KR101921136B1 - 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물에 포함된 타겟 검출물의 위치 및 성분을 정확하게 검출할 수 있도록 하기 위한 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 여러 각도로 대상물에 엑스선을 조사하는 엑스선발생기; 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 3차원 형상을 얻는 엑스선검출기; 상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 중성자발생기; 및 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 감지하는 복수의 감마검출기를 포함하며, 상기 감마검출기는 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치를 제공한다.

Description

3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법{THREE-DIMENSIONAL TARGET OBJECT ANALYSIS DEVICE AND ANALYSIS METHOD}
본 발명은 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물에 포함된 타겟 검출물의 위치 및 성분을 정확하게 검출할 수 있도록 하기 위한 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법에 관한 것이다.
엑스선을 대상물에 조사하면, 투과 방사선의 강도의 변화나 투과선량의 차에 의하여 필름상의 농도차가 발생하고, 이를 이용하여 2차원 영상을 생성할 수 있다. 그리고, 다양한 각도로 투사된 여러 장의 2차원 영상을 이용하여 대상물의 3차원 형상을 복원함으로써, 내부 구성물의 3차원 위치 역시 확인할 수 있다.
그러나, 이러한 기술은 방사선의 투과량에 비례하는 영상이므로, 물질의 성분을 분석할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 종래에는 엑스선을 조사하여 대상물의 3차원 형상을 및 내부 구성물의 위치를 확인하는 것까지는 가능하였으나, 구체적으로 내부 구성물이 무엇인지 알기 위해서는 내부를 직접 열어서 확인해보아야 하는 불편함이 있었다.
이처럼 내부 구성물을 확인하기 위해 직접 열어서 확인해보는 작업은 불편함이 있고, 내부 구성물이 확인하기 어려운 위치에 있을 경우, 확인 작업에 장기간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 대상물의 내부 구성물이 폭발 등을 일으킬 수 있는 위험한 물질인 경우에는 확인 작업 중 안전 상의 문제가 발생할 수도 있다.
따라서, 신속하고 정확하게 타겟 검출물의 위치 및 성분을 검출할 수 있는 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법이 필요하다.
한국등록특허 제10-1382735호 (2014.04.01)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대상물에 포함된 타겟 검출물의 위치 및 성분을 정확하게 검출할 수 있도록 하기 위한 3차원 타겟 검출물 분석장치 및 분석방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 여러 각도로 대상물에 엑스선을 조사하는 엑스선발생기; 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 3차원 형상을 얻는 엑스선검출기; 상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 중성자발생기; 및 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 감지하는 복수의 감마검출기를 포함하며, 상기 감마검출기는 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 엑스선발생기는 중심축을 중심으로 회전하는 상기 대상물에 대해 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감마검출기는, 상기 대상물의 일측에 마련되는 제1 감마검출부; 및 상기 대상물의 타측에 마련되는 제2 감마검출부를 포함하며, 상기 제1 감마검출부 및 상기 제2 감마검출부는 상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감마검출기는, 상기 타겟 검출물에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간을 측정 및 분석하여, 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 위치검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 위치검사부는, 상기 제1 감마검출부가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제1 개시시간과, 상기 제2 감마검출부가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제2 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감마검출기는, 상기 중성자의 플럭스(Flux)가 상기 타겟 검출물과 충돌하면서 발생하는 상기 감마신호에 포함된 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 성분검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 성분검사부는, 제1 감마검출부가 상기 제1 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제1 종료시간까지 측정한 제1 감지데이터와, 제2 감마검출부가 상기 제2 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제2 종료시간까지 측정한 제2 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감마검출기는, 상기 대상물로부터 상기 기설정된 간격만큼 이격되어 마련된 하나 이상의 감마검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계; b) 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 상기 대상물의 3차원 형상을 얻는 단계; c) 상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 단계; d) 조사된 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 측정하는 단계; 및 e) 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계를 포함하는 3차원 타겟 검출물 분석방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 엑스선은 중심축을 중심으로 회전하는 대상물을 향해 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, 상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련된 복수의 감마검출부가 상기 타겟 검출물에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 종료시간까지의 감마신호를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계는, e1) 복수의 상기 감마검출부의 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 단계; 및 e2) 상기 개시시간부터 상기 종료시간까지 상기 감마신호를 측정한 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 3차원 타겟 검출물 분석장치를 적용한 수화물검사장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 중성자발생기에 의해 조사되는 중성자의 플럭스는 107n/s 내지 109n/s인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 3차원 타겟 검출물 분석방법을 적용한 수화물검사장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 타겟 검출물에 조사되는 상기 중성자의 플럭스는 107n/s 내지 109n/s인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 대상물의 내부에 위치한 타겟 검출물의 3차원 위치를 신속하고, 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 타겟 검출물의 물질 성분을 신속하고, 정확하고, 안전하게 검출할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 중성자발생기 및 감마검출기를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 감마검출기의 감마신호의 측정시간을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석방법의 감지한 감마신호를 분석하여 타겟 검출물의 성분과 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계를 구체화한 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 중성자발생기 및 감마검출기를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)는 엑스선발생기(110), 엑스선검출기(120), 중성자발생기(130) 및 감마검출기(140)를 포함한다.
