KR20190056975A - Radiation detector for detecting and distinguishing type of radiation - Google Patents

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박진호
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Abstract

The present invention relates to a radiation detector for detecting radiation with type identification. According to the present invention, the radiation detector comprises: a scintillator module formed by stacking a first scintillator reacting with first radiation to emit light of a first wavelength band and a second scintillator reacting with second radiation to emit light of a second wavelength band; a first optical filter attached to one area of the scintillator module to pass the light of the first wavelength band; a second optical filter attached to the other one area of the scintillator module to pass the light of the second wavelength band; a first optical detector detecting the light of the first wavelength band passing through the first optical filter; a second optical detector detecting the light of the second wavelength band passing through the second optical filter; and a control unit discriminating radiation based on a detection result of the first and second optical detectors. Accordingly, the first and second optical filters selectively passing only the light of a different wavelength band are used, thereby correctly discriminating a type of the radiation and also remarkably simplifying a circuit configuration and a signal processing process.

Description

방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기{RADIATION DETECTOR FOR DETECTING AND DISTINGUISHING TYPE OF RADIATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a radiation detector for detecting the type of radiation,

본 발명은 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질병 진단, 방사선 사고 등에서의 방사선 검출에 적용하는데 있어 방사선의 종류를 구별하여 검출하면서도 제조 비용 및 신호처리 속도를 현저히 줄일 수 있는 방사선 검출기에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a radiation detector for detecting the kind of radiation, and more particularly, to a radiation detector for detecting radiation, To a radiation detector.

일반적으로 포스위치 검출기(Phoswich detector, '샌드위치 검출기'라고도 함)란 고-에너지 방사선 환경 하에서 알파 입자, 베타 입자 뿐만 아니라 저준위, 저 에너지 감마선과 엑스선을 검출하기 위해 개발된 검출기이다. 이러한 포스위치 검출기는 구조적인 형태에 따라 입사된 모든 에너지별 방사선들을 동시에 구별하여 처리할 수 있다.In general, a Phoswich detector (also called a sandwich detector) is a detector designed to detect low-level, low-energy gamma rays and x-rays as well as alpha particles and beta particles under high-energy radiation environments. These force position detectors can discriminate and process all incident energy-based radiation simultaneously according to the structural form.

'포스위치(Phoswich)'라는 명칭은 Phosphor sandwich으로부터 파생된 용어이며, 서로 다른 특성, 예컨대 서로 다른 파형을 가진 두 개 이상의 섬광체들이 광학적으로 서로 연결되어 photodiode, APD (Avalanche photodiode), SiPM (Silicon photomultiplier, 실리콘광증배소자), PMT (photomultiplier tube, 광증배관) 등 광센서와 결합된 구조를 일컫는다. 입사된 방사선이 특정 섬광체에서 반응한 신호를 파형 분석 등과 같은 기법으로 구별할 수 있다.The term " Phoswich " is a term derived from a Phosphor sandwich. Two or more scintillators having different characteristics, for example, different waveforms, are optically connected to each other to form a photodiode, an Avalanche photodiode (APD), a silicon photomultiplier , Silicon photodiode devices), photomultiplier tubes (PMTs), and other optical sensors. Signals from the incident radiation can be distinguished by techniques such as waveform analysis.

포스위치 검출기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 2개 이상의 섬광체를 전후 또는 적층 구조로 배치하여 방사선의 투과도와 섬광체와의 반응 유무를 이용하여 구별한다. 예를 들면, 섬광체 1(scintillator 1)은 베타 입자를 검출하도록 설계하고 섬광체 2는 감마선(scintillator 2)을 검출하기 위해 설계한다. 이와 같은 방법은 방사선의 종류를 구별하는데 자주 사용된다.As shown in FIG. 1, the force position detector arranges two or more different scintillators in front and rear or in a laminated structure, and distinguishes them based on the degree of transmission of radiation and the presence or absence of a reaction with the scintillator. For example, scintillator 1 is designed to detect beta particles and scintillator 2 is designed to detect gamma rays (scintillator 2). This method is often used to distinguish the type of radiation.

일반적으로 포스위치 검출기는 서로 다른 감쇠시간(decay time)을 가진 섬광체들을 배치하여 방사선을 측정한다. 즉, 방사선이 반응하는 섬광체를 특정하기 위해서 파형분별법(pulse shape discrimination, PSD)를 이용하여 구별하여야 한다.Generally, the force position detector measures radiation by arranging scintillators having different decay times. In other words, pulse shape discrimination (PSD) should be used to distinguish the scintillator to which the radiation reacts.

PSD 방식의 성능 평가를 위해서는 FOM(figure of merit)과 입자제거율(particle rejection ratio)을 이용한다. 이를 구하기 위해서는 고속의 아날로그-디지털 변환회로(analog-to-digital converter, ADC)와 파형구별(pulse shape discrimination, PSD)을 위한 복잡한 알고리즘을 사용해야 하는데, 이는 회로와 컴퓨터에서 신호 처리 속도 및 비용 문제를 야기한다. 즉, photodetector로 수집되는 빛은 섬광체 1과 섬광체 2로부터 동시에 들어오기 때문에, 이를 구별하기 위한 회로적인 요소와 신호처리에 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점이 있다.For the performance evaluation of the PSD method, the FOM (figure of merit) and the particle rejection ratio are used. To achieve this, it is necessary to use a complex algorithm for high-speed analog-to-digital converters (ADCs) and pulse shape discrimination (PSD) It causes. That is, since the light collected by the photodetector is simultaneously input from the scintillator 1 and the scintillator 2, a circuit element for distinguishing the light from the scintillator 1 and signal processing require a lot of time and cost.

또한, 신호처리를 통해 방사선을 구분하는데 있어서, 알고리즘의 정확성이 확보되지 않는 경우 검출 정확도를 보장할 수 없을 뿐만 아니라, 이를 보장하기 위해 알고리즘이 더욱 복잡해지는 문제점을 안게 된다.In addition, when the accuracy of the algorithm is not ensured in discriminating the radiation through the signal processing, the detection accuracy can not be guaranteed, and the algorithm becomes more complex to ensure this.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 질병 진단, 방사선 사고 등에서의 방사선 검출에 적용하는데 있어 방사선의 종류를 구별하여 검출하면서도 제조 비용 및 신호처리 속도를 현저히 줄이고, 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 방사선 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a radiation detection apparatus, And an object of the present invention is to provide a radiation detector capable of improving accuracy.

