 측정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 동시에, 방사성 동위 원소의 누출 위치를 효율적으로 탐지할 수 있어 방사성 동위 원소를 이용하는 위험 시설 및 환경의 안정성을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 하나의 선량계 내부에, 그 구조적 특성에 의해 센서에 입사되는 방사선의 입사 방향에 따라 출력 신호의 크기가 변경되는 반도체 방사선 센서를 다수개 구비하여, 선량계에 입사되는 방사선의 선량은 물론 방사선을 방출하는 방사성 동위원소의 종류 및 방사성 동위원소가 위치한 방향까지도 감별할 수 있는 이동형 방사선 선량계에 관한 것이다.
이와 같이, 센서에 입사되는 방사선의 입사 방향에 따라 출력 신호의 크기가 변경되는 방사선 센서로는 CZT/CdTe를 이용한 반도체 방사선 센서인 CZT/CdTe 방사선 센서를 그 대표적인 예로 들 수 있으며, 이하에서는 CZT/CdTe 방사선 센서의 구조 및 출력 신호 특성에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 CZT/CdTe 방사선 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 CZT/CdTe 방사선 센서(1)는 CZT 또는 CdTe로 이루어져 방사선에 대한 감지 신호를 발생시키는 반도체부(1a)와, 반도체부(1a)의 양측 에 각각 구비되는 양전극(1b) 및 신호인출전극(1c)으로 구성된다. 신호인출전극(1c)은 양전극(1b)과 함께 전원에 연결되어 작동을 위한 전력을 인가받는 동시에, 외부의 신호처리회로(미도시)와 연결되어 신호처리회로 측으로 반도체부(1a)에서 발생한 감지 신호를 출력해준다.
이와 같이 구성된 CZT/CdTe 방사선 센서(1)에 방사선이 입사하게 되면, 방사선이 반도체부(1a) 내부를 통과하는 과정에서 그 진행 방향을 따라 전자-양전자 쌍이 생성되는데, 센서 입사측에 가까울 수록 많은 수의 전자-양전자 쌍이 발생하고 입사면으로부터 센서의 내부로 들어갈수록 점차 그 수가 작아진다.
이 때 양전극(1b) 및 신호인출전극(1c) 사이에 고전압을 인가하게 되면 방사선에 의해 생성된 전자-양전자 쌍이 분리되어 각각 양전극(1b) 및 신호인출전극(1c)으로 이동하게 되는데, CZT/CdTe 방사선 센서(1)의 경우 실리콘이나 게르마늄 방사선 센서에 비하여 전하의 평균자유행정(mean free path)이 짧기 때문에, 발생 전하가 신호인출전극(1c)에 가까울수록 수집된 신호가 크고 발생 전하가 신호인출전극(1c)에서 멀수록 수집된 신호가 작아지는 특성을 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 CZT/CdTe 방사선 센서의 방사선 입사 방향에 따른 출력 신호 특성을 나타내는 그래프로서, 정해진 시간 동안 동일한 에너지의 방사선이 CZT/CdTe 방사선 센서(1)에 일정 방향 입사되었을 때, 신호인출전극(1c)으로부터 수집된 신호의 크기에 대한 채널별 카운트 수를 나타낸 실험 결과이다.
방사선이 앞에서 참조한 도 1의 A 방향으로 입사되는 경우에는, 도 2의 (a)에서와 같이, 약 2600의 채널 영역에서 카운트 수 12000 이상의 피크가 발생하게 되며, 반대로 도 1의 B 방향으로 입사되는 경우에는, 도 2의 (b)에서와 같이, 약 250의 채널 영역에서 카운트 수 400 정도의 피크가 발생하게 된다.
이로부터 방사선이 신호인출전극(1c)에 가까운 위치로 입사된 경우가 신호인출전극(1c)으로부터 먼 위치로 입사된 경우에 비하여 피크가 발생한 채널(이하, '피크 채널'이라 함)이 고채널 영역에 속하고, 피크가 발생한 채널 영역의 카운트 수(이하, '피크 카운트'라 함) 역시 더 크다는 결과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 앞서 언급한 CZT/CdTe 방사선 센서의 방사선 입사 방향에 따른 출력 신호 특성 즉, 방사선이 신호인출전극(1c)에 가까운 위치로 입사될수록 신호인출전극(1c)의 출력 신호가 커진다는 것을 사실을 확인할 수 있다.
그러나, 실제로 A 방향으로 입사되는 경우에도 상대적으로 낮은 에너지를 가진 방사선이 입사되면 도 2의 (b)와 같은 출력 신호를 얻을 수 있기 때문에, 하나의 CZT/CdTe 방사선 센서만을 이용하여서는 방사선이 실제로 입사한 방향을 정확히 예측하기가 어렵다.
