KR101364619B1 - Ｃｃｄ 또는 ｃｍｏｓ카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법 - Google Patents
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Abstract
차폐벽이 구비된 감마선 조사실에서 수행되는 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법에 관한 것으로, 특히 일정한 선량율로 감마선을 조사하는 선원의 전방에 응용프로그램이 구동되어 응용프로그램의 메뉴 화면을 표시하는 디스플레이부가 구비된 전자기기를 배치한 후 상기 전자기기의 전방에 CCD 또는 CMOS카메라를 설치하여 전자기기의 디스플레이부를 촬영하는 단계와; 상기 감마선 조사실의 차폐벽 안쪽에 설치된 제어부가 상기 카메라로부터 관측영상을 제공받아 일정시간 단위로 저장하는 단계와; 상기 선원으로부터 감마선이 조사된 시간을 상기 제어부가 측정한 후 선량율과 감마선 조사시간을 곱하여 상기 전자기기의 누적피폭선량을 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 제어부는 일정시간 단위로 저장되는 복수의 관측영상에 나타난 반점을 카운터링한 후 차영상 처리기법으로 특정시점의 반점을 계산함과 아울러 이 각각의 특정시점 반점을 그래프로 도시하여 디스플레이하며, 디스플레이된 그래프에서 특정시점의 반점 개수가 급상승한 경우 제어부는 그 시점을 상기 전자기기가 열화(Malfunction)된 시점으로 파악함으로써, 누적피폭선량을 온라인으로 정확하게 계산할 수 있을 뿐만 아니라 열화되는 시점을 용이하게 추정할 수 있는 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법에 관한 것으로서, 특히 누적피폭량을 온라인으로 정확하게 계산할 수 있을 뿐만 아니라 전자기기가 열화되는 시점을 용이하게 파악할 수 있는 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법에 관한 것이다.
감마선 조사시설에서의 시편에 대한 누적피폭선량(TID, Total Irradiation Dose) 계측은 일반적으로 조사대상인 시편에 선량계를 부착하여 누적피폭선량을 계산한다. 조사시편의 형태에 따라 선량계 부착이 용이하지 않은 경우에는 조사시편 자체에 선량계를 부착하지 않고, 조사시편 부근에 선량계를 위치시켜 누적피폭선량을 추정한다.
조사시편이 컴퓨터와 같은 시스템/모듈 기반의 제품인 경우에는 감마선의 조사에 의한 성능 열화에 가장 큰 영향을 받는 취약부가 케이스 내부에 수납되어 있기 때문에 제품의 성능 열화 평가를 위한 선량계 부착이 용이하지 않고, 이로 인하여 정확한 누적피폭 선량의 측정이 어려울 뿐만 아니라 제품의 성능이 열화되는 시점을 정확하게 파악하기에 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 감마선을 조사하는 선원의 선량율과 조사시간을 통하여 누적피폭선량을 온라인으로 용이하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 전자기기를 촬영한 관측영상에 발생되는 반점의 수를 파악하여 전자기기가 열화(Malfunction)되는 시점을 용이하게 추정할 수 있는 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법은 차폐벽이 구비된 감마선 조사실에서 수행되는 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법에 관한 것으로서, 일정한 선량율로 감마선을 조사하는 선원의 전방에 응용프로그램이 구동되어 응용프로그램의 메뉴 화면을 표시하는 디스플레이부가 구비된 전자기기를 배치한 후 상기 전자기기의 전방에 CCD 또는 CMOS카메라를 설치하여 전자기기의 디스플레이부를 촬영하는 단계와; 상기 감마선 조사실의 차폐벽 안쪽에 설치된 제어부가 상기 카메라로부터 관측영상을 제공받아 일정시간 단위로 저장하는 단계와; 상기 선원으로부터 감마선이 조사된 시간을 상기 제어부가 측정한 후 선량율과 감마선 조사시간을 곱하여 상기 전자기기의 누적피폭선량을 계산하는 단계;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제어부는 일정시간 단위로 저장되는 복수의 관측영상에 나타난 반점을 카운터링한 후 차영상 처리기법으로 특정시점의 반점을 계산하고, 이 각각의 특정시점 반점을 그래프로 도시하여 디스플레이한다.