상기 목적은 본 발명에 따라, 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서, 제1 방사선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체와, 제2 방사선과 반응하여 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈과; 상기 섬광체 모듈의 일 영역에 부착되어 상기 제1 파장대의 빛을 투과시키는 제1 광학 필터와; 상기 섬광체 모듈에 다른 일 영역에 부착되어 상기 제2 파장대의 빛을 투과시키는 제2 광학 필터와; 상기 제1 광학 필터를 투과한 상기 제1 파장대의 빛을 감지하는 제1 광 검출기와; 상기 제2 광학 필터를 투과한 상기 제2 파장대의 빛을 감지하는 제2 광 검출기와; 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기의 감지 결과에 기초하여 방사선을 판별하는 제어부를 포함하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 의해서 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a radiation detector for detecting the type of radiation, comprising: a first scintillator which reacts with a first radiation to emit light in a first wavelength range; A scintillator module formed by stacking a second scintillator to emit light; A first optical filter attached to one region of the scintillator module to transmit light of the first wavelength band; A second optical filter attached to another area of the scintillator module to transmit light of the second wavelength band; A first optical detector for detecting light of the first wavelength band transmitted through the first optical filter; A second photodetector for detecting light of the second wavelength band transmitted through the second optical filter; And a control unit for discriminating the radiation based on the detection results of the first photodetector and the second photodetector.

여기서, 상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고; 상기 제1 섬광체는 베타선과 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고; 상기 제1 섬광체로 입사되는 베타선이 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하며; 상기 제어부는 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 베타선을 판별할 수 있다.Here, the thickness of the first scintillator is relatively thinner than the thickness of the second scintillator; The first scintillation material is configured to react with the beta ray, the second scintillation material is configured to react with the gamma ray; A beta ray incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material; The control unit may determine the beta line by simultaneously sensing light by the first photodetector and the second photodetector.

여기서, 상기 제1 섬광체는 CaF2(CaF2:Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr3, BaF2, GPS, 및 플라스틱 섬광체 등 단파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며; 상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련될 수 있다.Here, the first scintillator may include any one of short wavelength scintillators such as CaF 2 (CaF 2 : Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr 3 , BaF 2 , GPS, and plastic scintillators, To transmit light of a wavelength range of ~ 450 nm; The second scintillator may include any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG, and the second optical filter may be configured to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm.

또한, 상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고; 상기 제1 섬광체는 중성자와 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고; 상기 제1 섬광체로 입사되는 중성자가 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하며; 상기 제어부는 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 중성자를 판별할 수 있다.Further, the thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator; Wherein the first scintillation material is arranged to react with a neutron, the second scintillation material is arranged to react with a gamma ray; A neutron incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays, and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material; The control unit may determine neutrons by simultaneously sensing light from the first photodetector and the second photodetector.

여기서, 상기 제1 섬광체는 보론-10 (Boron-10) 기반 섬광체를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며; 상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련될 수 있다.Here, the first scintillator includes a Boron-10 based scintillator, the first optical filter is configured to transmit light in a wavelength range of 380 nm to 450 nm, The second scintillator may include any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG, and the second optical filter may be configured to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm.

그리고, 상기 제1 광학 필터 및 상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편 표면에 부착될 수 있다.The first optical filter and the second optical filter may be attached to a surface of the second scintillator opposite the first scintillator.

그리고, 상기 제1 광학 필터는 상기 제1 섬광체의 상기 제2 섬광체 반대편 표면에 부착되며; 상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편 표면에 부착될 수 있다.And the first optical filter is attached to the surface of the first scintillator opposite the second scintillator; And the second optical filter may be attached to the surface of the second scintillator opposite the first scintillator.

그리고, 상기 제1 광학 필터는 상기 제1 섬광체의 상기 제1 섬광체와 상기 제2 섬광체의 적층 방향의 측면에 부착되고; 상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체와 상기 제2 섬광체의 적층 방향의 측면에 부착될 수 있다.The first optical filter is attached to a side surface of the first scintillator in the stacking direction of the first scintillator and the second scintillator; And the second optical filter may be attached to a side surface of the second scintillator in the stacking direction of the first scintillator and the second scintillator.

그리고, 상기 섬광체 모듈은 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편에 부착되고, 상기 제1 파장대의 빛과 상기 제2 파장대의 빛을 반사 및 투과시키는 빔 스플리터를 더 포함하며; 상기 제1 광학 필터는 상기 빔 스플리터의 반사 및 투과 방향 중 어느 한 방향에 설치되고, 상기 제2 광학 필터는 상기 빔 스플리터의 반사 및 투과 방향 중 다른 한 방향에 설치될 수 있다.The scintillator module further includes a beam splitter attached to a side opposite to the first scintillator of the second scintillator and reflecting and transmitting light in the first wavelength band and light in the second wavelength band; The first optical filter may be installed in one of the reflection and transmission directions of the beam splitter and the second optical filter may be installed in the other direction of reflection and transmission of the beam splitter.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서, 제1 방사선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체와, 제2 방사선과 반응하여 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈과; 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편에 부착되고, 상기 제1 파장대의 빛을 반사 및 투과 중 어느 하나로 진행시키고 상기 제2 파장대의 빛은 반사 및 투과 중 다른 하나로 진행시키는 다이크로익 필터와; 상기 다이크로익 필터를 거친 상기 제1 파장대의 빛을 감지하는 제1 광 검출기와; 상기 다이크로익 필터를 거친 상기 제2 파장대의 빛을 감지하는 제2 광 검출기와; 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기의 감지 결과에 기초하여 방사선을 판별하는 제어부를 포함하는 입사되는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 의해서 달성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a radiation detector for discriminating and detecting the kind of radiation, comprising: a first scintillator which reacts with a first radiation to emit light in a first wavelength range; A scintillator module formed by stacking a second scintillator for emitting light of a second wavelength band; A dichroic filter attached to a side opposite to the first scintillator of the second scintillator and advancing the light of the first wavelength band to one of reflection and transmission and advancing the light of the second wavelength band to another one of reflection and transmission; A first photodetector for detecting light of the first wavelength band through the dichroic filter; A second photodetector for sensing light of the second wavelength band through the dichroic filter; And a control unit for discriminating the radiation based on the detection results of the first photodetector and the second photodetector.

여기서, 상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고; 상기 제1 섬광체는 베타선과 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고; 상기 제1 섬광체로 입사되는 베타선이 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하여, 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 베타선의 검출을 인식할 수 있다.Here, the thickness of the first scintillator is relatively thinner than the thickness of the second scintillator; The first scintillation material is configured to react with the beta ray, the second scintillation material is configured to react with the gamma ray; A beta ray incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material, 2 photodetectors can recognize the detection of the beta line by sensing light at the same time.

여기서, 상기 제1 섬광체는 CaF2(CaF2:Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr3, BaF2, GPS, 및 플라스틱 섬광체 등 단파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고; 상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The first scintillator may include any one of short wavelength scintillators such as CaF 2 (CaF 2 : Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr 3 , BaF 2 , GPS, and plastic scintillators; The second scintillator may include any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG.

