KR102663201B1 - Apparatus for radiation measurement and operation method thereof - Google Patents
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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.A detector system for radioactive material according to the present disclosure includes a detector module including a semiconductor detector for measuring the count of radiation and a scintillator detector for acquiring a radiation spectrum, controlling the detector module, collecting data from the detector module, and receiving It includes a main module for transmitting data to a data processing unit, and the data processing unit for processing data collected by the detector module and the main module to obtain a final dose.
Description
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.The present invention relates to portable radiation monitoring equipment that can be worn by individuals, and to equipment that can analyze the spectrum while measuring low to high doses using two radiation detectors. Radiation monitoring is for low dose and high dose depending on the range of dose rate. In general, low dose refers to a dose range from nSv/h to hundreds of uSv/h, and high dose refers to a dose range from hundreds of uSv/h to Sv/h.
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.In order to use the spectroscopy function in radiation monitoring equipment, a scintillation detector must be used. When using a scintillation detector, it has a fixed volume, so when the radiation dose increases, an overlap phenomenon occurs and the detector becomes saturated and cannot measure radiation anymore. Therefore, when measuring the dose rate using a scintillation detector, there are limitations in measuring the dose rate. For example, a 5cm (D) x 5cm (H) scintillation detector can measure a radiation dose of about 100uSv/h or less. If the detector volume is small, the amount of incident radiation is small, so the amount of radiation that can be measured increases. Equipment that measures high doses ranging from tens of mSv/h to 1Sv/h or more generally uses gas sensors or semiconductor sensors to measure high doses. However, in the case of equipment that can measure high doses, the radiation spectrum cannot be obtained, making quantitative analysis based on nuclide information or energy difficult. Radiation spectrum refers to a spectrograph according to the energy of radiation incident on the detector. Since each radionuclide has a specific energy, analyzing the energy spectrum allows the measured nuclide to be known, and the nuclide dose can be quantitatively analyzed through spectrum analysis. However, in the case of gas sensors or semiconductor sensors, it is impossible to obtain information related to nuclides because they simply count rather than obtain energy information of radiation.
섬광체 검출기는 NaI(Tl), CsI, CeBr3, LaBr3 등이 있으며 반도체 검출기는 PIN, SiPM 등이 있으며 에너지 해상도나 측정하고자하는 선량률에 따라 선택하여 사용할 수 있다.Scintillation detectors include NaI(Tl), CsI, CeBr3, and LaBr3, and semiconductor detectors include PIN and SiPM, which can be selected and used depending on energy resolution or dose rate to be measured.
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. As described above, when using a scintillation detector, the energy spectrum of radiation can be obtained, through which nuclides can be analyzed and quantitative analysis can be performed to calculate the radiation dose at a certain level. Using a scintillator detector, radiation doses can be measured from a few nSv/h to hundreds of uSv/h. However, at high doses, if the detector is saturated due to the overlap phenomenon, radiation cannot be measured and dose cannot be measured.
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.Therefore, a system that measures the dose rate and analyzes nuclides in a low dose environment using a scintillation detector, but cannot analyze nuclides in a high dose environment, is needed to measure the dose rate and alert the user.
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.If the dose rate exceeds the set range, an alarm must be immediately issued so that users can evacuate from the high dose area. Therefore, when providing dose information using a scintillation detector, information on high doses is also needed.
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.A detector system according to an embodiment of the present disclosure includes a detector module including a semiconductor detector that measures the count of radiation and a scintillator detector that acquires a radiation spectrum, controls the detector module, collects data from the detector module, and collects the received data. It includes a main module for transmitting to the data processing unit, and a data processing unit for processing data collected from the detector module and the main module to obtain the final dose. The operating method of the detector system includes the data processing unit using a scintillator detector to detect radioactive Obtaining a first output signal measured for, the data processing unit obtaining a second output signal measured for the radioactive material using a semiconductor detector, the data processing unit determining the first dose from the first output signal, , determining a second dose from the second output signal, and obtaining a final dose based on the first dose and the second dose.
