KR20220076075A - 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템 - Google Patents

감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중성자를 이용한 방사화 분석방법을 통해 감마선을 측정하는 장치에 관한 것이다. 감마선 측정장치는, 프레임; 상기 프레임의 상부에 설치되고, 상기 중성자가 조사된 상기 피검사체에서 발생하는 감마선을 검출하는 감마선 검출기; 상기 감마선 검출기를 상기 프레임의 상부 수평면상에서 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부; 및 상기 피검사체가 상기 프레임의 하부에서 상기 감마선 검출기와 동일한 평면상에 위치하도록, 상기 피검사체를 승강 가능하게 지지하는 피검사체 지지부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 기존 폭발물, 마약에 대한 비파괴 검사장비보다 효율을 높여, 분석률을 높이고 오차율을 줄여 위험물의 정확한 탐지가 가능하다.

Description

감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템{GAMMA RAY MEASURING DEVICE AND NONDESTRUCTIVE INSPECTION SYSTEM}
본 발명은 중성자 방사화 분석방법을 이용하여 폭발물, 마약 등 위험물의 검출 및 그 위치를 탐지할 수 있는 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템에 관한 것이다.
비파괴 검사란 제품을 파괴하지 않고도 제품 내부의 성질을 외부에서 검사하는 것을 의미한다.
비파괴 검사 시스템이란 비파괴 검사를 구현하는 장비들의 집합을 가리킨다.
비파괴 검사와 비파괴 검사 시스템은 의료, 보안, 검역 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
비파괴 검사에서 형체를 확인할 수 있는 총, 칼, 검류 등은 육안 판별 혹은 자동 판별 기술 등을 활용하여 검출이 가능하다.
그러나, 폭발물 등의 위험물이나 마약 등의 미허가 품목은 형체를 특정하기 어려운 분말 및 액체 등의 물질로 이루어져 있으며, 폭발물이나 마약 등은 그와 유사한 물질로 이루어진 화물과 함께 적재될 경우(예: 밀가루포대 속 폭발물), 폭발물이나 마약 등의 분간이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 중성자 방사화 분석방법을 이용한 폭발물·마약의 검출 및 2,3차원 위치 탐지가 가능한 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 첫번째 목적이 있다.
본 발명은 이동이 용이한 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 두번째 목적이 있다.
본 발명은 중성자를 이용하여 피검사체만을 방사화시킴에 따라 발생하는 감마선을 계측하여 위험물을 용이하게 검출하며 위험물을 정확히 탐지할 수 있는 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 세번째 목적이 있다.
본 발명은 피검사체 시료를 중심으로 직선 운동을 함으로써, 시료의 관심영역에 대하여 정확한 탐지가 가능한 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 네번째 목적이 있다.
본 발명은 시료를 지지하는 지지부가 승강 가능함으로 시료를 용이하게 교체할 수 있고, 효율성을 높일 수 있는 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 다섯번째 목적이 있다.
본 발명은 배경 감마선으로부터 검출기를 보호할 수 있는 구조의 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템을 제공하는데 여섯 번째 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 감마선 측정장치는, 프레임; 상기 프레임의 상부에 설치되고, 중성자가 조사된 피검사체에서 발생하는 감마선을 검출하는 감마선 검출기; 상기 감마선 검출기를 상기 프레임의 상부 수평면상에서 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부; 및 상기 피검사체가 상기 프레임의 하부에서 상기 감마선 검출기와 동일한 평면상에 위치하도록, 상기 피검사체를 승강 가능하게 지지하는 피검사체 지지부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감마선 검출기는 복수 개로 구비되며 상기 피검사체를 사이에 두고 전후방향 및 좌우방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 검출기 지지부는, 상기 감마선 검출기를 수평방향으로 직선 운동 가능하게 지지하는 복수의 엘엠 가이드; 및 상기 복수의 엘엠 가이드에 장착되어, 상기 피검사체를 향해 직선 이동 가능하도록 상기 감마선 검출기를 지지하는 지지판을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 엘엠 가이드는, 복수의 가이드레일; 상기 복수의 가이드레일을 따라 슬라이드되는 가이드블록; 상기 가이드블록의 내측에 구비되어, 상기 가이드레일에 구름 접촉되는 복수의 가이드볼을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감마선 측정 장치는, 검출기 구동부; 및 상기 검출기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 전환하고, 상기 감마선 검출기를 직선 운동 가능하게 구동하는 볼스크류를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 볼스크류는, 상기 검출기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전하는 스크류축; 상기 스크류축에 형성된 나선홈에 구름접촉하는 복수의 볼을 구비하며, 상기 스크류축의 축방향으로 슬라이드되는 너트부; 및 상기 너트부와 상기 검출기 지지부를 연결하는 커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 검출기 구동부는 구동모터 혹은 전륜기로 구현될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 피검사체 지지부는, 상기 프레임의 하부와 상기 프레임의 상부에 형성된 피검사체 투입홀 사이에서 상하방향으로 이동하는 피검사체 지지판; 및 상기 피검사체 지지판에서 하방향으로 연장되고, 상기 피검사체 지지판을 승강 가능하게 지지하는 복수의 승강 가이드바를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 피검사체 지지부에서 하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 프레임의 하부에 설치되는 마운팅 플레이트; 및 상기 마운팅 플레이트에서 돌출되게 형성되어, 상기 복수의 승강 가이드바 각각을 감싸는 복수의 슬리브를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감마선 측정장치는, 피검사체 구동부; 상기 피검사체 구동부로부터 동력을 받아 회전운동을 상하직선운동으로 전환하고, 상기 피검사체가 승강 가능하게 상기 피검사체 지지부에 동력을 전달하는 동력전달부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 동력전달부는, 상기 피검사체 구동부와 연결되고, 상기 프레임의 하부에 회전 가능하게 설치되는 피니언; 및 상기 피검사체 지지부에서 하방향으로 연장되고, 상기 피니언과 맞물리게 결합되는 랙기어를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 피검사체 구동부는 구동모터 혹은 전륜기로 구현될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감마선 측정장치는, 상기 감마선 검출기를 내측에 수용하고, 상기 감마선 검출기로 입사될 배경 감마선을 차폐시키는 차폐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐부는, 전후좌우 측면을 형성하는 복수의 측벽; 상기 복수의 측벽의 상부를 덮도록 형성되는 상판; 내측에 피검사체 투입홀을 구비하는 하판을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐부는, 아우터 차폐벽; 상기 아우터 차폐벽의 내측에 배치되는 이너 차폐벽; 및 상기 아우터 차폐벽과 상기 이너 차폐벽 사이에 배치되는 차폐블록을 포함하고, 상기 차폐블록은 상기 아우터 차폐벽과 상기 이너 차폐벽의 두께보다 두께가 더 크게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐부는 일측면에 상기 중성자가 상기 피검사체로 입사되도록 입사슬롯을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐블록은 납 재질로 형성되고, 상기 차폐벽은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 상판과 상기 하판은 납 재질로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 프레임은 알루미늄 혹은 납 재질로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 프레임을 이동 가능하게 지지하도록 상기 프레임의 하단부에 설치되는 복수의 캐스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비파괴 검사 시스템은, 중성자를 발생시켜 피검사체에 조사하는 방사선 발생장치; 상기 방사선 발생장치와 인접하게 배치되고, 상기 피검사체에서 발생하는 감마선을 측정하는 감마선 측정 장치를 포함하고, 상기 감마선 측정 장치는, 프레임; 상기 프레임의 상부에 설치되고, 상기 중성자가 조사된 상기 피검사체에서 발생하는 감마선을 검출하는 감마선 검출기; 상기 감마선 검출기를 상기 프레임의 상부 수평면상에서 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부; 및 상기 피검사체가 상기 프레임의 하부에서 상기 감마선 검출기와 동일한 평면상에 위치하도록, 상기 피검사체를 승강 가능하게 지지하는 피검사체 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 비파괴 검사 시스템과 관련된 일 예에 따르면, 상기 방사선 발생장치는, 방사선 조사부를 수용하고, 상기 방사선 조사부로부터 상기 피검사체를 향해 조사되는 상기 중성자를 통과시키는 조사슬롯을 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 조사슬롯이 구비된 전방면, 후방면, 및 좌우방향의 측면, 상부면 및 하부면을 형성하는 차폐부재를 포함하고, 상기 차폐부재는 상기 중성자를 차폐할 수 있다.
