KR200262994Y1

KR200262994Y1 - Radiation Source Detector without Power

Info

Publication number: KR200262994Y1
Application number: KR2020010023400U
Authority: KR
Inventors: 이남호; 조재완; 정현규; 김승호
Original assignee: 한국원자력연구소
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2002-02-01

Abstract

본 고안은 방사선 감지장치에 관한 것으로, 그 목적은 부가적인 전원장치 없이 방사선의 발생될 경우, 자동으로 이를 감지·경고하여 실험자 또는 작업자를 보호하고, 안정성을 확보할 수 있는 방사선 감지장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a radiation sensing device, and its purpose is to provide a radiation sensing device that can protect the experimenter or operator by automatically detecting and warning the radiation when it is generated without an additional power supply device and securing stability. have.

본 고안은 발생되는 방사선을 감지하여 이를 방사선 발생지역 외부로 알려주는 방사선 감지장치에 있어서; 상기 방사선 감지장치는 방사선 발생지역내에 하나 이상의 포토 다이오드를 병렬·연결하고, 상기 포토 다이오드에 연결되도록 방사선 발생지역 외부에 LED를 설치하여, 방사선에 의해 발생되는 포토다이오드내의 광전류에 의해 외부에 설치된 LED가 점등되는 방사선 감지장치를 제공함에 있다.The present invention is to provide a radiation sensing device for detecting the generated radiation and inform it to the outside of the radiation generating area; The radiation sensing device connects one or more photodiodes in a radiation generating area in parallel and installs the LED outside the radiation generating area so as to be connected to the photodiode, and is installed externally by photocurrent in the photodiode generated by radiation. It is to provide a radiation sensing device is turned on.

Description

Non-powered radiation source detector {Radiation Source Detector without Power}

본 고안은 방사선 감지장치에 관한 것으로, 방사선 피폭시 포토 다이오드내에 발생되는 광전류를 이용하여 방사선 발생을 경고할 수 있는 방사선 감지장치에관한 것이다.The present invention relates to a radiation sensing apparatus, and to a radiation sensing apparatus that can warn of radiation generation by using a photocurrent generated in a photodiode when exposed to radiation.

일반적으로 방사선이 발생되는 공간내에는 실험자 또는 작업자를 발생되는 방사선으로부터 보호하기 위하여 방사선 경고장치가 설치되어 있다. 특히, 사용후 핵연료등과 같은 방사선원을 사용하여 조사하는 방사선 조사시설 등은 밀폐처리된 실험실내에 수조를 형성하고, 상기 수조내에 방사선원을 보관하며, 상기 수조외부에 조사장치를 설치한 후, 방사선원을 수조외부로 노출시켜 조사장치에 의해 방사선원을 조사하도록 되어 있으며, 방사선원의 수조외부 노출시 이를 실험실 외부로 알려주는 경고장치가 부착되어 있다.In general, a radiation warning device is installed in a space where radiation is generated to protect an experimenter or an operator from radiation. In particular, a radiation irradiation facility for irradiating using a radiation source such as spent nuclear fuel, etc. forms a tank in a closed laboratory, stores the radiation source in the tank, and installs an irradiation apparatus outside the tank, The radiation source is exposed to the outside of the tank to irradiate the radiation source by the irradiation device.

종래에 사용되고 있는 방사선 조사시설의 경고장치는 방사선원의 수조외부 노출 시 즉, 방사선원의 위치 이동시 릴레이 구동장치에 의해 방사선원의 노출을 실험실 외부로 알려주도록 되어 있었다.The warning device of the radiation irradiation facility used in the prior art was to notify the outside of the laboratory of the exposure of the radiation source by the relay drive device when the exposure of the radiation source outside the tank, that is, when the position of the radiation source moves.

그러나, 상기와 같은 경고장치는 고장 발생이 잦은 릴레이 구동장치에 의해 방사선원의 노출을 외부로 알려주도록 되어 있어, 방사선원이 수조외부로 노출되어 있더라도 릴레이 구동장치의 고장발생시 또는 전기의 차단시 릴레이 구동장치가 작동하지 않아 실험실내로 조사장치를 설치하러 들어가는 실험자가 방사선에 피폭되어 치명적인 위험을 가하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.However, the warning device as described above is to inform the outside of the exposure of the radiation source by the relay drive device frequently occurs, even when the radiation source is exposed to the outside of the tank, the relay drive device when the failure of the relay drive device or the electricity is cut off There was a variety of problems, such as the experimenter who goes into the laboratory to install the irradiating device does not work and is exposed to radiation to pose a fatal risk.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 부가적인 전원장치 없이 방사선의 발생될 경우, 자동으로 이를 감지·경고하여 실험자또는 작업자를 보호하고, 안정성을 확보할 수 있는 방사선 감지장치를 제공함에 있다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to detect and warn automatically when radiation is generated without additional power supply, to protect the experimenter or operator, and to ensure the stability of the radiation detection device In providing.

