KR20230094727A - 방사선 측정 장치 및 장치의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시에 따른 방사성 물질에 대한 검출기 시스템은 방사선의 카운트를 측정하는 반도체 검출기 및 방사선 스펙트럼을 획득하는 섬광체 검출기를 포함하는 검출기 모듈, 상기 검출기 모듈을 제어하고 상기 검출기 모듈로부터 데이터를 수집하고, 수신된 데이터를 데이터 처리부로 송신하기 위한 메인 모듈, 및 상기 검출기 모듈 및 상기 메인 모듈에서 수집된 데이터를 처리하여 최종 선량을 획득하기 위한 상기 데이터 처리부를 포함한다.

Description

방사선 측정 장치 및 장치의 동작 방법{APPARATUS FOR RADIATION MEASUREMENT AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 개인이 착용할 수 있는 휴대용 방사선 모니터링 장비에 대한 것으로 2개의 방사선 검출기를 이용하여 저선량에서 고선량까지 측정하면서도 스펙트럼을 분석할 수 있는 장비에 대한 것이다. 방사선 모니터링은 선량률의 범위에 따라 저선량과 고선량용이 있으며 일반적으로 저선량은 nSv/h에서 수백 uSv/h까지를 말하며 고선량은 수백 uSv/h에서 Sv/h까지의 선량 범위를 의미한다.

방사선 모니터링 장비에서 스펙트로스코피 기능 사용하기 위해서는 섬광체 검출기를 사용 해야한다. 섬광체 검출기를 이용하게 되면 정한 부피를 가지고 있어 방사선량이 많아지면 중첩현상이 일어나고 이후 검출기가 포화 상태가 되어 더 이상 방사선을 측정하지 못하게 된다. 그러므로 섬광 검출기를 이용하여 선량률을 측정하는 경우 선량률 측정의 한계를 가지게 된다. 예를 들어 5cm(D) x 5cm(H)의 섬광체 검출기는 약 100uSv/h 이하의 방사선량을 측정할 수 있다. 검출기 부피가 작으면 입사되는 방사선량이 적기 때문에 측정가능한 방사선량이 커지진다. 수십 mSv/h에서 1Sv/h 이상의 고선량을 측정하는 장비는 일반적으로 가스 센서나 반도체 센서 등을 사용하여 고선량을 측정하고 있다. 하지만 고선량까지 측정할 수 있는 장비의 경우 방사선 스펙트럼을 획득할 수 없어서 핵종 정보나 에너지에 따른 정량 분석이 어렵다. 방사선 스펙트럼은 검출기에 입사된 방사선의 에너지에 따른 분광그래프를 의미한다. 방사성 핵종마다 특정 에너지를 가지고 있기 때문에 에너지 스펙트럼을 분석하면 측정된 핵종을 알 수 있으며 스펙트럼 분석을 통해 핵종 선량을 정량분석 할 수 있다. 하지만 가스 센서나 반도체 센서 등의 경우 방사선의 에너지 정보를 획득하는 것이 아니고 단순히 카운트하기 때문에 핵종과 관련된 정보를 획득하는 것이 불가능하다.

섬광체 검출기는 NaI(Tl), CsI, CeBr3, LaBr3 등이 있으며 반도체 검출기는 PIN, SiPM 등이 있으며 에너지 해상도나 측정하고자하는 선량률에 따라 선택하여 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이 섬광체 검출기를 사용하는 경우 방사선의 에너지 스펙트럼을 획득할 수 있고 이를 통해 핵종을 분석하고 정량적 분석을 수행하여 일정 수준에서의 방사선량을 계산할 수 있다. 섬광체 검출기를 이용하면 수 nSv/h에서 수백 uSv/h까지 방사선량을 측정할 수 있다. 하지만 고선량에서는 중첩현상 등으로 인해 검출기가 포화되면 방사선을 측정하지 못하게 되고 선량 측정할 수 없게 된다.

그러므로 섬광체 검출기를 사용하여 낮은 선량 환경에서 선량률을 측정하고 핵종을 분석하면서도 고선량 환경에서는 핵종 분석은 하지 못하더라고 선량률을 측정하여 사용자에게 경보할 수 있는 시스템이 필요하다.

선량률이 설정된 범위 이상이 되면 즉시 경보를 발생하여 사용자가 고선량 장소에서 대피할 수 있도록 해야한다. 그러므로 섬광체 검출기를 이용하여 선량정보를 같이 제공하는 경우 고선량에 대한 정보 또한 필요하다.

본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템은 방사선의 카운트를 측정하는 반도체 검출기 및 방사선 스펙트럼을 획득하는 섬광체 검출기를 포함하는 검출기 모듈, 검출기 모듈을 제어하고 검출기 모듈로부터 데이터를 수집하고, 수신된 데이터를 데이터 처리부로 송신하기 위한 메인 모듈, 및 검출기 모듈 및 메인 모듈에서 수집된 데이터를 처리하여 최종 선량을 획득하기 위한 데이터 처리부를 포함하고, 검출기 시스템의 동작 방법은 데이터 처리부가 섬광체 검출기를 이용하여 방사성 물질에 대해 측정된 제 1 출력 신호를 획득하는 단계, 데이터 처리부가 반도체 검출기를 이용하여 방사성 물질에 대해 측정된 제 2 출력 신호를 획득하는 단계, 데이터 처리부가 제 1 출력 신호로부터 제 1 선량을 결정하고, 제 2 출력 신호로부터 제 2 선량을 결정하는 단계, 및 제 1 선량 및 제 2 선량에 기초하여 최종 선량을 획득하는 단계를 포함한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템의 동작 방법의, 최종 선량을 획득하는 단계는 데이터 처리부는 제 1 선량이 미리 정해진 제 1 임계선량보다 크거나 같은지 결정하는 단계, 데이터 처리부는 제 1 선량이 제 1 임계선량보다 작은 경우, 최종 선량을 제 1 선량으로 결정하는 단계, 및 데이터 처리부는 제 1 선량이 제 1 임계선량보다 크거나 같은 경우, 최종 선량을 제 2 선량으로 결정하는 단계를 포함한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템의 동작 방법은 최종 선량을 제 2 선량으로 결정한 후, 최종 선량이 미리 정해진 제 2 임계선량보다 크거나 같은지 결정하는 단계 및 최종 선량이 제 2 임계선량보다 크거나 같은 경우, 방사선량이 높음을 나타내는 알람을 출력하는 단계를 포함한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템의 동작 방법의 최종 선량을 획득하는 단계는 데이터 처리부는 제 1 선량, 제 2 선량, 제 1 선량과 제 2 선량의 차이값의 절대값, 미리 정해진 제 3 임계선량 및 미리 정해진 제 4 임계선량에 기초하여 6개의 최종 선량 결정 방법 중 하나를 선택하는 단계 및 선택된 최종 선량 결정 방법에 기초하여 최종 선량을 획득하는 단계를 포함한다.