본 발명에 따른 감마선 측정장치 및 이를 구비한 비파괴 검사 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫번째, 기존의 폭발물, 마약에 대한 비파괴 검사 장비에 비해 검사효율을 높이고, 분석률을 높이며, 비파괴 검사의 측정 오차율을 줄임으로써, 위험물의 정확한 탐지가 가능하다.
둘째, 각종 화물의 형체를 특정하기 어려운 위험물질, 예를 들면 폭발물, 마약, 방사선 물질을 용이하게 검출할 수 있다.
셋째, 피검사체 지지부가 피검사체를 승강 가능하게 지지함으로써, 차폐부를 제거하지 않고도 피검사체를 용이하게 교체 및 로딩 혹은 제거할 수 있다.
넷째, 피검사체 지지판과 차폐부는 납 등의 방사화가 어려운 재질로 형성됨으로써, 배경 감마선을 차폐시켜, 노이즈를 제거할 수 있다.
다섯째, 복수의 감마선 검출기는 서로 연결되어, 중성자가 피검사체를 통과함으로 발생하는 감마선의 위치, 각도 등에 관한 정보를 공유함으로써, 감마선의 발생 시점의 차이 등을 분석하여, 위험물의 위치를 정확히 파악할 수 있다.
여섯째, 복수의 감마선 검출기는 피검사체를 향해 이동 가능하게 지지됨으로써, 위험물에 대한 관심 영역으로 접근이 용이하다.
일곱째, 감마선 검출기와 피검사체를 지지하는 프레임은 알루미늄 및 납 등과 같은 방사화가 잘 되지 않는 재질로 형성됨으로써, 중성자를 이용하여 피검사체만을 방사화시켜, 방사화를 통해 발생되는 즉발 감마선을 계측하여 위험물을 정확히 탐지할 수 있다.
여덟째, 프레임의 재질을 방사화가 잘 되는 SUS나 탄소강 대신에 알루미늄 및 납 재질로 형성함으로써, 피검사체를 제외한 다른 기구물의 방사화 영향을 최소화할 수 있고, 감마선 측정장치를 이동형으로 사용 시 방사화 문제 등의 방사선 안전 측면에서도 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 비파괴 검사 시스템의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에서 감마선 측정 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 차폐부가 제거된 후 감마선 검출기가 프레임에 설치된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에서 IV-IV를 따라 취한 정면도이다.
도 5는 도 4에서 V-V를 따라 취한 평면도이다.
도 6은 도 5에서 VI-VI를 따라 취한 측면도이다.
도 7은 도 5에서 검출기 지지부와 검출기 구동부의 연결관계를 설명하기 위해 VII-VII를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 7에서 VIII를 확대하여, 볼스크류의 너트부와 스톱퍼를 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 3에서 피검사체 지지부와 피검사체 구동부의 연결관계를 설명하기 위해 IX-IX를 따라 취한 단면도이다.
도 10은 도 9에서 X-X를 따라 취한 측면도이다.
도 11은 도 2에서 차폐부의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 도 1에서 피검사체의 로딩을 위해 피검사체 지지부가 하강한 모습을 보여주는 개념도이다.
도 13은 도 12에서 감마선 측정을 위해 피검사체가 로딩된 피검사체 지지부가 상승한 모습을 보여주는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 "전방 측", "후방 측", "좌측", "우측", "상측" 및 "하측"이라는 용어는 도 1에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.
예를 들면, 전후방향은 X-X' 축방향이고, 좌우방향은 Y-Y' 축방향이고, 상하방향은 Z-Z' 축방향을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비파괴 검사 시스템(100)의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에서 감마선 측정장치(120)를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 차폐부(160)가 제거된 후 감마선 검출기(123)가 프레임(121)에 설치된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에서 IV-IV를 따라 취한 정면도이다.
도 5는 도 4에서 V-V를 따라 취한 평면도이다.
도 6은 도 5에서 VI-VI를 따라 취한 측면도이다.
도 7은 도 5에서 검출기 지지부(124)와 검출기 구동부(137)의 연결관계를 설명하기 위해 VII-VII를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 7에서 VIII를 확대하여, 볼스크류(140)의 너트부(143)와 스톱퍼(145)를 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 3에서 피검사체 지지부(147)와 피검사체 구동부(153)의 연결관계를 설명하기 위해 IX-IX를 따라 취한 단면도이다.
도 10은 도 9에서 X-X를 따라 취한 측면도이다.
도 11은 도 2에서 차폐부(160)의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 도 1에서 피검사체(122)의 로딩을 위해 피검사체 지지부(147)가 하강한 모습을 보여주는 개념도이다.
도 13은 도 12에서 감마선 측정을 위해 피검사체(122)가 로딩된 피검사체 지지부(147)가 상승한 모습을 보여주는 개념도이다.
본 발명에 따른 비파괴 검사 시스템(100)은 제품을 파괴하지 않고 제품 내부의 성질을 외부에서 검사하는 장치이다. 비파괴 검사 시스템(100)은 의료, 보안, 검역 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 특히, 항공 수화물의 검색, 항만 또는 공항에서 화물이나 우편물 등의 검사, 수출입 화물을 적재한 컨테이너를 검색할 수 있다.
비파괴 검사 시스템(100)은 피검사체(122)에 방사선을 조사하고, 피검사체(122)를 통과한 방사선을 검출하여 피검사체(122)에 관한 영상 정보를 획득하도록 이루어진다.
방사선 발생장치(110)는 X-선과 중성자선을 발생시키거나, 중성자선을 발생시키도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 전자총에서 발생된 전자빔을 전자 가속기에서 가속시킨 후, 가속된 전자빔을 타겟에 충돌시켜 타겟으로부터 방사선을 형성할 수 있다.
