KR101967198B1 - 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터 - Google Patents

방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중성자 검출을 위한 LiI(Eu) 가 적용된 신틸레이터층과 핀 다이오드가 적용된 중성자 검출부가 패키징 하우징의 내부에 내장되고, 테프론 테이프와 에폭시 계열의 씰링재를 구비함으로써, LiI(Eu)의 조해성을 예방할 수 있으며, 방사선 신호를 용이하게 검출할 수 있으면서 기밀재를 이용하여 중성자 검출부와 크리스털 윈도우의 접합부분을 파손되지 않게 고정할 수 있으며, 방사선 검출 패키징의 조립성이 간편해질 수 있도록 함과 아울러, 방사선 검출 패키징을 이용하여 중성자와 감마선을 용이하게 검출할 수 있으며 휴대가 용이한 서베이미터의 기능을 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터에 관한 것이다.

Description

방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터{AND MEASURING SURVEY METER FOR NEUTRON AND GAMMA-RAY USING RADIATION DETECTING PACKAGING}
본 발명은 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터에 관한 것으로, 특히 중성자 검출을 위한 LiI(Eu)[Europium Doped Lithium Iodide LiI] 가 적용된 신틸레이터층과 핀 다이오드가 적용된 감마선 검출부가 패키징 하우징의 내부에 내장되고, 테프론 테이프와 에폭시 계열의 씰링재를 구비함으로써, LiI(Eu)의 조해성을 예방할 수 있으며, 방사선 신호를 용이하게 검출할 수 있으면서 기밀재를 이용하여 감마선 검출부와 크리스털 윈도우의 접합부분을 파손되지 않게 고정할 수 있으며, 방사선 검출 패키징의 조립성이 간편해질 수 있도록 함과 아울러, 방사선 검출 패키징을 이용하여 중성자와 감마선을 용이하게 검출할 수 있으며 휴대가 용이한 서베이미터의 기능을 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터에 관한 것이다.
일반적으로 방사선은 질병의 치료, 진단, 건설기계등의 안정성 검사, 농산물의 품종개발 및 장기보존등의 여러 분야에 이용되고 있다.
특히, 원자력발전소, 의료기관, 비파괴 검사 전문업체 등에서 그 사용범위가 확산되고 있다.
그리고, 가이거-뮬러(GM:Geiger-Mueller 이하 "지엠" 이라함)검출관을 내장한 방사선 검출기가 개발되어 공간선량율을 측정하는데 사용되고 있으나, 이는 고선량율과 저선량율을 각각 감지토록 설치되는 복수의 검출관 사이에서 발생하는 거짓펄스에 의해 출력되는 측정값을 변동폭이 증가하여 출력데이터를 안정화 시킬수 없는 단점이 있다.
또한, 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.
그리고, 방사선량계는 작업자의 착용 및 사용이 용이하도록 하기 위하여 방사선 검출 장치와 본체를 폴대로 연결하여, 방사선의 검출과 방사선원의 위치 확인시 사용되며 주로 방사선원 저장소, 원자력 발전소 등에서 방사능 오염 측정에 사용된다.
일반적인 방사선량계는 방사선 검출 장치와 본체가 폴대 내에 마련되는 내부 공간에 통신선으로 연결되어, 방사선 검출 장치가 검출되는 검출 신호를 본체로 전송하게 된다.
여기서는 방사선장치 주변 작업환경의 방사선량 측정을 목적으로 한 이동식 소형 방사선 검출기인 서베이미터에 관해 논하기로 한다.
