KR102238857B1 - Accelerated Mass Spectrometry Cyclotron System - Google Patents

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KR102238857B1
KR102238857B1 KR1020190011032A KR20190011032A KR102238857B1 KR 102238857 B1 KR102238857 B1 KR 102238857B1 KR 1020190011032 A KR1020190011032 A KR 1020190011032A KR 20190011032 A KR20190011032 A KR 20190011032A KR 102238857 B1 KR102238857 B1 KR 102238857B1
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채종서
이종철
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 질량이 상이한 적어도 두 종류 이상의 하전입자를 동시에 인출하여 카운팅함으로써, 분석 소요시간 및 요구 샘플 수를 감소시키는 장점이 있는 가속 질량분석 사이클로트론 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an accelerated mass spectrometry cyclotron system having the advantage of reducing the time required for analysis and the number of samples required by simultaneously drawing and counting at least two types of charged particles having different masses.

Description

가속 질량분석 사이클로트론 시스템{Accelerated Mass Spectrometry Cyclotron System}Accelerated Mass Spectrometry Cyclotron System

본 발명은 다중 입자를 가속시키는 가속 질량분석 사이클로트론 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an accelerated mass spectrometry cyclotron system for accelerating multiple particles.

종래의 가속 질량분석 사이클로트론 시스템에 포함된 인플렉터는 한 종류의 입자만 분해가 가능했다.The inflector included in the conventional accelerated mass spectrometry cyclotron system was capable of decomposing only one type of particle.

사이클로트론 내부에서 인플렉터는 자기장의 중심부에 위치하며, 하전 입자는 전자석의 자기장 그리고 인플렉터에서 발생하는 전기장에 의한 로렌츠 힘에 의해 가속되는 궤도가 수정된다.Inside the cyclotron, the inflector is located in the center of the magnetic field, and the orbit of charged particles is modified by the Lorentz force caused by the magnetic field of the electromagnet and the electric field generated by the inflector.

인플렉터에 인가되는 전압은 DC로 -9~-10kV의 고전압이 인가된다. 인플렉터를 통과하는 하전입자의 q/m은 고전압과 인플렉터의 구조를 통해 최적화된다. 따라서 DC로 인가되는 하나의 인플렉터는 한 종류의 입자만 인출된다. The voltage applied to the inflector is DC, and a high voltage of -9~-10kV is applied. The q/m of charged particles passing through the inflector is optimized through the high voltage and the structure of the inflector. Therefore, only one type of particle is extracted from one inflector applied to DC.

기존의 사이클로트론 가속 질량분석 방법은 각 하전입자 (예컨대, 12-C, 13-C, 14-C)들의 q/m 상태에 최적화된 사이클로트론 구동 조건으로 각각 1 종류의 하전 입자만 카운팅하여 측정했다.In the conventional cyclotron accelerated mass spectrometry method, only one type of charged particle was counted and measured under the cyclotron driving conditions optimized for the q/m state of each charged particle (eg, 12-C, 13-C, 14-C).

따라서, 상이한 종류의 하전입자를 카운팅하는 경우에, 입자의 종류에 따라 여러 번 하전입자를 카운팅해야 하므로 분석시간이 증가하며 전체 부석시간에 소요되는 샘플 수가 증가한 단점이 있었다.Therefore, in the case of counting different types of charged particles, there is a disadvantage in that the analysis time increases and the number of samples required for the total pumice time increases because the charged particles must be counted several times according to the type of particles.

일본특허공개공보 2006-520072 (2006.08.31 공개)Japanese Patent Publication 2006-520072 (published on August 31, 2006)

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 가속 질량분석 사이클로트론 시스템에서 질량이 상이한 적어도 두 종류 이상의 하전입자를 인출하는 것이다. The present invention is to solve the above problem, and is to extract at least two kinds of charged particles having different masses in an accelerated mass spectrometry cyclotron system.

