KR101624921B1 - 엑스선 정밀 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자유공기 전리함의 내부를 통과하는 엑스선(X-rays)이 공기를 전류시켜 발생하는 전리전류를 수집하여 방사선량을 정밀하게 측정하는 엑스선 정밀 측정장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 상기 전리함의 내부에 상하 간격을 두고 적층 설치된 다수의 가드 스트립이 등전위면을 전극면에 평행하도록 안내하여 전리전류의 수집체적을 더욱 정밀하게 정의할 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

Description

엑스선 정밀 측정장치{X-ray precision measurement device}

본 발명은 자유공기 전리함의 내부를 통과하는 엑스선(X-rays)이 공기를 전류시켜 발생하는 전리전류를 수집하여 방사선량을 정밀하게 측정하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 자유공기전리함은 에너지 영역이 수백 keV 이하인 엑스선의 선량의 절대측정에 가장 널리 이용되는 측정기이다. 상기 자유공기전리함은 공기가 전리함 내부로 자유롭게 이동 가능함에서 유래한다.

이와 같은 자유공기전리함을 이용하여 엑스선을 절대측정하기 위해서는 하전입자평형 상태에서 공기의 단위부피 당 전리전류의 양을 측정하여야한다. 자유공기전리함으로 입사한 엑스선에 의해 생성된 전리전류는 곧 바로 하전입자평형 상태에 도달하지 못하며 일반적으로 엑스선에 의해 공기 중에서 생성되는 전자의 비정 거리만큼 떨어진 부분에서 평형상태에 도달하게 된다.

따라서, 엑스선에 의한 방사선량을 절대측정하기 위해서는 하전입자 평형이 이루어진 부분에서 생성된 전리전류를 측정하는 방식으로 수행되어야한다.

이와 같이 엑스선의 방사선량을 측정하기 위한 선행기술로는 본 발명의 출원인에 의해 선출원되어 특허결정된 「특허등록 제1051148호, 명칭/ 한 쌍의 전리함을 이용한 엑스선 측정기」가 제안되고 있다.

상기한 선등록 발명은 전리함 트레이에 길이가 다른 한 쌍의 전리함을 신속 간편하게 바꾸어 고정설치 가능함으로 써 각각의 전리함에서 직접 측정한 전리전류를 서로 연산하는 방법으로 엑스선의 선량을 간편하면서도 정확하게 절대측정할 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

그러나 상기 선등록 발명은 2개의 전리함을 이용하여 2회에 걸쳐 전리전류를 측정하여야만 함으로써 작업이 번거롭고 시간이 많이 소요될 수밖에 없는 실정이다.

또한, 상기 선등록 발명은 등전위면이 전극면과 평행을 이루지 못해 수집 체적을 정확하게 정의할 수 없어 방사선량의 측정에 따른 정밀도가 저하된다.

본 발명은 상기한 선등록 발명이 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 전리함에 고전압을 걸어 전기장을 형성한 상태에서 엑스선이 상기 전리함을 통과하는 과정에서 공기를 전리시켜 생성한 전리전류를 신호 전극이 수집하여 엑스선량을 정확하게 정의할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전리함의 내부에 상하 간격을 두고 적층 설치된 다수의 가드 스트립이 등전위면을 전극면에 평행하도록 안내하여 수집체적을 더욱 정밀하게 정의할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 다수의 가드 스트립이 하향으로 가면서 전압을 점진적으로 강하하여 상기 신호전극 쪽으로 전리전류의 흐름을 원활하게 유도할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 가드 스트립을 상호 간에 연결하는 저항을 전리함의 외부로 배치하여 열발생에 따른 측정 간섭을 최소화할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 전리함의 전, 후면커버에 각각 엑스선 통공을 설치하고, 상기 전리함의 내부 하측의 수집전극 몸체의 중앙에 신호 전극을 절연상태로 삽입 설치하며, 상기 신호 전극을 중앙에 두고 다수의 가드 스트립을 상하 간격을 두고 적층 설치하되 상기 가드 스트립의 사이사이에는 인슐레이터를 게재하며, 상기 최상측의 가드 스트립의 상단에 고전압 전극을 설치하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 전리함의 내부에서 생성된 전리전류를 신호 전극이 수집하여 방사선량을 정밀하게 측정함은 물론 이 과정에서 상기 전리함의 내부에 설치된 가드 스트립은 등전위면을 전극면에 평행하도록 안내함으로써 수집체적을 더욱 정밀하게 정의하여 방사선량을 정확하게 결정할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 1개의 전리함을 이용하여 1회 작업만으로 방사선량을 정밀하게 측정함으로써 작업이 매우 간편하고, 측정에 소요되는 시간과 인력을 대폭 감축하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 가드 스트립의 전압강하를 위해 상호 간에 연결된 저항이 상기 전리함의 외부로 배치됨으로써 저항의 열발생에 따른 측정 간섭을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 엑스선 정밀 측정장치의 일 예시도
도 2는 본 발명 엑스선 정밀 측정장치의 후면도
도 3은 본 발명 엑스선 정밀 측정장치의 정단면도
도 4는 본 발명 신호 전극의 설치상태 평면도
도 5는 본 발명 엑스선 정밀 측정장치의 측단면도
도 6 내지 도 7은 본 발명 가드 스트립의 평면도
도 8은 본 발명 저항의 외부 배치상태 확대단면도

