KR20210076942A - 물질 내의 이물의 검출 및 식별을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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이팻 바레켓
미칼 퍼스텐버그
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나훔 호린
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Abstract

일 실시형태에서, 물질 내의 미리 결정된 이물(들)을 검출 및 식별하기 위하여 물질을 검사하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 이물은 일차 여기 x-선 또는 감마선 방사선에 응답하여 x-선 신호를 방출하는 x-선 반응성 재료 조성물을 지닐 수 있다. 검사는 물질 및 x-선/감마선 소스의 방출 입체각과 x-선 방사선의 검출 입체각 사이의 중첩 영역에 의해 규정되는 검사 구역 사이의 미리 결정된 이동 경로를 따른 상대적인 변위 중에 수행되고, 물질이 상기 경로를 따라서 이동할 때, 검출된 x-선 방사선은 상기 중첩 영역을 향하고, 통과하며, 벗어나도록 전파되는, 물질의 연속적인 부분으로부터의 x-선 응답 신호를 포함한다. x-선 응답 신호를 나타내는 측정된 데이터가, x-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내는, 시간에 걸친 신호 변동 패턴을 식별하도록 분석된다.

Description

물질 내의 이물의 검출 및 식별을 위한 시스템 및 방법
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2018 년 10 월 18 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 미국 가특허 출원 번호 제 62/747,293에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 물질 내의 미리 결정된 다양한 이물(foreign element)을 검출하기 위한 물질의 검사 분야에 속한다. 특히, 본 발명은 플라스틱 오염물, 특히 농업 및/또는 농장에서의 다양한 플라스틱 오염원에서 사용되는 플라스틱 제품으로부터 온 플라스틱 단편의 검출 및 식별을 위해서 유용하다.
플라스틱 및 고분자 기반 재료의 사용이 늘어나면서, 플라스틱 공해 및 플라스틱 오염물이 생기는 것에 대한 우려가 커지고 있다. 특히, 농업에서 플라스틱을 사용하는 것은 곡물 그리고 일반적으로 농업 생산물에 있는 플라스틱 공해의 주요 오염원 중 하나이다. 농업에 사용되는 플라스틱 제품에는 곡물 더미(예를 들어 목화 또는 건초 더미)를 싸고 보호하기 위해 사용되는 플라스틱 필름 및 플라스틱망, 원예용 줄, 그늘막, 차양막, 멀칭용 필름, 및 다양한 곡물 패키지가 있다. 이러한 플라스틱 제품의 단편 및 조각은 현장에 제품(예를 들어 멀칭 필름 및 그늘막)을 설치하는 도중에, 수확 중에(예를 들어, 모종용 목화, 옥수수 또는 건초를 수확할 때인데, 수확된 곡물은 감싸진 더미 내에 패키징됨); 또는 더 나아가 곡물의 공급망에서, 예를 들어 곡물 더미를 열고 다시 패키지하는 중에(예를 들어 포장된 목화가 열리고, 처리되고, 표준화된 압축 더미로 다시 패키지되는 조면기(cotton gin)에서)도 생길 수 있다. 또한, 플라스틱 오염물은 다른 지역적인 오염원이나 사고에 의해서도 생길 수 있다. 크기가 광범위하게 변할 수 있는(수 mm2 또는 심지어는 그보다 더 작은 것에서부터 수 십 cm2 까지) 이러한 플라스틱 단편은 곡물 더미 또는 포장된 곡물 안에까지 들어갈 수 있다. 수확된 곡물 내의 플라스틱 단편 및 조각은 곡물 및 이러한 곡물로부터 생산되는 최종 제품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다(예를 들어, 목화 내의 플라스틱 단편은 목화의 염색 공정에 영향을 줄 수 있음). 더욱이, 섭취되는 제품의 경우에는, 플라스틱 오염이 건강을 위협할 수도 있다.
미국 특허 번호 제 6,177,113은, 비-금속성 일차 구성요소 및 일차 구성요소 전체에 실질적으로 산재되는 검출가능한 미립자 금속 구성요소를 포함하는 재료로 제작되어, 조각 부분이 제조 중의 성형성이나 사용 중의 구조적 무결성에 실질적인 악영향을 주지 않도록, 그리고 합성물 재료의 단편 또는 조각이 미립자 금속 구성요소를 검출하기 위한 수단을 사용하여 검출가능하게 하는 처리 장비 또는 컴포넌트를 채용함으로써, 처리하는 중에 음식 제품 내에서 비-금속성 장비의 단편 또는 조각을 검출하는 단계를 포함하는, 음식 제품을 처리하기 위한 방법을 개시한다.
물질 내의 미리 결정된 이물(들)을, 바람직하게는 그러한 이물질을 포함하는 물질의 부분/단편의 위치를 결정할 수 있어서, 예를 들어 그러한 부분/단편을 제거하게 하는 방식으로 검출 및 식별하기 위한 신규한 접근법이 업계에서 요구된다.
이와 관련하여, 검출될 이물질이 입사 (판독/여기) 방사선에 대한 특정한 특성 방사선 응답에 의해 식별될 수 있는 종류라는 것에 주의해야 한다. 특성 방사선 응답을 가지는 이러한 재료 조성물은 물질이 노출되었던/겪었던 앞선 효과/이벤트에서 자연적으로 존재하는/생기는 이물, 예를 들어 제품의 부패 및 열화로 생긴 재료 조성물에 의해서 구성될 수 있다. 또는, 특성 방사선 응답을 가지는 이러한 재료 조성물은, 앞선 프로세스/이벤트의 결과로서 물질(곡물)의 단편 내에 임베딩될 수 있는, 상기 이물을 식별/분류하기 위해서 이물(예를 들어 플라스틱) 내에 의도적으로 임베딩된 미리 결정된 마커(예를 들어 상기 요소의 제조사와 연관됨)에 의해서 구성될 수 있다.
다양한 이물, 예컨대 플라스틱은, 마커의 고유한/특정한 특성 방사선 응답(방사선 시그너쳐)을 검출함으로써 마커, 그리고 따라서 이물을 식별할 수 있게 하는 방식으로 요소 내에(벌크의 표면에 또는 그 안에) 의도적으로 임베딩된 그들의 특정한 마커를 지닌다. X-선 또는 감마선 방사선에 기반한 적절한 마커, 마킹 기법 및 마커의 식별 기법이 개발되었고, WO16157185, WO18055625, WO18069917, WO18051353, WO17221246, WO17175219에서 설명되는데, 이들 모두는 본 출원의 양수인에게 양도되고 본 명세서에서 원용에 의해 통합된다.
본 발명은, 검출할 물질을 검출, 식별 및 바람직하게는 어떤 미리 결정된 이물(들)을 포함하는 상기 물질 단편 내에서 위치결정하도록 물질을 자동적이거나 반-자동적으로 검사하게 하는 신규한 검사 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 물질이 생산 라인에서 성장되는 동안에 이러한 검사를 제공한다.
따라서, 본 발명의 하나의 광범위한 양태에 따르면, 이것은 물질 내의 적어도 하나의 미리 결정된 이물을 검출 및 식별하기 위한 시스템에 있어서,
측정 디바이스로서, x-선 또는 감마선 방사선의 적어도 하나의 소스를 포함하는 방사선 소스 어셈블리 - 각각의 소스는, 미리 결정된 방사선 방출 입체각(solid angle of radiation emission) 내의 영역 내에 위치된 물질의 일부분을 여기시켜서 상기 일부분의 x-선 응답이 생기게 하기 위해 미리 결정된 속성 및 상기 미리 결정된 방사선 방출 입체각을 가지는 x-선 또는 감마선 방사선을 생성하도록 구성됨 -; 및 상기 방사선 방출 입체각과 중첩되는 방사선 검출 입체각(solid angle of radiation detection)을 가지는 적어도 하나의 검출기 - 각각의 검출기는 방사선 검출 입체각 내에서 전파되는 x-선 방사선을 검출하고, 검출된 x-선 응답을 나타내는 측정된 데이터를 생성하도록 구성되고 동작가능함 -를 포함하고, 상기 측정 디바이스는, 상기 물질과 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리 중 적어도 하나 사이의 이동 경로에 따른 상대적인 변위 중에 검출되는 x-선 방사선이 상기 물질의 x-선 응답의 시간적 변동을 나타내도록 구성되고 동작가능한, 측정 디바이스; 및 측정된 데이터를 수신하고 분석하도록 상기 검출 어셈블리와 데이터 통신하도록 구성되고 동작가능한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 측정된 데이터 내에서, 상기 물질 내의 x-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내는, 시간에 걸친 신호 변동의 패턴을 식별하도록 구성되고 동작가능한 신호 프로세서를 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템을 제공한다.
시스템은 이동 경로를 형성하도록 구성되고 동작가능한 플로 라인 구성(flow line arrangement)을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 이것은, 예를 들어 물질이 정지되거나 이동하는 방사선 소스 및 검출기에 대해서 통과하여 흐를 수 있는 파이프형 디바이스일 수 있다; 또는 이것은 정지되거나 이동하는 방사선 소스 및 검출기에 대해서 물질을 지지하고 이동시키기 위한 지지 플랫폼(예를 들어 콘베이어)일 수도 있다.
위에서 표시된 바와 같이, 본 발명은 곡물 더미 또는 패키지 내의 플라스틱 단편을 식별하는 문제를 해결하기 위해서 특히 유용하고, 이하 이러한 특정한 애플리케이션에 대해서 설명된다. 그러나 본 발명의 원리가 이러한 특정한 애플리케이션으로 한정되지 않는다는 것에 주의해야 한다.
본 발명은 물질, 예를 들어 곡물을 처리하는 중에(예를 들어, 콘베이어 벨트 상에서 또는 파이프 내에서) 검사할 수 있게 하는데, 이것은 특히 크기가 수 cm2 이하인 작은 단편에 대해서 어려운 작업이다. 더욱이, 플라스틱 단편의 소스를 식별하면, 즉, 단편이 나온 제품 또는 특정 제품의 타입을 식별하면, 플라스틱 오염원을 처리할 수 있고 및/또는 이러한 오염에 대한 책임을 물을 수 있을 것이기 때문에 큰 장점을 가질 수 있다.
바람직하다, 이동 경로는 기 방사선 검출 입체각과 방사선 방출 입체각 사이의 중첩 영역을 통과한다(축이 중첩 영역과 교차함).
위에서 표시된 바와 같이, 플로 라인 구성은 상기 물질을 지지하고 상기 물질을 상기 방사선 소스 어셈블리와 상기 방사선 검출 어셈블리 중 적어도 하나에 대해서 이동시키기 위한 지지 플랫폼을 포함하는 플로 라인 구성(flow line arrangement)이 제공될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 플로 라인 구성은 상기 방사선 소스 어셈블리와 상기 방사선 검출 어셈블리 중 적어도 하나를 상기 이동 경로에 대해서 병진이동시키도록 구성되고 동작가능한 병진이동 어셈블리(translation assembly)를 포함한다. 병진이동 어셈블리는 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리 양자 모두를 상기 이동 경로에 대해서 병진이동시키도록 구성되고 동작가능할 수 있다. 병진이동 어셈블리는, 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리를 동시에 병진이동시켜서, 이들의 방출 및 검출 입체각이 상기 이동 경로의 두 개의 서로 마주보는 측변(opposite lateral sides)을 향해 배향되게 할 수 있다.