기존 방사선 검출기와 관련된 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-0499665호 "광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법"(등록일자 : 2005.06.27)에 개시된 바와 같이, 서로 다른 대역의 감마 방사선을 검출하는 복수의 센서와; 상기 센서들의 센싱출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력값을 특정 전압레벨로 조정하는 전압조정부와; 상기 전압조정부의 출력을 인가받아 그 검출결과를 표시하도록 제어함과 아울러 그 전압조정부의 출력을 카운팅하여 그 결과에 따라 상기 복수의 센서중 하나를 선택하여 감마 방사선을 측정하도록 제어하는 마이크로 프로세서로 구성하고, 다수의 센서 중 현재 동작 중인 센서의 센싱출력 신호를 증폭하여 특정 전압레벨로 변환하는 단계와; 상기 특정 전압레벨로 변환된 검출신호를 인가받아 내부 클럭신호에 동기를 맞춰 펄스 수를 카운팅하는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제1기준값보다 큰 경우 그 동작되는 센서보다 검출 대역이 높은 센서를 동작시키는 단계와; 상기 카운팅된 펄스의 수가 제2기준값보다 작은 경우 그 동작되는 센서보다 검출 대역이 낮은 센서를 동작시키는 단계로 이루어져 감마 방사선을 측정하도록 한 것이다.
기존 방사선 검출기와 관련된 다른 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2017-0008277호 "방사선 검출기 및 그 제조방법"(공개일자 : 2017.01.23)에 개시된 바와 같이, 기판과, 상기 기판의 한쪽 면측에 설치된 복수의 광전변환소자를 갖는 어레이 기판, 상기 복수의 광전변환소자 위에 설치되고, 방사선을 형광으로 변환하는 신틸레이터층, 상기 기판의 한쪽 면측에 설치되고 상기 신틸레이터층을 둘러싸는 벽체, 상기 신틸레이터층과 상기 벽체 사이에 설치된 충전부, 및 상기 신틸레이터층의 상방을 덮고, 둘레 가장자리부 근방이 상기 충전부의 상면에 접합된 방습체를 구비한 것이다.
그런데, 기존 방사선 검출기는 중성자 검출부와 감마선 검출부가 하나의 패키지 내에 일체화되는 과정에서 광(光) 및 노이즈 차폐 기능이 저하될 뿐만 아니라, 패키징과정에서 중성자 검출부와 포토다이오드와의 조립이 어렵고, 기밀이 제대로 이루어지지 않을 경우 중성자 검출부에 사용되고 있는 LiI(Eu)가 조해성으로 인해 공기중의 물성분을 흡수하여 녹아내리게 될 우려가 있다.
한국 등록특허공보 제10-0499665호 "광대역 감마 방사선 측정장치 및 방법"(등록일자 : 2005.06.27) 한국 공개특허공보 제10-2017-0008277호 "방사선 검출기 및 그 제조방법"(공개일자 : 2017.01.23)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 감마선 및 중성자 측정용 반도체 검출부가 내부에 일체로 장착되도록 패키징 구조를 개선하여 조립성 및 기밀성을 향상시킬 수 있도록 한 방사선 검출 패킹을 제공함과 아울러, 상기한 방사선 검출 패키징을 이용하여 감마선 및 중성자 측정이 용이하게 이루어지며 휴대가 용이한 서베이미터를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중성자 검출부가 크리스털 윈도우와 일체화되는 커버와; 일측이 상기 커버의 내측 테두리와 단차지도록 결합되어 기밀재에 의해 기밀되고, 제1수용부의 내부에 상기 크리스털 윈도우가 수용되어 지지되도록 단턱부가 형성되며, 상기 단턱부의 타측에 형성된 제2수용부 내에 중성자를 검출하도록 LiI(Eu)로 구성된 신틸레이터층이 내장되는 패키징 하우징과; 상기 제2수용부 내에 내장되어 상기 신틸레이터층의 외측을 마감하는 마감재와; 상기 제2수용부의 테두리가 끼워지도록 일측면에 끼움홈이 형성되는 베이스 바디; 및 상기 제2수용부의 테두리와 베이스 