KR20230026618A - Apparatus for monitoring high concentration radon - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이온화 챔버 방식으로 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon in an ionization chamber method.
일반적으로, 실내 공기질 측정에 사용되는 이온화 챔버 방식의 연속 라돈 측정장치에서는 펄스 카운트 방식으로 라돈 농도를 측정한다.In general, in an ionization chamber-type continuous radon measuring device used to measure indoor air quality, radon concentration is measured by a pulse count method.
상기 펄스 카운트 방식이란, 단위 부피당 라돈의 붕괴 빈도가 그 공간의 라돈 농도에 비례하는 원리를 이용하는 것으로서, 이온화 챔버를 통해 얻어지는 라돈 붕괴 신호를 단위 시간당 카운트하여 실내 공기 중 라돈 농도로 환산하는 방식이다.The pulse count method uses the principle that the decay frequency of radon per unit volume is proportional to the radon concentration in the space, and the radon decay signal obtained through the ionization chamber is counted per unit time and converted into radon concentration in indoor air. It is a method.
이러한 펄스 카운트 측정 방식은 이온화 챔버 공간 내 어디서든지 라돈 붕괴 현상이 일어나기만 하면 약 99% 이상의 높은 효율로 라돈 붕괴 감지가 가능하므로, 통상 수 cm2 내외의 좁은 면적의 광센서를 이용하는 반도체 방식 라돈 측정기에 비해 감도가 매우 높다는 장점이 있다.This pulse count measurement method can detect radon decay with a high efficiency of about 99% or more as long as radon decay occurs anywhere in the space of the ionization chamber. It has the advantage of very high sensitivity.
도 1은 종래의 이온화 챔버를 통해 얻어지는 라돈 붕괴 신호의 전형적인 출력신호 파형을 오실로스코프로 측정한 결과 파형을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 이온화 챔버를 통해 고농도 라돈 측정시 발생하는 신호 겹침 현상을 오실로스코프로 측정한 결과 파형을 나타낸 도면이며, 도 3은 종래의 이온화 챔버를 통해 라돈 측정시 라돈 농도 증가에 따른 측정 펄스 카운트의 포화 경향을 나타낸 그래프이다.1 is a diagram showing the result of measuring a typical output signal waveform of a radon decay signal obtained through a conventional ionization chamber with an oscilloscope, and FIG. 2 is a view showing the signal overlap phenomenon that occurs when measuring high concentration radon through a conventional ionization chamber using an oscilloscope Figure 3 is a graph showing the saturation tendency of the measurement pulse count according to the increase in radon concentration when measuring radon through a conventional ionization chamber.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 이온화 챔버에서 얻어지는 신호의 시간 폭은 통상 약 0.5초 내외이므로, 수 us에 불과한 반도체 방식에 비해 상대적으로 매우 넓어서, 라돈 농도가 대단히 높을 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 개의 신호가 겹치는 현상이 일어날 수 있으며 이 경우 펄스 카운트 오류가 발생한다.As shown in FIG. 1, since the time width of the signal obtained in the conventional ionization chamber is usually about 0.5 second, it is relatively very wide compared to the semiconductor method, which is only several us, and when the radon concentration is very high, shown in FIG. As described above, overlapping of several signals may occur, in which case a pulse count error occurs.
그 결과 도 3에 도시된 바와 같이, 약 10,000Bq/m3 이상에서는 라돈 농도가 상승하여도 더 이상 펄스 카운트가 증가하지 못하는 포화 영역이 존재하게 되어, 고농도의 라돈 측정에서는 펄스 카운트 측정 방식이 적합하지 않다.As a result, as shown in FIG. 3, at about 10,000 Bq/m 3 or more, even if the radon concentration rises, there is a saturation region in which the pulse count no longer increases, and the pulse count measurement method is suitable for measuring high concentrations of radon don't
한편, 일반적인 실내 라돈 농도 평균치는 통상 약 100Bq/m3 이하 정도이고, 우리나라 환경 기준치가 공동 주택의 경우는 약 148Bq/m3 정도이며, 다중이용 시설의 경우 약 200Bq/m3 정도에 불과하므로, 종래의 펄스 카운트 방식을 이용한 라돈 측정기의 최대 측정 한계치가 약 10,000Bq/m3 정도라 하더라도 실내 공기질 측정 목적으로는 아무런 문제가 없다.On the other hand, the average indoor radon concentration is usually about 100 Bq/m 3 or less, and the environmental standard in Korea is about 148 Bq/m 3 for multi-use facilities and about 200 Bq/m 3 for multi-use facilities. Even if the maximum measurement limit of the radon meter using the conventional pulse count method is about 10,000 Bq/m 3 , there is no problem for the purpose of measuring indoor air quality.
그러나, 토양 내 라돈 측정이나 탄광 등과 같이 지하 수 백 미터 깊이의 고농도 라돈 환경에서의 측정, 또는 연구 목적으로 라돈 테스트 챔버에서 측정을 진행하고자 하는 경우, 약 10,000Bq/m3 이상의 고농도 측정도 필요 하므로 이 경우에 펄스 카운트 측정 방식이 아닌 새로운 라돈 측정 방식이 필요하다.However, if you want to measure radon in soil, measure radon in a high-concentration environment hundreds of meters underground, such as a coal mine, or measure radon in a radon test chamber for research purposes, you need to measure high concentrations of about 10,000 Bq/m 3 or more. In this case, a new radon measurement method other than the pulse count measurement method is needed.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이온화 챔버 방식을 이용하여 약 10,000Bq/m3 이상의 고농도에서도 라돈 측정을 정확하고 신속하게 수행할 수 있도록 한 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure high concentrations of radon, which can accurately and quickly measure radon even at high concentrations of about 10,000 Bq/m 3 or more using an ionization chamber method. It is to provide a continuous radon measuring device for measuring.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 일정크기의 이온화 챔버 내에 유입된 공기 중에 포함된 라돈 기체에서 알파 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하여 신호 처리를 통해 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 알파입자 검출모듈; 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산하는 알파입자 카운트모듈; 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산하는 알파입자 적분모듈; 및 상기 알파입자 카운트모듈로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값 및 상기 알파입자 적분모듈로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 각각 제공받아 이를 기반으로 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값에 대한 제1 라돈 농도 값 및 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값에 대한 제2 라돈 농도 값을 각각 산출하고, 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값보다 작을 경우 상기 제1 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하며, 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값보다 클 경우 상기 제2 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하는 데이터 처리모듈을 포함하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치를 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is to detect pulse-type alpha particles through signal processing by absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in radon gas contained in air introduced into an ionization chamber of a certain size. an alpha particle detection module that outputs a signal; an alpha particle count module receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time and calculating a pulse count value per minute of the corresponding alpha particle detection signal for a preset measurement time; an alpha particle integration module receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time and calculating an integral pulse per minute value of the corresponding alpha particle detection signal for a preset measurement time; and a pulse-per-minute count value of the alpha-particle detection signal calculated from the alpha-particle count module and a pulse-per-minute integral value of the corresponding alpha-particle detection signal calculated from the alpha-particle integration module, respectively, and receiving the corresponding alpha particle detection signal based thereon. A first radon concentration value for the pulse count value per minute and a second radon concentration value for the pulse integral value per minute of the corresponding alpha particle detection signal are calculated, respectively, and the first or second radon concentration value is a preset reference radon concentration value, the first radon concentration value is output as the final radon concentration value, and when the first or second radon concentration value is greater than the preset reference radon concentration value, the second radon concentration value is output as the final radon concentration value. It is to provide a continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon including a data processing module to output.