신호 프로세서는, 이물이 중첩 영역을 통과하여 이동되는 동안에 시간에 걸쳐 검출되는 X-선 응답을 나타내는 측정된 데이터를 적산하도록 구성되고 동작가능할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 상기 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리는, 상기 방사선 방출 및 검출 입체각이 상기 이동 경로에 따른 상기 물질의 이동 방향에 반대가 되도록 상기 이동 경로에 대해서 배향됨으로써, 상기 물질이 상기 중첩 영역에 의해서 형성되는(중첩 영역과 정렬되는) 검사 구역을 통과해서 이동할 때 상기 물질과 상기 소스 및 검출기 각각 사이의 거리가 감소되게 한다. 검사 모드/기법을 이렇게 구현하면, 상기 시간에 걸친 신호 변동의 패턴이, 상기 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내고, 상기 거리가 감소되는 중일 때에는 신호 세기의 완만한 상승을 가지며, 상기 적어도 하나의 이물의 위치가 상기 중첩 영역을 벗어날 때에는 신호 세기의 첨예한 세기 하강을 가지게 하는 비-대칭 특성 신호 피크에 의해 특징지어진다. 그러면, 적어도 하나의 이물의 위치를 적어도 하나의 차원을 따라서 정확하게 식별할 수 있게 된다.
전술된 바와 같이, 신호 프로세서는, 이물이 중첩 영역을 통과하여 이동되는 동안에 시간에 걸쳐 검출되는 X-선 응답을 나타내는 측정된 데이터를 적산하도록 구성되고 동작가능할 수 있다. 그러면, 신호 변동의 시간 패턴에 있는 신호 피크의 비-대칭 특성이 강조될 것이다.
일부 실시형태들에서, 상대적인 변위는 실질적으로 선형인 기하학적 구조의 이동 경로를 규정한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상대적인 변위는 상기 중첩 영역의 경계와 정렬된 적어도 하나의 만곡부를 가지는 곡선형 이동 경로를 규정한다.
일부 실시형태들에서, 상기 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리는 상기 이동 경로의 서로 마주보는 측변에 수용됨으로써, 상기 중첩 영역 내에 있는 동안에 물질의 벌크 내의 반응하는(responding) 이물의 측방향 위치와 무관하게, 상기 반응하는 이물의 x-선 응답의 검출된 신호 세기에 감소된 변동을 유발한다. 이러한 수용은, 검출 중인 여기 방사선 및 x-선 응답이 상기 방사선 소스 및 상기 방사선 검출기로부터의 거리에 따라서 변하도록 할 수 있다.
신호 프로세서는 검출된 X-선 응답 신호를 다수의 알려진 x-선 반응성 마커에 대응하는 X-선 시그너쳐를 저장하는 데이터베이스를 통해 분석함으로써, 이물(들)을 식별하도록 구성되고 동작가능할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 식별된 이물(들)은 하나 이상의 X-선 반응성 마커를 지니는 하나 이상의 플라스틱 요소를 포함한다. 상기 신호 프로세서는, 상기 측정된 데이터를 처리하고, 상기 물질의 적어도 일부 내의 플라스틱 요소의 양을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성되고 동작가능할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 방사선 소스 어셈블리는 X-선 또는 감마선 방사선의 적어도 두 개의 소스들을 포함한다. 이러한 구성은, 상기 적어도 두 개의 소스들들 각각은 상기 물질의 상이한 측면을 조사하도록 상기 이동 경로에 대해서 배향되는 방출 입체각을 가지게 하는 것일 수 있고, 상기 검출 어셈블리는, 상기 물질의 상단면으로부터 전파되는 x-선 응답 신호를 검출하도록 배향되는 검출 입체각을 가지는 적어도 하나의 x-선 검출기를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 상기 검출 어셈블리는, 상기 물질의 두 개의 서로 반대 측면으로부터 전파되는 x-선 응답 신호를 수신하도록, 검출 입체각이 상기 이동 경로에 대해서 배향되는 적어도 두 개의 검출기를 포함하고, x-선 또는 감마선 방사선의 적어도 하나의 소스의 방출 입체각은, 상기 물질의 상단면을 조사하도록 배향된다.
일부 실시형태들에서, 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리는, 방출 및 검출 입체각이 상기 물질의 두 개의 상이한 표면을 향해 배향되도록, 상기 이동 경로에 대해서 수용된다.
전술된 바와 같이, 이동 경로는 곡선형 경로로서 구성될 수 있고 또는 이것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질은 파이프-밴드를 통해 흐른다.
본 발명의 다른 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 물질 내의 적어도 하나의 미리 결정된 이물을 검출 및 식별하도록 상기 물질을 검사하기 위한 방법으로서, 미리 결정된 이동 경로를 따라서, 검사 중인 물질 및, x-선 또는 감마선 방사선의 소스의 방출 입체각과 x-선 방사선 검출기의 검출 입체각 사이의 중첩 영역에 의해 규정되는 검사 구역 사이에 상대적인 변위를 제공함으로써, 상기 이동 경로에 따른 물질 이동 중에, 상기 중첩 영역을 향해, 중첩 영역을 통과하여, 그리고 중첩 영역을 벗어나도록 전파되는, 상기 물질의 연속적인 부분들로부터의 x-선 응답 신호를 검출된 x-선 방사선이 포함하게 하는 단계; 및 상기 검출된 x-선 방사선 내에서, 상기 물질 내의 x-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내는 시간에 걸친 신호 변동의 패턴을 식별하도록, 상기 x-선 응답 신호를 수신하고 분석하는 단계를 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법을 제공한다.
위에서 표시된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 본 발명은 곡물의 더미, 패키지 또는 무더기 내의 플라스틱 단편을 식별하기 위한 신규한 기법을 제공하는데, 곡물은 정지된 상태이거나 이동하는 중이다(예를 들어, 처리 되는 중에 콘베이어 벨트 또는 파이프에서). 좀 더 구체적으로는, 본 발명의 검사 기법은 하나 이상의 플라스틱 제품의 표면 내에 임베딩되거나 표면에 적용된 하나 이상의 마커를 식별하는 것에 기반하는데, 이것은 곡물에서 발견되는 플라스틱 오염물(예를 들어 플라스틱 단편)의 잠재적인 소스, 예컨대 곡물 더미를 위한 래핑 필름 또는 망이다. 마커(들)는, 예를 들어 본 발명의 발명자에 의해 개발된 본 발명에 대한 앞서 나열된 특허 공개 문헌에 기술되는 X-선 형광(XRF) 분석을 채용함으로써, 본 발명의 시스템에 의해 검출될 수 있다. 검출가능한 X-선 신호는 적어도 0.1 KeV의 에너지를 가진다. 즉, 플라스틱 제품 내에 임베딩되거나 적용된 하나 이상의 마커는 입사하는 (일차) X-선 또는 감마선 방사선에 응답하여 X-선 신호를 방출할 수 있다. 하나 이상의 마커에 의해 방출된 X-선 신호(이하, "응답 신호")는 특정 마커의 특성 방사선 응답에 대응하는 하나 이상의 피쳐를 포함하고, 따라서 상기 마커를 식별한다. 그러므로, 응답 신호는 특정한 이물(플라스틱 제품)을 식별하는 고유한 방사선 시그너쳐(가끔은 XRF 시그너쳐라고 불림)로서 활용될 수 있다. 또한, XRF 시그너쳐는 이물/산물의 타입, 및/또는 제품의 제조사, 제조 또는 배달일, 제품의 말단 사용자 등의 타입과 같은 추가적 정보를 인코딩하기 위해서 활용될 수 있다. 본 발명의 기법에 의해서 검출가능하고 식별가능한, 플라스틱 제품과 같은 이물의 마킹은, 예를 들어 위조방지 및 브랜드 보호를 위한, 및 트랙 & 트레이스 및 서플라이-체인 관리 목적을 위한 타입일 수 있다.
식별된 특정 마커(들)는 곡물에서 발견되는 플라스틱 공해의 하나 이상의 소스를 식별하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 처리된 곡물 더미에서 발견될 수 있는 플라스틱 단편은 수확된 목화 더미를 포장하기 위한 플라스틱 필름, 압축된 처리 더미를 포장하기 위해 조면기에서 사용되는 플라스틱 밴드, 또는 목화밭의 구역에 있는 다른 국지적이거나 사고에 의한 소스로부터 올 수 있다. 플라스틱 래핑 필름을 마킹하고 조면기에서 처리하는 중의 목화 또는 처리된 더미를 검사하면, 이러한 플라스틱 래핑이 처리된 더미 내에 있는 플라스틱 단편에 대한 책임이 있는지 여부를 결정할 수 있게 될 것이다. 플라스틱 래핑 필름을 마킹하는 것은, 랩의 제조사를 식별하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 이것은 플라스틱 오염의 가능성을 피하도록 설계된 마킹된 더 높은 품질의 제품과 마킹되지 않은 더 낮은 품질의 제품을 구별할 수 있다.
본 발명의 기법은, 그 외부 표면 크기가 수 십 mm2보다 크지 않을 수 있고 그 두께가 수 십 마이크론보다 크지 않을 수 있는 이물(예를 들어 플라스틱)의 마킹된 단편 및 조각을 검출 및 식별할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 기법은 정지되거나 이동하고 있을 수 있는(예를 들어 콘베이어 벨트 상에서 또는 파이프 내에서) 곡물의 더미, 패키지 또는 무더기와 같은 물질 내에 위치된 이물(예를 들어 플라스틱)의 마킹된 단편이 검출 및 식별될 수 있게 한다. 즉, 시선에서는 감춰져 있고 물질(예를 들어 곡물) 내에 위치된 이물(플라스틱 단편)이 본 발명의 기법에 의하여 검출되고 식별될 수 있다. 이물(플라스틱 단편)이 작은 크기이고 시선에서는 완전히 감춰져 있을 수 있기 때문에, 광학적인 방법 및 기구로 이들을 검출하는 것이 불가능하다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 상이한 제품(이물)들이 상이한 마커로 마킹되는 것을 고려하면, 본 발명의 기법은 상이한 제품들을 식별하고 구별할 수 있게 한다(예를 들어, 원본 및 위조품). 일 예에서, 본 발명의 기법은 플라스틱 제품을 그들의 환경적 풋프린트(footprint)에 따라서 구별 및 식별하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 제품의 세 개의 알려진 카테고리인, 생분해성, 친환경성(반드시 생분해성이진 않을 수 있는 재생가능한 바이오매스 소스로부터 파생된 제품) 및 '일반'(비-생분해성 또는 친환경성) 플라스틱 재료에는 각각의 상이한 마커(들)가 있는 제품의 세 개의 카테고리 중 하나, 둘, 또는 전부로 마킹될 수 있다.
본 발명에 의해 검출/ 식별가능한 마커(들)는, 예를 들어 압출, 반응성 압출, 사출, 주입 및 다른 성형 방법인 다양한 기법에 의해 이물의 생산 도중에 이물(플라스틱 제품) 내에 포함될 수 있다. 마커(들)는 수지, 펠릿, 분말, 또는 액체의 형태로 압출 프로세스 중에 플라스틱에 추가될 수 있다(예를 들어, 메인 수지 공급원료(feedstock) 또는 이차 공급기를 통해). 더욱이, 마커(들)는 추가적인 첨가제를 포함하는 펠릿 내에 제공되고 포함될 수 있다.