방사선 발생장치(110)는 여러 종류의 방사선 중 적어도 하나를 선택적으로 발생시키도록 형성된다. 방사선 발생장치(110)는, 여러 종류의 방사선 중 X-선과 중성자선을 시간차를 두고 교대로 발생시키도록 이루어진다.
예를 들면, X-선과 중성자선은 300~400 Hz의 시간차를 두고 서로 번갈아 가면서 조사되도록 구성될 수 있다.
방사선 발생장치(110)는 여러 종류의 방사선을 발생시키기 위해 각 방사선 종류마다 장비들을 필요로 하는 것이 아니라, 하나의 전자총과 하나의 전자 가속기, 그리고 다중 방사선 발생 표적 혼합체만 요구된다.
또한, 방사선 발생장치(110)는 적어도 하나 이상의 콜리메이터(미도시)를 포함할 수 있다. 콜리메이터(미도시)는 타겟과 방사선 검출부의 사이에 배치되는 것으로, 타겟시스템으로부터 발생되는 방사선을 비파괴 검사에 적합하도록 가공하는 역할을 한다.
X-선은 피검사체(122)의 형태 정보를 검색하기 위해 피검사체(122)에 조사될 수 있다.
중성자선은 피검사체(122)의 물질 정보, 예를 들면 PVC, Graphite, Sugar, Wood, Glass, 방사성 물질, 폭발물 및 마약 등을 검색하기 위해 조사될 수 있다.
비파괴 검사 시스템(100)은 방사선 발생장치(110)와 감마선 측정장치(120)를 포함하여 구성된다.
방사선 발생장치(110)는 하우징(111)과 방사선 조사부(113)를 포함한다.
하우징(111)은 방사선 발생장치(110)의 외관을 형성한다. 하우징(111)은 육면체 형태로 형성될 수 있다. 하우징(111)은 전방면, 후방면, 좌측면, 우측면, 상부면 및 하부면을 포함한다.
방사선 조사부(113)는 하우징(111)의 내부에 형성된 수용공간에 수용되게 설치된다.
방사선 조사부(113)는 중성자를 발생시켜 피검사체(122)에 조사하도록 이루어진다.
하우징(111)은 차폐부재(112)로 구현될 수 있다. 차폐부재(112)는 하우징(111)의 전방면, 후방면, 좌측면, 우측면, 상부면 및 하부면을 형성할 수 있다.
하우징(111)의 전방면에 조사슬롯(114)이 형성된다. 조사슬롯(114)은 하우징(111)의 상하방향으로 연장될 수 있다. 조사슬롯(114)은 좌우방향의 폭이 가늘고 상하방향의 길이가 긴 형태로 형성된다.
조사슬롯(114)은 방사선 조사부(113)로부터 조사되는 중성자를 통과시키도록 이루어진다.
차폐부재(112)는 조사슬롯(114)을 통과하는 중성자를 제외하고, 방사선 조사부(113)로부터 사방으로 방사되는 중성자 및 상기 중성자에 의해 발생하는 감마선을 차폐시키도록 이루어진다.
이에 의하면, 방사선 조사부(113)에서 사방으로 방사되는 중성자선 및 감마선이 피검사체(122)로 이동하지 못하게 함으로써, 피검사체(122)를 통과한 감마선을 검출 시 노이즈를 제거할 수 있다.
감마선 측정장치(120)는 프레임(121), 감마선 검출기(123), 검출기 지지부(124), 검출기 구동부(137), 피검사체 지지부(147), 피검사체 구동부(153)를 포함하여 구성된다.
프레임(121)은 복수의 사각 파이프를 조립하여 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 사각 파이프의 내부는 중량을 감소시키도록 빈 공간을 형성한다. 프레임(121)의 강성을 높이기 위해, 복수의 사각 파이프는 복수의 제1파이프(1211) 내지 제3파이프(1213)로 구성될 수 있다.
복수의 제1파이프(1211)는 직육면체의 네 귀퉁이에 수직하게 배치되어, 프레임(121)의 전후좌우 측면 모서리 부분을 형성한다.
복수의 제2파이프(1212)는 직육면체의 상부에 전후방향 및 좌우방향으로 연장되어, 복수의 제1파이프(1211) 각각의 상단부를 연결한다.
복수의 제3파이프(1213)는 직육면체의 하부에 전후방향 및 좌우방향으로 연장되어, 복수의 제1파이프(1211)의 하부를 연결하는 복수의 제3파이프(1213)를 포함하여 구성될 수 있다.
프레임(121)의 상단부에 프레임 상판(1215)이 프레임(121)의 상부를 덮도록 설치된다. 프레임 상판(1215)은 감마선 검출기(123)와 검출기 구동부(137) 등을 지지하도록 이루어진다.
프레임 상판(1215)에 개구부(1216)가 상하방향으로 관통되게 형성된다. 개구부(1216)는 프레임 상판(1215)의 중앙부에 사각형 형태로 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 프레임(121)은 감마선 검출기(123), 피검사체(122), 각종 지지부 및 구동부의 하중을 지지할 수 있다.
프레임(121)의 하단부에 복수의 캐스터(167)가 설치될 수 있다. 복수의 캐스터(167)는 제1파이프(1211)의 하단에 설치될 수 있다. 캐스터(167)는 바퀴를 구비하여, 프레임(121)의 이동이 용이하다.
이러한 구성에 의하면, 방사선 발생장치(110)와 감마선 측정장치(120) 간의 거리 및 위치 조절이 용이하다.
예를 들면, 방사선 발생장치(110)에서 중성자선을 통과시키는 조사슬롯(114)과 후술할 차폐부(160)의 입사슬롯(1611)이 서로 맞지 않는 경우에, 조사슬롯(114)과 입사슬롯(1611)이 전후방향으로 일치되도록 프레임(121)을 이동시킬 수 있다.
본 발명은 중성자를 이용하여 피검사체(122)만을 방사화시킴으로, 피검사체(122)에서 즉시 발생하는 감마선(즉발 감마선)을 계측하여 위험물을 탐지하는데 목적이 있다.
따라서, 피검사체(122)를 제외한 다른 기구물의 방사화 영향을 최소화하기 위해, 프레임(121)은 방사화가 잘 되지 않는 알루미늄 혹은 납 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이는 몬테카를로 시뮬레이션(MCNP)을 이용한 방사화 평가 시뮬레이션 결과인 표 1 내지 표 4를 참조하면, SUS와 탄소강에서의 중성자에 의한 방사화 핵종 특성을 알 수 있다.
표 1은 SUS-304의 화학적 조성(NUREG/CR-3474)을 나타낸다.
표 2는 SUS-304의 방사화 핵종 특성을 나타낸다.
표 3은 탄소강의 화학적 조성(NUREG/CR-3474)을 나타낸다.
표 4는 탄소강의 방사화 핵종 특성을 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
표 2와 표 4에서, ε: 전자 포획(electron capture), IT: 핵이성체 전이(isomeric transition)
반감기에서 y는 연도(year)를 의미하고, m은 한 달(month)을 의미하고, d는 하루(day)를 의미하고, h는 시간(hour)을 의미한다.