본 발명의 일 실시예에 따른 가속 질량분석 사이클로트론 시스템은 요크의 외부에 설치되고, 질량이 상이한 적어도 두 종류의 하전입자를 생성하는 하전입자 소스(10), 상기 요크(20) 내부의 상부에 위치하는 상부 전자석(30), 상기 요크(20) 내부의 하부에 위치하는 하부 전자석(40), 외부로부터 전류를 공급받아 고주파 전장을 발생시켜, 상기 하전입자를 가속시키는 디(dee) 전극, 상기 상부 전자석(30)과 하부 전자석(40) 사이에 배치되고, 상기 하전입자 소스(10)와 동일한 중심축을 갖는 인플렉터부(60)를 포함하는 사이클로트론(100); 상기 인플렉터부(60)에 펄스파 형태의 고전압을 인가하는 고전압 전원공급장치; 및 상기 사이클로트론(100) 내부에서 가속되어 출력된 하전입자를 카운팅하는 하전입자 카운팅부400)를 포함할 수 있다.Accelerated mass spectrometry cyclotron system according to an embodiment of the present invention is installed outside the yoke, a charged particle source 10 that generates at least two types of charged particles having different masses, and is located at the top of the inside of the yoke 20 An upper electromagnet 30, a lower electromagnet 40 located below the yoke 20, a dee electrode for accelerating the charged particles by generating a high-frequency electric field by receiving current from the outside, and the upper part A cyclotron 100 disposed between the electromagnet 30 and the lower electromagnet 40 and including an inflector unit 60 having the same central axis as the charged particle source 10; A high voltage power supply for applying a high voltage in the form of a pulse wave to the inflector unit 60; And a charged particle counting unit 400 for counting charged particles that are accelerated and output in the cyclotron 100.

또한, 상기 하전입자 소스(10)는 질량이 상이한 적어도 두 종류의 하전입자를 생성하여 상기 인플렉터부(60)로 전달할 수 있다.In addition, the charged particle source 10 may generate at least two types of charged particles having different masses and transfer them to the inflector unit 60.

또한, 인플렉터부(60)는 길이 방향으로 휜 구조를 갖는 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)를 포함할 수 있다.In addition, the inflector unit 60 may include a first inflector 61 and a second inflector 62 having a structure bent in the longitudinal direction.

또한, 상기 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)는 상기 하전입자 소스(10)로부터 질량이 상이한 두 종류의 하전입자를 각각 전달받아, 사이클로트론(100) 내부의 캐비티로 입사할 수 있다.In addition, the first inflector 61 and the second inflector 62 receive two types of charged particles having different masses from the charged particle source 10, respectively, and are incident into the cavity inside the cyclotron 100. I can.

또한, 상기 고전압 전원공급장치(200)에서 상기 제1 인플렉터(61)와 상기 제2 인플렉터(62)로 공급되는 고전압은 상이하며, 제2 하전입자보다 질량이 큰 제1 하전입자는 상기 제1 인플렉터로 입사할 수 있다. 상기 제1 인플렉터의 길이가 상기 제2 인플렉터의 길이보다 짧아, 상기 제1 하전입자의 회전 나선 반경이 상기 제2 하전입자의 회전 나선 반경보다 짧을 수 있다.In addition, the high voltage supplied from the high voltage power supply device 200 to the first and second inflectors 61 and 62 is different, and the first charged particles having a mass larger than that of the second charged particles are You can enter through the first inflector. Since the length of the first inflector is shorter than the length of the second inflector, a radius of a rotational spiral of the first charged particles may be shorter than a radius of a rotational spiral of the second charged particles.

또한, 상기 고전압 전원공급장치(200)는 고전압 스위치를 통해 상기 제1 인플렉터(61)와 상기 제2 인플렉터(62)로 펄스파 형태의 고전압을 교번하여 인가할 수 있다.In addition, the high voltage power supply 200 may alternately apply a high voltage in the form of a pulse wave to the first and second inflectors 61 and 62 through a high voltage switch.

또한, 상기 제1 인플렉터에 인가되는 고전압의 크기가 상기 제2 인플렉터에 인가되는 고전압의 크기보다 크며, 상기 펄스파 고전압의 펄스 듀레이션(pulse duration)은 상기 하전입자 소스(10)에 포함된 입자의 수가 적을수록 큰 범위를 갖는다. In addition, the magnitude of the high voltage applied to the first inflector is greater than the magnitude of the high voltage applied to the second inflector, and the pulse duration of the pulse wave high voltage is included in the charged particle source 10. The smaller the number of particles, the larger the range.

또한, 상기 가속 질량분석 사이클로트론 시스템은고전압 전원공급장치(200), 하전입자 카운팅부(400)와 연결되는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.In addition, the accelerated mass spectrometry cyclotron system may further include a control unit 300 connected to the high voltage power supply 200 and the charged particle counting unit 400.

