KR20230041175A - Method for temperature compensation of radiation spectrum - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사선 스펙트럼의 온도보상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핵종판별을 위한 온도보상이 소프트웨어적으로 신속하게 이루어질 수 있도록 한 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for compensating the temperature of a radiation spectrum, and more particularly, to a method for temperature compensation of a radiation spectrum for discriminating a nuclide in which temperature compensation for discriminating a nuclide can be quickly performed by software.
일반적으로, NaI(Tl), PVT 등 신틸레이터 타입의 검출시스템은 검출기에 입사된 방사선에너지 스펙트럼을 이용하여 입사된 방사선/능 학적 정보를 분석하는 장비이다. 신틸레이터 타입의 검출기는 입사된 방사선 에너지를 흡수하여 이와 비례한 양의 광자를 방출한다. 이때, 발생된 광자들은 PMT에 의해 계측되며, MCA (Multi-Channel Analyzer)를 통해 방사선에너지별 카운트(Count) 정보를 수집하여 방사선에너지 스펙트럼을 측정한다.In general, scintillator-type detection systems such as NaI(Tl) and PVT are equipment that analyzes incident radiation/activity information using a radiation energy spectrum incident on a detector. A scintillator-type detector absorbs incident radiation energy and emits a proportional amount of photons. At this time, the generated photons are measured by the PMT, and the radiation energy spectrum is measured by collecting count information for each radiation energy through a multi-channel analyzer (MCA).
방사선에너지 스펙트럼은 광전효과, 컴프턴 산란, 전자쌍생성 등의 감마선 반응에 따라 계수 분포가 결정되며, 주로 전 에너지 피크를 이용한 분석이 사용된다. 전 에너지 피크는 방사선에너지를 모두 흡수한 피크이며 가우시안 모양을 띄고 있다. 전 에너지 피크는 폭이 좁고 특정 에너지를 지시하며, 에너지 교정 및 핵종판별에 사용된다.In the radiation energy spectrum, the coefficient distribution is determined according to the gamma ray reaction such as the photoelectric effect, Compton scattering, and electron pair generation, and analysis using the full energy peak is mainly used. The full energy peak is a peak that has absorbed all of the radiation energy and has a Gaussian shape. Full-energy peaks are narrow and indicate specific energies and are used for energy calibration and nuclide determination.
에너지 교정은 몇 개의 임의의 방사성핵종을 이용하여 채널별 에너지정보를 매칭해 주는 과정이며, 핵종 판별은 측정된 시료(혹은 방사선)에 포함된 방사성핵종을 판별하는 분석으로 전에너지 피크의 에너지와 대상 방사성핵종의 에너지 정보를 대조하여 일치하는 방사성핵종을 판별한다. 다시 말해 각 채널에 해당하는 에너지를 산출하고 전에너지 피크가 발생되는 채널(에너지)와 기존 핵종정보의 에너지를 대조하여 핵종을 결정한다.Energy calibration is a process of matching the energy information for each channel using several random radionuclides, and nuclide identification is an analysis to determine the radionuclides included in the measured sample (or radiation), and the energy of the total energy peak and the target The radionuclide energy information is compared to determine the matching radionuclide. In other words, the energy corresponding to each channel is calculated, and the nuclide is determined by comparing the channel (energy) where the total energy peak is generated and the energy of the existing nuclide information.
반면, NaI(Tl), PVT 등에서 발생되는 광량을 측정하는 광센서(PMT, SiPM 등)가 온도에 민감하여 방사선에너지 스펙트럼에 영향을 끼친다. 온도에 따른 스펙트럼 변화는 온도가 높아질수록 낮은 채널로 전에너지 피크가 이동하는 경향을 나타내며, 이러한 변화는 부정확한 핵종판별을 초래하게 된다.On the other hand, optical sensors (PMT, SiPM, etc.) that measure the amount of light generated from NaI(Tl), PVT, etc. are sensitive to temperature and affect the radiation energy spectrum. The spectral change according to temperature shows a tendency for the total energy peak to move to a lower channel as the temperature increases, and this change causes inaccurate nuclide identification.
