KR101348917B1 - 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치 - Google Patents

씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101348917B1
KR101348917B1 KR1020120137714A KR20120137714A KR101348917B1 KR 101348917 B1 KR101348917 B1 KR 101348917B1 KR 1020120137714 A KR1020120137714 A KR 1020120137714A KR 20120137714 A KR20120137714 A KR 20120137714A KR 101348917 B1 KR101348917 B1 KR 101348917B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
radioactive material
material filling
wavelength
output device
Prior art date
Application number
KR1020120137714A
Other languages
English (en)
Inventor
백성훈
최성철
박승규
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020120137714A priority Critical patent/KR101348917B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101348917B1 publication Critical patent/KR101348917B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치에 관한 것이다.
본 발명의 라이다 장치는, 공명파장레이저출력장치와 비공명파장레이저출력장치를 갖는데 공명파장레이저출력장치는 공명파장을 출력하는 씨앗주입레이저; 측정하고자하는 방사능물질이 공기와 혼합된 상태로 채워지게 되는 방사능물질채움셀; 씨앗주입레이저에서 출력된 레이저 중 일부는 측정대상공간으로 출력되고 일부는 방사능물질채움셀로 향하도록 하는 제1빔분할기; 제1빔분할기에 의해 분할된 레이저의 일부를 다시 분할하는 제2빔분할기; 제2빔분할기를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀의 방사능물질채움공간을 경유하지 않은 레이저를 검출하는 제1광검출기; 제2빔분할기를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀의 방사능물질채움공간을 경유한 레이저를 검출하는 제2광검출기; 제1광검출기의 데이터와 제2광검출기의 데이터를 비교 검출하는 신호비검출기; 신호비검출기에 의한 데이터가 설정된 수치범위 내에 있도록 씨앗주입레이저의 출력을 제어하는 씨앗주입레이저제어수단;을 갖는다.
본 발명은 방사능물질 탐지의 정확성을 향상시킬 수 있으면서도 경제적인 특징이 있다.

Description

씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치{LIDAR system for remote sensing of radioactive materials using injection-seeded laser}
본 발명은 요오드 등의 방사능 물질을 원격으로 탐지하기 위한 라이다장치에 관한 것이다.
원격계측기술은 대기중 오염물질을 감지하는데 있어 다른 관측 기술보다 큰 장점을 가지고 있다.
특히, 중대사고 발생시 방사능이 누출되는 핵발전소 등과 같이 인간의 접근이 힘든 극한 환경에서 관측 가능한 기술이기에 그 중요성이 증대되고 있다.
대기 중의 방사능 물질 등을 검사하기 위한 기술로서 라이다 기술이 있다.
라이다(LIDAR: LIght Detection and Ranging) 기술은 대기중으로 레이저를 조사하여 대기중에 존재하는 공기분자나 에어로졸에 의해 산란된 후방산란 신호를 수신하여 해석함으로써 대기 상태를 관측하는 기술이다.
이중 차분흡수라이다(DIAL : DIfferential Absorption Lidar) 기술은 대기중에 존재하는 미량 물질을 관측하는 기술로써 흡수가 많이 발생하는 공명파장과 상대적으로 흡수가 적게 발생하는 인접한 비공명파장을 동시에 송신 및 수신하여 대기 오염물질의 농도를 얻을 수 있는 기술이다.
일본 공개특허공보 특개 2011-123016호 등에는 차분흡수라이다 장치에 관하여 제시되어 있기도 하다.
요오드 관측의 경우 종래에는 형광(Fluorescence)라이다와 라만(Raman)라이다가 주로 사용되어 왔다.
형광라이다의 경우 대기중에 요오드가 고농도 분포되어 있을 때 신호 수신이 가능하고 대기중 다른 공기분자들에 의해 형광 신호가 겹치기 때문에 신호 분해능력이 부족한 단점이 있다.(Molecular iodine laser monitoring in atmosphere, Proc. SPIE, V.4316, pp.36-42, 2000 참조)
라만(Raman)라이다의 경우 본래 라만 신호가 탄성산란이나 형광신호보다 신호의 강도가 미약하고 낮에 관측이 어려운 단점이 있다(Laser sounding of molecular iodine in the atmosphere, Optics Spectroscopy, V.95, No.6, pp.983-987, 2003 참조)
이러한 문제를 해결하기 위해 차분흡수라이다(DIAL) 기술이 안출되었다.
