KR102222309B1

KR102222309B1 - Coincidence-based prompt-gamma activation imaging apparatus and imaging method using the same

Info

Publication number: KR102222309B1
Application number: KR1020190025406A
Authority: KR
Inventors: 이한림; 김지석
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2021-03-04
Also published as: KR20200106772A

Abstract

본 발명에 따른 영상 장치는, 입자 빔을 조사하는 빔 조사부; 상기 입자 빔이 충돌함에 따라 즉발감마선을 발산하는 샘플이 고정될 수 있는 샘플고정부; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선의 에너지 정보를 획득하는 에너지정보 획득부; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선 중 상기 빔 조사부가 상기 입자 빔을 내보낸 방향과 수직한 일 방향인 정렬방향으로 발산된 즉발감마선만을 선별하여 정렬하는 시준기와, 상기 시준기에 의해 정렬된 즉발감마선으로부터 상기 즉발감마선의 발산위치를 획득하는 신틸레이터(scintillator)를 구비하는 위치민감형 검출부; 및 상기 에너지정보 획득부 및 상기 위치민감형 검출부에 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 에너지정보 획득부가 획득한 즉발감마선의 에너지 정보와 상기 위치민감형 검출부가 획득한 즉발감마선의 발산위치를 기초로 동시계수 방법을 이용해 상기 샘플의 2차원 핵종 분포 영상을 생성한다.An imaging apparatus according to the present invention includes: a beam irradiator for irradiating a particle beam; A sample fixing unit capable of fixing a sample emitting an instantaneous gamma ray as the particle beam collides; An energy information acquisition unit that acquires energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample; Among the instantaneous gamma rays emitted from the sample, the beam irradiation unit selects and aligns only the instantaneous gamma rays emitted in a direction perpendicular to the direction in which the particle beam was emitted, and the instantaneous gamma rays aligned by the collimator. A position-sensitive detection unit including a scintillator for obtaining a divergence position of an instantaneous gamma ray; And a processor connected to the energy information acquisition unit and the location-sensitive detection unit, wherein the processor includes: energy information of the instantaneous gamma ray obtained by the energy information acquisition unit and the emission position of the instantaneous gamma ray obtained by the position-sensitive detection unit. On the basis of, a two-dimensional nuclide distribution image of the sample is generated using a co-coefficient method.

Description

Simultaneous count-based instantaneous gamma ray irradiation imaging device and image generation method using the same {COINCIDENCE-BASED PROMPT-GAMMA ACTIVATION IMAGING APPARATUS AND IMAGING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 감마선의 방사화 영상 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gamma ray radiation imaging apparatus and an image generation method using the same.

입자(중성자, 양성자 및 탄소 등) 빔을 이용한 방사화 분석 기술은 핵반응에 의해 발생하는 특성 감마선을 측정함으로써 분석하고자 하는 체적(volume) 샘플의 구성 핵종 정보 및 위치 정보를 비파괴적으로 정량적으로 분석할 수 있다는 장점이 있어 다양한 연구 분야(의료, 재료, 고고학 분야 등)에 활용되고 있다. 하지만 방사화 분석 기술을 구현하기 위해 현재 사용되고 있는 기존의 감마선 영상 장치는 단일 슬릿의 집속 장치와 에너지 검출기를 포함하도록 구성되어 있어, 체적 샘플의 2차원 핵종 정보를 가시화하기 위한 스캐닝(scanning)이 요구되며, 이로 인해 장시간의 측정을 피할 수 없다.Activation analysis technology using a beam of particles (neutrons, protons, carbon, etc.) is a non-destructive and quantitative analysis of the component nuclide information and location information of the volume sample to be analyzed by measuring characteristic gamma rays generated by nuclear reactions. It has the advantage of being able to be used in various research fields (medical, materials, archaeology, etc.). However, the existing gamma-ray imaging device currently used to implement the radioactivity analysis technology is configured to include a single slit focusing device and an energy detector, so scanning to visualize the two-dimensional nuclide information of the volume sample is required. And, due to this, long-term measurement cannot be avoided.

또한 일부 방사선 치료 모니터링 및 폭발물 모니터링 등의 제한적인 목적을 위해 사용되는 영상 장치의 경우, 상대적인 핵종 분포의 측정만 가능하거나, 에너지 분해능이 충분하지 못하기 때문에 원소 정보의 정량적인 분석이 불가능하며 상술한 문제 및 기타 이유로 인해 제한적인 환경이나 목적을 위해서만 활용이 가능하다는 단점이 있다. In addition, in the case of imaging devices used for limited purposes, such as monitoring some radiation treatments and monitoring explosives, quantitative analysis of elemental information is impossible because it is only possible to measure the relative nuclide distribution or because the energy resolution is insufficient. There is a disadvantage that it can be used only for a limited environment or purpose due to problems and other reasons.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 동시 계수기반의 즉발감마선 방사화 영상 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve such problems, and provides a simultaneous count-based instantaneous gamma ray radiation imaging apparatus and an image generation method using the same.

본 발명의 실시예에 따른 영상 장치는, 입자 빔을 조사하는 빔 조사부; 상기 입자 빔이 충돌함에 따라 즉발감마선을 발산하는 샘플이 고정될 수 있는 샘플고정부; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선의 에너지 정보를 획득하는 에너지정보 획득부; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선 중 상기 빔 조사부가 상기 입자 빔을 내보낸 방향과 수직한 일 방향인 정렬방향으로 발산된 즉발감마선만을 선별하여 정렬하는 시준기와, 상기 시준기에 의해 정렬된 즉발감마선으로부터 상기 즉발감마선의 발산위치를 획득하는 신틸레이터(scintillator)를 구비하는 위치민감형 검출부; 및 상기 에너지정보 획득부 및 상기 위치민감형 검출부에 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 에너지정보 획득부가 획득한 즉발감마선의 에너지 정보와 상기 위치민감형 검출부가 획득한 즉발감마선의 발산위치를 기초로 동시계수 방법을 이용해 상기 샘플의 2차원 핵종 분포 영상을 생성하고, 상기 위치민감형 검출부 및 상기 에너지정보 획득부는, 상기 위치민감형 검출부 및 상기 에너지정보 획득부가 각각 바라보는 방향이 서로 소정의 각도를 형성하도록 배치된다.An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a beam irradiation unit for irradiating a particle beam; A sample fixing unit capable of fixing a sample emitting an instantaneous gamma ray as the particle beam collides; An energy information acquisition unit that acquires energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample; Among the instantaneous gamma rays emitted from the sample, the beam irradiation unit selects and aligns only the instantaneous gamma rays emitted in a direction perpendicular to the direction in which the particle beam was emitted, and the instantaneous gamma rays aligned by the collimator. A position-sensitive detection unit including a scintillator for obtaining a divergence position of an instantaneous gamma ray; And a processor connected to the energy information acquisition unit and the location-sensitive detection unit, wherein the processor includes: energy information of the instantaneous gamma ray obtained by the energy information acquisition unit and the emission position of the instantaneous gamma ray obtained by the position-sensitive detection unit. Based on the simultaneous counting method, a two-dimensional nuclide distribution image of the sample is generated, and the position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit are each viewed in a predetermined direction. Are arranged to form an angle of.

