KR101431709B1

KR101431709B1 - 측정대상 방사능핵종을 선택측정하는 이동식 방사능핵종 측정기

Info

Publication number: KR101431709B1
Application number: KR1020120143230A
Authority: KR
Inventors: 임원일
Original assignee: (주)헤스코
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-09-22
Also published as: KR20140075164A

Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 감마선을 감지하여 감마선 에너지의 크기에 대응되는 감지전압을 출력하는 감마선 감지모듈(100); 및 상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하고, 상기 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하며, 기저장된 측정대상 방사능핵종의 계수값별 강도측정값 데이터로부터 계수된 계수값과 대응되는 강도측정값을 추출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 강도를 디스플레이부(12)에 표시하는 제어모듈(200);을 포함하는 방사능핵종 측정기가 제공된다.

Description

측정대상 방사능핵종을 선택측정하는 이동식 방사능핵종 측정기{Mobile Gamma Radiation Survey Meter With Target Isotope Detection}

본 발명은 방사능핵종으로부터 방출되는 감마선 에너지를 감지하여 방사능핵종을 측정하는 이동식 방사능핵종 측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임의 장소로 이동하며 각 장소별 방사능핵종을 측정할 수 있으며, 각 방사능핵종마다 감마선 에너지의 레벨이 서로 다른 특성을 이용하여, 다양한 방사능핵종 중 검출하고자 하는 특정 방사능핵종을 선별적으로 측정하여 해당 방사능핵종의 검출여부 및 방사능의 강도를 산출, 표시하는 이동식 방사능핵종 측정기에 관한 것이다.

일반적으로 방사능핵종 측정기는, 방사능의 감마선 에너지를 감지하고 감지된 감마선 에너지의 파형을 분석하여 방사능의 핵종을 검출하며 해당 방사능핵종의 강도를 측정하는 장치로서, 종래에는 감마선을 흡수하여 광자를 방출하는 감마선 광자검출기를 통해 출력되는 감지신호를 증폭하고, 증폭된 감지신호를 다중파고 분석기(MCA : multichannel pulse height analyzer)에 입력하여 스펙트럼 분석 등과 같은 디지털 분석공정을 통해 검출되는 방사능핵종을 측정하고 표시할 수 있었다.

그러나, 종래의 방사능핵종 측정기는 다양한 종류의 방사능핵종을 동시에 검출 및 측정할 수 있었으나, 입력되는 감지신호를 모두 취합하여 데이터를 처리하고 스펙트럼 분석 등과 같은 복잡한 분석공정을 거쳐 방사능핵종을 검출하여 해당 방사능핵종의 강도를 측정할 수 있었기 때문에 고사양의 CPU가 필요하게 되어, 장치가 대형화(일반적인 PC 1세트 이상의 크기)될 수밖에 없었으며 분석공정을 수행하는데 필요한 소요시간이 길기 때문에 이동식으로 운용하기가 제한되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제2010-0033175호(2010. 03. 29), 플라스틱 섬광체 기반 방사선 검출기 및 이를 이용한 방사성 핵종 검출 방법

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 방사능핵종에 대한 감마선 에너지를 감지한 감지데이터 중 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별하여 측정데이터로 이용함으로써, 데이터 처리를 최소화하고 장치를 소형화할 수 있는 방사능핵종 측정기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 감마선을 감지하여 감마선 에너지의 크기에 대응되는 감지전압을 출력하는 감마선 감지모듈(100); 및 상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하고, 상기 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하며, 단위시간당 계수된 계수값에 핵종별 방사능 강도 상수(k)를 곱하는 연산을 통해 해당 측정대상 방사능핵종의 강도값을 산출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 강도를 디스플레이부(12)에 표시하는 제어모듈(200);을 포함하는 방사능핵종 측정기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어모듈(200)은, 상기 검출영역(R)에 대한 하한선(LL)을 설정하는 제1전압비교기(211)와 상한선(HL)을 설정하는 제2전압비교기(212)를 이용하여, 상기 상한선(HL)과 하한선(LL) 내에 포함되는 감지전압 신호만이 상기 측정대상 방사능핵종에 대한 감지신호인 것으로 처리되도록 필터링하며, 상기 하한선(LL) 이상이면서 상한선(HL) 이내인 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하여 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출 및 표시하는 것을 특징으로 하는 방사능핵종 측정기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어모듈(200)은, 복수의 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터가 더 저장되고, 입력수단(13)의 입력신호에 따라 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정하며, 설정된 측정대상 방사능핵종의 종류에 따라 부합되는 검출영역(R) 데이터를 추출하여 기설정된 검출영역(R)의 위치가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방사능핵종 측정기.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면,

첫째, 다양한 방사능핵종에 대한 감마선 에너지를 감지한 감지데이터 중 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별하여 측정데이터로 이용함으로써, 처리되는 데이터의 용량이 최소화되므로 저사양의 CPU로도 데이터 처리가 가능하며, 다중파고 분석기(MCA)와 같은 별도의 분석장치가 불필요하므로 장치의 소형화를 구현할 수 있음은 물론 장치의 제조비용을 절감할 수 있다.