그러나 종래의 차분흡수라이다 관측기술은 공명파장과 비공명파장의 차이가 커 대기중에 존재하는 공기분자와 에어로졸에 의해 발생하는 차분산란효과(Differential scattering effect)가 존재하게 된다.(US 7566881 B2(2009.07.28), JP 2011123016 A(2011.06.23), US 5767519 A1(1998.06.16) 참조)
이것은 대기 미량원소 탐지에 오차발생요인으로 작용하여 탐지의 정확성이 낮은 문제점이 발생되고 있었다.
일본 공개특허공보 특개 2011-123016호
(Molecular iodine laser monitoring in atmosphere, Proc. SPIE, V.4316, pp.36-42, 2000) (Laser sounding of molecular iodine in the atmosphere, Optics Spectroscopy, V.95, No.6, pp.983-987, 2003 (US 7566881 B2(2009.07.28), JP 2011123016 A(2011.06.23), US 5767519 A1(1998.06.16)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 차분산란효과에 의한 문제가 해소되어 방사능물질 탐지의 정확성이 우수하면서도 경제적인 라이다장치를 제공하려는데 목적이 있다.
본 발명에서는 일반 레이저의 선폭(대략 30 GHz) 보다 선폭이 매우 좁은 씨앗주입레이저(Nd:YAG 레이저(Injection-seeded Nd:YAG laser) 등)를 사용하고 방사능물질채움셀을 통과하는 레이저와 일반 레이저의 비를 일정하게 하여 선폭이 매우 좁은(100MHz 이내) 공명파장과 비공명파장을 일정하게 출력함으로써 경제적이면서도 방사능물질 탐지의 정확성을 향상시킨 라이다장치를 제공한다.
특히, 비공명파장레이저출력장치로서 씨앗주입레이저가 아니라 일반적인 레이저(레이저 선폭이 25GHz∼30㎓인 레이저)를 사용할 수 있어 경제성이 우수하다.
이러한 본 발명의 라이다 장치는, 공명파장을 발생시키는 레이저와 비공명파장을 발생시키는 레이저를 측정대상공간을 향해 조사 후 산란되어 되돌아오는 신호를 수신하여 측정대상공간에 방사능물질이 존재하는지 여부를 측정할 수 있도록 된 방사능물질 탐지용 라이다 장치이다.
공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 공명파장레이저출력장치는 공명파장을 출력하는 씨앗주입레이저를 갖는다.
또, 측정하고자하는 방사능물질이 공기와 혼합된 상태로 채워지게 되는 방사능물질채움셀을 갖는다.
또, 씨앗주입레이저에서 출력된 레이저 중 일부는 측정대상공간으로 출력되고 일부는 방사능물질채움셀로 향하도록 하는 제1빔분할기를 갖는다.
또, 제1빔분할기에 의해 분할된 레이저의 일부를 다시 분할하는 제2빔분할기를 갖는다.
또, 제2빔분할기를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀의 방사능물질채움공간을 경유하지 않은 레이저를 검출하는 제1광검출기를 갖는다.
또, 제2빔분할기를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀의 방사능물질채움공간을 경유한 레이저를 검출하는 제2광검출기를 갖는다.
또, 제1광검출기의 데이터와 제2광검출기의 데이터를 비교 검출하는 신호비검출기를 갖는다.
또, 신호비검출기에 의한 데이터가 설정된 수치범위 내에 있도록 씨앗주입레이저의 출력을 제어하는 씨앗주입레이저제어수단을 갖는다.
따라서 공명파장레이저출력장치를 통한 공명파장용 레이저가 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있다.