또는, 본 발명의 실시예에 따른 영상 장치는, 입자 빔을 조사하는 빔 조사부; 상기 입자 빔이 샘플에 충돌함에 따라 샘플로부터 발산된 즉발감마선의 에너지 정보를 획득하는 고순도 게르마늄 검출기인, 에너지정보 획득부; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선 중 상기 빔 조사부가 상기 입자 빔을 내보낸 방향과 수직한 일 방향인 정렬방향으로 발산된 즉발감마선만의 발산위치를 획득하는 위치민감형 검출부; 및 상기 에너지정보 획득부와 상기 위치민감형 검출부에 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 에너지정보 획득부가 획득한 즉발감마선의 에너지 정보와 상기 위치민감형 검출부가 획득한 즉발감마선의 발산위치를 기초로 상기 샘플의 2차원 핵종 분포 영상을 생성한다.Alternatively, an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a beam irradiator for irradiating a particle beam; An energy information acquisition unit, which is a high-purity germanium detector that acquires energy information of instantaneous gamma rays emitted from the sample as the particle beam collides with the sample; A position-sensitive detection unit for acquiring an emission position of only the instantaneous gamma rays emitted from the instantaneous gamma rays emitted from the sample in an alignment direction perpendicular to the direction in which the beam irradiation unit emits the particle beam; And a processor connected to the energy information acquisition unit and the position-sensitive detection unit, wherein the processor includes energy information of the instantaneous gamma ray acquired by the energy information acquisition unit and an emission position of the instantaneous gamma ray acquired by the position-sensitive detection unit. On the basis of, a 2D nuclide distribution image of the sample is generated.

본 발명의 실시예에 따른 영상 생성 방법은, 입자 빔을 샘플에 조사하는 단계; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선의 에너지 정보를 에너지정보 획득부를 이용해 획득하는 단계; 상기 샘플로부터 발산된 즉발감마선 중 상기 입자 빔의 진행방향인 조사방향과 수직한 일 방향인 정렬방향으로 발산된 즉발감마선만을 선별하여 정렬하는 단계; 상기 정렬된 즉발감마선으로부터 상기 즉발감마선의 발산위치를 위치민감형 검출부를 이용하여 획득하는 단계; 및 상기 획득된 즉발감마선의 에너지 정보와 즉발감마선의 발산위치를 기초로 동시계수 방법을 이용해 상기 샘플의 2차원 핵종 분포 영상을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 위치민감형 검출부 및 상기 에너지정보 획득부가 바라보는 방향은 소정의 각도를 형성한다.An image generating method according to an embodiment of the present invention includes the steps of irradiating a particle beam onto a sample; Acquiring energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample using an energy information acquisition unit; Selecting and aligning only the instantaneous gamma rays emitted from the sample in an alignment direction that is a direction perpendicular to an irradiation direction that is a traveling direction of the particle beam; Obtaining a divergence position of the instantaneous gamma rays from the aligned instantaneous gamma rays using a position-sensitive detection unit; And generating a two-dimensional nuclide distribution image of the sample using a simultaneous counting method based on the obtained energy information of the instantaneous gamma ray and the divergence position of the instantaneous gamma ray, wherein the position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit The viewing direction forms a predetermined angle.

이에 따라, 비교적 신속하게 샘플의 핵종 분포를 정확하게 측정할 수 있다.Accordingly, it is possible to accurately measure the nuclide distribution of the sample relatively quickly.

짧은 시간 동안 빠르게 정밀한 에너지 크기와 각 핵종의 정밀한 위치를 표시하는 핵종 분포 영상을 얻을 수 있다.In a short period of time, it is possible to obtain a radionuclide distribution image that displays the precise energy magnitude and precise location of each nuclide quickly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치의 구성요소들에 대한 3차원적 배치를 나타난 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치를 이용하여 얻어진 에너지 분포에 대한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치를 이용하여 얻어진 2차원 핵종 분포에 대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치를 이용하여 3차원 핵종 분포 영상을 얻는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a three-dimensional arrangement of components of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of energy distribution obtained using the imaging device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram of a two-dimensional nuclide distribution obtained using an imaging device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram conceptually showing a method of obtaining a 3D nuclide distribution image using an imaging device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with an understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)의 구성요소들에 대한 3차원적 배치를 나타난 도면이다.1 is a conceptual diagram of an imaging device 1 according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram showing a three-dimensional arrangement of components of the imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)는, 빔 조사부(10), 에너지정보 획득부(30), 위치민감형 검출부(40) 및 프로세서(50)를 포함하고, 샘플고정부(20)와 중성자흡수부(60)를 더 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a beam irradiation unit 10, an energy information acquisition unit 30, a position-sensitive detection unit 40, and a processor 50, A sample fixing part 20 and a neutron absorbing part 60 may be further included.

빔 조사부(10)Beam irradiation unit (10)

빔 조사부(10)는 입자 빔(B)을 조사하는 구성요소이다. 따라서 빔을 조사할 수 있도록, 발광소자를 포함할 수 있다. 빔 조사부(10)가 조사하는 입자 빔(B)의 입자는, 중성자일 수 있으나, 양성자, 탄소 원자일 수도 있고, 그 외의 다른 입자일 수도 있다.The beam irradiation unit 10 is a component that irradiates the particle beam B. Therefore, a light emitting device may be included so as to irradiate the beam. The particles of the particle beam B irradiated by the beam irradiation unit 10 may be neutrons, but may be protons, carbon atoms, or other particles.

