KR101821714B1 - 스택 모니터링 시스템 - Google Patents

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장경욱
이주현
이승원
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한밭대학교 산학협력단
주식회사 엔바이로코리아
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Abstract

본 발명은 스택 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가변 고전압(Variable High Voltage)을 제공하여 방사선을 검출하는 다양한 섬광 검출기(Scintillation detector)의 적용이 가능하고, 상기 섬광 검출기의 특성에 따라 방사선량의 계측이 용이하도록 가변 고전압 설정, 이득(Gain) 설정, 상쇄(Offset) 설정 및 한계(Threshold) 설정을 통해 방사선 검출신호가 조절이 되는 스택 모니터링 시스템에 관한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따른 스택 모니터링 시스템은 가변전압 공급부, 검출부, 설정부 및 통신부를 포함한다.
상기 가변전압 공급부는 300 ~ 1500V의 가변 고전압을 발생하여 상기 검출부에 대응되는 고전압을 공급한다. 상기 검출부는 상기 가변전압 공급부로부터 고전압을 공급받아 노출된 방사선을 검출하고 전기적 신호로 출력한다. 상기 설정부는 상기 검출부에서 검출된 전기적 신호를 증폭 및 변형하고, 방사선량을 산출할 수 있도록 상기 검출부의 특성에 따라 기 설정된 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값으로 전기적 신호를 조절한다.
상기 통신부는 원격으로 제어 신호를 수신하여 원격에서 전압 및 캘리브레이션 설정이 가능하게 하고, 상기 설정부에서 조절된 검출정보를 원격으로 송신한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 스택 모니터링 시스템은 방사선을 검출하는 다양한 섬광 검출기의 적용이 가능하고, 전원 노이즈 및 증폭회로의 발진이 개선됨으로써 측정이 가능한 방사선의 적용범위가 증대되어 방사선 측정장치의 안정성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Description

스택 모니터링 시스템{Stack monitoring system}
본 발명은 스택 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가변 고전압(Variable High Voltage)을 제공하여 방사선을 검출하는 다양한 섬광 검출기(Scintillation detector)의 적용이 가능하고, 상기 섬광 검출기의 특성에 따라 방사선량의 계측이 용이하도록 가변 고전압 설정, 이득(Gain) 설정, 상쇄(Offset) 설정 및 한계(Threshold) 설정을 통해 방사선 검출신호가 조절이 되는 스택 모니터링 시스템에 관한 것이다.
방사선 산업의 발달로 방사선 물질의 누출에 의한 방사선 사고가 증가함에 따라, 방사선 물질을 관리하는 작업자 또는 방사선 계측자에게는 작업 현장에서의 방사선량을 계측하는 방사선 검출 장치의 사용이 의무화 되어 있다.
일반적으로 방사성 물질의 누출에 의한 방사선 사고는 사람의 생명을 위협하는 치명적인 방사선 과피폭 사고로 이어진다.
이러한, 방사선 과피폭 사고는 현장에서 일하는 방사선 작업자 또는 방사선 계측자가 방사선 유출을 인식하지 못하기 때문에 피해가 더욱 심각해진다.
따라서, 방사선 작업자 또는 방사선 계측자는 현장의 방사선량을 계측하는 방사선 계측 장치인 방사선량계를 휴대하여 항상 방사선량을 계측할 필요가 있으며, 이러한 방사선량계로는 서베이미터(survey meter) 또는 개인피폭선량계(personal alarm dosimeter) 등이 있다.
일반적인 방사선량계는 크게 방사선원으로부터 방출되는 방사선을 검출하는 방사선 검출장치와, 방사선 검출장치에서 검출된 방사선량을 계수하고, 이를 표시하는 본체로 구성된다.
또한, 방사선을 검출하는 방법으로서는 방사선의 전리 작용, 여기 작용, 발광 작용, 감광 작용 등을 이용한 다양한 방법들이 존재하며, 측정 대상이 되는 방사선의 종류에 따라 그 검출 장치 및 검출 방법을 구별하여 사용하고 있고, 방사선량에 대한 선량 측정 장치와 핵종 분석을 위한 측정 장치도 구별하여 사용되고 있다.