바디의 일측 외주 둘레를 감싸도록 밀봉하는 씰링재;를 포함하여 구성된 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터에 관한 것으로, 상기 방사선 검출 패키징으로부터 검출된 감마선 방사선 신호를 증폭하도록 전압을 키우기 위한 수동소자와 능동소자를 갖는 감마선 검출 및 증폭회로부와, 상기 방사선 검출 패키징으로부터 검출된 중성자 신호를 증폭하는 중성자 검출 및 증폭회로부와, 전원공급부로부터 전원을 공급받아 동작되며 상기 감마선 검출 및 증폭회로부와 중성자 검출 및 증폭회로부로부터 증폭된 신호를 근거로 카운트하여 검출 알고리즘을 거쳐 선량율 및 CPS로 표시하도록 디스플레이부와 버저에 신호를 각각 출력하는 제어부를 구비하되, 상기 서베이미터에 알파,베타 측정용 외장 검출기를 장착할 경우 상기 서베이미터로부터 전원이 공급되어 검출모드를 공간선량율 측정모드에서 표면오염 검사모드로 초기화하고, 상기 외장 검출기로부터 발생된 시험용 펄스를 서베이미터 신호 처리부로 입력한 후 출력 펄스를 계수하여 동작여부를 확인하는 방식으로 자체 동작시험을 수행하며, 상기 표면오염 검사모드에서 검출된 방사선의 세기가 측정한계를 초과할 경우 오버플로우신호를 상기 서베이미터측에 전달하도록 구성된 외장 검출기가 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 마감재는 상기 LiI(Eu)의 조해성을 방지하기 위한 테프론 테이프인 것이다.
상기 씰링재는 상기 LiI(Eu)의 조해성을 방지하도록 밀봉하는 에폭시 씰인 것이다.
상기 패키징 하우징은 방사선 검출시 광 및 노이즈 영향을 최소화하도록 알루미늄 소재로 구성된 것이다.
상기 감마선 검출 및 증폭회로부는 감마선 검출부의 디플리션(depletion) 영역에 방사선이 도달할 경우 형성되는 미세한 전하를 증폭하여 펄스로 생성하는 전치 및 후치 증폭기를 구비한다.
상기 외장 검출기는 자체 동작시험시 서베이미터의 제어 연산부의 마이크로 프로세서에서 시험 신호를 외장 검출기 신호 처리부측에 전달하게 되고, 외장 검출기의 장착여부에 따라 가변되는 측정모드에 따라 다른 조건으로 수행하도록 된 것이다.
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본 발명의 방사선 검출 패키징은 중성자 검출을 위한 LiI(Eu) 가 적용된 신틸레이터층과 핀 다이오드가 적용된 중성자 검출부가 패키징 하우징의 내부에 내장되고, 테프론 테이프와 에폭시 계열의 씰링재를 구비함으로써, LiI(Eu)의 조해성을 예방할 수 있으며, 방사선 신호를 용이하게 검출할 수 있으면서 기밀재를 이용하여 중성자 검출부와 크리스털 윈도우의 접합부분을 파손되지 않게 고정할 수 있으며, 조립성이 간편해지도록 하는 효과가 있다.
그리고 본 발명 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터는 방사선 검출 패키징을 이용하여 중성자와 감마선을 용이하게 검출할 수 있으며 휴대가 용이한 서베이미터의 기능을 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 서베이미터에 장착 가능한 외장 검출기가 더 구비됨에 따라, 알파, 베타 방사선(능)을 같이 검출할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 검출 패키징을 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명 패키징 하우징의 단면도.
도 3은 본 발명 방사선 검출 패키징의 결합상태 단면도.
도 4는 본 발명 서베이미터에 적용되는 감마선 검출부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 서베이미터의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 6a,6b,6c,6d는 본 발명에 따른 서베이미터의 감마선 응답시험에 대한 시험 성적서를 나타낸 도면.