여기서, 상기 알파입자 검출모듈은, 일측이 개방되거나 철망으로 덮여 있으며 외주면에 다수의 홀이 형성되어 공기유통이 원활하고, 표면에 바이어스 전원을 인가하여 내부에 전기장을 형성하는 이온화 챔버; 일단이 상기 이온화 챔버 내에 배치되며, 상기 이온화 챔버 내에서 알파 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 주 탐침부; 내측으로 상기 주 탐침부가 관통되도록 상기 이온화 챔버의 타측에 결합되며, 상기 이온화 챔버와 상기 주 탐침부 사이에서 발생된 누설 전류를 흡수하여 접지측으로 흘려주도록 구비하는 가드링부; 일단이 상기 가드링부의 내측을 관통하여 상기 이온화 챔버 내에 배치됨과 아울러 상기 주 탐침부와 일정간격으로 이격되도록 배치되며, 주변 노이즈가 유입되도록 구비하는 보조 탐침부; 상기 주 탐침부 및 상기 보조 탐침부의 타단에 각각 연결되며, 상기 주 탐침부 및 상기 보조 탐침부로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 증폭하는 제1 및 제2 전치 증폭기; 및 상기 제1 및 제2 전치 증폭기의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 연결되며, 상기 제1 및 제2 전치 증폭기로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차를 증폭하여 노이즈 신호를 상쇄시킴과 아울러 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 차동 증폭기를 포함함이 바람직하다.Here, the alpha particle detection module includes an ionization chamber having one side open or covered with a wire mesh, having a plurality of holes formed on an outer circumferential surface to facilitate air circulation, and applying a bias power to the surface to form an electric field therein; a main probe having one end disposed in the ionization chamber and absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in the ionization chamber; a guard ring coupled to the other side of the ionization chamber so that the main probe passes through the inside, and configured to absorb leakage current generated between the ionization chamber and the main probe and pass it to the ground; an auxiliary probe unit having one end passing through the inner side of the guard ring unit, disposed in the ionization chamber, and spaced apart from the main probe unit at a predetermined interval, and configured to allow ambient noise to flow in; first and second preamplifiers connected to the other ends of the main probe and the auxiliary probe, respectively, and amplifying electrical microsignals input from the main probe and the auxiliary probe to a predetermined level; and output terminals of the first and second preamplifiers are connected to non-inverting terminals (+) and inverting terminals (-), respectively, and amplify a voltage difference between electrical signals pre-amplified by the first and second preamplifiers, respectively. It is preferable to include a differential amplifier for canceling out the noise signal and outputting an alpha particle detection signal in the form of a pulse.
바람직하게, 상기 알파입자 검출모듈은, 일측이 개방되거나 철망으로 덮여 있으며 외주면에 다수의 홀이 형성되어 공기유통이 원활하고, 표면에 바이어스 전원을 인가하여 내부에 전기장을 형성하는 이온화 챔버; 일단이 상기 이온화 챔버 내에 배치되며, 상기 이온화 챔버 내에서 알파 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 탐침부; 내측으로 상기 탐침부가 관통되도록 상기 이온화 챔버의 타측에 결합되며, 상기 이온화 챔버와 상기 탐침부 사이에서 발생된 누설 전류를 흡수하여 접지측으로 흘려주도록 구비되는 가드링부; 상기 가드링부와 접지 사이에 연결되며, 상기 이온화 챔버와 상기 탐침부 사이에서 발생하는 직류(DC)형의 누설전류를 상기 접지측으로 흘려 보내주고, 교류(AC)형의 노이즈를 검출하여 출력하는 노이즈 검출부; 상기 탐침부의 타단 및 상기 노이즈 검출부의 출력단에 각각 연결되며, 상기 탐침부 및 상기 노이즈 검출부로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 증폭하는 제1 및 제2 전치 증폭기; 및 상기 제1 및 제2 전치 증폭기의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 연결되며, 상기 제1 및 제2 전치 증폭기로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차를 증폭하여 노이즈 신호를 상쇄시킴과 아울러 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 차동 증폭기를 포함할 수 있다.Preferably, the alpha particle detection module includes an ionization chamber having one side open or covered with a wire mesh, having a plurality of holes formed on an outer circumferential surface to facilitate air circulation, and applying a bias power to the surface to form an electric field therein; a probe unit having one end disposed in the ionization chamber and absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in the ionization chamber; a guard ring coupled to the other side of the ionization chamber so that the probe unit penetrates inwardly, and provided to absorb leakage current generated between the ionization chamber and the probe unit and pass it to the ground side; It is connected between the guard ring part and the ground, sends the direct current (DC) type leakage current generated between the ionization chamber and the probe part to the ground side, and detects and outputs alternating current (AC) type noise. detection unit; first and second preamplifiers connected to the other end of the probe and the output end of the noise detector, respectively, and amplifying electrical micro-signals input from the probe and the noise detector to a predetermined level; and output terminals of the first and second preamplifiers are connected to non-inverting terminals (+) and inverting terminals (-), respectively, and amplify a voltage difference between electrical signals pre-amplified by the first and second preamplifiers, respectively. and a differential amplifier for canceling out the noise signal and outputting an alpha particle detection signal in the form of a pulse.
바람직하게, 상기 이온화 챔버의 표면에 인가되는 바이어스 전원은, 50V 내지 300V 범위의 직류전압으로 이루어질 수 있다.Preferably, the bias power applied to the surface of the ionization chamber may be made of a DC voltage in the range of 50V to 300V.
바람직하게, 상기 알파입자 적분모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 수신하는 제1 단자와 제1 노드에 연결된 제2 단자를 갖는 저항(R); 상기 제1 노드에 연결되는 제1 입력단자와 접지에 연결된 제2 입력단자와 출력단자를 갖고 상기 제1 입력단자의 전압을 증폭하는 연산증폭기(OP AMP); 및 상기 제1 노드와 상기 연산증폭기의 상기 출력단자 사이에 연결되어 있는 커패시터(C)를 포함할 수 있다.Preferably, the alpha particle integration module includes: a resistor R having a first terminal receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module and a second terminal connected to the first node; an operational amplifier (OP AMP) having a first input terminal connected to the first node, a second input terminal connected to ground, and an output terminal, and amplifying a voltage of the first input terminal; and a capacitor (C) connected between the first node and the output terminal of the operational amplifier.
바람직하게, 상기 저항(R)과 커패시터(C)의 RC 지연 시간은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호의 시간 폭보다 10배 이상의 값으로 이루어질 수 있다.Preferably, the RC delay time of the resistor R and the capacitor C may be 10 times or more than the time width of the alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module.
