KR101340809B1 - 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 - Google Patents
광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템은, 경로를 이루는 광섬유; 광섬유에서 일부 구간을 차지하는 희토류 첨가 광섬유; 희토류 첨가 광섬유로부터 전달되는 신호광의 일부를 감지하여 신호광의 파장별 세기를 측정하는 광감지부; 및 광섬유와 개별적으로 광감지부에 연결되며, 구조물 변형도 측정을 위해 광섬유 격자를 구비하는 단일 모드 광섬유;를 포함하며, 희토류 첨가 광섬유에서의 신호광의 감소를 통해 방사선량을 측정하고, 단일 모드 광섬유에서의 파장 신호의 첨두 파장 이동을 통해 구조물 변형도를 동시 측정할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 환경의 전자기장에 대한 간섭 없이 안정적인 측정이 가능하면서도 측정되는 신호광의 장거리 전송 손실이 낮기 때문에 안전한 원격지에서 위험 지역의 방사선량 및 구조물 변형도를 동시에 측정 및 감시할 수 있다.
Description
광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 광섬유의 광신호의 특성 변화를 이용하여 방사선량 및 구조물의 변형도를 동시에 측정할 수 있는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템이 개시된다.
방사선 센서는, 일반적으로, 원자력 산업에서 원자력 발전소, 입자 가속기, 방사성 동위원소 생산 및 취급기관, 원자력 관련 연구소 등과 같은 시설들의 안전을 위한 방사선량 계측에 사용되고 있다. 또한 의료 산업에서 방사선 치료 시 환자의 개인 선량을 측정하는 데 사용되고 있으며, 물성 특성 및 비파괴 검사와 같은 학술 분야에서 연구용으로 널리 이용되고 있다.
일반적으로 방사선 센서는, 신틸레이터, 반도체, 이온함 계수기 등을 기반으로 한다. 여기서, 신틸레이터를 이용하는 방사선 센서는 신틸레이터가 방사선을 흡수한 후 다른 파장으로 방출하는 발광량을 측정함으로써 방사선량을 측정한다. 한편 반도체를 이용하는 방사선 센서는 PN 접합면의 방사선 조사에 의한 에너지 밴드 변화를 통해 전류량 변화를 측정하고 이를 통해 방사선량을 측정하는 방법을 취한다. 그리고 이온함 계수기를 이용하는 방사선 센서는 계수기 내에 특정 물질이 방사선에 의해 이온화되는 정도를 측정하여 방사선량을 측정할 수 있다.
그런데, 이러한 방사선 센서 중 신틸레이터 적용 방사선 센서는 부피가 크고 측정 면적과 방향에 제한이 있으며 또한 환경 조건에 따라 특성이 변하기 때문에 취급이 까다롭다.
그리고 반도체 기반의 방사선 센서는 분해능이 낮거나 한정된 종류의 방사선만 측정할 수 있으며 액체 질소로 항상 냉각하여 이용해야 하는 번거러움이 있다. 또한, 이온함 계수기 기반 방사선 센서 역시 분해능이 낮고 비하전 입자에 대한 검출 효율이 좋지 않은 단점이 있다.
아울러 전술한 방사선 센서들은 공통적으로 분포형 센서의 구성이 불가능하여 특정 지점의 방사선량만을 측정할 수 있는 한계가 있다.
한편, 구조물의 변형도를 측정하는 센서가 있는데 기존에는 주로 전기 신호를 기반으로 하고 있다. 그런데, 이러한 구조물 변형도 측정 센서는 외부의 전자기적 간섭에 영향을 크게 받기 때문에 발전소와 같은 장소에서 활용이 어려운 한계가 있다.