도 7a,7b,7c는 본 발명 서베이미터의 중성자 조사시험에 대한 시험 성적서를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명 서베이미터에 대한 방송통신기자재의 적합등록 필증을 나타낸 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명 서베이미터에 장착되는 외장 검출기를 나타낸 회로 구성도 및 플로우챠트.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터의 방사선 검출 패키징은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 중성자 검출부(110)가 크리스털 윈도우(150)와 일체화되는 커버(100)와; 일측이 상기 커버(100)의 내측 테두리와 단차지도록 결합되어 기밀재(130)에 의해 기밀되고, 제1수용부(210)의 내부에 상기 크리스털 윈도우(150)가 수용되어 지지되도록 단턱부(215)가 형성되며, 상기 단턱부(215)의 타측에 형성된 제2수용부(220) 내에 중성자를 검출하도록 LiI(Eu)[Europium Doped Lithium Iodide LiI] 로 구성된 신틸레이터층(300)이 내장되는 패키징 하우징(200)과; 상기 제2수용부(220) 내에 내장되어 상기 신틸레이터층(scintillator; 300)의 외측을 마감하는 마감재(510)와; 상기 제2수용부(220)의 테두리가 끼워지도록 일측면에 끼움홈(410)이 형성되는 베이스 바디(400); 및 상기 제2수용부(220)의 테두리와 베이스 바디(400)의 일측 외주 둘레를 감싸도록 밀봉하는 씰링재(550);를 이루어진다.
도 1을 참조하면, 상기 방사선 검출 패키징(10)은 크게 패키징 하우징(200)과, 패키징 하우징(200)의 일측에 결합되는 커버(100) 및 상기 패키징 하우징(200)의 타측에 결합되는 베이스 바디(400)로 대별된다.
상기 패키징 하우징(200)은 방사선 검출의 악영향을 최소화하도록 광 및 노이즈를 차폐할 수 있는 알루미늄 소재로 구성된다.
더 바람직하게는 상기 패키징 하우징(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 일측과 타측을 구분하며 상기 크리스털 윈도우(150)가 접촉되어 지지되도록 단턱부(215)가 형성되며, 상기 단턱부(215)를 기준으로 좌,우 양측에 제1,2수용부(210,220)가 형성된 구조를 갖는다.
즉, 상기 제1수용부(210) 내에 크리스털 윈도우(150)가 수용되도록 진입된 후에 단턱부(215)에 접촉되어 지지되고, 상기 제2수용부(220) 내에 신틸레이터층(300) 및 마감재(510)가 수용되도록 내장된다.
상기 신틸레이터층(300)은 섬광체인 LiI(Eu)(Eu)가 적용된 크리스털을 채택하여 중성자를 검출할 수 있게 한다.
또한, 상기 신틸레이터층(300)은 에너지가 높은 속중성자에는 민감하지 않기 때문에, 검출면의 일부에 중성자 감속재를 부착한 것으로, 이에 따라 속중성자의 에너지를 감속시켜 열 중성자화 시킨 후에 검출할 수 있도록 한 것이다.
상기 마감재(510)는 LiI(Eu)(아이오딘화 리튬)의 조해성(deliquescence, 潮解性)을 방지하도록 공기와의 차단을 위한 테프론 테이프를 채택할 수 있다.
상기 씰링재(550)는 상기 LiI(Eu)의 조해성을 방지하도록 외부 공기의 침투 방지를 위해 밀봉하는 에폭시 씰인 것이다.
상기 중성자 검출부(110)는 Si-PIN 다이오드를 이용하여 고,저준위 중성자를 검출하거나, SiPM(Silicon Photo Multipliers)을 이용하여 중성자를 검출할 수 있다.
상기 중성자 검출부(110)는 크리스털 윈도우(150)와 일체로 접합된 접합체로 구성된다.
상기 커버(100)는 다이오드 선이 통과되도록 관통된 부위에 밀봉을 위해 고무링이 결합된 구조를 갖는다.