따라서, 본 발명은 장치 내에 다수개의 CZT/CdTe 방사선 센서를 신호인출전극이 서로 다른 방향을 향하도록 배치하고, 방사선 입사 방향에 따른 출력 신호 특성을 고려하여 다수개의 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 스펙트럼 분석하여 서로 비교하면 방사선이 입사되는 방향 즉, 방사성 동위원소가 위치한 방향을 알아낼 수 있다는 점에 착안하여 개발된 것이다.
본 발명에 따른 방사선 선량계에는 상기한 CZT/CdTe 방사선 센서 이외에도 반도체부가 TlBr3 또는 Hgl2로 이루어진 방사선 센서와 같이, 입사되는 방사선의 입사 방향에 따라 출력 신호의 크기가 변경되는 특성을 가진 다양한 반도체 방사선 센서가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 선량계의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 선량계는 서로 인접하여 구비되는 다수개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)와, 다수개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)와 연결되어 각 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호를 분석·처리하는 신호처리기(30)를 포함하여 구성된다.
반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)는 신호인출전극면이 서로 다른 방향을 향하도록 선량계 내에 다수 배치되어 각각 입사되는 방사선에 대응하는 감지 신호를 출력해주는데, 신호인출전극면이 방사선 입사 방향과 수직에 가까울수록 신호인출전극면을 통해 입사하는 방사선의 개수가 증가하게 되므로, 신호인출전극면이 서로 다른 방향을 향하도록 구성되는 다수개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)들로부터 출력되는 신호는 방사선 입사 방향에 따라 다른 스펙트럼 분포를 보이게 된다. 즉, 각 센서(11, 12, 13, 14)에서 일정 시간 출력되는 신호의 크기를 스펙트럼 분석하여 피크 카운트를 비교하면, 피크 카운트가 가장 큰 센서의 신호인출전극면과 거의 수직을 이루는 방향에 방사성 동위원소가 위치하고 있음을 알 수 있다. 여기서, 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 배치 구조에 대해서는 후술하여 상세히 설명하기로 한다.
반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 종류로는 앞에서 언급한 바와 같이 반도체부가 CZT, CdTe, TlBr3 및 Hgl2 중의 어느 하나의 물질로 구성되어 입사되는 방사선의 입사 방향에 따라 출력 신호의 크기가 변경되는 특성을 가진 반도체 방사선 센서가 사용될 수 있다.
신호처리기(30)는 각각의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)와 근접한 거리에서 연결되어 각 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호를 일차 증폭해주는 다수개의 전치신호증폭기(31)와, 각 전치신호증폭기(31)와 연결되어 전치신호증폭기(31)에서 일차 증폭된 신호를 이차 증폭해주는 다수개의 신호증폭기(32)와, 각 신호증폭기(32)와 연결되어 신호증폭기(32)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해주는 다수개의 AD컨버터(33)와, 각 AD컨버터(33)와 연결되어 AD컨버터(33)로부터 출력되는 디지털 신호를 스펙트럼 분석하여 피크 채널을 결정하는 다수개의 신호분석부(34)와, 각 신호분석부(34)와 연결되어 전체 신호분석부(34)로부터 전송되는 피크 채널 및 피크 카운트 정보를 서로 비교하여 방사선량과 함께 방사선 동위 원소의 종류 및 방사선 동위 원소가 위치한 방향을 판별하는 통합처리부(35)로 구성된다. 본 실시예에서는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)를 총 네 개로 구성하고, 각 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)와 직렬로 연결되는 전치신호증폭기(31), 신호증폭기(32), AD컨버터(33) 및 신호분석부(34)를 총 네 개조로 구성하여, 동서남북의 사방위에서 입사되는 방사선의 선량 및 입사 방향을 용이하게 판별할 수 있도록 하였다.
전치신호증폭기(31)는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭해주는 역할을 수행하는데, 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 미약한 신호는 전송되는 과정에서 노이즈가 포함되어 증폭시에 노이즈 역시 증폭되어 잘못된 결과를 얻을 수 있으므로, 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에 최대한 근접한 거리에 구비되어 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭해주는 것이 바람직하다.
신호증폭기(32)는 전치신호증폭기(31)에서 일차 증폭된 신호를 더 큰 크기로 증폭하하는 동시에 스펙트럼 분석에 용이한 파형으로 변환해주는데, 일반적으로 스펙트럼 분석에 널리 사용되는 가우시안(Gaussian) 파형으로 변환하는 것이 바람직하다.