한편, 도 1에서 도시된 바와 같이 스택 모니터링 시스템(Stack Monitoring System)이란 환경오염 및 일반 대중의 방사선 피폭을 제한하기 위해 배기관(굴뚝)에서 방출되는 배기성의 방사성 물질 농도를 측정하고 확인할 수 있게 하는 장치를 말한다.
종래의 스택 모니터링 시스템은 프리앰프(Pre-AMP), 메인앰프(Main AMP) 및 고전압 발생장치의 각각에 전원 노이즈 및 각 앰프(AMP)의 발진요소가 존재하기 때문에 각 앰프를 차폐하여 발진 및 외부로부터의 노이즈(Noise)를 감소시킨다.
그러나, 하드웨어의 특성상 차폐에는 한계가 있을 수 밖에 없어 노이즈를 감소시키는데에도 한계가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 스택 모니터링 시스템에 적용될 수 있는 다양한 섬광 검출기(Scintillation detector)를 사용하기 위해서는 이에 따른 가변 고전압(Variable High Voltage)의 공급을 필요로 하는데, 현재 개발된 스택 모니터링 시스템은 700V의 고정 전압을 공급하도록 구성되어 다양한 섬광 검출기의 적용이 어려운 문제점이 있다.
또한, 다양한 섬광 검출기로부터 검출된 신호를 인식할 수 있도록 하기 위해서는 가변 고전압(Variable High Voltage)의 설정, 이득(Gain) 설정, 상쇄(Offset) 설정 및 한계(Threshold) 설정을 할 수 있는 기능을 필요로 하는데, 현재 개발된 스택 모니터링 시스템에서는 이러한 설정 기능이 없어 고전압의 가변에 따른 섬광 검출기의 계측에 제약이 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제0529181호(2005년 11월 17일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 가변 고전압(Variable High Voltage)을 발생하여 제공하고, 가변 고전압 설정, 이득(Gain) 설정, 상쇄(Offset) 설정 및 한계(Threshold) 설정이 가능하도록 함으로써 상기 섬광 검출기의 특성에 따른 방사선 검출신호의 조절을 통해 용이하게 방사선량이 계측되는 스택 모니터링 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따른 스택 모니터링 시스템은 가변전압 공급부, 검출부, 설정부 및 통신부를 포함한다.
상기 가변전압 공급부는 300 ~ 1500V의 가변 고전압을 발생하여 상기 검출부에 대응되는 고전압을 공급한다. 상기 검출부는 상기 가변전압 공급부로부터 고전압을 공급받아 노출된 방사선을 검출하고 전기적 신호로 출력한다. 상기 설정부는 상기 검출부에서 검출된 전기적 신호를 증폭 및 변형하고, 방사선량을 산출할 수 있도록 상기 검출부의 특성에 따라 기 설정된 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값으로 전기적 신호를 조절한다.
상기 통신부는 원격으로 제어 신호를 수신하여 원격에서 전압 및 캘리브레이션 설정이 가능하게 하고, 상기 설정부에서 조절된 검출정보를 원격으로 송신한다.
또한, 상기 가변전압 공급부는 고압발생부, 배압변환부, 노이즈제거부 및 전압검출 제어부를 포함한다.
상기 고압발생부는 저전압을 입력받아 기 정해진 소정 범위의 고전압을 발생시킨다. 상기 배압변환부는 상기 고압발생부로부터 교류 전압을 공급받아 배압 정류한다. 상기 노이즈제거부는 상기 배압변환부에서 출력된 직류 전압으로부터 교류 전압을 제거한다.
상기 전압검출 제어부는 상기 노이즈제거부로부터 출력된 전압을 검출하여 기준 전압과 비교하고, 상기 출력된 전압이 기준 전압 이하이면 상기 고압발생부를 동작시킨다.
또한, 상기 검출부는 섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 섬광을 발생시키는 섬광검출기(Scintillation Detector)와 상기 섬광검출기(Scintillation Detector)로부터 생성된 섬광을 이용하여 전기신호로 출력하는 PMT(Photo Multiplier Tube)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 설정부는 전하증폭기(Charge sensitive AMP), 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP), 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter) 및 판별기(Discriminator)를 포함할 수 있다.