둘째, 검출영역(R)에 대한 하한선(LL)을 설정하는 제1전압비교기와 상한선(HL)을 설정하는 제2전압비교기 등 비교적 저가의 간소한 전자부품을 통해 상기 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별할 수 있도록 회로구성하여 상기 검출영역(R)을 설정할 수 있으므로, 장치의 제조비용을 더욱 절감할 수 있으며 데이터의 처리속도를 증대시킬 수 있다.

셋째, 설정버튼 등의 입력수단의 입력신호에 따라 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정할 수 있으며, 새로 설정된 측정대상 방사능핵종의 종류에 따라 부합되는 검출영역(R) 데이터를 추출하여 기설정된 검출영역(R)의 범위가 변경되도록 제어되므로, 다양한 방사능핵종의 검출여부 및 해당 방사능핵종의 강도 등을 순차적으로 확인할 수 있다.

넷째, 방사능핵종의 검출 여부 및 해당 방사능핵종의 강도 측정은 물론, 공간선량을 측정할 수 있어, 특정 방사능핵종을 검출하기 이전에 공간선량을 측정함으로써 방사능이 방출되는지 여부를 확인할 수 있으므로, 검출작업이 용이해지고 작업 소요시간이 절감되는 등 사용자의 편의가 증대된다.

다섯째, 임의의 방사능핵종을 기본 측정대상 방사능핵종으로 설정하여, 장치의 구동과 동시에 설정된 기본 측정대상 방사능핵종을 측정할 수 있은 상태로 각종 설정값이 세팅되므로, 사용자의 편의가 증대되고 측정작업 시간을 감축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기의 외형을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종의 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감마선 감지모듈의 세부구성을 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어모듈의 세부구성을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어모듈의 비교부에 의해 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비교부에 의해 설정된 검출영역(R) 내에 포함되는 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터베이스에 저장된 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터를 나타낸 테이블표,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터베이스에 저장된 방사능핵종의 계수값별 강도측정값 데이터를 나타낸 테이블표,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어모듈에 의해 기설정된 검출영역(R)의 위치가 변경되도록 제어되는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기를 이용하여 측정대상 방사능핵종의 강도가 측정되고 디스플레이부에 표시되는 동작원리를 설명하기 위한 순서도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)는, 다양한 방사능핵종에 대한 감마선 에너지를 감지한 감지데이터 중 측정하고자 하는 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별하여 측정데이터로 이용함으로써 데이터 처리를 최소화하고 장치를 소형화할 수 있는 측정기로서, 감마선 감지모듈(100) 및 제어모듈(200)을 포함하여 구비되며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 감마선 감지모듈(100) 및 제어모듈(200)은 케이스(11)의 내부 또는 외부에 장착된 형태로 구비되며, 감마선 감지모듈(100)에서 출력된 감지전압 신호를 기초로 하여 측정대상 방사능핵종에 대한 방사능 강도를 수치화하여 디스플레이부(12)에 표시하도록 동작한다.

먼저, 상기 감마선 감지모듈(100)은, 다양한 방사능 물질로부터 방출되는 감마선을 감지하며 감마선 에너지의 크기에 대응되는 감지전압을 출력하여, 측정대상 방사능핵종을 검출하기 위한 기초데이터를 제공하는 구성요소로서, 도 5에 도시된 바와 같이 출력되는 감지전압은 다양한 방사능핵종으로부터 방출되는 감마선과 자연방사능의 감마선이 혼합된 연속적인 전압펄스의 형태를 갖는다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 감마선 감지모듈(100)은, 감마선 광자검출부(110), 광자증배부(120) 및 증폭부(130)를 포함하는 구성을 통해, 방사능핵종로부터 방출되는 감마선에 반응하여 감지된 감마선의 에너지 크기에 대응되는 감지전압 신호를 출력한다. 여기서, 상기 감마선 광자검출부(110)는 NaI(Ti), CsI(Ti) 등의 소재로 구성되어 주변의 감마선을 흡수하여 광자를 방출한다. 그리고, 상기 광자증배부(120)는 감마선 광자검출부(110)로부터 방출되는 광자를 수용하여 광전자증폭기(PPT : Photomultiplier)나 광전자 반도체 센서를 통해 전압형태로 변환한다. 또한, 상기 증폭부(130)는 광자증배부(120)에서 출력된 전압신호를 제어모듈(200)에서 인식될 수 있는 크기의 범주로 전압을 증폭하여 제어모듈(200)로 출력한다.