이러한 문제점을 보완하는 기술을 온도보상 기술이라 하며, 온도보상 기술을 접목하여 특정채널에 대해 고정적인 에너지를 갖게 한다. 온도보상 기술은 하드웨어적인 기술과 소프트웨어적 기술로 구분된다. 하드웨어적인 기술은 1)온도계를 이용한 방법(한국 등록특허공보 제10-1188749호 등 개시), 2)LED를 이용한 방법(미국 등록특허공보 제07642516호 등 개시) 등이 있다. 소프트웨어적인 기술은 스펙트럼 분석을 통한 보정방법이다.A technology to compensate for this problem is called a temperature compensation technology, and a fixed energy is obtained for a specific channel by grafting the temperature compensation technology. Temperature compensation technology is divided into hardware technology and software technology. Hardware technology includes 1) a method using a thermometer (disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1188749, etc.), and 2) a method using an LED (disclosed in US Patent Registration No. 07642516, etc.). The software technology is a correction method through spectrum analysis.
소프트웨어적인 기술은 자연방사성핵종을 이용한 온도보상 방법이 있다. 해양, 우주 환경 등의 극한환경을 제외한 환경에서는 주변으로부터 자연방사성핵종으로부터의 방사선이 수집되며, 이를 이용하여 온도보상에 활용할 수 있다. 주변환경으로부터 측정되는 방사선은 Pb-212, Pb-214, K-40, Tl-208로부터 측정된 전에너지 피크를 이용하여 정기적인 스펙트럼 분석을 통해 채널별 에너지 수치의 변화를 확인하고 해당 에너지 차이를 보정하는 방법이다.As a software technology, there is a temperature compensation method using natural radionuclides. In environments other than extreme environments such as marine and space environments, radiation from natural radionuclides is collected from the surroundings, and it can be used for temperature compensation. Radiation measured from the surrounding environment uses the total energy peaks measured from Pb-212, Pb-214, K-40, and Tl-208 to check the change in energy value for each channel through regular spectrum analysis and determine the energy difference. way to correct it.
그러나 이와 같은 온도보상 방법은 피크 탐색 및 피크 위치결정 알고리즘이 매우 복잡한 수식으로 구성되어 계산시간이 길고 최소 5분 이상 (검출기 체적에 따라 상이)의 측정데이터가 필요로 하다. 다시 말해, PC 등과 같이 고속연산프로세서를 사용하는 경우 사용에 적합하나, 소형장비 혹은 휴대용 장비 내에 내장되는 저전력 연산프로세서에는 성능부족으로 인해 적용이 어려움이 있다.However, this temperature compensation method requires a long calculation time and at least 5 minutes (depending on the detector volume) of measurement data because the peak search and peak positioning algorithms are composed of very complex formulas. In other words, it is suitable for use when a high-speed arithmetic processor such as a PC is used, but it is difficult to apply it to a low-power arithmetic processor embedded in small equipment or portable equipment due to lack of performance.
자연핵종 분석을 위해서는 최소 5분 측정데이터가 필요하며, 온도보상으로 인해 에너지가 틀어진 경우, 이를 맞추기 위해 보정을 위한 공백시간(측정시간 만큼)이 발생되어 실제 방사선 분석에 차질이 발생한다.At least 5 minutes of measurement data is required for natural nuclide analysis, and if the energy is distorted due to temperature compensation, a blank time for correction (as much as the measurement time) is generated to match it, which causes a setback to the actual radiation analysis.