또한, 상술한 바와 같은 검출기 시스템의 동작방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

본 개시의 검출기 시스템은 섬광체 검출기를 이용하여 에너지 스펙트럼 획득 및 핵종 분석을 하면서도 저선량과 고선량 환경 모두에서 사용가능하다. 또한, 본 개시의 검출기는 저선량과 고선량에 상관없이 선량률 정보를 제공하므로, 환경에 따라 별도의 검출기를 구비할 필요가 없다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 모듈을 나타낸다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 메인 모듈을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 처리부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 최종 선량을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 한국전력기술 협력연구 기술개발 과제이며, 원전 중대사고 대응관리 실감형 플랫폼 구축을 위한 작업종사자 피폭 시나리오 평가기술 개발에 대한 연구이다.

이하, 본 개시에 따른방사성물질의 핵종농도 측정장치의 보정방법의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다. 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 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 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.

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, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면 "부"는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. 용어 "프로세서" 는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, "프로세서" 는 주문형 반도체 (ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. 용어 "프로세서" 는, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다.

용어 "메모리" 는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 용어 메모리는 임의 액세스 메모리 (RAM), 판독-전용 메모리 (ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리 (NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리 (PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리 (EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM (EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

방사성 폐기물 중 특별히 해체폐기물의 경우 대량으로 발생되는 폐기물은 컨테이너 크기까지 확대되는 대형용기 또는 기타 다른 용도의 다양한 크기의 용기에 포장된다. 따라서, 원전 해체 시 발생되는 해체 폐기물이 다양한 크기에 포장되어 처분되는 경우, 용기의 크기에 관계없이 핵종분석 및 농도분석이 가능한 비파괴적 측정장치가 사용되고 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 모듈을 나타낸다. 또한 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 메인 모듈을 나타낸다.

검출기 시스템(1)은 검출기 모듈(10), 메인 모듈(20) 및 데이터 처리부(30)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 검출기 모듈(10)은 방사선의 카운트를 측정하는 반도체 검출기(11) 및 방사선 스펙트럼을 획득하는 섬광체 검출기(12)를 포함할 수 있다. 반도체 검출기(11)는 섬광체 검출기(12)와 근접하여 위치할 수 있다. 반도체 검출기(11)는 섬광체 검출기(12)와 동일한 면(15)에 형성되어 있을 수 있다. 따라서 섬광체 검출기(12)가 방사성 물질을 향하는 경우, 반도체 검출기(11)도 방사성 물질을 향할 수 있다.

검출기 시스템의 섬광체 검출기(12)는 에너지 분해능이 우수한 HPGe 섬광체를 사용하는 검출기가 사용될 수 있다. 섬광체 검출기(12)는 콜리메이터(13)가 장착되어 섬광체 검출기(12)의 기본 유효시야를 한정할 수 있다. 기본 유효시야는 콜리메이터(13)가 장착되지 않은 섬광체 검출기(12)의 시야일 수 있다. 콜리메이터(13)는 배경(Background) 방사선을 차폐하기 위해서 섬광체 검출기(12)에 장착될 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(13)에 의하여 제한되는 섬광체 검출기(12)의 시야를 검출기의 유효시야라고 정의한다. 일반적으로 콜리메이터(13)는 텅스텐 또는 납으로 제작하여 방사선 차폐의 효과를 극대화할 수 있다.

본 개시에 따른 검출기 시스템은 핵종 분석을 위해 섬광체 검출기(12)를 사용하면서도 반도체 검출기(11)를 구비하여, 고선량 환경에서도 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 검출기 시스템은 반도체 검출기(11) 및 섬광체 검출기(12)를 통합하여 사용함으로써, 저선량과 고선량 환경 모두에서 사용하면서도, 에너지 스펙트럼을 이용하여 핵종 분석과 정량 분석 등 다양한 정보 사용자에게 제공할 수 있다.

도 2를 참조하면, 검출기 시스템(1)은 메인 모듈(20)을 포함할 수 있다. 메인 모듈(20)은 검출기 모듈(10)을 제어하고 검출기 모듈(10)로부터 데이터를 수집할 수 있다. 또한 메인 모듈(20)은 수신된 데이터를 데이터 처리부(30)로 송신할 수 있다.

메인 모듈(20)은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 명령어들을 수행할 수 있다. 메인 모듈(20)은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 메인 모듈(20)은 해당 기능을 수행하기 위한 하드웨어만으로 구현될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 모듈(20)은 범용 프로세서(210)로 구현되고, 메인 모듈(20)의 범용 프로세서(210)가 메모리(220)에 저장된 프로그램을 수행하도록 구현될 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템을 나타낸 블록도이다.

검출기 시스템(1)은 데이터 처리부(30)를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(30)는 도 2에 개시된 메인 모듈(20)과 마찬가지로 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(30)는 임베디드 프로그램이나 독립 프로그램으로 구현될 수 있다. 데이터 처리부(30)는 메인 모듈(20)과 다른 장치일 수 있다. 데이터 처리부(30)는 메인 모듈(20)과 서로 다른 공간이 위치할 수 있다. 데이터 처리부(30)는 메인 모듈(20)과 유무선으로 통신할 수 있다. 휴대용 방사선 모니터링 장비는 검출기 모듈(10) 및 메인 모듈(20)을 포함할 수 있다. 휴대용 방사선 모니토링 장비에서 수집된 방대한 데이터가 데이터 처리부(30)에서 처리될 수 있다.