상기 제어모듈(200)은, 감마선 감지모듈(100)로부터의 감지전압 신호 중 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별하여 측정데이터로 이용하여 측정대상 방사능핵종의 방사능에 대한 강도를 산출하고 디스플레이부(12)에 표시되도록 제어하는 구성요소로서, 상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하고, 상기 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하며, 기저장된 측정대상 방사능핵종의 계수값별 매칭되는 강도측정값 데이터로부터 계수된 계수값과 대응되는 강도측정값을 추출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 방사능 강도를 디스플레이부(12)에 표시한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제어모듈(200)은, 도 4에 도시된 바와 같이 비교부(210), 계수부(220), 제어모듈(200) 및 데이터베이스(240)를 포함하는 구성된다.

상기 비교부(210)는 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하는 구성으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 검출영역(R)에 대한 하한선(LL)을 설정하는 제1전압비교기(211)와 상한선(HL)을 설정하는 제2전압비교기(212)를 포함하여 구성되어, 상기 하한선(LL)과 상한선(HL) 내에 포함되는 감지전압 신호만이 상기 측정대상 방사능핵종의 감지신호로 처리될 수 있도록 소정의 검출전압값을 출력한다. 여기서, 도 5에는 다양한 방사능핵종으로부터 방출되는 감마선과 자연방사능의 감마선이 혼합된 감마선 에너지를 감마선 감지모듈(100)이 감지한 감지전압의 연속적인 파형과, 상기 비교부(210)에 의해 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)이 감지전압의 파형 상에 설정된 상태가 도시되어 있다.

도 5를 참고하면, 상기 상한선(HL) 및 하한선(LL)은 측정대상 방사능핵종의 기준전압값을 기준으로 감지오차 범위를 고려하여 설정된다. 예를 들어, 상기 측정대상 방사능핵종이 Cs-137(세슘)일 경우 Cs-137의 기준전압값이 660mV(도 7 참조)이고 감지오차 범위가 기준전압값의 ±10% 이면, 상기 Cs-137에 대한 하한선(LL)의 전압값은 594mV이고 상한선(HL)의 전압값은 726mV가 되며, Cs-137의 검출영역(R)은 594mV 내지 726mV가 되는 것이다. 이때, 상기 기준전압값의 레벨과 감지오차 범위는 감마선 감지모듈(100)의 감지방식 및 기종에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1전압비교기(211)는 감마선 감지모듈(100)로부터 입력된 감지전압의 단위 펄스 피크값과 설정된 하한선(LL)의 전압값을 비교하여, 상기 감지전압의 펄스값이 하한선(LL)의 전압값보다 크거나 같을 경우에 소정의 검출전압 신호(예를 들면 5V의 디지털 High 신호)를 출력하여 계수부(220)로 전달하며, 상기 감지전압의 펄스값이 하한선(LL)의 전압값보다 작을 경우에는 상기 검출전압 신호를 출력하지 않는다. 또한, 상기 제2전압비교기(212)는 입력된 감지전압의 펄스값과 설정된 상한선(HL)의 전압값을 비교하여, 상기 감지전압의 펄스값이 상한선(HL)의 전압값보다 크거나 같을 경우에 소정의 검출전압 신호를 출력하여 계수부(220)로 전달하며, 상기 감지전압의 펄스값이 상한선(HL)의 전압값보다 작을 경우에는 상기 검출전압 신호를 출력하지 않는다.