바람직하게, 상기 알파입자 적분모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 아날로그의 알파입자 검출신호를 입력받아 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 신호 완충하는 전압 추종부; 및 상기 전압 추종부로부터 신호 완충된 아날로그의 알파입자 검출신호를 디지털의 알파입자 검출신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.Preferably, the alpha particle integration module includes: a voltage follower unit receiving the analog alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module and buffering the analog alpha particle detection signal; and an analog-to-digital converter for converting an analog alpha particle detection signal buffered by the voltage follower into a digital alpha particle detection signal.
바람직하게, 상기 전압 추종부는, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 수신하는 비반전 단자(+)를 구비하고, 반전 단자(-)가 출력 단자에 궤환되도록 연결됨과 아울러 상기 출력 단자가 상기 아날로그-디지털 변환부의 입력단에 연결된 연산 증폭기(Op-Amp)를 포함하되, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호와 동일한 신호를 그대로 상기 아날로그-디지털 변환부에 공급하여 버퍼(Buffer)의 기능을 수행할 수 있다.Preferably, the voltage follower has a non-inverting terminal (+) for receiving the corresponding analog alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module, and the inverting terminal (-) is connected to the output terminal to be fed back, and The output terminal includes an operational amplifier (Op-Amp) connected to the input terminal of the analog-digital conversion unit, and the same signal as the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module is supplied to the analog-digital conversion unit as it is. to perform the function of a buffer.
바람직하게, 상기 알파입자 카운트모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산할 수 있다.Preferably, the alpha particle count module receives the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time, compares and analyzes the signal pattern information data and waveform according to the type of the external noise signal stored in advance based on this, and normalizes the signal. Alternatively, the abnormal alpha particle detection signal may be discriminated, and a pulse count value per minute of the discriminated normal alpha particle detection signal may be calculated for a predetermined measurement time.
바람직하게, 상기 알파입자 적분모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산할 수 있다.Preferably, the alpha particle integration module receives the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time, and based on this, compares and analyzes the signal pattern information data according to the type of the external noise signal stored in advance and the waveform to be normal. Alternatively, the abnormal alpha particle detection signal may be discriminated, and a pulse integral value per minute of the discriminated normal alpha particle detection signal may be calculated for a predetermined measurement time.
바람직하게, 상기 기 설정된 기준 라돈 농도 값은, 1,000Bq/m3 내지 1,000,000Bq/m3 범위 중 어느 하나의 라돈 농도 값으로 이루어질 수 있다.Preferably, the preset reference radon concentration value may be any one of radon concentration values in the range of 1,000 Bq/m 3 to 1,000,000 Bq/m 3 .
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치에 따르면, 이온화 챔버 방식을 이용하여 약 10,000Bq/m3 이상의 고농도에서도 라돈 측정을 정확하고 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.According to the continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon of the present invention as described above, the advantage of being able to accurately and quickly measure radon even at high concentrations of about 10,000 Bq/m 3 or more using an ionization chamber method there is.
도 1은 종래의 이온화 챔버를 통해 얻어지는 라돈 붕괴 신호의 전형적인 출력신호 파형을 오실로스코프로 측정한 결과 파형을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 이온화 챔버를 통해 고농도 라돈 측정시 발생하는 신호 겹침 현상을 오실로스코프로 측정한 결과 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 이온화 챔버를 통해 라돈 측정시 라돈 농도 증가에 따른 측정 펄스 카운트의 포화 경향을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 검출모듈의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 검출모듈의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈을 통해 산출된 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값과 라돈 농도의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.1 is a view showing a waveform obtained by measuring a typical output signal waveform of a radon decay signal obtained through a conventional ionization chamber with an oscilloscope.
FIG. 2 is a diagram showing waveforms obtained by measuring signal overlapping phenomena occurring when measuring high-concentration radon through a conventional ionization chamber with an oscilloscope.
3 is a graph showing a saturation trend of measurement pulse counts according to an increase in radon concentration when radon is measured through a conventional ionization chamber.
4 is an overall block diagram illustrating a continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon according to an embodiment of the present invention.
5 is a block configuration for specifically explaining an example of an alpha particle detection module applied to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram for explaining in detail another example of an alpha particle detection module applied to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram for explaining in detail an example of an alpha particle integration module applied to an embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram for explaining in detail another example of an alpha particle integration module applied to an embodiment of the present invention.
9 is a graph for explaining the correlation between the integrated pulse per minute value of the alpha particle detection signal calculated through the alpha particle integration module applied to an embodiment of the present invention and the radon concentration.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.The above objects, features and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to easily implement the technical spirit of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention of a person skilled in the art or precedent, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, not simply the name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When it is said that a certain part "includes" a certain component throughout the specification, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention exemplified below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.Combinations of each block of the accompanying block diagram and each step of the flowchart may be performed by computer program instructions (execution engine), and these computer program instructions are executed by a processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment. Since it can be mounted, the instructions executed through the processor of a computer or other programmable data processing equipment create means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flowchart. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in are also capable of producing an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow chart.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.In addition, since the computer program instructions can be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions performing possible data processing equipment provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flow chart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical functions, and in some alternative embodiments may refer to blocks or steps. It should be noted that it is also possible for functions to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may be performed in the reverse order of their corresponding functions, if necessary.