빔 조사부(10)가 입자 빔(B)을 조사하는 방향을 조사방향(D)이라고 하자. 조사방향(D)과 수직한 일 방향은 후술할 시준기(42)의 정렬개구(421)가 연장되는 방향과 같을 수 있는데, 이러한 일 방향을 정렬방향(M)이라 하자. 조사방향(D) 및 정렬방향(M)과 모두 수직한 방향은 직교방향(T)이라 하자. 도면에서, 조사방향(D)은 x축과 나란하게 도시되었고, 정렬방향(M)은 z축과 나란하게 도시되었고, 직교방향(T)은 y축과 나란하게 도시되었다.The direction in which the beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B is referred to as the irradiation direction D. One direction perpendicular to the irradiation direction D may be the same as the direction in which the alignment opening 421 of the collimator 42 to be described later extends, and this one direction is referred to as the alignment direction M. Let the direction perpendicular to both the irradiation direction (D) and the alignment direction (M) be an orthogonal direction (T). In the drawing, the irradiation direction (D) is shown in parallel with the x-axis, the alignment direction (M) is shown in parallel with the z-axis, and the orthogonal direction (T) is shown in parallel with the y-axis.

입자 빔(B)은, 정렬방향(M)을 따라서 가지는 폭보다, 직교방향(T)을 따라 가지는 폭이 크도록 형성될 수 있다. 입자 빔(B)이 이와 같이 형성되도록, 빔 조사부(10)가 입자 빔(B)을 조사하는 개구는, 정렬방향(M)을 따라서 가지는 폭보다, 직교방향(T)을 따라서 가지는 폭이 더 크도록 형성될 수 있다. 즉 조사방향(D)에 수직한 평면으로 입자 빔(B) 또는 빔 조사부(10)가 입자 빔(B)을 조사하는 개구를 잘라서 얻을 수 있는 단면은, 정렬방향(M)을 따라서 가지는 폭보다, 직교방향(T)을 따라 가지는 폭이 더 큰 직사각형으로 형성될 수 있다.The particle beam (B) may be formed to have a larger width along the orthogonal direction (T) than the width along the alignment direction (M). In order that the particle beam B is formed in this way, the opening through which the beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B has a width along the orthogonal direction T than the width along the alignment direction M. It can be formed to be large. That is, the cross section obtained by cutting the opening through which the particle beam B or the beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B in a plane perpendicular to the irradiation direction (D) is less than the width along the alignment direction (M). , It may be formed in a rectangle having a larger width along the orthogonal direction T.

빔 조사부(10)는 원하는 형태의 입자 빔(B)을 조사하기 위해, 발광소자 외에도 광학구조를 더 포함할 수 있다. 광학구조는 입자 빔(B)을 투과시키되 입자 빔(B)이 진행하는 방향을 굴절시키거나 집속시키거나 반사시키는 구조를 포함할 수 있다.The beam irradiation unit 10 may further include an optical structure in addition to the light emitting device in order to irradiate the particle beam B of a desired shape. The optical structure may include a structure that transmits the particle beam B but refracts, focuses, or reflects a direction in which the particle beam B travels.

빔 조사부(10)는 후술할 프로세서(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 프로세서(50)로부터 제어명령을 전달받아 입자 빔(B)을 조사할 수 있고, 프로세서(50)로부터 전력을 전달받을 수도 있다.The beam irradiation unit 10 may be electrically connected to a processor 50 to be described later. Accordingly, a control command may be received from the processor 50 to irradiate the particle beam B, and power may be transmitted from the processor 50.

샘플고정부(20)Sample fixing unit (20)

샘플고정부(20)는 입자 빔(B)이 충돌함에 따라 즉발감마선을 발산하는 샘플(S)이 고정될 수 있는 구성요소이다. 따라서 샘플고정부(20)는 샘플(S)을 파지하여 고정할 수 있도록, 샘플(S)을 가압하여 파지하는 클램프를 더 포함할 수 있으나, 샘플(S)을 파지하는 구조가 이에 제한되지는 않는다. 또한 샘플고정부(20)는, 샘플(S)이 입자 빔(B)과 충돌할 수 있도록, 빔 조사부(10)로부터 조사방향(D)을 따라 이격된 위치에 배치될 수 있다.The sample fixing part 20 is a component in which the sample S that emits an instantaneous gamma ray can be fixed as the particle beam B collides. Therefore, the sample fixing part 20 may further include a clamp for pressing and holding the sample S so that the sample S can be gripped and fixed, but the structure for holding the sample S is not limited thereto. Does not. In addition, the sample fixing unit 20 may be disposed at a position spaced apart from the beam irradiation unit 10 along the irradiation direction D so that the sample S can collide with the particle beam B.

샘플고정부(20)는 샘플(S)을 파지한 상태에서, 샘플(S)이 빔 조사부(10)로부터 조사되는 입자 빔(B)과 충돌하는 위치가 변경되도록, 샘플(S)을 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 샘플고정부(20)는, 조사방향(D), 정렬방향(M), 및 직교방향(T)을 각각 따라 샘플(S)을 움직일 수 있도록 형성될 수 있다. 이러한 동작이 가능하도록, 샘플고정부(20)는 각 방향으로 연장되어 형성된 레일과, 상기 레일에 안착된 클램프를 가져 샘플(S)을 고정시킨 상태에서 이동시킬 수 있는 이동장치일 수 있다. 또한 샘플고정부(20)는 다축 이동이 가능한 로봇팔일 수 있다. 그러나 샘플고정부(20)는 상술된 구성들에 제한되지 않는다.The sample fixing unit 20 may move the sample S so that the position at which the sample S collides with the particle beam B irradiated from the beam irradiation unit 10 is changed while holding the sample S. I can. Specifically, the sample fixing part 20 may be formed to move the sample S along the irradiation direction D, the alignment direction M, and the orthogonal direction T, respectively. To enable such an operation, the sample fixing part 20 may be a moving device capable of moving the sample S in a fixed state with a rail formed to extend in each direction and a clamp mounted on the rail. In addition, the sample fixing unit 20 may be a robot arm capable of multi-axis movement. However, the sample fixing unit 20 is not limited to the above-described configurations.

샘플고정부(20)는 샘플(S)을 파지한 상태에서, 샘플(S)을 회전시킬 수도 있다. 샘플(S)이 샘플고정부(20)에 의해서 회전하는 중심이 되는 회전축이 연장된 방향은, 조사방향(D)일 수 있고, 정렬방향(M)일 수 있고, 직교방향(T)일 수도 있다. The sample fixing unit 20 may rotate the sample S while holding the sample S. The direction in which the rotation axis, which becomes the center in which the sample S is rotated by the sample fixing part 20, is extended may be the irradiation direction (D), the alignment direction (M), or the orthogonal direction (T). have.

