KR20010067005A - A Gas Detecting Chamber For Detecting Gamma Ray - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 감마선을 검출하기 위한 간극형 기체검출기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 감마선의 조사량이 고준위인 경우와 저준위인 경우에도 응용하여 적용할 수 있는 기체검출기에 관한 것이다.The present invention relates to a gap type gas detector for detecting gamma rays, and more particularly, to a gas detector that can be applied and applied even when the irradiation dose of gamma rays is high level and low level.
종래의 감마선 검출에 가장 널리 이용되는 Nal(Tl) 섬광검출기는 제한된 영역을 선별하여 감마선 양과 에너지를 측정하는데 적합하다. 그러나, 방사선의 에너지를 0.1% 이하의 해상도로 정확히 측정할 수 있는 게르마늄 반도체 검출기의 경우 검출효율이 매우 낮기 때문에 감마선의 양을 정밀하게 측정하는데 이용하기는 불합리한 점이 있었다. 그리고, 다중선 비례계수기(Multi-Wire Proportional Chamber)는 하전입자나 X-선을 검출하는데 적합하지만 검출기 기체와의 컴프턴 산란에 대한 산란 단면적이 매우 낮은 감마선의 경우 측정장치로 구성하기에는 부적합하였다.Nal (Tl) scintillation detector, which is most widely used for conventional gamma ray detection, is suitable for measuring gamma ray amount and energy by selecting a limited region. However, the germanium semiconductor detector, which can accurately measure energy of radiation with a resolution of 0.1% or less, has a low detection efficiency, which makes it unreasonable to use it to accurately measure the amount of gamma rays. The Multi-Wire Proportional Chamber is suitable for detecting charged particles or X-rays, but is not suitable for measuring devices in the case of gamma rays having a very low scattering cross section for Compton scattering with a detector gas.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 감마선을 검출하기 위한 간극형 기체검출기를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a gap type gas detector for detecting gamma rays.
본 발명의 제 2 목적은 핵폐기물 주변이나 방사성 원소를 이용하는 환경에서 발생하는 감마선을 모니터링하는 대용량 간극형 기체검출기를 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a large-capacity gap gas detector for monitoring gamma rays generated in the environment around nuclear waste or using radioactive elements.
본 발명의 제 3 목적은 감마선의 조사량이 고준위인 경우와 저준위인 경우에각각 검출할 수 있는 기체검출기를 제공하는 것이다.It is a third object of the present invention to provide a gas detector which can be detected when the irradiation dose of gamma rays is high level and low level, respectively.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 상호 소정 간극을 형성하는 제 1저항판(11)과 제 2 저항판(12), 상기 제 1 저항판의 일면에 형성된 제 1 전극(13)과 상기 제 2 저항판(12)의 일면에 형성된 제 2 전극(14), 상기 간극은 가스(15)로 충진되어 밀봉된 제 1 검출기(130); 상기 제 1 검출기(130)의 상면에 형성되어 일방향 전기신호를 검출하는 제 1 시그널 스트립(110); 상기 제 1 검출기(130)의 하면에 설치된 절연판(150); 상기 절연판(150)의 하면에 설치되고, 상기 제 1 검출기(130)와 동일한 구조를 갖는 제 2 검출기(140); 상기 제 2 검출기(140)의 하면에 설치되어 상기 제 1 시그널 스트립(110)의 검출방향의 수직방향 전기신호를 검출하는 제 2 시그널 스트립(120); 상기 제 2 시그널 스트립(120)의 하면에 설치된 베이스 패널(160); 및 상기 제 1 시그널 스트립(110)과 상기 제 2 시그널 스트립(120)의 가장자리에 결합되는 다수의 클램프(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 감마선을 검출하는 간극형 기체검출기에 의하여 달성된다.The object of the present invention as described above, the first resistor plate 11 and the second resistor plate 12, the first electrode 13 and the second formed on one surface of the first resistance plate to form a predetermined gap with each other. A second electrode 14 formed on one surface of the resistance plate 12, the gap being filled with a gas 15, and a first detector 130 sealed; A first signal strip 110 formed on an upper surface of the first detector 130 to detect a one-way electrical signal; An insulating plate 150 provided on a bottom surface of the first detector 130; A second detector 140 installed on a lower surface of the insulating plate 150 and having the same structure as the first detector 130; A second signal strip (120) mounted on a lower surface of the second detector (140) to detect an electrical signal in a vertical direction in a detection direction of the first signal strip (110); A base panel 160 installed on a bottom surface of the second signal strip 120; And a plurality of clamps 170 coupled to edges of the first signal strip 110 and the second signal strip 120. A gap type gas detector for detecting a gamma ray is provided.
