KR20150106123A - Electronic portable apparatus for detecting radiation, capable of long distance measurement and radiation analyzer using the same - Google Patents

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KR20150106123A
KR20150106123A KR1020140028224A KR20140028224A KR20150106123A KR 20150106123 A KR20150106123 A KR 20150106123A KR 1020140028224 A KR1020140028224 A KR 1020140028224A KR 20140028224 A KR20140028224 A KR 20140028224A KR 20150106123 A KR20150106123 A KR 20150106123A
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scintillator
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이홍규
박혜민
주관식
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to an electronic portable radiation detecting apparatus capable of measuring long distance radiation and a radiation analyzing apparatus using the same. The electronic portable radiation detecting apparatus comprises: a radiation detecting part; a signal converting part for converting a signal outputted from the radiation detecting part and for removing noise; and a communication processing part for calculating radiation dose based on the signal converted from the signal converting part and transmitting the same to a controlling terminal unit. The radiation detecting part uses a silicon photomultiplier as a main detecting sensor, and the communication processing part comprises a wireless communication controlling part which provides a wireless transmitting function of radiation dose measurement data to an external wireless terminal unit by means of Bluetooth. In addition, the radiation detecting part additionally comprises a USB connecting unit where a USB cable, which can transmit the detected signal to a multichannel analyzer for a nuclide analysis, is connected.

Description

원거리 방사선 측정이 가능한 전자식 휴대용 방사선 검출 장치 및 이를 이용한 방사선 분석 장치 {ELECTRONIC PORTABLE APPARATUS FOR DETECTING RADIATION, CAPABLE OF LONG DISTANCE MEASUREMENT AND RADIATION ANALYZER USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic portable radiation detecting apparatus and a radiation analyzing apparatus using the portable portable radiation detecting apparatus. 2. Description of the Related Art [0002]

본 발명은 방사선 검출 장치에 관한 것으로, 특히 박막 섬광체, 플라스틱 섬광체 또는 무기 섬광체와 소형의 실리콘 광증배소자를 주 검출 센서로 사용하여, 원거리에서 알파, 베타, 감마 또는 X 선 방사선량 측정 및 핵종 분석 수행이 가능하도록 하는 휴대용 방사선 검출 장치 및 이를 이용한 방사선 분석 장치에 관한 발명이다. The present invention relates to a radiation detecting apparatus, and more particularly, to a radiation detecting apparatus using a thin film scintillator, a plastic scintillator or an inorganic scintillator and a small silicon photodiode element as a main detecting sensor and measuring alpha, beta, gamma or X- The present invention relates to a portable radiation detection apparatus and a radiation analysis apparatus using the same.

방사선 산업의 발달로 방사선 물질의 누출에 의한 방사선 사고가 증가함에 따라, 방사선 물질을 관리하는 작업자 또는 방사선 계측자에게는 작업 현장에서의 방사선량을 계측하는 방사선 검출 장치의 사용의 의무화 되어 있다. With the development of the radiation industry, as the number of radiation accidents due to leakage of radiation materials increases, it is obligatory for the workers who manage the radiation materials or the radiation measurers to use the radiation detecting apparatus for measuring the radiation dose at the work site.

한편, 방사선을 검출하는 방법으로서는 방사선의 전리 작용, 여기 작용, 발광 작용, 감광 작용 등을 이용한 다양한 방법들이 존재하며, 측정 대상이 되는 방사선의 종류에 따라 그 검출 장치 및 검출 방법을 구별하여 사용하고 있으며, 방사선량에 대한 선량 측정 장치와 핵종 분석을 위한 측정 장치도 구별하여 사용되고 있다. On the other hand, as a method of detecting radiation, there are various methods using ionizing action of radiation, excitation action, luminescent action, photosensitive action and the like, and the detection device and detection method are used in accordance with the kind of radiation to be measured , And a radiation dose measuring device and a measuring device for nuclide analysis are used separately.

한편, 통상적으로 사용되는 휴대용 방사선량계의 경우, 측정된 방사선량을 방사선량계에 구비된 표시 장치로 출력하는 기능만을 수행하며, 핵종 분석을 위한 장치의 경우 부피가 크고 복잡한 구성을 가지고 있어, 방사선 검출 장치의 휴대화, 소형화는 제한적일 수 밖에 없었다. 또한, 종래의 방사선 검출 장치를 이용하여 방사건 계측 시에는, 계측자가 방사선원에 근접하여 계측할 수 밖에 없어 계측자에게 필요 이상의 과 피폭을 유발할 위험성이 있었다. On the other hand, in the case of a portable radiation dosimeter which is commonly used, only the function of outputting the measured radiation amount to a display device provided in the radiation dosimeter is performed, and in the case of a device for analyzing nuclide, a bulky and complicated configuration is provided, Portability and miniaturization of the device have been limited. In addition, at the time of measuring the room event using the conventional radiation detecting apparatus, there is a risk that the measuring person is forced to measure close to the radiation source and cause excessive overexposure to the measuring person.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 방사선량 측정이 가능할 뿐 아니라, 동시에 방사선의 핵종 분석이 가능하며, 계측자가 휴대 가능하도록 부피 및 무게를 소형화한 방사선 검출 장치 및 방사선 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-described problems, the present invention provides a radiation detecting apparatus and a radiation analyzing apparatus capable of measuring a radiation dose, capable of analyzing nuclides of radiation at the same time, .