표 2 및 표 4를 참조하면, SUS와 탄소강이 보유하고 있는 Mn, Cr, Co, Fe은 방사화된 후 오랫동안 물질 내에 방사선이 잔류하기 때문에, SUS 및 탄소강의 사용을 배제한다. 대신 방사화 문제를 최소화하기 위해, 본 실시예에서 프레임(121)은 알루미늄 및 납 중 하나의 재질 또는 둘의 재질을 조합하여 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 프레임(121)은 알루미늄이나 납 등의 재질로 형성됨으로써, 비파괴 검사 시스템(100)의 방사선 안전 측면에도 유리하다.
프레임(121)의 상부에 피검사체(122)가 배치될 수 있다.
프레임(121)의 상부에 복수의 감마선 검출기(123)가 구비된다.
중성자가 피검사체(122)에 조사되면, 피검사체(122)의 내부에서 감마선이 발생할 수 있다.
감마선 검출기(123)는 중성자가 조사된 피검사체(122)로부터 발생하는 감마선을 검출하도록 이루어진다.
감마선은 피검사체(122)의 물질에 대한 정보 및 위치 등을 제공한다. 감마선의 발생량 혹은 크기는 물질마다 다르기 때문에, 감마선을 통해 각 물질에 대한 식별이 가능하다.
예를 들면, 피검사체(122)는 화물일 수 있다. 화물은 박스 형태로 형성될 수 있다. 박스 내부에 다양한 형태 및 종류의 물질이 수용될 수 있다. 폭발물 혹은 마약 등이 화물의 내부에 수용되어 있을 경우 감마선의 양 혹은 크기에 따라 폭발물 등의 위험물을 검출할 수 있다.
또한, 감마선이 발생하는 시간, 위치 및 각도 등을 검출하여, 폭발물 등의 위치를 계측할 수 있다.
아울러, 컴프턴 카메라 등을 이용하여 검출된 감마선에 대한 영상을 활용함으로써, 감마선의 발생 위치로 인한 폭발물 등의 위치를 감지할 수 있다.
복수의 감마선 검출기(123)는 프레임 상판(1215)과 동일한 평면상에 로딩된 피검사체(122)를 사이에 두고 좌우방향으로 이격되게 설치될 수 있다.
복수의 감마선 검출기(123)는 후술하는 차페부의 하판(163)에 설치될 수 있다. 차폐부(160)의 하판(163)은 프레임 상판(1215)보다 작은 크기를 가질 수 있다.
차폐부(160)의 하판(163)은 프레임 상판(1215)에 상하방향으로 중첩되게 설치될 수 있다. 이 경우 차폐부(160)의 하판(163)에 개구부(1216)가 프레임 상판(1215)의 개구부(1216)와 대응되게 형성될 수 있다.
복수의 감마선 검출기(123)는 프레임 상판(1215)의 개구부(1216)를 사이에 두고 좌우방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 감마선 검출기(123)는 프레임 상판(1215)과 동일 평면상에 배치되는 피검사체 지지판(148)을 사이에 두고 좌우방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 감마선 검출기(123)는 프레임 상판(1215)의 동일 평면상에서 개구부(1216)의 좌측과 우측에 각각 두 개씩 배치될 수 있다.
개구부(1216) 혹은 피검사체 지지판(148)의 좌우측에 각각 배치되는 복수의 감마선 검출기(123)는 전후방향으로 인접하며 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 감마선 검출기(123)는 피검사체(122)를 향해 이동 가능하게 설치된다.
복수의 검출기 지지부(124)는 검출기 지지부(124) 한 대당 적어도 한 개 이상의 감마선 검출기(123)를 프레임 상판(1215)에서 이동 가능하게 지지하도록 이루어진다.
본 실시예에서, 검출기 지지부(124)는 두 개의 감마선 검출기(123)를 지지할 수 있다.
검출기 지지부(124)는 감마선 검출기(123)를 이동 가능하게 지지하기 위해 복수의 엘엠 가이드(125), 복수의 지지판(130)을 포함한다.
엘엠 가이드(125)는 프레임 상판(1215) 혹은 차폐부(160)의 하판(163)에 설치될 수 있다.
엘엠 가이드(125)는 가이드레일(126), 가이드블록(127) 및 가이드볼(128)으로 구성될 수 있다.
가이드레일(126)은 프레임 상판(1215)의 좌우방향으로 직선 형태로 연장될 수 있다. 가이드레일(126)은 프레임 상판(1215)에 고정될 수 있다.
가이드블록(127)은 가이드레일(126)을 따라 슬라이드 가능하게 결합된다.
가이드블록(127)의 내부에 복수의 가이드볼(128)이 일렬로 배열되게 구비된다. 복수의 가이드볼(128)은 가이드블록(127)의 내측에 루프 형태로 순환 이동 가능하게 구성된다. 복수의 가이드볼(128)은 가이드레일(126)의 측면에 형성된 홈과 가이드블록(127)의 내부에 형성된 볼순환홈(129) 사이를 순환하도록 구성될 수 있다.
복수의 지지판(130)은 감마선 검출기(123)를 지지하도록 이루어진다.
복수의 지지판(130)은 제1지지판(131), 제2지지판(132), 연결판(133), 하부지지판(134), 보강판(135)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1지지판(131)은 감마선 검출기(123)를 장착하도록 구성된다.
감마선 검출기(123)는 피검사체(122)를 향하도록 수직하게 배치될 수 있다. 복수의 감마선 검출기(123)는 좌우방향으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.
감마선 검출기(123)는 차폐체(136)에 의해 둘러싸이도록 구성될 수 있다.
차폐체(136)의 중앙부에 검출기 수용홈이 형성될 수 있다. 검출기 수용홈은 감마선 검출기(123)와 동일한 크기로 함몰되게 형성되어, 감마선 검출기(123)가 수용될 수 있다.
차폐체(136)는 감마선 검출기(123)의 상하/전후방향 측면을 사방으로 감쌈으로, 피검사체(122)에서 발생하는 감마선으로부터 감마선 검출기(123)를 보호할 수 있다.
또한, 차폐체(136)는 감마선 검출기(123)의 좌우방향 일측면을 감쌈으로, 감마선이 감마선 검출기(123)로 입사되되, 입사된 감마선은 감마선 검출기(123)로 통과하지 못하게 된다.
다만, 감마선 검출기(123)가 피검사체(122)를 향해 서로 마주보는 방향으로 중성자선이 입사되어야 하기 때문에, 차폐체(136)는 감마선 검출기(123)의 중성자 입사방향 측면을 덮지 않는다.
감마선 검출기(123)는 제1지지판(131)의 좌우방향 일측면에 부착될 수 있다.
제2지지판(132)은 제1지지판(131)과 좌우방향으로 이격되게 배치된다.
복수의 연결판(133)은 제1지지판(131)과 제2지지판(132) 사이에 배치된다. 복수의 연결판(133) 각각은 제1지지판(131)과 제2지지판(132) 사이에 좌우방향으로 연장되어, 제1 및 제2지지판(132)을 연결하도록 이루어진다.