상이한 예에서는, 마커(들)가 생산된 후에 스탬핑, 브러싱(brushing), 분사, 에어 브러싱, 및 프린팅과 같은 비한정적인 기법들에 의하여 플라스틱 제품에 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시형태들에서는, 콘베이어 벨트 상의 곡물의 무더기 또는 벌크 내의 온라인 플라스틱 단편 및 조각을 검출 및 식별하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 검사 시스템은, 예를 들어 곡물의 벌크가 처리되는 중에(즉 생산 라인에서의 처리) 그 안에 있는 플라스틱 오염물을 검출하는 처리 설비 내에 설치될 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 이것은 수확된 목화(흔히 래핑된 더미 내에 포장됨)가 종자로부터 섬유를 분리하기 위해 처리되고 보관 및/또는 배송을 위해서 압축된 더미 내에 포장되는 목화 조면기(cotton gin) 내에 설치될 수 있다. 상이한 예에서는, 본 발명의 시스템이 곡물, 시리얼, 야채 및 과일과 같이 섭취할 수 있는 농작물을 처리하기 위한 설비 내에 설치될 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 시스템은 낱알이 처리될 때(예를 들어, 낱알이 다양한 분류 프로세스를 거칠 때)에 그 안의 플라스틱 단편을 검출 및 식별하는 도정기 내에 설치될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 물질(예를 들어 곡물의 벌크)의 벌크에 걸쳐서 이물(예를 들어 플라스틱 단편 및 조각)을 검출 및 식별하기 위한 물질의 검사가, 물질 및 방사선 소스 및/또는 방사선 검출기 사이에 상대적인 변위가 있는 동안에, 예를 들어 물질이 콘베이어 벨트에서 진행할 때에(진행 방향은 물질의 단면에 수직임)수행된다. 여기하는 X-선 또는 감마선 방사선은 물질(곡물의 벌크)의 단면 전체를 조사하는 것이 바람직하다. 방사선 소스 어셈블리로부터의 여기 방사선이 마킹된 이물(플라스틱 단편)에 도달하게 되면, 이물 위의 또는 안의 마커(들)에 의해서 방출되는 응답 신호는 검출 어셈블리의 적어도 하나의 검출기에 도달하여, 마커/이물의 XRF 시그너쳐가 적합하게 판독/검출될 수 있게 해야 한다. 방사선 소스 및 검출 어셈블리는, 물질(곡물의 벌크)을 통과할 수 있고 검출될 수 있는 충분히 높은 주파수 범위(에너지 범위) 및 파워(광자의 수)의 응답 신호가 마커(들)로부터 방출될 수 있게 하는 방식으로, 즉 물질 벌크에 의한 응답 신호가 하나 이상의 검출기에서의 카운트의 개수가 XRF 시그너쳐의 신뢰가능한 식별을 제공하지 않는 레벨까지 감쇄되는 것을 피하는 방식으로 마커(들)를 여기시키도록 적절하게 구성되고 동작가능하다. 효과적인 여기를 제공할 수 있기 위해서, 일차 방사선은 적어도 마커(들)에 의해 방출되는 주파수의 범위만큼 높고, 바람직하게는 2-4 배 더 높은 주파수 범위인 것이 바람직하다. 본 발명은 유기물(예를 들어 곡물) 내의 이물을 검출하는 것에 특히 적합한데, 유기물은 그들의 상대적으로 가벼운 중량 때문에 더 무거운 재료와 비교할 때 소스로부터의 X-선 방사선 및 물질 내의 이물로부터 방출된 X-선 방사선을 방사선이 물질 내에서 진행할 때에 실질적으로 감쇄시키지 않는다.
일부 실시형태들에서, 소스 어셈블리는 이동 경로를 따라서 상대적인 변위되는 중에 물질을 향해서 X-선을 연속적으로 방출하도록 동작가능하고, 검출기는 물질로부터 방출된 X-선 신호를 연속적으로 검출하고, 시간 빈(time bin)(그 지속 시간은 1 밀리초 미만으로부터 수 초까지 변할 수 있음) 내에 데이터를 수집한다(즉, 카운팅/적산한다). 신호 프로세서는 검출된 신호의 스펙트럼 내에서 마커(들)에 대응하는 하나 이상의 피쳐(XRF-시그너쳐)를 식별하도록 동작한다. 적어도 하나의 마커의 XRF-시그너쳐가 식별되면, 프로세서는 식별마커에 대응하는 이물(플라스틱 제품) 또는 이물의 타입을 식별하는 표지 및 특정 XRF-시그너쳐에 대응할 수 있는 임의의 다른 정보를 제공한다. 또한, 프로세서는 콘베이어 벨트 상에서 연속적으로 이동하는 물질의 단면(벌크의 단면에 거리를 곱하면 하나 이상의 시간 빈에 대응함) 내의 이물(플라스틱) 오염물의 양(중량 또는 부피에 의해 측정됨)에 대한 표지를 제공할 수 있다. 또한, 프로세서는 물질 내의 식별된 이물의 위치(곡물의 벌크 내의 플라스틱 단편, 즉 플라스틱 오염물이 위치된 벌크의 단면)를 나타낸다.
양 및 위치에 관하여 정밀하고 짧은 시간 동안에 수행되는, 물질 내의 이물의 단편에 관련된 측정된 데이터를 제공하기 위하여, 본 발명의 시스템은 단위 시간 당 가능한 많은 데이터(즉 마킹된 이물로부터의 카운트 수)를 수집하도록 구성된다. 마킹된 이물로부터 유래되는 초당 카운트의 레벨은, 다음 중 두 개 이상을 포함하는 복수 개의 인자에 따라서 달려 있다: 소스 어셈블리에 의해 여기되고 검출기에 의해 검출되는 물질의 단면 내의 마킹된 이물의 전체량; 마커의 XRF-시그너쳐의 주파수 범위를 결정하는 마커 재료; 여기 방사선의 파워 및 주파수; 물질 벌크의 단면적 치수 및 그 밀도(즉 단위 부피당 질량); 및 소스-타겟-검출기의 기하학적 구조(즉 타겟(예를 들어 그 마커가 응답 신호를 방출하는 특정한 이물)에 대한 방사선 및 검출의 입체각(solid angle) 각각의 배향), 입체각의 크기(즉, 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리의 애퍼쳐), 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리 각각으로부터 타겟까지의 거리(물질 벌크 내 그리고 벌크 외의 거리).
전술된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리는, 그들의 입체각이 이동 경로(예를 들어 콘베이어 벨트)를 따라서 이동하는 동안에 물질의 반대측을 향해 지향되도록, 이동 경로의 반대측들에 위치된다. 이러한 구성은, 소스 어셈블리에 반대인(그리고 따라서 그로부터 더 먼 거리에 있는) 면 상의 물질 내에 위치된 이물이 검출 어셈블리에 더 가깝고 그 반대의 경우도 마찬가지여서(소스 어셈블리에 더 가까운 이물은 검출 어셈블리로부터 떨어져 있음), 소스 어셈블리로부터 이물까지와 이물로부터 검출 어셈블리까지의 합산 거리가 물질 벌크의 단면 전체에서 모든 이물에 대해서 유사하다(또는 상이한 이물들에 대해서 적어도 너무 다르지 않다)는 장점을 가진다. 결과적으로, 소스 어셈블리로부터 이물로 전파되는 여기 방사선 빔이 거리에 의해서 많이 감쇄된다면, 이물에 의해서 검출 어셈블리를 향해 방출된 방사선 응답 신호는 감쇄되지 않을 것이고(그리고 그 반대의 경우도 마찬가지임), 따라서 물질 벌크의 단면 내의 마킹된 이물의 양의 측정치의 정확도에 기여하게 된다.
일부 실시형태들에서, 검출 어셈블리 및 소스 어셈블리는 서로 정확하게 반대인(소스 어셈블리 및 검출 어셈블리의 입체각(애퍼쳐)이 정확하게 서로 바라보도록) 동일한 축 상에 위치되지 않는다. 예를 들어, 소스 어셈블리로부터 검출 어셈블리로 직접적으로 도달하는 일차 여기 방사선의 양을 최소화하기 위하여, 검출 어셈블리는 소스 어셈블리의 위치 및 그 입체각의 방향에 의해 규정되는 축으로부터 다소 병진이동될 수 있다.
또는, 검출 어셈블리는 이동 경로에 따른 이동 중에 물질 위에 위치될 수 있고, 소스 어셈블리는 검출 어셈블리에 대해서 상대적으로 큰 각도로 물질의 면에 수용된다.
추가적인 실시형태에서, 이동 경로의 반대측(콘베이어 벨트 또는 연속 트랙 상의 물질의 반대측)에 위치되는 두 개의 방사선 소스가 제공되고, 하나의 검출기가 이동 경로 위에(벌크의 상단면 상에) 위치된다. 추가적인 실시형태에서, 두 개의 검출기는 이동 경로의 반대측(콘베이어 벨트 상의 물질의 반대측)에 위치되고, 하나의 방사선 소스가 이동 경로 위에(물질의 상단면 위에) 위치된다.
또한 전술된 바와 같이, 다른 실시형태에서, 검사되는 물질은 파이프 내에서 이동한다(예를 들어 목화 조면기 내의 목화). 방사선 소스 어셈블리 및/또는 검출 어셈블리는 파이프 밴드 영역에 수용되는 것이 바람직하고, 파이프 밴드 내에 설치될 수 있다. 소스 어셈블리는 이동하는 중에 파이프 밴드 영역에 가까워지면서 일차 여기 X-선 또는 감마선 빔을 물질을 향해 그 일반적인 전파 방향을 따라 방출한다(즉, 여기 빔은 물질의 이동 방향과 대체적으로 반대인 방향으로 전파된다). 검출 입체각은 이동하는 물질을 향해 배향되어, 역산란된 응답 신호가 물질의 여기된 영역으로부터 전파되게 한다). 이러한 구성은 마킹된 이물의 검출 및 식별의 정확도에 기여할 수 있고, 물질 내의 이물의 오염물의 양을 더 정확하게 추정할 수 있게 하는데, 그 이유는 마킹된 이물(들)의 모든 단편이 소스 및 검출 어셈블리 및 검출기를 향한 방향으로 이동 경로를 따라서 물질과 함께 이동하여, 일차 방사선 및 물질의 상이한 부분들로부터의 응답 신호 양자 모두가 물질 내에서의 방사선 전파의 상이한 경로 때문에 매우 상이한 레벨로 감쇄되는 상황을 피한다.
또한 전술된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시형태들에서, 검사되는 물질은, 대략적으로 정지되고, 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리가 이동 경로와 평행하게 이동하면서 평행으로 물질을 스캔하여, 그들의 입체각이 물질의 반대 표면을 향해 배향되게 한다.
본 명세서에서 개시된 기술 요지를 더 잘 이해하고 이것이 어떻게 실제로 실시될 수 있는지를 예시하기 위하여, 첨부 도면을 참조하여 오직 비한정적인 예로서 실시형태들이 이제 설명될 것이다:
도 1은 물질을 검사하고 물질 내의 미리 결정된 이물(들)을 검출 및 식별하기 위한, 본 발명의 시스템의 블록도이다;
도 2a 및 도 2b는 도 1의 시스템의 예시적인 구성을 도시한다;
도 2c 및 도 2d는 도 1의 구성의 두 가지 예를 더 보여준다;
도 3은 곡선형 이동 경로를 활용하는, 도 1의 시스템의 구조의 다른 예의 개략도이다; 그리고
도 4는 방사선 소스 및 검출 어셈블리가 이동 경로에 대해서 병진이동될 수 있는, 본 발명의 시스템의 구조의 또 다른 예의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 물질을 검사하고 물질 내의 미리 결정된 이물(들)을 식별하기 위한, 본 발명의 원리에 따라 구성되고 동작가능한 시스템(10)이 블록도를 통해서 예시된다. 시스템(10)에 의해 검출되고 식별될 이물은, 그 마크(들)가 이전에 결정되고 시스템(10)에 의해서 액세스가능한(임의의 적절한 공지된 통신 기법을 통하여) 데이터베이스 내에 저장된 미리 결정된 X-선 또는 감마선 방사선에 대한 특성 방사선 응답(들)을 가지는, 소위 "마킹된(marked)" 이물이다.