신호분석부(34)는 AD컨버터(33)로부터 출력되는 디지털 신호를 일정 시간, 예를 들면 약 5~10 분 동안 저장하고, 저장된 신호 정보를 스펙트럼 분석하여 피크가 발생한 채널, 즉 피크 채널을 결정하는데, 이와 같이 결정된 피크 채널은 해당 신호분석부(34)가 포함되는 직렬 라인 상에서 제일 앞단에 위치한 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 출력 신호에 대한 피크 채널에 해당한다. 피크 채널이 결정되면 해당 채널에 대한 카운트 수, 즉 피크 카운트 정보를 피크 채널 정보와 함께 통합처리부(35)로 전송해준다.
통합처리부(35)는 각 신호분석부(34)로부터 전송되는 피크 채널 및 피크 카운트 정보를 서로 비교하여 가장 큰 피크 카운트를 구하고, 가장 큰 피크 카운트에 대응하는 피크 채널, 즉 가장 피크 카운트가 큰 신호를 발생시키는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 피크 채널 값으로부터 입사된 방사선을 발생시키고 있는 방사성 동위원소의 종류를 판별한다. 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 신호인출전극면이 방사성 동위원소에서 발생되는 방사선의 입사 방향과 수직을 이루도록 방사선 선량계를 고정시킨 상태에서 신호인출전극을 통해 출력되는 신호의 피크 채널 값은 해당 방사성 동위원소의 종류에 따라 결정되는데, 다양한 방사성 동위원소에 대하여 실험적으로 구축한 피크 채널 정보를 저장해두었다가 방사선량 측정시 가장 피크 카운트가 큰 신호를 발생시키는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 피크 채널값과 기저장된 방사성 동위원소별 피크 채널 정보를 비교하면 해당 방사성 동위원소의 종류를 알아낼 수 있다.
또한, 통합처리부(35)는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호의 피크 카운트 값은 방사선량에 비례한다는 점을 이용하여 가장 큰 피크 카운트 값으로부터 방사선량을 산출할 수 있으며, 각 반도체 방사선 센서별 피크 카운트 값을 서로 비교하여 방사선이 입사되는 방향을 구함으로써 방사선 선량계로부터 방사성 동위원소가 위치하는 방향을 판별해낼 수 있다. 여기서, 입사되는 방사선의 입사 방향을 판별하는 상세한 예에 대해서는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 배치 구조와 함께 후술하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 반도체 방사선 센서의 배치 구조를 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 반도체 방사선 센서는 총 네 개로 구성되어 방사선 선량계 내에 내장되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 신호인출전극면이 서로 직교하는 네 방향을 순차적으로 가리킬 수 있도록 네 개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)가 '＋' 형태로 배치되어 있다. 각 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 신호인출전극(11c, 12c, 13c, 14c)에는 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에서 출력되는 신호를 신호처리기(30) 측으로 인가시켜주는 전선(21, 22, 23, 24)들이 연결되어 있다.
이와 같이 네 개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 신호인출전극면이 서로 직교하는 네 방향을 가리키도록 구성하게 되면, 통합처리부(35)에서는 각 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)에 대한 피크 카운트를 비교하여 보다 정확하게 방사성 동위원소가 위치한 방향을 판별할 수 있다.
예를 들어, 네 개의 반도체 방사선 센서(11, 12, 13, 14)의 신호인출전극면이 동서남북의 사방위를 가리키도록 방사선 선량계를 고정시킨 상태에서, 만약 방사선을 방사하는 동위원소가 동쪽에 위치한다면 각 반도체 방사선 센서별 피크 카운트 수는 신호인출전극면이 동쪽을 가리키는 반도체 방사선 센서(11)에 대하여 최대값을, 서쪽을 가리키는 반도체 방사선 센서(12)에 대해서는 최소값을 보여주며, 남과 북을 각각 가리키는 반도체 방사선 센서(13, 14)의 값은 그 중간 범위의 값을 보여주게 된다. 한편, 동위원소가 동북쪽에 위치하는 경우 각 반도체 방사선 센서별 피크 카운트 수는 신호인출전극면이 동쪽과 북쪽을 각각 가리키는 반도체 방사선 센서(11, 14)에 대하여 상대적으로 높은 수치를 나타내고, 서쪽과 남쪽을 각각 가리키는 반도체 방사선 센서(12, 13)에 대해서는 상대적으로 낮은 수치를 나타내게 된다. 이 때 신호인출전극면이 동쪽과 북쪽을 각각 가리키는 반도체 방사선 센서(11, 14)에 대한 피크 카운트 수의 크기를 서로 비교하여 상대적 비율을 산출하면 동위원소의 위치가 동쪽 또는 북쪽에 얼마나 더 치우쳐 있는지도 판별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 선량계의 반도체 방사선 센서 배치 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 선량계는 전술한 제1 실시예에서 반도체 방사선 센서의 개수를 다섯 개로 늘려 그 배치 구조를 변경한 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 신호인출전극면이 서로 직교하는 네 방향을 순차적으로 가리킬 수 있도록 '＋' 형태로 배치된 네 개의 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서(111, 112, 113, 114)와, 신호인출전극면이 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서(111, 112, 113, 114)가 이루는 평면에 수직인 방향을 가리키도록 상기 평면의 일측 중심부에 구비되는 제5 반도체 방사선 센서(115)로 구성된다. 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서(111, 112, 113, 114)가 이루는 평면의 타측에는 모든 반도체 방사선 센서(111, 112, 113, 114, 115)에서 출력되는 신호를 수신하여 처리하는 신호처리기(미도시)가 구비되어 방사선 선량계의 내부 공간을 컴팩트하게 활용할 수 있다.