그리고, 상기 제어부에 의하여 디스플레이된 그래프에서 특정시점의 반점 개수가 급상승한 경우 제어부는 그 시점을 상기 전자기기가 열화(Malfunction)된 시점으로 파악한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법은 선원의 선량율과 조사시간을 통하여 누적피폭선량을 정확하고 용이하게 계산할 수 있을 뿐만 아니라 각 시점마다의 반점 개수를 파악하는 것만으로 전자기기가 열화되는 시점을 용이하게 추정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행하는 모습을 보인 실험구성도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법의 수행 중 전자기기가 정상 작동할 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행 중 전자기기가 열화될 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도.
도 4는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행했을 때 각 프레임의 관측영상에 나타난 반점의 개수를 도시한 그래프.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법의 수행 중 전자기기가 정상 작동할 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행 중 전자기기가 열화될 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도.
도 4는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행했을 때 각 프레임의 관측영상에 나타난 반점의 개수를 도시한 그래프.
이하, 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행하는 모습을 보인 실험구성도이다.
그리고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법의 수행 중 전자기기가 정상 작동할 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행 중 전자기기가 열화될 때의 전자기기 디스플레이부 모습과 관측영상 모습을 보인 도이다.
또한, 도 4는 본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법을 수행했을 때 각 프레임의 관측영상에 나타난 반점의 개수를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법은 차폐벽(SH)이 구비된 감마선 조사실에서 수행된다. 이러한 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피복선량 계측방법은 몇 가지 과정을 거쳐서 완성된다.
먼저, 선원(G)의 전방에 조사시편으로서 디스플레이부(E1)가 구비된 전자기기(E)를 배치한다. 상기 선원(G)은 일정한 선량율로 감마선을 조사하는 것으로서, 누적피복선량을 계측하려는 실험자는 그 선량율 값을 미리 알고 있다. 이러한 선원(G)은 감마선 조사실의 바닥에 매몰되어 있다가 상측으로 상승하면서 그 전방에 배치된 전자기기(E)에 감마선을 조사한다.
상기 전자기기(E)는 노트북 PC, MP3플레이어, 휴대폰 등과 같이 CPU, 보드 및 메모리를 비롯한 각종 전자부품들에 의하여 그 동작이 제어되고, 그 제어상태가 표시되는 디스플레이부(E1)를 구비한 제품을 말한다.
여기서, 상기 선원(G)의 전방에 전자기기(E)가 배치될 때 상기 전자기기(E)는 응용프로그램(P)이 구동되어 디스플레이부(E1)가 백색 또는 백색에 가까운 응용프로그램(P)의 메뉴화면을 표시한다. 부연하면, 응용프로그램(P)이 구동되면 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)는 높은 조도를 갖게 되어 인접한 주변환경보다 밝은 화면을 띠게 된다.
이렇게 선원(G)의 전방에 응용프로그램(P)이 구동되는 상태의 전자기기(E)가 배치되면 전자기기(E)의 전방에 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)를 설치하여 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)를 촬영한다.
좀 더 자세히 설명하면, 상기 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)의 렌즈에 상기 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)가 꽉 차도록 렌즈를 조정하여 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)가 디스플레이부(E1)를 중점적으로 촬영할 수 있도록 한다.
상기와 같이 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)가 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)를 촬영하면, 그 관측영상을 케이블로 연결된 제어부(C)가 제공받아 일정시간 단위로 저장한다.
상기 제어부(C)는 상기 감마선 조사실의 차폐벽(SH) 안쪽에 설치된다. 즉, 제어부(C)는 차폐벽(SH)에 의하여 상기 선원(G)과 분리되므로 선원(G)으로부터 조사되는 감마선에 의하여 영향을 받지 않게 된다. 이러한 제어부(C)가 상기 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)로부터 관측영상을 제공받아서 1초 단위로 저장한다.
