KR20120124705A - 휴대용 방사선측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 방사선측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는
방사선원으로부터 방출되는 방사선(α선, β선, γ선)을 검출하기 위한 휴대용 방사선측정기로써,
고입자 에너지인 방사선을 검출하는 섬광체를 이용하여 사용자가 이동하면서 간편하게 현장에서 손쉽게 조작하여 사용할 수 있으며, 소형화 및 경제성이 우수한 휴대용 방사선측정기에 관한 것으로서,
여러 요인에 의한 방사선 유출에 의한 피해로부터 적극적으로 방어할 수 있도록 방출되는 방사선을 손쉽게 확인할 수 있으며, 막연한 방사능 피폭의 공포심을 간편하게 해소시키기 위하여 경제성을 높여 단순화 소형화시키면서도 정확성을 갖추어 쉽게 휴대하여 방사선을 측정할 수 있는 휴대용 방사선측정기에 관한 것이다.

Description

휴대용 방사선측정기{A radiation measuring instrument for carrying}

본 발명은 휴대용 방사선측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는

방사선원으로부터 방출되는 방사선(α선, β선, γ선)을 검출하기 위한 휴대용 방사선측정기로써, 사용자가 사용현장에서 손쉽게 조작하여 사용할 수 있으며, 경제성을 높여 단순화 소형화 하면서도 정밀한 검출을 할 수 있는 간편한 휴대용 방사선측정기에 관한 것이다.

통상 방사선은 α선, β선, γ선 세 가지이다. 하지만 일반적으로 방사선이라고 할 때는 이 세 가지뿐만 x선, 중성자선과 같은 다른 입자나 전자기파를 합쳐서 언급하는 경우가 많다. 방사선에 공통인 성질로서는 이온화작용, 사진작용, 형광작용 등이 있다. 여기서 방사선은 물질과의 작용으로 물질에 이온화작용을 일으키고, 그 에너지를 잃게 되는 것이다. 방사선 이용의 확대에 따르는 방사성 물질에 의한 환경오염 및 이로 인해 유발되는 방사선 장해 및 방사선의 피폭으로 인한 인체장해 등이 중요한 사회문제가 되고 있다.

방사선은 α선, β선, 중성자선과 같이 운동하는 입자인 입자선과 γ선, x선과 같은 전자기파로 나뉘며, 입자선인 α선, β선은 운동에너지가 매우 쉽게 감소하여 종이 정도의 물질에도 쉽게 차폐되며, 반면 전자기파인 γ선, x선은 투과력이 강해 10cm 정도 이상의 납에서 차폐되는 것이다.

종래의 이동식 방사능 측정장치의 경우 그 기술적 구성이 복잡하고 어렵게 되고 입자선인 α선, β선의 방사선량을 측정하기 위해서는 방사능 측정기를 사용하였으며, 전자기파인 γ선, x선의 방사선량을 측정하기 위해서는 방사선 측정기를 각각 사용함으로 각각의 방사선량을 측정 시 번거로운 문제점이 있었으며, 형태가 크고 고가의 제품이 다수여서 보관이 용이하지 않는 문제점이 있었다.

또한, 방사선을 검출하고 측정하기 위해 이온화작용을 이용하는 전기적인 측정기, 방사선의 형광작용을 이용하는 신틸레이션 계수기 및 방사선의 사진유제(寫眞乳劑)에 대한 감광작용을 이용하는 사진건판 등 각종 방법이 이용되고 있다.

상기 방법 중 전기적인 측정기로는 옛날부터 여러 가지 형식의 이온화상자, 가이거-뮐러 계수기 등 기체의 이온화작용을 이용하는 것이 사용된다.

상기 이온화상자는 방사선에 의해서 기체 내에 생기는 이온을 전극에 모아서 전극전위의 변화를 측정하여 통과한 방사선의 강도를 측정하는 장치이고, 가이거-뮐러 계수기는 기체의 이온화작용에 의해서 방전관 내에 발생한 방전을 펄스로서 도출하고, 이것을 증폭하여 방사선 입자의 수를 세는 장치이다.