복수의 연결판(133)은 전후방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
하부 지지판(130)은 복수의 가이드블록(127)에 장착된다. 하부 지지판(130)은 제2지지판(132)의 하부에 배치된다. 제2지지판(132)과 하부 지지판(130)은 서로 수직하게 연결될 수 있다.
보강판(135)은 제2지지판(132)과 하부 지지판(130)을 연결하도록 이루어진다.
보강판(135)의 일측면은 제2지지판(132)의 좌우방향 일측면을 향하도록 배치되어, 제2지지판(132)과 연결되고, 보강판(135)의 하단부는 하부 지지판(130)의 상면을 향하도록 배치되어, 하부 지지판(130)과 연결된다.
제2지지판(132), 보강판(135) 및 하부 지지판(130)은 직교좌표계에서 X축, Y축, Z축 방향으로 서로 수직하게 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 보강판(135)은 최소한의 면적으로 제2지지판(132)과 하부 지지판(130) 사이의 지지강도를 효율적으로 높일 수 있다.
복수의 지지판(130)은 일체형으로 서로 결합될 수 있다. 복수의 지지판(130)은 하부 지지판(130)에 의해 전후방향으로 이격된 복수의 가이드블록(127)에 장착될 수 있다.
감마선 검출기(123)는 복수의 지지판(130)에 의해 가이드블록(127)에 지지되고, 가이드블록(127)은 가이드레일(126)을 따라 슬라이딩 가능하게 결합된다.
이러한 구성에 의하면, 감마선 검출기(123)는 엘엠 가이드(125)에 의해 수평 이동(좌우방향으로 이동)할 수 있다.
감마선 검출기(123)는 피검사체(122)를 향하여 근접하게 이동하거나 혹은 피검사체(122)로부터 멀어지게 이동함으로써, 피검사체(122)에서 발생하는 감마선의 위치, 각도 등을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
검출기 구동부(137)는 회전력을 생성하여 감마선 검출기(123)를 구동하도록 이루어진다.
이를 위해, 검출기 구동부(137)는 전륜기(138) 혹은 구동모터(139)를 구현될 수 있다.
전륜기(138)는 사용자의 수동조작에 의해 회전될 수 있다.
구동모터(139)는 전기에너지를 인가받아 회전력을 생성하도록 이루어진다.
검출기 구동부(137)는 볼스크류(140)에 의해 검출기 지지부(124)에 동력을 전달할 수 있다.
전륜기(138)의 중심부는 볼스크류(140)의 스크류축(141)의 일단부에 연결되어, 볼스크류(140)를 회전시킬 수 있다.
또는 구동모터(139)의 회전축은 볼스크류(140)의 스크류축(141)의 일단부에 연결되어, 볼스크류(140)를 회전시킬 수 있다.
볼스크류(140)는 검출기 구동부(137)에서 생성된 회전운동을 직선운동으로 전환하도록 이루어진다.
볼스크류(140)는 스크류축(141)과 너트부(143)를 포함하여 구성된다.
스크류축(141)은 원통형의 축 외주면에 나선방향으로 나선홈이 형성된다.
너트부(143)는 스크류축(141)을 따라 슬라이딩 가능하게 결합된다.
너트부(143)의 내측에 복수의 스크류볼(142)이 구비된다. 여기서, 볼스크류(140)의 스크류볼(142)은 엘엠 가이드(125)의 볼과 구분하기 위해 스크류볼(142)로 명명될 수 있다.
복수의 스크류볼(142)은 구 형태로 스크류축(141)의 나선홈에 구름 접촉 가능하도록 너트부(143)의 내측에 장착된다. 복수의 스크류볼(142)은 너트부(143)의 내측에 형성된 순환홈을 따라 순환될 수 있다.
복수의 스크류볼(142)은 너트부(143)가 스크류축(141)을 따라 슬라이딩 시 마찰을 최소화할 수 있다.
너트부(143)는 원통형으로 형성될 수 있다. 너트부(143)의 일단부에서 플랜지부(144)가 반경방향 양측(전후방향)으로 돌출되게 형성될 수 있다.
스크류축(141)의 양단부는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
스톱퍼(145)는 프레임 상판(1215) 또는 차폐부(160)의 하판(163)에 설치될 수 있다.
스톱퍼(145)는 스크류축(141)을 지지하는 복수의 베어링 중 어느 하나의 베어링과 근접하게 배치될 수 있다.
스톱퍼(145)는 직사각체 형태로 형성될 수 있다. 스톱퍼(145)의 내측에 원통 형상의 수용홀(1451)이 형성될 수 있다. 수용홀(1451)은 너트부(143)를 수용하도록 너트부(143)의 직경보다 약간 크게 형성될 수 있다.
스크류축(141)은 스톱퍼(145)의 수용홀(1451)을 관통하여 베어링에 지지될 수 있다. 너트부(143)는 스크류축(141)을 따라 일방향으로 슬라이딩 시 스톱퍼(145)의 수용홀(1451)에 수용될 수 있다.
너트부(143)가 수용홀(1451)에 수용될 때, 너트부(143)의 플랜지부(144)는 스톱퍼(145)의 일단에 걸림으로 너트부(143)의 슬라이딩이 정지될 수 있다.
너트부(143)는 커넥터(146)에 의해 검출기 지지부(124)에 연결될 수 있다.
커넥터(146)는 수직로드(1461)와 수평로드(1463)를 포함하여 구성될 수 있다.
수직로드(1461)는 원통형태로 형성될 수 있다. 수직로드(1461)는 너트부(143)에서 상방향으로 연장될 수 있다.
수직로드(1461)의 하단부에 스크류 결합부(1462)가 구비될 수 있다. 스크류 결합부(1462)는 환형의 링 형태로 형성될 수 있다.
스크류 결합부(1462)는 너트부(143)가 스크류축(141)에 대하여 상대 회전하지 못하도록 너트부(143)에 스크류 등의 체결부재에 의해 체결되거나 압입 결합될 수 있다.
수직로드(1461)의 상단부는 수평로드(1463)의 일단부와 일체로 연결될 수 있다.
수평로드(1463)는 원통형태로 형성될 수 있다. 수평로드(1463)는 제2지지판(132)의 축방향 일측면에서 수직로드(1461)의 상단부로 수평하게 연장되어, 수직로드(1461)와 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 너트부(143)는 커넥터(146)에 의해 검출기 지지부(124)와 연결됨으로써, 너트부(143)가 스크류축(141)에 대하여 상대 회전하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 너트부(143)의 회전이 제한되고, 스크류축(141)이 회전함에 따라, 너트부(143)는 스크류축(141)을 따라 좌우방향으로 슬라이딩될 수 있다.
또한, 볼스크류(140)는 검출기 구동부(137)로부터 동력을 받아 회전운동을 직선운동으로 전환함으로써, 피검사체(122)를 향해 복수의 감마선 검출기(123)를 이동시켜 피검사체(122)와 감마선 검출기(123) 간의 거리를 조절할 수 있다.
제어부는 복수의 감마선 검출기(123)와 유선 또는 무선으로 양방향 통신 가능하게 연결될 수 있다.