또한, 본 발명은 방사선원의 종류에 따라 선택적으로 방사선 선량 측정이 가능한 전자식 휴대용 방사선 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide an electronic portable radiation measuring apparatus capable of selectively measuring a radiation dose according to the kind of a radiation source.

또한, 본 발명은 방사선원으로부터 원거리에서 방사선량 측정이 가능한 전자식 휴대용 방사선 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide an electronic portable radiation measuring device capable of measuring the radiation dose at a distance from a radiation source.

상기 과제를 달성하기 위해, 방사선 검출부, 방사선 검출부로부터 출력되는 신호를 변환하고 노이즈를 제거하기 위한 신호 변환부 및 신호 변환부로부터 변환된 신호를 기반으로 방사선량을 산출하고 이를 제어용 단말기로 송신하기 위한 통신 처리부를 구비하는 전자식 휴대용 방사선 검출기에 있어서, 방사선 검출부는 실리콘 광증배소자(SiPM)를 주 검출 센서로 사용하고, 통신 처리부는 블루투스를 이용하여, 외부의 무선 단말기로 방사선량 측정 데이터의 무선 송신 기능을 제공하는 무선 통신 제어부를 구비하고, 방사선 검출부는 검출된 신호를 핵종 분석을 위한 다중 채널 분석기로 송신할 수 있는 USB 케이블이 연결되는 USB 연결 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 휴대용 방사선 검출기를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a radiation dose, comprising: a radiation detector; a signal converter for converting a signal output from the radiation detector and removing noise; and a controller for calculating a radiation dose based on the signal converted from the signal converter, A portable wireless radiation detector comprising a communication processor, wherein the radiation detector uses a silicon photodiode element (SiPM) as a main detection sensor and the communication processor uses Bluetooth to wirelessly transmit radiation dose measurement data to an external wireless terminal Wherein the radiation detector includes a USB connection unit to which a USB cable capable of transmitting the detected signal to the multi-channel analyzer for analyzing nuclides is connected, Lt; / RTI >

본 발명에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기는 산출된 방사선량 정보를 블루투스를 이용한 무선 인터페이스를 통해 무선 단말기와 원거리에서 데이터 송수신이 가능한바, 원거리에서 방사선량 측정 및 분석이 가능하다. The portable wireless radiation detector according to the present invention can transmit and receive the calculated radiation amount information at a long distance from the wireless terminal through the wireless interface using Bluetooth, and it is possible to measure and analyze the radiation dose at a long distance.

또한, 본 발명에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기는 방사선 검출을 위해, 방사선의 에너지 레벨의 구분 및 측정이 가능한 반도체 센서인 실리콘 광증배소자를 주 검출 센서로 사용하고 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기는 방사선 검출부에서 검출된 신호를, USB 케이블을 통해 핵종 분석을 위한 다중 채널 분석기로 송신할 수 있도록, USB 연결 수단을 더 구비하고 있어, 방사선량 측정과 동시에 방사선 핵종 분석도 가능하도록 하고 있다. In addition, the electronic portable radiation detector according to the present invention uses a silicon photo detector as a semiconductor sensor capable of distinguishing and measuring the energy level of radiation for detecting radiation as a main detection sensor. In addition, the electronic portable radiation detector according to the present invention further includes a USB connecting means for transmitting a signal detected by the radiation detecting unit to a multi-channel analyzer for nuclide analysis through a USB cable, Radionuclide analysis is also possible.

바람직하게는, 상기 무선 통신 제어부는 상기 검출부로부터 출력되는 신호를 기반으로 방사선량을 산출하는 선량 측정 알고리즘 및 블루투스 직렬포트를 이용하여 외부의 무선 단말기로 방사선량 정보를 송수신하는 알고리즘을 마이크로 컨트롤 유닛(MCU) 보드에 메모리화 한 것이 바람직하다.Preferably, the wireless communication control unit includes a dose measurement algorithm for calculating a radiation dose based on a signal output from the detection unit, and an algorithm for transmitting and receiving radiation dose information to an external wireless terminal using a Bluetooth serial port, MCU) board.

이를 통해, 본 발명에서는 검출기의 부피 및 무게를 절감하여 소형화를 도모하는 것에 의해, 계측자가 검출기를 용이하게 휴대 가능하도록 하고 있다. Thus, in the present invention, by reducing the volume and weight of the detector, the detector can be easily carried by the meter.

바람직하게는, 상기 방사선 검출부는 방사선을 검지하여 검출 신호를 생성하는 검출기를 포함하고, 검출기는 섬광체 및 상기 섬광체의 일면과 결합하는 실리콘 광증배소자로 이루어지고, 섬광체는 상기 실리콘 광증배소자에 착탈 가능하게 장착되고, 박막 섬광체 ZnS(Ag), 플라스틱 섬광체 Bcf-20 또는 무기 섬광체 Csi(tl) 중 어느 하나로 이루어지는 번들 타입으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the radiation detecting portion includes a detector for detecting radiation and generating a detection signal, wherein the detector comprises a scintillator and a silicon photodiode element coupled to one surface of the scintillator, wherein the scintillator is detachable And is composed of a bundle type of thin film scintillator ZnS (Ag), plastic scintillator Bcf-20 or inorganic scintillator Csi (tl).