본 발명의 목적은 핵종판별을 위한 온도보상이 소프트웨어적으로 신속하게 이루어질 수 있는 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a temperature compensation method of radiation spectrum for nuclide identification in which temperature compensation for nuclide identification can be quickly performed in software.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 없는 환경에서 방사선검출기가 측정한 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 전송받아 저장하는 제1 단계; 상기 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터로부터 기준 카운트센터값과 기준 계수율을 산출하여 저장하는 제2 단계; 방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 있는 환경에서 상기 방사선검출기가 측정한 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 전송받아 저장하는 제3 단계; 상기 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터로부터 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 산출하여 저장하는 제4 단계; 상기 기준 카운트센터값과 상기 대상물 카운트센터값을 비교하는 제5 단계; 및 상기 대상물 카운트센터값이 상기 기준 카운트센터값 대비 기 설정된 오차 범위를 초과하면, 상기 기준 계수율과 상기 대상물 계수율을 비교하고 온도보상을 위한 이득값을 조정하는 제6 단계를 포함하며, 상기 제3 단계 내지 상기 제6 단계를 반복 수행하며 핵종판별을 위한 방사선에너지 스펙트럼을 온도보상하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a first step of receiving and storing background radiation energy spectrum data measured by a radiation detector in an environment without an object for determining radioactive nuclides; a second step of calculating and storing a reference count center value and a reference count rate from the background radiation energy spectrum data; a third step of receiving and storing the radiation energy spectrum data of the object measured by the radiation detector in an environment where the object for determining radioactive nuclides is present; a fourth step of calculating and storing an object count center value and an object count rate from the object radiation energy spectrum data; a fifth step of comparing the reference count center value and the object count center value; and a sixth step of comparing the reference count rate and the object count rate and adjusting a gain value for temperature compensation when the object count center value exceeds a preset error range with respect to the reference count center value. It is characterized in that the radiation energy spectrum for discriminating the nuclide is temperature-compensated while repeating the step to the sixth step.
구체적으로, 상기 제6 단계에서, 상기 대상물 카운트센터값이 상기 기준 카운트센터값 대비 오차범위 5%를 초과하면 상기 기준 계수율과 상기 대상물 계수율을 비교할 수 있다.Specifically, in the sixth step, when the object count center value exceeds the error range of 5% compared to the reference count center value, the reference count rate and the object count rate may be compared.
상기 제6 단계에서, 상기 대상물 계수율이 상기 기준 계수율 대비 10% 이하이면 이득값을 조정할 수 있다.In the sixth step, if the object count rate is 10% or less compared to the reference count rate, the gain value may be adjusted.
상기 제6 단계에서, 상기 기준 카운트센터값을 상기 대상물 카운트센터값으로 나눈 값에 상기 제1 단계에서 기 설정된 이득값을 곱하여 상기 이득값을 산출할 수 있다.In the sixth step, the gain value may be calculated by multiplying a value obtained by dividing the reference count center value by the object count center value by a preset gain value in the first step.
본 발명에 의하면, 소프트웨어적으로 방사선에너지 스펙트럼에 대한 온도보상이 15초 내외로 이루어짐으로써 기존과 같이 보정을 위한 공백시간(측정시간 만큼)이 크게 절감되어 신속하게 핵종을 판별할 수 있고, 저전력으로 연산프로세서의 구동이 가능하기 때문에 소형장비 또는 휴대용 장비에 적용할 수 있다.According to the present invention, since the temperature compensation for the radiation energy spectrum is performed in software in about 15 seconds, the blank time for correction (as much as the measurement time) is greatly reduced as in the prior art, so that the nuclide can be quickly identified, and with low power Since it is possible to drive an operation processor, it can be applied to small equipment or portable equipment.
도 1은 본 발명의 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법을 구현하는 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터의 그래프도이다.
도 4는 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 누적 저장하며 값을 산출하는 과정의 그래프도이다.
도 5는 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터가 오차범위 내에 존재하는 그래프도이다.
도 6은 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터가 오차범위 내에 존재하고 목표시간을 초과한 그래프도이다.
도 7은 대상물 계수율이 기준 계수율보다 큰 경우의 그래프도이다.
도 8은 대상물 계수율이 기준 계수율과 같거나 유사하여 이득값이 조정되는 그래프도이다.1 is a block diagram schematically showing a system implementing the temperature compensation method of radiation spectrum for nuclide determination according to the present invention.
2 is a flowchart showing a temperature compensation method of radiation spectrum for nuclide determination according to the present invention.
3 is a graph of background radiation energy spectrum data.
4 is a graph showing a process of accumulating and storing object radiation energy spectrum data and calculating values.
5 is a graph showing object radiation energy spectrum data within an error range.
6 is a graph showing the object radiation energy spectrum data existing within an error range and exceeding a target time.
7 is a graph showing a case where an object count rate is greater than a reference count rate.