따라서, 광신호의 특성 변화를 기반으로 방사선량 및 구조물 변형도를 동시에 측정할 수 있는 측정 시스템의 개발이 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 외부 환경의 전자기장에 대한 간섭 없이 안정적인 측정이 가능하면서도 측정되는 신호광의 장거리 전송 손실이 낮기 때문에 안전한 원격지에서 위험 지역의 방사선량 및 구조물 변형도를 동시에 측정 및 감시할 수 있는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 분포형으로 설치 가능하여 시설물의 방사선량 및 구조물 변형도를 실시간으로 모니터링하는 시스템으로 이용할 수 있는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 소형화가 가능하여 시설물에 용이하게 설치할 수 있는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템은, 경로를 이루는 광섬유; 상기 광섬유에서 일부 구간을 차지하는 희토류 첨가 광섬유; 상기 희토류 첨가 광섬유로부터 전달되는 신호광의 일부를 감지하여 상기 신호광의 파장별 세기를 측정하는 광감지부; 및 상기 광섬유와 개별적으로 상기 광감지부에 연결되며, 구조물 변형도 측정을 위해 광섬유 격자를 구비하는 단일 모드 광섬유;를 포함하며, 상기 희토류 첨가 광섬유에서의 상기 신호광의 감소를 통해 방사선량을 측정하고, 상기 단일 모드 광섬유에서의 파장 신호의 첨두 파장 이동을 통해 구조물 변형도를 동시 측정할 수 있으며, 이를 통해 외부 환경의 전자기장에 대한 간섭 없이 안정적인 측정이 가능하면서도 측정되는 신호광의 장거리 전송 손실이 낮기 때문에 안전한 원격지에서 위험 지역의 방사선량 및 구조물 변형도를 동시에 측정 및 감시할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유에 연결되며, 펌핑에 의해 펌프광을 생성함으로써 상기 신호광을 발생시키는 펌프 광원을 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 펌프 광원과 상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유 사이에 개재되며, 상기 펌프광 및 상기 신호광을 다중화하는 파장 다중화부를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 파장 다중화부와 개별적으로 연결되며, 상기 신호광을 반복적으로 반사하여 상기 희토류 첨가 광섬유를 통과하도록 하는 반사부를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 반사부는, 사그낙 고리 반사경, 광순환기, 패러데이 반사경, 단부에 금속이 코팅된 광섬유 반사경 중 적어도 어느 하나를 포함하는 선형의 레이저 공진기 구조를 가질 수 있다.
일측에 의하면, 상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유 및 상기 단일 모드 광섬유와, 상기 광감지부를 각각 연결시키도록 개재되며, 상기 희토류 첨가 광섬유로부터 발생되는 상기 신호광의 일부 또는 상기 단일 모드 광섬유로부터 발생되는 파장 신호 일부를 출력하는 탭 커플러를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 탭 커플러와 상기 파장 다중화부는 별도의 광섬유에 의해 연결됨으로써 고리형 구조를 가질 수 있다.
일측에 의하면, 상기 희토류 첨가 광섬유의 일단 및 상기 광섬유 격자의 일단에 결합되어 상기 신호광을 광순환시키는 광순환부를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유의 일단에 연결되며, 상기 희토류 첨가 광섬유에 외부 신호광을 제공하는 외부 신호 광원을 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 측정 대상의 면적에 분포형으로 배치되어 상기 측정 대상의 복수 지점의 방사선량 및 구조물 변형도를 계측한 후 계측된 정보를 토대로 상기 측정 대상의 방사선량 및 구조물 변형도를 분석할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 희토류 첨가 광섬유는, 900~950 nm, 1030~1100 nm, 1320~1350 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 네오디뮴(Nd), 1000~1100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 이터븀(Yb), 1300 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 프라세오디뮴(Pr), 1500~1600 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 어븀(Er), 1700~2100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 툴륨(Tm), 2100 nm, 2900 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 홀뮴(Ho) 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부 환경의 전자기장에 대한 간섭 없이 안정적인 측정이 가능하면서도 측정되는 신호광의 장거리 전송 손실이 낮기 때문에 안전한 원격지에서 위험 지역의 방사선량 및 구조물 변형도를 동시에 측정 및 감시할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 분포형으로 설치 가능하여 시설물의 방사선량 및 구조물 변형도를 실시간으로 모니터링하는 시스템으로 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 소형화가 가능하여 시설물에 용이하게 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 방사선량에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구조물 변형도에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 방사선량에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구조물 변형도에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 발명의 제1 실시예에 다른 측정 시스템(100)은, 경로를 이루는 광섬유(101)와, 광섬유(101)에서 일부 구간을 차지하는 희토류 첨가 광섬유(110)와, 광섬유(101)의 일단에 장착되어 펌핑에 의해 펌프광을 생성함으로써 신호광을 발생시키는 펌프 광원(120)과, 광섬유(101)의 타단에 장착되어 상기 희토류 첨가 광섬유(110)로부터 전달되는 신호광의 일부를 감지하여 신호광의 파장별 세기를 측정하는 광감지부(130)와, 광감지부(130)와 희토류 첨가 광섬유(110)가 개재된 광섬유(101)의 사이에 개재되어 신호광의 일부를 출력하여 광감지부(130)로 제공하는 탭 커플러(140)와, 탭 커플러(140)에 일단이 연결되며 구조물 변형도 측정을 위해 광섬유 격자(151)를 구비하는 단일 모드 광섬유(150)와, 펌프 광원(120)과 희토류 첨가 광섬유(110)가 개재된 광섬유(101) 사이에 개재되어 펌프광 및 신호광을 다중화하는 파장 다중화부(160) 및 파장 다중화부(160)와 개별적으로 연결되어 신호광을 반복적으로 반사하는 반사부(170)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 조사되는 방사선량에 따른 신호광의 세기 감소 및 구조물 변형도에 따른 신호광의 첨두 파장 이동을 통해, 희토류 첨가 광섬유(110)를 이용하여 방사선량을 측정할 수 있고, 단일 모드 광섬유(150)를 통해 구조물 변형도를 동시에 측정할 수 있다.