본 고안은 발생되는 방사선을 감지하여 이를 방사선 발생지역 외부로 알려주는 방사선 감지장치에 있어서; 상기 방사선 감지장치는 방사선 발생지역내에 하나 이상의 포토 다이오드를 수평, 수직으로 병렬·연결하여 방사광 수광면적을 확장함으로써 광전류를 증폭하고, 상기 다수개의 포토 다이오드에 연결되도록 방사선 발생지역 외부에 LED를 설치하여, 방사선에 의해 발생되는 포토다이오드내의 광전류에 의해 외부에 설치된 LED가 점등되는 방사선 감지장치를 제공함에 있다.The present invention is to provide a radiation sensing device for detecting the generated radiation and inform it to the outside of the radiation generating area; The radiation sensing device amplifies the photocurrent by extending the radiation receiving area by connecting one or more photodiodes in parallel and vertically in a radiation generating area, and installing LEDs outside the radiation generating area so as to be connected to the plurality of photodiodes. Another object of the present invention is to provide a radiation sensing apparatus in which an LED installed outside is turned on by a photocurrent in a photodiode generated by radiation.

도 1 은 본 고안의 기본적 원리를 보인 예시도1 is an exemplary view showing the basic principle of the present invention

도 2 은 본 고안에 따른 구성을 보인 예시도도 3 은 본 고안에 따라 각 포토 다이오드에서 발생되는 약한 광전류를 LED 의 발광에 충분한 전류로 증대시키기 위한 장치의 구성을 보인 예시도Figure 2 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention Figure 3 is an exemplary view showing the configuration of a device for increasing the weak photocurrent generated in each photodiode according to the present invention to a current sufficient to emit light of the LED

도 4 는 본 고안에 따라 방사선 세기와 포토 다이오드의 광전류 발생의 관계를 보인 예시도4 is an exemplary view showing a relationship between radiation intensity and photocurrent generation of a photodiode according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

(1) : 포토 다이오드 (2) : LED(1): photodiode (2): LED

(3) : 방사선 발생 및 조사시설 (4) : 방사선원(3): radiation generating and irradiation facility (4): radiation source

(5) : 방사선(6) : 포토 다이오드의 병렬 집속부(5): radiation (6): parallel focusing part of photodiode

도 1 은 본 고안의 기본적 원리를 보인 예시도를 도시한 것으로 다이오드(PN 또는 PIN 구조)에 이온화 방사선이 조사되면 진성 영역(Intrinsic Region)에서 전자-정공 쌍이 생성된다. 생성된 전하는 형성된 전계에 따라 양(兩)극으로 전자 정공이 분리 이동되는 과정에서 다음 식과 같은 순간 전류 펄스가 발생하게된다.FIG. 1 shows an exemplary view showing the basic principle of the present invention. When ionizing radiation is irradiated to a diode (PN or PIN structure), electron-hole pairs are generated in an intrinsic region. The generated charge generates an instantaneous current pulse as shown in the following equation in the process of separating and moving the electron holes to the positive electrode according to the formed electric field.

I(t)~=~q {g }_{ 0} gamma (t)WAI (t) ~ = ~ q {g} _ {0} gamma (t) WA

여기서, q는 전자의 전하량, {g }_{ 0} 는 전자-전공쌍/cm3/rad( 4.3x103), gamma 는 방사선율, W는 공핍 영역의 두께, 그리고 A는 다이오드의 면적이다.Where q is the charge of the electron, {g} _ {0} is the electron-electron pair / cm3 / rad (4.3x103), gamma is the emissivity, W is the thickness of the depletion region, and A is the area of the diode.

저 준위 방사선에 의해 생성되는 전류 펄스가 높은 준위의 방사선에 의해서는 전류의 흐름을 형성하게 되고 이 발생 전류는 순간 방사선의 세기에 비례하여 증가하는 특성을 갖고 있기 때문에 순간 방사선율 계측 시 이를 변수로 사용할 수 있다.즉, 본 고안은 상기와 같은 원리를 이용한 것으로, 다수개의 포토다이오드의 배열과, LED 소자만으로 구성하여, 정전이나 구성회로의 고장으로 인해 발생되는 방사선에 의한 인명손실을 철저히 예방할 수 있도록 되어 있다.Since the current pulse generated by the low level radiation forms a flow of current by the high level radiation, this generated current increases in proportion to the intensity of the instantaneous radiation. In other words, the present invention uses the principle described above, and consists of an arrangement of a plurality of photodiodes and only an LED element, thereby thoroughly preventing loss of life due to radiation caused by power failure or failure of a component circuit. It is supposed to be.