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 검출모듈의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 검출모듈의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 회로 구성도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 회로 구성도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈을 통해 산출된 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값과 라돈 농도의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.4 is an overall block configuration diagram for explaining a continuous radon measuring device for measuring high-concentration radon according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an example of an alpha particle detection module applied to an embodiment of the present invention. 6 is a block configuration diagram for specifically explaining another example of an alpha particle detection module applied to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block configuration diagram applied to an embodiment of the present invention. It is a circuit configuration diagram for specifically explaining an example of an alpha particle integration module, and FIG. 8 is a circuit configuration diagram for specifically explaining another example of an alpha particle integration module applied to an embodiment of the present invention. FIG. It is a graph for explaining the correlation between the integrated pulse per minute value of the alpha particle detection signal calculated through the alpha particle integration module applied to an embodiment of the present invention and the radon concentration.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치는, 크게 알파입자 검출모듈(100), 알파입자 카운트모듈(200), 알파입자 적분모듈(300), 및 데이터 처리모듈(400) 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 4 내지 도 9에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.4 to 9, the continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon according to an embodiment of the present invention includes an alpha
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, components of a continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
알파입자 검출모듈(100)은 일정크기의 이온화 챔버(110 또는 110') 내에 유입된 공기 중에 포함된 라돈(Radon, Rn) 기체에서 알파(α) 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하여 신호 처리를 통해 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 기능을 수행한다.The alpha
이러한 알파입자 검출모듈(100)의 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 알파입자 검출모듈(100)은, 크게 이온화 챔버(Ionization Chamber)(110), 주 탐침부(120), 가드링부(130), 보조 탐침부(140), 제1 및 제2 전치 증폭기(150a 및 150b), 차동 증폭기(160), 및 바이어스 전원(10) 등을 포함하여 이루어진다.As an example of such an alpha
여기서, 이온화 챔버(110)는 일측이 개방되어 있거나 철망으로 덮여있는 원통형의 전도성 물질(Conductive Materials)로 이루어지는 바, 그 외주면 및/또는 바닥면에 다수의 홀(미도시)이 형성되어 있으며, 이러한 상기 다수의 홀에 의해 공기의 유동이 자유로운 통기성 구조로 이루어지므로 외부와의 농도평형이 빨라서 고속 측정이 가능한 효과가 있다.Here, the
또한, 이온화 챔버(110)의 표면에 고전압의 바이어스 전원(10)을 인가하여 이온화 챔버(110) 내의 주 탐침부(120)와 이온화 챔버(110) 내부 표면 사이에 전기장을 형성시킴으로써 알파(α) 붕괴 시 발생되는 이온 전류를 주 탐침부(120)로 흡수시킬 수 있다. 이러한 이온화 챔버(110)는 그 구성이 단순하고 저렴한 가격으로 구현할 수 있으며, 3차원적인 측정으로 고감도인 효과가 있다.In addition, by applying a high voltage
또한, 이온화 챔버(110)의 표면에 인가되는 고전압의 바이어스 전원(10)은 약 50V 내지 300V 범위(바람직하게, 50V 내지 150V 정도)의 안정적인 직류전압을 사용함으로써, 이온화 챔버(110) 내에서 알파 붕괴가 발생할 경우 효과적으로 추가적인 이온 전하가 발생할 수 있는 조건이 된다. 한편, 고전압의 바이어스 전원(10)에서 공급되는 전원(예컨대, 전압 또는 전류)은 측정범위 및 감도(sensitivity) 등에 따라 다양하게 변경하여 적용할 수 있다.In addition, the
주 탐침부(120)는 이온화 챔버(110) 내에서 라돈(Radon, Rn) 핵종 등에 의한 알파(α) 붕괴가 발생되었을 때 생겨난 이온 전하를 흡수할 수 있도록 기다란 봉 형태의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 일단이 이온화 챔버(110) 내에 배치되어 있으며, 이온화 챔버(110) 내에 유입된 공기에서 알파(α) 붕괴 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 기능을 수행한다.The
이러한 주 탐침부(120)는 이온화 챔버(110) 내에 유입된 공기에서 라돈(Rn) 기체에 의한 알파(α) 붕괴 시 생성된 알파입자를 검출하도록 구비됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 알파(α)입자를 방출하는 모든 방사성 기체를 검출하도록 구비될 수도 있다.The
가드링부(130)는 원통형의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 내측으로 주 탐침부(120)가 관통되도록 이온화 챔버(110)의 타측에 결합되어 있으며, 이온화 챔버(110)와 주 탐침부(120) 사이에서 발생하는 누설 전류를 흡수하여 접지(Ground)측으로 흘려주는 기능을 수행한다.The
이러한 가드링부(130)가 구비되지 않으면 주 탐침부(120)에서 얻어진 전류 신호와 누설 전류 신호가 합쳐져서 신호 대 잡음 비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)가 안 좋게 되는 문제가 발생된다.If the
보조 탐침부(140)는 주변 노이즈(Background Noise)가 유입될 수 있도록 소정 길이를 갖는 봉 형태의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 일단이 가드링부(130)의 내측을 관통하여 이온화 챔버(110) 내에 배치되어 있으며, 주 탐침부(120)와 일정간격으로 이격되도록 배치되어 있다.The
한편, 보조 탐침부(140)의 길이는 주 탐침부(120)의 길이보다 짧게 이루어짐이 바람직하며, 이온화 챔버(110) 내에서 보조 탐침부(140)의 노출영역이 주 탐침부(120)의 노출영역보다 작게 배치됨이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that the length of the
제1 및 제2 전치 증폭기(150a 및 150b)는 그 입력단이 주 탐침부(120) 및 보조 탐침부(140)에 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 주 탐침부(120) 및 보조 탐침부(140)로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 일차 증폭하는 기능을 수행한다.Input terminals of the first and
그리고, 차동 증폭기(160)는 제1 및 제2 전치 증폭기(150a 및 150b)의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 및 제2 전치 증폭기(150a 및 150b)로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차에 비례하여 증폭함으로써, 노이즈 신호를 효과적으로 상쇄시킴과 아울러 알파입자 검출신호를 출력할 수 있다.And, in the
즉, 차동 증폭기(160)를 통해 차동 증폭하게 되면, 주 탐침부(120) 및 보조 탐침부(140)를 통해 유입되는 동일한 위상을 갖는 노이즈를 효과적으로 상쇄시킬 수 있으며, 고감도 저잡음의 알파입자 검출신호를 정확하고 신속하게 얻을 수 있다.That is, when differentially amplified through the
한편, 알파입자 검출모듈(100')의 다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 알파입자 검출모듈(100')은, 크게 이온화 챔버(110'), 탐침부(120'), 가드링부(130'), 노이즈 검출부(140'), 제1 및 제2 전치 증폭기(150a' 및 150b'), 및 차동 증폭기(160') 등을 포함하여 이루어진다.Meanwhile, as another example of the alpha particle detection module 100', as shown in FIG. 6, the alpha particle detection module 100' largely includes an ionization chamber 110', a probe unit 120', a guard ring unit ( 130'), a noise detector 140', first and
여기서, 이온화 챔버(110')는 일측이 개방되어 있거나 철망으로 덮여있는 원통형의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 외주면 및/또는 바닥면에 다수의 홀(미도시)이 형성되어 있으며, 이러한 상기 다수의 홀에 의해 공기의 유동이 자유로운 통기성 구조로 이루어지므로 외부와의 농도평형이 빨라서 고속 측정이 가능한 효과가 있다.Here, the ionization chamber 110' is made of a cylindrical conductive material with one side open or covered with a wire mesh, and a plurality of holes (not shown) are formed on its outer circumferential surface and/or bottom surface. Since it is made of a breathable structure with free air flow through the hole, the concentration equilibrium with the outside is fast, so it has the effect of enabling high-speed measurement.
또한, 이온화 챔버(110')의 표면에 고전압의 바이어스 전원(10')을 인가하여 이온화 챔버(110') 내의 탐침부(120')와 이온화 챔버(110') 내부 표면 사이에 전기장을 형성시킴으로써 알파(α) 붕괴 시 발생되는 이온 전류를 탐침부(120')로 흡수시킬 수 있다. 이러한 이온화 챔버(110')는 그 구성이 단순하고 저렴한 가격으로 구현할 수 있으며, 3차원적인 측정이 가능한 효과가 있다.In addition, a high voltage bias power source 10' is applied to the surface of the ionization chamber 110' to form an electric field between the probe 120' in the ionization chamber 110' and the inner surface of the ionization chamber 110'. An ion current generated during alpha (α) decay may be absorbed by the probe unit 120'. This ionization chamber 110' has a simple configuration and can be implemented at a low price, and has an effect of enabling three-dimensional measurement.
또한, 이온화 챔버(110')의 표면에 인가되는 고전압의 바이어스 전원(10')은 약 50V 내지 300V 범위(바람직하게, 50V 내지 150V 정도)의 안정적인 직류전압을 사용함으로써, 이온화 챔버(110') 내에서 알파 붕괴가 발생할 경우 효과적으로 추가적인 이온 전하가 발생할 수 있는 조건이 된다. 한편, 고전압의 바이어스 전원(10')에서 공급되는 전원(예컨대, 전압 또는 전류)은 측정범위 및 감도(sensitivity) 등에 따라 다양하게 변경하여 적용할 수 있다.In addition, the high-voltage bias power source 10' applied to the surface of the ionization chamber 110' uses a stable DC voltage in the range of about 50V to 300V (preferably, about 50V to 150V), thereby reducing the ionization chamber 110'. When alpha decay occurs within, it becomes a condition in which additional ionic charge can be effectively generated. Meanwhile, power (eg, voltage or current) supplied from the high-voltage bias power supply 10' may be variously changed and applied according to measurement range and sensitivity.