상기 엑스선발생기(110)는 여러 각도로 대상물(10)에 엑스선을 조사하도록 마련될 수 있으며, 상기 대상물(10)의 일측에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 엑스선발생기(110)는 중심축을 중심으로 회전하는 상기 대상물(10)에 대해 엑스선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 엑스선발생기(110)는 대상물(10)로부터 일정 거리만큼 이격되어 여러 방향에서 위치하도록 복수로 마련된 상태에서, 상기 대상물(10)에 대해 엑스선을 조사하도록 마련될 수도 있다.
상기 엑스선검출기(120)는 상기 대상물(10)을 투과한 엑스선을 검출하여 3차원 형상을 얻도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 엑스선검출기(120)는 상기 엑스선발생기(110)로부터 조사되어 상기 대상물(10)을 투과한 엑스선을 검출할 수 있도록 상기 대상물(10)의 타측에 마련될 수 있다.
즉, 상기 엑스선검출기(120)는 상기 엑스선발생기(110)가 상기 대상물(10)에 대해 여러 각도에서 엑스선을 조사하면, 상기 엑스선검출기(120)는 조사된 엑스선을 검출하여 여러 각도에서의 대상물(10)에 대한 2차원 형상을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 엑스선검출기(120)는 획득한 상기 2차원 형상을 이용하여 3차원 형상을 복원할 수 있다.
상기 중성자발생기(130)는 상기 대상물(10)의 내부에 존재하는 타겟 검출물(11)을 향해 중성자를 조사하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 타겟 검출물(11)은 상기 대상물(10)의 내부에 존재하는 물체로서, 성분을 검출하려는 대상을 지칭한다.
상기 중성자발생기(130)는 상기 엑스선검출기(120)를 통해 얻어진 3차원 형상을 통해, 상기 대상물(10)의 내부에 위치하는 상기 타겟 검출물(11)의 위치를 확인하고, 상기 타겟 검출물(11)을 향해 중성자원을 조사할 수 있다.
상기 감마검출기(140)는 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물(11)에 반사되면서 생성하는 감마신호를 감지할 수 있으며, 상기 감마검출기(140)는 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물(11)의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출할 수 있다.
상기 감마검출기(140)는 감마검출부, 위치검사부(143) 및 성분검사부(144)를 포함한다.
일실시예에서, 상기 감마검출부는 제1 감마검출부(141) 및 제2 감마검출부(142)를 포함한다. 단, 상기 감마검출부의 개수는 이에 한정되지 않으며, 복수로 마련되는 경우를 모두 포함한다.
상기 제1 감마검출부(141)는 대상물(10)의 일측에 마련되고, 상기 제2 감마검출부(142)는 상기 대상물(10)의 타측에 마련될 수 있으며, 상기 제1 감마검출부(141) 및 상기 제2 감마검출부(142)는 상기 대상물(10)로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련될 수 있다.
이처럼, 마련된 상기 제1 감마검출부(141) 및 상기 제2 감마검출부(142)는 상기 타겟 검출물(11)을 향해 조사된 중성자의 플럭스(Flux)가 상기 타겟 검출물(11)과 충돌하면서 발생시키는 감마신호를 감지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치의 감마검출기의 감마신호의 측정시간을 나타낸 예시도이다. 보다 구체적으로, 도 3의 (a)는 중성자발생기가 중성자를 조사하는 시간이이고, 도 3의 (b)는 제1 감마검출부가 감마신호를 감지한 시간이며, 도 3의 (c)는 제2 감마검출부가 감마신호를 감지한 시간이다.
도 3을 더 참조하면, 상기 위치검사부(143)는 상기 타겟 검출물(11)에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간을 측정 및 분석하여, 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물(11)의 위치를 도출할 수 있다.