한편, 상기 제어부(C)는 관측영상을 저장하면서 타임 스탬프(Time Stamp)를 1초 단위로 저장된 관측영상에 오버레이(OverLay)시킴으로써 각각의 관측영상이 몇시 몇분 몇초에 찍혀서 저장된 것인지를 확인할 수 있게 한다. 따라서, 제어부(C)에 저장된 관측영상을 확인함으로써 감마선 조사가 시작된 시간과 감마선 조사가 종료된 시간을 용이하게 확인할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(C)는 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)로부터 제공받은 영상을 저장하면서 동시에 상기 선원(G)으로부터 감마선이 조사된 시간을 측정한다. 감마선의 조사시간은 선원(G)이 감마선 조사실의 바닥에 매몰되어 있다가 상측으로 상승한 순간부터 감마선 조사를 끝낸 이후 하강되어 감마선 조사실의 바닥에 매몰되는 순간을 측정함으로써 용이하게 측정할 수 있다.
이렇게 감마선이 조사된 시간이 측정되면 선원(G)의 선량율과 조사시간을 곱하여 상기 전자기기(E)의 누적피폭선량을 계산한다.
즉, 선량율(Dose Rate)은 단위시간당 조사된 감마선량을 말하는 것이므로, 이 선량율에 감마선의 조사시간을 곱하면 누적피폭선량을 계산할 수 있게 된다. 예를 들면, 선량율 150Gy/H인 선원(G)으로부터 2시간동안 감마선이 조사되면 누적피폭선량은 300Gy가 되는 것이다.
한편, 선원(G)에 의하여 감마선이 조사되는 가운데 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)가 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)를 촬영할 때 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)에 의하여 촬영되어 제어부(C)에 저장된 관측영상에는 다수의 반점(Speckle,S)이 발생됨을 시각적으로 확인할 수 있다. 이렇게 관측영상에 나타나는 반점(S)은 제어부(C)에 저장된 관측영상의 매 초 단위 프레임마다 그 개수가 표시된다. 이렇게 복수의 관측영상에 나타난 반점(S)을 상기 제어부(C)가 카운터링한 후 차영상(Background Subtraction) 처리기법으로 특정시점의 반점(S)을 계산한다.
차영상 처리기법이란 특정시점에 촬영된 관측영상에 나타난 반점(S)의 개수에서 바로 직전의 시점에 촬영된 관측영상에 나타난 반점(S)의 개수를 차감하는 방법을 말한다.
예를 들어, 11시 30분 40초에 촬영된 관측영상에 나타난 반점(S)의 개수가 20,000개라고 가정하고, 11시 30분 39초에 촬영된 관측영상에 나타난 반점(S)의 개수가 19,800개라고 가정을 하면, 11시 30분 39초와 11시 30분 40초 사이에 조사된 감마선에 의하여 발생된 반점(S)의 개수는 200개가 되는 것이다. 이러한 방식으로 특정시간에 조사된 감마선에 의하여 관측영상에 나타난 반점(S)의 개수를 측정하는 방법을 차영상 처리기법이라고 한다.
상기와 같이 특정시간 간격에 조사된 감마선에 의해 발생된 반점(S)의 개수가 측정이 되면, 상기 제어부(C)는 이 각각의 특정시점 반점(S)을 그래프로 도시하여 디스플레이한다.
이러한 방법으로 도시된 그래프를 보면 매 프레임마다 나타나는 반점의 개수가 일정한 범위 안에서 크게 차이가 나지 않는 것을 볼 수 있다. 그러다가 특정시점에 반점의 개수가 급상승한 경우를 그래프에서 확인할 수 있는데, 이 급상승한 시점을 상기 제어부(C)는 상기 전자기기(E)가 열화(Malfunction)된 시점, 즉 전자기기(E)가 고장난 시점으로 파악한다.
이렇게 반점(S)의 개수가 급상승한 시점을 상기 제어부(C)가 전자기기(E)의 열화시점으로 파악하는 이유는 다음과 같다.