여기서 가이거-뮐러 계수기를 이용한 측정 장치의 경우에 있어서, 측정기의 동작 상태를 점검하기 위하여 기준 방사선원을 별도로 가지고 다니면서 외부에서 가이거-뮐러 계수기에 접근시켜 점검을 하였다. 그러나 이러한 방식은 방사선원을 분실할 우려가 있고, 가이거-뮐러 계수기와의 정확한 거리를 유지시키기 어려워 측정치의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

관련 기술을 살펴보면 출원번호 10-2006-0099536은 휴대용 단말기에 방사선 검출기를 구성한다는 기술로 반도체검출기를 이용한 방사선 검출장치를 휴대단말기에 일체화 시켜서 방사선의 피폭량을 측정할 수 있고 기준치를 설정하여 기준치를 초과한 방사선이 검출 되었을 때 경보를 울려주는 장치에 대한 것이다.

그러나 상기의 기술을 방사선 검출과정상의 관계가 명확하게 구현되어 있지 않음으로 기술적으로 검출장치가 휴대폰에 결합되어 사용될 수 있을지 불명확하여 실현이 사실상 어렵고,

국제공개번호 WO 2004/013655는 방사능 물질의 검출을 위한 장치로 전자석 방사능을 전송하도록 작동적으로 배열된 전송기와, 전자석 방사능의 강도를 측정하기 위해 작동적으로 배열된 수신기 그리고 상기 강도 측정에 근거해서 상기 방사능 물질의 존재를 결정하기위해 작동적으로 배열된 처리수단으로 구성된 기술로서 해당 물체에 검출은 가능하나 대기중의 발생되고 있는 방사능의 정밀한 검출은 어려운 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

고 에너지 입자로서 대기 중에 존재하고 있는 방사선을 쉽게 측정할 수 있으며, 우리 생활 주변에서 사용되는 방사선과의 비교 등을 통하여 방사선에 대한 올바른 이해와 막연한 공포심을 해소시키기 위하여 휴대성이 용이하고 작동이 쉬우면서 간단한 기술적 구성으로도 정밀한 측정이 가능하여 경제성이 높고 사용자가 안전하게 방사선을 측정할 수 있는 휴대용 방사선측정기를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

이에 상기 목적을 달성하기 위하여 전원을 인가하는 전지와 작동을 위한 스위치가 구성된 전원부와 방사선을 검출하기 위해 고 에너지 입자에 반응하는 섬광체로 구성된 섬광부와 상기 섬광부에서 발생하는 섬광을 증폭하여 광전류로 전환하는 광증배부와 상기 광증배부의 증폭된 광전류를 감지하는 전기회로를 포함하는 제어부 및 상기 제어부의 제어로 방사선의 유무표시 및 강도를 표시하는 신호표시부가 연결 구성되어 이루어진다.

상기 구성요소를 포함하는 케이스와 섬광부 전면에는 고 에너지 입자를 통과 시키되 외부로부터 섬광부 표면을 보호할 수 있는 보호부가 포함되어 구성되되,

상기 보호부는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : Poly Methyl Methacrylate)와 유리 중 선택된 어느 하나로 본체에 고정되어 구성되거나, 상기 보호부 없이 카메라 렌즈 보호구처럼 선택적으로 탈부착이 가능한 섬광부 커버로도 구성할 수 있다.

상기 섬광부는 무기섬광체인 크리스탈섬광체, 플라스틱섬광체 및 유기섬광체 중 선택된 어느 하나로 구성되어 진다.

상기 광증배부는 광전자증배관(PMT : Photo Multiplication Tube)이나 실리콘 관전자증배기(SIPM : Silicon Photo multipliers), 다중픽셀광자계수기(MPPC : Multi Pixel Photon Counter) 중 선택된 어느 하나로 구성되어야 한다.

상기 제어부는 전류, 전압, 저항의 변화값을 검출하는 전기회로가 포함되는 제어부로서 공지의 전기회로 모듈을 사용할 수 있다.