또한, 상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고; 상기 제1 섬광체는 중성자와 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고; 상기 제1 섬광체로 입사되는 중성자가 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하여, 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 중성자의 검출을 인식할 수 있다.Further, the thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator; Wherein the first scintillation material is arranged to react with a neutron, the second scintillation material is arranged to react with a gamma ray; The neutrons incident on the first scintillator react with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material, 2 photodetectors can recognize the detection of neutrons by simultaneously sensing light.

여기서, 상기 제1 섬광체는 보론-10 (Boron-10) 기반 섬광체를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며; 상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련될 수 있다.Here, the first scintillator includes a Boron-10 based scintillator, the first optical filter is configured to transmit light in a wavelength range of 380 nm to 450 nm, The second scintillator may include any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG, and the second optical filter may be configured to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 방사선 검출기가 서로 다른 파장대의 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 광학 필터 및 제2 광학 필터를 사용함으로써 회로 구성과 신호 처리 과정을 현저하게 간소화시키면서도 방사선의 종류를 보다 정확히 판별할 수 있게 된다.By using the first optical filter and the second optical filter which selectively transmit only light of different wavelengths, the radiation detector according to the present invention can remarkably simplify the circuit configuration and the signal processing process, So that it can be discriminated more accurately.

또한, 감마선 환경에서 베타선을 추출하는데 있어 제1 광 검출기 및 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 베타선의 유무를 감지하게 되어, 베타선의 보다 정확한 검출할 수 있어, 외과 수술에서 베타 입자 탐지기(beta probe)로 사용 가능하게 된다.In addition, in extracting the beta rays in the gamma-ray environment, the first photodetector and the second photodetector simultaneously detect the presence of the beta rays by detecting light, so that the beta ray can be more accurately detected, (beta probe).

또한, 위와 같은 원리로 감마선 백그라운드에 영향을 받지 않는 중성자 검출기를 구성하여 국토 안전에 사용 가능하다. In addition, the neutron detector which is not influenced by the gamma ray background can be constituted by the above principle and can be used for the safety of the land.

도 1은 일반적인 포스위치 검출기의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 방사건 검출기를 도시한 도면이다.1 is a view showing a structure of a general force position detector,
FIGS. 2-8 illustrate a chamber event detector in accordance with embodiments of the present invention.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 방사선 검출기(100)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the radiation detector 100 according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출기(100)를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출기(100)는 섬광체 모듈(110), 제1 광학 필터(121), 제2 광학 필터(122), 제1 광 검출기(131), 제2 광 검출기(132) 및 제어부(160)를 포함한다.2 is a diagram illustrating a radiation detector 100 according to an embodiment of the present invention. 1, a radiation detector 100 according to an embodiment of the present invention includes a scintillator module 110, a first optical filter 121, a second optical filter 122, a first photodetector 131 ), A second photodetector 132, and a controller 160.

섬광체 모듈(110)은 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)를 포함한다. 도 2에서는 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)가 적층된 구조를 갖는 것을 예로 하고 있다. 제1 섬광체(111)는 제1 방사선과 반응하도록 마련되고, 제1 방사선과 반응하면서 제1 파장대의 빛을 방출한다.The scintillator module 110 includes a first scintillator 111 and a second scintillator 112. In FIG. 2, the first scintillator 111 and the second scintillator 112 are stacked. The first scintillator 111 is provided to react with the first radiation, and emits light in the first wavelength range while reacting with the first radiation.

제2 섬광체(112)는 제2 방사선과 반응하여 제2 파장대의 빛을 방출한다. 여기서, 제1 방사선과 제2 방사선은 서로 다른 방사선 종류이며, 제1 파장대와 제2 파장대는 서로 중첩되는 구간이 없는 서로 다른 파장대이다.The second scintillator 112 reacts with the second radiation to emit light in the second wavelength band. Here, the first radiation and the second radiation are different kinds of radiation, and the first wavelength band and the second wavelength band are different wavelength bands without overlapping sections.

제1 광학 필터(121)는 섬광체 모듈(110)의 일 영역에 부착되어 제1 파장대의 빛만을 투과시킨다. 그리고, 제2 광학 필터(122)는 섬광체 모듈(110)의 다른 일 영역에 부착되어 제2 파장대의 빛만을 투과시킨다. 이에 따라, 제1 방사선이 제1 섬광체(111)에 입사된 후 반응하여 방출되는 제1 파장대의 빛은 제1 광학 필터(121)는 투과하지만 제2 광학 필터(122)는 투과하지 못하고 차단되며, 마찬가지로, 제2 방사선이 제2 섬광체(112)에 입사된 후 반응하여 방출되는 제2 파장대의 빛은 제2 광학 필터(122)를 투과하지만 제1 광학 필터(121)는 투과하지 못하고 차단된다.The first optical filter 121 is attached to one region of the scintillator module 110 to transmit only light of the first wavelength band. The second optical filter 122 is attached to another area of the scintillator module 110 to transmit only the light of the second wavelength band. Accordingly, the light of the first wavelength range in which the first radiation is incident on the first scintillator 111, and then emitted in response to the first radiation passes through the first optical filter 121, but is blocked without being transmitted through the second optical filter 122 Similarly, the light of the second wavelength band, which is emitted after the second radiation is incident on the second scintillator 112, is transmitted through the second optical filter 122, but is blocked without being transmitted through the first optical filter 121 .

이 때, 제1 광 검출기(131)는 제1 광학 필터(121)를 투과한 제1 파장대의 빛을 감지하도록 설치되고, 제2 광 검출기(132)는 제2 광학 필터(122)를 투과한 제2 파장대의 빛을 감지하도록 설치된다. 도 2에서는 제1 광 검출기(131)가 제1 광학 필터(121)의 후단에 설치되고, 제2 광 검출기(132)가 제2 광학 필터(122)의 후단에 설치되는 것을 예로 하고 있다.At this time, the first photodetector 131 is installed to sense light of the first wavelength band transmitted through the first optical filter 121, and the second photodetector 132 is provided to detect the light of the first wavelength band transmitted through the second optical filter 122 And is installed to detect the light of the second wavelength band. In FIG. 2, the first photodetector 131 is provided at the rear end of the first optical filter 121, and the second photodetector 132 is provided at the rear end of the second optical filter 122.