본 발명의 라이다 장치는, 일반 레이저의 선폭(대략 30 GHz)에 비하여 선폭이 매우 좁은 씨앗주입레이저를 사용하고 방사능물질채움셀을 통하는 레이저와 일반 레이저의 비를 이용하여 선폭이 100MHz 이내의 공명파장과 비공명파장을 일정하게 출력할 수 있으므로 비교적 경제적이면서도 방사능물질 탐지의 정확성을 향상시킬 수 있다.
특히, 비공명파장레이저출력장치로서 씨앗주입레이저가 아니라 일반적인 레이저(레이저 밴드폭이 25GHz∼30㎓인 레이저)를 사용할 경우 경제성이 더욱 우수하다.
도 1은 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치의 개략도
도 2는 본 발명의 기술적 사상을 검증하기 위해 실시된 실험예의 구성을 도시한 개략도
도 3은 도 2의 실험 예에서 공명파장레이저출력장치를 이루는 씨앗주입레이저 내의 씨앗레이저 인가 전압을 -1V(볼트) ∼ +1V(볼트) 까지 변화를 주면서 100㎶ 간격으로 스캔한 요오드 투과특성(왼쪽그림)과 투과율 변화에 따른 공명파장(투과율 0.1)과 비공명파장(투과율 0.9)를 선택한 것을 나타내는 이미지
도 4는 도 2의 실험 예를 통해 10m 거리 부근에 요오드가 존재하는 것을 탐지한 데이터를 나타내는 이미지
도 5는 도 2의 실험 예에서 공명파장과 비공명파장의 출력이 일정하게 유지되는 것을 나타내는 이미지
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 공명파장과 비공명파장을 이용하는 차분흡수라이다 장치에 관한 것이다.
따라서 공명파장을 발생시키는 공명파장레이저출력장치(100) 및 비공명파장을 발생시키는 비공명파장레이저출력장치(105)를 갖는다.
그런데 본 발명은 차분산란효과에 의한 문제가 해소되어 방사능물질 탐지의 정확성이 우수하면서도 경제적인 라이다장치를 제공하려는 목적을 갖는다.
차분산란효과란 선택된 공명파장과 비공명 파장의 차이가 클 경우 파장에 의존하는 공기분자와 에어로졸에 의한 산란효과가 농도 산출시 오차 발생요인으로 작용하는 것을 의미한다.
즉, 대기중에서 산란되어 수신되는 라이다 신호(Ps)는 아래의 식 1과 같다.
Figure 112012099429730-pat00001
------------- 식1
상기 식1에서 Pl , A0, R, λl, ξ(λl), c, ξ(R), cτl/2, β(λl, R), k(λl, R)는 각각 펄스에너지, 망원경 면적, 거리, 망원경 이득계수, 광속, 망원경 중첩함수, 라이다 공간분해능, 후방산란계수, 후방소산계수를 나타낸다. 이중 후방소산계수(κ(λ l ,R)는 아래식 2와 같다.
κ(λ l ,R)=k atm(λ l ,R)+N(R)σ abs (λ l ) --------------------------- 식2
상기 식2에서 k atm(λ l ,R), N(R), σ abs (λ l ) 는 대기 소산계수, 거리 R에서의 공기밀도, 흡수단면적을 나타낸다.
흡수가 많이 발생하는 공명파장(λ on )과 흡수가 적게 발생하는 비공명파장(λ off ) 에 대하여 각각의 라이다신호를 수신하게 된다.
차분흡수라이다 기술은 두 신호의 비를 통해 농도를 구할 수 있다.
두신호의 비는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112012099429730-pat00002
--------------- 식3
상기 식2 및 식3을 통해 얻은 값에 근거하여 구하고자 하는 농도 N(R)는 아래 식 4를 통해 얻을 수 있다.
Figure 112012099429730-pat00003
Figure 112012099429730-pat00004
------------------- 식4
상기 식4에서 보는 바와 같이 선택된 공명파장과 비공명 파장의 차이가 클 경우 파장에 의존하는 공기분자와 에어로졸에 의한 산란효과가 농도 산출시 오차 발생요인으로 작용하게 되는데 이것을 차분산란효과라고 하는 것이다.