하지만 이에 한정되는 것은 아니며 데이터 처리부(30)는 메인 모듈(20)과 동일한 장치일 수 있다. 즉, 휴대용 방사선 모니터링 장비는 검출기 모듈(10), 메인 모듈(20), 및 데이터 처리부(30)를 포함할 수 있다.

메인 모듈(20)은 크게 반도체 검출기(11)를 위한 전자회로와 섬광체 검출기(12)를 위한 전자회로, 및 데이터 수집 모듈(26)을 포함할 수 있다.

메인 모듈(20)은 신호처리회로(21)를 포함할 수 있다. 신호처리회로(21)는 반도체 검출기(11)의 신호의 노이즈를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한, 신호처리회로(21)는 반도체 검출기(11)의 신호의 영점을 맞출 수 있다. 또한 신호처리회로(21)는 반도체 검출기(11)의 신호의 기준전압을 설계자가 원하는 값으로 맞출 수 있다. 따라서 반도체 검출기(11)로부터 획득된 신호 및 섬광체 검출기(12)로부터 획득된 신호는 동일한 기준전압을 가질 수 있다.

신호처리회로(21)의 출력 신호는 디지털 신호 변환부(22)에 입력될 수 있다. 디지털 신호 변환부(22)는 신호처리회로(21)의 출력 신호를 아날로그 신호에서 디지털 값으로 변환될 수 있다.

디지털 신호 변환부(22)로부터 출력된 디지털 값은 데이터 수집 모듈(26)로 송신될 수 있다. 데이터 수집 모듈(26)은 반도체 검출기(11)의 카운트를 누적하여 저장할 수 있다.

섬광체 검출기(12)를 위한 회로는 고전압 회로(27)를 포함할 수 있다. 고전압 회로(27)는 전원회로(28)의 전기 에너지로부터 고전압의 전기 에너지를 생성할 수 있다. 고전압 회로(27)는 고전압의 전기에너지를 섬광체 검출기(12)로 송신할 수 있다.

섬광체 검출기(12)의 출력 신호는 증폭회로(23)에 송신될 수 있다. 증폭회로(23)는 섬광체 검출기(12)의 출력 신호를 증폭시킬 수 있다. 증폭된 신호는 신호처리회로(24)로 송신될 수 있다. 신호처리회로(24)는 증폭되 신호에서 노이즈를 제거하고 기준전압을 조정할 수 있다. 따라서 반도체 검출기(11)로부터 획득된 신호 및 섬광체 검출기(12)로부터 획득된 신호는 동일한 기준전압을 가질 수 있다.

신호처리회로(24)의 출력 신호는 디지털 신호 변환부(25)에 입력될 수 있다. 디지털 신호 변환부(25)는 신호처리회로(24)의 출력 신호를 아날로그 신호에서 디지털 값으로 변환될 수 있다.

디지털 신호 변환부(25)로부터 출력된 디지털 값은 데이터 수집 모듈(26)로 송신될 수 있다. 데이터 수집 모듈(26)은 최종적으로 데이터를 수집하고 스펙트럼을 생성할 수 있다. 스펙트럼은 그래프로 표시될 수 있다. 그래프의 가로축은 에너지의 단위(keV)일 수 있고, 세로축은 카운트일 수 있다. 카운트는 검출기에 입사된 방사선의 횟수일 수 있다. 방사성 물질은 특정 에너지의 방사선을 방출할 수 있으며, 검출기 시스템(1)은 에너지 별로 방사선의 감지 횟수를 스펙트럼으로 생성할 수 있다. 또한 데이터 수집 모듈(26)은 스펙트럼을 생성하지 않고, 스펙트럼을 생성할 수 있는 데이터를 포함할 수 있다. 스펙트럼을 생성할 수 있는 데이터는 에너지별 카운트일 수 있다.

데이터 수집 모듈(26)은 누적하여 저장된 반도체 검출기(11)의 카운트 및 섬광체 검출기(12)의 스펙트럼을 데이터 처리부(30)로 송신할 수 있다.

신호 처리 회로(21, 24)는 노이즈 제거를 위한 필터회로와 기준전압 조정을 위한 회로 등이 포함될 수 있다. 디지털 신호 변환부(25)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 회로로서 사용되는 ADC 10bit 이상의 해상도를 가질 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 처리부를 나타낸 블록도이다.

검출기 시스템(1)은 데이터 처리부(30)를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(30)는 검출기 모듈 및 메인 모듈에서 수집된 데이터를 처리하여 최종 선량을 획득할 수 있다.

데이터 처리부(30)는 통신 모듈(31)과 데이터 처리 모듈(300)을 포함할 수 있다. 통신 모듈(31)은 메인 모듈(20)과 유무선 통신을 하기 위한 구성일 수 있다. 통신 모듈(31)은 선택적이 구성일 수 있다. 예를 들어 메인 모듈(20)과 데이터 처리부(30)가 동일한 장치 내에 구비되는 경우, 통신 모듈(31)은 사용되지 않을 수 있다.

데이터 처리부(30)는 섬광체 검출기(12)를 이용하여 방사성 물질에 대해 측정된 제 1 출력 신호를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 제 1 출력 신호는 섬광체 검출기(12)로부터 획득된 카운트 또는 스펙트럼과 관련된 데이터일 수 있다. 또한 데이터 처리부(30)는 반도체 검출기(11)를 이용하여 방사성 물질에 대해 측정된 제 2 출력 신호를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 제 2 출력은 반도체 검출기(11)로부터 획득된 카운트와 관련된 데이터일 수 있다.