8 is a graph in which a gain value is adjusted when an object count rate is equal to or similar to a reference count rate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the drawings are indicated by like symbols wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법은 방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 없는 환경에서 방사선검출기(100)가 측정한 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 전송받아 저장하는 단계로부터 시작된다(S10).As shown in FIGS. 1 and 2, the temperature compensation method of the radiation spectrum for discriminating radionuclides of the present invention uses background radiation energy spectrum data measured by the
방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 없는 환경은 자연방사선만이 방출되는 환경을 말한다. 즉, 일정 수준 이하 크기의 방사선은 인체에 유의미한 영향을 주지 않는다. 잘 알려진 바와 같이 자연계에서는 인체에 영향을 주지 않는 미세한 방사선이 방출되는데 이를 자연방사선이라 하며, 자연방사선만이 방출되는 상태를 백그라운드 상태라고 한다.An environment in which there is no object for determining radionuclides refers to an environment in which only natural radiation is emitted. That is, radiation of a size below a certain level does not significantly affect the human body. As is well known, fine radiation that does not affect the human body is emitted in the natural world, which is called natural radiation, and a state in which only natural radiation is emitted is called a background state.
방사선검출기(100)는 NaI(Tl) 등 신틸레이터 타입의 검출기일 수 있다. 잘 알려진 바와 같이 방사선검출기(100)는 방사선이 입사되면 전기 신호로 바꾸고, 크기를 증폭하고, 노이즈를 제거하여 분석 가능한 신호로 변환한다. 변환된 신호는 펄스 형태로 나타내며, 그 펄스를 카운트하여 전압값의 크기에 따라 구분하여 저장한다. 각 전압값의 펄스를 카운트하여 할당된 버퍼에서 일정시간 누적 관리되는 각각의 과정을 각각 에너지라고 하며, 이러한 과정을 통해 에너지값에 따른 카운트값(계수값)으로 나타나는 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 구할 수 있다. The
방사선검출기(100)는 방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 없는 환경 즉, 백그라운드 상태에서 방사선을 측정하여 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터("백그라운드 스펙트럼 데이터"라고 한다)를 구한 후 출력한다.The
백그라운드 스펙트럼 데이터는 방사선검출기(100)와 전기적으로 연결되는 핵종판별수단(200)으로 전송된다. 핵종판별수단(200)은 입력, 연산, 제어, 기억, 출력 등의 기능을 수행하며 방사선검출기(100)로부터 전송되는 백그라운드 스펙트럼 데이터를 누적하며 저장한다.The background spectrum data is transmitted to the
예를 들면, 핵종판별수단(200)은 다중파고분석기(MCA)일 수 있다. 다중파고분석기는 잘 알려진 바와 같이 단일채널분석기의 연속적 실행방식으로 방사선검출기(100)로부터 출력되는 펄스 신호인 백그라운드 스펙트럼 데이터를 펄스 높이별로 분류, 수집 및 기억하여 출력하는 장치로, AD변환기, 데이터저장장치, 디스플레이장치로 구성되며, 분석할 펄스크기의 범위 별 데이터저장소를 분할, 지정하고 어떤 펄스가 출력되면 펄스 크기를 수치화하여 수치에 해당하는 지정된 데이터저장소에 더하는 장치이다.For example, the nuclide determination means 200 may be a multi-wave analyzer (MCA). As is well-known, the multi-wave analyzer is a device that classifies, collects, stores, and outputs background spectrum data, which is a pulse signal output from the
핵종판별수단(200)은 이와 같은 다중파고분석기(MCA)에 본 발명의 온도보상을 수행하는 알고리즘을 탑재한 구성일 수 있다. 이와 달리, 핵종판별수단(200)은 본 발명의 온도보상을 수행하는 알고리즘이 탑재된 컴퓨터수단과 그 컴퓨터수단과 전기적으로 연결되는 기존의 다중파고분석기(MCA)일 수 있다.The nuclide discrimination means 200 may be a configuration in which the algorithm for performing the temperature compensation of the present invention is loaded in such a multiple wave height analyzer (MCA). Alternatively, the nuclide determination means 200 may be a computer means equipped with an algorithm for performing temperature compensation of the present invention and an existing multi-wave analyzer (MCA) electrically connected to the computer means.