상기 기밀재(130)는 기밀 유지를 위해 시간이 경과됨에 따라 경화되는 화이트 시멘트를 채용할 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 방사선 검출 패키징(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 단턱부(215)를 기준으로 제1,2수용부(210,220)로 구분되고, 도면의 좌측에 형성된 제1수용부(210)의 단부 테두리에 중성자 검출부(110)가 커버(100)와 일체로 단차지게 결합되며, 도면의 우측에 형성된 제2수용부(220)의 내측에 신틸레이터층(300)과 마감재(510)가 수용되도록 결합된 후에 제2수용부(220)의 단부 테두리가 베이스 바디(400)의 끼움홈(410) 내에 끼움 결합되는 구조를 갖는다.
상기한 방사선 검출 패키징(10)의 조립과정은 제2수용부(220) 내에 신틸레이터층(300)을 내장시켜 단턱부(215)의 타측에 지지되도록 수용한 후에, 마감재(510)를 신틸레이터층(300)의 외측을 마감하도록 제2수용부(220) 내에 내장하고, 패키징 하우징(200)과 단차진 제2수용부(220)의 단부 테두리가 베이스 바디(400)의 끼움홈(410) 내측에 끼워지도록 끼움 결합한 후에 제2수용부(220)의 단부 테두리와 베이스 바디(400)의 틈새 사이를 에폭시 계열의 씰링재(550)를 도포하여 경화시켜 씰링작업을 수행한다.
이어서, 크리스털 윈도우(150)를 패키징 하우징(200)의 제1수용부(210) 내측에 진입시켜 단턱부(215)의 일측에 지지되도록 한 후에 커버(100)와 일체화된 중성자 검출부(110)가 크리스털 윈도우(150)와 고정되도록 기밀재(130)를 중성자 검출부(110)와 크리스털 윈도우(150) 사이에 도포하여 경화시켜 일체화하면 방사선 검출 패키징(10)의 조립이 완료된다.
이때, 상기 기밀재(130)는 경화되는 과정에서 커버(100)와 패키징 하우징(200)을 일체화시켜 고정시킴으로써, 중성자 검출부(110)와 크리스털 윈도우(150)의 접합부분을 파손되지 않도록 고정할 수 있으며 기밀성을 유지할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명 서베이미터(1000)에 적용되는 감마선 검출부(25)를 나타낸 것으로서, Si-Pin 다이오드를 적용하여 감마선을 검출할 수 있다.
한편, 상기한 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터(1000)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 감마선 검출부(25)으로부터 검출된 감마선 검출 신호를 증폭하도록 전압을 키우기 위한 수동소자와 능동소자를 갖는 감마선 검출 및 증폭회로부(20)와, 상기 방사선 검출 패키징(10)으로부터 검출된 중성자 신호를 증폭하는 중성자 검출 및 증폭회로부(30)와, 전원공급부(60)로부터 전원을 공급받아 동작되며 상기 감마선 검출 및 증폭회로부(20)와 중성자 검출 및 증폭회로부(30)로부터 증폭된 신호를 근거로 카운트하여 검출 알고리즘을 거쳐 선량율 및 CPS로 표시하도록 디스플레이부(75)와 버저(70)에 신호를 각각 출력하는 제어부(50)를 구비한다.
상기 감마선 검출 및 증폭회로부(20)는 상기 감마선 검출부(25)의 디플리션(depletion) 영역에 방사선이 도달할 경우 형성되는 미세한 전하를 증폭하여 펄스로 생성하는 전치 및 후치 증폭기를 구비한다.
또한, 상기 전치 증폭기는 상기 미세한 전하를 전압으로 변경하고, 이후에 상기 후치 증폭기에서 펄스로 생성하게 된다.
상기 중성자 검출 및 증폭회로부(30)는 상기한 감마선 검출을 위한 증폭 회로와 동일 구조로 설계되며, 중성자 검출을 위해 신호레벨을 검출할 수 있도록 파고 분석 회로를 적용한 것이다.
상기 감마선 검출 및 증폭회로부(20)와 중성자 검출 및 증폭회로부(30)에서 검출된 신호는 신호 처리부(40)를 통해 디지털 신호로 전환되어 제어부(50)측으로 전송된다.