차분산란효과를 줄여주기 위해서는 공명파장과 비공명파장을 선택할 때 최대한 근접된 파장을 선택해야 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 씨앗레이저를 갖는 씨앗주입레이저를 사용하여 공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 구조를 안출하였다.(씨앗주입레이저는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 레이저장치이다.)
그러나 단순히 씨앗주입레이저를 통해 공명파장 발생 레이저를 출력하는 것만으로는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.(공명파장과 비공명파장 간의 거리가 1㎚ 이상이면 차분산란효과가 크다고 할 수 있다는 결론을 얻었다)
또, 본 발명의 목적 달성을 위해서는 씨앗주입레이저를 통해 출력되는 공명파장이 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 필요성이 있다는 결론을 얻었다.
이러한 이유로 본 발명의 공명파장레이저출력장치(100)는, 공명파장을 출력하는 씨앗주입레이저(10)를 갖는다.
또, 측정하고자하는 방사능물질이 공기와 혼합된 상태로 채워지게 되는 방사능물질채움셀(20)을 갖는다.
또, 씨앗주입레이저(10)에서 출력된 레이저 중 일부는 측정대상공간으로 출력되고 일부는 방사능물질채움셀(20)로 향하도록 하는 제1빔분할기(30)를 갖는다.
또, 제1빔분할기(30)에 의해 분할된 레이저의 일부를 다시 분할하는 제2빔분할기(40)를 갖는다.
또, 제2빔분할기(40)를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀(20)의 방사능물질채움공간(21)을 경유하지 않은 레이저를 검출하는 제1광검출기(50)를 갖는다.
또, 제2빔분할기(40)를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀(20)의 방사능물질채움공간(21)을 경유한 레이저를 검출하는 제2광검출기(60)를 갖는다.
또, 제1광검출기(50)의 데이터와 제2광검출기(60)의 데이터를 비교 검출하는 신호비검출기(70)를 갖는다.
또, 신호비검출기(70)에 의한 데이터가 설정된 수치범위 내에 있도록 씨앗주입레이저(10)의 출력을 제어하는 씨앗주입레이저제어수단(80)을 갖는다.
상기와 같은 구성을 통해 씨앗주입레이저(10)를 통해 출력되는 공명파장이 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있고, 이와 같이 출력된 레이저에 의해 산란된 신호를 수신, 연산하여 정확성이 높은 데이터를 얻을 수 있는 것이다.
전술한 씨앗주입레이저제어수단(80)은 제2광검출기(60)에서 검출된 데이터와 제1광검출기(50)에서 검출된 데이터의 비가 설정된 수치 범위 내에 있도록 하는 것이다.
씨앗주입레이저(10)에 인가되는 전압을 제어(피드백 작업을 통해 제어)함으로써 제2광검출기(60)에서 검출된 데이터와 제1광검출기(50)에서 검출된 데이터의 비가 설정된 수치 범위 내에 있도록 할 수 있다.
전술한 구성에 의하면 공명파장이 매우 균일한 상태로 출력됨으로써 차분산란효과를 해소할 수 있다.
이하, 요오드를 탐지하는 실험예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다.
요오드의 관측을 위한 공명파장과 비공명파장의 적정 범위는 450㎚-650㎚라고 알려져 있다.
종래의 기술은 Nd:YAG 레이저 2차 조화파(532 nm)와 Nd:YAG 레이저 기본 파장(1064nm)를 조합하여 신호를 수신하였다.
이는 파장차이에 의해 발생하는 차분산란효과를 발생하여 많은 오차를 발생하고 있었다.
본 발명의 실험 예를 도시한 도 2에서 씨앗주입레이저(10)에서 발진하는 선폭이 좁은 레이저 빔을 균일하게 하기 위해 제1빔분할기(30)를 통해 분리하여 빔의 10%는 요오드가 채워진 방사능물질채움셀(20)로 향하고, 나머지 90%는 요오드가 채워진 측정대상공간(1)으로 향하도록 하였다.(방사능물질채움셀(20)에 채워지는 요오드의 양은 미리 알고 있는 상태임)
제1빔분할기(30)를 경유하여 방사능물질채움셀(20) 방향으로 향하는 빔은 광섬유(3)을 통해 가이드면서 이동되고 제2빔분할기(40)를 통해 다시 50% : 50%로 분할된다.
