KR20200009344A - 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법 - Google Patents

다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법 Download PDF

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Abstract

본원발명은 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기에 관한 것으로 상세하게는 주변에서 방출되는 방사선을 검출하는 장치에 있어서, 입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)와, 상기 섬광체 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체의 외면에 결합되는 반사체와, 상기 섬광체의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)으로 구성되되, 상기 섬광체, 반사체 및 광전자증배관으로 이루어진 장치가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 발명은 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법에 관한 것으로 상세하게는 통행로를 따라 움직이는 물체에서 방출되는 방사선 검출방법에 있어서, (a)입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)와, 상기 섬광체 내부의 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체의 외면에 결합되는 반사체와, 상기 섬광체의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)으로 구성되는 방사성 핵종 검출기가 통행로 일측에 설치되는 단계와, (b) 통행로를 따라 움직이는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선이 상기 섬광체에 입사되는 단계와, (c) 상기 섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 발생한 빛이 광전자증배관으로 포집되는 단계와, (d) 상기 광전자증배관에서 상기 포집된 빛을 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계 및, (e) 상기 광전자증배관으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법{ A radionuclide detector based on multi-array plastic scintillator and the radiation detect method using it }
본 발명은 통로에 설치되어 통행하는 물체에서 방출되는 방사성 핵종을 검출하는 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법에 관한 것이다.
방사성 핵종 검출기는 임의의 방사성 핵종 고유의 방사선 에너지를 측정 및 분석하는 장치이다.
방사선 검출기 중 섬광체를 사용하는 섬광검출기는 에너지를 받으면 빛을 방출하는 성질을 이용하여 발생된 빛의 양을 측정하여 입사된 방사선의 에너지를 확인할 수 있다. 이 검출기에 쓰이는 섬광체에는 크게 유기섬광체와 무기섬광체가 있다.
무기섬광체는 방사선과의 반응에서 광전효과 발생 비율이 높아 에너지 스펙트럼 상에서 뚜렷하게 나타나는 광전 피크의 에너지를 기준으로 방사성 핵종을 손쉽게 분석할 수 있으나 비용이 비싸다는 단점을 가진다. 이에 비해 유기섬광체는 대면적 성형이 용이하고 가격이 저렴하다는 장점을 가지나, 컴프턴 산란의 발생 빈도가 높아 핵종분별에 이용되는 광전피크가 발생할 확률이 낮고 에너지 스펙트럼 상에 컴프턴 산란에 의한 넓은 분포의 컴프턴 단애가 발생할 확률이 높으므로 유사한 컴프턴 단애 영역 에너지를 보이는 핵종이 동시에 존재할 경우 정확한 핵종분별이 어려운 단점이 있다.
불법 방사성물질의 유통 감시를 위해 공항과 항만과 같은 국경지대에서는 현재 방사선-감시기(radiation portal monitor, RPM)을 설치 및 운용 중이며, 이때 사용되는 감시기는 컨테이너와 같이 넓은 검색 범위를 빠른 시간 내에 모니터링 할 수 있도록 저렴한 비용으로 대면적 제작이 가능한 유기 섬광체 일종인 플라스틱 재질의 섬광체를 기반으로 한다.
그러나 대면적 섬광체를 사용하는 방사선 감지기는 방사선이 섬광체 내부에서 반응하여 발생된 광자를 처리하는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)이 섬광체 크기에 비해 현저히 좁은 면적을 가지며 이로 인해 발생한 빛의 섬광체 내부에서 자가흡수가 되는 현상으로 인해 낮은 계측효율을 보이므로 정확한 핵종분별을 기대하기 어렵다.