이를 통해, 본 발명에서는 측정 대상이 되는 방사선원에 따라 실리콘 광증배소자에 결합되는 섬광체의 종류를 변경하는 것에 의해, 방사선원에 따른 선택적인 선량 측정을 가능하게 한다. Accordingly, in the present invention, by selectively changing the type of the scintillator to be coupled to the silicon photodiode according to the radiation source to be measured, selective dose measurement according to the radiation source is enabled.

바람직하게는, 상기 방사선 검출부는 검출기로부터 생성되는 방사선 검출 신호를 소정 비율로 증폭하는 증폭부와, 증폭부로부터 보내온 신호를 검출하는 신호 처리부를 더 포함하고, 신호 변환부는 방사선 검출부로부터 전달되는 아날로그 신호를 디지털 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환(ADC; Analogue Digital Convertor) 회로와, 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the radiation detecting section further includes an amplifying section for amplifying a radiation detection signal generated from the detector at a predetermined ratio, and a signal processing section for detecting a signal sent from the amplifying section, wherein the signal converting section includes an analog signal An analogue digital converter (ADC) circuit for converting a digital signal into a digital signal, and a noise filter for removing noise.

바람직하게는 상기 증폭부는, 검출기로부터 생성되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 프리 엠프 및 에너지 레벨의 구분 및/또는 측정을 위해 프리 엠프에 의해 증폭된 신호를 2차 증폭하기 위한 증폭 엠프로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the amplifying unit comprises a preamplifier for amplifying an electrical signal generated from the detector, and an amplifier for amplifying a signal amplified by the preamplifier to separate and / or measure an energy level. do.

바람직하게는, 상기 전자식 휴대용 방사선 검출기를 구성하는 각 회로에 전원을 공급하는 내장 전원부 및 통신 처리부에서 산출된 방사선량 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the apparatus further comprises a built-in power supply unit for supplying power to each circuit constituting the portable electronic radiation detector, and a display unit for displaying radiation dose information calculated by the communication processing unit.

본 발명은 상술한 전자식 휴대용 방사선 검출기; 전자식 휴대용 방사선 검출기로부터 방사선 검출 신호를 전달받아, 방사선 검출 신호를 해당 펄스 크기에 따라 대응되는 채널에 기록 저장하는 다중 채널 분석기; 다중 채널 분석기와 연결되어 핵종 분석 및/또는 전자식 휴대용 방사선 검출기의 제어를 행하는 단말기; 및 전자식 휴대용 방사선 검출기로부터 방사선량 측정 데이터를 무선으로 수신받는 무선 단말기를 포함하는 방사선 분석 장치를 제공한다. The present invention relates to the above-described electronic portable radiation detector; A multi-channel analyzer receiving a radiation detection signal from an electronic portable radiation detector and recording and storing the radiation detection signal in a corresponding channel according to a corresponding pulse size; A terminal connected to the multi-channel analyzer for controlling the nuclide analysis and / or the electronic portable radiation detector; And a wireless terminal that wirelessly receives radiation dose measurement data from an electronic portable radiation detector.

본 발명은 번들 타입으로 구성된 섬광체를 방사선원에 따라 선택적으로 검출기의 실리콘 광증배소자와 결합시켜, 선택적인 선량 계측이 가능하며 동시 소형 다중 채널 분석기를 이용하여 핵종 분석이 가능하도록 한다. The present invention combines a scintillator configured as a bundle type with a silicon photodiode element of a detector selectively according to a radiation source to enable selective dosimetry and enables nuclide analysis using a simultaneous small-scale multi-channel analyzer.

또한, 본 발명은 방사선 선량 측정 알고리즘 및 블루투스 무선 송수신 알고리즘을 마이크로 컨트롤 유닛 보드에 메모리화 하여, 휴대용 방사선 검출 장치의 크기를 소형화하는 한편, 생산 단가를 저감하는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect of reducing the size of the portable radiation detection apparatus and reducing the production cost by making the radiation dose measurement algorithm and the Bluetooth radio transmission / reception algorithm into a memory on the micro control unit board.

본 발명에 따른 휴대용 방사선 검출 장치에 따르면, 검출 장치에 장착된 화면 표시부를 이용하여 선량이 표시되는 경우에 방사선원에 대한 근접 계측이 가능한 한편, 블루투스 인터페이스를 통해 원거리에 존재하는 모바일 기기로 방사선량 데이터를 송신하는 것에 의해 원거리 계측을 가능하게 하는 효과를 갖는다. According to the portable radiation detecting apparatus of the present invention, it is possible to perform proximity measurement to a radiation source when a dose is displayed using a screen display unit mounted on a detecting apparatus, Thereby enabling the remote measurement to be performed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기 및 이를 이용한 방사선 분석 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기의 검출 센서인 검출기의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기 및 이를 이용한 방사선 분석 장치의 구성을 나타내는 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of an electronic portable radiation detector according to an embodiment of the present invention and a radiation analysis apparatus using the same.
2 is a view showing a configuration of a detector which is a detection sensor of an electronic portable radiation detector according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a configuration of an electronic portable radiation detector according to an embodiment of the present invention and a radiation analysis apparatus using the same.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기 및 이를 이용한 방사선 분석 장치의 개략적인 구성을 도시하고 있다.FIG. 1 shows a schematic configuration of an electronic portable radiation detector according to an embodiment of the present invention and a radiation analysis apparatus using the same.