빔 조사부(10)가 고정되고 샘플고정부(20)가 이동함에 따라 입자 빔(B)이 샘플(S)에 닿는 위치를 변경할 수도 있지만, 샘플고정부(20)가 고정되고 빔 조사부(10)가 이동함에 따라 입자 빔(B)이 샘플(S)에 닿는 위치를 변경할 수도 있다. 즉 빔 조사부(10) 및 샘플고정부(20) 중 적어도 하나는, 서로에 대해 상대운동할 수 있다. 상술한 운동 외에도 빔 조사부(10)와 샘플고정부(20)가 같이 운동할 수도 있다. 빔 조사부(10)와 샘플고정부(20)가 서로 상대운동하는 방향은, 정렬방향(M)일 수 있다.As the beam irradiation part 10 is fixed and the sample fixing part 20 moves, the position where the particle beam B touches the sample S may be changed, but the sample fixing part 20 is fixed and the beam irradiating part 10 It is also possible to change the position where the particle beam (B) touches the sample (S) as is moved. That is, at least one of the beam irradiation unit 10 and the sample fixing unit 20 may move relative to each other. In addition to the above-described movement, the beam irradiation unit 10 and the sample fixing unit 20 may exercise together. A direction in which the beam irradiation unit 10 and the sample fixing unit 20 move relative to each other may be an alignment direction (M).

중성자흡수부(60)Neutron absorption unit (60)

중성자흡수부(60)는 샘플(S)로부터 발산되는 중성자(N)를 흡수할 수 있는 구성요소이다. 중성자흡수부(60)는 에너지정보 획득부(30)와 샘플고정부(20) 사이에 위치할 수 있다. 샘플(S)에 입자 빔(B)이 충돌함으로써 샘플(S)로부터 중성자(N)가 발산된다. 샘플(S)에서 산란된 중성자(N)가 에너지정보 획득부(30)에 도달할 경우, 에너지정보 획득부(30)의 적절한 작동을 방해할 수 있다. 따라서 중성자흡수부(60)가 샘플고정부(20)와 에너지정보 획득부(30) 사이에 위치함으로써, 에너지정보 획득부(30)로 향하는 중성자(N)를 흡수하여, 중성자(N)가 에너지정보 획득부(30)에 도달하지 못하도록 할 수 있다. 에너지정보 획득부(30)에 대한 배경방사선의 영향을 최소화하는 것이다.The neutron absorbing unit 60 is a component capable of absorbing neutrons N emitted from the sample S. The neutron absorption unit 60 may be located between the energy information acquisition unit 30 and the sample fixing unit 20. When the particle beam B collides with the sample S, neutrons N are emitted from the sample S. When the neutrons (N) scattered from the sample (S) reach the energy information acquisition unit 30, it may interfere with the proper operation of the energy information acquisition unit 30. Therefore, since the neutron absorbing unit 60 is located between the sample fixing unit 20 and the energy information obtaining unit 30, it absorbs the neutrons N directed to the energy information obtaining unit 30, so that the neutrons N are It is possible to prevent it from reaching the information acquisition unit 30. To minimize the effect of background radiation on the energy information acquisition unit 30.

중성자(N)를 흡수하기 위해, 중성자흡수부(60)는, 리튬(lithium)-6이 농축된 리튬 글래스일 수 있다. 리튬-6은 열중성자(N) 흡수 단면적이 커, 중성자(N)의 흡수를 용이하게 수행할 수 있다. 중성자흡수부(60)는 중성자(N)는 흡수하되, 입자 빔(B)이 샘플(S)에 충돌함으로써 생성되어 에너지정보 획득부(30)로 향하는 즉발감마선(G3)은 통과시킬 수 있도록, 원자번호(atomic number)가 작은 원소로 구성된 재질로 형성될 수 있다.In order to absorb the neutrons (N), the neutron absorbing unit 60 may be a lithium glass in which lithium-6 is concentrated. Lithium-6 has a large thermal neutron (N) absorption cross-sectional area, and can easily absorb neutrons (N). The neutron absorbing unit 60 absorbs the neutrons (N), but the particle beam (B) is generated by colliding with the sample (S) so that the instantaneous gamma rays (G3) directed to the energy information acquisition unit 30 can pass, It may be formed of a material composed of an element having a small atomic number.

에너지정보 획득부(30)Energy information acquisition unit (30)

에너지정보 획득부(30)는, 샘플(S)로부터 발산된 즉발감마선의 에너지 정보를 획득하는 구성요소이다. 상술한 것과 같이, 샘플(S)에 입자 빔(B)이 충돌하면, 감마선이 그로부터 발생하여 발산할 수 있다. 즉발감마선이란 여기서 입자 빔(B)에 의해 샘플(S)로부터 발산되는 감마선을 의미한다. 에너지정보 획득부(30)는, 즉발감마선 중 에너지정보 획득부(30)로 전달된 즉발감마선(G3)으로부터, 즉발감마선(G3)이 가지는 에너지와 관련된 정보를 획득한다. 이러한 작용을 위해, 에너지정보 획득부(30)는, 게르마늄을 포함하여 구성되는 고순도 게르마늄 검출기(High Purity Germanium Detector, HPGe Detector)일 수 있다.The energy information acquisition unit 30 is a component that acquires energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample S. As described above, when the particle beam B collides with the sample S, gamma rays may be generated and diverged therefrom. The instantaneous gamma ray here means the gamma ray emitted from the sample S by the particle beam B. The energy information acquisition unit 30 acquires information related to energy of the instantaneous gamma rays G3 from the instantaneous gamma rays G3 transmitted to the energy information acquisition unit 30 among instantaneous gamma rays. For this function, the energy information acquisition unit 30 may be a high purity germanium detector (HPGe Detector) comprising germanium.