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 전리함(10), 신호 전극(20), 다수의 가드 스트립(30)(30a), 고전압 전극(40)의 구성요소로 대분 됨을 확인할 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 전리함(10)은 별도의 구조물에 고정설치되는 수집전극 몸체(11)의 전후에 각각 엑스선 통공(12a)(13a)이 형성된 전, 후면커버(12)(13)가 부착되고, 상기 전, 후면커버(12)(13)의 양측에는 측면판(14)이 연결되며, 상기 측면판(14)의 상단에 상판(15)이 부착됨으로써 내부에 공동(16)이 형성된 사각함체로 구성된다.

여기에서 상기 전면커버(12)에 형성된 엑스선 통공(12a)에는 전리함(10)의 내부로 입사되는 엑스선을 인위적으로 소정 크기의 직경으로 집중하여 입사되도록 하는 콜리메이터(17)가 추가로 설치된다.

그리고 상기 수집전극 몸체(11)의 후면에는 도 2 내지 도 3과 같이 신호 검출구(11a)가 설치되고, 상기 신호 검출구(11a)와 연결된 전선은 상기 수집전극 몸체(11)의 하부에 신호 전극(20)과 연통하게 형성된 전선통로(11b)를 경유하여 상기 신호 전극(20)과 연결됨으로써 전리전류를 측정할 수 있게 된다.

또한, 상기 상판(15)에는 고전압 접속구(15a)가 설치되고, 상기 고전압 접속구(15a)와 연결된 전선은 상판(15)에 형성된 전선통로(15b)를 경유하여 상기 고전압 전극(40)과 연결됨으로써 고전압을 걸어 상기 전리함(10)의 내부에 자기장을 형성할 수 있게 된다.

상기 수집전극 몸체(11)의 상단 중앙에는 전리전류를 측정하여 방사선량을 정확하게 정의할 수 있도록 하는 신호 전극(20)이 상기 수집전극 몸체(11)의 상부면 중앙에 함몰 형성된 전극 삽입부(18)에 상기 수집전극 몸체(11)의 상부면과 동일한 수평면을 유지하도록 삽입 설치된다.

여기에서 상기 신호 전극(20)을 수집전극 몸체(11)의 상부면에 전체적으로 설치하더라도 전리전류의 측정이 가능하나, 이 경우 신호 전극(20)이 외부로 노출됨으로써 전기적인 노이즈가 많이 발생하여 측정의 정밀도가 저하됨을 방지하도록 상부 중앙에 국부적으로 설치하게 된다.

즉 상기 전극 삽입부(18)에 신호 전극(20)이 설치되되, 상기 전극 삽입부(18)의 상단 양측에는 수집전극 몸체(11)와의 절연을 위한 한 쌍의 인슐레이터(21)가 간격을 두고 안착되고, 상기 인슐레이터(21)의 상단에 신호 전극(20)이 안착됨은 물론 상기 신호 전극(20)의 사방 외면과 전극 삽입부(18)의 내면 사이에는 절연을 위한 갭(23)을 유지한다.

따라서, 상기 신호 전극(20)은 외부로 노출된 수집전극 몸체(11)와 완전하게 단절된 절연상태를 유지함으로써 전기적인 노이즈를 효과적으로 제거하여 수집체적을 정확하게 정의할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 신호 전극(20)을 중앙에 두고 수집전극 몸체(11)의 상단에는 도 3 및 도 5와 같이 다수의 가드 스트립(30)(30a)이 상하 간격을 두고 적층 설치되고, 상기 가드 스트립(30)(30a) 가운데 최상측의 가드 스트립(30)의 상단에는 고전압을 발생하는 고전압 전극(40)이 설치된다.

상기 가드 스트립(30)(30a)은 전리함(10)의 내부에서 발생하는 등전위면이 전극면과 평행을 이루도록 안내하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에 형성되는 등전위면은 항상 수평을 유지함으로써 전리전류의 수집체적을 더욱 정확하게 정의할 수 있게 된다.

이와 같은 가드 스트립(30)(30a)은 도 6 내지 도 7과 같이 사각체의 형상으로 이루어지되 중앙에 전리전류가 하향으로 통과할 수 있도록 전리전류 통로(31)가 상하로 관통하여 형성되고, 상기 수집전극 몸체(11)에 나사결합되어 수직으로 설치되는 다수의 스트립 고정구(50)가 사방에 형성된 결합공(32)을 관통하여 결합된다.