상기 계수부(220)는 제1전압비교기(211)의 하한선(LL)과 제2전압비교기(212)의 상한선(HL)에 의해 설정된 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호만이 측정대상 방사능핵종의 유효한 감지신호인 것으로 처리되도록 필터링하며, 상기 유효 감지 신호의 펄스 수를 계수하여 계수된 결과값을 제어부(230)로 출력하는 구성으로서, 상기 비교부(210)로부터 출력되는 검출전압 신호를 카운트 신호로 인지하여 검출영역(R)에 해당하는 감지전압 신호의 펄스 수를 계수할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 계수부(220)는 제1전압비교기(211) 및 제2전압비교기(212)로부터 출력되는 검출전압 신호를 디지털 신호 형태로 변환하여 단위시간당 펄스 수를 계수하게 되는데, 도 5의 하단에 도시된 바와 같이 상기 제1전압비교기(211)와 제2전압비교기(212)로부터 상기 5V의 검출전압 신호를 각각 입력받은 계수부(220)는, 제1전압비교기(211)로부터 5V의 검출전압 신호가 입력되면 '1'로 인식하며 감지전압 신호가 입력된 시점을 기준으로 제1전압비교기(211)로부터 검출전압 신호가 인가되지 않으면 '0'으로 인식한다. 또한, 제2전압비교기(212)로부터 5V의 검출전압 신호가 입력되면 '1'로 인식하며 감지전압 신호가 입력된 시점을 기준으로 제1전압비교기(211)로부터 검출전압 신호가 입력된 시점을 기준으로 제2전압비교기(212)로부터 검출전압 신호가 인가되지 않으면 '0'으로 인식한다.

그리고, 계수부(220)는 제1전압비교기(211)와 제2전압비교기(212)를 통해 인식된 '0'과 '1'의 디지털 신호 중 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호에 따른 디지털 신호 즉, 제1전압비교기(211)에 의해 '1'로 인식되면서 제2전압비교기(212)에 의해 '0'으로 인식된 검출전압 신호와 대응되는 감지전압 신호를 계수하기 위한 유효한 감지전압 신호인 것으로 판단하며, 해당 감지전압 신호가 입력된 것으로 판단될 때마다 카운트를 늘려가며 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수할 수 있는 것이다. 더불어, 계수된 계수값은 제어부(230)로 출력된다.

상기 제어부(230)는 계수부(220)로부터 계수된 계수값을 이용하여 미리 설정된 단위시간당(예를 들면 분당) 계수된 계수값 정보를 기초로 하여, 해당 측정대상 방사능핵종에 대한 방사능 강도를 산출하며 산출된 방사능 강도가 디스플레이부(12)에 표시되도록 제어하는 구성으로서, 데이터베이스(240)에 기저장된 측정대상 방사능핵종의 계수값별 매칭되는 강도측정값 데이터로부터 계수부(220)에 의해 계수된 계수값과 대응되는 강도측정값을 추출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출할 수 있다.

여기서, 도 8에는 제어모듈(200)의 데이터베이스(240)에 저장된 Cs-137 핵종에 대한 계수값별 강도측정값 데이터를 나타낸 테이블표가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 제어부(230)는 특방사능핵종이 Cs-137 핵종일 경우, Cs-137 핵종에 대한 계수값별 강도측정값 데이터 중 설정된 단위시간당 계수된 계수값과 매칭되는 강도측정값을 추출하여 Cs-137 핵종에 대한 방사능 강도를 산출하게 되는데, 예를 들어 일분당 검출영역(R) 내에 포함된 유효 감지전압 신호가 33회 계수되면 1Bq(베크렐), 66회 계수되면 2Bq, 297회 계수되면 9Bq, 330회 계수되면 10Bq인 것으로 산출하는 것이다. 또한, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제어부(230)는 해당 측정대상 방사능핵종의 산출된 방사능 강도 정보가 디스플레이부(12)에 수치화되어 표시되도록 신호라인을 통해 디스플레이부(12)로 제어신호를 출력한다. 이때, 상기 계수값별 강도측정값 데이터는 감마선 감지모듈(100)의 감지방식 및 기종에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 'A'라는 감마선 감지모듈이 10Bq에서 330번의 계수가 발생한다면, 'B'라는 감마선 감지모듈에서는 500번의 계수가 발생할 수 있는 것이다.