보다 구체적으로, 데이터 수집부(32)는 통신 모듈(31)로부터 수신한 데이터의 패킷을 분석할 수 있다. 데이터 수집부(32)는 섬광체 검출기(12)와 반도체 검출기(11)의 데이터를 분리할 수 있다. 즉 데이터 수집부(32)는 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호를 분리할 수 있다. 예를 들어 데이터 수집 모듈(26)은 데이터 처리부(30)로 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호를 송신할 때, 검출기 플래그를 함께 송신할 수 있다. 검출기 플래그는 데이터가 섬광체 검출기(12)에 기반하여 생성되었는지 또는 반도체 검출기(11)에 기반하여 생성되었는지를 나타낼 수 있다. 예를 들어 검출기 플래그가 '0'인 경우, 데이터가 반도체 검출기(11)에 기반하여 생성되었음을 나타낼 수 있다. 즉, 검출기 플래그가 '0'인 경우, 데이터 처리부(30)는 데이터가 제 2 출력 신호임을 결정할 수 있다. 또한 검출기 플래그가 '1'인 경우, 데이터가 섬광체 검출기(12)에 기반하여 생성되었음을 나타낼 수 있다. 즉, 검출기 플래그가 '1'인 경우, 데이터 처리부(30)는 데이터가 제 1 출력 신호임을 결정할 수 있다.

하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 검출기 플래그가 '1'인 경우, 데이터가 반도체 검출기(11)에 기반하여 생성되었음을 나타낼 수 있다. 또한 검출기 플래그가 '0'인 경우, 데이터가 섬광체 검출기(12)에 기반하여 생성되었음을 나타낼 수 있다. 데이터 수집부(32)는 검출기 플래그에 기초하여 수신한 데이터가 반도체 검출기(11)에 기반하여 생성되었는지 또는 섬광체 검출기(12)에 기반하여 생성되었는지 결정할 수 있다.

데이터 처리부(30)는 제 1 출력 신호로부터 제 1 선량을 결정하고, 제 2 출력 신호로부터 제 2 선량을 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 제 1 출력 신호는 섬광체 검출기(12)로부터 생성된 신호이며, 카운트 또는 스펙트럼에 관련된 데이터일 수 있다. 또한 제 출력 신호는 반도체 검출기(11)로부터 생성된 신호이며, 카운트에 관련된 데이터일 수 있다. 이하에서는 제 1 선량을 결정하고 제 2 선량을 결정하는 과정에 대하여 설명한다.

데이터 수집부(32)는 검출기 플래그에 기초하여 섬광체 검출기(12)의 제 1 출력 신호를 스펙트럼 분석부(33)로 송신할 수 있다. 섬광체 검출기(12)의 제 1 출력 신호는 스펙트럼 분석부(33) 모듈에 전송될 수 있다. 스펙트럼 분석부(33)는 수집된 스펙트럼을 핵종분석/정량분석부(34) 모듈로 송신할 수 있다. 핵종분석/정량분석부(34)는 스펙트럼을 분석하여 핵종이 있는지 여부를 결정할 수 있다. 또한 핵종분석/정량분석부(34)는 핵종이 있으면 핵종의 에너지에 따른 정량 분석을 수행할 수 있다. 즉 핵종분석/정량분석부(34)는 스펙트럼과 관련된 그래프를 생성할 수 있다. 그래프의 가로축은 에너지(keV)의 크기에 대한 것이고 세로축은 카운트일 수 있다. 또한 스펙트럼 분석부(33)는 수집된 스펙트럼을 에너지별 선량 가중치계산부(35)로 송신할 수 있다. 에너지별 선량 가중치계산부(35)는 스펙트럼의 에너지별 선량 가중치 정보를 확인할 수 있다. 예를 들어 에너지별 선량 가중치 정보는 W(e)와 같은 함수로 주어질 수 있다. 여기서 W(e)는 선량 가중치 정보일 수 있다. 또한 e은 에너지일 수 있다.

섬광체 선량률 계산부(36)는 에너지에 따른 제 1 선량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 섬광체 선량률 계산부(36)는 제 1 선량을 다음과 같은 식에 의하여 계산할 수 있다.

D = W(e) * C

여기서 D는 해당 에너지에서의 제 1 선량이고, W(e)는 해당 에너지에서의 선량 가중치이며, C는 해당 에너지에 대응하는 카운트일 수 있다. 선량의 단위는 Sv/h일 수 있다.

데이터 수집부(32)는 검출기 플래그에 기초하여 반도체 검출기(11)의 제 2 출력 신호를 반도체 검출기 카운트부(38)로 송신할 수 있다. 반도체 검출기 카운트부(38)는 반도체 검출기(11)의 제 2 출력 신호를 수신하여 카운트를 획득할 수 있다. 반도체 검출기 카운트부(38)는 제 2 출력 신호로부터 카운트를 추출할 수 있다.

선량률 계산부(39)는 미리 정해진 가중치와 반도체 검출기(11)의 카운드를 곱하여 제 2 선량을 계산할 수 있다. 미리 정해진 가중치는 반도체 검출기(11)에 기초하여 선택된 값일 수 있다. 또한, 선량률 계산부(39)는 반도체 검출기(11)의 민감도와 선량 계산 벡터를 더 이용하여 제 2 선량을 계산할 수 있다. 예를 들어 교정 선원을 이용하여 선량별로 검출기에 조사하여 계수율을 수집하고 조사 선량과 계수율간의 관계를 방정식으로 만들어 백터로 사용한다.

이미 설명한 바와 같이 데이터 처리 모듈(300)은 섬광체 검출기(12)의 제 1 출력 신호와 반도체 검출기(11)의 제 2 출력 신호를 이용하여 각각 제 1 선량 및 제 2 선량을 획득할 수 있다. 반도체 검출기(11)의 데이터를 이용하여 획득된 선량을 제 2 선량이라고 하고, 섬광체 검출기(12)의 데이터를 이용하여 획득된 선량률을 제 1 선량이라고 하자. 최종 선량 표시부(37)는 미리 정해진 알고리즘에 따라 제 1 선량 및 제 2 선량 중 하나를 최종 선량으로 결정할 수 있다. 또한 최종 선량 표시부(37)는 최종 선량을 표시하고 필요에 따라서 사용자에게 선량에 따른 경보를 발생할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 최종 선량을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

데이터 처리 모듈(300)은 다음과 같은 과정에 기초하여 최종 선량을 선택할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 각 검출기 별로 선량을 계산하는 단계(40)를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 데이터 처리 모듈(300)은 섬광체 검출기(12)의 제 1 선량(Dsc)을 획득할 수 있다. 또한 데이터 처리 모듈(300)은 반도체 검출기(11)의 제 2 선량(Dsi)을 획득할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량 및 상기 제 2 선량에 기초하여 최종 선량을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터 처리 모듈(300)은 최종 선량을 획득하기 위하여 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.