후술할 위치민감형 검출부(40), 샘플고정부(20) 및 에너지정보 획득부(30)는, 정렬방향(M)을 따라 순서대로 배열될 수 있다. 그러나 고에너지의 입자 빔(B)을 사용할 경우, 배경 방사선들이 조사방향(D)으로 발생할 수 있고, 이러한 방사선이 에너지정보 획득부(30)에 영향을 줄 수 있다. 따라서 샘플고정부(20)와 위치민감형 검출부(40)가 정렬방향(M)을 따라 순서대로 나열되되, 에너지정보 획득부(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 것보다 빔 조사부(10)에 인접하게 배치되어, 샘플고정부(20)를 비스듬히 바라보게 배치될 수 있다. 즉 샘플고정부(20)와 위치민감형 검출부(40)를 이은 직선은 정렬방향(M)과 나란하되, 샘플고정부(20)와 에너지정보 획득부(30)를 이은 직선은, 정렬방향(M)과 조사방향(D)의 중간 방향일 수 있다.The position-sensitive detection unit 40, the sample fixing unit 20, and the energy information acquisition unit 30, which will be described later, may be arranged in order along the alignment direction M. However, when a high-energy particle beam B is used, background radiation may be generated in the irradiation direction D, and such radiation may affect the energy information acquisition unit 30. Therefore, the sample fixing unit 20 and the position-sensitive detection unit 40 are arranged in order along the alignment direction M, but the energy information acquisition unit 30 is a beam irradiation unit 10 than those shown in FIGS. 1 and 2. ) Is disposed adjacent to, the sample fixing part 20 may be disposed to look at an angle. That is, the straight line connecting the sample fixing unit 20 and the position-sensitive detection unit 40 is parallel to the alignment direction M, but the straight line connecting the sample fixing unit 20 and the energy information acquisition unit 30 is the alignment direction ( It may be an intermediate direction between M) and the irradiation direction (D).

위치민감형 검출부(40)Position sensitive detection unit (40)

위치민감형 검출부(40)는, 샘플(S)로부터 발산된 즉발감마선(G1)으로부터, 해당 즉발감마선(G1)이 발산된 발산위치를 획득하는 구성요소이다. 이와 같이 작동하기 위해, 위치민감형 검출부(40)는 시준기(42)와 신틸레이터(41, scintillator)를 구비할 수 있다. The position-sensitive detection unit 40 is a component that acquires a divergence position from which the instantaneous gamma ray G1 is emitted from the instantaneous gamma ray G1 emitted from the sample S. In order to operate in this manner, the position-sensitive detection unit 40 may include a collimator 42 and a scintillator 41.

시준기(42)는 샘플(S)로부터 발산된 즉발감마선 중 정렬방향(M)으로 발산된 즉발감마선(G1)만을 선별하여 정렬하는 구성요소이다. 따라서 시준기(42)는, 정렬방향(M)을 따라 연장되고 개방되는 정렬개구(421)를 복수 개 구비할 수 있다. 정렬개구(421)가 이와 같이 형성되어, 정렬방향(M)과 나란하지 않은 방향으로 샘플(S)로부터 발산된 즉발감마선(G2)은, 정렬개구(421)를 통과하지 못한다.The collimator 42 is a component that selects and aligns only the instantaneous gamma rays G1 emitted in the alignment direction M among the instantaneous gamma rays emitted from the sample S. Accordingly, the collimator 42 may include a plurality of alignment openings 421 extending and opening along the alignment direction M. The alignment opening 421 is formed in this way, and the instantaneous gamma ray G2 emitted from the sample S in a direction not parallel to the alignment direction M does not pass through the alignment opening 421.

정렬개구(421)가 이와 같이 형성됨으로써, 정렬방향(M)을 따라 샘플(S)로부터 발산된 즉발감마선(G1)을 신틸레이터(41)로 안내할 수 있다. 즉 시준기(42)는 다공성의 집속장치일 수 있다. 복수의 정렬개구(421)는 직교방향(T)과 조사방향(D)을 따라 격자모양으로 배열될 수 있다. 따라서, 직교방향(T)과 조사방향(D)을 두 축으로 하는 2차원 평면(이하 x-y평면)에 정렬개구(421)가 나열될 수 있다. 정렬개구(421)가 이와 같이 배열되어, x-y 평면으로 샘플(S)을 자른 단면에서 샘플(S)의 각 위치로부터 발산되는 즉발감마선(G1)이, 각각의 위치에 해당하는 정렬개구(421)를 통해 신틸레이터(41)로 진입할 수 있다.Since the alignment opening 421 is formed in this way, the instantaneous gamma ray G1 emitted from the sample S along the alignment direction M can be guided to the scintillator 41. That is, the collimator 42 may be a porous focusing device. The plurality of alignment openings 421 may be arranged in a lattice shape along an orthogonal direction (T) and an irradiation direction (D). Accordingly, the alignment openings 421 may be arranged on a two-dimensional plane (hereinafter, referred to as x-y plane) having two axes of the orthogonal direction T and the irradiation direction D. The alignment openings 421 are arranged in this way, and the instantaneous gamma rays G1 emitted from each position of the sample S in the cross section of the sample S cut in the xy plane are the alignment openings 421 corresponding to each position. Through the scintillator 41 can be entered.

신틸레이터(41)는 시준기(42)에 의해 정렬된 즉발감마선(G1)으로부터 해당 즉발감마선(G1)의 발산위치를 획득하는 구성요소이다. 신틸레이터(41)는 픽셀형 섬광 검출기일 수 있다. 신틸레이터(41)는 시준기(42)를 통과한 즉발감마선(G1)과 반응하여, 그 위치를 획득할 수 있다. 픽셀형 섬광 검출기는, 감마선이 닿으면 이를 흡수하여 전자기파를 발생시키는 섬광체와, 발생한 전자기파를 전기적 신호로 측정하는 포토다이오드를 포함할 수 있고, 이를 평면에 픽셀과 같이 분포시켜 형성될 수 있다. The scintillator 41 is a component that acquires the divergence position of the instantaneous gamma ray G1 from the instantaneous gamma ray G1 aligned by the collimator 42. The scintillator 41 may be a pixel type scintillation detector. The scintillator 41 may react with the instantaneous gamma ray G1 passing through the collimator 42 to obtain a position thereof. The pixel-type scintillation detector may include a scintillator that absorbs gamma rays and generates electromagnetic waves when gamma rays are touched, and a photodiode that measures the generated electromagnetic waves as an electrical signal, and may be formed by distributing them like pixels on a plane.

샘플고정부(20), 시준기(42) 및 신틸레이터(41)는, 정렬방향(M)을 따라 순서대로 배열될 수 있다. 따라서 샘플고정부(20)로부터 발생한 즉발감마선이 시준기(42)를 거쳐 신틸레이터(41)로 전달될 수 있다. The sample fixing unit 20, the collimator 42, and the scintillator 41 may be arranged in order along the alignment direction M. Accordingly, the instantaneous gamma ray generated from the sample fixing unit 20 may be transmitted to the scintillator 41 through the collimator 42.