반도체 방사선 센서의 개수 및 배치 구조와 반도체 방사선 센서와 연결된 신호처리기의 직렬 라인이 반도체 방사선 센서의 개수 증가와 함께 증가된 점을 제외하면, 각 구성 요소의 구조 및 기능은 전술한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이 구성된 반도체 방사선 선량계를 이용하면, '＋' 형태로 배치된 제1 및 제3 반도체 방사선 센서(111, 113)가 각각 상하 방향을 가리키도록 하고, 제2, 제4 및 제5 반도체 방사선 센서(112, 114, 115)가 동서남북 중의 세 방위를 가리키도록 하면 방사성 동위원소가 위치한 지점의 고저에 따른 방향이 포함된 3차원 방향을 판별할 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 CZT/CdTe 방사선 센서의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 CZT/CdTe 방사선 센서의 방사선 입사 방향에 따른 출력 신호 특성을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 선량계의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 반도체 방사선 센서의 배치 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 선량계의 반도체 방사선 센서 배치 구조를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 11, 12, 13, 14, 111, 112, 113, 114, 115: 반도체 방사선 센서
11c, 12c, 13c, 14c: 신호인출전극 21, 22, 23, 24: 전선
30: 신호처리기 31: 전치신호증폭기
32: 신호증폭기 33: AD컨버터
34: 신호분석부 35: 통합처리부

Claims (6)

  1. 이동형 방사선 선량계에 있어서,
    신호인출전극면이 각각 서로 직교하는 네 방향을 순차적으로 가리킬 수 있도록 '＋' 형태로 배치된 네 개의 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서;
    신호인출전극면이 상기 제1 내지 제4 반도체 방사선 센서가 이루는 평면에 수직인 방향을 가리키도록 상기 평면의 일측 중심부에 구비되는 제5 반도체 방사선 센서; 및
    상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서와 연결되어, 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기;
    를 포함하여 구성되되,
    상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서는 각각,
    방사선에 반응하는 반도체부와;
    상기 반도체부의 일측에 구비되는 양전극 및
    상기 반도체부의 타측에 구비되어, 방사선 감지 신호를 상기 신호처리기로 출력하는 신호인출전극;으로 구성되어,
    상기 신호처리기를 통해 상기 제 1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 일정 시간 출력되는 신호의 크기를 스펙트럼 분석하여 상기 각 출력 신호에 대한 피크 카운트를 비교함으로써, 방사선이 입사되는 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체부는,
    CZT, CdTe, TlBr3 및 Hgl2 중의 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리기는,
    상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서와 각각 근접한 거리에서 연결되어 상기 제1 내지 제5 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 일차 증폭해주는 제1 내지 제5 전치신호증폭기와;
    상기 제1 내지 제5 전치신호증폭기와 각각 연결되어 상기 제1 내지 제5 전치신호증폭기에서 일차 증폭된 신호를 이차 증폭해주는 제 1 내지 제5 신호증폭기와;
    상기 제1 내지 제5 신호증폭기와 각각 연결되어 상기 제1 내지 제5 신호증폭기로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해주는 제1 내지 제5 AD컨버터와;
    상기 제1 내지 제5 AD컨버터와 각각 연결되어 상기 제1 내지 제5 AD컨버터로부터 출력되는 디지털 신호를 스펙트럼 분석하여 피크 채널을 결정하는 제1 내지 제5 신호분석부와;
    상기 제1 내지 제5 신호분석부와 연결되어 상기 제1 내지 제5 신호분석부로부터 전송되는 피크 채널 및 피크 카운트 정보를 서로 비교하여 방사선량과 함께 방사선 동위 원소의 종류 및 방사선 동위 원소가 위치한 방향을 판별하는 통합처리부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수개의 반도체 방사선 센서를 이용한 이동형 방사선 선량계.
  5. 삭제
  6. 삭제
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