데이터 처리부(30)는 섬광체 검출기(12)의 제 1 선량(Dsc)이 제 1 임계선량(Th1)보다 크거나 같은지 결정하는 단계(41)를 수행할 수 있다. 데이터 처리부(30)는 섬광체 검출기(12)의 제 1 선량(Dsc)이 제 1 임계선량(Th1)보다 크거나 같으면 최종 선량(Df)을 반도체 검출기(11)의 제 2 선량(Dsi)로 결정하는 단계(42)를 수행할 수 있다.

또한 데이터 처리부(30)는 제 1 선량(Dsc)이 제 1 임계선량(Th1)보다 작은 경우, 최종 선량(Df)을 제 1 선량(Dsc)으로 결정하는 단계(43)를 수행할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 데이터 처리 모듈(300)은 미리 정해진 제 1 임계선량(Th1)에 기초하여 최종 선량(Df) 결정할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 데이터 처리 모듈(300)은 아래와 같은 방법을 이용하여 최종 선량(Df)을 결정할 수 있다.

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량, 제 2 선량, 제 1 선량과 제 2 선량의 차이값의 절대값, 미리 정해진 제 3 임계선량 및 미리 정해진 제 4 임계선량에 기초하여 6개의 최종 선량 결정 방법 중 하나를 선택하는 단계를 수행할 수 있다. 6개의 최종 선량 결정 방법은 제 1 결정 방법, 제 2 결정 방법, 제 3 결정 방법, 제 4 결정 방법, 제 5 결정 방법, 및 제 6 결정 방법을 포함할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 선택된 최종 선량 결정 방법에 기초하여 최종 선량을 획득하는 단계를 수행할 수 있다.

데이터 처리 모듈(300)은 미리 정해진 제 3 임계선량 및 제 4 임계선량을 메모리로부터 획득할 수 있다. 제 3 임계선량은 제 1 임계선량(Th1)보다 작거나 같을 수 있다. 제 4 임계선량은 제 1 임계선량(Th1)보다 크거나 같을 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 결정 방법, 제 2 결정 방법, 제 3 결정 방법 및 제 4 결정 방법을 이용하여 최종 선량(Df)을 결정할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)을 제 3 임계선량 및 제 4 임계 선량과 비교하여 복수의 방법 중 하나의 방법을 선택하여 최종 선량을 획득할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)을 제 3 임계선량 및 제 4 임계 선량과 비교하여 제 1 결정 방법, 제 2 결정 방법, 제 3 결정 방법, 제 4 결정 방법, 제 5 결정 방법, 및 제 6 결정 방법 중 하나의 결정 방법을 선택할 수 있다. 또한, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량과 제 2 선량의 차이값의 절대값에 기초하여 제 3 결정 방법, 제 4 결정 방법, 제 5 결정 방법, 및 제 6 결정 방법 중 하나의 결정 방법을 선택할 수 있다. 이하에서는 제 1 결정 방법, 제 2 결정 방법, 제 3 결정 방법, 제 4 결정 방법, 제 5 결정 방법, 및 제 6 결정 방법에 대하여 자세히 설명한다.

(제 1 결정 방법)

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)이 제 3 임계선량보다 작은 경우, 제 1 결정 방법을 사용할 수 있다. 즉, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)이 제 3 임계선량보다 작은 경우, 최종 선량(Df)을 제 1 선량(Dsc)으로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 제 1 결정 방법은 제 1 선량과 제 2 선량의 차이값의 절대값을 고려하지 않을 수 있다.

(제 2 결정 방법)

또한 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 4 임계선량보다 크거나 같은 경우, 제 2 결정 방법을 사용할 수 있다. 즉, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 4 임계선량보다 크거나 같은 경우, 최종 선량(Df)을 제 2 선량(Dsi)으로 결정할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 4 임계선량보다 크거나 같은 경우, 제 2 선량(Dsi)의 값에 관게 없이, 최종 선량(Df)을 제 2 선량(Dsi)으로 결정할 수 있다. 제 2 결정 방법은 제 1 선량과 제 2 선량의 차이값의 절대값을 고려하지 않을 수 있다.

(제 3 결정 방법)

제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 작고, 제 2 선량(Dsi)이 제 3 임계선량보다 크거나 같은 경우, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)의 차이값의 제 1 절대값(Abs1)을 획득할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 절대값이 미리 정해진 임계차이(ThDiff) 이상인 경우, 제 1 선량(Dsc)을 최종 선량(Df)로 결정할 수 있다.

(제 4 결정 방법)

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 작고, 제 2 선량(Dsi)이 제 3 임계선량보다 크거나 같고, 제 1 절대값이 미리 정해진 임계차이 미만인 경우, 최종 선량(Df)을 이하와 같이 결정할 수 있다.

Df = w1 * Dsc + w2 * Dsi

여기서 w1 및 w2는 미리 정해진 양의 실수인 가중치일 수 있다. w1는 w2보다 클 수 있다. w1 + w2 = 1일 수 있다. w1 = 1 - (ThDiff - Abs1)/(2 * ThDiff) 일 수 있다.

제 3 결정 방법 및 제 4 결정 방법은 제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 작고, 제 2 선량(Dsi)이 제 4 임계선량보다 크거나 같은 경우에도 적용될 수 있다.

(제 5 결정 방법)

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 크거나 같고 제 4 임계선량보다 작은 경우, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)의 차이값의 제 2 절대값(Abs2)을 획득할 수 있다. 데이터 처리 모듈(300)은 제 2 절대값이 미리 정해진 임계차이(ThDiff) 이상인 경우, 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)의 평균을 최종 선량(Df)로 결정할 수 있다. 즉, Df= (Dsc + Dsi)/2일 수 있다.

