KR102166167B1 - 다 방향 입자 검출기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다 방향 입자 검출기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평 방향으로의 X축 및 Y축의 다 방향으로의 입자를 검출할 수 있되, X축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 X축방향입자검출부와 Y축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 Y축방향입자검출부를 서로 교차하도록 형성함으로써, 다 방향으로의 입자를 검출하기 위한 부피 증대를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 교차하는 X축방향입자검출부와 Y축방향입자검출부 간의 간섭을 최소화할 수 있는 다 방향 입자 검출기기에 관한 것이다.

Description

다 방향 입자 검출기{Multidirectional Particle Detector}
본 발명은 다 방향 입자 검출기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 구성으로 X축 방향 및 Y축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 다 방향 입자 검출기에 관한 것이다.
입자 검출기는 지구 대기로 들어오는 전자, 양성자들을 포함하는 입자를 검출하는 우주 방사선 측정 장치이다.
입자 검출기를 통해 입자를 검출하기 위한 대표적인 방법으로 선택되는 방향으로 유로를 형성하고, 이의 유로의 일단에 유입되어 유동하는 입자를 유로의 타단에 구비되는 센서를 통해 검출하는 방식이 있으며, 이외에 다양한 방법 또는 구성을 통해 입자를 검출할 수 있다.
이때, 입자 검출기는 선택되는 방향으로 유로가 형성되어, 하나의 방향으로 유동하는 입자를 검출할 수 있으므로, 정확한 입자의 검출을 위해 단 방향이 아닌, 두 방향 이상의 다 방향으로의 입자 검출을 수행하는 것이 바람직하다.
이를 위해 종래의 다 방향 입자 검출기는 단 방향 입자 검출기를 선택되는 방향으로 배치하여 형성함으로써, 다 방향으로의 입자 검출을 수행할 수 있었다.
그러나 상술된 구성은 선택되는 수의 단 방향 입자 검출기가 선택되는 방향으로 배치되는 형상이므로, 입자를 검출하기 위한 방향의 추가마다 단 방향 입자 검출기가 더 추가되어야 하므로 중량 및 부피가 커지는 문제점이 있다.
즉, 다 방향 입자 검출기는 단 방향 입자 검출기에 비해 상대적으로 많은 공간을 필요로 하므로, 소형 위성 등에 적용되어 사용하기에 많은 제약이 있다.
일본 공개특허공보 2002-168957호(2002.06.14.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 X축 및 Y축의 다 방향으로의 입자를 검출할 수 있되, X축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 X축방향입자검출부와 Y축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 Y축방향입자검출부를 서로 교차하도록 형성함으로써, 다 방향으로의 입자를 검출하기 위한 부피 증대를 최소화할 수 있는 다 방향 입자 검출기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 X축방향입자검출부와 Y축방향입자검출부의 동작 시, 서로 간의 간섭을 최소화할 수 있는 구성을 가지는 다 방향 입자 검출기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 다 방향 입자 검출기는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 수평 방향으로의 X축 방향으로 형성되며, 일단에서 유입되어 유동하는 입자를 검출하는 X축방향입자검출부(200); 및 상기 몸체(100)의 수평 방향으로의 Y축 방향으로 형성되며, 일단에서 유입되어 유동하는 입자를 검출하는 Y축방향입자검출부(300);를 포함하며, 상기 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 타측이 서로 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X축방향입자검출부(200)는 일단으로부터 입자가 유입되어 유동하도록 X축 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되는 X축유로(210)와, 상기 X축유로(210)의 타단으로부터 일정 이격되어 상기 X축유로(210)를 유동하는 입자를 검출하는 센서를 포함하는 X축센서부(220)를 포함하며, 상기 Y축방향입자검출부(300)는 일단으로부터 입자가 유입되어 유동하도록 Y축 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되는 Y축유로(310)와, 상기 Y축유로(310)의 타단으로부터 일정 이격되어 상기 Y축유로(310)를 유동하는 입자를 검출하는 센서를 포함하는 Y축센서부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)는 상기 X축유로(210)와 Y축유로(310)의 타측이 서로 교차하여 공간을 형성하는 공간부(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X축방향입자검출부(200)는 상기 X축유로(210)와 대응하여 상기 X축센서부(220)로부터 상기 공간부(110)로 연장되어 형성되는 X축간섭방지부(230)를 더 포함하고, 상기 Y축방향입자검출부(300)는 상기 Y축유로(310)와 대응하여 상기 Y축센서부(320)로부터 상기 공간부(110)로 연장되어 형성되는 Y축간섭방지부(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 직각으로 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 아래 수학식 2를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure 112018127376245-pat00001