또한, 상기 제어부(300)는 상기 제1 인플렉터(61)에 인가되는 제1 고전압 펄스파와 상기 제2 인플렉터(62)에 인가되는 제2 고전압 펄스파가 교번하여 인가되도록 하는 펄스파 인가신호를 생성하여 고전압 전원공급장치(200)로 전달하고, 상기 펄스파 인가신호가 고전압 전원공급장치(200)로 전달된 후 소정 시간 이후에 제1 하전입자 카운팅 신호와 제2 하전입자 카운팅 신호를 발생하여 하전입자 카운팅부(400)로 전달할 수 있다.In addition, the control unit 300 is a pulse wave application signal for alternately applying a first high voltage pulse wave applied to the first inductor 61 and a second high voltage pulse wave applied to the second inductor 62 Is generated and transmitted to the high voltage power supply 200, and the first charged particle counting signal and the second charged particle counting signal are generated after a predetermined time after the pulse wave application signal is transmitted to the high voltage power supply 200 Thus, it can be transferred to the charged particle counting unit 400.

또한, 상기 고전압 전원공급장치(200)는 상기 전달된 펄스파 인가신호에 기반하여 제1 고전압 펄스파와 제2 고전압 펄스파를 서로 교번하여 각각 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로 출력할 수 있다.In addition, the high voltage power supply 200 alternates between the first high voltage pulse wave and the second high voltage pulse wave based on the transmitted pulse wave application signal, so that the first and second inflectors 61 and 62 are respectively. ) Can be printed.

또한, 상기 하전입자 카운팅부(400)는 전달된 제1 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 제1 하전입자의 수를 카운팅하며, 제2 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 제2 하전입자의 수를 카운팅할 수 있다.In addition, the charged particle counting unit 400 counts the number of first charged particles based on the transmitted first charged particle counting signal, and counts the number of second charged particles based on the second charged particle counting signal. I can.

본 발명은 가속 질량분석 사이클로트론 시스템에서 질량이 상이한 적어도 두 종류 이상의 하전입자를 동시에 인출하여 카운팅함으로써, 분석 소요시간 및 요구 샘플 수를 감소시키는 장점이 있다.The present invention has the advantage of reducing the time required for analysis and the number of samples required by simultaneously drawing and counting at least two types of charged particles having different masses in an accelerated mass spectrometry cyclotron system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 질량분석 사이클로트론 시스템이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로트론이다
도 3은 도 2 사이클로트론의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 인플렉터부가 설치된 부분의 확대도이다
도 5는 도 4에서 인플렉터부를 확대한 확대도이다.
도 6은 고전압 전원공급장치에서 인플렉터부로 인가되는 펄스파 고전압을 도시한 것이다.1 is an accelerated mass spectrometry cyclotron system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cyclotron according to an embodiment of the present invention
3 is a cross-sectional view of the cyclotron of FIG. 2.
4 is an enlarged view of a portion in which an inflector part is installed in FIG. 3
5 is an enlarged view of an inflector in FIG. 4;
6 shows a pulse wave high voltage applied to an inflector unit from a high voltage power supply.

본 발명의 일 실시예에 따른 가속 질량분석 사이클로트론 시스템(이하, AMS 사이클로트론 시스템으로 칭함)은 질량이 상이한 적어도 두 종류의 하전입자를 가속하여 인출할 수 있다.The accelerated mass spectrometry cyclotron system according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as an AMS cyclotron system) may accelerate and extract at least two types of charged particles having different masses.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 AMS 사이클로트론 시스템은 사이클로트론(100), 고전압 전원공급장치(200), 제어부(300), 하전입자 카운팅부(400)를 포함할 수 있다Referring to FIG. 1, an AMS cyclotron system according to an embodiment of the present invention may include a cyclotron 100, a high voltage power supply 200, a control unit 300, and a charged particle counting unit 400.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 사이클로트론(100)은 하전입자 소스(10), 요크(20), 상부 전자석(30), 하부 전자석(40), 디(dee)전극(50), 인플렉터부(60), RF 커플러(70). 하전입자 인출부(80), 코일(90)을 포함할 수 있다.2 and 3, the cyclotron 100 of the present invention includes a charged particle source 10, a yoke 20, an upper electromagnet 30, a lower electromagnet 40, a dee electrode 50, Inflector unit 60, RF coupler 70. It may include a charged particle withdrawal portion 80, a coil (90).