탐침부(120')는 이온화 챔버(110') 내에서 라돈(Rn) 핵종 등에 의한 알파(α) 붕괴가 발생되었을 때 생겨난 이온 전하를 흡수할 수 있도록 기다란 봉 형태의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 일단이 이온화 챔버(110') 내에 배치되어 있으며, 이온화 챔버(110') 내에 유입된 공기에서 알파(α) 붕괴 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 기능을 수행한다.The probe unit 120' is made of a long rod-shaped conductive material so as to absorb the ion charge generated when alpha (α) decay by radon (Rn) nuclide or the like occurs in the ionization chamber 110'. One end is disposed in the ionization chamber 110' and performs a function of absorbing ion charges generated when alpha (α) decays in the air introduced into the ionization chamber 110'.
이러한 탐침부(120')는 이온화 챔버(110') 내에 유입된 공기에서 라돈(Rn) 기체에 의한 알파(α) 붕괴 시 생성된 알파입자를 검출하도록 구비됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 알파(α)입자를 방출하는 모든 방사성 기체를 검출하도록 구비될 수도 있다.The probe unit 120' is preferably provided to detect alpha particles generated when alpha (α) decays by radon (Rn) gas in the air introduced into the ionization chamber 110', but is not limited thereto, It may also be equipped to detect any radioactive gas that emits alpha (α) particles.
가드링부(130')는 원통형의 전도성 물질로 이루어지는 바, 그 내측으로 탐침부(120')가 관통되도록 이온화 챔버(110')의 타측에 결합되어 있으며, 이온화 챔버(110')와 탐침부(120') 사이에서 발생하는 누설 전류를 흡수하여 접지(Ground)측으로 흘려주는 기능을 수행한다.The guard ring unit 130' is made of a cylindrical conductive material, and is coupled to the other side of the ionization chamber 110' so that the probe unit 120' penetrates the inside thereof, and the ionization chamber 110' and the probe unit ( 120') to absorb leakage current and flow it to the ground side.
노이즈 검출부(140')는 가드링부(130')와 접지(Ground) 사이에 전기적으로 연결되어 있으며, 가드링부(130')의 전위를 접지보다 약간 높게 유지하여, 이온화 챔버(110')와 탐침부(120') 사이에서 발생하는 직류(DC)형의 누설 전류를 접지(Ground)측으로 흘려 보내주고, 교류(AC)형의 노이즈를 검출하여 후술하는 제2 전치 증폭기(150b')로 출력하는 기능을 수행한다.The noise detection unit 140' is electrically connected between the guard ring unit 130' and the ground, and maintains the potential of the guard ring unit 130' slightly higher than the ground so that the ionization chamber 110' and the probe The direct current (DC) type leakage current generated between the parts 120' is sent to the ground side, and the alternating current (AC) type noise is detected and output to a
따라서, 본 발명의 다른 예에서는 전술한 일 예와는 달리 보조 탐침부(140)를 제거하고, 가드링부(130')를 이용하여 보조 탐침부(140)의 역할을 하도록 노이즈 검출부(140')를 설치한 점이 특징이며 구조적으로 일 예보다 간단하다는 장점이 있다.Therefore, in another example of the present invention, unlike the above-described example, the noise detector 140' removes the
이러한 노이즈 검출부(140')는 예컨대, 저항(Resistance), 콘덴서(Condenser) 및 다이오드(Diode) 중 적어도 하나의 능동 소자를 전기적으로 직렬, 병렬 및/또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되어 이루어짐이 바람직하다.Preferably, the noise detector 140' is electrically connected in series, parallel, and/or a combination of series and parallel to at least one active element selected from among, for example, a resistance, a condenser, and a diode. do.
제1 및 제2 전치 증폭기(150a' 및 150b')는 그 입력단이 탐침부(120') 및 노이즈 검출부(140')의 출력단에 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 탐침부(120') 및 노이즈 검출부(140')로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 일차 증폭하는 기능을 수행한다.Input terminals of the first and
그리고, 차동 증폭기(160')는 제1 및 제2 전치 증폭기(150a' 및 150b')의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 및 제2 전치 증폭기(150a' 및 150b')로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차에 비례하여 증폭함으로써, 노이즈 신호를 효과적으로 상쇄시킴과 아울러 알파입자 검출신호를 출력할 수 있다.And, in the differential amplifier 160', output terminals of the first and
즉, 차동 증폭기(160')를 통해 차동 증폭하게 되면, 탐침부(120') 및 노이즈 검출부(140')를 통해 유입되는 동일한 위상을 갖는 노이즈를 효과적으로 상쇄시킬 수 있으며, 고감도 저잡음의 알파입자 검출신호를 정확하고 신속하게 얻을 수 있다.That is, when differential amplification is performed through the differential amplifier 160', noise having the same phase introduced through the probe unit 120' and the noise detection unit 140' can be effectively canceled, and alpha particle detection with high sensitivity and low noise is achieved. Signals can be obtained accurately and quickly.
알파입자 카운트모듈(200)은 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산하는 기능을 수행한다.The alpha
또한, 알파입자 카운트모듈(200)은 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the alpha
알파입자 적분모듈(300)은 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산하는 기능을 수행한다.The alpha
또한, 알파입자 적분모듈(300)은 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the alpha
이러한 알파입자 적분모듈(300)의 일 예는, 도 7에 도시된 바와 같이, 수동 및 능동 소자를 이용한 적분회로로 이루어지는 바, 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호(Vi)를 수신하는 제1 단자(T1)와 제1 노드(N1)에 연결된 제2 단자(T2)를 갖는 저항(R)과, 제1 노드(N1)에 연결되는 제1 입력단자(-)와 접지(G)에 연결된 제2 입력단자(+)와 출력단자(O)를 갖고 제1 입력단자(-)의 전압을 증폭하는 연산증폭기(OP AMP)와, 제1 노드(N1)와 연산증폭기(OP AMP)의 출력단자(O) 사이에 연결되어 있는 커패시터(C)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 7, an example of such an alpha
여기서, 저항(R)과 커패시터(C)의 RC 지연 시간은 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호의 시간 폭(예컨대, 약 0.5초 정도)보다 10배 이상의 값으로 이루어짐이 바람직하다.Here, the RC delay time of the resistor R and the capacitor C is 10 times or more than the time width (eg, about 0.5 second) of the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha
또한, 알파입자 적분모듈(300)의 다른 예는, 도 8에 도시된 바와 같이, 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 아날로그의 알파입자 검출신호를 입력받아 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 신호 완충하는 전압 추종부(310)와, 전압 추종부(310)로부터 신호 완충된 아날로그의 알파입자 검출신호를 디지털의 알파입자 검출신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(320)를 포함할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 8, another example of the alpha
여기서, 전압 추종부(310)는 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 수신하는 비반전 단자(+)를 구비하고, 반전 단자(-)가 출력 단자(O)에 궤환되도록 연결됨과 아울러 출력 단자(O)가 아날로그-디지털 변환부(320)의 입력단에 연결된 연산 증폭기(Op-Amp)를 포함하되, 알파입자 검출모듈(100)로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호와 동일한 신호를 그대로 아날로그-디지털 변환부(320)에 공급하여 버퍼(Buffer)의 기능을 수행할 수 있다.Here, the
한편, 아날로그-디지털 변환부(320)의 샘플링(Sampling) 타임은 통상적인 해당 알파입자 검출신호의 시간 폭(예컨대, 약 0.5초 정도)을 고려하여 약 1kHz 이상으로 이루어짐이 바람직하다.On the other hand, the sampling time of the analog-to-
이러한 본 발명의 일 실시예에 적용된 알파입자 적분모듈(300)을 추가함으로써, 알파입자 검출모듈(100)에 의해 증폭된 펄스 형태의 알파입자 검출신호가 겹치는 고농도 라돈의 경우(도 2 참조)에도 측정이 가능하다.By adding the alpha
즉, 펄스 적분 방식을 사용하여 도 2에서와 같이 펄스 신호가 겹치는 고농도에서도 라돈을 측정할 수 있는 원리는 다음과 같다.That is, the principle of measuring radon even at high concentrations where pulse signals overlap as shown in FIG. 2 using the pulse integration method is as follows.