상기 제어부(50)는 마이크로 프로세서를 채택하며, 상기 신호 처리부(40)에서 전송된 디지털 신호를 근거로 타이머 카운터(55)에서 방사선 검출 신호를 카운트하여 검출알고리즘을 거쳐 선량율 및 CPS로 표시하고 디스플레이부(75) 화면에 출력 및 저장하고, 입출력포트의 제어를 수행하게 된다.
상기 전원공급부(60)는 배터리(65)의 전원을 MCU측으로 공급하여 작동시킴과 아울러, 배터리(65)의 전원을 감마선 및 중성자 검출을 위한 바이어스 전압 및 증폭 전압에 사용하게 된다.
따라서, 본 발명의 방사선 검출 패키징(10)은 중성자 검출을 위한 LiI(Eu) 가 적용된 신틸레이터층(300)과 핀 다이오드가 적용된 중성자 검출부(110)가 패키징 하우징(200)의 내부에 내장되고, 테프론 테이프와 에폭시 계열의 씰링재(550)를 구비함으로써, LiI(Eu)의 조해성을 예방할 수 있으며, 방사선 신호를 용이하게 검출할 수 있으면서 기밀재(130)를 이용하여 중성자 검출부(110)와 크리스털 윈도우(150)의 접합부분을 파손되지 않게 고정할 수 있으며, 조립성이 간편해지도록 하는 효과가 있다.
그리고 본 발명 방사선 검출 패키징(10)을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터(1000)는 방사선 검출 패키징(10)을 이용하여 중성자와 감마선을 용이하게 검출할 수 있으며 휴대가 용이한 서베이미터(1000)의 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 6와 도 7 및 도 8은 본 발명 방사선 검출 패키징을 이용한 감마선 및 중성자 측정용 서베이미터의 감마선 응답시험과 중성자 조사시험에 대한 시험성적서 및 방송통신기자재등의 적합등록 필증에 관한 도면이다.
도 6a,6b,6c,6d는 본 발명 서베이미터의 감마선 응답시험에 대한 시험성적서로서, 시험온도는 23±2℃이며, 시험상대습도는 50±20%에서 시험하며, 선량률 의존성에 대한 시험결과는 아래의 표 1과 표 2에 개시되어 있다.
Figure 112018063992732-pat00001
Figure 112018063992732-pat00002
본 발명 서베이미터의 방향 의존성 시험결과는 아래의 표 3에 개시되어 있다.
Figure 112018063992732-pat00003
본 발명 서베이미터의 에너지 의존성은 아래의 표 4에서와 같다.
Figure 112018063992732-pat00004
도 7a,7b,7c는 본 발명 서베이미터의 중성자 조사시험에 대한 시험성적서로서, 중성자 조사시험의 시험온도는 24±3℃이며, 시험상대습도는 60±5%에서 시험하며, 시험방법은 열중성자 표준장 내에 시험대상기기를 설치하고, 시험대상기기 시험기기 센서를 중심으로 회전시키면서 열중성자계수율을 측정한 것이다.(시험방법 : 열중성자 조사시험 KRISS 교정절차서 C-26-5-0040-2016에 준함)
시험 결과는 아래의 표5와 같다.
Figure 112018063992732-pat00005
상기한 표 5는 시험장비 하부면을 장비지지대의 바닥에 놓은 후에 시험장비의 측정모드를 '중성자(neutron)"으로 전환한 후에 시험장비 기기값(계수율)이 안정될 때까지 5분을 기다린 후에 시험장비 기기값을 20초 간격으로 10회 측정한 것으로서, 시험장비 센서를 중심으로 시험장비를 좌,우 및 상,하로 회전시키면서 측정한 열중성자계수율의 결과치이다.
