KR20160058532A

KR20160058532A - 빔 검사 장치 및 이를 이용한 빔 검사 방법

Info

Publication number: KR20160058532A
Application number: KR1020140160152A
Authority: KR
Inventors: 라선유; 김명진; 길재근; 이재형; 박태원; 정문선
Original assignee: 라선유
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-05-25
Also published as: KR101702486B1

Abstract

본 발명은 빔 검사 장치 및 이를 이용한 빔 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 치료용 또는 연구용 가속기에서 생성하는 빔의 단면을 검사하는 빔 검사 장치가 측정 수단, 진공 유지 수단, 신호 전달 수단, 신호 처리 수단을 포함함으로써 관리자가 실시간으로 빔의 단면을 검사할 수 있으며 검사 정확도가 높고 일체화된 장치에 의하여 간편히 빔을 검사할 수 있는 빔 검사 장치 및 이를 이용한 빔 검사 방법에 관한 것이다.

Description

빔 검사 장치 및 이를 이용한 빔 검사 방법 {Beam Inspection Apparatus and Beam Inspection Method using therefor}

치료용 또는 연구용 가속기는 이온 빔을 발생시키고 가속시키는 장치로서, 보통 규모가 크고 이온 빔이 이동하는 길이가 길며 여러 지점에서 이온 빔의 형태를 검사할 것이 요구된다.

이때, 이온 빔은 이동하면서 지속적으로 형태가 변화하므로 빔의 단면을 실시간으로 검사하여 관리자 모니터에 표시함으로써 시간별로 변화하는 빔의 상태를 정확히 파악할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이처럼 빔 단면의 상태를 실시간으로 검사하여 표시할 수 있는 장치가 제공되어야만 관리자는 빔 단면 정보를 바탕으로 하여 가속되는 입자의 모양을 원하는 모양으로 변경시킬 수 있으며, 예를 들어 암 치료용 가속기의 경우 환자의 환부를 치료하는데 적합한 형태로 빔을 변경할 수 있게 된다.

그런데 종래 기술에 따르면 빔의 단면을 검사하거나 측정하는 기술은 소수 존재하였으나 검사 정확도가 낮으며 장치의 부피가 증가하며 관리자에게 표시하는 빔 정보의 내용이 불충분한 문제점이 있었다.

빔 검사 장치와 관련한 선행문헌은 거의 존재하지 않으며, 한국등록특허 제10-141560호 '진단 및 치료를 위한 의료용 방사선 장치'의 방사선 방출량을 조절하는 구성요소 등으로부터 빔 검사 장치의 필요성을 일부 암시하고는 있으나 이러한 한국등록특허 제10-141560호는 빔 검사와 관련한 기술이 아니라 의료용 방사선을 생성 및 조사하는 기술에 불과하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 치료용 또는 연구용 가속기에서 생성하는 빔의 단면을 검사하는 빔 검사 장치가 측정 수단, 진공 유지 수단, 신호 전달 수단, 신호 처리 수단을 포함하도록 하여, 관리자가 실시간으로 빔의 단면을 검사할 수 있으며 검사 정확도가 높고 일체화된 장치에 의하여 간편히 빔을 검사할 수 있는 빔 검사 장치 및 이를 이용한 빔 검사 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 빔 검사 장치에 관한 것으로서, 별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받으며 입력받은 검사 대상 빔을 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 빔 신호를 탐지하여 탐지한 빔 신호를 신호 전달 수단으로 전달하는 측정 수단; 상기 측정 수단 내부의 진공을 유지하는 진공 유지 수단; 상기 측정 수단이 탐지한 빔 신호를 신호 처리 수단으로 전달하는 신호 전달 수단; 상기 신호 전달 수단으로부터 빔 신호를 입력받으며 입력받은 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 하는 신호 처리 수단; 및 상기 측정 수단, 진공 유지 수단, 신호 전달 수단 및 신호 처리 수단을 구동하는 구동 수단;을 포함한다.