검사 시스템(10)은 측정 디바이스(11), 및 제어 유닛(16)과 같은 주된 구조적 및 기능적 기능성 부분을 포함한다. 측정 디바이스(11)는, X-선 또는 감마선 방사선의 하나 이상의 소스를 포함하는 방사선 소스 어셈블리(12) 및 X-선 방사선을 검출하도록 구성되고 동작가능한 하나 이상의 검출기를 포함하는 검출 어셈블리(14)를 포함한다. 각각의 i번째 방사선 소스(i=1,…n)는 미리 결정된 방사선 방출 입체각(solid angle of radiation emission; REi) 내의 구역에 위치된 영역의 일부를 여기시키기 위한 입체각(REi)을 가진다. 이와 유사하게, 각각의 j번째 방사선 검출기(j=1,…m)는 방사선 검출 입체각(solid angle of radiation detection; RDj)을 가진다.
방사선 전파의 입체각은 일반적인 광선 전파 방향(각각 소스로부터의 방향 및 검출기로의 방향임) 및(즉 소스 및 검출기 각각의 가시 범위의 형상 및 크기)에 의해 특징지어진다는 것이 이해되어야 한다. 조사된 매질/공간의 부피 및 소스 어셈블리에 대한 그 위치(즉 방사선 전파의 일반적 방향)를 결정하는 방사선 방출 입체각은 소스의 애퍼쳐 및 가능하게는 소스 내에서 사용된 시준기에 의해 결정된다. 입체각의 단면은 임의의 적절한 기하학적 구조/형상 및 치수일 수 있다는 것에 주의해야 하는데, 이것은 두 개의 수직 축을 따라서 같을 수도 같지 않을 수도 있고(대칭 또는 비-대칭 형상), 예를 들어 단면은 원형, 계란형(예를 들어 타원형), 또는 다각형일 수 있다. 조사된 부피는 대응하는 형상을 가질 것이다. 유사하게, 신호가 검출기에 도달할 수 있는 공간의 부피는 방사선 검출 입체각에 의해 결정되고, 이것은 이제 애퍼쳐 및 가능하게는 검출기 내에서 사용된 시준기에 의해 결정되며, 이러한 "판독가능한(readable)" 부피는 전술된 의미에서 대칭적이거나 비-대칭적일 수 있다. 이와 관련하여, 검출기에 의해 "판독되는" 관심 영역의 실제 부피가, 좀 더 구체적으로는 후술되는 바와 같이 관심 영역 내의 방출 입체각과 검출 입체각 사이의 중첩 영역에 의해 규정된다는 것도 역시 이해되어야 한다.
두 개 이상의 방사선 소스가 사용되고 두 개 이상의 검출기가 사용된다면, 방사선 소스의 개수는 검출기의 개수와 같을 수도 같지 않을 수도 있다는 것도 역시 이해되어야 한다.
측정 디바이스(11)의 구조(즉 방출의 입체각(들) 및 검출의 입체각(들))는 방출 및 검출 입체각들 사이에 적어도 하나의 중첩 영역(OR)이 존재하도록 한다. 중첩 영역(OR)은 유효 검사 구역을 실제로 제공한다. 소스 어셈블리(12) 및 검출 어셈블리(14)가, 검출될 이물질(즉 마커)에 따른 특정 주파수의 X-선 방사선, 즉 특정 재료 조성물을 여기시켜서 검출 어셈블리에 의해 검출될 수 있는 X-선 응답 신호를 유도할 수 있는 방사선을 각각 발생시키고 검출할 수 있도록 적절하게 구성된다는 것도 역시 이해되어야 한다. 검출 어셈블리(14)는 X-선 응답 신호를 검출하고, 상기 X-선 응답을 나타내는 측정된 데이터(MD)를 생성한다.
본 발명의 시스템은, 측정 디바이스(11)가 물질 및 방사선 소스 어셈블리(12)와 검출 어셈블리(14) 중 적어도 하나 사이의 이동 경로(22)에 따른 상대적인 변위가 있는 동안에 물질의 검사 세션(들)을 수행하도록 구성된다. 구성이 이와 같으면, X-선 응답 신호는 이동 경로에 따른 상대적인 변위 중에 검출되고 있다. 좀 더 구체적으로는, 상대적인 변위는 물질 및 방사선 검출 입체각 RDj 및 방사선 방출 입체각 REi 사이의 중첩 영역(OR) 사이에서 이루어진다. 상대적인 변위는 중첩 영역(OR)을 향한, 통과하는, 그리고 멀어지는 방향(D)으로의 물질(여기에는 미도시)의 이동을 제공한다. 따라서, 중첩 영역(OR)을 연속적으로 통과하는 물질의 연속적인 영역/부분이 이동 중에 스캐닝된다. 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 그리고 더 구체적으로는 아래에서 예시되고 설명되는 바와 같이, 이동 경로(22)는 중첩 영역을 통과하는 부분에서는 실질적으로 선형 경로일 수 있고, 또는 파선 곡선에 의해 도시된 바와 같이, 이동 경로는 곡선형 경로이거나 중첩 영역(OR)의 경계 B와 정렬되는 만곡부를 가질 수도 있다.
따라서, 시스템(10)은 방사선 소스(들) 및 방사선 검출기(들) 중 하나 이상에 대한 흐름을 허용하고 및/또는 방사선 소스(들) 및 방사선 검출기(들) 중 하나 이상을 물질에 대해서 병진이동시키는 것을 허용하는 방식으로 물질을 지지하도록 구성되는 플로 라인 구성(15)과 연관될 수 있다(구성을 이루는 부분으로서 포함하거나 이와 함께 사용될 수 있음).
제어 유닛(16)은 일반적으로 데이터 입력 및 출력(16A 및 16B), 메모리(16C), 및 단일 프로세서(18)와 같은 메인 기능성 유틸리티를 가지는 컴퓨터 디바이스/시스템이다. 제어 유닛(16)은 검출 어셈블리(14)와 데이터 통신하도록 구성되고 동작가능하여, 측정된 데이터(MD)를 수신하고 분석한다.
일반적으로, 본 발명은, 물질을 이러한 이물을 지니고 있는 것으로 "분류(classify)" 또는 "정렬(sort)"하기 위하여, 및/또는 물질로부터의 이물의 제거를 가능하게 하기 위하여, 물질 내의 하나 이상의 이물의 존재, 및 바람직하게는 그 위치를 검출하는 것을 목적으로 한다. 이물은 일차 여기 X-선 또는 감마선 방사선에 대한 X-선 응답을 제공하는 종류이다. 통상적으로, X-선 응답은 이물 내에 임베딩된 특정한 마커에 의해 생성되는 것이다. 물질 내에서 임의의 이러한 "마킹된(marked)" 이물의 존재를 검출하면 물질을 분류 또는 정렬하기에 충분할 수 있다; 또는 물질 내에서의 임의의 이러한 "마킹된" 이물의 검출 및 위치가 충분할 수 있다; 또는 마크 및 따라서 이물의 식별이 요구되거나, 심지어는 검출 자체가 오직 식별가능한 이물에 대해서만 가능할 수도 있다.
그러므로, 일부 실시형태들에서, 신호 프로세서(18)는, 내부 메모리(16C)로서 구성될 수 있고 또는 다양한 마커의 다양한 X-선 시그너쳐를 각각의 이물와 연관하여 나타내는 데이터를 포함하는 미리 결정된 레퍼런스 데이터(RD)가 저장되고 통신 네트워크를 통해 액세스될 수 있는 외부 저장 디바이스일 수도 있는 저장 디바이스(30)에 액세스하도록 역시 구성된다. 일반적으로 말하면, 데이터베이스 내의 각각의 k번째 이물(k=1,…,K)은 각각의 하나 이상의 마커의 여러 연관된 자신의 하나 이상의 특성 X-선 시그너쳐를 가진다. 간결성을 위하여, 도면의 비한정적인 예에서, 이물 중 하나인 (Foreign element) (1) 은 개수 g(g=1,…G)인 그 연관된 특성 X-선 시그너쳐 (XRS)1 (1)…(XRS)G (1)을 가지고; 다른 이물인 (Foreign element) (k) 는 개수 l(l=1,…L)인 그 연관된 특성 X-선 시그너쳐(XRS)1 (1)…(XRS)L (1)을 가진다; 상이한 이물와 연관된 X-선 시그너쳐의 이러한 개수 L 및 G는 같을 수도 같지 않을 수도 있다. 신호 프로세서(18)는 측정된 데이터(MD) 내에서 시간이 지남에 따른 X-선 응답 신호 변동의 패턴을 식별하도록 구성되고 동작가능한데, 이것은 미리 결정된 X-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타낸다.
좀 더 구체적으로는, 신호 프로세서(18)는 이동 중에 수집되는 측정된 데이터 내에서, 물질 내의 일부 X-선 반응성 요소의 존재를 나타내는 X-선 응답 신호(그렇지 않으면 물질은 X-선에 아예 반응하지 않음) 또는 그 연관된 레퍼런스 데이터가 데이터베이스에 저장된 이물에 대응하는 X-선 응답 신호를 식별하도록 구성되고 동작가능한 식별자 모듈/유틸리티를 포함한다. 또한, 신호 프로세서 내에는 시간이 지남에 따른 X-선 응답 신호 변동을 식별하고 각각의 이물의 위치를 결정하도록 구성되고 동작가능한 위치설정 모듈/유틸리티가 더 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해서, 제어 유닛(18)은 중첩 영역에 대한 물질의 운동 패턴을 나타내는 데이터를 제공하는 이동 제어기(32)를 더 포함할 수 있다.
아래에서 더 예시되고 상세히 설명되는 바와 같이, 시스템은 방사선 방출 및 검출 입체각(REi 및 EDj)이 이동 경로(22)에 따른 물질의 이동 방향 D에 상반되는 방식으로, 이동 경로(22)에 대해서 배향된다. 이러한 구성에서는, 물질이 중첩 영역(OR)을 향해 이동할 때, 물질 및 소스 및 검출기 각각 사이의 거리 d가 연속적으로 감소되고, 물질 이동이 중첩 영역으로부터 멀어지게 이동하면 증가하기 시작한다. 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이것은 시간이 지남에 따른 X-선 응답 신호 변동의 패턴 S(t)가 반응성 마커(반응성 이물)의 위치를 나타내는 비-대칭 특성 신호(세기 대 시간) 피크 SP를 가지게 한다. 거리 d가 감소될 때에는 이러한 패턴이 신호 세기의 적당한 상승을 가지고, 반응성 이물의 위치가 중첩 영역(OR)을 벗어날 때에 급격하고 강한 하강을 가진다는 것이 이해되어야 한다. 그러면 적어도 하나의 차원을 따라서 반응성 이물의 위치를 정확하게 식별할 수 있다. 또한 상세히 후술되는 바와 같이, 신호 프로세서(18)는, 이물(그리고, 따라서 이물)이 중첩 영역(OR)을 통과해서 이동되는 동안에 시간에 걸쳐 검출되는 x-선 응답을 나타내는 측정된 데이터(카운트)를 적산함으로써, 신호 피크의 비-대칭 특성을 강조하도록 구성되고 동작가능한 것이 바람직하다.
비록 구체적으로 도시되지는 않지만, 플로 라인 구성(15)이 이동 경로에 따른 제어가능한 상대적인 변위를 구현하기 위하여, 물질 지지 플랫폼(예를 들어 콘베이어), 방사선 소스(들) 및 검출기(들) 중 하나 이상과 연관된 하나 이상의 구동 유닛을 더 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다음은 본 발명의 전술된 시스템의 구성/구현형태 및 동작의 특정하지만 비한정적인 일부 예에 대한 설명이다. 이러한 비한정적인 예에서, 검사 시스템은 곡물 내의 플라스틱 오염물을 검출 및 식별하기 위해 사용되는 것으로 설명된다.