Figure 112018127376245-pat00002
Figure 112018127376245-pat00003
Figure 112018127376245-pat00004
Figure 112018127376245-pat00005
,
Figure 112018127376245-pat00006
Figure 112018127376245-pat00007
,
Figure 112018127376245-pat00008
,
Figure 112018127376245-pat00009
,
Figure 112018127376245-pat00010
Figure 112018127376245-pat00011
Figure 112018127376245-pat00012
,
Figure 112018127376245-pat00013
Figure 112018127376245-pat00014
본 발명에 따른 다 방향 입자 검출기는 X축 및 Y축의 다 방향으로의 입자를 검출할 수 있되, 수평 방향 X축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 X축방향입자검출부와, 수평 방향 Y축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 Y축방향입자검출부를 서로 교차하도록 형성함으로써, 다 방향으로의 입자를 검출하기 위한 부피 증대를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다 방향 입자 검출기는 다 방향으로의 입자를 검출하되, 부피 증대를 최소화할 수 있어 소형위성 등에 적용되어 사용되기 위한 제약을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기를 사시도로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기를 A-A 방향으로 자른 사시도로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기의 내부를 평면도로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기를 개략적으로 나타낸 도면
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 다 방향 입자 검출기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기를 A-A 방향으로 자른 사시도로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기의 내부를 평면도로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기는 유입되어 유동하는 입자를 검출하되, 적어도 두 방향 이상에서 입자를 검출할 수 있는 다 방향 입자 검출기로서, 다양한 장소에 구비되어 다 입자를 검출할 수 있되, 바람직하게는 지구 대기로 유입되는 전자, 양성자 등을 검출할 수 있는 우주 방사선 측정 장치로 이용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 크게 몸체(100), X축방향입자검출부(200) 및 Y축방향입자검출부(300)를 포함하여 이루어진다.
몸체(100)는 제조의 용이성 및 구성의 단순화를 위한 직사각형 형상으로 이루어는 지는 것이 바람직하나, 한정하지 않고 용도 등에 따라 다양한 형상의 실시예가 가능함은 물론이다.
X축방향입자검출부(200)는 몸체(100)의 수평 방향으로의 X축 방향으로 형성되며, X축 방향으로 유입되어 유동하는 입자를 검출할 수 있다.
Y축방향입자검출부(300)는 몸체(100)의 수평 방향으로의 Y축 방향으로 형성되며, Y축 방향으로 유입되어 유동하는 입자를 검출할 수 있다.
이때, X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 서로 교차하여 형성된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)의 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 서로 교차하여 몸체(100)의 수평 방향으로의 X축 방향 및 Y축 방향으로 형성되므로, 입자를 검출하기 위한 구성이 몸체(100)에 구비되기 위한 공간을 절약할 수 있다.
상술된 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)를 좀 더 상세하게 설명한다.
X축방향입자검출부(200)는 X축 방향으로 일정 길이를 가지고 형성되어 일단으로 입자가 유입되어 유동하는 X축유로(210)와, X축유로(210)의 타단으로부터 이격되어 X축유로(210)를 유동하는 입자를 검출할 수 있는 센서를 포함하는 X축센서부(220)를 포함하여 이루어진다.
Y축방향입자검출부(300)는 X축 방향으로 일정 길이를 가지고 형성되어 일단으로 입자가 유입되어 유동하는 Y축유로(310)와, Y축유로(310)의 타단으로부터 이격되어 Y축유로(310)를 유동하는 입자를 검출할 수 있는 센서를 포함하는 Y축센서부(320)를 포함하여 이루어진다.
이때, X축센서부(220)와 Y축센서부(320)는 입자의 전하신호 크기를 측정하여 역으로 매질에 입사된 에너지를 계산하여 측정할 수 있다.
즉, 입자가 매질에 입자하여 통과할 시, 매질과의 상호작용을 통해 입자는 에너지를 소실하게 되며, 소실된 에너지는 매질로 전달되게 된다. 이때 전달된 에너지는 X축센서부(220)와 Y축센서부(320)의 센서 안에서 전자-정공 쌍으로 변화되어 전하신호를 발생시키게 된다.
아울러, 몸체(100)는 X축유로(210)의 타측과 Y축유로(310)의 타측이 교차하여 공간을 형성하는 공간부(110)를 포함하여 형성된다.