도 8은 본 발명 서베이미터에 대한 방송통신기자재등의 적합등록 필증에 관한 도면으로서, 다목적 방사선 측정기로서 적합함을 알 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명 서베이미터에 알파, 베타 측정용 외장 검출기가 더 구비된 것을 나타낸 회로 구성도 및 플로우챠트로서, 상기 외장 검출기(2000)는 서베이미터에 장착될 경우, 서베이미터(1000)의 전원공급부(60)에서 배터리(65)의 +5V 전원이 외장 검출기(2000)의 고전압 공급장치에 공급되어 동작되며, 외장 검출기(2000)가 상기 서베이미터(1000)에 장착됨에 따라 상기 서베이미터(1000)로부터 전원이 공급되어 검출모드를 공간선량율 측정모드에서 표면오염 검사모드로 초기화하고, 상기 외장 검출기(2000)로부터 발생된 시험용 펄스를 서베이미터(1000) 신호 처리부로 입력한 후 출력 펄스를 계수하여 동작여부를 확인하는 방식으로 자체 동작시험을 수행하며, 상기 표면오염 검사모드에서 검출된 방사선의 세기가 측정한계를 초과할 경우 오버플로우신호를 상기 서베이미터(1000)측에 전달하도록 구성된 것이다.
이때, 상기 외장 검출기(2000)는 알파, 베타 측정용으로서, 서베이미터(1000)에 장착될 경우 검출모드가 공간선량율 측정모드에서 표면오염 검사모드로 초기화되지만, 서베이미터(1000)로부터 외장 검출기(2000)가 분리될 경우 다시 검출모드가 표면오염 검사모드에서 공간선량율 측정모드로 전환된다.
상기 서베이미터(1000)에 외장 검출기(2000)가 장착되었는 지에 대한 여부를 확인하는 것은 스위치 상태 확인 및 처리부분이 외장 검출기(2000)의 장착상태 및 오버플로우신호와 저선량율용 내장 검출기의 오버플로우 신호를 함께 확인하게 되며, 측정이 진행중일 때 타임인터럽트 프로그램 내에서 상시적으로 외장 검출기(2000)의 장착상태가 변경되었는 지를 확인하게 된다.
상기 외장 검출기(2000)는 자체 동작시험시 서베이미터(1000)의 제어 연산부의 마이크로 프로세서(50)에서 시험 신호(펄스)를 외장 검출기(2000) 신호 처리부측에 전달하게 되고, 외장 검출기(2000)의 장착여부에 따라 가변되는 측정모드에 따라 다른 조건으로 수행하게 된다.
예를 들어 시험용 신호가 전달될 경우, 작동하지 않는 서베이미터 또는 외장 검출기(2000) 측에 계수값이 '0'이 아니거나, 이와 반대로 작동하는 서베이미터 또는 외장 검출기(2000) 측에서 계수값의 누락이 확인될 경우에는 출력화면에 에러 경고를 표시하면서 작동을 중지하도록 구성된다.
상기 외장 검출기(2000)는 방사선 검출 펄스를 서베이미터(1000)측으로 전달할 때의 신뢰성을 높이도록 외장 검출기(2000) 신호 처리부의 끝단에 버퍼(buffer)를 구비한다.