검사 시스템(100A)을 개략적으로 예시하는 도 2a 및 도 2b를 참조하는데, 이것은 전술된 시스템(10)과 개략적으로 유사하도록 구성되고, 즉: 방사선 소스 어셈블리(방출기)(102) 및 검출 어셈블리(검출기)(104)를 포함하는 측정 디바이스; 및 제어 유닛(106)을 포함한다. 제어 유닛(106)은 입력 및 출력 유틸리티(106A 및 106B), 메모리(106C) 및 신호 프로세서(108), 및 이동 제어기(132)를 포함한다. 신호 프로세서(108)는 전술된 바와 같이 구성되고 동작가능한 식별 모듈(108A) 및 위치설정 모듈(108B)을 포함한다. 신호 프로세서는, 검출기에 의해 제공된 측정된 데이터(MD)를, 본원에서는 구체적으로 도시되지 않는 데이터베이스(예를 들어 외부적 저장 디바이스 내의 데이터베이스)로부터 얻어진 레퍼런스 데이터를 활용하여 처리 및 분석하도록 구성된다. 도 2a 및 도 2b는 이동 경로에 대한 방사선 전파 기법의 개략적인 정면도 및 개략적인 상면도를 각각 도시한다. 시스템(100A)은 본원에서는 이동 경로를 형성하는 연속 트랙(112)(물질 지지 플랫폼을 구성함)으로서 예시된 플로 라인 구성와 함께 사용된다.
따라서, 시스템(100A)은, X-선 또는 감마선 방사선을 콘베이어 벨트(물질의 지지 플랫폼을 구성함)와 같은 연속 트랙(112) 상에서 이동하는 곡물의 무더기 또는 벌크(110)(물질을 구성함)를 향해 방출하도록 구성되는 방사선 소스 어셈블리(102), 및 곡물의 벌크 내에 포함될 수 있는 플라스틱 오염물로부터 방출된 X-선 응답 신호를 검출하고, 검출된 신호를 나타내는 측정된 데이터(MD)를 생성하기 위한 X-선 방사선 검출기(104)를 포함한다. 검출기(104)와 통신하는 신호 프로세서(106)는 곡물의 벌크 내의 마킹된 플라스틱 오염물을 검출 및 식별하도록 구성된다. 마킹된 플라스틱 오염물은 곡물의 경작, 수확, 및 처리 도중에 사용되는 마킹된 플라스틱 제품의 단편 및/또는 조각일 수 있다. 예를 들어, 목화, 건초, 또는 짚의 더미를 래핑하기 위해 사용되는 플라스틱 랩 또는 망, 그늘망, 멀칭 필름, 및 다양한 곡물 패키지와 같은 농업용품이다. 곡물 내의 플라스틱 오염의 오염원일 수 있는 이러한 플라스틱 제품은 그들의 특성 XRF 시그너쳐에 따라 식별가능한 하나 이상의 마커를 포함하는 마커(들)에 의해 마킹된다(즉, 이러한 각각의 마커의 미리 결정된 여기 방사선에 대한 X-선 응답 신호는 해당 마커에 대응하는 하나 이상의 고유한 피쳐를 가진다).
마커(들)는 압출, 사출, 주입, 주조 및 다른 성형 방법과 같은 방법에 의해서 생산 중에 플라스틱 제품 내에 임베딩될 수 있다. 마킹된 플라스틱 제품이 일반적으로 농장에 설치된 농업용 제품이기 때문에, 제품 내에 임베딩된 마커(들)는 견실해야 하고 가혹한 기상 조건을 견딜 수 있어야 한다. 더욱이, 마커(들)는 플라스틱 제품의 견실성 및 변동하는 환경적 조건을 견디는 그들의 능력, 또는 강도, 탄성, UV 안정성, 방수 능력, 외관, 등과 같은 그 속성 중 임의의 것에 영향을 준다. 또한, 마커(들)는 플라스틱 제품의 생분해성(biodegradability)에 부정적인 영향을 주지 않는다. 일 예에서, 마커(들)는 10,000) ppm 보다 낮거나 5000 ppm보다 낮은 농도로 플라스틱 제품 내에 임베딩되거나 적용된다. 본 발명의 시스템에 의해 검출되고 식별될 수 있는, 폴리머 용 마커(들)가 본 출원의 양수인에게 양도된 전술된 특허 공개 번호 제 WO2018/069917에 설명된다.
이러한 플라스틱 제품은 다양한 원인에 의하여 찢기고 및/또는 분리되어, 단편 또는 조각을 형성할 수 있다. 예를 들어, 농장에 설치된 제품, 예컨대 그늘망 또는 멀칭 필름의 조각은 태양으로부터의 UV 방사선에 의해서 분해될 수 있고, 플라스틱 조각은 처리되기 전에(예를 들어 조면기 내의 래핑된 목화 더미) 망들의 더미 랩이 찢기고 개방될 때에 생성될 수 있다. 농업용 제품, 및 국지적이고 및/또는 사고에 의한 오염원으로부터 나온 플라스틱 단편 및 조각은 처리된 곡물 내로 들어갈 수 있고, 연속 트랙 상의 벌크에 걸쳐서 나타날 수 있다.
검사 시스템(100A)은 이동 경로를 따라서 연속 트랙(112)(물질의 지지 플랫폼을 구성함) 상에서 이동하는 곡물의 벌크(110) 내의 어디에든 위치되는 플라스틱 단편을 검출 및 식별하도록 구성된다. 연속 트랙(112)이, 곡물의 벌크(110) 및 실효 검사 구역(방출 및 검출 입체각들 사이의 중첩 영역) 사이의 상대적인 변위로부터 초래되는 이동 경로를 실제로 제공/규정한다는 것이 이해되어야 한다. 전술된 바와 같이, 이러한 상대적인 변위는 방출기(102), 검출기(104), 및 물질 지지 플랫폼 중 하나 이상의 실제 이동에 의해서 달성될 수 있다.
플라스틱 단편을 식별하기 위하여, 방사선 소스 어셈블리(102)는 여기 X-선 또는 감마선 방사선을 연속 트랙(112) 상의 곡물의 벌크(110)를 향해 방출한다. 이러한 여기 방사선(충분히 높은 파워 및 주파수를 가짐)에 의해서 플라스틱 안의 또는 그 위의 마커(들)의 영역(들)/위치(들)에서 조사되면, 마킹된 플라스틱 단편은 X-선 응답 신호를 방출하고, 이것은 곡물의 벌크를 통해 그리고 공중에서 어느 정도의 거리를 지나서 검출기(104)에 도달한다. 곡물의 벌크는 그것을 통과하는 응답 신호를 필연적으로 감쇄시킨다. 그러므로, 응답 신호가 정확한 측정을 가능하게 하는 충분한 세기로 검출기에 도달하기 위해서는, (i) 충분한 세기(즉 충분한 수의 광자가 마커에 의해 방출되어야 함); 및 (ii) 충분한 에너지(즉 각각의 광자는 충분한 에너지(또는 주파수)를 가져야 함)를 가져야 한다. 광자의 에너지가 높아질수록, 신호는 곡물 재료(유기물이므로, 가벼운 재료임) 내에서 적게 흡수된다. 방사선 소스 및 검출기는, 방출기에 의해 방출된 일차 방사선이 곡물 재료를 여기시켜서 마커로부터의 응답 신호(즉 마커와 연관된 XRF-시그너쳐)가 검출기에 의해 검출가능하게 할 수 있도록 적절하게 구성된다. 전술된 바와 같이, 이러한 목적을 위해서, 여기 방사선의 주파수는 적어도 검출될 특정 마커의 응답 신호만큼 높다. 바람직하게는, 방출기 어셈블리로부터의 여기 방사선의 주파수는 특정 마커의 응답 신호에 대해서 기대된/검색된 것보다 두 배에서 세 배 높다. 일 예에서, 하나 이상의 마커의 XRF-시그너쳐는 15KeV 및 90KeV 사이의 에너지 범위이고, 결과적으로 방출기 어셈블리에 의해 방출된 방사선은 30KeV 내지 270KeV의 범위이다. 마커의 XRF-시그너쳐의 에너지 범위는 35KeV 및 80KeV 사이일 수 있고, 결과적으로 방출기 어셈블리에 의해 방출된 방사선은 70KeV 내지 240KeV의 범위이다. 일 예에서, 마커는 위의 에너지 범위 내의 응답 신호를 가지는 재료일 수 있다. 예를 들어, 마커는 다음 원소 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다: Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te I.
방출기 어셈블리로부터 물질(곡물 벌크) 내의 마커 위치로 전파되는 여기 방사선 및 마커 위치로부터 검출기로 전파되는 응답 신호 양자 모두의 감쇄는 물질 매질(곡물의 벌크)(110)의 단면의 크기 및 그 밀도에 따라 달라진다. 단위 시간 내에 검출기에 의해 수집되는 데이터의 양에 영향을 주는 곡물에서의 신호 감쇄 때문에, 응답 신호가 효율적으로 측정되어야 하고, 단위 시간 내에 가능한 많은 데이터를 수집한다. 특히, 측정 모드/기법은, 검출기(104) 및 방출기 어셈블리(102)에 상대적으로 먼 벌크의 단부에 위치된 플라스틱 단편을 포함하는, 곡물의 벌크(110) 내의 임의의 위치에 있는 마킹된 플라스틱 단편으로부터의 신호가 검출되게 하도록 구성된다. 방출기 어셈블리(102) 및 검출기 어셈블리(104) 양자 모두가 이동 경로의 동일 측면(즉 곡물의 벌크(110)의 동일 측면)에 위치되는 구성에서는 벌크의 반대측에 위치된 플라스틱 단편은 검출하기 어려울 수 있는데, 그 이유는 방출기 어셈블리로부터의 여기 방사선이 곡물의 벌크 내에서의 상대적으로 긴 경로에 의해서 감쇄되고, 결과적으로 얻어지는 더 약한 응답 신호가 되고, 이것은 검출기까지의 상대적으로 긴 경로 때문에 더 감쇄된다는 것에 주의해야 한다.
본 발명의 예시적인 시스템(100A)에서, 방출기 어셈블리(102) 및 검출기 어셈블리(104)는 이동 경로(112)의 반대측(곡물의 벌크(110)의 반대측)에 위치되어, 방출기 어셈블리(102)에 상대적으로 곡물 벌크의 먼 단부 상의 곡물 벌크 내에 위치된 플라스틱 단편이 검출기(104)로부터 너무 멀지 않게 한다. 또한, 이러한 예에서, 검출기(104)는 방사선 방출 입체각(RE)의 중앙 광선(CRE)(방출기의 애퍼쳐의 중심)으로부터 다소 편차가 있는 위치에 위치된다. 그러므로, 도 2a에서 더 잘 알 수 있는 바와 같이, 검출기 및 방출기는, 검출 입체각이 방출 입체각과 정확하게 반대가 되지 않도록 수용될 수 있고, 오히려 방출기 어셈블리(102)로부터 검출기 어셈블리(104)로 직접적으로 도달하는 일차 방사선의 양을 최소화하기 위하여, 검출기의 애퍼쳐(입체각을 규정함)는 그 중심축이 방출 애퍼쳐의 중심축으로부터 편차가 있도록 배향된다.