본 발명의 하전입자 소스(10)는 요크(20)의 외부에 설치되고, 질량이 상이한 적어도 두 종류의 하전입자를 생성하여 상기 인플렉터부(60)로 전달한다. 상기 하전입자 소스(10)는 사이클로트론(100)의 중심축 상측에 설치될 수 있다. 상기 외부 하전입자는 질량이 상이한 적어도 두 종류의 하전입자이다. 예를들어 상기 하전입자는 13-C, 14-C일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 질량이 상이한 적어도 두 개 이상의 하전입자가면 무방하다.The charged particle source 10 of the present invention is installed outside the yoke 20 and generates at least two types of charged particles having different masses and transfers them to the inflector unit 60. The charged particle source 10 may be installed above the central axis of the cyclotron 100. The externally charged particles are at least two types of charged particles having different masses. For example, the charged particles may be 13-C and 14-C, but are not limited thereto, and at least two or more charged particles having different masses may be used.

상부 전자석(30)은 요크(20) 내부의 상부에 위치하고, 하부 전자석(40)은 요크(20) 내부의 하부에 위치한다. 하부 전자석(40)과 상부 전자석(30)의 주위에는 코일(90)이 배치되어 있고, 코일(90)로 고전압이 공급되면, 상부 전자석(30) 및 하부 전자석(40) 사이에 자장이 발생한다. 상기 상부 전자석(30)과 하부 전자석(40)은 부채꼴 형상으로 상부 전자석(30)과 하부 전자석(40)은 상하 대칭인 동일한 형상 및 크기일 수 있다. The upper electromagnet 30 is located above the inside of the yoke 20, and the lower electromagnet 40 is located below the inside of the yoke 20. A coil 90 is disposed around the lower electromagnet 40 and the upper electromagnet 30, and when a high voltage is supplied to the coil 90, a magnetic field is generated between the upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40 . The upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40 may have a fan shape, and the upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40 may have the same shape and size that are vertically symmetrical.

상기 디(dee) 전극(50)은 RF 커플러(70)으로부터 고전압을 공급받아 사이클로트론(100) 내부의 캐비티에 고주파 전장을 발생시키고, 이 고주파 전장에 의해 하전입자가 가속된다.The dee electrode 50 receives a high voltage from the RF coupler 70 to generate a high-frequency electric field in the cavity inside the cyclotron 100, and charged particles are accelerated by the high-frequency electric field.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인플렉터부(60)는 상부 전자석(30)과 하부 전자석(40) 사이에 배치되고, 하전입자 소스(10)와 동일한 중심축을 갖는 사이클로트론(100) 시스템의 중심축상에 설치된다. 본 발명의 인플렉터부(60)는 적어도 두 개의 인플렉터를 포함할 수 있다.4 and 5, the inflector unit 60 according to an embodiment of the present invention is disposed between the upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40, and has the same central axis as the charged particle source 10. It is installed on the central axis of the cyclotron 100 system. The inflector unit 60 of the present invention may include at least two inflectors.

도 5를 참조하면, 본 발명의 인플렉터부(60)는 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)를 포함할 수 있다. 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)는 하전입자 소스(10)로부터 질량이 상이한 두 종류의 하전입자를 각각 전달받아, 사이클로트론(100) 내부의 캐비티로 입사한다. 상기 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)는 고전압 전원공급장치(200)로부터 각각 상이한 고전압을 공급받고, 사이클로트론(100) 중심을 따라 진행하는 하전입자를 편향시켜 사이클로트론(100) 내부의 캐비티로 입사시킨다. Referring to FIG. 5, the inflector unit 60 of the present invention may include a first inflector 61 and a second inflector 62. The first inflector 61 and the second inflector 62 receive two types of charged particles having different masses from the charged particle source 10, respectively, and enter the cavity inside the cyclotron 100. The first and second inflectors 61 and 62 receive different high voltages from the high-voltage power supply 200, respectively, and deflect charged particles traveling along the center of the cyclotron 100 so that the cyclotron 100 It enters into the inner cavity.