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 크거나 같고 제 4 임계선량보다 작으며, 데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc) 및 제 2 선량(Dsi)의 차이값의 제 2 절대값(Abs2)을 획득할 수 있다.

(제 6 결정 방법)

데이터 처리 모듈(300)은 제 1 선량(Dsc)이 제 3 임계선량보다 크거나 같고 제 4 임계선량보다 작고, 제 2 절대값이 미리 정해진 임계차이 미만인 경우, 최종 선량(Df)을 이하와 같이 결정할 수 있다.

Df = w3 * Dsc + w4 * Dsi

여기서 w3 및 w4는 미리 정해진 양의 실수인 가중치일 수 있다. w3 + w4 = 1일 수 있다. w3 = 1/2 - (ThDiff - Abs2)/(2 * ThDiff) 일 수 있다.

제 5 결정 방법 및 제 6 결정 방법은 제 2 선량(Dsi)의 값이 제 3 임계선량 및 제 4 임계선량보다 크거나 같은지에 상관 없이 적용될 수 있다.

이와 같이 제 1 결정 방법, 제 2 결정 방법, 제 3 결정 방법, 제 4 결정 방법, 제 5 결정 방법, 및 제 6 결정 방법 중 하나의 결정 방법을 선택함으로써, 데이터 처리 모듈(300)은 높은 정확도의 최종 선량(Df)을 결정할 수 있다.

또한 최종 선량(Df)을 상기 제 2 선량(Dsi) 또는 위와 같은 식으로 결정한 후, 최종 선량(Df)이 미리 정해진 제 2 임계선량(Th2)보다 크거나 같은지 결정하는 단계(44)를 수행할 수 있다. 최종 선량(Df)이 제 2 임계선량(Th2)보다 크거나 같은 경우, 데이터 처리부(30)는 방사선량이 높음을 나타내는 알람을 출력하는 단계(45)를 수행할 수 있다. 알람은 소리 또는 영상으로 출력될 수 있다. 사용자는 쉽게 알람이 생성되었음을 알 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 최종 선량(Df)이 제 1 선량(Dsc)으로 결정된 경우, 데이터 처리부(30)는 최종 선량(Df)이 미리 정해진 제 2 임계선량(Th2)보다 크거나 같은지 결정하는 단계(44)를 수행하지 않을 수 있다. 따라서 데이터 처리부(30)는 프로세싱 성능을 크게 아낄 수 있다. 특히 아래에서 설명하는 바와 같이 미리 정해진 주기가 빠른 경우, 데이터 처리부(30)는 제 1 선량 및 제 2 선량을 획득하기 위한 과정에 프로세싱 능력을 집중할 수 있다.

검출기 시스템(1)은 제 1 선량 및 제 2 선량을 미리 정해진 주기마다 획득할 수 있다. 예를 들어 미리 정해진 주기는 0.1초 내지 3초일 수 있다. 검출기 시스템(1)은 이와 같이 빠른 주기로 제 1 선량 및 제 2 선량을 획득하고 최종 선량을 획득하므로 방사능이 과도하게 측정되었는지 여부를 빠르게 사용자에게 알릴 수 있다.

본 개시의 검출기 시스템(1)은 섬광체 검출기(12)와 함께 반도체 검출기(11)를 사용할 수 있다. 따라서 검출기 시스템(1)은 저선량 환경에서 스펙트럼을 수집하고 분석하여 핵종을 인식하면서도 에너지를 고려한 선량을 계산할 수 있다. 또한 검출기 시스템(1)은 고선량 환경에서도 선량을 계산하여 사용자에게 최종 선량을 제공할 수 있다.

본 개시의 검출기 시스템(1)은 저선량에서는 섬광체 검출기(12)를 사용하고 고선량에서는 반도체 검출기(11)를 이용할 수 있다. 또한 검출기 시스템(1)은 데이터 처리부(30)를 이용하여 2개 검출기로부터 획득된 신호에 기초하여 계산된 제 1 선량 및 제 2 선량 중 하나를 최종 선량으로 선택할 수 있다.

일반적인 검출기가 정상적으로 표시할 수 있는 선량의 범위는 검출기의 종류와 크기에 의해 결정될수 있다. 하지만 본 개시의 검출기 시스템(1)은 서로 다른 검출기를 포함하여 정상적으로 표시할 수 있는 선량의 범위를 크게 확대하면서도, 스펙트럼 분석을 할 수 있다. 또한, 선량에 따른 경보 발생 절차를 수행할 수 있다.

이하에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템(1)에 포함된 섬광체 검출기(12)의 동작에 대하여 더 설명한다.

도 1을 참조하면, 섬광체 검출기(12)는 콜리메이터(13)가 장착되어 섬광체 검출기(12)의 기본 유효시야를 한정할 수 있다. 기본 유효시야는 콜리메이터(13)가 장착되지 않은 섬광체 검출기(12)의 시야일 수 있다. 콜리메이터(13)는 배경(Background) 방사선을 차폐하기 위해서 섬광체 검출기(12)에 장착될 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(13)에 의하여 제한되는 섬광체 검출기(12)의 시야를 검출기의 유효시야라고 정의한다. 일반적으로 콜리메이터(13)는 텅스텐 또는 납으로 제작하여 방사선 차폐의 효과를 극대화할 수 있다.

콜리메이터(13)의 위치 및 섬광체 검출기(12)의 측정대상 용기의 상대적 위치는 검출기 시스템(1)의 유효시야(UFOV, useful field of view)를 결정할 수 있다. 예를 들어 콜리메이터(13)가 섬광체 검출기(12)에 대하여 앞으로 진출하는 경우, 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)은 좁아질 수 있다. 따라서 검출기 시스템(1)의 유효시야는 좁아질 수 있다. 또한 콜리메이터(13)가 섬광체 검출기(12)에 대하여 뒤로 후퇴하는 경우, 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)은 넓어질 수 있다. 따라서 검출기 시스템(1)의 유효시야는 넓어질 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(13)의 위치에 의하여 결정되는 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)을 검출기의 유효시야라고 한다.