방출기 어셈블리(102)는 X-선 또는 감마선 방사선을 곡물의 벌크(110)의 섹션/부분을 향해 지향시킨다(도 2b에 도시된 바와 같이). 즉, 방출기 어셈블리로부터의 일차 여기 방사선은 벌크(110)의 전체 단면을 조사하는 것이 아니라, 이동 경로(연속 트랙)(112)를 따른 방향 D로의 곡물 벌크 이동 중에 중첩 영역(OR)(검사 구역)에 도달하고 통과하는 그 섹션/부분만을 조사한다. 검출기(104)는 중첩 영역을 연속적으로 통과하는 곡물 벌크의 섹션/부분으로부터, 연속적으로 생성된 X-선 응답 신호의 시퀀스를 수신한다. 여기될 수 있는 곡물 벌크의 섹션/부분의 크기는 일반적으로 방사선 소스의 애퍼쳐에 의해 결정되고, 검출기에 의해 검출되는 응답 신호를 방출하는 곡물 벌크의 상기 섹션/부분의 일부는 방출 및 검출 입체각의 교차, 즉 중첩 영역(OR)에 의해 규정된다.
전술된 바와 같이, 신호 프로세서(106)는, 검출된 X-선 응답 신호를 나타내는 측정된 데이터를 수신하기 위한 데이터 입력 유틸리티(106A)(적절한 통신 모듈을 포함할 수 있음), 마킹된 플라스틱 제품의 마킹 시그너쳐 및 응답 신호의 세기를 나타내는 미리 선택된 데이터를 저장하기 위한, 전술된 바와 같이 구성되는 데이터베이스를 저장하기 위한 메모리(즉 비-휘발성 컴퓨터 판독가능 매체)(106C), 및 곡물 내의 마킹된 플라스틱 제품을 식별하고 연속 트랙 상에서의 그들의 위치에 대한 표지를 제공하도록 적응되는 신호 프로세서 유틸리티(108)를 포함한다. 신호 프로세서 유틸리티(108)는, 검출기(104)로부터 수집된 데이터를 분석하고 곡물의 벌크(110) 내에서 발견되는 다양한 마킹된 제품의 XRF 시그너쳐를 식별하기 위한 식별 모듈(108A), 및 이동 제어기에 의해 제공된 데이터에 기반하여 벌크(110) 내의 플라스틱 단편의 위치에 대한 표지를 계산하고 제공하도록 적응되는 위치설정 모듈(108B)을 더 포함할 수 있다.
방출기 어셈블리(102) 및 검출기 어셈블리(104)는 방사선을 방출 및 검출하기 위해서 연속적으로 동작할 수 있다. X-선 응답 신호(복수 개의 에너지 범위 내에서의 카운트 및/또는 초당 카운트)가 수집되고 시간 빈 내에 저장된다. 즉, 검사되는 물질(예를 들어 곡물의 벌크)이 이동 경로를 따라서(예를 들어 연속 트랙(112) 상에서 진행함) 중첩 영역에 대해서 변위될 때, 미리 선택된 시간 지속시간 Tc 동안에 물질에 의해 방출된 복수 개의 에너지 밴드 각각에 대응하는 검출된 신호의 카운트가 수집되고, 대응하는 측정된 데이터가 생성되고 메모리(106C)에 저장된다. 신호 프로세서(108)는 연속적인 시간 빈 내에 수집된 측정된 데이터의 측정된 데이터 조각을 분석하고, 및 물질(곡물의 벌크)이 이동될 때(연속 트랙 상에서 진행할 때), 특정 시간 빈 및 그 대응하는 측정된 데이터 조각이 길이
Figure pct00001
의 섹션에 관련되는데, 여기에서 v는 이동 속도이다. 신호 프로세서 유틸리티(108)는 해당 시간 빈에 대응하는 측정된 데이터 조각 및 하나 이상의 마킹된 이물(플라스틱 제품)의 XRF 시그너쳐(들)에 대응하는 검출된 X-선 응답 신호에 대한 물질(110) 내의 그 대응하는 섹션/부분을 식별하도록 구성된다. 또한, 신호 프로세서 유틸리티(108)는 곡물의 벌크(110)의 각각의 섹션/부분에서 발견되는 플라스틱 단편의 양(부피 또는 무게)(전체량이거나 각각의 마킹된 제품 또는 제품의 타입의 양임)을 평가할 수 있다. 일 예에서, 검사 시스템(100A)은 마킹된 플라스틱 단편으로 오염된 곡물의 섹션/부분을 식별하고, 생분해성, 친환경성, 및 '일반(regular)' 비분해성 또는 친환경성 플라스틱 단편을 구별한다.
본 발명의 시스템에서 사용되는 신호 프로세서가 검출된 XRF 응답 신호를 증폭, 필터링 및/또는 향상시키기 위한 진보된 방법을 활용하도록 적응될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 예를 들어, 이러한 방법은 본 출원의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 원용에 의해 통합되는 전술된 특허 공개 번호 제 WO 2016/157185에서 설명된다.
위치설정 모듈(108B)은 이물(들)의 단편이 발견된 물질의 각각의 섹션/부분의 위치에 대한 표지를 제공하도록, 전술된 바와 같이 구성되고 동작가능하다. 일 예에서, 위치설정 모듈(108B)은 이물(들)의 전체량이 미리 선택된 임계보다 많은, 물질의 섹션/부분의 위치를 나타낸다. 추가적인 예에서, 위치설정 모듈(108B)은 하나 이상의 특정 타입의 이물(예를 들어 플라스틱 제품)이 미리 선택된 임계보다 많은 양으로 발견되는, 물질의 모든 섹션/부분의 위치를 나타낸다. 위치가 결정되면, 많이 오염된 섹션/부분은 곡물을 플라스틱 오염물로부터 분리시키는 세척을 위해서 벌크로부터 제거될 수 있다. 다른 예에서는, 검사 시스템(100A)이 이물의 소스, 예를 들어 플라스틱 오염의 소스를 식별하고, 및/또는 물질(곡물)의 품질을 평가하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 검사 시스템의 구성 및 동작의 두 개의 추가적인 예인 도 2c 및 도 2d를 참조한다. 간결성을 위하여, 이러한 예들에서, 도 2a 및 도 2b의 예들과 공통인 컴포넌트를 식별하기 위해서 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 2c의 예에서, 일반적으로 전술된 시스템(10), 및 예시적인 시스템(100A)과 유사하게 구성되는 검사 시스템(100B)이 도시되고, 즉 시스템(100B)은: 방사선 소스 어셈블리(방출기)(102) 및 검출 어셈블리(검출기)(104)를 포함하는 측정 디바이스; 및 제어 유닛(106)을 포함한다. 시스템(100B)은 플로 라인 구성, 예를 들어 소스 및 검출기를 향한(소스 및 검출기의 가시 범위들 사이의 중첩 영역(OR)을 향하는 그리고 통과하는) 방향 D로 물질의 이동을 위한 이동 경로를 규정하는 연속 트랙(112)과 함께 사용된다. 제어 유닛(106)은 입력 및 출력 유틸리티(106A 및 106B), 메모리(106C) 및 신호 프로세서(108), 및 이동 제어기(132)를 포함한다. 신호 프로세서(108)는 전술된 바와 같이 구성되고 동작가능한 식별 모듈(108A) 및 위치설정 모듈(108B)을 포함한다. 신호 프로세서는, 검출기에 의해 제공된 측정된 데이터(MD)를, 본원에서는 구체적으로 도시되지 않는 데이터베이스(예를 들어 외부적 저장 디바이스 내의 데이터베이스)로부터 얻어진 레퍼런스 데이터를 활용하여 처리 및 분석하도록 구성된다. 시스템(100B)은, 시스템(100B)에서는 방사선 검출 입체각(RD)의 중심축이 이동 경로의 평면에 수직하다는 점, 또는 다르게 말하면, 검출기가 물질의 표면의 상단을 "바라보고(look)", 예를 들어 곡물의 벌크가 연속 트랙 상에서 이동할 때 그 위에 위치되어 방사선을 곡물의 벌크의 상단면을 향해 방출하는 구성이라는 점에서 이전에 설명된 예시적인 시스템(100A)과 다르다. 방출기 어셈블리(102)의 경우와 같이, 방사선 방출 입체각은 이동 경로의 측면 중 하나를 향해 지향되어, 물질(벌크)의 측면 중 하나를 바라본다.
도 2d의 예에서, 방사선 소스 어셈블리(102)가 검출 어셈블리(104)의 하나의 검출기와 연관되는 두 개의 방출기 유닛을 포함한다는 점에서 전술된 예시적인 시스템(100A 및 100B)과 다른 검사 시스템(100C)이 도시된다. 방출기 유닛(102A 및 102B)은 이동 경로에 대해서, 방출기 유닛(102A 및 102B)에 의해 방출된 X-선 또는 감마선 방사선의 일차 여기 방사선 성분이 이동 경로의 두 개의 서로 마주보는 측변을 향해 지향되어, 소스 및 검출기의 가시 범위들 사이의 중첩 영역(OR)을 향해 그리고 이를 통과하여 일반적인 이동 방향 D로 이동 경로(연속 트랙 위에서)를 따라 변위되는 물질(곡물의 벌크)의 두 개의 반대 표면을 조사하도록 배향된다. 검출기(104)는 시스템(100B)의 전술된 예와 유사하게 이동 경로에 대해서 배향되고, 즉 방사선 검출 입체각(RD)의 중심축은 이동 경로의 평면에 실질적으로 수직이고, 또는 다르게 말하면, 검출기는 물질의 표면의 상단을 "바라보고(look)", 예를 들어 벌크의 상단면 위에 위치된다. 두 개의 방출기에 의해 방출된 일차 방사선 성분 및 검출기로 전파되는 X-선 응답 신호에 대한 방사선 전파 채널은 중첩 영역(OR)에서 중첩된다. 두 개의 방출기 어셈블리(102A 및 102B)에 의해 방출된 전체 방사선은 더 높은 파워일 수 있다(즉, 더 많은 광자를 방출함). 더욱이, 두 개의 방출기 어셈블리(102A 및 102B)가 벌크의 반대측에 위치되기 때문에, 벌크에 도달하는 방사선이 하나의 방출기 어셈블리가 있는 다른 구조보다 벌크의 단면에 걸쳐서 더 균질하다.
이제, 일반적으로 전술된/예시된 시스템과 유사하게 구성되지만 이동 경로(212)가 곡선형 경로이고, 즉 중첩 영역(OR)의 경계와 정렬된 (적어도) 하나의 만곡부(212')를 가지는, 본 발명의 예시적인 검사 시스템(200)의 개략도인 도 3을 참조한다. 따라서, 검사 시스템(200)은: 방사선 소스 어셈블리(방출기)(102) 및 검출 어셈블리(검출기)(104)를 포함하는 측정 디바이스; 및 제어 유닛(206)을 포함한다. 측정 디바이스는 소스 및 검출기 어셈블리의 가시 범위 사이의 중첩 영역(OR)을 향해 그리고 이를 통과하여 일반적인 이동 방향 D로 이동 경로를 따라 이동하는 동안(흐르는 동안)에 물질을 검사하도록 구성되고, 중첩 영역은 만곡형 영역/부분과 정렬된다. 제어 유닛(206)은 입력 및 출력 유틸리티(206A 및 206B), 메모리(206C), 및 신호 프로세서(208), 및 이동 제어기(232)를 포함한다. 신호 프로세서(208)는 전술된 바와 같이 구성되고 동작가능한 식별 모듈(208A) 및 위치설정 모듈(208B)을 포함한다. 신호 프로세서는, 검출기에 의해 제공된 측정된 데이터(MD)를, 본원에서는 구체적으로 도시되지 않는 데이터베이스(예를 들어 외부적 저장 디바이스 내의 데이터베이스)로부터 얻어진 레퍼런스 데이터를 활용하여 처리 및 분석하도록 구성된다.