상술된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 X축유로(210)와 Y축유로(310)의 타측은 서로 교차하여 공간부(110)를 형성하고, X축유로(210)의 타단으로부터 이격되어 공간부(110) 후단에 위치하는 X축센서부(220)를 통해 X축유로(210)를 유동하는 입자를 검출할 수 있으며, Y축유로(310)의 타단으로부터 이격되어 공간부(110)의 후단에 위치하는 Y축센서부(320)를 통해 Y축유로(310)를 유동하는 입자를 검출할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)가 서로 교차하여 형성되므로, X축방향입자검출부(200)가 X축 방향으로 유동하는 입자를 검출할 시, Y축방향입자검출부(300)로부터 간섭되지 않도록 형성되어야 하며, 반대로 Y축방향입자검출부(300)가 Y축 방향으로 유동하는 입자를 검출할 시, X축방향입자검출부(200)로부터 간섭되지 않도록 형성되어야 한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)의 X축방향입자검출부(200)는 X축방향입자검출부(200)가 X축 방향으로 유입되어 유동하는 입자를 검출할 시, Y축방향입자검출부(300)로부터의 간섭을 방지하기 위한 X축간섭방지부(230)를 더 포함하며, Y축방향입자검출부(300)는 Y축방향입자검출부(300)가 Y축 방향으로 유입되어 유동하는 입자를 검출할 시, X축방향입자검출부(200)로부터의 간섭을 방지하기 위한 Y축간섭방지부(330)를 더 포함한다.
좀 더 상세하게는 X축간섭방지부(230)는 X축센서부(220)로부터 공간부(110) 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되며, Y축간섭방지부(330)는 Y축센서부(320)로부터 공간부(110) 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성된다.
X축간섭방지부(230)와 Y축간섭방지부(330)는 X축센서부(220) 및 Y축센서부(320)에 구비된 센서의 진행 방향 등을 고려하여 공간부(110) 방향으로 직경이 넓어지는 원뿔대 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 X축입자검출부(200)와 Y축입자검출부(300)는 수평 방향으로 서로 직각이 되도록 교차하여 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 X축 방향 및 Y축 방향으로의 입자를 각각 유입시켜 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 몸체(100)에 구비되는 X축입자검출부(200)와 Y축입자검출부(300)를 통한 공간을 절약할 수 있다.
이때, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 X축유로(210), X축센서부(220) 및 X축간섭방지부(230)를 포함하는 X축입자검출부(200)와, Y축유로(310), Y축센서부(320) 및 Y축간섭방지부(330)를 포함하는 Y축입자검출부(300)가 서로 직각으로 교차하도록 형성될 시, 후술할 식을 통해 형성될 수 있다.
우선, 단 방향 입자 검출기를 설계하고, 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)를 설계할 수 있으며, 단 방향 입자 검출기를 설계하기 위한 식은 아래 수학식 1을 통해 형성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018127376245-pat00015
Figure 112018127376245-pat00016
Figure 112018127376245-pat00017
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 상술된 바와 같이, X축 방향으로 입사하는 입자는 X축방향입자검출부(200)에서만 검출되어야 하며, Y축 방향으로 입사하는 입자는 Y축방향입자검출부(300)에서만 검출되어야 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 X축센서부(220) 또는 Y축센서부(320)가 입자를 검출하기 위한 시야각을 방해하지 말아야 한다.
상술된 요인을 충족하기 위해 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)의 교차중심과, X축간섭방지부(230) 및 Y축간섭방지부(330)의 형상은 아래 수학식 2를 통해 결정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018127376245-pat00018
Figure 112018127376245-pat00019
Figure 112018127376245-pat00020
Figure 112018127376245-pat00021
Figure 112018127376245-pat00022
,
Figure 112018127376245-pat00023
Figure 112018127376245-pat00024
,
Figure 112018127376245-pat00025
,
Figure 112018127376245-pat00026
,
Figure 112018127376245-pat00027
Figure 112018127376245-pat00028
Figure 112018127376245-pat00029
,
Figure 112018127376245-pat00030
Figure 112018127376245-pat00031
위의 수학식 2를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 아래 수학식 3에 기재된 값들을 가지며, 이를 통해 최적화된 다 방향 입자 검출기를 설계할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018127376245-pat00032
,
Figure 112018127376245-pat00033
,
Figure 112018127376245-pat00034
Figure 112018127376245-pat00035
,
Figure 112018127376245-pat00036
Figure 112018127376245-pat00037
,
Figure 112018127376245-pat00038
Figure 112018127376245-pat00039
,
Figure 112018127376245-pat00040
,
Figure 112018127376245-pat00041
,
Figure 112018127376245-pat00042
좀 더 상세하게 설명하자면, 도 4와 도 5를 참조하면, 길이(
Figure 112018127376245-pat00043
)을 가지는 Y축유로(310)의 경우, X축유로(210)의 일단에서 Y축유로(310)의 타단까지의 간섭경로에 의해, Y축간섭방지부(330)는 X축유로(310)에서 발생하는 간섭경로 보다 길이가 길어야 한다.