뿐만 아니라 상기와 같은 본 발명의 목적은, 상호 소정 간극을 형성하는 제 1저항판(11)과 제 2 저항판(12), 상기 제 1 저항판의 일면에 형성된 제 1 전극(13)과 상기 제 2 저항판(12)의 일면에 형성된 제 2 전극(14), 상기 간극은 가스(15)로 충진되어 밀봉된 제 3 검출기(131); 상기 제 3 검출기(131)의 상면에 형성되어 일방향 전기신호를 검출하는 제 1 시그널 스트립(110); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 3 검출기(131)의 하면에 설치된 제 4 검출기(132); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 4 검출기(132)의 하면에 설치된 제5 검출기(133); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 5 검출기(133)의 하면에 설치된 제 6 검출기(134); 상기 제 6 검출기(133)의 하면에 설치된 절연판(150); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 절연판(150)의 하면에 설치된 제 7 검출기(141); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 7 검출기(141)의 하면에 설치된 제 8 검출기(142); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 8 검출기(142)의 하면에 설치된 제 9 검출기(143); 상기 제 3 검출기(131)와 동일한 구성이고, 상기 제 9 검출기(143)의 하면에 설치된 제 10 검출기(144); 상기 제 10 검출기(144)의 하면에 설치되어 상기 제 1 시그널 스트립(110)의 검출방향의 수직방향 전기신호를 검출하는 제 2 시그널 스트립(120); 상기 제 2 시그널 스트립(120)의 하면에 설치된 베이스 패널(160); 및 상기 제 1 시그널 스트립(110)과 상기 제 2 시그널 스트립(120)의 가장자리에 결합되는 다수의 클램프(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 감마선을 검출하는 간극형 기체검출기에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object of the present invention as described above, the first resistance plate 11 and the second resistance plate 12 to form a predetermined gap between each other, the first electrode 13 formed on one surface of the first resistance plate and the A second electrode 14 formed on one surface of the second resistance plate 12, and the gap is filled with a gas 15 and sealed with a third detector 131; A first signal strip 110 formed on an upper surface of the third detector 131 to detect a one-way electrical signal; A fourth detector 132 having the same configuration as that of the third detector 131 and provided on a bottom surface of the third detector 131; A fifth detector 133 having the same configuration as the third detector 131 and provided on a lower surface of the fourth detector 132; A sixth detector 134 having the same configuration as the third detector 131 and provided on a lower surface of the fifth detector 133; An insulating plate 150 provided on a bottom surface of the sixth detector 133; A seventh detector 141 having the same configuration as that of the third detector 131 and provided on a lower surface of the insulating plate 150; An eighth detector 142 having the same configuration as the third detector 131 and provided on a bottom surface of the seventh detector 141; A ninth detector 143 having the same configuration as the third detector 131 and provided on a lower surface of the eighth detector 142; A tenth detector 144 having the same configuration as the third detector 131 and provided on a lower surface of the ninth detector 143; A second signal strip (120) mounted on a bottom surface of the tenth detector (144) to detect an electrical signal in a vertical direction in a detection direction of the first signal strip (110); A base panel 160 installed on a bottom surface of the second signal strip 120; And a plurality of clamps 170 coupled to the edges of the first signal strip 110 and the second signal strip 120, and can also be achieved by a gap type gas detector for detecting gamma rays. have.