도 2 는 본 고안에 따른 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 고안은 방사선 발생 및 조사시설(3)등의 공간내에 다수개의 포토 다이오드(1)를 수평, 수직으로 병렬연결하여 포토 다이오드 병렬집속부(6)를 설치하고, 상기 포토 다이오드 병렬 집속부(6)에 연계되도록 공간외부에 LED(2)를 설치하여 방사선(5)에 피폭된 포토 다이오드(1)에서 발생되는 광전류를 통해 부가적인 전원장치의 사용 없이 방사선을 감지하도록 되어 있다.Figure 2 shows an exemplary view showing a configuration according to the present invention, the present invention is a photodiode parallel by connecting a plurality of photodiodes 1 in parallel, horizontally and vertically in a space such as radiation generation and irradiation facilities (3) A focusing unit (6) is installed, and an LED (2) is installed outside the space so as to be connected to the photodiode parallel focusing unit (6) and added through the photocurrent generated in the photodiode (1) exposed to the radiation (5). It is designed to detect radiation without using a power supply.

포토 다이오드(1)는 자외선에서 근적외선까지 각종 분광감도를 갖는 역 바이어스에서 동작되는 고감도 실리콘 PN 접합다이오드를 말하는 것으로, 역방향으로 바이어스를 가하고 방사를 접촉시키면 조도에 비례한 역전류가 흐르는 성질을 가지고 있다.The photodiode 1 refers to a high-sensitivity silicon PN junction diode that operates in reverse bias having various spectral sensitivities from ultraviolet rays to near infrared rays. When a bias is applied in a reverse direction and radiation is contacted, a reverse current proportional to illuminance flows. .

본 고안은 상기의 포토 다이오드(1)를 이용하는 것으로 포토 다이오드(1)가 방사선(5)에 피폭될 경우, 방사선에 의한 이온화 현상에 기인하여 다이오드(1) 내부에서 발생되는 광전류를 동력원으로 사용한다.The present invention uses the photodiode 1 as described above. When the photodiode 1 is exposed to radiation 5, the photocurrent generated inside the diode 1 is used as a power source due to ionization caused by radiation. .

즉, 본 고안은 태양을 전원으로 사용하는 태양전지와 유사한 원리를 이용하는 것으로, 방사선에 의해 포토다이오드(1) 내부에서 발생되는 광전류를 동력원으로 하여 외부에 설치된 LED(2)를 점등시키도록 되어 있다. 이때, 한 개의 다이오드에서 발생되는 전류가 미약할 경우, 다수개의 포토 다이오드(1)를 병렬로 연결하거나, 하나의 칩에 다수의 포토 다이오드가 집적된 IC를 사용한다.도 3 은 다이오드에서 발생되는 미약한 광전류의 증폭을 위한 전류 집속부의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 다수개의 포토 다이오드 소자를 수평방향과 수직방향으로 배열하고, 상호 병렬/접속하여, 입사 방사선의 수광면적을 넓힘과 동시에, 발생된 광전류를 증폭하는 기능을 하게 된다.That is, the present invention uses a principle similar to that of a solar cell that uses the sun as a power source, and is configured to light an LED 2 installed outside by using a photocurrent generated inside the photodiode 1 as a power source by radiation. . In this case, when the current generated by one diode is weak, a plurality of photodiodes 1 are connected in parallel, or an IC in which a plurality of photodiodes are integrated in one chip is used. An illustration showing the configuration of a current focusing unit for amplifying a weak photocurrent is shown. A plurality of photodiode elements are arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and in parallel and connected to each other to increase the light receiving area of incident radiation. In addition, the function of amplifying the generated photocurrent.

도 4 는 본 고안에 따라 방사선 세기와 포토 다이오드의 광전류 발생의 관계를 보인 예시도를 도시한 것으로, X축은 전압을, Y축은 포토 다이오드에서 발생되는 전류를 나타내며, 방사선 조사시설내에서 방사선원과 소자의 거리를 조절하는 방법으로 세가지 세기의 방사선을 조사하였다. 그 결과 방사선 조사량의 세기에 따라 포토 다이오드에서 발생되는 광전류의 양이 일정하게 증가하는 것을 알 수 있다.Figure 4 shows an exemplary view showing the relationship between the radiation intensity and the photocurrent generation of the photodiode according to the present invention, the X-axis represents the voltage, the Y-axis represents the current generated in the photodiode, the radiation source and the device in the irradiation facility The radiation of three intensities was irradiated by controlling the distance of. As a result, it can be seen that the amount of photocurrent generated in the photodiode increases constantly with the intensity of the radiation dose.