대한민국 등록특허 제10-0931372호 대한민국 등록특허 제10-1051126호
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 항만 또는 공항을 통과하는 물체 또는 사람에서 방출되는 방사선을 손쉽게 검출하여 불법 방사성물질의 유통을 관리하거나 방사능에 오염된 물체 또는 사람이 출입할 수 없도록 모니터링하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본원발명은 주변에서 방출되는 방사선을 검출하는 장치에 있어서, 입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)와, 상기 섬광체 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체의 외면에 결합되는 반사체와, 상기 섬광체의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)으로 구성되되, 상기 섬광체, 반사체 및 광전자증배관으로 이루어진 장치가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 발명은 통행로를 따라 움직이는 물체에서 방출되는 방사선 검출방법에 있어서, (a)입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)와, 상기 섬광체 내부의 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체의 외면에 결합되는 반사체와, 상기 섬광체의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)으로 구성되는 방사성 핵종 검출기가 통행로 일측에 설치되는 단계와, (b) 통행로를 따라 움직이는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선이 상기 섬광체에 입사되는 단계와, (c) 상기 섬광체에 입사된 방사선이 섬광체와 반응하여 발생한 빛이 광전자증배관으로 포집되는 단계와, (d) 상기 광전자증배관에서 상기 포집된 빛을 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계 및, (e) 상기 광전자증배관으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법을 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 육각기둥 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)를 반복 배치하여 광자 포집율을 높이고 각 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)를 통해 계수된 스펙트럼을 합하여 컴프턴 단애(compton edge) 영역의 비율을 극대화함으로써 측정효율의 향상을 기대할 수 있다.
둘째, 본 발명은 통과되는 물체에서 방출되는 방사성물질을 민감하게 검출할 수 있어 불법적으로 유통되는 방사성물질의 통제가 가능하며, 방사능에 오염된 물체 또는 사람이 출입을 막을 수 있다.
도1은 본원발명의 방사성 핵종 검출기에 관한 사시도이다.
도2는 도1의 평면도이다.
도3은 도1의 측면도이다.
도4는 본원발명의 방사성 핵종 검출기가 다수개 적층된 도면이다.
도5는 본원발명의 방사성 핵종 검출기가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건에서 방출되는 방사선을 검출하는 도면이다.
도6은 본원발명의 방사선 검출방법을 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법의 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본원발명의 방사성 핵종 검출기에 관한 사시도이고, 도2는 도1의 평면도이다. 도3은 도1의 측면도이다.
도4는 본원발명의 방사성 핵종 검출기가 다수개 적층된 도면이다.
도5는 본원발명의 방사성 핵종 검출기가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건에서 방출되는 방사선을 검출하는 도면이다.
본원발명은 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기에 관한 것으로 상세하게는 주변에서 방출되는 방사선을 검출하는 장치에 있어서, 입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)(100)와, 상기 섬광체(100) 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 반사체(200)와, 상기 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)으로 구성되되, 상기 섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 장치가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본원발명은 섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)로 통행로에 설치되어 통행하는 물건(차량 등) 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하여 불법 방사성물질의 유통이나 방사능에 오염된 물건(차량 등) 또는 사람의 출입을 막을 수 있는 장치이다.
방사성 핵종 검출기는 임의의 방사성 핵종 고유의 방사선 에너지를 측정 및 분석하는 장치이다.
방사선 검출기 중 섬광체를 사용하는 섬광검출기는 에너지를 받으면 빛을 방출하는 성질을 이용하여 발생된 빛의 양을 측정하여 입사된 방사선의 에너지를 확인할 수 있다. 이 검출기에 쓰이는 섬광체에는 크게 유기섬광체와 무기섬광체가 있다.
무기섬광체는 방사선과의 반응에서 광전효과 발생 비율이 높아 에너지 스펙트럼 상에서 뚜렷하게 나타나는 광전 피크의 에너지를 기준으로 방사성 핵종을 손쉽게 분석할 수 있으나 비용이 비싸다는 단점을 가진다. 이에 비해 유기섬광체는 대면적 성형이 용이하고 가격이 저렴하다는 장점을 가지나, 컴프턴 산란의 발생 빈도가 높아 핵종분별에 이용되는 광전피크가 발생할 확률이 낮고 에너지 스펙트럼 상에 컴프턴 산란에 의한 넓은 분포의 컴프턴 단애가 발생할 확률이 높으므로 유사한 컴프턴 단애 영역 에너지를 보이는 핵종이 동시에 존재할 경우 정확한 핵종분별이 어려운 단점이 있다.