시스템(200)은 곡물의 적재물이 파이프 내에서 중첩 영역(OR)을 향해, 이를 통과하여, 그리고 벗어나도록 이동할 때에 그 안의 플라스틱 오염물을 식별하기 위해서 사용될 수 있다. 방출기 어셈블리(202)는 X-선 또는 감마선 방사선을 파이프(210) 내에서 이동하는 물질(곡물)을 향해 방출하도록 구성된다. 물질은 이물(단편 또는 조각인 플라스틱 오염물)을 포함할 수 있다. 검출기(204)는 상기 여기 방사선에 응답하여 이물 내의 마커로부터 방출된 X-선 응답 신호를 검출한다. 신호 프로세서(206)는 검출기(204)와 통신하고, 파이프(210)를 통해 이동하는 물질의 연속적인 부분 내의 마킹된 이물(파이프 내의 곡물 내에 있는 플라스틱 오염물)을 검출 및 식별하도록 구성된다. 전술된 바와 같이, 신호 프로세서(206)는 일반적으로 도 1을 참조하여 전술된 것과 유사하게 구성된, 메모리(206C) 또는 외부 저장 디바이스 내에 저장될 수 있는 데이터베이스 내의 미리 결정된 레퍼런스 데이터를 활용하는데, 레퍼런스 데이터는 마킹된 이물(플라스틱 제품)의 다양한 마킹 시그너쳐 및 응답 신호의 세기를 포함한다. 신호 프로세서 유틸리티(208)는 곡물 내의 마킹된 플라스틱 제품을 식별하도록, 그리고 파이프 내의 그들의 위치의 표지를 제공하도록 구성되고 동작가능할 수 있다. 신호 데이터 유틸리티(208)는, 검출기(204)로부터 수집된 데이터를 분석하고 곡물 내에서 발견되는 다양한 마킹된 제품의 XRF 시그너쳐를 식별하기 위한 식별 모듈(208A), 및 곡물 내의 플라스틱 단편의 위치에 대한 표지를 계산하고 제공하도록 적응되는 위치설정 모듈(208B)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 시스템(200)은 마킹된 이물(플라스틱 오염물)의 측정(검출 및 위치)의 효율 및 정확도를 개선하기 위해서, 파이프 벤드(만곡형 영역/부분)를 사용한다. 방출기 어셈블리(202) 및 검출기(204) 양자 모두는 그들의 애퍼쳐(방사선 방출 및 검출 입체각)가 이동 경로에 따른 물질 이동 방향을 바라보면서(곡물을 바라봄) 이동 경로(파이프 벤드)의 만곡부 근방에 위치됨으로써, 방출기 어셈블리(202)가 일차 여기 X-선 또는 감마선 방사선을 파이프 내에서 물질을 향하여(물질의 이동 방향에 반대인 방향으로) 지향시키고, 검출기(204)가 물질의 이동 방향으로 전파되는 역산란된 방사선(즉 물질 내의 마킹된 위치로부터의 X-선 응답 신호)을 검출하게 한다.
도 3에 예시되는 이러한 시스템 구성(즉 물질 및 중첩 영역에 의해 규정되는 실효 검사 구역 사이의 상대적인 변위에 의해 형성되는 곡선형 이동 경로를 가짐)은 여러 장점을 가진다. 물질(예를 들어 곡물)이 중첩 영역을 향해(방출기(202) 및 검출기(204)를 향해) 이동할 때, 측정된 데이터(검출된 X-선 응답 신호의 카운트)는 반응성 이물(마커)이 검출기(204)에 도달할 수 있고, 검출기(204)가 위치된 이동 경로(파이프 밴드)까지 도달하기에 충분히 가까운 시점으로부터 소정의 시간 기간 동안에 생성된다. 결과적으로, 더 많은 데이터가 수집되어 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 방출기(202) 및 검출기(204)의 방출 및 검출 입체각 각각이 파이프의 단면을 향하고(향해서 지향됨), 곡물 짐이 이것을 향해 진행하기 때문에, 마킹된 모든 요소는 검출기(204)의 근방을 지나고(곡물 내의 이물이 검출기로부터 멀리 남게 되는 상황을 피함), 마킹된 요소가 검출되지 않고 지나가는 가능성을 줄인다. 더욱이, 마킹된 단편으로부터 오는 신호의 세기는 단편이 검출기(204)를 행해서 흐름에 따라 증가되고, 곡물의 흐름이 흐름 방향을 바꾸는 지점에서 단편이 검출기(204)에 가장 가까운 지점에서 최대가 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파이프 밴드는 흐름 방향을 실질적으로 수직으로 바꿀 수 있어서, 곡물 및 마킹된 단편이 방출기에 의해 조사되는 영역/부피 및/또는 응답 신호가 검출기에 도달할 수 있는 부피를 벗어나게 한다. 검출가능한 응답 신호의 세기는 마킹된 단편이 검출기(204)를 향해 이동함에 따라 점진적으로 증가하고(곡물 흐름의 속도에 의존함), 단편이 검출기까지의 최근접 포인트에 도달한 후 방출기에 의해 조사되는 부피 또는 검출기에 의해 '보이는(seen)' 부피를 갑작스럽게 벗어나게 된다. 검출기에 의해 측정된 카운트가 충분히 작은 시간 빈(예를 들어 일 초의 일부) 내에 수집된다면, 응답 신호의 세기가 갑작스럽게 감소하는 것은 이상의 마킹된 단편이 존재하는 파이프 내의 곡물의 섹션의 위치를 높은 정확도로 나타낸다.
방출기 어셈블리(202) 및 검출기(204)를 파이프 내에 또는 파이프 벽에 부착되게 배치하면(방출기 어셈블리로부터의 방사선 및 곡물로부터의 응답 신호가 파이프 내에서 방출되도록), 산란된 방사선이 시스템(200)의 근방에 도달하는 것을 막기 위한 실드가 더 적게 필요할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
이제 본 발명의 또 다른 실시형태의 개략도인 도 4를 참조한다. 도면에 도시된 검사 시스템(300)이 전술되고 예시된 시스템 구성 중 임의의 것과 일반적으로 비슷하기 때문에, 이것은 다음을 포함한다: 방사선 소스 어셈블리(방출기)(302) 및 검출 어셈블리(검출기)(304)를 포함하는 측정 디바이스; 및 제어 유닛(306). 제어 유닛(306)은 입력 및 출력 유틸리티(306A 및 306B), 메모리(306C), 및 신호 프로세서(308), 및 이동 제어기(332)를 포함한다. 신호 프로세서(308)는 전술된 바와 같이 구성되고 동작가능한 식별 모듈(308A) 및 위치설정 모듈(308B)을 포함한다. 신호 프로세서는, 검출기에 의해 제공된 측정된 데이터를, 본원에서는 구체적으로 도시되지 않는 데이터베이스(예를 들어 외부적 저장 디바이스 내의 데이터베이스)로부터 얻어진 레퍼런스 데이터를 활용하여 처리 및 분석하도록 구성된다. 시스템(300)은 곡물의 더미(310) 내의 플라스틱 오염물을 식별하기 위하여 사용될 수 있다. 방출기 어셈블리(302)는 일차 X-선 또는 감마선 방사선을 곡물의 더미(310)를 향해 방출하도록 구성된다; 곡물 더미는 단편 또는 조각인 플라스틱 오염물을 포함할 수 있다; 그리고 검출기(304)는 플라스틱 오염물로부터 방출된 X-선 응답 신호를 검출하도록 구성된다.
이러한 예에서는, 방출기 어셈블리(302) 및/또는 검출기 어셈블리(304)를 제어가능하게 이동시키거나, 바람직하게는 이들 양자 모두를 물질(310)(곡물 더미)에 상대적으로 이동시키기 위한 이동 제어기(332)에 의해 구동되는 적절한 드라이버 메커니즘(들)(본원에서는 미도시)을 포함하는 병진이동 어셈블리(320)를 가지는 플로 라인 구성이 제공된다. 바람직하게는, 소스 및/또는 검출기는 이동 경로(112)에 평행한 축을 따라서 방향 D로 이동되어, 물질을 스캐닝한다.
곡물 더미(310)는 처리되기 전의 수확된 곡물의 더미(예를 들어 목화가 목화 조면기 내에서 처리되기 전의 더미) 또는 처리된 후의 곡물의 더미, 예를 들어 조면기 내에서 처리된 이후의 압축된 목화의 더미)일 수 있다. 더미(310)는 일반적으로는 정지될 수 있지만, 방출기 어셈블리(302)는 검출기 어셈블리(304)와 함께 곡물(310)의 더미에 상대적으로 이동하면서 더미를 스캐닝한다. 방출기 어셈블리(302)는 더미(310)를 향해 일차 X-선 또는 감마선 방사선을 방출하면서 이동 경로의 적어도 하나의 측면에 평행한 하나 이상의 축들을 따라서, 즉 더미의 적어도 하나의 표면으로 이동할 수 있고, 검출기(304)는 방출기 어셈블리의 이동과 동시에 더미(310)의 하나 이상의 표면을 따라서 평행 축과 나란하게 이동할 수 있어서(이동 경로의 반대측에), 더미(310) 내의 마킹된 플라스틱 단편에 의해 방출된 응답 신호를 검출한다. 방출기 어셈블리(302)로부터 검출기(304)에 직접적으로 도달하는 (일차) 방사선의 양을 최소화하기 위하여, 검출기(304)는 방출기 어셈블리(302)의 정확하게 반대에 위치되지 않고(방출기 어셈블리(302)에 의해 방출된 방사선 빔의 방향에 의해 규정되는 축 상에), 해당 축으로부터 다소 이격되며, 그 애퍼쳐는 다소 다른 축으로 지향된다.
일부 실시형태들에서, 방출기 어셈블리(302) 및 검출기(304)는 더미를 스캐닝하는 동안에 방사선을 각각 연속적으로 방출 및 검출하도록 구성된다. 검출기(304)에 의해 수집된 데이터는 메모리(308B)에 저장되고 신호 프로세서(306)에 의해 처리된다. 신호 프로세서 유틸리티(308)는 측정된 데이터 내에서, 더미(310) 내에 플라스틱 오염원이 존재하는 것과 가능성을 나타내는, 하나 이상의 마킹된 플라스틱 제품의 XRF 시그너쳐에 대응하는 X-선 응답 신호를 식별하도록 동작한다. 검출 어셈블리(304)에 의해 수집된 측정 데이터는, 더미의 연속적으로 스캐닝된 섹션에 대응하는 시간 기간의 미리 선택된 시간 기간 또는 시퀀스(시간 빈)의 지속기간 동안에 또는 대안적으로는 더미의 스캐닝의 전체 지속기간(더미에 대응함) 동안에 수집될 수 있다. 그러므로, 일 예에서, 시스템(300)은 더미들의 각각의 섹션 내의 마킹된 플라스틱 오염물의 양에 대한 표지를 제공하도록 구성될 수 있다. 상이한 예에서, 시스템(300)은 전체 더미 내의 마킹된 플라스틱 오염물의 양에 대한 표지를 제공하도록 구성된다. 일 양태에서, 시스템(300)은 플라스틱 단편의 타입, 및 더미 내의 또는 가능하게는 더미의 각각의 섹션 내의 그들의 가능한 소스(즉 그들이 유래한 플라스틱 제품)에 대한 표지를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 물질 및 검사 시스템의 하나 이상의 요소 사이의 상대적인 변위 도중에 물질 내의 이물(들)을 검출하고 식별하기 위하여(바람직하게는, 위치도 결정함) 물질을 검사하기 위한 신규한 접근법을 제공한다. 본 발명의 원리는 임의의 특정 타입의 물질로 한정되지 않고, 이물이 X-선 반응성 재료(들)를 지니기만 하면 임의의 특정 이물로 한정되지 않는다.