이와 같은 핵종판별수단(200)은 방사선검출기(100)가 전송한 백그라운드 스펙트럼 데이터로부터 기준 카운트센터값과 기준 계수율을 산출하여 저장한다(S20). 핵종판별수단(200)은 임의 설정된 시간된 동안 누적된 백그라운드 스펙트럼 데이터를 계산하여 기준 카운트센터값과 기준 계수율을 산출하여 저장한다.The
카운트센터(CountCenter)는 하중 설계 등에서 중요한 인자로 사용되는 무게중심(무게 분포에 따라 균형이 이루어지는 위치)과 같은 원리로 카운트 분포에 따라 균형이 이루어지는 채널을 의미하며, 카운트센터값은 누적된 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 통해 구할 수 있고, 그 수식은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.CountCenter means a channel that is balanced according to the count distribution in the same principle as the center of gravity (the position where balance is achieved according to the weight distribution) used as an important factor in load design, etc., and the count center value is the accumulated radiation energy It can be obtained through spectrum data, and its formula can be expressed as
여기서, 
도 3은 300초 동안 누적된 백그라운드 스펙트럼 데이터(채널 당 카운트값)의 그래프도로서, 수학식 1과 계수율 수식으로 산출된 누적 측정된 백그라운드 스펙트럼 데이터의 카운트센터값(C.C)은 113.57 채널(ch)이고, 계수율(Count rate)은 583.0cps 이다.3 is a graph of background spectrum data (count value per channel) accumulated for 300 seconds, and the count center value (C.C) of the accumulated measured background spectrum data calculated by
이와 같이 산출된 값들은 온도보상을 수행하기 위한 기준값이 되고, 핵종판별수단(200)에 이득값(Gain) 1.386이 기 설정된 상태에서 얻은 값들이다. 누적 측정시간 300초는 목표시간을 의미하며 소프트웨적으로 온도보상을 구현하기 위한 최소시간이다.The values calculated in this way become reference values for performing temperature compensation, and are values obtained in a state in which a gain of 1.386 is preset in the
초기 설정된 이득값(Gain)은 이후 과정에서 온도보상을 위한 이득을 조정하기 위한 기준값이 되며, 핵종판별수단(200)은 이득값(Gain)이 설정된 상태에서 목표시간 300초 동안 누적된 백그라운드 스펙트럼 데이터를 통해 기준 카운트센터값(C.C)과 기준 계수율(Count rate)을 산출한다.The initially set gain value (Gain) becomes a reference value for adjusting the gain for temperature compensation in the subsequent process, and the nuclide discrimination means 200 is the background spectrum data accumulated for 300 seconds for the target time in the state where the gain value (Gain) is set. Calculate the reference count center value (C.C) and the reference count rate (Count rate) through
백그라운드 스펙트럼 데이터로부터 기준 카운트센터값과 기준 계수율이 산출되면, 핵종판별수단(200)은 누적되어 저장된 백그라운드 스펙트럼 데이터를 삭제하여 초기화한다(S30).When the reference count center value and the reference count rate are calculated from the background spectrum data, the nuclide discrimination means 200 deletes and initializes the accumulated background spectrum data (S30).