이때 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 도 8과 같이 스트립 고정구(50)의 외측에 끼워진 인슐레이터(51)가 개재됨으로써 상기 가드 스트립(30)(30a)은 상호 상하 등간격을 유지하며, 상기 스트립 고정구(50)의 상측은 고전압 전극(40)을 관통하여 너트(53)가 결합됨으로써 견고한 일체성을 유지한다.

즉 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 전극면과 평행한 등전위면을 형성하게 되고, 상기 인슐레이터(51)는 가드 스트립(30)(30a) 상호 간을 절연하는 역할을 수행함은 물론 정확한 평행도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 다수의 가드 스트립(30)(30a)은 도 6과 같이 사각형의 단일체로 구성되지만 상기 엑스선 통공(12a)(13a)과 동일 선상에 위치하는 다수의 일부 가드 스트립(30a)은 도 7과 같이 반분할된 ㄷ형상의 한 쌍으로 구성됨으로써 상기 가드 스트립(30a)의 마주하는 양 선단부의 사이에는 자연적으로 엑스선 통로(34)가 형성된다.

따라서, 상기 다수의 가드 스트립(30a)은 도 5와 같이 엑스선 통공(12a)(13a)과 동일한 선상에 엑스선 통로(34)를 형성함으로써 입사된 엑스선이 상기 엑스선 통로(34)를 통과하여 후면커버(13)의 엑스선 통공(13a)을 원활하게 통과할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 가드 스트립(30)(30a)은 하향으로 가면서 전압이 강하될 수 있도록 상호 간에 저항(60)을 매개로 연결됨으로써 전리전류가 하향으로 더욱 원활한 흐름을 갖게 된다.

여기에서 상기 고전압 전극(40)에 고압이 걸리면 저항(60)의 온도가 상승함으로써 전리함(10)의 내부 온도가 상승하면서 전리전류의 측정값이 부정확한 현상이 발생함을 고려하여 상기 저항(60)을 전리함(10)의 외부로 인출하여 배치하는 기술이 추가로 접목된다.

이를 위한 기술구성으로 도 9와 같이 상기 저항(60)은 전면커버(12)를 관통하여 외부로 노출 설치되고, 상기 전면커버(12)의 외면에 별도의 저항박스(70)가 부착되며, 상기 외부 노출된 저항은 상기 저항박스(70)의 내부에 내장됨으로써 상기 전리함(10) 내의 온도상승을 효율적으로 방지하여 전리전류의 측정에 따른 간섭현상을 최소화하는 특별한 효과를 제공한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 상기 고전압 전극(40)에 고압을 걸면 전리함(10)의 내부 공동(16)에는 자기장이 형성되고, 상기 전리함(10)의 내부를 통과하는 엑스선이 공기를 전리시켜 전리전류를 발생하며, 이 전리전류는 고전압 전극(40)에서 신호 전극(20) 쪽으로 하향 흐름을 갖는다.

이때 상기 전리함(10)의 내부를 통과하는 엑스선은 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이를 수평으로 이동하면서 등전위면이 전극면과 평행한 상태를 유지함으로써 고전압 전극(40)은 전리전류의 수집체적을 정확하게 정의하여 방사선량을 더욱 정밀하게 결정할 수 있게 된다.

10: 전리함 11: 수집전극 몸체
11a: 신호 검출구 12: 전면커버
12a, 13a: 엑스선 통공 13: 후면커버
14: 측면판 15a: 고전압 접속구
17: 콜리메이터 18: 전극 삽입부
20: 신호 전극 21, 51: 인슐레이터
23: 갭 30, 30a: 가드 스트립
31: 전리전류 통로 34: 엑스선 통로
40: 고전압 전극 50: 스트립 고정구
60: 저항 70: 저항박스

Claims (8)