상기 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로에서 캐비티로 입사된 하전입자는 상부 전자석(30) 및 하부 전자석(40)의 자장 및 디 전극의 전장의 작용에 의해 나선형상의 궤도를 그리면서 가속된다. 상기 하전입자가 충분히 가속된 경우에, 상기 나선형의 궤도로부터 인출되고, 하전입자 인출부(80)를 통해 사이클로트론(100) 외부로 출력된다. Charged particles incident into the cavity from the first and second inflectors 61 and 62 are spirally orbited by the action of the magnetic field of the upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40 and the electric field of the D-electrode. It accelerates while drawing. When the charged particles are sufficiently accelerated, they are withdrawn from the spiral orbit and output to the outside of the cyclotron 100 through the charged particle withdrawing unit 80.

제1 인플렉터(61)로 입사된 제1 하전입자는 제2 인플렉터(62)로 입사된 제2 하전입자보다 질량이 큰 것으로 가정한다. 예컨대, 제1 하전입자는 14-C이며, 제2 하전입자는 13-C일 수 있다. It is assumed that the first charged particles incident on the first inflector 61 have a greater mass than the second charged particles incident on the second inflector 62. For example, the first charged particles may be 14-C, and the second charged particles may be 13-C.

제1 인플렉터(61)는 제1 하전입자가 제1 나선반경으로 궤도를 그리며 회전하되록 설계되며, 제2 인플렉터(62)는 입사된 제2 하전입자가 제2 나선반경으로 궤도를 그리며 회전하도록 설계될 수 있다. 여기서, 질량이 더 작은 제2 하전입자가 회전하는 제2 나선반경은 제1 나선반경보다 크다. The first inflector 61 is designed so that the first charged particles rotate in an orbit with the first spiral radius, and the second inflector 62 is the second charged particle incident in the orbit with the second spiral radius. It can be designed to rotate. Here, the second spiral radius in which the second charged particles having a smaller mass rotate is larger than the first spiral radius.

제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)는 길이 방향으로 휜 구조를 가지며, 질량이 더 무거운 제1 하전입자가 입사되어 편향되는 제1 인플렉터(61)의 길이가 제2 인플렉터(62)의 길이보다 짧게 설계되어 제1 하전입자가 제2 하전입자보다 더 짧은 나선 반경을 갖도록 한다.The first inflector 61 and the second inflector 62 have a structure bent in the longitudinal direction, and the first charged particles having a heavier mass are incident and deflected, and the length of the first inflector 61 is a second inflation. It is designed to be shorter than the length of the lever 62 so that the first charged particles have a shorter helical radius than the second charged particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 전원공급장치(200)는 상기 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로 고전압을 공급한다. 고전압 공급장치에는 고전압 스위치가 포함되어 있다. 이 고전압 스위치를 통해 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로 펄스파 형태의 고전압을 공급할 수 있다. 이때, 제1 인플렉터(61)에는 제1 펄스파 고전압이 인가되고, 제2 인플렉터(62)에는 제2 펄스파 고전압이 인가된다. 상기 제1 펄스파 고전압과 상기 제2 펄스파 고전압은 서로 교번하여 인가된다. The high voltage power supply device 200 according to an embodiment of the present invention supplies a high voltage to the first and second inflectors 61 and 62. The high voltage supply includes a high voltage switch. A high voltage in the form of a pulse wave may be supplied to the first and second inflectors 61 and 62 through the high voltage switch. At this time, a first pulse wave high voltage is applied to the first inflector 61 and a second pulse wave high voltage is applied to the second inflector 62. The first pulse wave high voltage and the second pulse wave high voltage are alternately applied.

도 6을 참조하면, 질량이 더 큰 하전입자가 입사되는 제1 인플렉터(61)로 인가되는 제1 펄스파 고전압은 제2 펄스파 고전압에 비해 전압의 크기가 크다. Referring to FIG. 6, the first pulse wave high voltage applied to the first inflector 61 to which charged particles having a larger mass are incident has a larger voltage than the second pulse wave high voltage.

제1 펄스파 고전압과 제2 펄스파 고전압의 펄스 듀레이션(pulse duration)은 하전입자 소스(10)에 포함된 입자의 수가 적을수록 큰 범위를 갖는다. 예컨대, 하전입자 소스(10)에 포함된 14-C가 13-C보다 매우 적으므로, 14-C에 인가되는 고전압의 펄스 듀레이션(pulse duration)은 13-C에 인가되는 고전압의 펄스 듀레이션보다 더 크다.The pulse duration of the first pulse wave high voltage and the second pulse wave high voltage has a larger range as the number of particles included in the charged particle source 10 decreases. For example, since 14-C included in the charged particle source 10 is much less than 13-C, the high voltage pulse duration applied to 14-C is greater than the high voltage pulse duration applied to 13-C. Big.