상기 데이터베이스(240)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)를 동작시키기 위한 각종 데이터가 저장된 저장매체로서, 도 8과 같은 측정대상 방사능핵종의 계수값별 매칭되는 강도측정값 데이터가 저장된다. 또한, 측정된 해당 측정대상 방사능핵종의 강도측정값이 저장되어 방사능핵종 측정기(10)의 케이스(11)의 일측에 형성된 측정데이터 출력부(14:도 1 참고)를 통해 검출된 측정대상 방사능핵종의 강도측정값을 외부장치로 데이터 전송할 수 있도록 구비될 수 있으며, 상기 감마선 감지모듈(100)로부터 입력된 아날로그 신호 형태의 감지전압 신호가 저장되어 상기 케이스(11)에 형성된 아날로그신호 출력부(16:도 1참고)를 통해 감지된 감지전압 데이터를 다중파고 분석기 등의 외부 장치로 전송하여 해당 감지전압 데이터를 이용하여 스펙트럼 분석이 가능하도록 구비될 수도 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)는 케이스(11)의 외부에 배치된 입력수단(13)의 입력신호에 따라 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정할 수 있으며, 설정된 해당 측정대상 방사능핵종의 강도를 선별적으로 측정함으로써, 다양한 방사능핵종의 검출여부 및 해당 방사능핵종의 강도를 순차적으로 확인할 수 있는데, 이를 위해, 상기 데이터베이스(240)에는 복수의 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터와 복수의 방사능핵종별로 계수값별 매칭되는 강도측정값 데이터가 더 저장되며, 상기 제어모듈(200)은 제1전압비교기(211)의 하한선(LL) 전압값과 제2전압비교기(212)의 상한선(HL) 전압값의 크기를 조절하여 상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압의 파형 상에서 설정된 검출영역(R)의 위치를 변경시키는 비교부 전압변동부(250 : 도 4 참고)을 더 포함하여 구비될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 데이터베이스(240)에는 도 7과 같이 입력수단(13)을 통해 설정가능한 Scatter, Am-241, Bi-ray, Ba-133, Cs-137 등의 방사능핵종별로 각각의 기준전압값, 하한선(LL) 전압값 및 상한선(HL) 전압값 등의 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터가 저장되며, 도 8에 도시된 바와 같이 각 방사능핵종별로 계수값별 강도측정값 데이터가 저장된다. 또한, 상기 입력수단(13)은 도 1에 도시된 바와 같이 구동전원의 온, 오프를 제어하기 위한 전원버튼(13a), 측정된 데이터의 알림음 및 음성표현 기능의 온, 오프를 제어한 위한 음향버튼(13b) 및, 복수 개의 방사능핵종 중 측정하고자 하는 임의 하나의 방사능핵종을 선택하기 위한 설정버튼(13c)을 포함하여 구비될 수 있다.

따라서, 사용자가 상기 설정버튼(13c)을 조작하여 임의의 방사능핵종이 측정대상 방사능핵종으로 설정하기 위한 입력신호가 제어부(230)로 입력되면, 제어부(230)는 해당 방사능핵종의 검출영역(R) 데이터를 데이터베이스(240)로부터 추출하며, 비교부 전압변동부(250)의 저항값을 변화시켜 해당 검출영역(R) 데이터를 기준으로 제1전압비교기(211)에 의한 하한선(LL)의 전압값과 제2전압비교기(212)에 의한 상한선(HL)의 전압값을 해당 측정대상 방사능핵종의 측정범위 전압값으로 변경되도록 제어한다. 그리고, 제어부(230)는 계수부(220)로부터 단위시간당 계수된 계수값 정보를 기준으로, 데이터베이스(240)에서 해당 측정대상 방사능핵종에 대한 계수값별 매칭되는 강도측정값 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 이용하여 계수값과 대응되는 강도측정값을 추출하여 설정된 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출할 수 있는 것이다.

한편, 다른 방식으로 상기 제어부(230)는 아래의 [수학식 1]과 같이 계수부(220)로부터 단위시간당 계수된 계수값에 핵종별 방사능 강도 상수(k)를 곱하는 연산을 통해 해당 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출할 수도 있다.

[수학식 1]

측정대상 방사능핵종의 강도(Bq) = 단위시간당 계수값 × 해당 핵종의 방사능 강도 상수(k)

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)는 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출하여 표시하는 방식과 동일한 방식을 적용하여, 방사능에 대한 공간선량을 측정하고 측정된 데이터를 디스플레이부(12)에 표시할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 특정 장소에 대한 방사능핵종을 검출하고자 할 때, 방사능핵종을 검출하기 이전에 공간선량을 측정함으로써 방사능이 방출되는지 여부를 확인할 수 있으므로, 방사능이 방출되지 않는 상황에서 방사능핵종을 검출하는 불필요한 공정을 수행하지 않아도 되므로 검출작업이 용이해지고 작업 소요시간이 절감되는 등 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.