또한 콜리메이터(13)와 섬광체 검출기(12)의 사이의 위치가 고정되어 있을 지라도 섬광체 검출기(12)가 측정대상 용기와 멀다면 넓은 영역에 대해 검출이 가능하므로 검출기 시스템(1)의 유효시야는 널어질 수 있다. 또한 콜리메이터(13)와 섬광체 검출기(12)의 사이의 위치가 고정되어 있을 지라도 섬광체 검출기(12)가 측정대상 용기와 가깝다면 좁은 영역에 대해 검출이 가능하므로 검출기 시스템(1)의 유효시야는 좁아질 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(13)와 섬광체 검출기(12)의 사이의 위치에 의하여 결정되는 시야각을 검출기의 유효시야라고 할 수 있다. 검출기 시스템(1)의 유효시야는 검출기 모듈(10)이 x-axis와 y-axis로 이동하여 측정대상 용기와 섬광체 검출기(12)의 상대적 거리가 조절됨으로써, 조정될 수 있다.

검출기 시스템(1)의 유효시야는 검출기 시스템(1)의 검출효율을 한정할 수 있다. 여기서 검출기 시스템(1)의 검출효율은 신호(signal)와 노이즈(noise)의 비율에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어 검출효율은 노이즈에 대한 신호의 비율을 나타낼 수 있다.

본 개시에서 검출기 시스템(1)은 민감도와 균일도 사이의 관계를 이용하여 검출기 시스템(1)의 유효시야를 결정할 수 있다. 즉, 민감도와 균일도 사이의 관계는 검출기 시스템(1)의 유효시야(UFOV)를 결정하기 위한 척도인자(FOM; figure of merit)일 수 있다.

민감도와 균일도를 이용하여 결정된 UFOV를 사용한 검출기 시스템의 검출효율은 MDA (miminum detection activity)의 계산을 통해 검증될 수 있다.

이미 설명한 바와 같이 콜리메이터(13)의 위치에 의하여 결정되는 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)을 검출기의 유효시야라고 한다. 본 개시에 따르면 검출기의 유효시야 조정하여 검출기 시스템(1)의 검출효율을 극대화할 수 있다.

검출기 시스템(1)의 검출효율은 신호와 잡음사이의 비(즉 Signal-to-noise ratio; SNR)로 표현될 수 있다. 즉, 검출기 시스템(1)의 검출효율은 검출기 시스템(1)이 검출한 방사선 중 측정대상 용기의 영역에서 수신한 방사선의 양의 비율을 의미할 수 있다. 검출기 시스템(1)의 검출효율은 검출기 시스템(1)이 검출한 방사선 중 측정대상 용기의 외부 영역에서 수신한 방사선의 양을 제외한 방사선양의 비율을 의미할 수 있다. 본 개시에서 검출효율은 민감도와 동일한 의미를 나타낼 수 있다.

특히 검출기 시스템(1)에 포함된 방사선 측정장치의 검출효율은 일반적으로 측정대상 방사선과 배경 방사선의 상관관계에 의한 MDA (minimum detectable activity)로 표현될 수 있다.

MDA는 아래 수식과 같이 정의된다.

(식 1)

여기에서 B 는 background 방사선량이고 K 는 abscissas of Gaussian distribution 이며, 식 1은 아래의 식 2와 같이 단순화 될 수 있다.

(식 2)

is denoted branching of interested peak,

t is measurement time

is energy peak efficiency(=검출기의 효율)

섬광체 검출기(12)와 콜리메이터(13)의 사이의 위치 및 섬광체 검출기(12)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 섬광체 검출기(12)가 측정대상 용기로부터 신호를 받는 영역을 결정할 수 있다. 즉, 섬광체 검출기(12)와 콜리메이터(13)의 사이의 위치 및 섬광체 검출기(12)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 유효시야 (UFOV, useful field of view)를 결정할 수 있다. 또한, 섬광체 검출기(12)와 콜리메이터(13)의 사이의 위치 및 섬광체 검출기(12)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 식 1 및 식 2에서 시스템 MDA을 결정하는 중요인자인 검출기의 효율(

)을 결정할 수 있다. 검출기의 효율은 측정대상 용기가 발산하는 방사선 중 섬광체 검출기(12)가 수신하는 방사선의 양을 의미할 수 있다. 섬광체 검출기(12)의 시야각이 넓을 수록 많은 방사선을 받을 것이므로 검출기의 효율은 시야각이 넓아질 수록 커질 수 있다. 또한 많은 방사선을 받아 측정대상 용기가 발산하는 방사선에 민감하게 반응할 것이므로 본 개시에서 검출기의 효율은 민감도와 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 민감도는 검출기가 수집하는 방사선량에 비례할 수 있다.

측정의 정확성은 균일도(intrinsic uniformity; IU)에 대응될 수 있다. 분석대상 용기가 너무 큰 경우 검출기 시스템(1)은 분석대상 용기를 한 번에 분석할 수 없다. 따라서 검출기 시스템(1)은 분석대상 용기를 복수 개의 보정체적들로 나누어서 측정할 수 있다. 분석대상 용기 내부의 방사선은 균일하게 분포되어 있다고 가정될 수 있다. 균일도는 복수 개의 보정체적들에 대해 각각 측정한 방사선 신호가 균일한 정도를 나타낼 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 분석대상 용기 내부의 방사선은 균일하게 분포된 것으로 가정되므로, 섬광체 검출기(12)가 모든 보정체적들에 대해 균일하게 방사선 신호를 측정했다는 것은 섬광체 검출기(12)의 측정의 정확도가 높다는 것을 의미할 수 있다.

균일도(IU)는 식 3과 같이 정의될 수 있다.

(식 3)

여기에서 max와 min은 측정대상 용기 또는 보정체적들에서 측정된 방사선 신호(activity)의 최대와 최소일 수 있다. activity는 방사선 신호 또는 방사성 물질의 농도와 관련될 수 있다. 섬광체 검출기(12)는 동일한 방사성 물체에 대해 여러번 방사선 신호를 측정하거나 동일한 방사성 물체의 여러 부위에 대한 방사선 신호를 측정하여 그 중 max 및 min값을 획득할 수 있다. 여기서 방사성 물체는 측정대상 용기일 수 있다. 아래에서 설명할 제 1 균일도 및 제 2 균일도는 식 3에 의하여 획득될 수 있다.