도 1 및 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 방사선 분석 장치는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100), 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)로부터 수신되는 방사선 신호를 이용하여 핵종 분석을 실시하기 위한 다중 채널 분석기(200) 및, 무선 통신 인터페이스를 통해 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)로부터 방사선량 정보를 무선으로 송신 받는 무선 단말기(310)와, 다중 채널 분석기(200)와 연결되어 핵종 분석 및 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)의 제어를 수행하는 PC와 장치 운영 프로그램(320)으로 이루어지는 제어용 단말기(300)로 구성된다. 1 and 3, a radiation analysis apparatus according to the present invention includes a multi-channel analyzer 200 for performing nuclide analysis using a radiation signal received from an electronic portable radiation detector 100, an electronic portable radiation detector 100, And a wireless terminal 310 coupled to the multi-channel analyzer 200 to receive the radiation dose information from the portable wireless radiation detector 100 through a wireless communication interface and wirelessly transmit the radiation dose information from the portable wireless radiation detector 100 to the multi- And a control terminal 300 including a PC and a device operation program 320 for controlling the operation of the apparatus.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출(100)기에서 방사선 검출을 위한 검출 센서의 역할을 수행하는 검출기(11)를 도시하고 있다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)에 적용되는 검출기(11)는 섬광체(11a)와 실리콘 광증배소자(11c)로 구성된다. Figure 2 shows a detector 11 acting as a detection sensor for radiation detection in an electronic portable radiation detection 100 machine according to a preferred embodiment of the present invention. 2, a detector 11 applied to an electronic portable radiation detector 100 according to a preferred embodiment of the present invention comprises a scintillator 11a and a silicon diffraction element 11c.

물질에 하전 입자 및 감마선 등의 방사선이 입사하면 물질 내부의 원자가 여기 또는 전리된다. 이는 불안정한 상태이므로, 전자가 안정상태로 돌아가면서 에너지를 방출하는 데 이러한 현상을 섬광(scintillation)이라 하며, 이러한 섬광을 내는 물질을 섬광체라 한다. 섬광체는 발생하는 광자의 파장과 광자의 양, 방출 시간 등에 따라 용도를 나누어 사용되며, 측정대상이 되는 방사선원에 따라 그 종류를 달리하여 사용된다. When radiation, such as charged particles and gamma rays, enters the material, the atoms inside the material are excited or ionized. This is an unstable state, so electrons return to a stable state and emit energy. This phenomenon is called scintillation, and the substance that emits this light is called a scintillator. The scintillator is used by dividing the application depending on the wavelength of photons generated, the amount of photons, the emission time, and the like, and is used according to the kind of radiation source to be measured.

본 발명에 따르는 검출기(11)에서 사용되는 섬광체(11a)는 박막 ZnS(Ag) 섬광체, 플라스틱 섬광체 BCF-20, 무기 섬광체 Csi(tl)등이 사용될 수 있다. A thin film ZnS (Ag) scintillator, a plastic scintillator BCF-20, and an inorganic scintillator Csi (tl) may be used as the scintillator 11a used in the detector 11 according to the present invention.

박막 섬광체 ZnS(Ag)는 섬광 발생 효율이 높으며 분말 상태로 존재하며, 알파선과 하전 입자 측정에 사용된다. 플라스틱 섬광체, 바람직하게는 플라스틱 섬광체 Bcf-20는 유기 섬광체의 일종으로서, 유기 섬광체를 용매로 녹인 후 이를 고분자화 하여 고용체로 만든 것이다. Thin film scintillator ZnS (Ag) has high flash generation efficiency and exists in powder state, and is used for alpha ray and charge particle measurement. A plastic scintillator, preferably a plastic scintillator Bcf-20, is a type of organic scintillator, which is prepared by dissolving an organic scintillant in a solvent and polymerizing it into a solid solution.

플라스틱 섬광체의 경우 어떤 크기나 형태로도 만들 수 있으며, 물, 공기 및 많은 화학 약품 등에 불활성이므로 방사성 시료와 접촉하여 사용될 수 있다. 플라스틱 섬광체는 베타선 계측에 사용될 수 있으며, 특히, BCF-20의 경우 최대 방출 파장이 492nm 이며 감쇄시간이 2.7nsec으로 매우 짧다. Plastic scintillators can be made in any size or form and are inert to water, air and many chemicals, so they can be used in contact with radioactive samples. The plastic scintillator can be used for beta-ray measurement. In particular, BCF-20 has a maximum emission wavelength of 492 nm and a very short attenuation time of 2.7 nsec.

무기 섬광체는 섬광을 위한 활성화 물질로 소량의 불순물을 포함한 무기염의 결정으로서, 주로 할로겐화 알칼리 결정이 사용된다. 본 발명에서 무기 섬광체로 사용되는 Csi(tl)의 경우, 감마선에 대한 검출 효율이 우수하고 조해성이 없어 그대로 사용 가능한 장점을 가진다. The inorganic scintillator is an inorganic salt crystal containing a small amount of impurities as an activating substance for scintillation, and mainly a halogenated alkali crystal is used. In the case of CsI (tl) used as an inorganic scintillator in the present invention, it has an advantage of being excellent in detection efficiency against gamma rays, and being usable without being deteriorated.