이때, 상기 측정 수단은, 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하는 이온화 수단; 이온화한 잔류 기체로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하는 센서 수단; 및 상기 측정 수단을 별도의 빔 수송관과 연결하는 빔 수송관 연결 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 이때, 상기 이온화 수단은, 스테인리스 스틸 재질의 창을 기준으로 하여 진공 영역과 이온화 영역을 분리하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은 빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법에 관한 것으로서, (A) 빔 검사 장치가, 검사 모드 구동 신호를 입력받는 단계; (B) 상기 빔 검사 장치가, 별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받아 입력받은 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하는 단계; 및 (C) 상기 빔 검사 장치가, 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 치료용 또는 연구용 가속기에서 생성하는 빔의 단면을 검사함에 있어서, 관리자가 실시간으로 빔의 단면을 검사할 수 있으며 검사 정확도가 높고 일체화된 장치에 의하여 간편히 빔을 검사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치에 관한 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정 수단의 구성을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정 수단의 원리를 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이온화 수단 사진.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서 수단 사진.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서의 종류를 설명하기 위한 참고도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 빔이 통과하는 형태를 설명하기 위한 참고도.
도 8a 내지 도 8d는 빔 위치 측정 테스트 결과를 나타내는 참고도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용하여 실시간으로 빔을 조절하는 화면을 나타내는 참고도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법에 관한 전체 흐름도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치에 관해 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치에 관한 개략도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정 수단의 구성을 설명하기 위한 참고도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정 수단의 원리를 설명하기 위한 참고도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이온화 수단 사진이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서 수단 사진이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서의 종류를 설명하기 위한 참고도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 빔이 통과하는 형태를 설명하기 위한 참고도이며, 도 8a 내지 도 8d는 빔 위치 측정 테스트 결과를 나타내는 참고도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용하여 실시간으로 빔을 조절하는 화면을 나타내는 참고도이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치는, 측정 수단(10), 진공 유지 수단(20), 신호 전달 수단(30), 신호 처리 수단(40) 및 구동 수단(50)을 포함한다.

측정 수단(10)은 별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받으며 입력받은 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하여 탐지한 빔 신호를 신호 전달 수단(30)으로 전달한다.

측정 수단(10)은 이온화 수단(11), 센서 수단(12) 및 빔 수송관 연결 수단(13)을 포함하여 구성되는데, 이온화 수단(11)은 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하는 기능을 수행하며, 센서 수단(12)은 이온화한 잔류 기체로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하는 기능을 수행하고, 빔 수송관 연결 수단(13)은 측정 수단(10)을 별도의 빔 수송관과 연결하는 기능을 수행한다.

특히, 이온화 수단(11)은 입자 빔의 통과에 따라 입자 빔 주위 잔류 기체를 이온화하여 전기 신호를 생성한다. 입자 빔이 통과할 수 있는 얇은 스테인리스 스틸 재질의 창(50μm)을 기준으로 하여 진공 영역과 이온화 영역을 분리하여 유지한다.

센서 수단(12)은 X축 및 Y축 등 2축의 2차원 센서로 구성되고, 각각 X축 30선, Y축 30선의 센서로서 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 진공 유지 수단(20)은 측정 수단(10) 내부가 진공 환경을 유지하도록 하며, 바람직하게 10^-7 torr 이하의 환경을 유지하도록 하고, 이를 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치가 구동될 수 있는 환경을 유지한다.

또한, 신호 전달 수단(30)은 측정 수단(10)이 탐지한 빔 신호를 신호 처리 수단(40)으로 전달한다.

또한, 신호 처리 수단(40)은 신호 전달 수단(30)으로부터 빔 신호를 입력받으며 입력받은 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 한다.

신호 처리 수단(40)이 생성하는 빔 위치 신호는 2차원 또는 3차원 신호일 수 있으며, 관리자는 이러한 빔 위치 신호를 실시간으로 확인하고 장치 상태 또는 빔 상태를 판단하거나, 빔 모양을 변경하기 위한 자료로서 활용할 수 있다.

그리고 구동 수단(50)은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 구동하는 기능을 수행하는데, 구체적으로는 빔 검사 장치가 대기 모드 또는 검사 모드가 될 수 있도록 한다.

구동 수단(50)은 모터 또는 공압 실린더로 설정되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치에 있어서 측정 수단(10) 내부를 확인할 수 있는데, 왼쪽은 작동 중인 상태이며 오른쪽은 대기 중인 상태를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 이온 빔이 센서 수단(12)을 통과하면서 빔 신호가 신호 전달 수단(30)으로 전달됨을 확인할 수 있으며, 이온화 수단(11)과 빔 수송관 연결 수단(13)을 확인할 수 있다.