그리고, 통상적으로 특정 장소 또는 특정 물품에 대한 방사능 오염여부는 Cs-137, Cs-134(세슘) 또는 I-133(요오드) 등의 검출여부 및 방사능 강도를 기준으로 판단하게 되는데, 이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)는 측정가능한 복수 개의 방사능핵종 중 임의의 방사능핵종을 기본 측정대상 방사능핵종으로 설정됨으로써, 장치의 구동과 동시에 설정된 기본 측정대상 방사능핵종을 측정할 수 있는 상태로 각종 설정값이 세팅되도록 동작되는 것이 바람직하다. 따라서, Cs-137 핵종을 기본 측정대상 방사능핵종으로 설정하게 되면 방사능핵종을 검출하고자 할 때마다 복수의 방사능핵종 리스트 중에서 Cs-137을 검색하여 측정대상 방사능핵종으로 번번히 설정할 필요가 없으므로, 사용자의 편의가 증대되고 측정작업 시간을 감출할 수 있다. 또한, 상기 공간선량을 측정하는 기능이 구비된 경우, 기본 측정대상 방사능핵종을 측정하는 상태로 설정값이 세팅되기 이전에, 장치의 구동과 동시에 자동적으로 해당 장소의 공간선량을 측정할 수 있도록 설정되며, 상기 공간선량의 측정 이후에 기설정된 기본 측정대상 방사능핵종을 측정할 수 있는 상태로 설정되도록 동작하는 것이 바람직하다.

다음으로는, 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)의 동작원리를 설명하기로 한다.

먼저, 사용자가 케이스(11)의 일측에 배치된 전원버튼(13a)을 누르게 되면, 전원입력부(15)를 통해 구동전원이 공급되거나 내장된 배터리(270)에 충전된 구동전원이 공급되어 동작을 개시하게 된다. 이때, 공간선량 및 기본 측정대상 방사능핵종에 대한 기본설정 사항이 저장된 경우, 방사능핵종 측정기(10)는 자동적으로 공간선량을 측정하도록 동작하여 해당 장소에 분포된 공간선량을 측정하여 디스플레이부(12)에 표시하게 된다.

또한, 기본 측정대상 방사능핵종이 Cs-137 핵종인 경우 또는 설정버튼(13c)의 조작에 따라 Cs-137 핵종을 측정대상 방사능핵종으로 설정하기 위한 입력신호가 입력된 경우, 제어부(230)는 Cs-137 핵종을 측정대상 방사능핵종인 것으로 설정(S310)하고, 데이터베이스(240)에 저장된 저장된 Cs-137 핵종에 대한 해당 방사능핵종의 검출영역(R) 데이터를 추출하며, 비교부 전압변동부(250)의 저항값을 변화시켜 해당 검출영역(R) 데이터를 기준으로 제1전압비교기(211)에 의한 하한선(LL)의 전압값과 제2전압비교기(212)에 의한 상한선(HL)의 전압값을 Cs-137 핵종의 측정범위 전압값(594mV 내지 726mV)으로 이동시킴으로써 검출영역(R)이 변경되도록 제어한다.(S320)

이어서, 도 9에 도시된 바와 같이 감마선 감지모듈(100)로부터 다양한 방사능핵종 및 자연방사능으로부터 방출되는 감마선에 반응하여 감지된 감지전압 신호가 출력(S340)되면, 제1전압비교기(211)는 입력된 감지전압의 단위 펄스 피크값과 설정된 하한선(LL)의 전압값인 594mV와 비교(S351)하여 감지전압의 펄스값이 594mV보다 크거나 같을 경우에는 5V의 검출전압 신호를 계수부(220)로 출력하며, 상기 감지전압의 펄스값이 594mV보다 작을 경우에는 해당 감지전압 펄스값을 무시(S360)하여 상기 검출전압 신호를 출력하지 않는다. 동시에, 상기 제2전압비교기(212)는 입력된 감지전압의 단위 펄 피크값과 설정된 상한선(HL)의 전압값인 726mV와 비교(S352)하여 감지전압의 펄스값이 726mV보다 크거나 같을 경우에는 검출전압 신호를 계수부(220)로 출력하며, 상기 감지전압의 펄스값이 726mV보다 작을 경우에는 해당 감지전압 펄스값을 무시(S360)하여 상기 검출전압 신호를 출력하지 않는다.