상기 신호표시부는 상기 제어부의 제어에 따라 소리, 색상, 숫자로 표시하는 통상의 표시모듈을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 휴대용 방사선측정기는 자연계에 존재하는 방사선을 측정함에 있어서 측정의 기술을 단순화 하면서도 정밀도가 높은 기술적 구성을 제공하여 휴대가 간편하면서도 경제적 부담이 없이 저렴하게 이용할 수 있는 제품을 제공할 수 있다. 따라서 많은 사람들이 손쉽게 구매하여 사용할 수 있어, 스스로를 위험에서 보호하고 방사선과의 비교 등을 통하여 방사선에 대한 올바른 이해와 막연한 공포심을 해소시킬 수 있는 휴대성, 조작의 편의성, 경제성 등이 높아 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 구성을 나타내는 구성도
도 3은 본 발명의 구성을 나타내는 구성도

이에 본 발명을 도면을 참고로 중요구성요소를 대분하여 설명하게 되면,

① 전원부(10)

전원부(10)는 방사선을 검출하기 위해 발명된 휴대용 방사선측정기(100)의 전원장치로서, 상기 휴대용 방사선측정기(100)에 전원을 인가하는 전지(11)와 휴대용 방사선측정기의 ON, OFF를 할 수 있는 스위치(12)로 되어 있다.

여기서 상기 전원을 인가하는 전지(11)는 본 발명의 설명을 위하여 명명하였으며, 이는 전원을 인가할 수 있는 배터리, 자가발전이 되는 전원장치 및 휴대용 방사선측정기(100)와 외부전원이 연결되는 전원장치 등 일상생활에서 사용되는 통상의 전원으로 구성할 수도 있는 것이다.

또한, 상기 휴대용 방사선측정기(100)의 ON, OFF를 할 수 있는 장치인 스위치(12)도 본 발명의 설명을 위하여 명명하였으며, 일상생활에서 사용되는 ON, OFF 기능을 가진 장치로 구성할 수도 있는 것이다.

② 섬광부(20)

섬광부(20)는 상기 휴대용 방사선측정기(100)에서 고 에너지 입자에 충돌하는 섬광을 발생하는 섬광체로 구성되어 진다. 즉 대기 중에 발생되는 방사선을 직접적으로 접촉하여 검출하는 구성요소이다.

상기 섬광부(20)는 사용에 따라 선택적으로 무기섬광체인 크리스탈 섬광체, 플라스틱 섬광체와 유기섬광체 등 다양한 섬광체 중 선택적으로 사용할 수 있다. 본 발명에서는 사용의 대중화와 경제성을 고려할 때 플라스틱 섬광체를 사용하는 것이 바람직하나, 사용자의 필요 요구에 따라 상기 재질 중 중 어느 하나를 구성하여 사용할 수 있는 것이다.

③ 광증배부(30)

광증배부(30)는 상기 섬광부(20)에서 검출된 방사선과 같은 고 에너지 입자와 발생하는 섬광을 증폭시켜 광전류로 전환하는 것으로,

상기 섬광부(20)에서 발생하는 섬광을 광전자증배관, 실리콘 관전자증배기, 다중픽셀광자계수기와 같은 광증배기를 이용하여 증폭시켜 광전류로 전환 시키는 것이다.

상기에서 사용되는 광증배부(30)는 사용에 따라 선택적으로 광전자증배관(PMT : Photo Multiplication Tube)이나 실리콘 관전자증배기(SIPM : Silicon Photo multipliers), 다중픽셀광자계수기(MPPC : Multi Pixel Photon Counter) 중 어느 하나를 구성하여 사용할 수 있는 것이다.

여기서 상기 광증배부(30)는 상기 섬광부(20)에 그대로 결착하여 구성하여도 무방하나, 섬광부(20)에서 나오는 섬광을 효과적으로 포집하기 위하여 공극을 최소화하여 그 검출의 효과를 높일 수 있도록 하여야 한다.

④ 제어부(40)

제어부(40)는 상기 광증배부(30)에서 증폭된 광전류를 검사하여 전류, 전압, 저항의 값의 변화를 확인하는 전기회로와, 상기 전기회로를 통하여 검출된 값으로 고 에너지 입자의 량을 검사할 수 있도록 기 저장된 저장값과 상기 측정값을 비교하여 그 변화를 유기적으로 표시할 수 있게 구성되어진 제어부로 구성된다. 상기 제어부의 경우 통상의 전류의 값을 측정하여 표시하는 다양한 방식의 제어부 모듈은 적용하여 사용할 수 있는데 예를 들어 음주측정장치 등 여러 측정에서 통상 적용되어 사용되고 있는 측정 모듈을 적용하여 사용할 수 있는 것이다.