제어부는 복수의 감마선 검출기(123)로부터 감지신호를 입력받아 피검사체(122)의 내부에 위험물 검출 혹은 위치를 탐지할 수 있다.
제어부는 복수의 감마선 검출기(123)로부터 받은 감마선의 검출 시차, 각도 및 위치 등을 감지할 뿐만 아니라, 각 검출기의 정보들을 공유함으로써 2차원/3차원 탐지를 할 수 있다.
컴프턴 카메라는 제어부와 양방향 통신 가능하게 연결될 수 있다.
컴프턴 카메라는 피검사체(122)에서 발생하는 감마선에 관한 정보를 입력받아 2차원/3차원 영상을 획득 및 표시할 수 있다.
프레임(121)의 내측에 피검사체 지지부(147)가 구비된다.
피검사체 지지부(147)는 피검사체(122)를 승강 가능하게 지지하도록 구성된다.
피검사체 지지부(147)는 피검사체 지지판(148), 마운팅 플레이트(150), 복수의 승강 가이드바(149)를 포함하여 구성된다.
피검사체 지지판(148)은 판 형태로 형성될 수 있다. 피검사체 지지판(148)은 프레임 상판(1215)과 차폐부(160)의 하판(163)에 각각 형성된 개구부(1216)와 대응되게 형성된다.
피검사체 지지판(148)과 개구부(1216)는 각각 서로 동일한 크기로 사각형 형태로 형성될 수 있다.
피검사체 지지판(148)은 개구부(1216)에 수용되어 프레임 상판(1215) 및 차폐부(160)의 하판(163)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
마운팅 플레이트(150)는 프레임(121)의 내측 하부에 고정되게 설치될 수 있다. 마운팅 플레이트(150)는 프레임(121)의 내측 하부에 구비된 복수의 제4파이프(1214)에 지지되게 설치될 수 있다.
제4파이프(1214)는 전후방향으로 나란하게 배치되는 두 개의 제3파이프(1213) 사이에 배치된다. 제4파이프(1214)는 두 개의 제3파이프(1213)를 전후방향으로 가로지르는 방향으로 연장된다. 제4파이프(1214)의 양단은 두 개의 제3파이프(1213)에 각각 연결되어 지지될 수 있다.
복수의 승강 가이드바(149)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 복수의 가이드바는 상하방향으로 나란하며 수직하게 배치될 수 있다. 복수의 가이드바는 전후방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 승강 가이드바(149) 각각의 상단부는 피검사체 지지판(148)에 연결될 수 있다.
승강 가이드바(149)의 중간 혹은 하부는 마운팅 플레이트(150)를 관통하여 하방향으로 돌출될 수 있다.
마운팅 플레이트(150)에서 복수의 슬리브(151)가 상방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 슬리브(151)는 속이 빈 원형 파이프 형태로 형성될 수 있다.
슬리브(151)는 승강 가이드바(149)의 외주면을 감싸도록 이루어진다.
승강 가이드바(149)의 외주면은 슬리브(151)의 내주면을 따라 면접촉 가능하게 상하방향으로 슬라이딩될 수 있다.
복수의 슬리브(151)는 마운팅 플레이트(150)의 전방 측, 후방 측, 좌측 및 우측에 각각 이격 배치되고, 복수의 승강 가이드바(149)는 복수의 슬리브(151)를 각각 관통하여 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 피검사체 지지판(148)과 승강 가이드바(149)는 슬리브(151)의 내측을 관통하며 상하방향으로 안정적으로 이동할 수 있다.
피검사체 구동부(153)는 피검사체(122)를 승강시키기 위해 피검사체 지지부(147)를 상하방향으로 승강시킬 수 있다.
피검사체 구동부(153)는 전륜기(155) 또는 구동모터(154)로 구현될 수 있다. 전륜기(155) 혹은 구동모터(154)는 각각 회전력을 생성할 수 있다.
피검사체 구동부(153)는 구동샤프트(156), 랙기어(159) 앤 피니언(158), 승강축(157)을 통해 피검사체 지지부(147)에 동력을 전달할 수 있다.
구동샤프트(156)는 프레임(121)과 마운팅 플레이트(150) 상에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 구동샤프트(156)의 양단부는 베어링에 의해 각각 회전 가능하게 지지될 수 있다.
복수의 베어링 중 제1베어링은 프레임(121)의 제3파이프(1213)에 설치되고, 복수의 베어링 중 제2베어링은 마운팅 플레이트(150)에 설치될 수 있다.
마운팅 플레이트(150)에 지지블록(152)이 설치될 수 있다. 지지블록(152)의 내측에 제2베어링이 설치될 수 있다.
구동샤프트(156)의 전단부는 전륜기(155)의 중심부에 연결되거나, 구동모터(154)의 회전축에 연결될 수 있다.
구동샤프트(156)의 후단부에 피니언(158)이 회전 가능하게 설치될 수 있다.
승강축(157)은 복수의 승강 가이드바(149)의 내측에 상하방향으로 수직하게 배치될 수 있다. 승강축(157)의 상단부는 피검사체 지지판(148)에 연결될 수 있다. 승강축(157)의 하단부는 자유단이다.
승강축(157)은 지지블록(152)을 관통할 수 있다. 지지블록(152)의 내측에 관통홀이 상하방향으로 관통되게 형성된다. 승강축(157)은 지지블록(152)의 관통홀을 통해 관통되어 상하방향으로 이동할 수 있다.
승강축(157)은 지지블록(152)에 의해 상하 이동 가능하게 지지될 수 있다.
승강축(157)은 지지블록(152)에 의해 전후방향 혹은 좌우방향으로 흔들림 없이 안정적으로 상하이동할 수 있다.
승강축(157)의 일측면에 랙기어(159)가 형성될 수 있다. 랙기어(159)는 승강축(157)을 따라 상하방향으로 연장될 수 있다. 랙기어(159)는 피니언(158)과 맞물리게 결합될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 구동샤프트(156)는 피검사체 구동부(153)로부터 동력을 받아 회전될 수 잇다. 구동샤프트(156)가 회전함에 따라 구동샤프트(156)의 후단부에 결합된 피니언(158)이 회전할 수 있다.
이어서, 피니언(158)과 맞물린 랙기어(159)가 상하방향으로 이동할 수 있다.
계속해서, 랙기어(159)가 상하 이동함에 따라, 승강축(157)이 승강함으로써, 피검사체 지지판(148)이 승강할 수 있다.
피검사체 지지판(148)은 프레임(121)의 내측의 제1위치와 제2위치 사이에서 상하방향으로 이동할 수 있다.
제1위치는 프레임 상판(1215)보다 낮은 위치이다. 제2위치는 프레임 상판(1215) 혹은 차폐부(160)의 하판(163)과 동일 평면 상에 위치한다.
프레임(121)의 내측 하부는 전후방향으로 개방되어, 화물 등의 피검사체(122)가 프레임(121)의 내측 하부의 제1위치로 이송될 수 있다.
피검사체 지지판(148)은 제1위치에 지지되고, 피검사체(122)가 피검사체 지지판(148)에 안착될 수 있다.