상기와 같은 구성에 따라, 제어부(160)는 제1 광 검출기(131) 및 제2 광 검출기(132)의 감지 결과에 기초하여 방사선을 판별한다. 일 예로, 제어부(160)는 제1 광 검출기(131)에서만 감지되는 경우, 제1 광 검출기(131)에 대응하는 제1 섬광체(111)에 반응하는 방사선이 검출된 것으로 인식한다. 반면, 제어부(160)는 제1 광 검출기(131)에서만 감지되는 경우, 제2 광 검출기(132)에 대응하는 제2 섬광체(112)에 반응하는 방사선이 검출된 것으로 인식하게 된다. 또한, 제어부(160)는 제1 광 검출기(131) 및 제2 광 검출기(132) 모두에서 감지되는 경우, 두 유형의 방사선이 검출된 것으로 판별하게 된다.According to the above configuration, the controller 160 determines the radiation based on the detection results of the first photodetector 131 and the second photodetector 132. For example, when the control unit 160 detects only the first photodetector 131, the controller 160 recognizes that the radiation responsive to the first scintillator 111 corresponding to the first photodetector 131 is detected. On the other hand, when the control unit 160 detects only the first photodetector 131, the control unit 160 recognizes that the radiation responsive to the second scintillator 112 corresponding to the second photodetector 132 is detected. In addition, when both the first photodetector 131 and the second photodetector 132 detect the radiation, the controller 160 determines that two types of radiation are detected.

상기와 같은 구성에 따라, 복잡한 회로 구성이나 신호 처리 과정을 거치지 않고도, 제1 광 검출기(131)와 제2 광 검출기(132) 중 어느 쪽에서 방사선이 검출되었는지 여부에 따라 방사선의 종류를 구별하여 판별할 수 있게 된다.According to the above configuration, the kind of radiation is discriminated according to whether the radiation is detected by the first photodetector 131 or the second photodetector 132 without going through a complicated circuit configuration or a signal processing process, .

이하에서는, 상기와 같은 구성을 이용하여 베타선을 판별하는 방법, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 상술한 바와 같이, 기존의 포스위치 검출기를 이용하여 베타선(또는 '베타 입자', 이하 동일)을 검출할 때, 주변의 감마선 환경이나 베타선의 반응 후 발생하는 감마선으로 인해 그 측정의 정확도를 보장하기 어렵고, 베타선과 감마선이 공존하는 환경에서 베타선이 존재하는지 여부를 판별하기 위해서는 복잡한 회로 구성과 신호 처리 과정을 거쳐야했음은 상술한 바와 같다.Hereinafter, a method for distinguishing a Beta line using the above-described configuration will be described in more detail with reference to FIG. As described above, when detecting a beta ray (or 'beta particle', hereinafter the same) using a conventional force position detector, it is necessary to ensure the accuracy of the measurement due to the gamma ray environment or gamma rays generated after the reaction of the beta rays It is difficult to determine whether or not the beta ray exists in the environment where the beta ray and the gamma ray coexist. It has been described above that the complicated circuit configuration and signal processing are required.

본 발명의 실시예에서는 베타선의 판별을 위해, 제1 섬광체(111)는 베타선과 반응하는 재질, 예컨대, CaF2(CaF2:Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr3, BaF2, GPS, 플라스틱 섬광체를 포함한 단파장 섬광체 중 어느 하나의 형태로 마련되고, 제2 섬광체(112)는 감마선과 반응하는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나로 마련되는 것을 예로 한다.For example, CaF 2 (CaF 2 : Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr 3 , BaF 2 , GPS, and the like are used as the first scintillator 111 for discriminating the beta rays. And a short wavelength scintillator including a plastic scintillator and the second scintillator 112 is provided in any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG reacting with gamma rays .

그리고, 제1 광학 필터(121)는 베타선이 제1 섬광체(111)와 반응하여 방출하는 빛의 파장대를 고려하여 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되고, 제2 광학 필터(122)는 감마선이 제2 섬광체(112)와 반응하여 방출하는 빛의 파장대를 고려하여, 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되는 것을 예로 한다. 여기서, 제1 광학 필터(121) 및 제2 광학 필터(122)는 상술한 제1 섬광체(111) 및 제2 섬광체(112)의 재질에 따라 투과 파장의 범위가 결정될 수 있다.The first optical filter 121 is arranged to transmit light in a wavelength range of 380 nm to 450 nm in consideration of the wavelength band of light emitted by the reaction of the beta rays with the first scintillator 111, Taking into account the wavelength band of the light emitted in response to the second scintillator 112, the first scintillator 112 is arranged to transmit light in the wavelength range of 480 nm to 700 nm. The range of the transmission wavelength of the first optical filter 121 and the second optical filter 122 can be determined depending on the materials of the first and second scintillators 111 and 112.

상기와 같은 과정에서, 베타선 만이 존재하는 환경으로 가정하면, 베타선이 제1 섬광체(111)에 입사되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 섬광체(111)와 반응하면서 제1 파장대의 빛을 방출하고, 양측 방향으로 각각 감마선을 방출하게 된다. 그리고, 제1 섬광체(111)와의 반응을 통해 방출된 감마선은 제2 섬광체(112)에 입사된 후 반응하여, 제2 파장대의 빛을 방출하게 된다.If the beta ray is incident on the first scintillator 111, the first scintillator 111 is allowed to react with the first scintillation light 111, Emit gamma rays in both directions. The gamma rays emitted through the reaction with the first scintillator 111 are incident on the second scintillator 112 and then react to emit light in the second wavelength band.

제1 섬광체(111)로부터 방출되는 제1 파장대의 빛은 제1 광학 필터(121)를 통과하여 제1 광 검출기(131)에 의해 감지되고, 제2 섬광체(112)로부터 방출된 제2 파장대의 빛은 제2 광학 필터(122)를 통과하여 제2 광 검출기(132)에 의해 감지된다. 여기서, 제어부(160)는 제1 광 검출기(131) 및 제2 광 검출기(132)에 의해 빛이 검출된 것으로 판단하게 되어, 베타선의 존재를 판별하게 된다.The light of the first wavelength band emitted from the first scintillator 111 passes through the first optical filter 121 and is detected by the first photodetector 131. The light of the second wavelength band emitted from the second scintillator 112 The light passes through the second optical filter 122 and is detected by the second optical detector 132. Here, the controller 160 determines that the light is detected by the first photodetector 131 and the second photodetector 132, and thus the existence of the beta ray is determined.

만약, 베타선이 존재하지 않는 환경으로, 주변에 흔한 감마선에 의해 제2 광 검출기(132)에서만 빛을 검출하거나, 제2 광 검출기(132)에서도 빛이 검출되지 않는 경우에는 베타선이 검출되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(160)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 단순한 비교기(150)로부터의 출력 신호 만으로도 방사선의 종류를 판별할 수 있게 된다.If no light is detected in the second photodetector 132 or in a case where no beta ray is detected, only the second photodetector 132 detects light by a gamma ray, It can be judged. Here, as shown in FIG. 2, the control unit 160 can determine the type of the radiation only by the output signal from the simple comparator 150. FIG.