이와 같이 제1빔분할기(30)를 통해 분할된 50%의 빔은 곧바로 제1광검출기(50)로 입사되어 검출되고, 나머지 50%의 빔은 요오드가 채워진 방사능물질채움공간(21)을 경유하여 제2광검출기(60)로 입사되어 검출되도록 하였다.
따라서 제1광검출기(50)의 검출데이터와 제2광검출기(60)의 입사데이터 비를 알 수 있다.
본 실험 예에서 제1광검출기(50)의 데이터는 기준값으로서 분모가 되고, 제2광검출기(60)의 데이터는 분자가 되어 0.1 이라는 값을 갖도록 하였다.
즉, 제2광검출기(60)의 검출 데이터를 제1광검출기(50)의 검출 데이터로 나눈 값이 0.1이 되도록 한 것이다.
제1광검출기(50)나 제2광검출기(60)를 통해 검출되는 신호의 출력 안정화를 위해 본 발명에서는 샘플홀더를 거쳐 신호획득장치(81)를 통해 컴퓨터(82)로 전송되도록 하였다.
실험중 파장 안정화를 계속 유지하기 위해 펄스지연발생기를 통해 피드백 과정을 수행하였다.
도 3은 선택된 공명파장과 비공명파장을 나타내고 있다.
도 3에서 공명파장레이저출력장치를 이루는 씨앗주입레이저 내의 씨앗레이저 인가 전압을 -1V(볼트) ∼ +1V(볼트) 까지 변화를 주면서 100㎶ 간격으로 스캔한 요오드 투과특성(왼쪽 이미지)과 투과율 변화에 따른 공명파장(투과율 0.1)과 비공명파장(투과율 0.9)를 선택한 것(오른 쪽 이미지)를 나타내는 이미지
흡수가 많이 발생하는 공명파장과 흡수가 적게 발생하는 비공명파장 간의 차이는 100 MHz 이내로 매우 적다.
제1빔분할기(30)를 경유하여 측정대상공간(1)으로 향하는 빔은 전반사거울(111)을 지나 10 m정도 떨어진 측정대상공간으로 송신되고 측정대상공간(1)에서 산란된 신호는 알루미늄 거울과 렌즈를 통해 광검출기(120)로 수신된 후 신호변환기(130)를 통해 획득된다.
도 4는 획득된 신호를 나타내고 있는데 'On wavelength'는 전술한 씨앗주입레이저(10)에서 제2광검출기(60)에서 검출된 데이터(분자로 함)를 제1광검출기(50)에서 검출된 데이터(분모로 함)로 나눈 값(이하 '투과도'라 함)이 0.1이 되도록 한 경우의 파장을 나타내고 있다.
또, 'Off wavelength'는 비공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 비공명파장레이저출력장치(105)도 상기 공명파장레이저출력장치(100)와 같은 구조를 가짐으로써 출력되는 비공명파장이 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있도록 한 구조에서 제2광검출기에서 검출된 데이터(분자로 함)를 제1광검출기에서 검출된 데이터(분모로 함)로 나눈 값(투과도)이 0.9가 되도록 한 경우의 파장을 나타내고 있다.
또, 'Unseed wavelength'는 씨앗주입되지 않은 레이저출력장치(레이저 밴드폭이 25∼30㎓인 일반적인 레이저출력장치)를 통한 파장을 나타내고 있다.
이를 통해 비공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 비공명파장레이저출력장치(105)는 레이저 밴드폭이 25∼30㎓인 것을 사용해도 본 발명의 목적 달성에 충분하다는 결론을 얻을 수 있었다.(이러한 구조는 공명파장레이저출력장치(100)만 고가의 씨앗주입레이저(10)를 사용하는 것이기 때문에 경제적인 특징이 있다. 다만, 비공명파장레이저출력장치(105)도 상기 공명파장레이저출력장치(100)와 같은 구조를 가짐으로써 출력되는 비공명파장용 레이저가 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있는 경우에는 다양한 방사능 물질 탐지에서 비공명파장 발생 레이저의 출력상태를 설정된 수치로 제어할 수 있다는 장점이 있다.