프로세서(50)Processor(50)

프로세서(50)는 프로세서(50)는 제어명령을 수행하는 논리 연산이 가능한 소자를 포함하는 구성요소로, CPU(Central Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 프로세서(50)는 에너지정보 획득부(30) 및 위치민감형 검출부(40)에 연결되고, 다른 구성요소들에도 연결될 수 있다. 프로세서(50)는 제어명령에 따른 신호를 각 구성요소들에 전달할 수 있고, 각종 센서 또는 획득부들에 연결되어 획득된 정보를 신호의 형태로 전달받을 수 있다. 프로세서(50)는 각각의 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 도선으로 연결되거나, 무선으로 통신 가능한 통신 모듈을 더 가져 상호 통신할 수 있다.The processor 50 is a component including an element capable of a logical operation that performs a control command, and may include a CPU (Central Processing Unit). The processor 50 is connected to the energy information acquisition unit 30 and the location-sensitive detection unit 40, and may be connected to other components. The processor 50 may transmit a signal according to the control command to each component, and receive information obtained by being connected to various sensors or acquisition units in the form of a signal. Since the processor 50 may be electrically connected to each of the components, it is possible to communicate with each other by further having a communication module capable of being connected by a wire or capable of wireless communication.

프로세서(50)가 수행하는 제어명령은 저장매체에 저장되어 활용될 수 있고, 저장매체는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 서버, 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 장치일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 저장매체에는 이 밖에도 프로세서(50)가 작업을 수행하기 위해 필요로 하는 데이터 등이 더 저장될 수 있다. The control command executed by the processor 50 may be stored in a storage medium and used, and the storage medium may be a device such as a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), a server, a volatile medium, a nonvolatile medium, etc. However, the type is not limited thereto. In addition to this, data required for the processor 50 to perform a task may be further stored in the storage medium.

프로세서(50)는 에너지정보 획득부(30)가 획득한 즉발감마선의 에너지 정보와, 위치민감형 검출부(40)가 획득한 즉발감마선의 발산위치를 전달받아, 이를 기초로 동시계수 방법을 이용해 샘플(S)의 2차원 핵종 분포 영상(P)을 생성할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 더 참조하여, 프로세서(50)가 철(Fe)과 니켈(Ni)을 포함한 샘플(S)의 2차원 핵종 분포 영상(P)을 생성하는 예시적인 과정에 대해서 설명한다.The processor 50 receives the energy information of the instantaneous gamma ray acquired by the energy information acquisition unit 30 and the divergence position of the instantaneous gamma ray acquired by the position-sensitive detection unit 40, and samples it using a simultaneous counting method. The two-dimensional nuclide distribution image (P) of (S) can be generated. Hereinafter, an exemplary process in which the processor 50 generates a two-dimensional nuclide distribution image P of a sample S containing iron (Fe) and nickel (Ni) will be described with further reference to FIGS. 3 and 4 do.

도 1 및 도 2에서, 빔 조사부(10)가 조사방향(D)을 따라 샘플(S)에 입자 빔(B)을 조사한다. 입자 빔(B)이 샘플(S)에 충돌하고, 샘플(S)로부터 즉발감마선이 방출되어 각각 에너지정보 획득부(30)와 위치민감형 검출부(40)에 도달한다. 이 중 위치민감형 검출부(40)에서 발산위치 정보의 획득을 위해 사용되는 즉발감마선은, 정렬방향(M)과 나란하게 발산된 즉발감마선이다. 입자 빔(B)이 직교방향(T)을 따라서 가지는 폭이, 이동방향을 따라서 가지는 폭보다 크므로, 각 검출부에 도달하는 즉발감마선은, 샘플(S)을 x-y 평면으로 자른 단면 상에 위치한 각 개소에서 발산된 즉발감마선이다.1 and 2, the beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B onto the sample S along the irradiation direction D. The particle beam B collides with the sample S, and instantaneous gamma rays are emitted from the sample S to reach the energy information acquisition unit 30 and the position sensitive detection unit 40, respectively. Among them, the instantaneous gamma ray used by the position-sensitive detection unit 40 to obtain the divergent position information is an instantaneous gamma ray that is emitted parallel to the alignment direction M. Since the width of the particle beam (B) along the orthogonal direction (T) is larger than the width along the movement direction, the instantaneous gamma ray reaching each detection unit is It is an instantaneous gamma ray emitted from the site.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)를 이용하여 얻어진 에너지 분포에 대한 그래프이다. 전달된 즉발감마선(G3)으로부터, 에너지정보 획득부(30)가 에너지 분포를 도 3의 그래프와 같이 얻을 수 있다. 그래프를 참조하면, 철과 니켈에 해당하는 피크들이 포함되어 있으므로, 샘플(S)에는 철과 니켈이 분포되어 있음을 알 수 있으며, 각 핵종에서 발생한 즉발감마선의 자세한 에너지 크기를 확인할 수 있다.3 is a graph of the energy distribution obtained using the imaging device 1 according to an embodiment of the present invention. From the transmitted instantaneous gamma ray G3, the energy information acquisition unit 30 may obtain an energy distribution as shown in the graph of FIG. 3. Referring to the graph, since peaks corresponding to iron and nickel are included, it can be seen that iron and nickel are distributed in the sample S, and the detailed energy magnitude of the instantaneous gamma ray generated from each nuclide can be confirmed.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)를 이용하여 얻어진 2차원 핵종 분포에 대한 도면이다. 정렬개구(421)를 통과해서 신틸레이터(41)에 전달된 즉발감마선(G1)으로부터, 샘플(S)이 입자 빔(B)과 충격한 위치를 포함하는 x-y평면으로 샘플(S)을 잘랐을 때 그 단면에서의 핵종 분포를 개략적으로 얻을 수 있다. 샘플(S)의 각 위치에 배치된 핵종에 따라, 입자 빔(B)이 충격해서 방출시키는 즉발감마선의 에너지 크기가 다르다. 따라서 위치민감형 검출부(40)가 각 위치별로 정확한 에너지 크기를 특정할 수는 없어도, x-y 평면으로 샘플(S)을 잘랐을 때 얻을 수 있는 단면의 개략적인 에너지 분포를 알 수 있고, 이로부터 개략적인 해당 단면에서 핵종 분포를 유추할 수 있다.4 is a diagram of a two-dimensional distribution of nuclides obtained using the imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. When the sample (S) is cut from the instantaneous gamma ray (G1) transmitted to the scintillator 41 through the alignment opening 421 into the xy plane including the position where the sample (S) impacted the particle beam (B) The distribution of nuclides in that cross section can be obtained schematically. Depending on the nuclides disposed at each position of the sample S, the energy intensity of the instantaneous gamma rays emitted by the particle beam B by impacting is different. Therefore, although the position-sensitive detection unit 40 cannot specify the exact amount of energy for each position, it is possible to know the rough energy distribution of the cross section that can be obtained when the sample S is cut in the xy plane. The distribution of nuclides can be inferred from that cross section.