다른 예로, 본 발명에 따른 방사선 검출기(100)를 이용하여 중성자를 검출하는 방법에 대해 설명한다.As another example, a method for detecting neutrons using the radiation detector 100 according to the present invention will be described.

일반적으로, 중성자 검출은 비파괴 검사, 원자력 현장이나 보안 검색기 등에 쓰이며 최근에는 테러와 관련되어 원자폭탄 감지에서 널리 사용되고 있다. 이 중에서 원자력 현장이나 원자 폭탄의 경우 중성자만 방출되는 것이 아니라 감마선도 방출되기 때문에, 중성자만 검출하는데 있어서는 상술한 바와 같이, 파형 분석법 등과 같은 추가적인 신호 처리 과정을 거치게 되어, 검출 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.In general, neutron detection is used in nondestructive testing, nuclear sites or security scanners, and is now widely used in atomic bomb detection in connection with terrorism. In the case of atomic bombs or atomic bombs, not only neutrons but also gamma rays are emitted. Therefore, in detecting only neutrons, additional signal processing such as waveform analysis is required, .

본 발명에서는 제1 섬광체(111)가 중성자와 반응하도록 마련되고, 제2 섬광체(112)가 감마선과 반응하도록 마련하는 것을 예로 한다. 예를 들어, 제1 섬광체(111)는 보론-10 (Boron-10)과 같은 보론 섬광체로 마련하고, 제2 섬광체(112)로 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나로 마련되는 것을 예로 한다.In the present invention, it is assumed that the first scintillator 111 is provided to react with the neutron and the second scintillator 112 is arranged to react with the gamma rays. For example, the first scintillator 111 may be formed of a boron scintillator such as Boron-10, and the second scintillator 112 may be formed of a long wavelength scintillator including Ce: LuAG, Ce: GAGG, Ce: As shown in FIG.

그리고, 제1 광학 필터(121)는 보론 섬광체와 중성자가 반응하여 방출하는 빛의 파장대를 고려하여, 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련하고, 상술한 바와 같이, 제2 광학 필터(122)는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되는 것을 예로 한다.The first optical filter 121 is designed to transmit light in a wavelength band of 380 nm to 450 nm in consideration of the wavelength band of light emitted by the reaction between the boron scintillator and neutrons, Are provided so as to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm.

중성자가 보론-10과 반응하면 다음과 같이 반응한다.When the neutron reacts with boron-10, it reacts as follows.

n + 10B --> 7Li(*) + αn + 10B - > 7Li (*) + alpha

7Li(*) --> 7Li + γ(480keV)7Li (*) - > 7Li + gamma (480 keV)

보론 섬광체 내부에서 생성된 알파선의 경우 보론 섬광체에서 포착되며, 감마선의 경우 보론 섬광체에서 포착되거나 섬광체 외부로 빠져나가게 된다. 기존의 방사선 검출기(100)에서 보론-10을 이용하게 되면, 감마선의 영향으로 중성자 검출에 있어 그 검출 효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.The alpha rays generated inside the boron scintillation are captured in the boron scintillation, and the gamma rays are captured in the boron scintillation or escape out of the scintillation. When boron-10 is used in the conventional radiation detector 100, there is a problem that the detection efficiency of neutron detection is significantly deteriorated due to the influence of gamma rays.

반면, 본 발명에 따른 방사선 검출기(100)에서는 보론 섬광체로 구성한 제1 섬광체(111)에 중성자가 반응하게 되어 감마선을 방출하게 되면, 방출된 감마선이 제2 섬광체(112)에 입사되어 제2 섬광체(112)와 반응하게 된다.On the other hand, in the radiation detector 100 according to the present invention, when the neutrons react with the first scintillator 111 constituted of a boron scintillator to emit gamma rays, the emitted gamma rays are incident on the second scintillator 112, (112).

그리고, 제1 섬광체(111)에서의 반응에 따라 방출되는 제1 파장대의 빛은 제1 광학 필터(121)를 투과하여 제1 광 검출기(131)에 의해 검출되고, 제2 섬광체(112)에서의 반응에 따라 방출되는 제2 파장대의 빛은 제2 광학 필터(122)를 투과하여 제2 광 검출기(132)에 의해 검출됨으로써, 제어부(160)가 제1 광 검출기(131) 및 제2 광 검출기(132)에 의해 빛이 감지되는 것으로 중성자를 판별 가능하게 된다.The light in the first wavelength range emitted in response to the reaction in the first scintillator 111 is transmitted through the first optical filter 121 and detected by the first photodetector 131, The light of the second wavelength band emitted according to the response of the first optical filter 122 is transmitted through the second optical filter 122 and is detected by the second optical detector 132 so that the controller 160 controls the first optical detector 131, The neutron can be discriminated by detecting the light by the detector 132.

여기서, 본 발명에서는 상술한 베타선이나 중성자의 검출을 위한 실시예에서, 제1 섬광체(111)의 두께가 제2 섬광체(112)의 두께보다 상대적으로 얇게 마련되는 것을 예로 한다. 예컨대, 보론 섬광체의 두께는 0.5mm ~ 1mm 정도로 마련하고, 제2 섬광체(112)의 두께는 10mm 정도로 구성하는 것을 예로 한다. 이를 통해, 제1 섬광체(111)에서의 반응을 통해 방출된 감마선이 인접한 제2 섬광체(112)로 바로 입사되도록 함으로써, 제1 광 검출기(131) 및 제2 광 검출기(132) 모두에서 빛을 감지할 때를 베타선 또는 중성자의 검출로 인식하는데 있어 검출 효율과 정확도를 높일 수 있게 된다.In the present invention, it is assumed that the thickness of the first scintillator 111 is relatively thinner than the thickness of the second scintillator 112 in the embodiment for detecting the beta rays and the neutrons described above. For example, the thickness of the boron scintillator is set to about 0.5 mm to 1 mm, and the thickness of the second scintillator 112 is set to about 10 mm. As a result, the gamma rays emitted through the reaction in the first scintillator 111 are directly incident on the adjacent second scintillator 112, so that light is emitted from both the first photodetector 131 and the second photodetector 132 The detection efficiency and accuracy can be improved in recognizing the detection time as the detection of the beta ray or the neutron.

이하에서는, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방사선 검출기(100)에 대해 설명한다. Hereinafter, the radiation detector 100 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 3 to 8. Fig.