각 구성에 대해 설명하면, 본 실시예의 광섬유(101)는 신호광이 이동하는 경로를 형성하는 부분으로서, 산화물 유리(oxide glass), 할로젠화물 유리(halide glass), 칼코겐화물 유리(chalcogenide glass) 등으로 제조될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 광섬유(101)의 중앙 영역에 희토류 첨가 광섬유(110)가 개재된다. 희토류 첨가 광섬유(110)에 외부 신호 광원이 입사되어 투과되면 단일 모드 광섬유(150)의 광섬유 격자에서 반사되어 출력될 수 있다.
부연하면, 희토류 첨가 광섬유(110)에 방사선이 조사되면 희토류 이온이 이온화됨으로써 실리카 결정 구조가 변화되며 이로 인해 바방사성 색 중심(non-radiative color center) 형성에 의해 광암화 효과가 발생된다. 광암화 효과는 희토류 첨가 광섬유(110)에서 신호광의 전송 손실을 높임으로써, 희토류 첨가 광섬유(110)에 누적되는 방사선량에 따른 신호광의 선형적인 출력 효과가 발생된다.
여기서, 희토류 첨가 광섬유(110)는, 900~950 nm, 1030~1100 nm, 1320~1350 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 네오디뮴(Nd), 1000~1100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 이터븀(Yb), 1300 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 프라세오디뮴(Pr), 1500~1600 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 어븀(Er), 1700~2100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 툴륨(Tm), 2100 nm, 2900 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 홀뮴(Ho) 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소를 포함하여 마련될 수 있으나, 희토류 원소의 종류가 이에 한정되지는 않는다.
한편, 단일 모드 광섬유(150)의 광섬유 격자(151)에 구조물 변형도가 인가되면 광섬유 격자(151)의 주기 변화가 발생되고 광탄성 효과에 의해 반사되는 파장이 변화되는데, 이러한 파장에 따른 신호가 탭 커플러(140)를 통해 광감지부(130)에 전달됨으로써 광감지부(130)는 구조물 변형도를 측정할 수 있다.
여기서 광감지부(130)는 희토류 첨가 광섬유(110)로부터 탭 커플러(140)를 통해 전달되는 신호의 파장별 세기를 감지함으로써 방사선량을 측정할 수 있고 단일 모드 광섬유(150)로부터 탭 커플러(140)를 통해 전달되는 신호의 파장별 세기를 감지함으로써 구조물 변형도를 감지할 수 있다.
단일 모드 광섬유(150)의 타단(150a)은 경사지게 절단되는데, 이를 통해 단일 모드 광섬유(150)를 따라 이동하는 파장 신호는 단일 모드 광섬유(150)의 타단(150a)에서 반사된 후 다시 되돌아올 수 있으며 이를 통해 광감지부(130) 방향으로 이동할 수 있다.
한편, 본 실시예의 반사부(170)는, 사그낙 고리 반사경, 광순환기, 패러데이 반사경, 단부에 금속이 코팅된 광섬유 반사경 중 적어도 어느 하나를 포함하는 선형의 레이저 공진기 구조를 가질 수 있으며, 이를 통해 신호광이 반복적으로 반사되며 희토류 첨가 광섬유(110)를 통과할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 희토류 첨가 광섬유(110)를 이용하여 방사선량을 측정할 수 있고 아울러 동시에 광섬유 격자(151)가 복수 개 구비된 단일 모드 광섬유(150)를 이용하여 구조물 변형도를 측정할 수 있다. 즉, 광섬유(110, 150)의 광신호 특성을 이용하여 방사선량 및 구조물 변형도를 동시 측정할 수 있는 것이다.
아울러, 방사선량 및 구조물 변형도를 원격지에서 실시간으로 계측할 수 있는데, 이 때 광손실이 적은 광섬유 기반의 측정 시스템(100)을 이용함으로써 측정 신호광을 전기적 변환 과정 없이 실시간으로 전송할 수 있다.