그리고, 상기 제 1 시그널 스트립(110)에는 전기신호를 증폭하여 이산신호로 변환하는 제 1 전단전자장치(Front Electronics Board)(115)가 다수개 설치되고, 상기 제 2 시그널 스트립(120)에는 전기신호를 증폭하여 이산신호로 변환하는 제 2 전단전자장치(Front Electronics Board)(125)가 다수개 설치되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the first signal strip 110 is provided with a plurality of first electronic boards (Front Electronics Board) (115) for amplifying an electric signal and converting it into a discrete signal, the second signal strip (120) Preferably, a plurality of second front electronics boards 125 are provided to amplify the signals and convert them into discrete signals.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
도 1은 감마선 검출을 위한 기체검출기의 검출원리를 설명하기 위한 단일 간극형 기체 검출기의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a single-gap gas detector for explaining the detection principle of a gas detector for detecting gamma rays;
도 2은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 감마선을 검출하는 간극형 기체검출기의 분해사시도,2 is an exploded perspective view of a gap type gas detector for detecting gamma rays according to a first embodiment of the present invention;
도 3는 도 2에 도시된 기체검출기의 단면도,3 is a cross-sectional view of the gas detector shown in FIG.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기체검출기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a gas detector according to a second embodiment of the present invention.
<도면중 주요부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
10, 100 : 기체검출기 11 : 제 1 저항판,10, 100: gas detector 11: the first resistance plate,
12 : 제 2 저항판, 13 : 제 1 전극,12: second resistance plate, 13: first electrode,
14 : 제 2 전극, 15 : 가스,14: second electrode, 15: gas,
17 : 감마선 18 : 이온사태,17 gamma ray 18 ion avalanche,
19 : 시그널 스트립, 110 : 제 1 시그널 스트립,19: signal strip, 110: first signal strip,
120 : 제 2 시그널 스트립, 130 : 제 1 검출기,120: second signal strip, 130: first detector,
140 : 제 2 검출기, 150 : 절연판,140: second detector, 150: insulating plate,
160 : 베이스패널, 170 : 클램프,160: base panel, 170: clamp,
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to describe the present invention in detail.
도 1은 감마선 검출을 위한 기체검출기(10)의 검출원리를 설명하기 위한 단일 간극형 기체 검출기의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 저항판(11)과 제 2 저항판(12)은 약 2mm 정도의 간극을 유지한 채 이격되어 있다.이러한 저항판(11, 12)은 저항이 높은 페놀수지 등으로 제작될 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a single-gap gas detector for explaining the detection principle of the gas detector 10 for detecting gamma rays. As shown in FIG. 1, the first resistance plate 11 and the second resistance plate 12 are spaced apart while maintaining a gap of about 2 mm. These resistance plates 11 and 12 have high resistance to phenol. Resin and the like.
제 1 저항판(11)의 상면에는 제 1 전극(13)이 구비되고, 제 2 저항판(12)의 하면에는 제 2 전극(14)이 구비되어 있다. 간극 사이에는 가스(15)가 충진되어 밀봉되어 있고, 제 2 전극(14)의 하면에는 전기적 신호를 검출할 수 있도록 다수의 구리판으로 이루어진 시그널 스트립(19)이 설치되어 있다. 시그널 스트립(19)은 두께 약 0.1 mm, 폭 약 50 mm 정도의 구리띠를 연속적으로 배열한 구조이다. 가스(15)는 필요로 하는 동작조건을 만들어주기 위하여 특별한 조합을 갖는 가스(15)를 주입하기도 하고, 부탄이나 메탄가스를 주입하기도 한다.The first electrode 13 is provided on the upper surface of the first resistance plate 11, and the second electrode 14 is provided on the lower surface of the second resistance plate 12. A gas 15 is filled and sealed between the gaps, and a signal strip 19 made of a plurality of copper plates is provided on the lower surface of the second electrode 14 so as to detect an electrical signal. The signal strip 19 has a structure in which copper strips having a thickness of about 0.1 mm and a width of about 50 mm are continuously arranged. The gas 15 may inject a gas 15 having a special combination, or inject butane or methane gas to create the required operating conditions.