실리콘 광증배소자(11c)는 2~3mm 크기의 하나의 소자가 수십 ㎛ 크기를 갖는 다수의 2차원 마이크로 픽셀의 집합으로 이루어지며, 각 마이크로 픽셀은 100kΩ~1MΩ의 크기를 갖는 하나의 억제 저항과 하나의 마이크로 APD로 구성된다. 특정 마이크로 APD에 하나의 광자가 입사하여 하나의 전자쌍을 생성하면 곧이어 106배 이상의 증배가 일어난다. 따라서, 실리콘 광증배소자(11c)의 개개의 마이크로 픽셀은 입사광의 유무만 판별할 수 있으나, 출력 신호는 모든 픽셀의 신호의 합이 되기 때문에 이를 통해 실리콘 광증배소자(11c)로 입사되는 광자의 수를 측정할 수 있고, 이를 아날로그 신호로서 증폭, 출력할 수 있다. 실리콘 광증배소자(11c)는 에너지 레벨의 구분 및 측정이 가능한바, 방사선 선량 측정뿐 아니라, 후술하게 되는 바와 같이, 다중 채널 분석기를 통해 동시에 방사선의 핵종 분석이 가능하다. The silicon light diffraction element 11c is composed of a set of a plurality of two-dimensional micro-pixels each having a size of several tens of micrometers, and each micro-pixel has one suppression resistor having a size of 100 k? It consists of one micro APD. When a photon is incident on a specific micro APD to generate a single electron pair, a multiplication of 10 6 times or more occurs. Therefore, the individual micro-pixels of the silicon photodiode element 11c can discriminate only the presence or absence of incident light, but the output signal is the sum of the signals of all the pixels. Therefore, the photon incident on the silicon photodiode element 11c And can amplify and output it as an analog signal. The silicon light diffraction element 11c can distinguish and measure the energy level, and it is possible to simultaneously analyze radiation nuclides through a multi-channel analyzer as well as a radiation dose measurement.

도 2에서 도시되는 바와 같이, 섬광체(11a)는 방사선 측정이 용이하도록 원통형상을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섬광체(11a)는 그 일단에서, 실리콘 광증배소자(11c)와 탈착 가능하게 연결되는 번들 타입으로 제작된다. 따라서, 측정 대상이 되는 방사선원에 따라 박막 ZnS(Ag) 섬광체, 플라스틱 섬광체 BCF-20 또는 무기 섬광체 Csi(tl)를 실리콘 광증배소자(11c)와 선택적으로 결합시킴으로써, 알파, 베타, 감마, X-ray 센서로서 선택적으로 선량 측정이 가능하게 된다. As shown in Fig. 2, it is preferable that the scintillator 11a has a cylindrical shape to facilitate measurement of radiation. The scintillator 11a according to the preferred embodiment of the present invention is formed at one end thereof as a bundle type detachably connected to the silicon photodiode element 11c. Beta, gamma, X-ray fluorescence spectra can be obtained by selectively bonding the thin film ZnS (Ag) scintillator, the plastic scintillator BCF-20 or the inorganic scintillator Csi (tl) ray sensor, it is possible to selectively measure the dose.

또한, 섬광체(11a)에서 발생하는 광자의 전반사를 향상시키기 위해 섬광체 표면을 반사 페인트 등을 이용하여 코팅하고, 섬광체의 측면에서 들어오는 방사선과 자외선의 차단을 위하여 섬광체의 외표면을 납 호일 등과 같은 커버체(11b)로 밀봉하는 것이 바람직하다. In order to improve the total reflection of photons generated in the scintillator 11a, the surface of the scintillator is coated with a reflective paint or the like, and the outer surface of the scintillator is covered with a cover member such as a lead foil (11b).

도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기(100) 및 이를 이용한 방사선 분석 장치의 구성을 나타내는 블록도를 도시하고 있다. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic portable radiation detector 100 and a radiation analysis apparatus using the same according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 방사선 분석 장치는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100), 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)로부터 수신되는 방사선 신호를 이용하여 핵종 분석을 실시하기 위한 다중 채널 분석기(200) 및, 무선 통신 인터페이스를 통해 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)로부터 방사선량 정보를 무선으로 송신 받는 무선 단말기(310)와, 다중 채널 분석기(200)와 연결되어 핵종 분석 및 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)의 제어를 수행하는 PC와 장치 운영 프로그램(320)으로 이루어지는 제어용 단말기(300)로 구성된다. 3, a radiation analysis apparatus according to the present invention includes a multi-channel analyzer 200 for performing nuclide analysis using a radiation signal received from an electronic portable radiation detector 100, an electronic portable radiation detector 100, And a wireless terminal 310 coupled to the multi-channel analyzer 200 to receive the radiation dose information from the portable wireless radiation detector 100 through a wireless communication interface and wirelessly transmit the radiation dose information from the portable wireless radiation detector 100 to the multi- And a control terminal 300 including a PC and a device operation program 320 for controlling the operation of the apparatus.