이어서, 계수부(220)는 제1전압비교기(211)에 의해 '1'로 인식되면서 동시에 제2전압비교기(212)에 의해 '0'으로 인식된 검출전압 신호와 대응되는 감지전압 신호를 계수하기 위한 유효한 감지전압 신호인 것으로 판단하여, 해당 감지전압 신호가 입력된 것으로 판단될 때마다 카운트를 늘려가며 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수(S370)하며, 계수된 계수값을 제어부(230)로 출력한다. 상기 제어부(230)는 계수부(220)에 의해 분당 계수된 계수값 정보를 기초로 하여, 데이터베이스(240)에 저장된 Cs-137 핵종의 계수값별 강도측정값 데이터를 기준으로 계수된 계수값과 매칭되는 강도측정값을 추출하여 Cs-137 핵종에 대한 방사능 강도를 산출하며 산출된 방사능 강도가 디스플레이부(12)에 표시되도록 제어한다.(S390) 또한, Cs-137 핵종의 계수값별 강도를 산출함에 있어서, 다른 방식으로 상기 제어부(230)는 계수부(220)로부터 단위시간당 계수된 계수값에 핵종별 방사능 강도 상수(k)를 곱하는 연산을 통해 해당 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출할 수도 있다.

이후, 설정버튼(13c)의 조작에 따른 입력신호에 의해, 측정하고자 하는 측정대상 방사능핵종을 Cs-137 핵종에서 Am-241 핵종으로 변경 설정될 경우, 제어부(230)는 Am-241 핵종을 측정대상 방사능핵종인 것으로 설정하고, 데이터베이스(240)에 저장된 저장된 Am-241 핵종에 대한 해당 방사능핵종의 검출영역(R) 데이터를 추출하여 도 9에 도시된 바와 같이 검출영역(R)의 위치를 54mV 내지 66mV인 것으로 변경하여 재설정하며, 상술한 S330 단계 내지 S370 단계와 동일한 방식을 통해 Am-241 핵종의 계수값을 획득하며, 데이터베이스(240)에 저장된 Am-241 핵종의 계수값별 강도측정값 데이터를 기준으로 계수된 계수값과 매칭되는 강도측정값을 추출하여 Am-241 핵종에 대한 방사능 강도를 산출하며 산출된 방사능 강도가 디스플레이부(12)에 표시되도록 제어한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능핵종 측정기(10)의 각 구성 및 기능에 의해, 다양한 방사능핵종에 대한 감마선 에너지를 감지한 감지데이터 중 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별하여 측정데이터로 이용함으로써, 처리되는 데이터의 용량이 최소화되므로 저사양의 CPU로도 데이터 처리가 가능하며, 다중파고 분석기(MCA)와 같은 별도의 분석장치가 불필요하므로 장치의 소형화를 구현할 수 있음은 물론 장치의 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 검출영역(R)에 대한 상한선(HL)을 설정하는 제1전압비교기(211)와 하한선(LL)을 설정하는 제2전압비교기(212) 등 비교적 저가의 간소한 전자부품을 통해 상기 측정대상 방사능핵종에 대한 감지데이터만을 선별할 수 있도록 회로구성하여 상기 검출영역(R)을 설정할 수 있으므로, 장치의 제조비용을 더욱 절감할 수 있으며 데이터의 처리속도를 증대시킬 수 있음은 물론, 설정버튼(13c) 등의 입력수단(13)의 입력신호에 따라 검출하고자 하는 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정할 수 있으며, 새로 설정된 측정대상 방사능핵종의 종류에 따라 부합되는 검출영역(R) 데이터를 추출하여 기설정된 검출영역(R)의 범위가 변경되도록 제어되므로, 다양한 방사능핵종의 검출여부 및 해당 방사능핵종의 강도 등을 순차적으로 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10...방사능핵종 측정기 11...케이스
12...디스플레이부 13...입력수단
13c...설정버튼 100...감마선 감지모듈
110...감마선 광자검출부 120...광자증배부
130...증폭부 200...제어모듈
210...비교부 220...계수부
230...제어부 240...데이터베이스
250...비교부 전압변동부
HL...상한선 LL...하한선
R...검출영역