불법 방사성물질의 유통 감시를 위해 공항과 항만과 같은 국경지대에서는 현재 방사선-감시기(radiation portal monitor, RPM)을 설치 및 운용 중이며, 이때 사용되는 감시기는 컨테이너와 같이 넓은 검색 범위를 빠른 시간 내에 모니터링 할 수 있도록 저렴한 비용으로 대면적 제작이 가능한 유기 섬광체 일종인 플라스틱 재질의 섬광체를 기반으로 한다.
그러나 대면적 섬광체를 사용하는 방사선 감지기는 방사선이 섬광체 내부에서 반응하여 발생된 광자를 처리하는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)이 섬광체 크기에 비해 현저히 좁은 면적을 가지며 이로 인해 발생한 빛의 섬광체 내부에서 자가흡수가 되는 현상으로 인해 낮은 계측효율을 보이므로 정확한 핵종분별을 기대하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 항만 또는 공항을 통과하는 물체 또는 사람에서 방출되는 방사선을 손쉽게 검출하여 불법 방사성물질의 유통을 관리하거나 방사능에 오염된 물체 또는 사람이 출입할 수 없도록 모니터링하는 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법을 제공함에 있다.
본 발명은 육각기둥 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)를 반복 배치하여 광자 포집율을 높이고 각 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)를 통해 계수된 스펙트럼을 합하여 컴프턴 단애(compton edge) 영역의 비율을 극대화함으로써 측정효율의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명은 통과되는 물체에서 방출되는 방사성물질을 민감하게 검출할 수 있어 불법적으로 유통되는 방사성물질의 통제가 가능하며, 방사능에 오염된 물체 또는 사람이 출입을 막을 수 있다.
섬광체(100)는 입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는다. 섬광체(100)는 주변의 방사선을 효율적으로 감지할 수 있는 다분할 플라스틱 섬광결정이다. 섬광체(100)는 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 빛을 발생시키는 구성이다. 섬광체(100)는 형상이 다양한 형상으로 형성될 수 있는데 일례로 단면이 육각형인 육각기둥 형상으로 제작될 수 있다. 섬광체(100)는 육각 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)로 광자 포집율을 높이고 각 PMT(photomultiplier tube, 광전자증배관)를 통해 계수된 스펙트럼을 합하여 컴프턴 단애(compton edge) 영역의 비율을 극대화함으로써 측정효율의 향상을 기대할 수 있다. 본 발명은 기존의 직육면체 모양의 섬광체와는 달리 육각기둥 형태로 분할 된 섬광체의 후면에 각각 광전자증배관을 결합하는 형태를 가지고 있
섬광체(100)는 물건(차량 등) 또는 사람에서 방출되는 방사선의 포집율을 높이기 위하여 다수 개가 서로 결합되거나 적층되어 일정한 구조물 형상을 형성시킬 수 있는데 예를 들어 다수 개가 일면이 서로 맞닿도록 붙어 있고, 상기 붙어 있는 다수개의 상기 섬광체(100)가 다수개로 적층되어 일정한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 섬광체(100)는 필요에 따라 다수개가 일렬로 결합되고 다시 일렬로 결합된 다수개의 섬광체(100)가 적층되는 구조로 형성될 수 있다. 일례로 5개의 섬광체(100)가 일렬로 결합된 후 그 위에 4개의 섬광체(100)가 일렬로 결합되어 적층되고, 다시 그 위에 5개의 섬광체(100)가 일렬로 결합되어 적층되는 구조로 14개의 섬광체(100)가 3층 구조 형태로 형성될 수 있다.
섬광체(100)는 소요되는 강도 및 역할을 만족할 수 있으면 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 플라스틱 섬광체로 폴리비닐톨루엔(Polyvinyl toluene, PVT)이 사용될 수 있다.
반사체(200)는 섬광체(100) 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 부재이다. 반사체(200)는 빛이 외부로 방출되지 않도록 다양한 두께로 제작될 수 있는데 일례로 1.2mm 두께로 제작될 수 있다. 또한, 다수개의 반사체(200)가 사용되어 섬광체(100)의 길이방향 외주면을 감싸는 경우 반사체(200)가 맞닿는 곳에 빛이 외부로 방출되지 않도록 테이프 등이 사용될 수 있다. 반사체(200)는 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 테프론(teflon) 테이프가 사용될 수 있다.