또한, 측정 대상의 면적에 분포형으로 배치되어 측정 대상의 복수 지점의 방사선량 및 구조물 변형도를 계측한 후 계측된 정보를 토대로 측정 대상의 방사선량 및 구조물 변형도를 분석할 수 있고 이를 통해 넓은 공간의 방사선량 및 구조물 변형도 측정이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 설명하되 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 측정 시스템(200)은, 희토류 첨가 광섬유(210)가 개재된 광섬유(201) 및 단일 모드 광섬유(250)가 신호광을 순환시키는 광순환부(280)에 개별적으로 연결되고 광순환부(280)와 광감지부(230) 사이에 별도의 탭 커플러(240)가 마련되며, 탭 커플러(240)와 파장 다중화부(260)가 광섬유(201a)에 의해 연결되는 고리형 구조를 갖는다.
본 실시예에서는 희토류 첨가 광섬유(210)가 펌프 광원(220)으로 펌핑됨으로써 증폭 자발 방출광을 발생시키며 이를 신호광으로 이용한다.
희토류 첨가 광섬유(210)에 방사선 조사 시 전술한 바와 같이 광암화 효과가 발생되고 이를 통해 펌프광과 신호광이 모두 흡수됨으로써 방사선량에 따른 신호광의 선형적인 출력 감소가 발생된다. 또한 단일 모드 광섬유(250)의 광섬유 격자(251)에 구조물 변형도가 인가되면 격자 주기 변화가 발생되어 광탄성 효과에 의해 반사되는 파장이 변화될 수 있다.
따라서 파장별 세기를 측정할 수 있는 광감지부(230)를 통해 신호광의 출력 및 파장 변화를 감시함으로써 방사선량 및 구조물 변형도를 모두 실시간으로 모니터링할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 설명하되 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 측정 시스템(300)은, 희토류 첨가 광섬유(310)가 개재된 광섬유(301) 및 단일 모드 광섬유(350)가 신호광을 순환시키는 광순환부(380)에 개별적으로 연결되고 광순환부(380)와 광감지부(330)가 연결되며, 파장 다중화부(360)에 절단된 광섬유(301a)가 연결되는 구조를 갖는다.
본 실시예에서는, 희토류 첨가 광섬유(310)가 펌프 광원(320)에 의해 펌핑되어 증폭 자발 방출광을 발생시키고 발생된 방출광이 공진기 구조에서 반복적으로 증폭되어 레이저가 발진될 수 있다. 희토류 첨가 광섬유(310)에 방사선 조사 시 광암화 효과에 의해 펌프광과 신호광이 모두 흡수되므로 방사선량에 따라 증폭률이 감소되어 출력 레이저 신호광에 선형적 출력 감소가 발생된다.
아울러, 파장 선택 소자로 이용되는 단일 모드 광섬유(350)에 구조물 변형도가 인가되면 격자 주기 변화가 발생되어 광탄성 효과에 의해 반사되는 파장이 변화될 수 있다.
따라서 파장별 세기를 측정할 수 있는 광감지부(330)를 통해 신호광의 출력 및 파장 변화를 감시함으로써 방사선량 및 구조물 변형도를 모두 실시간으로 모니터링할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템을 설명하되 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 측정 시스템(400)은, 전술한 제3 시예의 측정 시스템(300, 도 3 참조)과는 달리 희토류 첨가 광섬유(410)가 개재되는 광섬유(401)의 일단에 외부 신호 광원(490)이 연결된다.
여기서, 외부 신호 광원(490)은 레이저, ASE 광원, LED, 레이저 다이오드 중 어느 하나일 수 있으며, 이러한 외부 신호 광원(490)으로부터 희토류 첨가 광섬유(410) 및 단일 모드 광섬유(450)로 신호광이 제공됨으로써 방사선량 및 구조물 변형도를 모두 측정할 수 있다.