도 3에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)는 방사선 검출부(10), 방사선 검출부로부터 출력되는 신호를 변환하고 노이즈를 제거하기 위한 신호 변환부(20) 및 신호 변환부로부터 변환된 신호를 기반으로 방사선량을 산출하고 이를 제어용 단말기(300)의 무선 단말기(300)로 송신하기 위한 통신 처리부(30)를 구비한다. 3, an electronic portable radiation detector 100 according to the present invention includes a radiation detection unit 10, a signal conversion unit 20 for converting a signal output from the radiation detection unit and removing noise, And a communication processing unit 30 for calculating the radiation dose based on the signal converted from the control terminal 300 and transmitting the calculated radiation dose to the wireless terminal 300 of the control terminal 300.

방사선 검출부(10)는 도 2에서 도시된 방사선 검출 센서인 검출기(11)와, 검출기(11)로부터 출력되는 아날로그 신호의 펄스를 성형 및 증폭하는 증폭부(12) 및 증폭된 신호를 검출하는 신호 처리부(13)로 이루어진다. 바람직하게는, 증폭부(12)는 검출기(11)로부터 출력되는 아날로그 신호를 1차로 성형, 증폭하는 프리 엠프와, 방사선 에너지 레벨의 구분 및 측정을 위해 프리 엠프로부터 출력되는 신호를 2V 이상 증폭시키는 증폭 엠프로 이루어진다. 증폭 엠프에서 증폭된 신호는 신호 처리부(13)에서 신호 검출 단계를 거친다. 후술하는 바와 같이, 신호 처리부(13)에서 검출된 신호는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)에 구비된, USB 포트와 같은 USB 연결 수단에 연결되는 USB 케이블을 통해 다중 채널 분석기(200)로 전송되어 핵종 분석에 사용된다. The radiation detecting section 10 includes a detector 11 which is a radiation detecting sensor shown in Fig. 2, an amplifying section 12 which forms and amplifies pulses of an analog signal outputted from the detector 11, And a processing unit 13. Preferably, the amplifying unit 12 amplifies the signal output from the preamplifier by 2 V or more to distinguish and measure the radiation energy level, Amplification amplifier. The signal amplified in the amplifying amplifier is subjected to a signal detection step in the signal processing unit 13. [ As described later, the signal detected by the signal processing unit 13 is transmitted to the multi-channel analyzer 200 via a USB cable provided to the USB connection unit such as a USB port provided in the electronic portable radiation detector 100, It is used for analysis.

신호 변환부(20)는 신호 처리부(13)로부터 전달받은 아날로그 신호의 잡음 및 노이즈와 일정 크기 값을 가지는 펄스를 구분하여, 일정 크기 값의 펄스를 가지는 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(20)와 아날로그 디지털 변환기(20)로 부터 변환된 디지털 신호의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터부(22)로 이루어진다. The signal converter 20 includes an analog-to-digital converter 20 for converting a noise having a predetermined magnitude and a noise and noise of an analog signal received from the signal processor 13 into a digital signal having a pulse having a predetermined magnitude, And a noise filter unit 22 for eliminating the noise of the digital signal converted from the analog-to-digital converter 20.

통신 처리부(30)는 신호 변환부(20)로부터 전달되는 방사선의 디지털 신호 정보를 기반으로 선량에 따른 방사선의 양과 계수시간을 판단하는 선량 처리부(31)와 선량 처리부(31)에서 처리된 방사선량 정보를 블루투스 직렬포트를 이용하여 외부의 무선 단말기(310)로 송신하는 무선 인터페이스인 무선 통신(Bluetooth) 제어부(32)로 이루어진다. 바람직하게는, 통신 처리부(30)는 방사선의 양과 계수시간을 정하는 알고리즘과 블루투스 직렬포트를 이용하여 방사선량 정보 송신을 위한 통신 알고리즘이 마이크로 컨트롤 유닛(MCU, Micro Controller Unit) 보드에 메모리화되는 것에 의해 이루어진다. 이를 통해, 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)를 소형화하여 휴대가 용이하도록 구성할 수 있다. The communication processing unit 30 includes a dose processing unit 31 for determining the amount of radiation and the counting time according to the dose based on the digital signal information of the radiation transmitted from the signal converting unit 20, And a wireless communication (Bluetooth) controller 32, which is a wireless interface for transmitting information to an external wireless terminal 310 using a Bluetooth serial port. Preferably, the communication processing unit 30 includes an algorithm for determining the amount of radiation and a counting time, and a communication algorithm for transmitting the radiation amount information using the Bluetooth serial port is memorized in a microcontroller unit (MCU) board Lt; / RTI > Accordingly, the portable electronic radiation detector 100 can be miniaturized and configured to be easily portable.

바람직하게는, 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)를 구성하는, 방사선 검출부(10), 신호 변환부(20), 통신 처리부(30)의 각 회로들이 전기적 연결을 통해 최소 루프로 설계하는 것에 의해, 각 요소들을 PCB로 직접화하고, 검출기의 크기를 소형화할 수 있다. Preferably, the circuits of the radiation detecting section 10, the signal converting section 20, and the communication processing section 30 constituting the electronic portable radiation detector 100 are designed in a minimum loop through electrical connection, The elements can be directly converted to the PCB, and the size of the detector can be miniaturized.