검출기의 효율에 대응되는 민감도의 극대화와 측정의 정확성 사이는 서로 상충될 수 있다. 왜냐하면, 검출기의 효율이 크다는 것은 시야각이 크다는 것이고, 섬광체 검출기(12)는 측정대상 용기의 외부에서 방사선을 많이 수신한다는 것이기 때문이다. 즉 섬광체 검출기(12)는 측정대상 용기에서 발산하지 않는 방사선까지 측정하기 때문이다.

검출기 시스템(1)은 섬광체 검출기(12)의 유효시야를 결정하기 위해서 민감도(검출기의 효율)와 균일도(IU)를 이용한다. 민감도(검출기의 효율)와 균일도(IU)는 유효시야를 결정하기 위한 FOM (figure of merit)일 수 있다. 또한 검출기 시스템(1)은 FOM이 최소화 되는 검출기의 유효시야를 결정하는 방법이 사용된다. 이미 설명한 바와 같이 검출기의 유효시야에 의하여 검출기 시스템(1)의 유효시야(UFOV)가 결정될 수 있다.

검출기 시스템(1)의 검출효율이 극대화되는 검출기 시스템(1)의 유효시야(UFOV)를 설정하기 위해서 검출기 시스템(1)은 다음의 절차를 수행할 수 있다. 검출기 시스템(1)의 검출효율은 MDA를 최소함으로써 달성될 수 있다.

섬광체 검출기(12)의 시야각(14)은 섬광체 검출기(12)의 측정범위를 한정하는 각도로서, 콜리메이터(13)의 돌출정도에 기초하여 결정될 수 있다.

메인 모듈은 콜리메이터(13)를 제어하여 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)을 40도이상으로부터 160도이하까지로 변화하며 검출기의 효율(민감도)과 균일도(IU) 를 계산할 할 수 있다. 메인 모듈은 시야각에 따른 검출기의 효율 및 균일도를 그래프로 나타낼 수 있다. 그래프의 가로축은 섬광체 검출기(12)의 시야각(14)을 나타낸다. 그래프의 왼쪽 세로축은 검출기의 효율(민감도)을 나타낸다. 또한 그래프의 오른쪽 세로축은 검출기의 균일도를 나타낸다.

이미 설명한 바와 같이 민감도와 균일도는 서로 상충하는 관계를 가질 수 있다. 따라서, 그래프에서 시야각(14)이 증가함에 따라 민감도는 증가하고 균일도는 감소할 수 있다.

메인 모듈은 그래프를 획득하기 위하여 1.0e^(-6)의 민감도를 0의 균일도와 대응시킬 수 있다. 또한 메인 모듈은 그래프를 획득하기 위하여 1.0의 민감도를 25의 균일도와 대응시킬 수 있다. 이에 따라 메인 모듈은 민감도와 균일도를 하나의 그래프에 나타낼 수 있다. 메인 모듈은 민감도와 균일도가 만나는 지점의 시야각(14)을 최적의 검출기의 유효시야로 정의할 수 있다. 예를 들어 메인 모듈은 섬광체 검출기(12)의 최적의 유효시야를 140도로 결정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 개시는 전술한 실시 예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 방사선의 카운트를 측정하는 반도체 검출기 및 방사선 스펙트럼을 획득하는 섬광체 검출기를 포함하는 검출기 모듈;
   상기 검출기 모듈을 제어하고 상기 검출기 모듈로부터 데이터를 수집하고, 수신된 데이터를 데이터 처리부로 송신하기 위한 메인 모듈; 및
   상기 검출기 모듈 및 상기 메인 모듈에서 수집된 데이터를 처리하여 최종 선량을 획득하기 위한 상기 데이터 처리부를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법에 있어서,
   상기 데이터 처리부가 상기 섬광체 검출기를 이용하여 방사성 물질에 대해 측정된 제 1 출력 신호를 획득하는 단계;
   상기 데이터 처리부가 상기 반도체 검출기를 이용하여 상기 방사성 물질에 대해 측정된 제 2 출력 신호를 획득하는 단계;
   상기 데이터 처리부가 상기 제 1 출력 신호로부터 제 1 선량을 결정하고, 상기 제 2 출력 신호로부터 제 2 선량을 결정하는 단계; 및
   상기 제 1 선량 및 상기 제 2 선량에 기초하여 최종 선량을 획득하는 단계를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 최종 선량을 획득하는 단계는,
   상기 데이터 처리부는 상기 제 1 선량이 미리 정해진 제 1 임계선량보다 크거나 같은지 결정하는 단계;
   상기 데이터 처리부는 상기 제 1 선량이 상기 제 1 임계선량보다 작은 경우, 상기 최종 선량을 상기 제 1 선량으로 결정하는 단계; 및
   상기 데이터 처리부는 상기 제 1 선량이 상기 제 1 임계선량보다 크거나 같은 경우, 상기 최종 선량을 상기 제 2 선량으로 결정하는 단계를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 최종 선량을 상기 제 2 선량으로 결정한 후, 상기 최종 선량이 미리 정해진 제 2 임계선량보다 크거나 같은지 결정하는 단계; 및
   상기 최종 선량이 상기 제 2 임계선량보다 크거나 같은 경우, 방사선량이 높음을 나타내는 알람을 출력하는 단계를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 최종 선량을 획득하는 단계는,
   상기 데이터 처리부는 상기 제 1 선량, 상기 제 2 선량, 상기 제 1 선량과 상기 제 2 선량의 차이값의 절대값, 미리 정해진 제 3 임계선량 및 미리 정해진 제 4 임계선량에 기초하여 6개의 최종 선량 결정 방법 중 하나를 선택하는 단계; 및
   상기 선택된 최종 선량 결정 방법에 기초하여 상기 최종 선량을 획득하는 단계를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
   

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