또한, 외장 검출기(2000)에도 메모리가 구비되어 모델번호, 일련번호, 프로그램버젼, 교정상수, 설정기준치 등의 제품정보도 같이 기록되며, 외장 검출기(2000)의 메모리는 서베이미터와 I2C 버스로 연결되어 서베이미터의 제어 연산부에서 직접 접근하여 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명은 서베이미터(1000)에 장착 가능한 외장 검출기(2000)가 더 구비됨에 따라, 알파, 베타 방사선(능)을 같이 검출할 수 있는 이점을 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞서 설명된 실시 예에 국한되어 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 이상에서와 같이 설명한 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 방사선 검출 패키징 20 : 감마선 검출 및 증폭회로부
30 : 중성자 검출 및 증폭회로부 40 : 신호 처리부
50 : 제어부 55 : 타이머 카운터
60 : 전원공급부 65 : 배터리
70 : 버저 75 : 디스플레이부
100 : 커버 110 : 중성자 검출부
130 : 기밀재 150 : 크리스털 윈도우
200 : 패키징 하우징 210 : 제1수용부
215 : 단턱부 220 : 제2수용부
300 : 신틸레이터층 400 : 베이스 바디
410 : 끼움홈 510 : 마감재
550 : 씰링재 1000 : 서베이미터
2000 : 외장 검출기

Claims (6)

  1. 중성자 검출부(110)가 크리스털 윈도우(150)와 일체화되는 커버(100)와; 일측이 상기 커버(100)의 내측 테두리와 단차지도록 결합되어 기밀재(130)에 의해 기밀되고, 제1수용부(210)의 내부에 상기 크리스털 윈도우(150)가 수용되어 지지되도록 단턱부(215)가 형성되며, 상기 단턱부(215)의 타측에 형성된 제2수용부(220) 내에 중성자를 검출하도록 LiI(Eu)로 구성된 신틸레이터층(300)이 내장되는 패키징 하우징(200)과; 상기 제2수용부(220) 내에 내장되어 상기 신틸레이터층(300)의 외측을 마감하는 마감재(510)와; 상기 제2수용부(220)의 테두리가 끼워지도록 일측면에 끼움홈(410)이 형성되는 베이스 바디(400); 및 상기 제2수용부(220)의 테두리와 베이스 바디(400)의 일측 외주 둘레를 감싸도록 밀봉하는 씰링재(550);를 포함하여 구성된 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터에 관한 것으로,
    상기 방사선 검출 패키징으로부터 검출된 감마선 방사선 신호를 증폭하도록 전압을 키우기 위한 수동소자와 능동소자를 갖는 감마선 검출 및 증폭회로부(20)와,
    상기 방사선 검출 패키징으로부터 검출된 중성자 신호를 증폭하는 중성자 검출 및 증폭회로부(30)와,
    전원공급부(60)로부터 전원을 공급받아 동작되며 상기 감마선 검출 및 증폭회로부(20)와 중성자 검출 및 증폭회로부(30)로부터 증폭된 신호를 근거로 카운트하여 검출 알고리즘을 거쳐 선량율 및 CPS로 표시하도록 디스플레이부(75)와 버저(70)에 신호를 각각 출력하는 제어부(50)를 구비하되,
    서베이미터(1000)에 알파,베타 측정용 외장 검출기(2000)를 장착할 경우 상기 서베이미터(1000)로부터 전원이 공급되어 검출모드를 공간선량율 측정모드에서 표면오염 검사모드로 초기화하고,
    상기 외장 검출기(2000)로부터 발생된 시험용 펄스를 서베이미터(1000) 신호 처리부로 입력한 후 출력 펄스를 계수하여 동작여부를 확인하는 방식으로 자체 동작시험을 수행하며,
    상기 표면오염 검사모드에서 검출된 방사선의 세기가 측정한계를 초과할 경우 오버플로우신호를 상기 서베이미터(1000)측에 전달하도록 구성된 외장 검출기(2000)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마감재(510)는 상기 LiI(Eu)의 조해성을 방지하기 위한 테프론 테이프인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링재(550)는 상기 LiI(Eu)의 조해성을 방지하도록 밀봉하는 에폭시 씰인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키징 하우징(200)은 방사선 검출시 광 및 노이즈 영향을 최소화하도록 알루미늄 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 감마선 검출 및 증폭회로부(20)는 감마선 검출부(25)의 디플리션(depletion) 영역에 방사선이 도달할 경우 형성되는 미세한 전하를 증폭하여 펄스로 생성하는 전치 및 후치 증폭기를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장 검출기(2000)는 자체 동작시험시 서베이미터(1000)의 제어 연산부의 마이크로 프로세서(50)에서 시험 신호를 외장 검출기(2000) 신호 처리부측에 전달하게 되고, 외장 검출기(2000)의 장착여부에 따라 가변되는 측정모드에 따라 다른 조건으로 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 패키징을 이용한 감마 및 중성자 측정용 서베이미터.
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