상기 전하증폭기(Charge sensitive AMP)는 상기 검출부로부터 출력된 펄스신호를 증폭시킨다. 상기 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)는 상기 전하증폭기에서 증폭된 펄스신호를 가우시안 펄스형태로 변환시킨다.
상기 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)는 상기 변환된 펄스신호의 기준이 되는 기준선을 조정한다. 상기 판별기(Discriminator)는 상기 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)로부터 생성된 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스택 모니터링 시스템은 방사선을 검출하는 다양한 섬광 검출기의 적용이 가능하고, 전원 노이즈 및 증폭회로의 발진이 개선됨으로써 측정이 가능한 방사선의 적용범위가 증대되어 방사선 측정장치의 안정성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 스택 모니터링 시스템에 대한 동작 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 동작 과정을 설명하기 위해 동작 순서를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템을 실물로 구현하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 가변전압 공급부를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 가변전압 공급부을 실물로 구현하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 검출부를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 검출부를 실물로 구현한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 설정부를 나타낸 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 동작 과정을 설명하기 위해 동작 순서를 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템을 보드로 제작하여 실물로 구현한 도면이다.
도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 스택 모니터링 시스템은 방사선을 검출하는 다수의 섬광 검출기(210)와 다수의 섬광 검출기(210) 각각에 대해 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값을 설정하여 기록하는 메모리를 구비하고, 상기 다수의 섬광 검출기(210) 중 어느 하나의 특성에 대응되는 고전압을 제공하여 방사선을 검출하며, 검출된 신호를 상기 메모리에 기록된 설정 값을 토대로 조절하여 방사선량을 산출하는 스택 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 스택 모니터링 시스템은 가변전압 공급부(100), 검출부(200), 설정부(300) 및 통신부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 검출부(200)는 상기 섬광 검출기(210) 및 PMT(Photo Multiplier Tube)(220)를 포함할 수 있다.
상기 가변전압 공급부(100)는 제어부의 제어에 따라 동작되어 300 ~ 1500V의 가변 고전압(Variable High Voltage)을 발생하고, 상기 다수의 섬광 검출기(210)중 어느 하나에 대응되는 고전압을 출력한다. 상기 검출부(200)는 상기 가변전압 공급부(100)로부터 고전압을 공급받아 노출된 방사선을 검출하고 전기적 신호를 출력한다.
상기 설정부(300)는 상기 제어부의 제어에 따라 동작되어 상기 검출부(200)에서 검출된 전기적 신호를 증폭 및 변형하고, 상기 증폭 및 변형된 신호로부터 방사선량을 산출할 수 있도록 상기 섬광 검출기(210)의 특성에 따라 기 설정된 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값으로 전기적 신호를 조절한다.
상기 통신부(400)는 원격으로 제어 신호를 수신하여 원격에서 전압 및 캘리브레이션 설정이 가능하게 하고, 상기 설정부(300)에서 조절된 검출신호를 원격으로 송신한다.
도 5는 상기 도 2에서 가변전압 공급부(100)를 나타낸 구성도이고, 도 6은 상기 도 4에서 가변전압 공급부(100)를 확대 도시하여 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 가변전압 공급부(100)는 고압발생부(110), 배압변환부(120), 노이즈제거부(130) 및 전압검출 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 고압발생부(110)는 저전압을 입력받아 변압 방식으로 기 정해진 소정 범위의 고전압을 발생시킨다. 상기 배압변환부(120)는 상기 고압발생부(110)로부터 발생된 교류 전압을 공급받아 배압 정류한다.
여기에서, 상기 저전압은 300V 이하의 전압일 수 있다.
상기 노이즈제거부(130)는 상기 배압변환부(120)에서 출력된 직류 전압으로부터 교류 전압을 제거한다.
상기 전압검출 제어부(140)는 상기 노이즈제거부(130)로부터 출력된 전압을 검출하여 기준 전압과 비교하고, 상기 출력된 전압이 기준 전압 이하이면 상기 고압발생부(110)를 동작시킨다.