광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)은 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 구성이다. 광전자증배관(300)은 상기 섬광체(100)의 굴절율과 유사하게 맞추기 위해 optical grease 및 optical pad 가 사용되어 상기 섬광체(100)에 부착될 수 있다. 광전자증배관(300)은 섬광체(100)가 다수개 사용되는 경우 다수개의 섬광체(100) 각각에 결합되는 구조로되어 있다. 즉, 광전자증배관(300)은 사용되는 섬광체(100)의 개수 만큼 사용된다.
섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)는 통행로에서 일정거리 떨어진 곳에 설치될 수 있는데 일례로 2.5m 떨어진 곳에 설치될 수 있다. 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)는 다양한 곳에서 설치될 수 있는데 주로 공항이나 항만에 설치되어 통행하는 물건(차량 등) 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출할 수 있는 장치이다. 즉, 방사성 핵종 검출기(10)는 통과되는 물체에서 방출되는 방사성물질을 민감하게 검출할 수 있어 방사능에 오염된 물건 또는 사람이 출입을 막을 수 있다.
본 발명은 육각기둥 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)를 반복 배치하여 광자 포집율을 높이고 각 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)를 통해 계수된 스펙트럼을 합하여 컴프턴 단애(compton edge) 영역의 비율을 극대화함으로써 측정효율의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 연결된 시스템은 광전자증배관(300)으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출자가 직접 확인할 수 있다.
본 발명의 방사성 핵종 검출기(10)는 기존의 직육면체 모양의 섬광체와는 달리 육각기둥 형태로 분할 된 섬광체(100)의 후면에 각각 광전자증배관(300)을 결합하는 형태를 가지고 있어, 기존 직육면체 형태의 단일 섬광체와 한 개의 광전자증배관을 사용하여 방사선을 측정하면 섬광체 내 방사선의 반응위치에 따라 섬광빛의 포집확률이 달라지고, 전반적으로 생성된 섬광빛의 양 대비 광전자증배관에 포집된 섬광빛의 양의 효율은 10% 미만인 문제점을 극복할 수 있는 장치이다. 즉, 본 발명의 방사성 핵종 검출기(10)는 방사선의 반응위치에 따른 섬광빛의 포집확률은 거의 균일하고 섬광체 내부에서 생성된 섬광빛의 양 대비 광전자증배관에 포집된 섬광빛의 양의 효율은 35% 이상이다. 따라서 본 발명의 방사성 핵종 검출기(10)는 동일한 시간동안 측정 시 기존의 대면적 플라스틱 섬광검출기 비해 계수 효율이 증가하여 에너지 스펙트럼의 통계적 변동이 작아질 것이고, 방사선의 반응위치 별 섬광빛의 포집확률분포가 거의 유사하기 때문에 기존에 비해 에너지 분해능이 증대될 것이다.
도6은 본원발명의 방사선 검출방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 또 다른 발명인 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법에 관한 것으로 상세하게는 통행로를 따라 움직이는 물체에서 방출되는 방사선 검출방법에 있어서, (a)입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)(100)와, 상기 섬광체(100) 내부의 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 반사체(200)와, 상기 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)으로 구성되는 방사성 핵종 검출기(10)가 통행로 일측에 설치되는 단계와, (b) 통행로를 따라 움직이는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선이 상기 섬광체(100)에 입사되는 단계와, (c) 상기 섬광체(100)에 입사된 방사선이 상기 섬광체(100)와 반응하여 발생되는 빛이 광전자증배관(300)으로 포집되는 단계와, (d) 상기 광전자증배관(300)에서 상기 포집된 빛을 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계 및, (e) 상기 광전자증배관(300)으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본원발명은 (a)단계 내지 (e)단계로 이루어진 방사성 핵종 검출기(10)를 이용한 방사선 검출방법으로 통행로에 설치된 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)로 통행하는 물건(차량 등) 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하여 불법 방사성물질의 유통이나 방사능에 오염된 물건(차량 등) 또는 사람의 출입을 막을 수 있는 방법이다.
(a)단계는 출입하는 물건 또는 사람으로부터 방사능을 검출하여 출입을 통제하기 위해 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)가 통행로 일측에 설치되는 단계이다. 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기(10)는 섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 구성된다.