프로세서(50)는 이렇게 위치민감형 검출부(40)에서 전달받은 정보로부터 얻어진 즉발감마선의 발산위치에, 에너지정보 획득부(30)에서 전달받은 정보로부터 얻어진 샘플(S)의 에너지 정보를 동시 계수 방법으로 조합하여, 유효 이벤트로 판단된 경우의 데이터들을 모아 도 4와 같이 각 위치에서 발산된 즉발감마선의 자세한 에너지 크기를 표시한, 2차원 핵종 분포 영상(P)을 생성할 수 있다. 도 4를 참조하면, 예시적인 샘플(S)에서, 2차원 핵종 분포 영상(P)의 중심 영역(P1)에 니켈이 배치되고, 이를 둘러싼 영역(P2)에 철이 배치됨을 알 수 있다.The processor 50 simultaneously counts the energy information of the sample S obtained from the information received from the energy information acquisition unit 30 at the emission position of the instantaneous gamma ray obtained from the information received from the position-sensitive detection unit 40. As shown in FIG. 4, a 2D nuclide distribution image P may be generated in which the detailed energy intensity of the instantaneous gamma ray emitted from each location is displayed by collecting data when it is determined as a valid event. Referring to FIG. 4, in an exemplary sample S, it can be seen that nickel is disposed in the central region P1 of the 2D nuclide distribution image P, and iron is disposed in the surrounding region P2.

이와 같은 방식으로 핵종 분포 영상을 생성함에 따라, 각 감마선의 발산 위치에 대한 정밀한 에너지 크기를 측정함에 따라 오랜 시간에 걸쳐서 핵종 분포 영상을 얻어야 했던 기존의 기술과 달리, 짧은 시간 동안 빠르게 정밀한 에너지 크기와 각 핵종의 정밀한 위치를 표시하는 핵종 분포 영상을 얻을 수 있다.As the nuclide distribution image is generated in this way, unlike the existing technology that had to obtain the nuclide distribution image over a long period of time by measuring the precise energy level for the emission position of each gamma ray, It is possible to obtain a nuclide distribution image indicating the precise location of each nuclide.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치(1)를 이용하여 3차원 핵종 분포 영상을 얻는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.5 is a diagram conceptually showing a method of obtaining a 3D nuclide distribution image using the imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

상술한 것과 같이, 빠르게 핵종 분포 영상을 얻을 수 있으므로, 2차원의 핵종 분포 영상을 여러 개 만들어, 이를 종합하여 샘플(S)의 입체적인 핵종 분포 영상을 생성할 수 있다.As described above, since it is possible to quickly obtain a nuclide distribution image, several two-dimensional nuclide distribution images can be created and synthesized to generate a three-dimensional nuclide distribution image of the sample S.

빔 조사부(10)는 입자 빔(B)을 샘플(S)에 조사한다. 입자 빔(B)이 샘플(S)에 조사됨에 따라, 해당 빔 접촉 위치를 포함하는 x-y평면으로 샘플(S)을 자른 단면에서의 2차원 핵종 분포 영상(P)을, 상술한 것과 같이 프로세서(50)가 생성할 수 있다.The beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B onto the sample S. As the particle beam (B) is irradiated to the sample (S), a two-dimensional nuclide distribution image (P) in the cross section of the sample (S) cut with the xy plane including the beam contact position is obtained by the processor ( 50) can be created.

빔 조사부(10) 및 샘플고정부(20) 중 적어도 하나는, 정렬방향(M)을 따라 서로에 대해 상대운동할 수 있다. 도 5에서는 빔 조사부(10)가 고정되고, 샘플(S)은 샘플고정부(20)에 고정된 상태에서, 샘플고정부(20)가 정렬방향(M)으로 이동하는 상황을 표현하였다.At least one of the beam irradiation unit 10 and the sample fixing unit 20 may move relative to each other along the alignment direction M. In FIG. 5, a state in which the beam irradiation unit 10 is fixed and the sample S is fixed to the sample fixing unit 20, and the sample fixing unit 20 moves in the alignment direction M is expressed.

빔 조사부(10)는, 샘플고정부(20)와 빔 조사부(10)가 정렬방향(M)을 따라 상대운동하여 서로간의 거리가 변화한 뒤, 입자 빔(B)을 샘플(S)에 조사할 수 있다. 이와 같이 거리가 변화한 후 샘플(S)에 조사된 입자 빔(B)에 의해, 즉발감마선이 에너지정보 획득부(30) 및 위치민감형 검출부(40)에 전달된다. 전달된 즉발감마선으로부터 에너지정보 획득부(30)와 위치민감형 검출부(40)는 각각 에너지 정보와 발산위치를 획득할 수 있다. 이러한 에너지 정보와 발산위치는 프로세서(50)로 전달되어, 변화된 위치에서의 2차원 핵종 분포 영상(P)을 생성하는 기초로 사용된다. The beam irradiation unit 10 irradiates the particle beam B to the sample S after the sample fixing unit 20 and the beam irradiation unit 10 move relative to each other in the alignment direction M, and the distance between them is changed. can do. After the distance is changed, the instantaneous gamma ray is transmitted to the energy information acquisition unit 30 and the position sensitive detection unit 40 by the particle beam B irradiated to the sample S. The energy information acquisition unit 30 and the position-sensitive detection unit 40 from the transmitted instantaneous gamma ray may respectively acquire energy information and an emission position. The energy information and the emission position are transmitted to the processor 50 and used as a basis for generating a two-dimensional nuclide distribution image P at the changed position.

이와 같이, 샘플고정부(20)와 빔 조사부(10)가 상대이동 할 때 마다, 입자 빔(B)을 샘플(S)에 조사하여 2차원 핵종 분포 영상(P)을 각각의 위치에서 얻을 수 있다. 프로세서(50)는, 정렬방향(M)을 기준으로 샘플(S)의 각 위치에서 얻어진 2차원 핵종 분포 영상(P)을 이용하여, 샘플(S)에 대한 3차원 핵종 분포 영상을 더 생성할 수 있다. 프로세서(50)는, 3차원 공간에서, 각각의 2차원 핵종 분포 영상(P)을 정렬방향(M) 상에서의 위치에 따라 순서대로 나열함에 따라, 샘플(S)의 3차원 핵종 분포 영상을 생성할 수 있다.In this way, whenever the sample fixing unit 20 and the beam irradiating unit 10 move relative to each other, the particle beam (B) is irradiated to the sample (S) to obtain a two-dimensional nuclide distribution image (P) at each position. have. The processor 50 may further generate a 3D nuclide distribution image for the sample S by using the 2D nuclide distribution image P obtained at each position of the sample S based on the alignment direction M. I can. The processor 50 generates a 3D nuclide distribution image of the sample S by arranging each 2D nuclide distribution image P in order according to a position in the alignment direction M in a 3D space. can do.