상기 실험 예에서 공명파장의 출력 변화(투과도를 0.1로 설정)와 비공명파장의 출력변화(공명파장레이저출력장치와 같이 구현된 비공명파장레이저출력장치를 통한 출력변화)가 0.9가 되도록 하였을 때의 변화를 도 5에 나타내고 있다.
도 5를 통해 출력변화가 크지 않아 일정한 출력이 이루어짐을 알 수 있다.
상기 실험예는 전반사거울 등을 사용하는 이유는 실험실의 공간이 좁기 때문에 10m 정도로 먼 거리에 측정대상공간을 만들어 주기 위한 것이다.
도 4를 통해 요오드가 존재하지 않는 부분에서는 공명파장의 신호와 비공명파장의 신호가 일치된 상태로 진행되고, 요오드가 존재하는 부분에서 공명파장 신호와 비공명파장 신호가 다르게 나타나고 있음을 알 수 있다.
이를 통해 본 발명의 기술적 사상이 논리적으로 검증되었다고 할 수 있는 것이다.
전술한 실험 예 등을 통해 공명파장레이저출력장치(100)에서 출력되는 레이저의 투과도(제2광검출기(60)에서 검출된 데이터를 제1광검출기(50)에서 검출된 데이터로 나눈 값)는 0.1인 것이 바람직하다는 결과를 얻었다.
미설명부호 130은 산란된 수신 신호를 변환하는 신호획득장치이다.
1. 측정대상공간
10. 씨앗주입레이저
20. 방사능물질채움셀
21. 방사능물질채움공간
30. 제1빔분할기
40. 제2빔분할기
50. 제1광검출기
60. 제2광검출기
70. 신호비검출기
80. 씨앗주입레이저제어수단
90. 샘플홀더
95. 컴퓨터
100. 공명파장레이저출력장치
105. 비공명파장레이저출력장치
111. 전반사거울
120. 광검출기
130. 신호획득장치

Claims (4)

  1. 공명파장을 발생시키는 레이저와 비공명파장을 발생시키는 레이저를 측정대상공간을 향해 조사 후 산란되어 되돌아오는 신호를 수신하여 측정대상공간에 방사능물질이 존재하는지 여부를 측정할 수 있도록 된 방사능물질 탐지용 라이다 장치에 있어서,
    공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 공명파장레이저출력장치(100)는
    공명파장을 출력하는 씨앗주입레이저(10);
    측정하고자하는 방사능물질이 공기와 혼합된 상태로 채워지게 되는 방사능물질채움셀(20);
    상기 씨앗주입레이저(10)에서 출력된 레이저 중 일부는 측정대상공간으로 출력되고 일부는 방사능물질채움셀(20)로 향하도록 하는 제1빔분할기(30);
    상기 제1빔분할기(30)에 의해 분할된 레이저의 일부를 다시 분할하는 제2빔분할기(40);
    상기 제2빔분할기(40)를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀(20)의 방사능물질채움공간(21)을 경유하지 않은 레이저를 검출하는 제1광검출기(50);
    상기 제2빔분할기(40)를 경유한 레이저 중 방사능물질채움셀(20)의 방사능물질채움공간(21)을 경유한 레이저를 검출하는 제2광검출기(60);
    제1광검출기(50)의 데이터와 제2광검출기(60)의 데이터를 비교 검출하는 신호비검출기(70); 및
    상기 신호비검출기(70)에 의한 데이터가 설정된 수치범위 내에 있도록 씨앗주입레이저(10)의 출력을 제어하는 씨앗주입레이저제어수단(80);를 포함하여 구성됨으로써 공명파장레이저출력장치(100)를 통한 공명파장용 레이저가 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있는, 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 비공명파장레이저출력장치(105)는 레이저 밴드폭이 25∼30㎓인 것을 특징으로 하는, 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    탐지하려는 방사능 물질은 요오드이고,
    상기 공명파장레이저출력장치(100)에서 출력되는 레이저의 투과도는 0.1인 것을 특징으로 하는, 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 비공명파장을 발생시키는 레이저를 출력하는 비공명파장레이저출력장치(105)도 상기 공명파장레이저출력장치(100)와 같은 구조를 가짐으로써 출력되는 비공명파장용 레이저가 설정된 범위 내의 균일한 상태로 출력되게 할 수 있는, 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치.