피검사체 지지판(148)에 고정수단(미도시)이 구비될 경우에 피검사체(122)는 고정수단에 의해 더욱 안정적으로 고정될 수 있다.
피검사체(122)가 피검사체 지지판(148) 위에 로딩된 후, 피검사체 지지판(148)은 제2위치로 상승할 수 있다.
피검사체 지지판(148)은 제2위치에서 정지될 수 있다.
피검사체(122)는 프레임(121) 상부의 제2위치에 위치한 상태에서, 중성자선이 피검사체(122)에 조사되고, 감마선 검출기(123)는 중성자 방사화 분석방법을 이용하여, 감마선을 검출할 수 있다.
제어부는 복수의 감마선 검출기(123)로부터 감지신호를 입력 받아 감마선의 크기 등 정보를 획득하여, 화물 속에 폭발물 및 화약 등이 포함되어 있는지 여부를 검출할 수 있고, 폭발물 등의 위치를 계측할 수 있다.
중성자가 방사선 조사부(113)로부터 피검사체(122)로 조사될 때 대기중 이물질에 부딪힘으로 발생하는 배경 감마선(중성자가 피검사체(122)에 충돌하지 않고 이물질과 충돌하여 발생하는 감마선)으로부터 감마선 검출기(123)를 보호하기 위해, 차폐부(160)가 복수의 감마선 검출기(123)를 둘러싸도록 구성된다.
차폐부(160)는 속이 빈 직육면체의 박스 형태로 형성될 수 있다. 복수의 감마선 검출기(123)와 피검사체(122)는 차폐부(160)의 내측에 수용될 수 있다.
차폐부(160)는 복수의 측벽(161), 상판(162) 및 하판(163)으로 구성될 수 있다.
복수의 측벽(161)은 차폐부(160)의 전후좌우 측면을 형성할 수 있다. 측벽(161)은 일정한 두께를 가질 수 있다.
복수의 측벽(161) 중 차폐부(160)의 후방 측면을 형성하는 후방 측벽(161)에 입사슬롯(1611)이 형성될 수 있다. 입사슬롯(1611)은 폭이 좁고 측벽(161)의 상하방향으로 상대적으로 길게 연장될 수 잇다.
입사슬롯(1611)은 방사선 발생장치(110)로부터 조사되는 중성자선을 차폐부(160)의 내부로 통과시키도록 이루어진다.
상판(162)은 측벽(161)의 상부를 덮도록 이루어진다. 상판(162)은 측벽(161)의 상부에 결합될 수 있다.
상판(162)의 외측면에서 복수의 보강리브(1621)가 격자 형태로 돌출되게 형성될 수 있다.
복수의 보강리브(1621)에 복수의 견인홀(1622)이 각각 형성될 수 있다. 견인홀(1622)은 크레인 등의 견인고리를 끼울 수 있도록 이루어진다.
이러한 구성에 의하면, 보강리브(1621)는 상판(162)의 강성을 높일 수 있다.
견인홀(1622)은 상판(162)을 복수의 측벽(161) 상부에 용이하게 조립할 수 있다.
하판(163)의 내측에 개구부(1216)가 형성될 수 있다. 하판(163)에 형성된 개구부(1216)는 프레임 상판(1215)의 개구부(1216)와 연통되게 형성된다. 하판(163)의 개구부(1216)는 승강 가능하게 지지되는 피검사체(122)를 차폐부(160)의 내부로 투입하도록 이루어진다. 하판(163)의 개구부(1216)는 피검사체 투입홀로 명명될 수 있다.
차폐부(160)의 측벽(161)은 아우터 차폐벽(164), 이너 차폐벽(165), 차폐블록(166)으로 구성될 수 있다.
아우터 차폐벽(164)은 측벽(161)의 외관을 형성한다. 이너 측벽(161)은 아우터 차폐벽(164)의 내측에 배치된다. 차폐블록(166)은 아우터 차폐벽(164)과 이너 차폐벽(165) 사이에 배치되어, 두 차폐벽 사이의 공간을 채울 수 있다.
차폐블록(166)은 아우터 차폐벽(164) 및 이너 차폐벽(165)보다 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다.
차폐블록(166), 아우터 차폐벽(164) 및 이너 차폐벽(165)은 납 재질로 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 차폐부(160)는 방사선 발생장치(110)와 감마선 검출기(123) 사이에 차폐벽을 형성함으로써, 배경감마선이 차폐부(160) 내측으로 들어오는 것을 차폐시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 기존의 폭발물, 마약에 대한 비파괴 검사 장비에 비해 검사효율을 높이고, 분석률을 높이며, 비파괴 검사의 측정 오차율을 줄임으로써, 위험물의 정확한 탐지가 가능하다.
또한, 각종 화물의 형체를 특정하기 어려운 위험물질, 예를 들면 폭발물, 마약, 방사선 물질을 용이하게 검출할 수 있다.
아울러, 피검사체 지지부(147)가 피검사체(122)를 승강 가능하게 지지함으로써, 차폐부(160)를 제거하지 않고도 피검사체(122)를 용이하게 교체 및 로딩 혹은 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 피검사체 지지판(148)과 차폐부(160)는 납 등의 방사화가 어려운 재질로 형성됨으로써, 배경 감마선을 차폐시켜, 노이즈를 제거할 수 있다.
게다가, 복수의 감마선 검출기(123)는 서로 연결되어, 중성자가 피검사체(122)를 통과함으로 발생하는 감마선의 위치, 각도 등에 관한 정보를 공유함으로써, 감마선의 발생 시점의 차이 등을 분석하여, 위험물의 위치를 정확히 파악할 수 있다.
더욱이, 복수의 감마선 검출기(123)는 피검사체(122)를 향해 이동 가능하게 지지됨으로써, 위험물에 대한 관심 영역으로 접근이 용이하다.
또한, 감마선 검출기(123)와 피검사체(122)를 지지하는 프레임(121)은 알루미늄 및 납 등과 같은 방사화가 잘 되지 않는 재질로 형성됨으로써, 중성자를 이용하여 피검사체(122)만을 방사화시켜, 방사화를 통해 발생되는 즉발 감마선을 계측하여 위험물을 정확히 탐지할 수 있다.
아울러, 프레임(121)의 재질을 방사화가 잘 되는 SUS나 탄소강 대신에 알루미늄 및 납 재질로 형성함으로써, 피검사체(122)를 제외한 다른 기구물의 방사화 영향을 최소화할 수 있고, 감마선 측정장치(120)를 이동형으로 사용 시 방사화 문제 등의 방사선 안전 측면에서도 유리하다.