누적 저장된 백그라운드 스펙트럼 데이터가 삭제되어 초기화되면, 핵종판별수단(200)은 방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 있는 환경에서 방사선검출기(100)가 측정한 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터(이하, "대상물 스펙트럼 데이터"라고 한다)를 전송받아 저장한다. 이때, 이득값(Gain)은 1.386로 변동되지 않는다.When the accumulated and stored background spectrum data is deleted and initialized, the nuclide determination means 200 determines the object radiation energy spectrum data measured by the
핵종판별수단(200)은 설정된 주기 동안 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 저장하며, 매 주기 마다 누적되는 대상물 스펙트럼 데이터로부터 수학식 1과 계수율 수식을 적용하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 누적 산출하여 저장한다(S40).The nuclide discrimination means 200 cumulatively measures and stores the object spectrum data for a set period, and applies
도 4에 예시된 바와 같이, 대상물 스펙트럼 데이터를 1초 간격으로 15초(최소계산시간) 동안 측정하도록 설정되면, 핵종판별수단(200)은 1초 간격으로 누적 측정되어 저장되는 대상물 스펙트럼 데이터로부터 대상물 카운트센터값(C.C)과 대상물 계수율(Count rate)을 누적 산출하여 저장하되 이 과정을 15초 동안 반복 수행한다. 최소계산시간 15초는 온도보상을 위한 이득값을 산출할 수 있는, 유의미한 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 산출하기 위한 최소계산시간이다.As illustrated in FIG. 4, when the object spectrum data is set to be measured at 1-second intervals for 15 seconds (minimum calculation time), the
대상물 스펙트럼 데이터가 15초 동안 누적 측정되지 않아 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율에 대한 각각의 누적값을 산출하지 못한 경우(S50), 핵종판별수단(200)은 단계 S40으로 피드백하여 다시 대상물 스펙트럼 데이터를 1초 간격으로 15초(최소계산시간) 동안 누적 측정한다. 이때, 핵종판별수단(200)은 현재 누적된 데이터에 새로 측정되는 데이터를 누적하여 누적값을 산출할 수 있고, 현재 누적되어 저장된 데이터를 삭제하여 초기화한 후 대상물 스펙트럼 데이터를 다시 측정하여 누적값을 산출할 수 있다.If the object spectrum data is not cumulatively measured for 15 seconds, so that each accumulated value for the object count center value and the object count rate cannot be calculated (S50), the
이와 같은 과정을 거쳐 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율이 산출되면, 핵종판별수단(200)은 기준 카운트센터값과 대상물 카운트센터값을 비교한다(S60).When the object count center value and the object count rate are calculated through the above process, the
핵종판별수단(200)은 오차범위 5%를 기준으로 대상물 카운트센터값과 기준 카운트센터값을 비교하며, 대상물 카운트센터값이 기준 카운트센터값 대비 오차범위 ±5% 내에 존재하면, 핵종판별수단(200)은 누적 측정되어 저장된 대상물 스펙트럼 데이터와 각 산출값을 삭제하여 초기화한 후 다시 방사선검출기(100)로부터 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 누적 산출할 수 있다.The nuclide determination means 200 compares the object count center value with the reference count center value based on the error range of 5%, and if the object count center value exists within ±5% of the error range compared to the reference count center value, the nuclide determination means ( 200) deletes and initializes the accumulated measured and stored object spectrum data and each calculated value, and then cumulatively measures the object spectrum data from the
도 5에 예시된 바와 같이, 산출된 대상물 카운트센터값이 110.6 채널(ch)로서 기준 카운트센터값 113.57 채널(ch)의 ±5% 내에 존재하며, 핵종판별수단(200)은 현재 누적 데이터를 초기화한 후 다시 방사선검출기(100)로부터 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 누적 산출할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the calculated object count center value is 110.6 channels (ch) and exists within ±5% of the reference count center value 113.57 channels (ch), and the nuclide determination means 200 initializes the current accumulated data After that, the object spectral data from the
이때, 핵종판별수단(200)은 대상물 스펙트럼 데이터의 누적 측정시간이 목표시간의 초과 여부를 판단하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 재 산출하는 과정을 수행할 수 있다(S70).At this time, the nuclide determination means 200 may perform a process of recalculating the object count center value and the object count rate by determining whether the cumulative measurement time of the object spectrum data exceeds the target time (S70).
즉, 누적 측정시간이 목표시간 미만이면, 핵종판별수단(200)은 단계 S40으로 피드백하여 방사선검출기(100)로부터 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 누적 산출할 수 있다.That is, if the cumulative measurement time is less than the target time, the
누적 측정시간이 목표시간 이상이면, 핵종판별수단(200)은 단계 S30으로 피드백하여 누적 측정되어 저장된 대상물 스펙트럼 데이터와 각 산출값을 삭제하여 초기화한 후 다시 방사선검출기(100)로부터 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 누적 산출할 수 있다.If the cumulative measurement time is equal to or longer than the target time, the nuclide determination means 200 returns to step S30 to delete and initialize the cumulatively measured and stored object spectrum data and each calculated value, and then accumulate the object spectrum data from the
도 6에 예시된 바와 같이, 누적 측정시간이 목표시간 300초에 이르면, 핵종판별수단(200)은 단계 S30으로 피드백하여 데이터를 초기화한 후 다시 방사선검출기(100)로부터 대상물 스펙트럼 데이터를 누적 측정하여 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 산출한다.As illustrated in FIG. 6, when the cumulative measurement time reaches the target time of 300 seconds, the
대상물 카운트센터값이 기준 카운트센터값 대비 오차범위 5%를 초과하면, 핵종판별수단(200)은 기준 계수율과 대상물 계수율을 비교한다(S80). 대상물 계수율은 상기된 바와 같이 측정 주기가 설정되면 누적값이다.If the object count center value exceeds the error range of 5% compared to the reference count center value, the nuclide determination means 200 compares the reference count rate and the object count rate (S80). The object count rate is a cumulative value when the measurement period is set as described above.