도 7은 상기 도 2의 검출부를 나타낸 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스택 모니터링 시스템의 검출부를 실물로 구현한 도면이다.
도 7에서 도시된 바와 같이 상기 검출부(200)는 섬광검출기(Scintillation Detector)(210) 및 PMT(Photo Multiplier Tube)(220)를 포함할 수 있다.
상기 섬광검출기(Scintillation Detector)(210)는 섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 섬광을 발생시킨다. 또한, 상기 PMT(220)는 상기 섬광검출기(Scintillation Detector)(210)로부터 생성된 섬광을 이용하여 전기신호로 출력한다.
도 9는 상기 도 2의 설정부를 나타낸 구성도이다.
도 9에서 도시된 바와 같이 상기 설정부(300)는 전하증폭기(Charge sensitive AMP)(310), 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)(320), 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)(330) 및 판별기(Discriminator)(340)를 포함할 수 있다.
상기 전하증폭기(Charge sensitive AMP)(310)는 상기 검출부(200)로부터 출력된 펄스신호를 증폭시킨다.
상기 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)(320)는 상기 전하증폭기(310)에서 증폭된 펄스신호를 가우시안 펄스형태로 변환시킨다.
상기 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)(330)는 상기 변환된 펄스신호의 기준이 되는 기준선을 조정한다.
상기 판별기(Discriminator)(340)는 상기 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)(330)에서 조정된 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 스택 모니터링 시스템은 가변전압 공급부(100), 검출부(200), 설정부(300) 및 통신부(400)를 포함한다.
또한, 도 5 내지 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 가변전압 공급부(100)는 고압발생부(110), 배압변환부(120), 노이즈제거부(130) 및 전압검출 제어부(140)를 포함할 수 있다.
스택 모니터링 시스템에 있어서, 방사선을 검출하는 검출기(detector)에 따라서 사용되는 전원 전압의 크기가 달라지게 되고, 검출기의 펄스 출력 빈도가 높을 때에도 전압이 떨어지지 않을 정도의 전류를 공급할 수 있어야 한다. 또한, PMT(Photo Multiplier Tube)(220)의 특성상 고전압 오프셋(offset)은 센서의 동작에 문제가 되지 않지만, 고압측에서 센서가 방전시 발생하는 순간적인 전압 차이를 이용하여 신호를 얻으므로 고압측의 잡음 특성은 중요할 수 있다.
저전압으로부터 고전압을 발생시키는 방법은 커패시터(capacitor)와 스위치를 이용하여 전압을 올리는 방법과, 변압기를 이용하여 전압을 올리는 방법 및 교류를 배압 정류하여 전압을 올리는 방법이 있을 수 있다.
스위칭 전원에서 많이 사용하는 전압 변환 방법은 주 전원 전류를 스위칭하여 단속시 2차측 코일(coil)에 나타나는 임펄스 형태의 파형을 정류하여 고압을 발생시킨다.
상기 가변전압 공급부(100)는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 변압기와 배압 정류를 혼합한 방법을 사용하여 저전압으로부터 고전압을 발생시킬수 있다.
상기 고압발생부(110)는 변압기를 이용하여 전압을 올리는 방법으로 저전압을 입력받아 기 정해진 소정 범위의 고전압을 발생시킬수 있다.
상기 배압변환부(120)는 상기 고압발생부(110)로부터 발생된 교류 전압을 공급받아 배압 정류하여 전압을 올리는 방법으로 고전압을 발생시킬수 있다.
상기 배압변환부(120)는 트랜스 2차측의 교류전압을 최대치의 7배 전압으로 정류할 수 있고, 트랜스 2차측 핀의 전압 변동 폭이 가장 커서 주 EMI(Electro Magnetic Interference)의 방출원이 될수 있다.
본 발명에서는 배압 정류의 배율만큼 2차측 전압이 낮아도 되므로 EMI 측면에서 유리할 수 있다.
상기 노이즈제거부(130)는 상기 배압변환부(120)에서 출력된 직류 전압으로부터 교류성분(노이즈)을 제거한다.