제1 하전입자는 제1 펄스파 고전압을 인가받아 제1 나선반경을 그리며 회전하고, 제2 하전입자는 제2 펄스 고전압을 인가받아 제2 나선반경을 그리며 회전한다.The first charged particles rotate while drawing a first spiral radius by receiving a first pulse wave high voltage, and the second charged particles rotate while drawing a second spiral radius by receiving a second pulse high voltage.

도 1을 참조하면, 하전입자 인출부(80)는 사이클로트론 하부에 위치하며, 하전입자 소스(10)와 마찬가지로 사이클로트론의 중심축 상에 설치된다. 사이클로트론(100) 캐비티에서 충분히 가속된 하전입자는 상기 하전입자 인출부(80)를 통해 외부로 인출한다. 상기 하전입자 인출부(80)는 하전입자 카운팅부(400)와 연결된다. 상기 하전입자 카운팅부(400)는 하전입자 인출부(80)로부터 인출된 하전입자의 수를 카운팅할 수 있다.Referring to FIG. 1, the charged particle withdrawal part 80 is located under the cyclotron, and is installed on the central axis of the cyclotron like the charged particle source 10. Charged particles accelerated sufficiently in the cavity of the cyclotron 100 are drawn out through the charged particle drawing unit 80. The charged particle withdrawal part 80 is connected to the charged particle counting part 400. The charged particle counting unit 400 may count the number of charged particles drawn from the charged particle drawing unit 80.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제어부(300)는 고전압 전원공급장치(200), 하전입자 카운팅부(400)와 연결될 수 있다. Referring to FIG. 1, the control unit 300 of the present invention may be connected to a high voltage power supply device 200 and a charged particle counting unit 400.

고전압 전원공급장치(200)에서 출력되는 전압은 펄스파 형태인데, 기존의 DC 고전압을 스위치를 통해 μs 수준으로 펄스파를 발생시키고, 상이한 2 종류 이상의 입자에 인가되는 고전압 펄스를 서로 교번하여 발생할 수 있다. The voltage output from the high voltage power supply 200 is in the form of a pulse wave, and a pulse wave is generated at the level of μs through a switch using a conventional DC high voltage, and high voltage pulses applied to two or more different particles are alternately generated. have.

상기 제어부(300)는 제1 인플렉터(61)에 인가되는 제1 고전압 펄스파와 제2 인플렉터(62)에 인가되는 제2 고전압 펄스파가 교번하여 인가되도록 하는 펄스파 인가신호를 생성하여 고전압 전원공급장치(200)로 전달할 수 있다. 상기 고전압 전원공급장치(200)는 전달된 펄스파 인가신호에 기반하여 제1 고전압 펄스파와 제2 고전압 펄스파를 서로 교번하여 각각 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로 출력한다.The control unit 300 generates a high voltage pulse wave application signal for alternately applying a first high voltage pulse wave applied to the first inflector 61 and a second high voltage pulse wave applied to the second inductor 62 It can be transmitted to the power supply device 200. The high voltage power supply 200 alternates the first high voltage pulse wave and the second high voltage pulse wave based on the transmitted pulse wave application signal and outputs the first high voltage pulse wave and the second high voltage pulse wave to the first and second inflectors 61, respectively. do.

상기 제어부(300)는 또한, 상기 펄스파 인가신호가 고전압 전원공급장치(200)에 전달된 후 하전입자가 나선형 회전반경을 그리며 가속된 후 인출되는 소정의 시간 이후에 상기 인출된 하전입자의 수를 카운팅하도록 하는 카운팅 신호를 발생하여 하전입자 카운팅부(400)로 전달할 수 있다. The control unit 300 also includes the number of charged particles drawn after a predetermined time after the pulse wave application signal is transmitted to the high voltage power supply 200 and the charged particles are accelerated by drawing a spiral rotation radius and are drawn out. A counting signal for counting may be generated and transmitted to the charged particle counting unit 400.