구체적으로, 상기 중성자발생기(130)는 상기 타겟 검출물(11)을 향해 중성자를 조사개시시간(Ts0)부터 조사종료시간(Te0)까지 조사할 수 있다. 이때, 상기 위치검사부(143)는, 상기 제1 감마검출부(141)가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제1 개시시간(Ts1)과, 상기 제2 감마검출부(142)가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제2 개시시간(Ts2)을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출할 수 있다.
일 예로, 도 3의 경우, 제1 개시시간(Ts1)에 비해 제2 개시시간(Ts2)이 더 빠르다. 즉, 상기 타겟 검출물(11)은 상기 제1감마검출부(141)에 비해 상기 제2 감마검출부(142)에 비해 더 가까운 위치에 있음을 알 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 상기 감마검출부는 상기 엑스선검출기(120)를 통해 이미 획득한 3차원 형상과 연동하여 상기 타겟 검출물(11)의 정확한 위치를 도출할 수 있다.
또한, 상기 성분검사부(144)는 상기 중성자의 플럭스가 상기 타겟 검출물(11)과 충돌하면서 발생하는 상기 감마신호에 포함된 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물(11)의 성분을 도출할 수 있다.
구체적으로, 상기 성분검사부(144)는, 제1 감마검출부(141)가 상기 제1 개시시간(Ts1)부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제1 종료시간(Te1)까지 측정한 제1 감지데이터와, 제2 감마검출부(142)가 상기 제2 개시시간(Ts2)부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제2 종료시간(Te2)까지 측정한 제2 감지데이터의 원소(탄소, 질소, 산소 등) 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물(11)의 성분을 도출할 수 있다.
그리고, 상기 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)는 복원된 3차원 형상과 상기 타겟 검출물(11)의 성분을 인식하여 타겟 검출물(11)의 종류를 사용자에게 디스플레이하는 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)는 상기 타겟 검출물(11)의 3차원 형상 및 성분을 검사한 결과, 상기 타겟 검출물(11)의 기설정된 종류에 포함된 경우, 사용자에게 알리는 알람부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 상기 알람부는 상기 타겟 검출물이 마약, 화기, 폭발물질 및 기타 반입금지 물품인 경우, 경고음이나 경고등을 통해 사용자가 인지하도록 알릴 수 있다.
이처럼 마련된, 상기 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)는 상기 타겟 검출물(11)의 3차원 위치를 파악하고, 즉시, 상기 3차원 타겟 검출물(11)의 성분을 도출할 수 있다.
또한, 상기 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)는 수화물검사장치에 적용될 수 있다. 그리고, 상기 3차원 타겟 검출물 분석장치(100)을 적용한 수화물검사장치는 상기 중성자발생기(130)에 의해 조사되는 중성자의 플럭스는 107n/s 내지 109n/s일 수 있다. 상기 중성자의 플럭스가 107n/s 미만인 경우, 하드 케이스 소재의 커버를 갖는 트렁크 및 수화물에 대한 검사가 불가능하다. 그리고, 상기 중성자의 플럭스가 109n/s를 초과할 경우, 중성자 플럭스가 수화물 내의 물체에 대한 성분을 변형시킬 수 있다. 따라서, 공항 등에서 사용되는 수화물검사장치에는 중성자발생기(130)에 의해 조사되는 중성자의 플럭스가 107n/s 내지 109n/s로 한정되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석방법의 순서도이다.
도 4를 더 참조하면, 상기 3차원 타겟 검출물 분석방법은 먼저, 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계(S210)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계(S210)에서, 상기 엑스선은 중심축을 중심으로 회전하는 대상물을 향해 조사될 수 있다.
그리고, 상기 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계(S210)에서는, 상기 엑스선을 조사하는 엑스선발생기(110)와 상기 대상물(10)의 거리차에 따라 발생하는 3차원 형상의 크기를 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계(S210) 이후에는, 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 상기 대상물의 3차원 형상을 얻는 단계(S220)를 수행할 수 있다. 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 상기 대상물의 3차원 형상을 얻는 단계(S220)에서, 조사된 엑스선을 검출하면, 여러 각도에서의 대상물(10)에 대한 2차원 형상을 얻을 수 있다. 그리고, 획득한 상기 2차원 형상을 이용하여 3차원 형상을 복원할 수 있다.
상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 상기 대상물의 3차원 형상을 얻는 단계(S220) 이후에는, 상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 단계(S230)를 수행할 수 있다.
상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 단계(S230) 이후에는, 조사된 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 측정하는 단계(S240)를 수행할 수 있다.