KR1020120137714A 2012-11-30 2012-11-30 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치 KR101348917B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120137714A KR101348917B1 (ko) 2012-11-30 2012-11-30 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120137714A KR101348917B1 (ko) 2012-11-30 2012-11-30 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101348917B1 true KR101348917B1 (ko) 2014-01-08

Family

ID=50144907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120137714A KR101348917B1 (ko) 2012-11-30 2012-11-30 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101348917B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101515980B1 (ko) 2013-10-17 2015-05-04 한국원자력연구원 바람장 측정과 방사성물질 동시측정 라이다 장치
KR102084915B1 (ko) * 2020-01-17 2020-03-05 국방과학연구소 광신호 분할 처리 장치 및 이를 포함하는 표적 추적 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4384064B2 (ja) 2005-02-15 2009-12-16 三井造船株式会社 強度変調したレーザ光による蛍光検出装置
JP4987360B2 (ja) 2006-06-14 2012-07-25 三菱電機株式会社 差分吸収ライダ装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4384064B2 (ja) 2005-02-15 2009-12-16 三井造船株式会社 強度変調したレーザ光による蛍光検出装置
JP4987360B2 (ja) 2006-06-14 2012-07-25 三菱電機株式会社 差分吸収ライダ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101515980B1 (ko) 2013-10-17 2015-05-04 한국원자력연구원 바람장 측정과 방사성물질 동시측정 라이다 장치
KR102084915B1 (ko) * 2020-01-17 2020-03-05 국방과학연구소 광신호 분할 처리 장치 및 이를 포함하는 표적 추적 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11300452B2 (en) Spectral measurement method, spectral measurement system, and broadband pulsed light source unit
CN104903704B (zh) 进行水汽测定的可调谐二极管激光吸收光谱
US7570349B2 (en) Cars/absorption dual mode electro-optic sensor
DE102013101610B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ferndetektion eines nicht infrarotaktiven Zielgases
CN105043930B (zh) 采用具有微结构碱金属气室碱金属蒸汽原子密度的检测装置的检测方法
WO2015160520A1 (en) Method and systems to analyze a gas-mixture
US20170016769A1 (en) Measurement system of real-time spatially-resolved spectrum and time-resolved spectrum and measurement module thereof
US7102751B2 (en) Laser-based spectroscopic detection techniques
US8446587B2 (en) Flash photolysis system
EP0685729B1 (de) Spektroskopisches Verfahren zur Messung kleinster spezifischer Absorptionssignale
David et al. Polarization-resolved exact light backscattering by an ensemble of particles in air
US8527212B2 (en) Increased absorption-measurement accuracy through windowing of photon-transit times to account for scattering in continuous webs and powders
US8339599B2 (en) Measuring arrangement for an optical spectrometer
KR101348917B1 (ko) 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치
US7817270B2 (en) Nanosecond flash photolysis system
US7700929B2 (en) Remote laser assisted biological aerosol standoff detection in atmosphere
WO2013135611A2 (de) Vorrichtung und verfahren zum messen eines zielgases
CN111133296A (zh) 物质远程确定装置和物质远程确定方法
JP2008134076A (ja) ガス分析装置
RU2478192C2 (ru) Способ оптического дистанционного обнаружения соединений в среде
Gong et al. Method for wavelength stabilization of pulsed difference frequency laser at 1572 nm for CO 2 detection lidar
DE102014104043B4 (de) Multireflexionszellenanordnung
JP6750410B2 (ja) レーザ式ガス分析装置
US20080043231A1 (en) Analysis Device
CA2468924A1 (en) A device and method for non-contact sensing of low-concentration and trace substances

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171207

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190402

Year of fee payment: 6