더욱 상세히, 상기 제어부(300)는 펄스파 인가신호에 따라 제1 인플렉터(61)에 제1 고전압 펄스파가 인가되는 경우에 하전입자 카운팅부(400)에서 제1 하전입자의 수를 카운팅하도록 하는 제1 하전입자 카운팅 신호를 생성하여 하전입자 카운팅부로(400)로 전달할 수 있다. 마찬가지로, 제2 인플렉터(62)에 제2 고전압 펄스파가 인가되는 경우에 하전입자 카운팅부(400)에서 제2 하전입자의 수를 카운팅하도록 하는 제2 하전입자 카운팅 신호를 생성하여 하전입자 카운팅부로(400)로 전달할 수 있다.In more detail, the controller 300 counts the number of first charged particles in the charged particle counting unit 400 when the first high voltage pulse wave is applied to the first inflector 61 according to the pulse wave application signal. The first charged particle counting signal may be generated and transmitted to the charged particle counting unit 400. Likewise, when a second high voltage pulse wave is applied to the second inflector 62, the charged particle counting unit 400 generates a second charged particle counting signal for counting the number of second charged particles to count charged particles. It can be delivered to the bureau 400.

상기 하전입자 카운팅부(400)는 사이클로트론(100) 내부에서 가속되어 출력된 제1 하전입자와 제2 하전입자의 수를 카운팅할 수 있다.The charged particle counting unit 400 may count the number of first charged particles and second charged particles that are accelerated and output in the cyclotron 100.

더욱 상세히 설명하면, 상기 하전입자 카운팅부(400)는 제어부(300)로부터 전달된 제1 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 제1 하전입자의 수를 카운팅하며, 제2 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 제2 하전입자의 수를 카운팅할 수 있다.In more detail, the charged particle counting unit 400 counts the number of first charged particles based on the first charged particle counting signal transmitted from the control unit 300, and counts the number of first charged particles. 2 Count the number of charged particles.

바람직하게 상기 제어부(300)는 펄스파 인가신호가 고전압 전원공급장치(200)로 전달된 후 제1 고전압 펄스파 또는 제2 고전압 펄스파 중 더 짧은 펄스 듀레이션의 70% 이내의 시간에 하전입자 카운팅 신호를 생성하여 하전입자 카운팅부(400)로 전달할 수 있다. 바람직하게는 상기 제어부(300)는 펄스파 인가신호와 하전입자 카운팅 신호를 동시에 생성하여 각각 고전압 전원공급장치(200)와 하전입자 카운팅부(400)로 전달할 수 있다.Preferably, the controller 300 counts charged particles within 70% of the shorter pulse duration of the first high voltage pulse wave or the second high voltage pulse wave after the pulse wave application signal is transmitted to the high voltage power supply 200. A signal may be generated and transmitted to the charged particle counting unit 400. Preferably, the control unit 300 may simultaneously generate a pulse wave application signal and a charged particle counting signal and transmit them to the high voltage power supply 200 and the charged particle counting unit 400, respectively.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those of ordinary skill in the technical field of the present invention can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and changes will fall within the scope of the present invention as long as it is apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (4)