구체적으로, 조사된 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 측정하는 단계(S240)에서, 상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련된 복수의 감마검출부는, 상기 타겟 검출물(11)에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 종료시간까지의 감마신호를 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 타겟 검출물 분석방법의 감지한 감마신호를 분석하여 타겟 검출물의 성분과 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 5를 더 참조하면, 조사된 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 측정하는 단계(S240) 이후에는, 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계(S250)를 수행할 수 있다.
그리고, 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계(S250)는 먼저, 복수의 상기 감마검출부의 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 단계(S251)를 수행할 수 있다.
복수의 상기 감마검출부의 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 단계(S251)에서, 상기 위치검사부(143)는 상기 타겟 검출물(11)에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간을 측정 및 분석하여, 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물(11)의 위치를 도출할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 타겟 검출물(11)을 향해 중성자를 조사개시시간(Ts0)부터 조사종료시간(Te0)까지 조사할 수 있다. 이때, 상기 위치검사부(143)는 제1 감마검출부(141)가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제1 개시시간(Ts1)과, 상기 제2 감마검출부(142)가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제2 개시시간(Ts2)을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물(11)의 위치를 도출할 수 있다.
복수의 상기 감마검출부의 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 단계(S251) 이후에는, 상기 개시시간부터 상기 종료시간까지 상기 감마신호를 측정한 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 단계(S252)를 수행할 수 있다.
상기 개시시간부터 상기 종료시간까지 상기 감마신호를 측정한 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 단계(S252)에서, 상기 성분검사부(144)는 상기 중성자의 플럭스가 상기 타겟 검출물(11)과 충돌하면서 발생하는 상기 감마신호에 포함된 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물(11)의 성분을 도출할 수 있다.
구체적으로, 상기 성분검사부(144)는, 제1 감마검출부(141)가 상기 제1 개시시간(Ts1)부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제1 종료시간(Te1)까지 측정한 제1 감지데이터와, 제2 감마검출부(142)가 상기 제2 개시시간(Ts2)부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제2 종료시간(Te2)까지 측정한 제2 감지데이터의 원소(탄소, 질소, 산소 등) 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물(11)의 성분을 도출할 수 있다.
감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계(S250) 이후에는, 도출된 상기 타겟 검출물(11)의 성분 및 복원된 3차원 형상을 이용하여 상기 타겟 검출물(11)의 종류를 디스플레이하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 단계에서, 상기 타겟 검출물(11)의 3차원 형상 및 성분을 통해 상기 타겟 검출물(11)의 종류를 유추하고, 사용자에게 유추한 상기 타겟 검출물(11)의 종류 및 기타 정보를 보여줄 수 있다.
그리고, 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계(S250) 이후에는, 상기 타겟 검출물이 기설정된 물품일 경우, 사용자에게 알리는 단계를 더 포함할 수도 있다. 일 예로, 공항 검색대의 경우, 상기 타겟 검출물(11)이 마약, 화기, 폭발물질 및 기타 반입금지 물품인 경우, 경고음이나 경고등을 통해 사용자가 인지하도록 알릴 수 있다.
이처럼 마련된 상기 3차원 타겟 검출물 분석방법은 수화물검사장치에 적용될 수 있다. 그리고, 상기 3차원 타겟 검출물 분석방법을 적용한 수화물검사장치는 조사되는 중성자의 플럭스가 107n/s 내지 109n/s일 수 있다. 상기 중성자의 플럭스가 107n/s 미만인 경우, 하드 케이스 소재의 커버를 갖는 트렁크 및 수화물에 대한 검사가 불가능하다. 그리고, 상기 중성자의 플럭스가 109n/s를 초과할 경우, 중성자 플럭스가 수화물 내의 물체에 대한 성분을 변형시킬 수 있다. 따라서, 공항 등에서 사용되는 수화물검사장치는 조사되는 중성자의 플럭스가 107n/s 내지 109n/s로 한정되도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 3차원 타겟 검출물 분석장치(100) 및 3차원 타겟 검출물 분석방법은, 대상물(10)의 내부에 위치한 상기 타겟 검출물(11)의 3차원 위치를 신속하고, 정확하게 파악할 수 있고, 타겟 검출물의 물질 성분을 신속하고, 정확하고 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 직접 상기 타겟 검출물(11)을 육안으로 확인하지 않고도 타겟 검출물(11)의 성분을 검출할 수 있기 때문에 안전하다. 일 예로, 공항 등에 사용되는 수화물검사장치의 경우, 마약이나, 폭발물, 화기 등의 물질을 수색하기 위해 필수적으로 사용되고 있다. 그런데, 폭발물이나 화기의 경우, 폭발물임을 인지하지 못한 상태에서 직접 육안으로 확인하고자 할 경우, 안전 상의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 본 발명은, 직접 상기 타겟 검출물(11)을 육안으로 확인하거나 만질 필요 없이 성분을 확인하고, 대상을 파악할 수 있도록 한다는 점에서 안전하다.