이하에서는 상기와 같은 기체검출기의 동작에 대해 설명하기로 한다. 즉, 제 1 전극(13)에 약 10 kV정도의 고전압을 가하고, 제 2 전극(14)을 접지시킨다. 그리고, 핵폐기물이나 방사선원소가 이용되는 지역에서 발생하는 감마선(17)을 통과시킨다. 그러면 기체검출기(10)를 통과하는 감마선(17)이 기체(15)간극을 이루는 제 2전극(12)과의 컴프톤 산란에 의해 전자를 생성한다. 생성된 전자는 저항판 사이의 높은 전기장에 의해 이온사태(Ionization Avalanche)(18)를 형성한다. 그러면, 이온사태(18)에 의해 발생하는 전자기적 충격파를 이용하여 시그널 스트립(19)이 전기적 신호를 생성한다. 이러한 신호를 검출하므로써 감마선을 검출할 수 있다.Hereinafter, the operation of the gas detector as described above will be described. That is, a high voltage of about 10 kV is applied to the first electrode 13, and the second electrode 14 is grounded. Then, a gamma ray 17 generated in an area where nuclear waste or a radiation element is used is passed. Then, the gamma ray 17 passing through the gas detector 10 generates electrons by compton scattering with the second electrode 12 forming the gap of the gas 15. The generated electrons form Ionization Avalanche 18 by the high electric field between the resistive plates. The signal strip 19 then generates an electrical signal using electromagnetic shock waves generated by the ion avalanche 18. By detecting such a signal, gamma rays can be detected.
도 2은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 감마선을 검출하는 간극형 기체검출기의 분해사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 기체검출기의 단면도이다. 제 1 실시예의 기체검출기는 단위시간 및 면적당 입사하는 감마선의 양이 106Hz/cm2이상인 경우, 즉 감마선의 조사량이 고준위인 경우에 감마선을 검출하기 위하여 사용된다.FIG. 2 is an exploded perspective view of a gap type gas detector for detecting gamma rays according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas detector shown in FIG. The gas detector of the first embodiment is used to detect gamma rays when the amount of incident gamma rays per unit time and area is 10 6 Hz / cm 2 or more, that is, when the irradiation dose of gamma rays is high.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 검출기(130)는 도 1에 도시된 기체검출기(10)중 시그널 스트립(19)을 제외하고, 동일한 구성을 갖는다. 제 1 검출기(130)의 상면에는 제 1 시그널 스트립(110)이 배치되어 있다. 제 1 시그널 스트립(110)은 다수의 동판띠가 일방향으로 균일하게 배열되어 전기적 신호를 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 제 1 시그널 스트립(110)의 일부에는 제 1 전방전자장치(Front & Electronics Board, FEB)(115)가 설치되어 있다. 이러한 제 1 전방전자장치(115)는 시그널 스트립에서 검출된 전기신호를 증폭한 뒤 이산신호(디지털 신호)로 변환하는 기능을 갖고 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the first detector 130 has the same configuration, except for the signal strip 19 of the gas detector 10 shown in FIG. 1. The first signal strip 110 is disposed on the upper surface of the first detector 130. The first signal strip 110 has a plurality of copper strips uniformly arranged in one direction to detect an electrical signal. A portion of the first signal strip 110 is provided with a first front electronic device (FEB) 115. The first front electronic device 115 has a function of amplifying an electric signal detected from a signal strip and converting the signal into a discrete signal (digital signal).
제 1 검출기(130)의 하면에는 소정 두께를 갖는 절연판(150)이 배칭되어 있다. 절연판(150)의 하면에는 상기 제 1 검출기(130)와 동일한 구성의 제 2 검출기(140)가 배치되어 있다. 그리고, 제 2 검출기(140)의 하면에는 제 2 시그널 스트립(120)이 배치되어 있다. 제 2 시그널 스트립(120)은 제 1 시그널 스트립(110)과 동일한 구조이나 설치된 방향이 제 1 시그널 스트립(120)과는 직각을 이루도록 놓여 있다. 이와 같은 배치로 인하여 제 1 시그널 스트립(110)과 제 2 시그널 스트립(120)의 신호를 조합할 경우 감마선의 강도를 2차원으로 분석할 수 있다. 제 2 시그널 스트립(120)의 일부에도 제 1 전방전자장치(115)와 동일한 구성과 기능을 갖고, 설치위치는 직각을 이루는 제 2 전방 전자장치(125)가 설치되어 있다.The insulating plate 150 having a predetermined thickness is disposed on the lower surface of the first detector 130. The second detector 140 having the same configuration as the first detector 130 is disposed on the lower surface of the insulating plate 150. The second signal strip 120 is disposed on the bottom surface of the second detector 140. The second signal strip 120 is laid so that the same structure as the first signal strip 110 or the installed direction is perpendicular to the first signal strip 120. Due to this arrangement, when the signals of the first signal strip 110 and the second signal strip 120 are combined, the intensity of the gamma ray may be analyzed in two dimensions. A part of the second signal strip 120 has the same configuration and function as the first front electronic device 115, and the second front electronic device 125 is installed at a right angle at an installation position.