펄스 겹침 현상 확률이 낮은 저농도 영역에서는 종래의 펄스 카운트 방식을 그대로 적용하여 라돈 농도를 계산할 수 있으나, 펄스 겹침 현상이 자주 발생하는 고농도 영역에서는 펄스 카운트 오류가 발생하므로, 본 발명에서는 알파입자 적분모듈(300)에서 얻어지는 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값 즉, 분당 알파입자 검출신호의 총 면적을 계산하여 이를 라돈 농도로 환산하는 방식을 제안하였다.In the low-concentration area where the probability of pulse overlapping is low, the radon concentration can be calculated by applying the conventional pulse count method as it is, but in the high-concentration area where pulse overlapping occurs frequently, pulse count errors occur, so in the present invention, the alpha particle integration module ( 300), a method of calculating the pulse integral value per minute of the alpha particle detection signal, that is, the total area of the alpha particle detection signal per minute, and converting it into radon concentration was proposed.
이는 펄스 형태의 알파입자 검출신호가 겹쳐서 보이더라도 실제 이온화 챔버 (100 또는 100')내 공간에서의 알파 입자와 공기와의 충돌에 의한 이온 발생 현상은 개별적이므로 탐침을 통해 얻어지는 이온 전류의 총 양은 펄스 겹침과 무관하게 펄스의 횟수에 의해 비례적으로 증가하기 때문이다.This is because even if the alpha particle detection signals in the form of pulses are overlapped, the ion generation phenomenon caused by the collision between the alpha particles and the air in the space in the actual ionization chamber (100 or 100') is individual, so the total amount of ion current obtained through the probe is pulse This is because it increases proportionally with the number of pulses regardless of overlapping.
한편, 알파입자 적분모듈(300)에서 얻어지는 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값과 라돈 농도와의 일반적인 상관관계를 도 9에 로그(log) 그래프 형식으로 나타내고 있다.On the other hand, a general correlation between the integrated pulse per minute value of the alpha particle detection signal obtained from the alpha
이는 도 3의 분당 펄스 카운트에 따른 라돈농도 경향과는 다르게 낮은 농도에서는 적분 값이 미미하여 불확도가 높아지므로 비선형 형태이지만, 약 1,000Bq/m3 이상의 고농도에서는 바람직한 선형적인 관계를 나타내다가 약 1,000,000Bq/m3 이상에서야 포화되는 경향을 보여준다.Unlike the radon concentration trend according to the pulse count per minute in FIG. 3 , it is non-linear at low concentrations because the integral value is insignificant and the uncertainty increases. It shows a tendency to saturate only at m 3 or more.
참고로 약 1,000,000Bq/m3 이상에서 그래프가 포화되는 경향은 알파입자 검출모듈(100)의 증폭회로가 전기적으로 포화되어 발생하는 것이므로 만일 증폭회로를 다단계로 설계한다면, 약 1,000,000Bq/m3 이상에서도 포화되지 않고 선형적인 관계를 유지할 수 있다.For reference, the tendency of the graph to be saturated at about 1,000,000 Bq/m 3 or more is caused by electrical saturation of the amplification circuit of the alpha
데이터 처리모듈(400)은 알파입자 카운트모듈(200)로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값 및 알파입자 적분모듈(300)로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 각각 제공받아 이를 기반으로 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값에 대한 제1 라돈 농도 값 및 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값에 대한 제2 라돈 농도 값을 각각 산출하는 기능을 수행한다.The
또한, 데이터 처리모듈(400)은 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값(바람직하게, 약 1,000Bq/m3 이상)보다 작을 경우, 상기 제1 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하는 기능을 수행한다.In addition, when the first or second radon concentration value is smaller than the preset reference radon concentration value (preferably, about 1,000 Bq/m 3 or more), the
이때, 상기 기 설정된 기준 라돈 농도 값은 예컨대, 약 1,000Bq/m3 내지 약 1,000,000Bq/m3 범위 중 어느 하나의 라돈 농도 값으로 이루어짐이 바람직하다.In this case, the predetermined reference radon concentration value is, for example, about 1,000 Bq/m 3 to about 1,000,000 Bq/m 3 It is preferable to consist of any one of the ranges.
또한, 데이터 처리모듈(400)은 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값보다 클 경우, 상기 제2 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하는 기능을 수행한다. In addition, the
즉, 데이터 처리모듈(400)은 알파입자 카운트모듈(200)과 알파입자 적분모듈(300)에서 얻어지는 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값과 분당 펄스 적분 값을 이용하여 도 3 및 도 9에 나타낸 각각의 라돈 농도와의 상관관계에 따라 약 1,000Bq/m3 이하의 낮은 농도에서는 분당 펄스 카운트 값을 이용하여 라돈 농도를 계산하고, 약 1,000Bq/m3 이상 약 1,000,000Bq/m3 까지의 고농도에서는 분당 펄스 적분 값을 적용하여 라돈 농도를 계산한다.That is, the
이로써 본 발명을 통하여 이온화 챔버 방식의 연속 라돈 측정장치에서 주로 사용하는 펄스 카운트 방식의 측정 한계 즉, 약 10,000Bq/m3 정도를 뛰어넘어 약 1,000,000Bq/m3 까지도 측정 가능한 이온화 챔버 방식의 연속 라돈 측정장치 제공할 수 있다.Therefore, through the present invention, the measurement limit of the pulse count method mainly used in the continuous radon measuring device of the ionization chamber method, that is, about 10,000 Bq / m 3 It is possible to measure up to about 1,000,000 Bq / m 3 Continuous radon of the ionization chamber method Measuring equipment can be provided.
전술한 본 발명에 따른 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although the preferred embodiment of the continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings It is possible to carry out various modifications and this also belongs to the present invention.