스위칭 주파수와 고조파를 포함하면 100KHz에서 수 GHz에 이르는 노이즈가 나오므로 반도체를 사용한 액티브 필터로는 효과를 기대하기 어렵고 수동소자가 필수적이다.
액티브 필터는 주로 낮은 주파수의 리플(Ripple)을 제거하고, 패시브 필터는 높은 주파수의 리플을 제거할수 있기 때문에 노이즈를 제거하기 위해 다단의 RC필터(RC filter)를 사용할 수 있다.
또한, 리플필터(ripple filter)로 목표 전압에 도달한 후 전압 검출에 의해 고압발생이 ON/OFF 되며 발생하는 리플(ripple)을 제거할 수 있다.
또한, RC필터로 HV_CK의 스위칭에 이해 발생하는 높은 주파수의 잡음을 제거할 수 있다. 저항 대신에 인덕터를 사용할 수도 있으나, 권선 간의 기생 용량으로 인해 자체 공진 주파수 이상의 고주파 성분은 차단하지 못하는 단점이 있으므로 기본구성은 저항으로 하는 것이 바람직하다.
상기 전압검출 제어부(140)는 상기 노이즈제거부(130)로부터 출력된 전압을 검출하여 기준 전압과 비교하고, 상기 고압발생부(110)를 동작시킬지 여부를 판단하여 상기 출력된 전압이 기준 전압 이하이면 상기 고압발생부(110)를 동작시킨다.
여기에서, 상기 전압검출 제어부(140)는 상기 노이즈제거부(130)로부터 출력된 고전압을 1/(500X7)로 줄여서 기준 전압과 비교할 수 있다.
즉, 상기 가변전압 공급부(100)는 300 ~ 1500V의 가변 고전압을 발생시켜 상기 검출부(200)에 제공할 수 있다.
도 7에서 도시된 바와 같이 상기 검출부(200)는 섬광검출기(Scintillation Detector)(210) 및 PMT(Photo Multiplier Tube)(220)를 포함할 수 있다.
상기 섬광검출기(Scintillation Detector)(210)는 섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 섬광을 발생시킨다. 또한, 상기 PMT(220)는 상기 섬광검출기(Scintillation Detector)(210)로부터 생성된 섬광을 이용하여 전기신호를 출력한다.
상기 섬광검출기(Scintillation Detector)(210)로부터 생성된 섬광을 증배하여 전기신호를 생성하기 위해 상기 가변전압 공급부(100)에서 제공된 고전압이 상기 PMT(220)에 인가된다.
상기 검출부(200)에서 생성된 전기신호는 상기 설정부(300)를 통해 증폭 및 변환된다.
도 9에서 도시된 바와 같이 상기 설정부(300)는 전하증폭기(Charge sensitive AMP)(310), 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)(320), 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)(330) 및 판별기(Discriminator)(340)를 포함할 수 있다.
상기 전하증폭기(Charge sensitive AMP)(310)는 상기 검출부(200)로부터 출력된 미세한 크기의 펄스신호를 증폭시킨다. 상기 증폭된 펄스신호는 상기 전하증폭기(310)로 입력된 펄스신호의 피크(Peak)에 비례하며, 폭이 넓은 파형이 생성된다.
상기 전하증폭기(310)에서 임펄스의 전하를 적분하고, 전하가 계속 누적되지 않도록 방전시키는 역할을 수행한다.
전하증폭기(310)는 고속으로 입력 펄스를 처리하기 때문에 펄스성 잡음에 영향을 받게 된다. 상기 잡음은 주파수 성분이 매우 높아 전계 필드 방사 형태로 전달되는데 이의 영향을 줄이기 위해서는 거리를 멀리하거나 전계에 대한 차폐, 회로 내의 임피던스를 낮추는 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 잡음의 영향을 줄이기 위한 방법으로 차폐를 하고, 신호를 처리하는 각 단간의 전원을 통한 궤환(Feedback)을 줄이기 위해 전원부 임피던스를 최대한 낮추고 전원회로를 분리하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 차폐는 실드캔(Shield CAN)을 이용하여 구현될 수 있다.