섬광체(100)는 입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는다. 섬광체(100)는 주변의 방사선을 효율적으로 감지할 수 있는 섬광결정이다. 섬광체(100)는 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 빛을 발생시키는 구성이다. 섬광체(100)는 형상이 다양한 형상으로 형성될 수 있는데 일례로 단면이 육각형인 육각기둥 형상으로 제작될 수 있다. 섬광체(100)는 육각 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)로 광자 포집율을 높이고 각 PMT(photomultiplier tube, 광전자증배관)를 통해 계수된 스펙트럼을 합하여 컴프턴 단애(compton edge) 영역의 비율을 극대화함으로써 측정효율의 향상을 기대할 수 있다. 본 발명은 기존의 직육면체 모양의 섬광체와는 달리 육각기둥 형태로 분할 된 섬광체의 후면에 각각 광전자증배관을 결합하는 형태를 가지고 있
섬광체(100)는 물건(차량 등) 또는 사람에서 방출되는 방사선의 포집율을 높이기 위하여 다수 개가 서로 결합되거나 적층되어 일정한 구조물 형상을 형성시킬 수 있는데 예를 들어 다수 개가 일면이 서로 맞닿도록 붙어 있고, 상기 붙어 있는 다수개의 상기 섬광체(100)가 다수개로 적층되어 일정한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 섬광체(100)는 필요에 따라 다수개가 일렬로 결합되고 다시 일렬로 결합된 다수개의 섬광체(100)가 적층되는 구조로 형성될 수 있다. 일례로 5개의 섬광체(100)가 일렬로 결합된 후 그 위에 4개의 섬광체(100)가 일렬로 결합되어 적층되고, 다시 그 위에 5개의 섬광체(100)가 일렬로 결합되어 적층되는 구조로 14개의 섬광체(100)가 3층 구조 형태로 형성될 수 있다.
섬광체(100)는 소요되는 강도 및 역할을 만족할 수 있으면 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 플라스틱 섬광체로 폴리비닐톨루엔(Polyvinyl toluene, PVT)이 사용될 수 있다.
반사체(200)는 섬광체(100) 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 부재이다. 반사체(200)는 빛이 외부로 방출되지 않도록 다양한 두께로 제작될 수 있는데 일례로 1.2mm 두께로 제작될 수 있다. 또한, 다수개의 반사체(200)가 사용되어 섬광체(100)의 길이방향 외주면을 감싸는 경우 반사체(200)가 맞닿는 곳에 빛이 외부로 방출되지 않도록 테이프 등이 사용될 수 있다. 반사체(200)는 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 테프론(teflon) 테이프가 사용될 수 있다.
광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)은 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 구성이다. 광전자증배관(300)은 상기 섬광체(100)의 굴절율과 유사하게 맞추기 위해 optical grease 및 optical pad 가 사용되어 상기 섬광체(100)에 부착될 수 있다. 광전자증배관(300)은 섬광체(100)가 다수개 사용되는 경우 다수개의 섬광체(100) 각각에 결합되는 구조로되어 있다. 즉, 광전자증배관(300)은 사용되는 섬광체(100)의 개수 만큼 사용된다.
섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 방사성 핵종 검출기(10)는 통행로에서 일정거리 떨어진 곳에 설치될 수 있는데 일례로 2.5m 떨어진 곳에 설치될 수 있다. 방사성 핵종 검출기(10)는 다양한 곳에서 설치될 수 있는데 주로 공항이나 항만에 설치되어 통행하는 물건(차량 등) 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출할 수 있는 장치이다. 즉, 방사성 핵종 검출기(10)는 통과되는 물체에서 방출되는 방사성물질을 민감하게 검출할 수 있어 방사능에 오염된 물건 또는 사람이 출입을 막을 수 있다.
(b)단계는 방사성 핵종 검출기(10)가 통행로 일측에 설치된 후 통행로를 따라 움직이는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선이 섬광체(100)에 입사되는 단계이다. 섬광체(100) 형상이 육각 형태의 소형 PVT(Polyvinyl toluene)로 광자 포집율이 높아 통행로를 따라 움직인 물건 또는 사람에서 방출되는 방사선이 손쉽게 섬광체 내부로 입사될 수 있다.