상기 전자기기(E)가 응용프로그램(P)을 가동시키면 디스플레이부(E1)가 밝은 화면을 갖게 되는데, 이 상태에서 전자기기(E)가 열화되면 응용프로그램(P)의 가동이 중단되면서 디스플레이부(E1)의 밝은 화면이 블랙아웃(Black Out)되어 디스플레이부(E1)가 어두워진다. 전자기기(E)가 정상적으로 작동될 때는 감마선에 의해 생성된 반점(S)들이 디스플레이부(E1)의 밝은 백색배경에 함몰되어 있다가 전자기기(E)가 열화되어 디스플레이부(E1)가 어두워지면 디스플레이부(E1)의 밝은 배경에 함몰되어 있던 반점(S)들이 시각적으로 확인할 수 있을 정도로 드러난다. 바로 이러한 원리때문에 반점(S)의 개수가 급상승한 시점을 전자기기(E)가 열화된 시점으로 파악하는 것이다.
도면의 그래프는 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)로서 Sony사의 FCB-IX모델을 사용하였고, 전자기기(E)로는 IWORKS 노트북 PC를 사용하였으며, 선원(G)으로는 선량율이 150Gy/H인 Co-60을 사용하여 실험한 것을 도시한 것이다. 좀 더 부연하면, 선원(G)과 전자기기(E) 사이의 거리는 19.3cm이고, 전자기기(E)와 CCD 또는 CMOS카메라(CAM) 사이의 거리는 320cm이며, 1초 단위의 프레임으로 관측영상을 저장하였다.
도면의 그래프를 보면 선원(G)이 감마선 조사실의 바닥에서 상승할 때(시간상으로는 10시 17분 44초) 반점(S)의 개수가 급증하는 것을 확인할 수 있고, 그 이후 일정한 시간동안(시간상으로는 10시 17분 45초부터 11시 37분 41초까지)에는 일정한 범위 안에서 반점(S)의 개수가 약간씩 증감되는 것을 확인할 수 있으며, 11시 37분 41초에 저장된 관측영상의 프레임에서 반점(S)의 개수가 급상승한 것을 확인할 수 있다. 바로 이 시점이 전자기기(E)가 열화(Malfunction)된 시점이라는 것을 추정할 수 있게 된다.
C: 제어부 CAM: 카메라
E: 전자기기 E1: 디스플레이부
G: 선원 P: 응용프로그램
S: 반점 SH: 차폐벽
E: 전자기기 E1: 디스플레이부
G: 선원 P: 응용프로그램
S: 반점 SH: 차폐벽
Claims (3)
- 차폐벽(SH)이 구비된 감마선 조사실에서 수행되는 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법에 있어서,
(a) 일정한 선량율로 감마선을 조사하는 선원(G)의 전방에 응용프로그램(P)이 구동되어 응용프로그램(P)의 메뉴화면을 표시하는 디스플레이부(E1)가 구비된 전자기기(E)를 배치한 후 상기 전자기기(E)의 전방에 CCD 또는 CMOS카메라(CAM)를 설치하여 전자기기(E)의 디스플레이부(E1)를 촬영하는 단계,
(b) 상기 감마선 조사실의 차폐벽(SH) 안쪽에 설치된 제어부(C)가 상기 카메라(CAM)로부터 관측영상을 제공받아 일정시간 단위로 저장하는 단계 및
(c) 상기 선원(G)으로부터 감마선이 조사된 시간을 상기 제어부(C)가 측정한 후 선량율과 감마선 조사시간을 곱하여 상기 전자기기(E)의 누적피폭선량을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 (b)단계는 일정시간 단위로 저장된 관측영상에 타임 스탬프를 오버레이시키며,
상기 (c)단계는 관측영상에 오버레이된 타임 스탬프를 이용해서 감마선 조사 시작 시간과 감마선 조사 종료 시간을 확인하여 감마선 조사 시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어부(C)는 일정시간 단위로 저장되는 복수의 관측영상에 나타난 반점(S)을 카운터링한 후 차영상 처리기법으로 특정시점의 반점(S)을 계산하고, 이 각각의 특정시점 반점(S)을 그래프로 도시하여 디스플레이하는 것을 특징으로 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제어부(C)에 의하여 디스플레이된 그래프에서 특정시점의 반점(S) 개수가 급상승한 경우 제어부(C)는 그 시점을 상기 전자기기(E)가 열화(Malfunction)된 시점으로 파악하는 것을 특징으로 하는 CCD 또는 CMOS카메라를 이용한 온라인 감마선 누적피폭선량 계측방법.
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