Claims

임의 장소로 이동하며 각 장소별 방사능핵종을 측정하는 이동식 방사능핵종 측정기에 있어서,
감마선을 감지하여 감마선 에너지의 크기에 대응되는 감지전압을 출력하는 감마선 감지모듈(100); 및
상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하고, 상기 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하며, 기저장된 측정대상 방사능핵종의 계수값별 강도측정값 데이터로부터 계수된 계수값과 대응되는 강도측정값을 추출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 강도를 디스플레이부(12)에 표시하는 제어모듈(200);
상기 감마선 감지모듈(100) 및 제어모듈(200)에 충전된 구동전원을 공급하는 배터리(270);
상기 감마선 감지모듈(100), 제어모듈(200) 및 배터리(270)가 내부에 장착되는 케이스(11); 및
상기 케이스(11)의 외부에 배치되며, 구동전원의 온, 오프를 제어하는 전원버튼(13a)과 복수 개의 방사능핵종 중 측정대상 방사능핵종을 선택하기 위한 설정버튼(13c)를 포함하는 입력수단(13);을 포함하며,
상기 제어모듈(200)은, 복수의 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터가 더 저장되고, 상기 설정버튼(13c)의 입력신호에 따라 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정하며, 설정된 측정대상 방사능핵종의 종류에 따라 부합되는 검출영역(R) 데이터를 추출하여 기설정된 검출영역(R)의 위치가 변경되도록 제어하되,
상기 설정버튼(13c)을 통해 입력된 임의의 방사능핵종을 기본 측정대상 방사능핵종으로 설정하고, 상기 전원버튼(13a)을 통해 장치가 구동되면 자동적으로 해당 장소의 공간선량을 측정하며, 측정된 공간선량을 통해 방사능 방출이 확인되면 자동적으로 기설정된 기본 측정대상 방사능핵정을 측정할 수 있는 상태로 각종 설정값이 세팅되어 동작되는 것을 특징으로 하는 이동식 방사능핵종 측정기.
임의 장소로 이동하며 각 장소별 방사능핵종을 측정하는 이동식 방사능핵종 측정기에 있어서,
감마선을 감지하여 감마선 에너지의 크기에 대응되는 감지전압을 출력하는 감마선 감지모듈(100); 및
상기 감마선 감지모듈(100)로부터 출력된 감지전압 신호에 대하여 전압값을 기준으로 측정대상 방사능핵종의 검출영역(R)을 설정하고, 상기 검출영역(R) 내에 포함된 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하며, 단위시간당 계수된 계수값에 핵종별 방사능 강도 상수(k)를 곱하는 연산을 통해 해당 측정대상 방사능핵종의 강도값을 산출하여 상기 측정대상 방사능핵종의 강도를 디스플레이부(12)에 표시하는 제어모듈(200);
상기 감마선 감지모듈(100) 및 제어모듈(200)에 충전된 구동전원을 공급하는 배터리(270);
상기 감마선 감지모듈(100), 제어모듈(200) 및 배터리(270)가 내부에 장착되는 케이스(11); 및
상기 케이스(11)의 외부에 배치되며, 구동전원의 온, 오프를 제어하는 전원버튼(13a)과 복수 개의 방사능핵종 중 측정대상 방사능핵종을 선택하기 위한 설정버튼(13c)를 포함하는 입력수단(13);을 포함하며,
상기 제어모듈(200)은, 복수의 방사능핵종별 검출영역(R) 데이터가 더 저장되고, 상기 설정버튼(13c)의 입력신호에 따라 측정대상 방사능핵종의 종류를 설정하며, 설정된 측정대상 방사능핵종의 종류에 따라 부합되는 검출영역(R) 데이터를 추출하여 기설정된 검출영역(R)의 위치가 변경되도록 제어하되,
상기 설정버튼(13c)을 통해 입력된 임의의 방사능핵종을 기본 측정대상 방사능핵종으로 설정하고, 상기 전원버튼(13a)을 통해 장치가 구동되면 자동적으로 해당 장소의 공간선량을 측정하며, 측정된 공간선량을 통해 방사능 방출이 확인되면 자동적으로 기설정된 기본 측정대상 방사능핵정을 측정할 수 있는 상태로 각종 설정값이 세팅되어 동작되는 것을 특징으로 하는 이동식 방사능핵종 측정기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제어모듈(200)은, 상기 검출영역(R)에 대한 하한선(LL)을 설정하는 제1전압비교기(211)와 상한선(HL)을 설정하는 제2전압비교기(212)를 이용하여, 상기 상한선(HL)과 하한선(LL) 내에 포함되는 감지전압 신호만이 상기 측정대상 방사능핵종에 대한 감지신호인 것으로 처리되도록 필터링하며, 상기 하한선(LL) 이상이면서 상한선(HL) 이내인 감지전압 신호의 펄스 수를 계수하여 측정대상 방사능핵종의 강도를 산출 및 표시하는 것을 특징으로 하는 이동식 방사능핵종 측정기.
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