또한, 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)를 구성하는 각 회로에 전원을 공급하는 내장 전원부(50)를 더 포함한다. 내장 전원부(50)는 외부 충전기로 충전이 가능한 충전식 배터리 또는 교체 가능한 건전지로 구성될 수 있다. 내장 전원부(50)를 구비하는 것에 의해, 전원 공급을 위한 외부 전원이 없이도 방사선 검출기의 구동이 가능하므로 휴대성이 증대될 수 있다. In addition, the electronic portable radiation detector 100 further includes an internal power supply unit 50 for supplying power to each circuit constituting the portable electronic radiation detector 100. The internal power supply unit 50 may be a rechargeable battery that can be charged with an external charger or a replaceable battery. By providing the built-in power source unit 50, the radiation detector can be driven without an external power source for power supply, so that portability can be increased.

또한, 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)는 통신 처리부(30)에서의 산출된 방사선량 정보를 표시하는 디스플레이부(40)를 포함한다. 이를 통해, 선량 계측시에 전자식 휴대용 방사선 검출기(100) 내부의 디스플레이브(40)를 통해 선량이 직접 표시될 수 있어, 외부 단말기를 이용하여 원거리에서 방사선원의 방사선량을 계측하는 것 이외에 계측자가 직접 방사선의 근접 계측을 실시하는 것이 가능하다. In addition, the electronic portable radiation detector 100 includes a display unit 40 for displaying the calculated radiation dose information in the communication processing unit 30. In this way, the dose can be directly displayed through the display 40 in the portable portable radiation detector 100 at the time of dose measurement. In addition to measuring the radiation dose of the radiation source at a remote location using an external terminal, It is possible to perform proximity measurement of radiation.

도 3에 도시된 방사선 분석 장치는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100) 및 다중 채널 분석기(200)와 방사선량에 관한 정보 수신 및 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)의 제어를 수행하기 위한 제어용 단말기(300)로 구성된다. The radiation analysis apparatus shown in FIG. 3 includes an electronic portable radiation detector 100, a multi-channel analyzer 200, a control terminal 300 for receiving information on the amount of radiation and controlling the electronic portable radiation detector 100 .

다중 채널 분석기(200)는 방사능 핵종분석을 위하여, 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)로부터 수신되는 아날로그 방사선 신호를 이용하여, 검출기(11)에 흡수된 에너지에 비례하는 펄스를 그 크기에 따라 해당 채널에 기록 저장하는 역할을 수행한다. The multi-channel analyzer 200 uses the analog radiation signal received from the electronic portable radiation detector 100 for radioactive nuclide analysis to measure a pulse proportional to the energy absorbed by the detector 11, It records and records.

제어용 단말기(300)는 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)의 무선 통신 제어부(32)로부터 방사선량 정보를 수신받아 선량을 표시하는 무선 단말기(310)와, 다중 채널 분석기(200)에 저장된 펄스 정보를 기반으로 방사선 핵종분석을 주행하는 PC 및 장치 운영프로그램(320)으로 구성된다. 바람직하게는 무선 단말기(310)와 PC 및 장치 운영프로그램(320)은 전자식 휴대용 방사선 검출기(100)의 원격 제어 기능을 함께 수행한다. The control terminal 300 includes a wireless terminal 310 that receives radiation dose information from the wireless communication controller 32 of the portable electromagnetic radiation detector 100 and displays the pulse rate information stored in the multi channel analyzer 200 And a PC and a device operation program 320 for running the radionuclide analysis. Preferably, the wireless terminal 310 and the PC and device operating program 320 together perform remote control functions of the electronic portable radiation detector 100.

10: 방사선 검출부 11: 검출기
11a: 섬광체 11b: 커버체
11c: 실리콘 광증배소자 12: 증폭부
13: 신호 처리부 20: 신호 변환부
21: 아날로그 디지털 변환기 22: 노이즈 필터부
30: 통신 처리부 31: 선량 처리부
32: 무선통신 제어부 40: 디스플레이부
50: 내장 전원부 100: 전자식 휴대용 방사선 검출기
200: 다중 채널 분석기 300: 제어용 단말기
310: 무선 단말기 320: PC 및 장치 운영 프로그램10: radiation detector 11: detector
11a: scintillator 11b: cover member
11c: Silicon diffraction element 12: Amplification part
13: Signal processing section 20: Signal conversion section
21: analog-to-digital converter 22: noise filter section
30: communication processing unit 31:
32: wireless communication control unit 40:
50: internal power supply unit 100: electronic portable radiation detector
200: Multi-channel analyzer 300: Control terminal
310: Wireless terminal 320: PC and device operation program

Claims (7)