부연하면, 조사되는 방사선량에 따른 신호광의 세기 감소 및 구조물 변형도에 따른 신호광의 첨두 파장 이동을 통해, 희토류 첨가 광섬유(410)를 이용하여 방사선량을 측정할 수 있고, 단일 모드 광섬유(450)를 통해 구조물 변형도를 동시에 측정할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 5a, 도 5b및 도 6을 참조하여 본 실시예의 측정 시스템의 방사선량 및 구조물 변형도에 따른 측정 신호광의 변화를 설명하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 방사선량에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템의 구조물 변형도에 따른 측정 신호광의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b를 통해, 방사선량 증가에 따른 신호광의 감쇠 효과를 알 수 있으며, 도 6을 통해 구조물 변형도에 따른 파장 변화를 알 수 있다. 이를 통해, 방사선량에 따른 세기 감소 및 구조물 변형도에 따른 신호광의 첨두 파장 이동을 알 수 있으며, 따라서 방사선량 및 구조물 변형도를 정확하면서도 실시간으로 그리고 원격지에서 측정할 수 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템
110 : 희토류 첨가 광섬유
120 : 펌프 광원
130 : 광감지부
140 : 탭 커플러
150 : 단일 모드 광섬유
151 : 광섬유 격자
160 : 파장 다중화부
170 : 반사부
110 : 희토류 첨가 광섬유
120 : 펌프 광원
130 : 광감지부
140 : 탭 커플러
150 : 단일 모드 광섬유
151 : 광섬유 격자
160 : 파장 다중화부
170 : 반사부
Claims (11)
- 경로를 이루는 광섬유;
상기 광섬유에서 일부 구간을 차지하는 희토류 첨가 광섬유;
상기 희토류 첨가 광섬유로부터 전달되는 신호광의 일부를 감지하여 상기 신호광의 파장별 세기를 측정하는 광감지부; 및
상기 광섬유와 개별적으로 상기 광감지부에 연결되며, 구조물 변형도 측정을 위해 광섬유 격자를 구비하는 단일 모드 광섬유;
를 포함하며,
상기 희토류 첨가 광섬유에서의 상기 신호광의 감소를 통해 방사선량을 측정하고, 상기 단일 모드 광섬유에서의 파장 신호의 첨두 파장 이동을 통해 구조물 변형도를 동시 측정하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유에 연결되며, 펌핑에 의해 펌프광을 생성함으로써 상기 신호광을 발생시키는 펌프 광원을 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 펌프 광원과 상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유 사이에 개재되며, 상기 펌프광 및 상기 신호광을 다중화하는 파장 다중화부를 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 파장 다중화부와 개별적으로 연결되며, 상기 신호광을 반복적으로 반사하여 상기 희토류 첨가 광섬유를 통과하도록 하는 반사부를 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 반사부는, 사그낙 고리 반사경, 광순환기, 패러데이 반사경, 단부에 금속이 코팅된 광섬유 반사경 중 적어도 어느 하나를 포함하는 선형의 레이저 공진기 구조를 갖는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유 및 상기 단일 모드 광섬유와, 상기 광감지부를 각각 연결시키도록 개재되며, 상기 희토류 첨가 광섬유로부터 발생되는 상기 신호광의 일부 또는 상기 단일 모드 광섬유로부터 발생되는 파장 신호 일부를 출력하는 탭 커플러를 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 탭 커플러와 상기 파장 다중화부는 별도의 광섬유에 의해 연결됨으로써 고리형 구조를 갖는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 희토류 첨가 광섬유의 일단 및 상기 광섬유 격자의 일단에 결합되어 상기 신호광을 광순환시키는 광순환부를 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 희토류 첨가 광섬유가 개재된 상기 광섬유의 일단에 연결되며, 상기 희토류 첨가 광섬유에 외부 신호광을 제공하는 외부 신호 광원을 더 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
측정 대상의 면적에 분포형으로 배치되어 상기 측정 대상의 복수 지점의 방사선량 및 구조물 변형도를 계측한 후 계측된 정보를 토대로 상기 측정 대상의 방사선량 및 구조물 변형도를 분석하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
- 제1항에 있어서
상기 희토류 첨가 광섬유는, 900~950 nm, 1030~1100 nm, 1320~1350 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 네오디뮴(Nd), 1000~1100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 이터븀(Yb), 1300 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 프라세오디뮴(Pr), 1500~1600 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 어븀(Er), 1700~2100 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 툴륨(Tm), 2100 nm, 2900 nm의 신호광을 발생 및 증폭시키는 홀뮴(Ho) 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소를 포함하는 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템.
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| KR1020120117125A KR101340809B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 |
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| KR1020120117125A KR101340809B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 |
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| KR101340809B1 true KR101340809B1 (ko) | 2013-12-11 |
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| KR1020120117125A KR101340809B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광섬유 기반 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101669270B1 (ko) | 2016-07-11 | 2016-10-25 | 광주과학기술원 | 방사선 측정용 선량계 |
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| JP2001068772A (ja) | 1999-06-30 | 2001-03-16 | Pirelli Cavi & Syst Spa | 自動利得制御多波長増幅遠隔通信システム |
| JP2002323623A (ja) | 1995-07-28 | 2002-11-08 | Nauchny Tsentr Volokonnoi Optiki Pri Inst Obschei Fiziki Rossiiskoi Akad Nauk | ブラッグファイバー格子及びブラッグファイバー格子の屈折率変更方法 |
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2012
- 2012-10-22 KR KR1020120117125A patent/KR101340809B1/ko not_active IP Right Cessation
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