도 2에 도시된 실시예에 따른 방사선 검출기(100)에서는 제1 광학 필터(121) 및 제2 광학 필터(122)가 제2 섬광체(112)의 제1 섬광체(111) 반대편 표면에 부착되는 것을 예로 하였다. 반면, 도 3에 도시된 실시예에 따른 방사선 검출기(100a)는 제1 광학 필터(121a)가 제1 섬광체(111a)의 제2 섬광체(112a) 반대편 표면에 부착되고, 제2 광학 필터(122a)가 제2 섬광체(112a)의 제1 섬광체(111a) 반대편 표면에 부착되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 제1 광 검출기(131a)는 제1 광학 필터(121a)의 후단에 위치하고, 제2 광 검출기(132a)는 제2 광학 필터(122a)의 후단에 배치되어 도 3의 아래로부터, 제2 광 검출기(132a), 제2 광학 필터(122a), 제2 섬광체(112a), 제1 섬광체(111a), 제1 광학 필터(121a) 및 제1 광 검출기(131a)가 순차적으로 적층되어 구성되는 것을 예로 한다.In the radiation detector 100 according to the embodiment shown in FIG. 2, the first optical filter 121 and the second optical filter 122 are attached to the surface of the second scintillator 112 opposite to the first scintillator 111 For example. 3, the first optical filter 121a is attached to the surface of the first scintillator 111a opposite to the second scintillator 112a, and the second optical filter 122a Is attached to the surface of the second scintillator body 112a opposite to the first scintillator body 111a. The first photodetector 131a is disposed at the rear end of the first optical filter 121a and the second photodetector 132a is disposed at the rear end of the second optical filter 122a so as to extend from the bottom of FIG. The second optical filter 122a, the second scintillator 112a, the first scintillator 111a, the first optical filter 121a, and the first photodetector 131a are sequentially stacked For example.

도 4에 도시된 실시예에서는 방사선 검출기(100b)의 제1 광학 필터(121b) 및 제2 광학 필터(122b)가 제1 섬광체(111b) 및 제2 섬광체(112b)의 적측 방향의 측면에 부착되는 것을 예로 한다. 도 4에서는 제1 광학 필터(121b)가 적층 방향의 측면에서 제1 섬광체(111b)에 부착되고, 제2 광학 필터(122b)가 적층 방향의 측면에서 제2 섬광체(112b)에 부착되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 제1 광 검출기(131b) 및 제2 광 검출기(132b)는 각각 제1 광학 필터(121b) 및 제2 광학 필터(122b)의 측면에 배치되는 것을 예로 하고 있다.In the embodiment shown in Fig. 4, the first optical filter 121b and the second optical filter 122b of the radiation detector 100b are attached to the side surfaces in the red direction of the first scintillator 111b and the second scintillator 112b For example. 4 illustrates that the first optical filter 121b is attached to the first scintillator 111b at the side of the stacking direction and the second optical filter 122b is attached to the second scintillator 112b at the side of the stacking direction . The first photodetector 131b and the second photodetector 132b are disposed on the side surfaces of the first optical filter 121b and the second optical filter 122b, respectively.

도 5에 도시된 실시예에서는 방사선 검출기(100c)의 제1 광학 필터(121c) 및 제2 광학 필터(122c)가 제1 섬광체(111c) 및 제2 섬광체(112c)의 적층 방향의 양측에 각각 분산되어 설치되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 제1 광 검출기(131c)에 제2 섬광체(112c)로부터 방출되는 빛이 차단되도록 제1 광학 필터(121c)가 제1 섬광체(111c) 및 제2 섬광체(112c)의 일측 측면에 걸쳐 부착되고, 마찬가지로, 제2 광 검출기(132c)에 제1 섬광체(111c)로부터 방출되는 빛이 차단되도록 제2 광학 필터(122c)가 제1 섬광체(111c) 및 제2 섬광체(112c)의 타측 측면에 걸쳐 부착되는 것을 예로 하고 있다.5, the first optical filter 121c and the second optical filter 122c of the radiation detector 100c are disposed on both sides of the first scintillator 111c and the second scintillator 112c in the stacking direction As shown in FIG. The first optical filter 121c is attached to one side of the first scintillator 111c and the second scintillator 112c so that light emitted from the second scintillator 112c is blocked by the first photodetector 131c The second optical filter 122c is disposed on the other side of the first scintillator 111c and the second scintillator 112c so that light emitted from the first scintillator 111c is blocked by the second photodetector 132c As shown in Fig.

도 6에 도시된 실시예에서는 방사선 검출기(100d)의 섬광체 모듈(110d)이 빔 스플리터(113d)를 포함하는 것을 예로 하고 있다. 빔 스플리터(113d)는 제2 섬광체(112d)의 제1 섬광체(111d) 반대편에 부착되는데, 빛을 투과 및 반사 및 반사시킨다. In the embodiment shown in FIG. 6, the scintillator module 110d of the radiation detector 100d includes a beam splitter 113d. The beam splitter 113d is attached to the opposite side of the first scintillator 111d of the second scintillator 112d, and transmits and reflects and reflects the light.

그리고, 제1 광학 필터(121d)는 빔 스플리터(113d)의 반사 및 투과 방향 중 어느 한 방향에 설치되고, 제2 광학 필터(122d)는 빔 스플리터(113d)의 반사 및 투과 방향 중 다른 한 방향에 설치된다. 이에 따라, 제1 광학 필터(121d)로 진행하는 제1 파장대의 빛과 제2 파장대의 빛 중 제1 파장대의 빛만 투과하여 제1 광 검출기(131d)에 의해 감지되고, 제2 광학 필터(122d)로 진행하는 제1 파장대의 빛과 제2 파장대의 빛 중 제2 파장대의 빛만 투과하여 제2 광 검출기(132d)에 의해 감지된다.The first optical filter 121d is provided in one of the reflection and transmission directions of the beam splitter 113d and the second optical filter 122d is provided in the other direction of the reflection and transmission direction of the beam splitter 113d Respectively. Accordingly, only the light of the first wavelength band of the light of the first wavelength band and the light of the second wavelength band proceeding to the first optical filter 121d is transmitted and detected by the first optical detector 131d, and the second optical filter 122d ) And the light of the second wavelength band of the light of the second wavelength band and is detected by the second optical detector 132d.

도 7에 도시된 실시예에서는 제1 섬광체(111e) 및 제2 섬광체(112e)로부터 방출되는 제1 파장대의 빛과 제2 파장대의 빛을 제1 광학 필터(121e) 및 제2 광학 필터(122e)로 유도하는 광섬유와 같은 광 가이드(141e,142e)가 설치되는 것을 예로 한다. 각각의 광 가이드(141e,142e)를 통해 전달되는 빛은 제1 파장대와 제2 파장대를 포함하게 되며, 제1 광학 필터(121e) 및 제2 광학 필터(122e)를 통해 선택적으로 제1 광 검출기(131e) 및 제2 광 검출기(132e)로 입사된다.7, the light of the first wavelength band and the light of the second wavelength band emitted from the first scintillator 111e and the second scintillator 112e are transmitted through the first optical filter 121e and the second optical filter 122e The light guide 141e and the light guide 142e are provided. The light transmitted through each of the light guides 141e and 142e includes a first wavelength band and a second wavelength band and selectively passes through the first optical filter 121e and the second optical filter 122e, (131e) and the second photodetector (132e).