또한, 본 발명은 상기 대상물(10)에 대한 3차원 형상을 얻은 상태에서, 상기 타겟 검출물(11)에 대한 위치 및 성분을 검사하도록 중성자를 조사하기 때문에, 상기 대상물(10)이 컨베이어 벨트 등을 이용하여 일정한 방향으로 이동하는 동안에도 상기 타겟 검출물(11)의 위치 및 성분을 정확하게 검사할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 대상물
11: 타겟 검출물
100: 3차원 타겟 검출물 분석장치
110: 엑스선발생기
120: 엑스선검출기
130: 중성자발생기
140: 감마검출기
141: 제1 감마검출부
142: 제2 감마검출부
143: 위치검사부
144: 성분검사부

Claims (16)

  1. 여러 각도로 대상물에 엑스선을 조사하는 엑스선발생기;
    상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 3차원 형상을 얻는 엑스선검출기;
    상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 중성자발생기; 및
    상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 감지하는 복수의 감마검출기를 포함하며,
    상기 감마검출기는 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하며,
    상기 감마검출기는,
    상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련되며, 상기 대상물의 일측에 마련되는 제1 감마검출부;
    상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련되며, 상기 대상물의 타측에 마련되는 제2 감마검출부; 및
    상기 타겟 검출물에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 상기 제1 감마검출부가 처음으로 감지한 시간인 제1 개시시간과, 상기 제2 감마검출부가 상기 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 제2 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 위치검사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선발생기는 중심축을 중심으로 회전하는 상기 대상물에 대해 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감마검출기는,
    상기 중성자의 플럭스(Flux)가 상기 타겟 검출물과 충돌하면서 발생하는 상기 감마신호에 포함된 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 성분검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 성분검사부는,
    제1 감마검출부가 상기 제1 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제1 종료시간까지 측정한 제1 감지데이터와, 제2 감마검출부가 상기 제2 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 제2 종료시간까지 측정한 제2 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 감마검출기는,
    상기 대상물로부터 상기 기설정된 간격만큼 이격되어 마련된 하나 이상의 감마검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치.
  9. a) 대상물을 향해 엑스선을 조사하는 단계;
    b) 상기 대상물을 투과한 엑스선을 검출하여 상기 대상물의 3차원 형상을 얻는 단계;
    c) 상기 대상물의 내부에 존재하는 타겟 검출물을 향해 중성자를 조사하는 단계;
    d) 조사된 상기 중성자가 상기 타겟 검출물을 투과하거나 상기 타겟 검출물에 반사되면서 생성하는 감마신호를 측정하는 단계; 및
    e) 감지한 상기 감마신호를 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분과 상기 3차원 형상에서의 위치를 도출하는 단계를 포함하며,
    상기 d) 단계는,
    상기 대상물로부터 기설정된 간격만큼 이격되어 마련된 복수의 감마검출부가 상기 타겟 검출물에 중성자가 충돌하여 발생한 감마신호를 처음으로 감지한 시간인 개시시간부터 상기 감마신호의 감지가 종료되는 종료시간까지의 감마신호를 측정하고,
    상기 e) 단계는,
    e1) 복수의 상기 감마검출부의 개시시간을 비교 분석하여 상기 3차원 형상에서의 상기 타겟 검출물의 위치를 도출하는 단계; 및
    e2) 상기 개시시간부터 상기 종료시간까지 상기 감마신호를 측정한 감지데이터의 원소 스펙트럼을 분석하여 상기 타겟 검출물의 성분을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 엑스선은 중심축을 중심으로 회전하는 대상물을 향해 조사되는 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 따른 3차원 타겟 검출물 분석장치를 적용한 수화물검사장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 중성자발생기에 의해 조사되는 중성자의 플럭스는 107n/s 내지 109n/s인 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석장치를 적용한 수화물검사장치.
  15. 제 9 항에 따른 3차원 타겟 검출물 분석방법을 적용한 수화물검사장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 타겟 검출물에 조사되는 상기 중성자의 플럭스는 107n/s 내지 109n/s인 것을 특징으로 하는 3차원 타겟 검출물 분석방법을 적용한 수화물검사장치.
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