샘플고정부(20)와 빔 조사부(10)가 서로 상대이동 할 때, 얼마만큼의 샘플(S) 이동부와 빔 조사부(10)의 거리가 변화할 때 마다 빔 조사부(10)가 입자 빔(B)을 조사할 것인지를 나타내는 단위 거리는, 작업자가 원하는 3차원 핵종 분포 영상의 정밀도에 따라 적절히 선택할 수 있다.When the sample fixing unit 20 and the beam irradiation unit 10 move relative to each other, the beam irradiation unit 10 changes the particle beam ( The unit distance indicating whether to irradiate B) can be appropriately selected according to the precision of the 3D nuclide distribution image desired by the operator.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above, even if all the constituent elements constituting the embodiments of the present invention have been described as being combined into one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the constituent elements may be selectively combined and operated in one or more. In addition, terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, excluding other components. It should not be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art, unless otherwise defined, to which the present invention belongs. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

1 : 영상 장치
10 : 빔 조사부
20 : 샘플고정부
30 : 에너지정보 획득부
40 : 위치민감형 검출부
41 : 신틸레이터
42 : 시준기
50 : 프로세서
60 : 중성자흡수부
421 : 정렬개구
B : 입자 빔
D : 조사방향
G1, G2, G3 : 즉발감마선
M : 정렬방향
N : 중성자
P : 2차원 핵종 분포 영상
S : 샘플
T : 직교방향1: video device
10: beam irradiation unit
20: Sample fixing
30: Energy Information Acquisition Department
40: position sensitive detection unit
41: scintillator
42: collimator
50: processor
60: neutron absorption unit
421: Alignment opening
B: particle beam
D: irradiation direction
G1, G2, G3: Instant gamma rays
M: Alignment direction
N: neutron
P: 2D nuclide distribution image
S: sample
T: Orthogonal direction

Claims

A beam irradiation unit for irradiating a particle beam;
A sample fixing unit capable of fixing a sample emitting an instantaneous gamma ray as the particle beam collides;
An energy information acquisition unit that acquires energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample;
Among the instantaneous gamma rays emitted from the sample, the beam irradiation unit selects and aligns only the instantaneous gamma rays emitted in a direction perpendicular to the direction in which the particle beam was emitted, and the instantaneous gamma rays aligned by the collimator. A position-sensitive detection unit including a scintillator for obtaining a divergence position of an instantaneous gamma ray; And
And a processor connected to the energy information acquisition unit and the location-sensitive detection unit,
The processor is:
Based on the energy information of the instantaneous gamma ray acquired by the energy information acquisition unit and the divergence position of the instantaneous gamma ray acquired by the position-sensitive detection unit, a two-dimensional nuclide distribution image of the sample is generated,
The position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit, the position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit are arranged to form a predetermined angle to each other in a direction to which the position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit.

The method of claim 1,
The imaging apparatus further comprising a neutron absorbing unit positioned between the energy information obtaining unit and the sample fixing unit to absorb neutrons emitted from the sample.

The method of claim 2,
The neutron absorbing part is a lithium glass in which lithium-6 is concentrated.

The method of claim 1,
The sample fixing unit moves the sample so that the position at which the sample collides with the particle beam irradiated from the beam irradiation unit is changed.

The method of claim 4,
The sample fixing part is formed to move the sample along an irradiation direction which is a direction in which the beam irradiation unit irradiates the particle beam, the alignment direction, and a direction orthogonal to both the irradiation direction and the alignment direction, Video device.

The method of claim 1,
The energy information acquisition unit is a high-purity germanium detector, an imaging device.

The method of claim 1,
The position-sensitive detection unit, the sample fixing unit, and the energy information acquisition unit are arranged in order along the alignment direction.

The method of claim 1,
At least one of the beam irradiation unit and the sample fixing unit moves relative to each other along the alignment direction.

The method of claim 8,
When the distance between the beam irradiation unit and the sample fixing unit changes based on the alignment direction, the energy information acquisition unit and the position-sensitive detection unit may be configured from an instantaneous gamma ray emitted by the irradiated particle beam after the distance is changed. Each acquires energy information and emission location,
The processor further generates a 3D nuclide distribution image for the sample by using a 2D nuclide distribution image at each position of the sample based on the alignment direction.

The method of claim 1,
The particle beam is formed such that the width of the particle beam is greater along the direction of irradiation from the beam irradiation unit and a direction orthogonal to the direction perpendicular to the alignment direction than a width along the alignment direction.

The method of claim 1,
The collimator includes a plurality of alignment openings that extend and open along the alignment direction to guide the instantaneous gamma rays emitted from the sample along the alignment direction to the scintillator.

Irradiating a particle beam onto the sample;
Acquiring energy information of the instantaneous gamma ray emitted from the sample using an energy information acquisition unit;
Selecting and aligning only the instantaneous gamma rays emitted from the sample in an alignment direction that is a direction perpendicular to an irradiation direction that is a traveling direction of the particle beam;
Obtaining a divergence position of the instantaneous gamma rays from the aligned instantaneous gamma rays using a position-sensitive detection unit; And
Generating a two-dimensional nuclide distribution image of the sample using a simultaneous coefficient method based on the obtained energy information of the instantaneous gamma ray and the divergence position of the instantaneous gamma ray,
The position-sensitive detection unit and the energy information acquisition unit viewing direction forms a predetermined angle, the image generating method.

The method of claim 12,
Moving at least one of a beam irradiation unit for irradiating the particle beam onto the sample and a sample fixing unit to which the sample is fixed relative to each other along the alignment direction;
When the distance between the beam irradiation unit and the sample fixing unit changes based on the alignment direction, obtaining energy information and an emission position from instantaneous gamma rays emitted by the irradiated particle beam after the distance is changed; And
The method further comprising generating a 3D nuclide distribution image for the sample by using a 2D nuclide distribution image at each position of the sample based on the alignment direction.