도 4에서는 이온화 수단(11)의 실제 형상을 확인할 수 있으며, 도 5에서는 센서 수단(12)의 실제 형상을 확인할 수 있고, 특히, 도 6a에서는 저에너지용(~keV) 센서, 도 6b에서는 고에너지용(~GeV) 센서의 실제 예를 확인할 수 있으며, 도 7에서는 이온 빔이 실제로 센서 수단(12)을 통과하는 모식도를 확인할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 빔 위치 측정 테스트 결과를 나타낸 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용하면 이온화 수단(11)과 센서 수단(12)이 예정하는 위치로 빔이 통과하며, 정확한 빔 위치 검사 결과를 획득함을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용하여 관리자가 실시간으로 빔 단면을 조절함으로써 빔 형태를 조절하는 모습을 나타낸 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치에 따르면, 신호 처리 수단이 일체화되어 설치가 간단하고 잡음 신호의 간섭을 최소화할 수 있으며, 독립적인 신호 증폭 회로의 사용에 따라 센서 처리 속도가 개선되고, 분해능이 1mm 내외로 우수하다.

또한, 짧은 작동 거리가 가능하며 진공 연결부의 선택이 가능하고, 30-30 센서 와이어를 사용한 소형 이온 챔버 타입으로서 크기가 작으며, 70-70 mm의 빔 위치 측정 면적을 가지고, 신호 증폭을 위한 기체 공급이 가능하다.

또한, 외부 재질이 튼튼하며 입사 창은 얇은 스테인리스 스틸로 제작되고, 모터 구동에 따라 작동 시 진동이 최소화되며, 이중 제한 스위치 사용으로 안정성이 확보되고, 정밀한 위치 정보 표시가 가능하며, 일체형 미세 신호 처리 회로를 채택한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법에 관해 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법에 관한 전체 흐름도이다.

먼저, 빔 검사 장치가, 검사 모드 구동 신호를 입력받는다(S10).

다음으로, 빔 검사 장치가, 별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받아 입력받은 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지한다(S20).

다음으로, 빔 검사 장치가, 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 한다(S30).

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.

10 : 측정 수단
11 : 이온화 수단
12 : 센서 수단
13 : 빔 수송관 연결 수단
20 : 진공 유지 수단
30 : 신호 전달 수단
40 : 신호 처리 수단
50 : 구동 수단

Claims

빔 검사 장치에 있어서,
별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받으며 입력받은 검사 대상 빔을 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 빔 신호를 탐지하여 탐지한 빔 신호를 신호 전달 수단(30)으로 전달하는 측정 수단(10);
상기 측정 수단(10) 내부의 진공을 유지하는 진공 유지 수단(20);
상기 측정 수단(10)이 탐지한 빔 신호를 신호 처리 수단(40)으로 전달하는 신호 전달 수단(30);
상기 신호 전달 수단(30)으로부터 빔 신호를 입력받으며 입력받은 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 하는 신호 처리 수단(40); 및
상기 측정 수단(10), 진공 유지 수단(20), 신호 전달 수단(30) 및 신호 처리 수단(40)을 구동하는 구동 수단(50);을 포함하는 빔 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정 수단(10)은,
검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하는 이온화 수단(11);
이온화한 잔류 기체로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하는 센서 수단(12); 및
상기 측정 수단(10)을 별도의 빔 수송관과 연결하는 빔 수송관 연결 수단(13);을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 이온화 수단(11)은, 스테인리스 스틸 재질의 창을 기준으로 하여 진공 영역과 이온화 영역을 분리하여 구성되는 것을 특징으로 하는 빔 검사 장치.
빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법에 있어서,
(A) 빔 검사 장치가, 검사 모드 구동 신호를 입력받는 단계;
(B) 상기 빔 검사 장치가, 별도의 빔 수송관으로부터 검사 대상 빔을 입력받아 입력받은 검사 대상 빔 주위의 잔류 기체를 이온화하고 이온화한 검사 대상 빔으로부터 센서를 통해 빔 신호를 탐지하는 단계; 및
(C) 상기 빔 검사 장치가, 빔 신호를 증폭 및 처리하여 빔 위치 신호를 생성하며 생성한 빔 위치 신호를 별도의 관리자 단말기로 전송함으로써 별도의 관리자 단말기에 표시될 수 있도록 하는 단계;를 포함하는 빔 검사 장치를 이용한 빔 검사 방법.