100 : 알파입자 검출모듈,
200 : 알파입자 카운트모듈,
300 : 알파입자 적분모듈,
400 : 데이터 처리모듈100: alpha particle detection module,
200: alpha particle count module,
300: alpha particle integration module,
400: data processing module
Claims (11)
상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산하는 알파입자 카운트모듈;
상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 기 설정된 측정시간동안 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산하는 알파입자 적분모듈; 및
상기 알파입자 카운트모듈로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값 및 상기 알파입자 적분모듈로부터 연산된 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 각각 제공받아 이를 기반으로 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값에 대한 제1 라돈 농도 값 및 해당 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값에 대한 제2 라돈 농도 값을 각각 산출하고, 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값보다 작을 경우 상기 제1 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하며, 상기 제1 또는 제2 라돈 농도 값이 기 설정된 기준 라돈 농도 값보다 클 경우 상기 제2 라돈 농도 값을 최종 라돈 농도 값으로 출력하는 데이터 처리모듈을 포함하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
an alpha particle detection module that outputs an alpha particle detection signal in the form of a pulse through signal processing by absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in radon gas contained in air introduced into an ionization chamber of a certain size;
an alpha particle count module receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time and calculating a pulse count value per minute of the corresponding alpha particle detection signal for a preset measurement time;
an alpha particle integration module receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time and calculating an integral pulse per minute value of the corresponding alpha particle detection signal for a preset measurement time; and
The pulse count value per minute of the corresponding alpha particle detection signal calculated from the alpha particle count module and the pulse integral value per minute of the corresponding alpha particle detection signal calculated from the alpha particle integration module are respectively provided, and based on this, the corresponding alpha particle detection signal A first radon concentration value for the pulse count value per minute and a second radon concentration value for the pulse integral value per minute of the corresponding alpha particle detection signal are calculated, respectively, and the first or second radon concentration value is a preset reference radon concentration value If it is less than, the first radon concentration value is output as the final radon concentration value, and if the first or second radon concentration value is greater than the preset reference radon concentration value, the second radon concentration value is output as the final radon concentration value. Continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon including a data processing module to do.
상기 알파입자 검출모듈은,
일측이 개방되거나 철망으로 덮여 있으며 외주면에 다수의 홀이 형성되어 공기유통이 원활하고, 표면에 바이어스 전원을 인가하여 내부에 전기장을 형성하는 이온화 챔버;
일단이 상기 이온화 챔버 내에 배치되며, 상기 이온화 챔버 내에서 알파 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 주 탐침부;
내측으로 상기 주 탐침부가 관통되도록 상기 이온화 챔버의 타측에 결합되며, 상기 이온화 챔버와 상기 주 탐침부 사이에서 발생된 누설 전류를 흡수하여 접지측으로 흘려주도록 구비하는 가드링부;
일단이 상기 가드링부의 내측을 관통하여 상기 이온화 챔버 내에 배치됨과 아울러 상기 주 탐침부와 일정간격으로 이격되도록 배치되며, 주변 노이즈가 유입되도록 구비하는 보조 탐침부;
상기 주 탐침부 및 상기 보조 탐침부의 타단에 각각 연결되며, 상기 주 탐침부 및 상기 보조 탐침부로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 증폭하는 제1 및 제2 전치 증폭기; 및
상기 제1 및 제2 전치 증폭기의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 연결되며, 상기 제1 및 제2 전치 증폭기로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차를 증폭하여 노이즈 신호를 상쇄시킴과 아울러 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle detection module,
an ionization chamber having one side open or covered with a wire mesh, having a plurality of holes formed on an outer circumferential surface to facilitate air circulation, and applying a bias power to the surface to form an electric field therein;
a main probe having one end disposed in the ionization chamber and absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in the ionization chamber;
a guard ring coupled to the other side of the ionization chamber so that the main probe passes through the inside, and configured to absorb leakage current generated between the ionization chamber and the main probe and pass it to the ground;
an auxiliary probe unit having one end passing through the inner side of the guard ring unit, disposed in the ionization chamber, and spaced apart from the main probe unit at a predetermined interval, and configured to allow ambient noise to flow in;
first and second preamplifiers connected to the other ends of the main probe and the auxiliary probe, respectively, and amplifying electrical microsignals input from the main probe and the auxiliary probe to a predetermined level; and
The output terminals of the first and second preamplifiers are connected to non-inverting terminals (+) and inverting terminals (-), respectively, and a voltage difference between electrical signals pre-amplified by the first and second preamplifiers is amplified. A continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon, characterized in that it comprises a differential amplifier that cancels out the noise signal and outputs an alpha particle detection signal in the form of a pulse.
상기 알파입자 검출모듈은,
일측이 개방되거나 철망으로 덮여 있으며 외주면에 다수의 홀이 형성되어 공기유통이 원활하고, 표면에 바이어스 전원을 인가하여 내부에 전기장을 형성하는 이온화 챔버;
일단이 상기 이온화 챔버 내에 배치되며, 상기 이온화 챔버 내에서 알파 붕괴 발생 시 생성된 이온 전하를 흡수하는 탐침부;
내측으로 상기 탐침부가 관통되도록 상기 이온화 챔버의 타측에 결합되며, 상기 이온화 챔버와 상기 탐침부 사이에서 발생된 누설 전류를 흡수하여 접지측으로 흘려주도록 구비되는 가드링부;
상기 가드링부와 접지 사이에 연결되며, 상기 이온화 챔버와 상기 탐침부 사이에서 발생하는 직류(DC)형의 누설전류를 상기 접지측으로 흘려 보내주고, 교류(AC)형의 노이즈를 검출하여 출력하는 노이즈 검출부;
상기 탐침부의 타단 및 상기 노이즈 검출부의 출력단에 각각 연결되며, 상기 탐침부 및 상기 노이즈 검출부로부터 각각 입력된 전기적인 미세신호를 일정 크기로 증폭하는 제1 및 제2 전치 증폭기; 및
상기 제1 및 제2 전치 증폭기의 출력단이 각각 비반전 단자(+) 및 반전단자(-)에 연결되며, 상기 제1 및 제2 전치 증폭기로부터 각각 전치 증폭된 전기적인 신호의 전압차를 증폭하여 노이즈 신호를 상쇄시킴과 아울러 펄스 형태의 알파입자 검출신호를 출력하는 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle detection module,
an ionization chamber having one side open or covered with a wire mesh, having a plurality of holes formed on an outer circumferential surface to facilitate air circulation, and applying a bias power to the surface to form an electric field therein;
a probe unit having one end disposed in the ionization chamber and absorbing ion charges generated when alpha decay occurs in the ionization chamber;
a guard ring coupled to the other side of the ionization chamber so that the probe unit penetrates inwardly, and provided to absorb leakage current generated between the ionization chamber and the probe unit and pass it to the ground side;
It is connected between the guard ring part and the ground, sends the direct current (DC) type leakage current generated between the ionization chamber and the probe part to the ground side, and detects and outputs alternating current (AC) type noise. detection unit;
first and second preamplifiers connected to the other end of the probe and the output end of the noise detector, respectively, and amplifying electrical micro-signals input from the probe and the noise detector to a predetermined level; and
The output terminals of the first and second preamplifiers are connected to non-inverting terminals (+) and inverting terminals (-), respectively, and a voltage difference between electrical signals pre-amplified by the first and second preamplifiers is amplified. A continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon, characterized in that it comprises a differential amplifier that cancels out the noise signal and outputs an alpha particle detection signal in the form of a pulse.