100 : 비파괴 검사 시스템 110 : 방사선 발생장치
111 : 하우징 112 : 차폐부재
113 : 방사선 조사부 114 : 조사슬롯
120 : 감마선 측정 장치 121 : 프레임
1211 : 제1파이프 1212 : 제2파이프
1213 : 제3파이프 1214 : 제4파이프
1215 : 프레임 상판 1216 : 개구부
122 : 피검사체 123 : 감마선 검출기
124 : 검출기 지지부 125 : 엘엠 가이드
126 : 가이드레일 127 : 가이드블록
128 : 가이드볼 129 : 볼순환홈
130 : 지지판 131 : 제1지지판
132 : 제2지지판 133 : 연결판
134 : 하부지지판 135 : 보강판
136 : 차폐체 137 : 검출기 구동부
138 : 전륜기 139 : 구동모터
140 : 볼스크류 141 : 스크류축
142 : 스크류볼 143 : 너트부
144 : 플랜지부 145 : 스톱퍼
1451 : 수용홀 146 : 커넥터
1461 : 수직로드 1462 : 스크류 결합부
1463 : 수평로드 147 : 피검사체 지지부
148 : 피검사체 지지판 149 : 승강 가이드바
150 : 마운팅 플레이트 151 : 슬리브
152 : 지지블록 153 : 피검사체 구동부
154 : 구동모터 155 : 전륜기
156 : 구동샤프트 157 : 승강축
158 : 피니언 159 : 랙기어
160 : 차폐부 161 : 측벽
1611 : 입사슬롯 162 : 상판
1621 : 보강리브 1622 : 견인홀
163 : 하판 164 : 아우터 차폐벽
165 : 이너 차폐벽 166 : 차폐블록
167 : 캐스터

Claims (22)

  1. 프레임;
    상기 프레임의 상부에 설치되고, 중성자가 조사된 피검사체에서 발생하는 감마선을 검출하는 감마선 검출기;
    상기 감마선 검출기를 상기 프레임의 상부 수평면상에서 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부; 및
    상기 피검사체가 상기 프레임의 하부에서 상기 감마선 검출기와 동일한 평면상에 위치하도록, 상기 피검사체를 승강 가능하게 지지하는 피검사체 지지부를 포함하는 감마선 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감마선 검출기는 복수 개로 구비되며 상기 피검사체를 사이에 두고 전후방향 및 좌우방향으로 이격되게 배치되는 감마선 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출기 지지부는,
    상기 감마선 검출기를 수평방향으로 직선 운동 가능하게 지지하는 복수의 엘엠 가이드; 및
    상기 복수의 엘엠 가이드에 장착되어, 상기 피검사체를 향해 직선 이동 가능하도록 상기 감마선 검출기를 지지하는 지지판을 포함하는 감마선 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엘엠 가이드는,
    복수의 가이드레일;
    상기 복수의 가이드레일을 따라 슬라이드되는 가이드블록;
    상기 가이드블록의 내측에 구비되어, 상기 가이드레일에 구름 접촉되는 복수의 가이드볼을 포함하는 감마선 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    검출기 구동부; 및
    상기 검출기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 전환하고, 상기 감마선 검출기를 직선 운동 가능하게 구동하는 볼스크류를 포함하는 감마선 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 볼스크류는,
    상기 검출기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전하는 스크류축;
    상기 스크류축에 형성된 나선홈에 구름접촉하는 복수의 스크류볼을 구비하며, 상기 스크류축의 축방향으로 슬라이드되는 너트부; 및
    상기 너트부와 상기 검출기 지지부를 연결하는 커넥터를 포함하는 감마선 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 검출기 구동부는 구동모터 혹은 전륜기로 구현되는 감마선 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피검사체 지지부는,
    상기 프레임의 하부와 상기 프레임의 상부에 형성된 피검사체 투입홀 사이에서 상하방향으로 이동하는 피검사체 지지판; 및
    상기 피검사체 지지판에서 하방향으로 연장되고, 상기 피검사체 지지판을 승강 가능하게 지지하는 복수의 승강 가이드바를 포함하는 감마선 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피검사체 지지부에서 하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 프레임의 하부에 설치되는 마운팅 플레이트; 및
    상기 마운팅 플레이트에서 돌출되게 형성되어, 상기 복수의 승강 가이드바 각각을 감싸는 복수의 슬리브를 포함하는 감마선 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    피검사체 구동부;
    상기 피검사체 구동부로부터 동력을 받아 회전운동을 상하직선운동으로 전환하고, 상기 피검사체가 승강 가능하게 상기 피검사체 지지부에 동력을 전달하는 동력전달부를 포함하는 감마선 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    상기 피검사체 구동부와 연결되고, 상기 프레임의 하부에 회전 가능하게 설치되는 피니언; 및
    상기 피검사체 지지부에서 하방향으로 연장되고, 상기 피니언과 맞물리게 결합되는 랙기어를 포함하는 감마선 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 피검사체 구동부는 구동모터 혹은 전륜기로 구현되는 감마선 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 감마선 검출기를 내측에 수용하고, 상기 감마선 검출기로 입사될 배경 감마선을 차폐시키는 차폐부를 더 포함하는 감마선 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차폐부는,
    전후좌우 측면을 형성하는 복수의 측벽;
    상기 복수의 측벽의 상부를 덮도록 형성되는 상판;
    내측에 피검사체 투입홀을 구비하는 하판을 포함하는 감마선 측정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 차폐부는,
    아우터 차폐벽;
    상기 아우터 차폐벽의 내측에 배치되는 이너 차폐벽; 및
    상기 아우터 차폐벽과 상기 이너 차폐벽 사이에 배치되는 차폐블록을 포함하고,
    상기 차폐블록은 상기 아우터 차폐벽과 상기 이너 차폐벽의 두께보다 두께가 더 큰 감마선 측정 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 차폐부는 일측면에 상기 중성자가 상기 피검사체로 입사되도록 입사슬롯을 포함하는 감마선 측정 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 차폐블록은 납 재질로 형성되고,
    상기 차폐벽은 알루미늄 재질로 형성되는 감마선 측정 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판은 납 재질로 형성되는 감마선 측정 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 알루미늄 혹은 납 재질로 형성되는 감마선 측정 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 프레임을 이동 가능하게 지지하도록 상기 프레임의 하단부에 설치되는 복수의 캐스터를 더 포함하는 감마선 측정 장치.
  21. 중성자를 발생시켜 피검사체에 조사하는 방사선 발생장치;
    상기 방사선 발생장치와 인접하게 배치되고, 상기 피검사체에서 발생하는 감마선을 측정하는 감마선 측정 장치를 포함하고,
    상기 감마선 측정 장치는,
    프레임;
    상기 프레임의 상부에 설치되고, 상기 중성자가 조사된 상기 피검사체에서 발생하는 감마선을 검출하는 감마선 검출기;
    상기 감마선 검출기를 상기 프레임의 상부 수평면상에서 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부; 및
    상기 피검사체가 상기 프레임의 하부에서 상기 감마선 검출기와 동일한 평면상에 위치하도록, 상기 피검사체를 승강 가능하게 지지하는 피검사체 지지부를 포함하는 비파괴 검사 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 방사선 발생장치는,
    방사선 조사부를 수용하고, 상기 방사선 조사부로부터 상기 피검사체를 향해 조사되는 상기 중성자를 통과시키는 조사슬롯을 구비하는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 조사슬롯이 구비된 전방면, 후방면, 및 좌우방향의 측면, 상부면 및 하부면을 형성하는 차폐부재를 포함하고, 상기 차폐부재는 상기 중성자를 차폐하는 비파괴 검사 시스템.
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