방사선 검출부, 상기 방사선 검출부로부터 출력되는 신호를 변환하고 노이즈를 제거하기 위한 신호 변환부 및 상기 신호 변환부로부터 변환된 신호를 기반으로 방사선량을 산출하고 이를 제어용 단말기로 송신하기 위한 통신 처리부를 구비하는 전자식 휴대용 방사선 검출기에 있어서,
상기 방사선 검출부는 실리콘 광증배소자를 주 검출 센서로 사용하며,
상기 통신 처리부는 블루투스를 이용하여, 외부의 무선 단말기로 방사선량 측정 데이터의 무선 송신 기능을 제공하는 무선 통신 제어부를 구비하고,
상기 방사선 검출부는 검출된 신호를 핵종 분석을 위한 다중 채널 분석기로 송신할 수 있는 USB 케이블이 연결되는 USB 연결 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 휴대용 방사선 검출기.A radiation detector, a signal converter for converting a signal output from the radiation detector and removing noise, and a communication processor for calculating a radiation dose based on the signal converted from the signal converter and transmitting the calculated radiation dose to a control terminal In an electronic portable radiation detector,
Wherein the radiation detector uses a silicon photodiode element as a main detection sensor,
Wherein the communication processing unit comprises a wireless communication control unit for providing a wireless transmission function of radiation dose measurement data to an external wireless terminal using Bluetooth,
Wherein the radiation detector further comprises a USB connection unit to which a USB cable capable of transmitting the detected signal to the multi-channel analyzer for nuclide analysis is connected. 청구항 1에 있어서,
상기 무선 통신 제어부는 상기 검출부로부터 출력되는 상기 신호를 기반으로 방사선량을 산출하는 선량 측정 알고리즘 및 블루투스 직렬포트를 이용하여 상기 외부의 무선 단말기로 방사선량 정보를 송수신하는 알고리즘을 마이크로 컨트롤 유닛(MCU) 보드에 메모리화 한 것인, 전자식 휴대용 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The wireless communication controller includes a microcontroller unit (MCU) for transmitting and receiving radiation dose information to and from the external wireless terminal using a radiation dose calculation algorithm for calculating a radiation dose based on the signal output from the detector, An electronic portable radiation detector, which is memorized on board. 청구항 1에 있어서,
상기 방사선 검출부는 방사선을 검지하여 검출 신호를 생성하는 검출기를 포함하고,
상기 검출기는 섬광체 및 상기 섬광체의 일면과 결합하는 실리콘 광증배소자로 이루어지고,
상기 섬광체는 상기 실리콘 광증배소자에 착탈 가능하게 장착되고, 박막 섬광체 ZnS(Ag), 플라스틱 섬광체 Bcf-20 또는 무기 섬광체 Csi(tl) 중 어느 하나로 이루어지는 번들 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 휴대용 방사선 검출기The method according to claim 1,
Wherein the radiation detecting unit includes a detector for detecting radiation and generating a detection signal,
Wherein the detector comprises a scintillator and a silicon saturation element coupled to one surface of the scintillator,
Characterized in that the scintillator is detachably mounted on the silicon photodiode element and is of a bundle type consisting of thin film scintillator ZnS (Ag), plastic scintillator Bcf-20 or inorganic scintillator Csi (tl) Detector 청구항 1에 있어서,
상기 방사선 검출부는 상기 검출기로부터 생성되는 방사선 검출 신호를 소정 비율로 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부로부터 보내온 신호를 검출하는 신호 처리부를 더 포함하고,
상기 신호 변환부는 방사선 검출부로부터 전달되는 아날로그 신호를 디지털 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환(ADC; Analogue Digital Convertor) 회로와, 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 휴대용 방사선 검출기 The method according to claim 1,
Wherein the radiation detecting unit further includes an amplifying unit amplifying a radiation detection signal generated from the detector at a predetermined ratio, and a signal processing unit detecting a signal sent from the amplifying unit,
Wherein the signal conversion unit includes an analogue digital conversion (ADC) circuit for converting an analog signal transmitted from the radiation detection unit into a digital signal, and a noise filter for removing noise. Detector 청구항 4에 있어서,
상기 증폭부는, 상기 검출기로부터 생성되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 프리 엠프 및 에너지 레벨의 구분 및/또는 측정을 위해 상기 프리 엠프에 의해 증폭된 신호를 2차 증폭하기 위한 증폭 엠프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 방사선 검출기.The method of claim 4,
Wherein the amplifying unit comprises a preamplifier for amplifying an electrical signal generated from the detector and an amplifying amplifier for secondarily amplifying the signal amplified by the preamplifier for discrimination and / or measurement of an energy level Portable radiation detector. 청구항 1에 있어서,
상기 전자식 휴대용 방사선 검출기를 구성하는 각 회로에 전원을 공급하는 내장 전원부 및 통신 처리부에서 산출된 방사선량 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 휴대용 방사선 검출기.The method according to claim 1,
Further comprising a built-in power supply unit for supplying power to each circuit constituting the portable electronic radiation detector, and a display unit for displaying radiation dose information calculated by the communication processing unit. 청구항 1 내지 6에 따른 전자식 휴대용 방사선 검출기;
상기 전자식 휴대용 방사선 검출기로부터 방사선 검출 신호를 전달받아, 상기 방사선 검출 신호를 해당 펄스 크기에 따라 대응되는 채널에 기록 저장하는 다중 채널 분석기;
상기 다중 채널 분석기와 연결되어 핵종 분석 및/또는 전자식 휴대용 방사선 검출기의 제어를 행하는 제어용 단말기; 및
상기 전자식 휴대용 방사선 검출기로부터 방사선량 측정 데이터를 무선으로 수신받는 무선 단말기를 포함하는 방사선 분석 장치.An electronic portable radiation detector according to claims 1 to 6;
A multi-channel analyzer for receiving a radiation detection signal from the electronic portable radiation detector and recording and storing the radiation detection signal in a corresponding channel according to a corresponding pulse size;
A control terminal connected to the multi-channel analyzer for controlling a nuclide analysis and / or an electronic portable radiation detector; And
And a wireless terminal receiving the radiation dose measurement data wirelessly from the electronic portable radiation detector.
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KR102104545B1 (en) * 2018-12-12 2020-04-24 (주) 제이에스테크윈 3D wireless gamma probe and method of measuring radiation intensity thereof

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