핵종판별수단(200)은 10%를 기준으로 기준 계수율과 대상물 계수율을 비교하며, 대상물 계수율이 기준 계수율 대비 10%를 초과하면, 방사선 핵종 판별을 진행하며, 대상물 계수율이 기준 계수율 대비 10% 이하이면, 온도영향으로 판단하여 온도보상을 위한 이득값을 조정한다(S90).The nuclide determination means 200 compares the reference count rate and the object count rate based on 10%, and if the object count rate exceeds 10% of the reference count rate, radionuclide discrimination is performed, and if the object count rate is less than 10% of the standard count rate , the gain value for temperature compensation is adjusted based on the temperature effect (S90).
도 7에 예시된 바와 같이, 대상물 계수율이 843.0cps로서 기준 계수율 583.0cps 대비 10%를 초과하면, 핵종판별수단(200)은 방사선 핵종 판별을 진행하고, 도 8에 예시된 바와 같이, 대상물 계수율이 581.5cps로서 기준 계수율 583.0cps 대비 10% 이하이면, 핵종판별수단(200)은 온도보상을 위한 이득값(setGain)을 산출하여 이득을 조정한다.As illustrated in FIG. 7, when the object count rate is 843.0cps and exceeds 10% of the reference count rate of 583.0cps, the nuclide determination means 200 proceeds to determine the radionuclide, and as illustrated in FIG. 8, the object count rate If 581.5cps is 10% or less compared to the reference count rate of 583.0cps, the
조정되는 이득값(setGain)은 기준 카운트센터값을 대상물 카운트센터값으로 나눈 값에 기 설정된 이득값(Gain)을 곱하여 산출하며, 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.The adjusted gain value (setGain) is calculated by multiplying the value obtained by dividing the reference count center value by the object count center value by the preset gain value (Gain), and can be expressed by
여기서, setGain은 조정되는 이득값이고, Gain은 기 설정된 이득값이고, refC.C는 기준 카운트센터값이고, C..C는 대상물 카운트센터값이다.Here, setGain is an adjusted gain value, Gain is a preset gain value, refC.C is a reference count center value, and C..C is an object count center value.
도 8를 참조하여, 이득값(setGain)은 대상물 계수율이 기준 계수율과 같거나 유사한 경우 산출되는 것이 바람직하며, 대상물 카운트센터값이 99.6ch이고, 기 설정된 이득값(Gain값)이 1.386이고, 기준 카운트센터값이 113.57ch이면, 핵종판별수단(200)은 1.386×(113.57/99.6)을 계산하여 이득값(setGain) 1.5804을 산출한다.Referring to FIG. 8, the gain value (setGain) is preferably calculated when the object count rate is equal to or similar to the reference count rate, the object count center value is 99.6ch, the preset gain value (Gain value) is 1.386, and the reference If the count center value is 113.57ch, the nuclide determination means 200 calculates 1.386×(113.57/99.6) to calculate a gain value (setGain) of 1.5804.