이에 증폭된 광전류가 제어부(40)에 기본 설정해 놓은 수치, 값보다 높거나 낮은 값을 가지고 고 에너지 입자가 대기 중에 많고 적음을 인지하여 신호표시부로 표시하여 사용자들이 인식할 수 있도록 한 것이다.

⑤ 신호표시부(50)

신호표시부(50)는 상기 제어부(40)의 제어로 인해 제어부(40)에서 방사선이 검출되면, 사용자로 하여금 방사선의 검출 유무를 표시하기 위한 것으로

사용자가 휴대용 방사선측정기(100)에서 쉽게 확인할 수 있도록 소리, 색상, 숫자 중 선택된 어느 하나로 구성하여 사용할 수 있는 것이다. 상기와 같은 신호표시부(50)는 일반적으로 전기회로가 포함된 제어부에 연결되어 사용되는 통상의 모듈장치를 사용할 수 있다.

⑥ 보호부(60) 및 케이스(70)

보호부(60)는 케이스(70)의 일 측에 구성되되 그 내측에는 섬광부(20)가 위치하고 있다. 물론 케이스의 일측으로 섬광부(20)을 돌출시켜 구성할 수도 있으나, 손상을 방지하기 위하여 고 에너지 입자를 검출하는 섬광부(20)부분에는 상기 케이스(70)에 별도의 싱기 보호부(60)를 구성할 수 있다.

상기 보호부(60)는 사용에 따라 선택적으로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : Poly Methyl Methacrylate)와 유리 중 어느 하나로 구성하여 사용할 수 있다.

또 다른 실시형태로 섬광부 전면에 카메라 렌즈의 보호커버와 같이 필요에 따라개폐하여 사용하게 구성할 수도 있다.

이는 상기 섬광부(20)에서 발산하는 가시광선과 섬광부(20)로 포집되는 방사선에 영향을 주지 않으며, 휴대용 방사선측정기(100)의 보호를 위한 것이다.

상기와 같이 휴대용 방사선측정기(100)를 사용하여 방사선 검출의 측정을 하게 되면, 자연계에 존재하는 방사선을 측정해보고, 우리 생활 주변에서 사용되는 방사선과의 비교 등을 통하여 방사선에 대한 올바른 이해와 막연한 공포심을 해소시킬 수 있으며, 사용자가 사용현장에서 손쉽게 조작할 수 있도록 휴대성이 용이하도록 하여 방사선을 측정할 수 있도록 한 발명이다.

10 : 전원부 11 : 전지 12 : 스위치
20 : 섬광부 30 : 광증배부 40 : 제어부
50 : 신호표시부 60 : 보호부 100 : 휴대용 방사선측정기

Claims (6)

1. 전원을 인가하는 전지와 작동을 위한 스위치가 구성된 전원부;
   고 에너지 입자를 검출하는 섬광부;
   상기 섬광부에서 검출된 고 에너지 입자를 증폭하여 광전류로 전환 시키는 광증배부;
   상기 광증배부를 통하여 전류를 검출하는 전기회로로 구성된 제어부;
   상기 제어부를 통하여 검출 전류의 강도 및 유무표시를 표출하는 신호표시부;
   상기 구성요소를 포함하는 본체부로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 구성요소를 포함하는 케이스 및 상기 섬광부가 접하는 케이스부분에 보호부 가 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 섬광부는 무기섬광체인 크리스탈섬광체, 플라스틱섬광체 및 유기섬광체 중 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 광증배부는 광전자증배관(PMT : Photo Multiplication Tube)이나 실리콘 관전자증배기(SIPM : Silicon Photo multipliers), 다중픽셀광자계수기(MPPC : Multi Pixel Photon Counter) 중 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는 통상의 전류, 전압, 저항을 감지하여 그 설정범위에 따라 상기 신호표시부에 표시되는 수치를 표현할 수 있게 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 신호표시부는 통상의 전자표시모듈을 이용하되 소리, 색상, 숫자 중 선택된 어느 하나로 표시되어 작동되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선측정기

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