Claims (37)

  1. 물질 내의 적어도 하나의 미리 결정된 이물(foreign element)을 검출 및 식별하기 위한 시스템에 있어서,
    측정 디바이스로서,
    x-선 또는 감마선 방사선의 적어도 하나의 소스를 포함하는 방사선 소스 어셈블리 - 각각의 소스는, 미리 결정된 방사선 방출 입체각(solid angle of radiation emission) 내의 영역 내에 위치된 물질의 일부분을 여기시켜서 상기 일부분의 x-선 응답이 생기게 하기 위해 미리 결정된 속성 및 상기 미리 결정된 방사선 방출 입체각을 가지는 x-선 또는 감마선 방사선을 생성하도록 구성됨 -; 및
    상기 방사선 방출 입체각과 중첩되는 방사선 검출 입체각(solid angle of radiation detection)을 가지는 적어도 하나의 검출기 - 각각의 검출기는 방사선 검출 입체각 내에서 전파되는 x-선 방사선을 검출하고, 검출된 x-선 응답을 나타내는 측정된 데이터를 생성하도록 구성되고 동작가능함 -를 포함하고,
    상기 측정 디바이스는, 상기 물질과 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리 중 적어도 하나 사이의 이동 경로에 따른 상대적인 변위 중에 검출되는 x-선 방사선이 상기 물질의 x-선 응답의 시간적 변동을 나타내도록 구성되고 동작가능한, 측정 디바이스; 및
    검출 데이터를 수신하고 분석하기 위해 상기 검출 어셈블리와 데이터 통신하도록 구성되고 동작가능한 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 측정된 데이터 내에서, 상기 물질 내의 x-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내는, 시간에 걸친 신호 변동의 패턴을 식별하도록 구성되고 동작가능한 신호 프로세서를 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 경로는 상기 방사선 검출 입체각과 상기 방사선 방출 입체각 사이의 중첩 영역 근방을 통과하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 물질을 지지하고 상기 물질을 상기 방사선 소스 어셈블리와 상기 방사선 검출 어셈블리 중 적어도 하나에 대해서 이동시키기 위한 지지 플랫폼을 포함하는 플로 라인 구성(flow line arrangement)을 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 방사선 소스 어셈블리와 상기 방사선 검출 어셈블리 중 적어도 하나를 상기 이동 경로에 대해서 병진이동시키도록 구성되고 동작가능한 병진이동 어셈블리(translation assembly)를 포함하는 플로 라인 구성을 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 병진이동 어셈블리는 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리 양자 모두를 상기 이동 경로에 대해서 병진이동시키도록 구성되고 동작가능한, 이물 검출 및 식별 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 병진이동 어셈블리는, 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리를 동시에 병진이동시켜서, 이들의 방출 및 검출 입체각이 상기 이동 경로의 두 개의 서로 마주보는 측변(opposite lateral sides)을 향해 배향되게 하도록 구성되고 동작가능한, 이물 검출 및 식별 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 어셈블리 및 검출 어셈블리는, 상기 방사선 방출 및 검출 입체각이 상기 이동 경로에 따른 상기 물질의 이동 방향에 반대가 되도록 상기 이동 경로에 대해서 배향됨으로써, 상기 물질이 상기 중첩 영역을 통과해서 이동할 때 상기 물질과 상기 소스 및 검출기 각각 사이의 거리가 감소되게 하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시간에 걸친 신호 변동의 패턴은,
    상기 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내고, 상기 거리가 감소되는 중일 때에는 신호 세기의 완만한 상승을 가지며, 상기 적어도 하나의 이물의 위치가 상기 중첩 영역을 벗어날 때에는 신호 세기의 첨예한 세기 하강을 가짐으로써, 적어도 하나의 차원에 따른 상기 적어도 하나의 이물의 위치를 정확하게 식별할 수 있게 하는 비-대칭 특성 신호 피크에 의해 특징지어지는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 이물이 상기 중첩 영역을 통과해서 이동되는 동안에 시간에 걸쳐 검출되는 x-선 응답을 나타내는 측정된 데이터를 적산함으로써, 상기 신호 피크의 비-대칭 특성을 강조하도록 구성되고 동작가능한, 이물 검출 및 식별 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 경로는 실질적으로 선형 경로인, 이물 검출 및 식별 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 경로는, 상기 중첩 영역의 경계와 정렬되는 적어도 하나의 만곡부를 가지는 곡선형 경로를 가지는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리는 상기 이동 경로의 서로 마주보는 측변에 수용됨으로써, 상기 중첩 영역 내에 있는 동안에 상기 물질의 벌크 내의 반응하는(responding) 이물의 측방향 위치와 무관하게, 상기 반응하는 이물의 x-선 응답의 검출된 신호 세기에 감소된 변동을 유발하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    수용은, 검출 중인 여기 방사선 및 x-선 응답이 상기 방사선 소스 및 상기 방사선 검출기로부터의 거리에 따라서 변하도록 하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는, 검출된 x-선 응답 신호를 다수의 알려진 x-선 반응성 마커에 대응하는 x-선 시그너쳐를 저장하는 데이터베이스를 통해 분석함으로써, 상기 적어도 하나의 이물을 식별하도록 구성되고 동작가능한, 이물 검출 및 식별 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식별될 상기 적어도 하나의 이물은,
    하나 이상의 x-선 반응성 마커를 지니는 하나 이상의 플라스틱 요소를 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 측정된 데이터를 처리하고, 상기 물질의 적어도 일부 내의 플라스틱 요소의 양을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성되고 동작가능한, 이물 검출 및 식별 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스 어셈블리는, x-선 또는 감마선 방사선의 적어도 두 개의 소스들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 소스들들 각각은 상기 물질의 상이한 측면을 조사(irradiate)하도록 상기 이동 경로에 대해서 배향되는 방출 입체각을 가지며,
    상기 검출 어셈블리는, 상기 물질의 상단면으로부터 전파되는 x-선 응답 신호를 검출하도록 배향되는 검출 입체각을 가지는 적어도 하나의 x-선 검출기를 포함하는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 어셈블리는, 상기 물질의 두 개의 서로 반대 측면으로부터 전파되는 x-선 응답 신호를 수신하도록, 검출 입체각이 상기 이동 경로에 대해서 배향되는 적어도 두 개의 검출기를 포함하고,
    x-선 또는 감마선 방사선의 적어도 하나의 소스의 방출 입체각은, 상기 물질의 상단면을 조사하도록 배향되는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리는, 방출 및 검출 입체각이 상기 물질의 두 개의 상이한 표면을 향해 배향되도록, 상기 이동 경로에 대해서 수용되는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡선형 이동 경로는 파이프-밴드(pipe-band) 내에 위치되는, 이물 검출 및 식별 시스템.
  21. 물질 내의 적어도 하나의 미리 결정된 이물을 검출 및 식별하도록 상기 물질을 검사하기 위한 방법으로서,
    미리 결정된 이동 경로를 따라서, 검사 중인 물질 및, x-선 또는 감마선 방사선의 소스의 방출 입체각과 x-선 방사선 검출기의 검출 입체각 사이의 중첩 영역에 의해 규정되는 검사 구역 사이에 상대적인 변위를 제공함으로써, 상기 이동 경로에 따른 물질 이동 중에, 상기 중첩 영역을 향해, 중첩 영역을 통과하여, 그리고 중첩 영역을 벗어나도록 전파되는, 상기 물질의 연속적인 부분들로부터의 x-선 응답 신호를 검출된 x-선 방사선이 포함하게 하는 단계; 및
    상기 검출된 x-선 방사선 내에서, 상기 물질 내의 x-선 반응성 마커를 지니는 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내는 시간에 걸친 신호 변동의 패턴을 식별하도록, 상기 x-선 응답 신호를 수신하고 분석하는 단계를 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 물질은, 상기 물질을 상기 방출 입체각 및 상기 검출 입체각 중 적어도 하나에 대해서 이동시키는 지지 플랫폼 상에 위치되는, 이물 검출 및 식별 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 방출 입체각 및 검출 입체각을 각각 제공하는 상기 방사선 소스 어셈블리와 상기 방사선 검출 어셈블리 중 적어도 하나는, 상기 이동 경로에 대해서 병진이동되는, 이물 검출 및 식별 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리 양자 모두는 상기 이동 경로에 대해서 병진이동되는, 이물 검출 및 식별 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 검출 어셈블리는 동시에 병진이동되어, 방출 및 검출 입체각이 상기 이동 경로 상에 위치된 상기 물질의 두 개의 서로 마주보는 측변을 향해 배향되게 하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 방출 및 검출 입체각은, 상기 이동 경로에 따른 상기 물질의 이동 방향에 반대되도록 배향되어, 상기 물질이 상기 중첩 영역을 통과해서 이동할 때, 상기 방출 입체각 및 상기 검출 입체각을 각각 제공하는 상기 물질과 방사선 소스 어셈블리 및 방사선 검출 어셈블리 사이의 거리가 감소되게 하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 시간에 걸친 신호 변동의 패턴은,
    상기 적어도 하나의 이물의 위치를 나타내고, 상기 거리가 감소되는 중일 때에는 신호 세기의 완만한 상승을 가지며, 상기 적어도 하나의 이물의 위치가 상기 중첩 영역을 벗어날 때에는 신호 세기의 첨예한 세기 하강을 가짐으로써, 적어도 하나의 차원에 따른 상기 적어도 하나의 이물의 위치를 정확하게 식별할 수 있게 하는 비-대칭 특성 신호 피크에 의해 특징지어지는, 이물 검출 및 식별 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 x-선 응답 신호를 분석하는 것은,
    상기 이물의 위치가 상기 중첩 영역을 통과하여 이동되는 동안에 시간에 걸쳐 검출되는 x-선 응답을 적산함으로써, 상기 신호 피크의 비-대칭 특성을 강조하는 것을 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  29. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 경로는 실질적으로 선형 경로인, 이물 검출 및 식별 방법.
  30. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 경로는, 상기 중첩 영역의 경계와 정렬되는 적어도 하나의 만곡부를 가지는 곡선형 경로를 가지는, 이물 검출 및 식별 방법.
  31. 제 21 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 방출 및 검출 입체각은 상기 물질의 서로 마주보는 측변을 향해 배향됨으로써, 상기 중첩 영역 내에 있는 동안에 상기 물질의 벌크 내의 반응하는 이물의 측방향 위치와 무관하게, 상기 반응하는 이물의 x-선 응답의 검출된 신호 세기에 감소된 변동을 유발하게 하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 배향은, 검출 중인 여기 방사선 및 x-선 응답이 상기 방사선 소스 어셈블리 및 상기 방사선 검출 어셈블리로부터의 거리에 따라 변함으로써, 상기 방출 입체각 및 검출 입체각을 각각 제공하게 하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  33. 제 21 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 x-선 응답 신호를 분석하는 것은,
    상기 적어도 하나의 이물을 식별하기 위해 다수의 알려진 x-선 반응성 마커에 대응하는 미리 저장된 x-선 시그너쳐를 활용하는 것을 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  34. 제 21 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식별될 상기 적어도 하나의 이물은,
    하나 이상의 x-선 반응성 마커를 지니는 하나 이상의 플라스틱 요소를 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 x-선 응답 신호의 분석은, 상기 물질의 적어도 일부 내의 플라스틱 요소의 양을 나타내는 데이터를 결정하는 것을 포함하는, 이물 검출 및 식별 방법.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 물질은 곡물의 더미 또는 패키지인, 이물 검출 및 식별 방법.
  37. 제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질은 그 안에 곡선형 이동 경로를 규정하는 파이프-밴드를 따라서 이동하는, 이물 검출 및 식별 방법.
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