이득값(setGain)이 산출되면, 핵종판별수단(200)은 기 설정된 이득값(Gain)을 새로 산출한 이득값(setGain)으로 조정하여 세팅한 후 단계 S30으로 피드백하여 모든 데이터를 삭제하여 초기화한 후 단계 S40 내지 단계 S90을 반복 수행하며, 반복 수행은 대상물 계수율이 기준 계수율 대비 10%를 초과할 때까지 이루어진다.When the gain value (setGain) is calculated, the
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 온도계를 이용하거나 LED를 이용하는 하드웨어적 기술로 온도보상이 아닌 소프트웨어적 기술로 방사선에너지 스펙트럼에 대한 온도보상이 이루어지되 그 온도보상이 15초 내외로 이루어짐으로써, 기존과 같이 보정을 위한 공백시간(측정시간 만큼)이 크게 절감되어 신속하게 핵종을 판별할 수 있고, 저전력으로 연산프로세서의 구동이 가능하기 때문에 소형장비 또는 휴대용 장비에 적용할 수 있다.As described above, according to the present invention, the temperature compensation for the radiation energy spectrum is performed with a software technology rather than a temperature compensation with a hardware technology using a thermometer or an LED, but the temperature compensation is made in about 15 seconds. As such, the blank time for calibration (as much as the measurement time) is greatly reduced, and the nuclide can be quickly identified, and the operation processor can be driven with low power, so it can be applied to small or portable equipment.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been examined with a focus on preferred embodiments, and those skilled in the art can implement embodiments of a different form from the detailed description of the present invention within the essential technical scope of the present invention. You will be able to. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range should be construed as being included in the present invention.
100 : 방사선검출기
200: 핵종판별수단100: radiation detector
200: nuclide determination means
Claims (4)
상기 백그라운드 방사선에너지 스펙트럼 데이터로부터 기준 카운트센터값과 기준 계수율을 산출하여 저장하는 제2 단계;
방사성 핵종을 판별하기 위한 대상물이 있는 환경에서 상기 방사선검출기가 측정한 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터를 전송받아 저장하는 제3 단계;
상기 대상물 방사선에너지 스펙트럼 데이터로부터 대상물 카운트센터값과 대상물 계수율을 산출하여 저장하는 제4 단계;
상기 기준 카운트센터값과 상기 대상물 카운트센터값을 비교하는 제5 단계; 및
상기 대상물 카운트센터값이 상기 기준 카운트센터값 대비 기 설정된 오차 범위를 초과하면, 상기 기준 계수율과 상기 대상물 계수율을 비교하고 온도보상을 위한 이득값을 조정하는 제6 단계를 포함하며,
상기 제3 단계 내지 상기 제6 단계를 반복 수행하며 핵종판별을 위한 방사선에너지 스펙트럼을 온도보상하는, 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법.
A first step of receiving and storing background radiation energy spectrum data measured by a radiation detector in an environment without an object for determining radioactive nuclides;
a second step of calculating and storing a reference count center value and a reference count rate from the background radiation energy spectrum data;
a third step of receiving and storing the radiation energy spectrum data of the object measured by the radiation detector in an environment where the object for determining radioactive nuclides is present;
a fourth step of calculating and storing an object count center value and an object count rate from the object radiation energy spectrum data;
a fifth step of comparing the reference count center value and the object count center value; and
A sixth step of comparing the reference count rate and the object count rate and adjusting a gain value for temperature compensation when the object count center value exceeds a preset error range with respect to the reference count center value,
The temperature compensation method of the radiation spectrum for determining the nuclide, wherein the third step to the sixth step are repeatedly performed and the radiation energy spectrum for the determination of the nuclide is temperature compensated.
상기 제6 단계에서, 상기 대상물 카운트센터값이 상기 기준 카운트센터값 대비 오차범위 5%를 초과하면 상기 기준 계수율과 상기 대상물 계수율을 비교하는, 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법.
According to claim 1,
In the sixth step, if the object count center value exceeds an error range of 5% compared to the reference count center value, the reference count rate and the object count rate are compared.
상기 제6 단계에서, 상기 대상물 계수율이 상기 기준 계수율 대비 10% 이하이면 이득값을 조정하는, 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법.
According to claim 1,
In the sixth step, if the object count rate is 10% or less compared to the reference count rate, the gain value is adjusted.
상기 제6 단계에서, 상기 기준 카운트센터값을 상기 대상물 카운트센터값으로 나눈 값에 상기 제1 단계에서 기 설정된 이득값을 곱하여 상기 이득값을 산출하는, 핵종판별을 위한 방사선 스펙트럼의 온도보상방법.
According to claim 1,
In the sixth step, the gain value is calculated by multiplying the value obtained by dividing the reference count center value by the object count center value by the preset gain value in the first step.
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- 2021-09-17 KR KR1020210124470A patent/KR102644122B1/en active IP Right Grant
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