상기 이온화 챔버의 표면에 인가되는 바이어스 전원은, 50V 내지 300V 범위의 직류전압으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 2 or 3,
The bias power applied to the surface of the ionization chamber is a continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon, characterized in that consisting of a direct current voltage in the range of 50V to 300V.
상기 알파입자 적분모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 수신하는 제1 단자와 제1 노드에 연결된 제2 단자를 갖는 저항(R);
상기 제1 노드에 연결되는 제1 입력단자와 접지에 연결된 제2 입력단자와 출력단자를 갖고 상기 제1 입력단자의 전압을 증폭하는 연산증폭기(OP AMP); 및
상기 제1 노드와 상기 연산증폭기의 상기 출력단자 사이에 연결되어 있는 커패시터(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle integration module may include a resistor R having a first terminal receiving the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module and a second terminal connected to the first node;
an operational amplifier (OP AMP) having a first input terminal connected to the first node, a second input terminal connected to ground, and an output terminal, and amplifying a voltage of the first input terminal; and
Continuous radon measuring device for measuring high concentration radon, characterized in that it comprises a capacitor (C) connected between the first node and the output terminal of the operational amplifier.
상기 저항(R)과 커패시터(C)의 RC 지연 시간은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호의 시간 폭보다 10배 이상의 값으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 5,
The RC delay time of the resistor (R) and the capacitor (C) is 10 times or more than the time width of the alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module. Continuous radon measurement device.
상기 알파입자 적분모듈은,
상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 아날로그의 알파입자 검출신호를 입력받아 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 신호 완충하는 전압 추종부; 및
상기 전압 추종부로부터 신호 완충된 아날로그의 알파입자 검출신호를 디지털의 알파입자 검출신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle integration module,
a voltage follower unit receiving the analog alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module and buffering the corresponding analog alpha particle detection signal; and
A continuous radon measuring device for measuring high-concentration radon, characterized in that it comprises an analog-digital conversion unit for converting the signal-buffered analog alpha particle detection signal from the voltage follower into a digital alpha particle detection signal.
상기 전압 추종부는, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 아날로그의 알파입자 검출신호를 수신하는 비반전 단자(+)를 구비하고, 반전 단자(-)가 출력 단자에 궤환되도록 연결됨과 아울러 상기 출력 단자가 상기 아날로그-디지털 변환부의 입력단에 연결된 연산 증폭기(Op-Amp)를 포함하되,
상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호와 동일한 신호를 그대로 상기 아날로그-디지털 변환부에 공급하여 버퍼(Buffer)의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 7,
The voltage follower has a non-inverting terminal (+) for receiving the corresponding analog alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module, and the inverting terminal (-) is connected to the output terminal to be fed back, and the output terminal includes an operational amplifier (Op-Amp) connected to the input terminal of the analog-to-digital converter;
Continuous radon measurement for measuring high concentrations of radon, characterized in that the same signal as the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module is supplied to the analog-to-digital converter as it is to perform a buffer function. Device.
상기 알파입자 카운트모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 카운트 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle count module receives the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time, and based on this, compares and analyzes signal pattern information data and waveforms according to the type of external noise signal stored in advance to obtain normal or abnormal alpha. A continuous radon measuring device for measuring high-concentration radon, characterized in that the particle detection signal is discriminated and the pulse count value per minute of the discriminated normal alpha particle detection signal is calculated for a predetermined measurement time.
상기 알파입자 적분모듈은, 상기 알파입자 검출모듈로부터 출력된 해당 알파입자 검출신호를 실시간으로 제공받아 이를 기반으로 기 저장된 외부 노이즈 신호 유형에 따른 신호패턴 정보데이터와 파형을 비교 분석하여 정상 또는 비정상 알파입자 검출신호를 구별하고, 기 설정된 측정시간동안 상기 구별된 정상 알파입자 검출신호의 분당 펄스 적분 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.
According to claim 1,
The alpha particle integration module receives the corresponding alpha particle detection signal output from the alpha particle detection module in real time, and based on this, compares and analyzes the signal pattern information data and waveform according to the type of external noise signal stored in advance, and then normal or abnormal alpha. A continuous radon measuring device for measuring high-concentration radon, characterized in that the particle detection signal is discriminated and the pulse integral value per minute of the discriminated normal alpha particle detection signal is calculated for a predetermined measurement time.
상기 기 설정된 기준 라돈 농도 값은, 1,000Bq/m3 내지 1,000,000Bq/m3 범위 중 어느 하나의 라돈 농도 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도의 라돈을 측정하기 위한 연속 라돈 측정장치.According to claim 1,
The predetermined reference radon concentration value is 1,000 Bq / m 3 to 1,000,000 Bq / m 3 Continuous radon measuring device for measuring high concentrations of radon, characterized in that consisting of any one of the range.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100957116B1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-05-13 | 한국지질자원연구원 | Simple analytical method and instrument of radon content in ground water using time integrate alpha-cups |
| KR101730891B1 (en) | 2015-08-24 | 2017-04-28 | 주식회사 에프티랩 | Real time continuous radon detector |
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| KR101771476B1 (en) * | 2016-04-26 | 2017-08-25 | 주식회사 베터라이프 | Measuring device of Radon gas in multi purpose with improved function |
| KR101995927B1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-07-04 | 주식회사 에프티랩 | Apparatus for measuring radon and thoron using ionization chamber |
| KR20200054231A (en) * | 2017-09-15 | 2020-05-19 | 퍼킨엘머 헬스 사이언시즈, 아이엔씨. | Systems and methods for emulating scintillation events using electronic test sources |
| JP2020193832A (en) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 株式会社日立製作所 | Radiation monitoring device |
| WO2021028195A1 (en) * | 2019-08-14 | 2021-02-18 | Ams International Ag | Circuit arrangement and method for charge integration |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100957116B1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-05-13 | 한국지질자원연구원 | Simple analytical method and instrument of radon content in ground water using time integrate alpha-cups |
| KR101730891B1 (en) | 2015-08-24 | 2017-04-28 | 주식회사 에프티랩 | Real time continuous radon detector |
| KR101730887B1 (en) | 2015-08-24 | 2017-04-28 | 주식회사 에프티랩 | Alpha particle detector using differential amplifier and ionization chamber which has dual probe structure |
| KR101771476B1 (en) * | 2016-04-26 | 2017-08-25 | 주식회사 베터라이프 | Measuring device of Radon gas in multi purpose with improved function |
| KR20200054231A (en) * | 2017-09-15 | 2020-05-19 | 퍼킨엘머 헬스 사이언시즈, 아이엔씨. | Systems and methods for emulating scintillation events using electronic test sources |
| KR101995927B1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-07-04 | 주식회사 에프티랩 | Apparatus for measuring radon and thoron using ionization chamber |
| JP2020193832A (en) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 株式会社日立製作所 | Radiation monitoring device |
| WO2021028195A1 (en) * | 2019-08-14 | 2021-02-18 | Ams International Ag | Circuit arrangement and method for charge integration |
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