한편, 도 8에 도시된 실시예에 따른 방사선 검출기(100f)는 도 2에 도시된 실시예의 제1 광학 필터(121) 및 제2 광학 필터(122)를 대체하여 다이크로익 필터(120f)가 적용되는 것을 예로 하고 있다. 다이크로익 필터(120f)는 제2 섬광체(112f)의 제1 섬광체(111f) 반대편에 부착된다. 그리고, 다이크로익 필터(120f)는 제1 파장대의 빛을 반사(또는 투과)시켜 제1 광 검출기(131f)로 향하게 하고, 제2 파장대의 빛은 투과(또는 반사)시켜 제2 광 검출기(132f)로 향하게 한다.8 differs from the first optical filter 121 and the second optical filter 122 of the embodiment shown in FIG. 2 in that the dichroic filter 120f As an example. The dichroic filter 120f is attached to the opposite side of the first scintillator 111f of the second scintillator 112f. The dichroic filter 120f reflects (or transmits) the light of the first wavelength band to direct the light to the first optical detector 131f, and transmits (or reflects) the light of the second wavelength band to the second optical detector 132f.

도 8에 도시된 실시예에 따른 방사선 검출기(100f)는 다이크로익 필터(120f)에 의해 서로 다른 파장대의 빛이 분산되어 진행하게 되는 바, 상술한 실시예들에서와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.The radiation detector 100f according to the embodiment shown in FIG. 8 diffuses light of different wavelengths by the dichroic filter 120f, so that the same effect as in the above embodiments can be obtained .

앞에서 설명되고 도면에서 도시된 방사선 검출기(100,100a,100b,100c,100d,100e,100f)는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The radiation detectors 100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e and 100f, which have been described above and shown in the drawings, are only one embodiment for carrying out the invention and, as interpreted as limiting the technical idea of the present invention Can not be done. The scope of protection of the present invention is defined only by the matters set forth in the following claims, and the embodiments improved and changed without departing from the gist of the present invention are obvious to those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs It will be understood that the invention is not limited thereto.

100,100a,100b,100c,100d,100e,100f : 방사선 검출기
110,110a,110b,110c,110d,110e,110f : 섬광체 모듈
111,111a,111b,111c,111d,111e,111f : 제1 섬광체
112,112a,112b,112c,112d,112e,112f : 제2 섬광체
113d : 빔 스플리터
120f : 다이크로익 필터
121,121a,121b,121c,121d,121e : 제1 광학 필터
122,122a,122b,122c,122d,122e : 제2 광학 필터
131,131a,131b,131c,131d,131e,131f : 제1 광 검출기
132,132a,132b,132c,132d,132e,132f : 제2 광 검출기
141e,142e : 광 가이드
150 : 비교기 160 : 제어부100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f:
110, 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f:
111, 111a, 111b, 111c, 111d, 111e and 111f:
112, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f:
113d: Beam splitter
120f: Dichroic filter
121, 121a, 121b, 121c, 121d, 121e:
122, 122a, 122b, 122c, 122d, 122e:
131, 131a, 131b, 131c, 131d, 131e, and 131f:
132, 132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132f:
141e, 142e: light guide
150: comparator 160:

Claims (14)