또한, 상기 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)(320)는 상기 전하증폭기(310)에서 증폭된 펄스신호를 가우시안 펄스형태로 변환시킨다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)(320)는 TI사의 "FilerPRO Desktop" tool을 사용한 시뮬레이션을 통해 4차 LPF(Low Pass Filter)로 구성할수 있다.
또한, 상기 베이스라인 리스토링 필터(330)는 상기 변환된 펄스신호의 기준이 되는 기준선을 조정한다.
일반적으로, 펄스신호가 입력되는 경우 펄스주기의 변동에 따라 출력신호의 베이스라인이 변동하기 때문에 베이스라인을 일정한 전위로 고정해줄 필요가 있다.
다양한 섬광 검출기가 적용되는 경우 섬광 검출기의 특성에 따라 출력 신호의 레벨이 달라지기 때문에 상기 베이스라인 리스토링 필터(330)에서 이득(Gain)을 조절하여 측정이 가능한 신호레벨로 조정할 수 있다.
또한, 상기 판별기(Discriminator)(340)는 상기 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)(330)에서 조정된 신호의 상한 및 하한치를 설정하여 신호를 디지털 신호로 변환한다.
AFE(Analog front-end)를 통해 정형화된 펄스를 특정 전압을 기준으로 해서 디지털 신호로 변환시킬수 있다. 기준 전압은 작을수록 좋지만 너무 작으면 각종 잡음을 신호로 변환하기 때문에 상황에 맞는 조절이 필요하다.
이를 위해 상기 판별기(340)는 상쇄(Offset) 설정을 통해 기준 전압을 조절할 수 있다.
즉, 검출기의 출력 신호에 포함된 노이즈(Noise)가 정상 신호로 카운트되지 않도록 상쇄(Offset)를 설정할 수 있다.
또한, 상기 판별기(340)는 한계(Threshold) 설정을 통해 신호를 조절할 수 있다.
이를 위해 상기 판별기(340)는 LLD(Lower Level Discriminator) 및 ULD(Upper Level Discriminator)를 포함할수 있다.
상기 LLD(Lower Level Discriminator)는 입력신호의 레벨에 따라 신호로 인정하기 위한 낮은 레벨의 범위를 지정하고, 상기 ULD(Upper Level Discriminator)는 입력신호의 레벨에 따라 신호로 인정하기 위한 높은 레벨의 범위를 지정한다.
즉, 상기 판별기(Discriminator)(340)는 한계(Threshold) 설정을 이용하여 검출기로부터 출력된 신호중에서 신뢰할수 있는 설정 범위의 신호만을 취득 계수할 수 있다.
이와 같이, 상기 설정부(300)에서는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 검출부(200)에서 출력된 전기적 신호를 증폭 및 변형하고, 방사선량을 산출할 수 있도록 상기 섬광 검출기(210)의 특성에 대응되어 기 설정된 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값으로 상기 섬광 검출기의 특성에 따라 전기적 신호를 조절할 수 있다.
여기에서, 상기 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 설정의 조절은 다양한 섬광 검출기(210)의 각각에 대해 사전에 상기 메모리에 기록된 설정 정보를 토대로 상기 제어부의 제어에 따라 대응되는 섬광 검출기(210)의 설정 값으로 조절될 수 있다.
또는, 본 발명의 사용자에 의해 원격으로 제어되어 상기 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 설정중 적어도 어느하나를 조절하는 것이 가능하다.
또한, 상기 통신부(400)는 원격으로 제어 신호를 수신하여 원격에서 전압 및 캘리브레이션 설정이 가능하게 한다. 작업자는 방사선 조사실내에 출입하며 설정 및 조정을 하지 않고 원격에서 전압 및 캘리브레이션 설정을 조정하는 것이 가능하다.