즉, Y축방향입자검출부(300)의 Y축간섭방지부(330)는 Y축유로(310)에 영향을 주지 않으면서, X축방향입자검출부(200)의 X축유로(210)에서 유동하는 입자들을 차단할 뿐만 아니라, X축유로(210)를 차단하지 않는 영역(도면에 간섭방지부영역으로 표시) 내에 Y축간섭방지부(330)가 형성되어야 한다.
즉, 간섭방지부영역 내에 Y축간섭방지부(330)가 형성되도록 길이를 형성하면, X축유로(210)를 통해 유동하는 입자는 Y축간섭방지부(330)에 의해 Y축센서부(220)로 진입하지 못하게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다 방향 입자 검출기(1000)는 X축 방향 및 Y축 방향으로의 입자를 검출할 수 있는 다 방향 입자 검출기이되, X축 방향 및 Y축 방향으로의 입자를 검출하는 X축입자검출부(200)와 Y축입자검출부(300)를 서로 교차하여 형성함으로써, 공간을 절약할 수 있다.
특히, 상술된 수학식들을 통해 X축입자검출부(200) 및 Y축입자검출부(300)의 형상 및 교차 중심을 최적화되도록 설계할 수 있으므로, 교차하여 형성되는 X축입자검출부(200) 및 Y축입자검출부(300)로 하여금 정확한 입자 검출이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정하지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 다 방향 입자 검출기
100 : 몸체
110 : 공간부
200 : X축방향입자검출부
210 : X축유로
220 : X축센서부
230 : X축간섭방지부
300 : Y축방향입자검출부
310 : Y축유로
320 : Y축센서부
330 : Y축간섭방지부

Claims (6)

  1. 몸체(100);
    상기 몸체(100)의 수평 방향으로의 X축 방향으로 형성되며, 일단에서 유입되어 유동하는 입자를 검출하는 X축방향입자검출부(200); 및
    상기 몸체(100)의 수평 방향으로의 Y축 방향으로 형성되며, 일단에서 유입되어 유동하는 입자를 검출하는 Y축방향입자검출부(300);를 포함하며,
    상기 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는 타측이 서로 교차하도록 형성되며,
    상기 X축방향입자검출부(200)는
    일단으로부터 입자가 유입되어 유동하도록 X축 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되는 X축유로(210)와, 상기 X축유로(210)의 타단으로부터 일정 이격되어 상기 X축유로(210)를 유동하는 입자를 검출하는 센서를 포함하는 X축센서부(220)를 포함하고,
    상기 Y축방향입자검출부(300)는
    일단으로부터 입자가 유입되어 유동하도록 Y축 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되는 Y축유로(310)와, 상기 Y축유로(310)의 타단으로부터 일정 이격되어 상기 Y축유로(310)를 유동하는 입자를 검출하는 센서를 포함하는 Y축센서부(320)를 포함하는, 다 방향 입자 검출기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체(100)는
    상기 X축유로(210)와 Y축유로(310)의 타측이 서로 교차하여 공간을 형성하는 공간부(110)를 포함하는, 다 방향 입자 검출기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 X축방향입자검출부(200)는
    상기 X축유로(210)와 대응하여 상기 X축센서부(220)로부터 상기 공간부(110)로 연장되어 형성되는 X축간섭방지부(230)를 더 포함하고,
    상기 Y축방향입자검출부(300)는
    상기 Y축유로(310)와 대응하여 상기 Y축센서부(320)로부터 상기 공간부(110)로 연장되어 형성되는 Y축간섭방지부(330)를 더 포함하는, 다 방향 입자 검출기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 X축방향입자검출부(200)와 Y축방향입자검출부(300)는
    직각으로 교차하도록 형성되는, 다 방향 입자 검출기.
  6. 삭제
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