요크의 외부에 설치되고,14-C와 13-C를 생성하는 하전입자 소스(10), 상기 요크(20) 내부의 상부에 위치하는 상부 전자석(30), 상기 요크(20) 내부의 하부에 위치하는 하부 전자석(40), 외부로부터 전류를 공급받아 고주파 전장을 발생시켜, 상기 하전입자를 가속시키는 디(dee) 전극, 상기 상부 전자석(30)과 하부 전자석(40) 사이에 배치되고, 상기 하전입자 소스(10)와 동일한 중심축을 갖는 인플렉터부(60)를 포함하는 사이클로트론(100);
상기 인플렉터부(60)에 펄스파 형태의 고전압을 인가하는 고전압 전원공급장치; 및
상기 사이클로트론(100) 내부에서 가속되어 출력된 14-C와 13-C를 카운팅하는 하전입자 카운팅부(400)를 포함하되,
상기 하전입자 소스(10)는 14-C와 13-C를 생성하여 상기 인플렉터부(60)로 전달하며,
인플렉터부(60)는 길이 방향으로 휜 구조를 갖는 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)를 포함하되,
상기 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)는 상기 하전입자 소스(10)에서 생성된 14-C와 13-C를 각각 전달받아, 사이클로트론(100) 내부의 캐비티로 입사하되,
상기 고전압 전원공급장치(200)에서 상기 제1 인플렉터(61)와 상기 제2 인플렉터(62)로 공급되는 고전압은 상이하며,
상기 고전압 전원공급장치(200)는 고전압 스위치를 통해 상기 제1 인플렉터(61)와 상기 제2 인플렉터(62)로 펄스파 형태의 고전압을 교번하여 인가하되,
상기 제1 인플렉터에 인가되는 고전압의 크기가 상기 제2 인플렉터에 인가되는 고전압의 크기보다 크며,
상기 펄스파 고전압의 펄스 듀레이션(pulse duration)은 상기 하전입자 소스(10)에 포함된 입자의 수가 적을수록 큰 범위를 갖고,
고전압 전원공급장치(200), 하전입자 카운팅부(400)와 연결되는 제어부(300)를 더 포함하되,
상기 제어부(300)는
상기 제1 인플렉터(61)에 인가되는 제1 고전압 펄스파와 상기 제2 인플렉터(62)에 인가되는 제2 고전압 펄스파가 교번하여 인가되도록 하는 펄스파 인가신호를 생성하여 고전압 전원공급장치(200)로 전달하고,
상기 펄스파 인가신호가 고전압 전원공급장치(200)로 전달된 후 제1 고전압 펄스파 또는 제2 고전압 펄스파 중 더 짧은 펄스 듀레이션의 70% 이내의 시간에 하전입자 카운팅 신호를 생성하여 하전입자 카운팅부(400)로 전달하되,
상기 고전압 전원공급장치(200)는 상기 전달된 펄스파 인가신호에 기반하여 제1 고전압 펄스파와 제2 고전압 펄스파를 서로 교번하여 각각 제1 인플렉터(61)와 제2 인플렉터(62)로 출력하며,
상기 하전입자 카운팅부(400)는 상기 전달된 제1 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 상기 사이클로트론(100) 내부에서 가속되어 출력된 14-C의 수를 카운팅하며, 제2 하전입자 카운팅 신호에 기반하여 상기 사이클로트론(100) 내부에서 가속되어 출력된 13-C의 수를 카운팅하는 것을 특징으로 하는 가속 질량분석 사이클로트론 시스템.A charged particle source 10 installed outside the yoke and generating 14-C and 13-C, an upper electromagnet 30 positioned above the yoke 20, and a lower portion of the yoke 20 The located lower electromagnet 40, a dee electrode for accelerating the charged particles by generating a high-frequency electric field by receiving current from the outside, is disposed between the upper electromagnet 30 and the lower electromagnet 40, and the A cyclotron 100 including an inflector unit 60 having the same central axis as the charged particle source 10;
A high voltage power supply for applying a high voltage in the form of a pulse wave to the inflector unit 60; And
Including a charged particle counting unit 400 for counting 14-C and 13-C accelerated and output from the inside of the cyclotron 100,
The charged particle source 10 generates 14-C and 13-C and delivers them to the inflector unit 60,
The inflector unit 60 includes a first inflector 61 and a second inflector 62 having a curved structure in the longitudinal direction,
The first and second inflectors 61 and 62 receive 14-C and 13-C generated from the charged particle source 10, respectively, and enter the cavity inside the cyclotron 100,
The high voltage supplied from the high voltage power supply 200 to the first and second inflectors 61 and 62 is different,
The high voltage power supply 200 alternately applies a high voltage in the form of a pulse wave to the first and second inflectors 61 and 62 through a high voltage switch,
The magnitude of the high voltage applied to the first inflector is greater than the magnitude of the high voltage applied to the second inflector,
The pulse duration of the pulse wave high voltage has a larger range as the number of particles included in the charged particle source 10 decreases,
Further comprising a control unit 300 connected to the high voltage power supply 200, the charged particle counting unit 400,
The control unit 300
A high voltage power supply device by generating a pulse wave application signal for alternately applying a first high voltage pulse wave applied to the first inflector 61 and a second high voltage pulse wave applied to the second inflector 62 ( 200),
After the pulse wave application signal is transmitted to the high voltage power supply 200, a charged particle counting signal is generated within 70% of the shorter pulse duration of the first high voltage pulse wave or the second high voltage pulse wave to count charged particles. But pass it to the part 400,
The high voltage power supply 200 alternates a first high voltage pulse wave and a second high voltage pulse wave based on the transmitted pulse wave application signal to each of the first and second inflectors 61 and 62. Output,
The charged particle counting unit 400 counts the number of 14-C accelerated and output from the inside of the cyclotron 100 based on the transmitted first charged particle counting signal, and based on the second charged particle counting signal. Accelerated mass spectrometry cyclotron system, characterized in that counting the number of 13-C accelerated and output inside the cyclotron (100). 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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