여기에서, 상기 통신부(400)는 이더넷(Ethernet)을 포함하는 유선 방식 또는 와이브로(Wireless Broadband internet), 블루투스(Bluetooth) 및 와이파이(Wireless Fidelity)를 포함하는 무선 방식일수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100 : 가변전압 공급부 110 : 고압발생부
120 : 배압변환부 130 : 노이즈제거부
140 : 전압검출 제어부 200 : 검출부
210 : 섬광검출기 220 : PMT(Photo Multiplier Tube)
300 : 설정부 310 : 전하증폭기(Charge sensitive AMP)
320 :펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP)
330 : 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)
340 : 판별기(Discriminator) 400 : 통신부

Claims (5)

  1. 방사선을 검출하는 다수의 섬광 검출기와 다수의 섬광 검출기 각각에 대해 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값을 설정하여 기록하는 메모리를 구비하고, 상기 다수의 섬광 검출기중 어느 하나의 특성에 대응되는 고전압을 제공하여 방사선을 검출하며, 검출된 신호를 상기 메모리에 기록된 설정 값을 토대로 조절하여 방사선량을 산출하는 스택 모니터링 시스템에 있어서,
    제어부의 제어에 따라 동작되어 기 정해진 소정 범위의 가변 고전압(Variable High Voltage)을 발생하고, 상기 다수의 섬광 검출기중 어느 하나에 대응되는 고전압을 출력하는 가변전압 공급부;
    상기 섬광 검출기 및 PMT를 포함하고, 상기 가변전압 공급부로부터 고전압을 공급받아 노출된 방사선을 검출하며, 검출된 방사선을 전기적 신호로 출력하는 검출부;
    상기 제어부의 제어에 따라 동작되어 상기 검출부에서 출력된 전기적 신호를 증폭 및 변형하고, 방사선량을 산출할 수 있도록 상기 섬광 검출기 특성에 대응되어 기 설정된 이득(Gain), 상쇄(Offset) 및 한계(Threhold) 값으로 상기 섬광 검출기의 특성에 따라 상기 전기적 신호를 조절하는 설정부; 및
    원격으로 제어 신호를 수신하고 방사선 검출정보를 송신하는 통신부;를 포함하되,
    상기 설정부는
    상기 검출부로부터 출력된 펄스신호를 증폭시키는 전하증폭기(Charge sensitive AMP),
    상기 전하증폭기에서 증폭된 펄스신호를 가우시안 펄스형태로 변환시키는 펄스파형증폭기(Pulse Shaping AMP),
    상기 변환된 펄스신호의 기준이 되는 기준선을 조정하는 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter) 및
    상기 베이스라인 리스토링 필터(Baseline Restoring Filter)에서 조정된 신호를 디지털 신호로 변환하는 판별기(Discriminator)를 포함하는 스택 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변전압 공급부는
    기 정해진 소정 범위의 저전압을 입력받아 변압 방식으로 기 정해진 소정 범위의 고전압을 발생시키는 고압발생부;
    상기 고압발생부로부터 교류 전압을 공급받아 배압 정류하는 배압변환부;
    상기 배압변환부에서 출력된 직류 전압으로부터 교류 전압을 제거하는 노이즈제거부; 및
    상기 노이즈제거부로부터 출력된 전압을 검출하여 기준 전압과 비교하고, 상기 출력된 전압이 기준 전압 이하이면 상기 고압발생부를 동작시키는 전압검출 제어부;를 포함하는 스택 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 검출부는
    섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 섬광을 발생시키는 섬광검출기(Scintillation Detector)와
    상기 섬광검출기(Scintillation Detector)로부터 생성된 섬광을 이용하여 전기신호를 출력하는 PMT(Photo Multiplier Tube)를 포함하는 스택 모니터링 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 판별기(Discriminator)는
    입력신호의 레벨에 따라 신호로 인정하기 위한 상대적으로 낮은 레벨의 범위를 지정하는 LLD(Lower Level Discriminator)와
    입력신호의 레벨에 따라 신호로 인정하기 위한 상대적으로 높은 레벨의 범위를 지정하는 ULD(Upper Level Discriminator)를 포함하는 스택 모니터링 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000111650A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Shimadzu Corp 放射線検出装置
KR101450613B1 (ko) 2013-05-30 2014-10-15 (주)쎄트렉아이 방사선 검출 장치
WO2015189887A1 (ja) 2014-06-09 2015-12-17 三菱電機株式会社 放射線測定装置

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