제 2 시그널 스트립(120)의 하면에는 내부를 보호하고 형상을 유지하기 위한 베이스패널(160)이 구성되어 있다. 그리고, 최하부의 베이스패널(160)과 최상부의 제 1 시그널 스트립(110)의 가장자리에는 4개의 클램프(170)가 결합되어 단단한 조립이 이루어지도록 한다.The lower surface of the second signal strip 120 is configured with a base panel 160 to protect the interior and maintain the shape. In addition, four clamps 170 are coupled to the edges of the lowermost base panel 160 and the uppermost first signal strip 110 to form a rigid assembly.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기체검출기의 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 기체검출기는 감마선의 양이 10 Hz/cm2이하인 경우 즉 감마선의 조사량이 저준위인 경우에 10% 이상의 검출효율을 얻기 위해 사용한다.4 is a cross-sectional view of a gas detector according to a second embodiment of the present invention. The gas detector according to the second embodiment is used to obtain a detection efficiency of 10% or more when the amount of gamma rays is 10 Hz / cm 2 or less, that is, when the irradiation amount of gamma rays is low.
도 4에 도시된 바와 같이 도 3에 도시된 기체검출기와 대체적으로 유사하나, 제 1 시그널 스트립(110)과 절연판(150) 사이에 제 3 검출기(131), 제 4검출기(132), 제 5 검출기(133), 제 6 검출기(134)가 설치되고, 절연판(150)과 제 2 시그널 스트립(120) 사이에 제 7 검출기(141), 제 8검출기(142), 제 9 검출기(143) 및 제 10 검출기(144)가 설치된다는 차이점이 있다.Although generally similar to the gas detector shown in FIG. 3 as shown in FIG. 4, a third detector 131, a fourth detector 132, and a fifth detector are disposed between the first signal strip 110 and the insulating plate 150. The detector 133 and the sixth detector 134 are installed, and the seventh detector 141, the eighth detector 142, the ninth detector 143, and the insulating plate 150 between the second signal strip 120 and The difference is that the tenth detector 144 is installed.
즉, 감마선의 양이 10 Hz/cm2이하인 경우 검출효율을 높이기 위해 다중간극으로 구성된 기체검출기를 사용한다.That is, when the amount of gamma rays is 10 Hz / cm 2 or less, a gas detector composed of multiple gaps is used to increase detection efficiency.
본 발명에서는 이중 간극의 기체검출기, 8겹의 기체검출기를 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며, 실험조건에 따라 2 ∼ 16 겹의 기체검출기를 활용할 수 있다. 예를 들어, 1MHz/cm2 이상의 고준위 방사선을 측정해야 하는 경우 검출기의 효율을 1% 이하로 낮추기 위해 단일 간극의 기체검출기를 구성할 수 있다.In the present invention, a double gap gas detector and an eight-ply gas detector are illustrated and described, but the present invention is not limited thereto, and two to sixteen-ply gas detectors may be used depending on experimental conditions. For example, if high-level radiation above 1 MHz / cm2 needs to be measured, a single gap gas detector can be configured to reduce the detector's efficiency to 1% or less.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 감마선을 검출하는 간극형 기체검출기에 의하면 신호발생시간이 빠르기 때문에, 고준위 방사선의 조사량을 측정하는데있어 기존의 Nal(Tl) 섬광계수기 또는 게르마늄 반도체 검출기에 비해 이상적이다.As described above, since the signal generation time is fast according to the gap type gas detector for detecting gamma rays according to the present invention, it is ideal for measuring the dose of high-level radiation compared to the conventional Nal (Tl) scintillation counter or germanium semiconductor detector. .
또한, 감마선의 조사량이 고준위인 경우와 저준위인 경우에 기체검출기를 적절히 구성하여 활용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that the gas detector can be properly configured and utilized in the case where the irradiation amount of gamma rays is high level and low level.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
Claims (3)
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| KR (1) | KR100411605B1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3273875B2 (en) * | 1995-07-06 | 2002-04-15 | アロカ株式会社 | Neutron detector |
-
2000
- 2000-11-18 KR KR10-2000-0068790A patent/KR100411605B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100411605B1 (en) | 2003-12-18 |
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