(c)단계는 섬광체(100)에 입사된 방사선이 상기 섬광체(100)와 반응하여 발생되는 빛이 광전자증배관(300)으로 포집되는 단계이다. 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)은 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 섬광체(100)에 입사된 방사선이 반사체에 의해 외부로 방출되지 않고 광전자증배관으로 포집된다.
(d)단계는 광전자증배관(300)에서 상기 포집된 빛을 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계이다. (d)단계는 섬광체(100)에 입사된 방사선이 시스템에서 해석할 수 있도록 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계이다.
(e)단계는 광전자증배관(300)으로 부터 전달된 전기적 신호를 해석하는 단계이다. 즉, (e)단계는 광전자증배관(300)으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인하는 단계이다. 검출 알고리즘은 광전자증배관(300)에 전기적으로 연결된 시스템(20)에 미리 설치된 알고리즘으로 광전자증배관(300)으로부터 전달되는 전기적 신호를 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법의 바람직한 실시 예를 설명하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한, 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.
10 : 방사성 핵종 검출기 20 : 시스템
100 : 섬광체
200 : 반사체
300 : 광전자증배관

Claims (12)

  1. 주변에서 방출되는 방사선을 검출하는 장치에 있어서,
    입사된 방사선을 가시광선으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)(100);
    상기 섬광체(100) 내부로 입사한 방사선과의 반응을 통해 발생되는 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 반사체(200); 및,
    상기 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)으로 구성되되,
    상기 섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 장치가 통행로 일측에 설치되어 통행하는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬광체(100)는 단면이 육각형인 육각기둥 형상인 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬광체(100)는 다수개가 일면이 서로 맞닿도록 붙어 있고, 상기 붙어 있는 다수개의 상기 섬광체(100)가 다수개로 적층되어 일정한 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사체(200)는 1.2mm 두께인 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광전자증배관(300)은 상기 섬광체(100)의 굴절율과 유사하게 맞추기 위해 optical grease 및 optical pad 가 사용되어 상기 섬광체(100)에 부착되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬광체(100), 반사체(200) 및 광전자증배관(300)으로 이루어진 장치가 통행로에서 2.5m 떨어진 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기.
  7. 통행로를 따라 움직이는 물체에서 방출되는 방사선 검출방법에 있어서,
    (a)입사된 방사선을 빛으로 변화시켜주는 것으로 다각형 기둥 형상을 갖는 플라스틱 섬광체(Polyvinyl toluene, PVT)(100)와, 상기 섬광체(100) 내부의 빛이 외부로 손실되지 않도록 상기 섬광체(100)의 외면에 결합되는 반사체(200)와, 상기 섬광체(100)의 일단에 결합되는 것으로 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛을 포집하여 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)(300)으로 구성되는 방사성 핵종 검출기(10)가 통행로 일측에 설치되는 단계;
    (b) 통행로를 따라 움직이는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선이 상기 섬광체(100)에 입사되는 단계;
    (c) 상기 섬광체(100)에 입사된 방사선이 상기 섬광체(100)와 반응하여 발생한 빛이 광전자증배관(300)으로 포집되는 단계
    (d) 상기 광전자증배관(300)에서 상기 포집된 빛을 전기적 신호로 변환 및 증폭하여 출력시키는 단계; 및,
    (e) 상기 광전자증배관(300)으로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 확인하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 섬광체(100)는 물건 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 용이하게 검출할 수 있도록 단면이 육각형인 육각기둥 형상인 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 섬광체(100)는 다수개가 일면이 서로 맞닿도록 붙어 있고, 상기 붙어 있는 다수개의 상기 섬광체(100)가 다수개로 적층되어 일정한 형태로 구성되어 물건(차량 등) 또는 사람으로부터 방출되는 방사선을 용이하게 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 반사체(200)는 상기 섬광체(100) 내부의 빛이 외부로 방출되지 않도록 1.2mm 두께인 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 광전자증배관(300)은 상기 섬광체(100)의 굴절율과 유사하게 맞추기 위해 optical grease 및 optical pad 가 사용되어 상기 섬광체(100)에 부착되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 방사성 핵종 검출기(10)가 통행로에서 2.5m 떨어진 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기를 이용한 방사선 검출방법.
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