즉, 포토 다이오드에 1 k㎭/hr, 3 k㎭/hr, 10 k㎭/hr을 가했을 경우, 전원이 없는 상태에서도 각각 0.38 ㎂, 0.65 ㎂, 3 ㎂ 정도의 전류가 일정하게 흐르는 것을 알 수 있다.In other words, when 1 kV / hr, 3 kV / hr, and 10 kV / hr are applied to the photodiode, it can be seen that currents of about 0.38 mA, 0.65 mA, and 3 mA continue to flow even in the absence of power. have.

상기와 같이 본 고안은 하나 이상의 포토 다이오드를 병렬 연결하고, 이를 방사선 조사시설 등과 같이 방사선원을 취급하는 밀폐·처리된 공간내에 설치하며, 상기 설치된 포토다이오드와 연결되도록 밀폐처리된 공간 외부에 LED를 설치하여 방사선원의 노출시 발생되는 방사선에 의해 병렬 연결된 다이오드가 피폭되고, 이로 인해 발생되는 다이오드내의 광전류에 의해 외부에 설치된 LED가 점등되도록 되어 있다.As described above, the present invention connects one or more photodiodes in parallel, installs them in a sealed and processed space for handling a radiation source such as a radiation irradiation facility, and installs an LED outside the sealed space to be connected to the installed photodiode. Therefore, the diodes connected in parallel by the radiation generated when the radiation source is exposed are exposed, and the LEDs installed externally are turned on by the photocurrent in the diode generated thereby.

또한, 외부에 다수개의 LED를 이용하여 문자판등으로 사용할 경우, 방사선의 발생을 실험자 또는 작업자에게 효과적으로 알려 줄 수 있다.In addition, when using a plurality of LEDs on the outside as a dial, it can effectively tell the experimenter or operator the generation of radiation.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

이와 같이 본 고안은 방사선 피폭에 의해서 다이오드내에 발생되는 광전류를 전원으로 사용하여 방사선 발생을 알리도록 되어 있어, 방사선 발생을 신속하게 감지할 수 있으며, 부가적인 전원장치가 필요 없어 인공위성이나 우주선 등 방사선이 상존하는 공간에서 작은 전류로 구동될 수 있는 필수 전기장치의 작동에도 사용이 가능하고, 최근에 급증하고 있는 다양한 방사선 발생 및 조사시설(의료용/산업용)의 안전용 경보장치로도 사용할 수 있다.As such, the present invention uses a photocurrent generated in the diode by radiation exposure as a power source to notify the radiation generation, so that the radiation generation can be quickly detected, and no additional power supply is required. It can be used for the operation of essential electric devices that can be driven by small currents in existing spaces, and it can be used as a safety warning device for various radiation generation and irradiation facilities (medical / industrial) which has recently increased rapidly.

또한, 기존의 방사선 감지/경보장치에서는 구동전원과 다소 복잡한 구성 전기회로가 필요하기 때문에 정전이나 구성회로의 고장발생시 장치나 시설운영자에게 치명적인 방사선 피폭과 이로 인해 인명손실까지 이어질 수 있었으나, 본 고안은 다수개의 포토다이오드와 LED를 이용하므로 구성이 간단하고, 설치가 용이하며, 종래의 장치에 사용되는 전원장치, 릴레이 구동장치의 고장으로 인한 실험자 또는 작업자의 치명적인 위협을 제거 함과 동시에, 방사선 조사/발생 장치/시설에서의 안전성을 확보할 수 있는 등 많은 효과가 있다.In addition, in the existing radiation sensing / alarming device, the driving power and a somewhat complicated electric circuit are required, so that in case of a power failure or failure of the component circuit, the radiation exposure that is fatal to the device or the facility operator and the loss of life can be caused. Using multiple photodiodes and LEDs, the configuration is simple, easy to install, and eliminates the deadly threats of the experimenter or the operator due to the failure of the power supply and relay drive used in the conventional devices. There are many effects, such as ensuring safety at the generating device / facility.

Claims

In the radiation detection device for detecting the generated radiation and inform it to the outside of the radiation generating area;

The radiation sensing device is installed in the radiation generating area, and the parallel focusing portion of the photodiode in which one or more photodiodes are connected in parallel horizontally and vertically;

And a LED connected to the parallel focusing part of the photodiode and installed outside the radiation generating area.