1. 수집전극 몸체(11)의 전후에 부착된 전, 후면커버(12)(13)에 각각 엑스선 통공(12a)(13a)이 형성되고, 상기 전, 후면커버(12)(13)의 양측에 연결된 측면판(14)의 상단에 상판(15)이 안착된 사각체의 전리함(10)과;
   상기 수집전극 몸체(11)의 상단 중앙에 삽입 설치된 신호 전극(20)과;
   상기 신호 전극(20)을 중앙에 두고 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 상하 간격을 두고 적층 설치된 다수의 가드 스트립(30)(30a)과;
   상기 가드 스트립(30)(30a) 가운데 최상측의 가드 스트립(30)의 상단에 설치된 고전압 전극(40)으로 이루어지는 한편;
   상기 수집전극 몸체(11)의 후면에는 신호 검출구(11a)가 설치되고, 상기 신호 검출구(11a)와 연결된 전선은 상기 수집전극 몸체(11)에 형성된 전선통로(11b)를 경유하여 신호 전극(20)과 연결되며, 상기 상판(15)에는 고전압 접속구(15a)가 설치되고, 상기 고전압 접속구(15a)와 연결된 전선은 상판(15)에 형성된 전선통로(15b)를 경유하여 상기 고전압 전극(40)과 연결되며;
   상기 가드 스트립(30)(30a)은 중앙에 전리전류 통로(31)가 관통 형성되고, 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 나사결합되는 스트립 고정구(50)가 사방을 관통하여 결합되되, 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 스트립 고정구(50)의 외측에 끼워진 인슐레이터(51)가 개재되며, 상기 스트립 고정구(50)의 상측은 고전압 전극(40)을 관통하여 고정된 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
2. 삭제
3. 수집전극 몸체(11)의 전후에 부착된 전, 후면커버(12)(13)에 각각 엑스선 통공(12a)(13a)이 형성되고, 상기 전, 후면커버(12)(13)의 양측에 연결된 측면판(14)의 상단에 상판(15)이 안착된 사각체의 전리함(10)과;
   상기 수집전극 몸체(11)의 상단 중앙에 삽입 설치된 신호 전극(20)과;
   상기 신호 전극(20)을 중앙에 두고 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 상하 간격을 두고 적층 설치된 다수의 가드 스트립(30)(30a)과;
   상기 가드 스트립(30)(30a) 가운데 최상측의 가드 스트립(30)의 상단에 설치된 고전압 전극(40)으로 이루어지는 한편;
   상기 신호 전극(20)은 상기 수집전극 몸체(11)의 상부면 중앙에 함몰 형성된 전극 삽입부(18)에 삽입 설치되되, 상기 전극 삽입부(18)의 상단 양측에는 절연을 위한 인슐레이터(21)가 안착되고, 상기 인슐레이터(21)의 상단에 신호 전극(20)이 안착되며, 상기 신호 전극(20)의 사방 외면과 전극 삽입부(18)의 내면 사이에는 절연을 위한 갭(23)을 유지하고;
   상기 가드 스트립(30)(30a)은 중앙에 전리전류 통로(31)가 관통 형성되고, 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 나사결합되는 스트립 고정구(50)가 사방을 관통하여 결합되되, 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 스트립 고정구(50)의 외측에 끼워진 인슐레이터(51)가 개재되며, 상기 스트립 고정구(50)의 상측은 고전압 전극(40)을 관통하여 고정된 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항 또는 3항에 있어서,
   상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 전극면과 평행한 등전위면을 형성하고, 상기 인슐레이터(51)는 가드 스트립(30)(30a) 상호 간의 절연 및 평행도를 유지하는 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
6. 제 1항 또는 3항에 있어서,
   상기 다수의 가드 스트립(30)(30a) 가운데 상기 엑스선 통공(12a)(13a)과 동일 선상에 위치하는 가드 스트립(30a)은 반분할된 ㄷ형상의 한 쌍으로 구성되고, 마주하는 양 선단부의 사이에는 엑스선 통로(34)가 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
7. 수집전극 몸체(11)의 전후에 부착된 전, 후면커버(12)(13)에 각각 엑스선 통공(12a)(13a)이 형성되고, 상기 전, 후면커버(12)(13)의 양측에 연결된 측면판(14)의 상단에 상판(15)이 안착된 사각체의 전리함(10)과;
   상기 수집전극 몸체(11)의 상단 중앙에 삽입 설치된 신호 전극(20)과;
   상기 신호 전극(20)을 중앙에 두고 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 상하 간격을 두고 적층 설치된 다수의 가드 스트립(30)(30a)과;
   상기 가드 스트립(30)(30a) 가운데 최상측의 가드 스트립(30)의 상단에 설치된 고전압 전극(40)으로 이루어지는 한편;
   상기 다수의 가드 스트립(30)(30a)은 하향으로 가면서 전압강하를 위해 상호 간 저항(60)을 매개로 연결되고;
   상기 가드 스트립(30)(30a)은 중앙에 전리전류 통로(31)가 관통 형성되고, 상기 수집전극 몸체(11)의 상단에 나사결합되는 스트립 고정구(50)가 사방을 관통하여 결합되되, 상기 가드 스트립(30)(30a)의 사이사이에는 스트립 고정구(50)의 외측에 끼워진 인슐레이터(51)가 개재되며, 상기 스트립 고정구(50)의 상측은 고전압 전극(40)을 관통하여 고정된 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   저항(60)은 전면커버(12)를 관통하여 외부로 노출 설치되고, 상기 전면커버(12)의 외면에 부착된 저항박스(70)의 내부에 내장되어 상기 전리함(10) 내의 온도상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 엑스선 정밀 측정장치.
   
   

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