방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서,
제1 방사선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체와, 제2 방사선과 반응하여 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈과;
상기 섬광체 모듈의 일 영역에 부착되어 상기 제1 파장대의 빛을 투과시키는 제1 광학 필터와;
상기 섬광체 모듈에 다른 일 영역에 부착되어 상기 제2 파장대의 빛을 투과시키는 제2 광학 필터와;
상기 제1 광학 필터를 투과한 상기 제1 파장대의 빛을 감지하는 제1 광 검출기와;
상기 제2 광학 필터를 투과한 상기 제2 파장대의 빛을 감지하는 제2 광 검출기와;
상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기의 감지 결과에 기초하여 방사선을 판별하는 제어부를 포함하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.A radiation detector for discriminating and detecting the kind of radiation,
A scintillator module formed by stacking a first scintillator which reacts with a first radiation to emit light in a first wavelength band and a second scintillator which emits light in a second wavelength band in response to a second radiation;
A first optical filter attached to one region of the scintillator module to transmit light of the first wavelength band;
A second optical filter attached to another area of the scintillator module to transmit light of the second wavelength band;
A first optical detector for detecting light of the first wavelength band transmitted through the first optical filter;
A second photodetector for detecting light of the second wavelength band transmitted through the second optical filter;
And a control unit for discriminating the radiation based on the detection results of the first photodetector and the second photodetector. 제1항에 있어서,
상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고;
상기 제1 섬광체는 베타선과 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고;
상기 제1 섬광체로 입사되는 베타선이 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하며;
상기 제어부는 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 베타선을 판별하는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator;
The first scintillation material is configured to react with the beta ray, the second scintillation material is configured to react with the gamma ray;
A beta ray incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material;
Wherein the control unit distinguishes the type of radiation by distinguishing a beta ray by detecting light at the same time by the first photodetector and the second photodetector. 제2항에 있어서,
상기 제1 섬광체는 CaF2(CaF2:Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr3, BaF2, GPS, 및 플라스틱 섬광체를 포함한 단파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며;
상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.3. The method of claim 2,
Wherein the first scintillator comprises any one of short wavelength scintillators including CaF 2 (CaF 2 : Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr 3 , BaF 2 , GPS, and plastic scintillators, And is configured to transmit light having a wavelength of 450 nm;
Wherein the second scintillator comprises any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG and Ce: GFAG, and the second optical filter is arranged to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm. And a detector for detecting the type of the radiation. 제1항에 있어서,
상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고;
상기 제1 섬광체는 중성자와 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고;
상기 제1 섬광체로 입사되는 중성자가 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하며;
상기 제어부는 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 중성자를 판별하는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator;
Wherein the first scintillation material is arranged to react with a neutron, the second scintillation material is arranged to react with a gamma ray;
A neutron incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays, and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material;
Wherein the control unit distinguishes neutrons by detecting light at the same time by the first photodetector and the second photodetector. 제4항에 있어서,
상기 제1 섬광체는 보론-10 (Boron-10) 기반 섬광체를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며;
상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.5. The method of claim 4,
Wherein the first scintillator comprises a Boron-10 based scintillator and the first optical filter is adapted to transmit light in a wavelength range of 380 nm to 450 nm;
Wherein the second scintillator comprises any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG and Ce: GFAG, and the second optical filter is arranged to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm. And a detector for detecting the type of the radiation. 제1항에 있어서,
상기 제1 광학 필터 및 상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
Wherein the first optical filter and the second optical filter are attached to a surface opposite to the first scintillator of the second scintillator. 제1항에 있어서,
상기 제1 광학 필터는 상기 제1 섬광체의 상기 제2 섬광체 반대편 표면에 부착되며;
상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The first optical filter is attached to a surface of the first scintillator opposite the second scintillator;
And the second optical filter is attached to the surface of the second scintillator opposite the first scintillator. 제1항에 있어서,
상기 제1 광학 필터는 상기 제1 섬광체의 상기 제1 섬광체와 상기 제2 섬광체의 적층 방향의 측면에 부착되고;
상기 제2 광학 필터는 상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체와 상기 제2 섬광체의 적층 방향의 측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The first optical filter is attached to a side surface of the first scintillator in the stacking direction of the first scintillator and the second scintillator;
And the second optical filter is attached to a side surface of the second scintillator in the stacking direction of the first scintillator and the second scintillator. 제1항에 있어서,
상기 섬광체 모듈은
상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편에 부착되고, 상기 제1 파장대의 빛과 상기 제2 파장대의 빛을 반사 및 투과시키는 빔 스플리터를 더 포함하며;
상기 제1 광학 필터는 상기 빔 스플리터의 반사 및 투과 방향 중 어느 한 방향에 설치되고, 상기 제2 광학 필터는 상기 빔 스플리터의 반사 및 투과 방향 중 다른 한 방향에 설치되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.The method according to claim 1,
The scintillator module
Further comprising a beam splitter attached to the opposite side of the first scintillator of the second scintillator for reflecting and transmitting light in the first wavelength band and light in the second wavelength band;
Characterized in that the first optical filter is installed in one of the reflection and transmission directions of the beam splitter and the second optical filter is installed in the other direction of the reflection and transmission direction of the beam splitter To detect radiation. 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기에 있어서,
제1 방사선과 반응하여 제1 파장대의 빛을 방출하는 제1 섬광체와, 제2 방사선과 반응하여 제2 파장대의 빛을 방출하는 제2 섬광체가 적층되어 형성된 섬광체 모듈과;
상기 제2 섬광체의 상기 제1 섬광체 반대편에 부착되고, 상기 제1 파장대의 빛을 반사 및 투과 중 어느 하나로 진행시키고 상기 제2 파장대의 빛은 반사 및 투과 중 다른 하나로 진행시키는 다이크로익 필터와;
상기 다이크로익 필터를 거친 상기 제1 파장대의 빛을 감지하는 제1 광 검출기와;
상기 다이크로익 필터를 거친 상기 제2 파장대의 빛을 감지하는 제2 광 검출기와;
상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기의 감지 결과에 기초하여 방사선을 판별하는 제어부를 포함하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.A radiation detector for discriminating and detecting the kind of radiation,
A scintillator module formed by stacking a first scintillator which reacts with a first radiation to emit light in a first wavelength band and a second scintillator which emits light in a second wavelength band in response to a second radiation;
A dichroic filter attached to a side opposite to the first scintillator of the second scintillator and advancing the light of the first wavelength band to one of reflection and transmission and advancing the light of the second wavelength band to another one of reflection and transmission;
A first photodetector for detecting light of the first wavelength band through the dichroic filter;
A second photodetector for sensing light of the second wavelength band through the dichroic filter;
And a control unit for discriminating the radiation based on the detection results of the first photodetector and the second photodetector. 제10항에 있어서,
상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고;
상기 제1 섬광체는 베타선과 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고;
상기 제1 섬광체로 입사되는 베타선이 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하여, 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 베타선의 검출을 인식하는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.11. The method of claim 10,
The thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator;
The first scintillation material is configured to react with the beta ray, the second scintillation material is configured to react with the gamma ray;
A beta ray incident on the first scintillation material reacts with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material, Wherein the photodetector recognizes the detection of the beta rays by simultaneously detecting light of the two photodetectors. 제11항에 있어서,
상기 제1 섬광체는 CaF2(CaF2:Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr3, BaF2, GPS, 및 플라스틱 섬광체를 포함한 단파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하고;
상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG를 포함한 긴 파장 섬광체 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.12. The method of claim 11,
Wherein the first scintillator comprises any one of short wavelength scintillators including CaF 2 (CaF 2 : Eu), CsI, LYSO, NaI, LaBr 3 , BaF 2 , GPS, and plastic scintillators;
Wherein the second scintillator comprises any one of long wavelength scintillators including Ce: LuAG, Ce: GAGG, and Ce: GFAG. 제11항에 있어서,
상기 제1 섬광체의 두께는 상기 제2 섬광체의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고;
상기 제1 섬광체는 중성자와 반응하도록 마련되고, 상기 제2 섬광체는 감마선과 반응하도록 마련되고;
상기 제1 섬광체로 입사되는 중성자가 상기 제1 섬광체와 반응하여 감마선을 방출하고, 상기 제1 섬광체와의 반응을 통해 방출된 감마선이 상기 제2 섬광체와 반응하여, 상기 제1 광 검출기 및 상기 제2 광 검출기가 동시에 빛을 감지하는 것에 의해 중성자의 검출을 인식하는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.12. The method of claim 11,
The thickness of the first scintillator is formed to be relatively thinner than the thickness of the second scintillator;
Wherein the first scintillation material is arranged to react with a neutron, the second scintillation material is arranged to react with a gamma ray;
The neutrons incident on the first scintillator react with the first scintillation material to emit gamma rays and the gamma rays emitted through the reaction with the first scintillation material react with the second scintillation material, And a second photodetector for detecting the neutron by detecting light at the same time. 제13항에 있어서,
상기 제1 섬광체는 보론-10 (Boron-10) 기반 섬광체를 포함하고, 상기 제1 광학 필터는 380nm ~ 450nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되며;
상기 제2 섬광체는 Ce:LuAG, Ce:GAGG, Ce:GFAG 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 광학 필터는 480nm ~ 700nm 파장대의 빛을 투과하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 방사선의 종류를 구별하여 검출하는 방사선 검출기.14. The method of claim 13,
Wherein the first scintillator comprises a Boron-10 based scintillator and the first optical filter is adapted to transmit light in a wavelength range of 380 nm to 450 nm;
Wherein the second scintillator comprises any one of Ce: LuAG, Ce: GAGG and Ce: GFAG, and the second optical filter is arranged to transmit light in a wavelength range of 480 nm to 700 nm. Detecting radiation detector.
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