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.In the method of operating a detector system according to an embodiment of the present disclosure, the step of obtaining the final dose includes the data processing unit determining whether the first dose is greater than or equal to a predetermined first threshold dose, and the data processing unit determining whether the first dose is If it is less than the first threshold dose, determining the final dose as the first dose, and if the first dose is greater than or equal to the first threshold dose, the data processing unit determines the final dose as the second dose. .
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.A method of operating a detector system according to an embodiment of the present disclosure includes determining the final dose as a second dose, determining whether the final dose is greater than or equal to a predetermined second critical dose, and determining whether the final dose is greater than the second critical dose. In the same case, it includes the step of outputting an alarm indicating that the radiation dose is high.
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.In the step of acquiring the final dose of the method of operating the detector system according to an embodiment of the present disclosure, the data processing unit calculates the first dose, the second dose, the absolute value of the difference between the first dose and the second dose, and a predetermined third dose. It includes selecting one of six final dose determination methods based on the threshold dose and a predetermined fourth threshold dose and obtaining the final dose based on the selected final dose determination method.
또한, 상술한 바와 같은 검출기 시스템의 동작방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.Additionally, a program for implementing the method of operating the detector system as described above may be recorded on a computer-readable recording medium.
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.The detector system of the present disclosure can be used in both low-dose and high-dose environments while acquiring energy spectrum and analyzing nuclides using a scintillator detector. Additionally, since the detector of the present disclosure provides dose rate information regardless of low dose or high dose, there is no need to provide a separate detector depending on the environment.
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.1 shows a detector module according to one embodiment of the present disclosure.
Figure 2 shows a main module according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a block diagram showing a detector system according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4 is a block diagram showing a data processing unit according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 is a flowchart illustrating a method of selecting a final dose according to an embodiment of the present disclosure.
본 발명은 한국전력기술 협력연구 기술개발 과제이며, 원전 중대사고 대응관리 실감형 플랫폼 구축을 위한 작업종사자 피폭 시나리오 평가기술 개발에 대한 연구이다.This invention is a collaborative research technology development project of Korea Electric Power Corporation (KEPCO), and is a study on the development of radiation exposure scenario evaluation technology for workers to build a realistic platform for response management of serious nuclear accidents.
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.Hereinafter, a preferred embodiment of the calibration method of the device for measuring the nuclide concentration of radioactive material according to the present disclosure will be described in detail based on the attached drawings. Advantages and features of the disclosed embodiments and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the present disclosure is complete and to those skilled in the art to which the present disclosure pertains. It is only provided to fully inform the user of the scope of the invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail.
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. The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present disclosure, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the related field, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in this disclosure should be defined based on the meaning of the term and the overall content of this disclosure, rather than simply the name of the term.
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.In this specification, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly specifies the singular. Additionally, plural expressions include singular expressions, unless the context clearly specifies plural expressions.
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. When it is said that a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that, unless specifically stated to the contrary, it does not exclude other elements but may further include other elements.
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.Additionally, the term “unit” used in the specification refers to a software or hardware component, and the “unit” performs certain roles. However, “wealth” is not limited to software or hardware. The “copy” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to run on one or more processors. Thus, as an example, “part” refers to software components, such as object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, Includes subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within the components and “parts” may be combined into smaller numbers of components and “parts” or may be further separated into additional components and “parts”.
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.According to one embodiment of the present disclosure, “unit” may be implemented with a processor and memory. The term “processor” should be interpreted broadly to include general purpose processors, central processing units (CPUs), microprocessors, digital signal processors (DSPs), controllers, microcontrollers, state machines, etc. In some contexts, “processor” may refer to an application-specific integrated circuit (ASIC), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), etc. The term “processor” refers to a combination of processing devices, for example, a combination of a DSP and a microprocessor, a combination of a plurality of microprocessors, a combination of one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other such combination of configurations. It may also refer to
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.The term “memory” should be interpreted broadly to include any electronic component capable of storing electronic information. The terms memory include random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), erasable-programmable read-only memory (EPROM), electrical may refer to various types of processor-readable media, such as erasable PROM (EEPROM), flash memory, magnetic or optical data storage, registers, etc. A memory is said to be in electronic communication with a processor if the processor can read information from and/or write information to the memory. The memory integrated into the processor is in electronic communication with the processor.
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.Below, with reference to the attached drawings, embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. In order to clearly explain the present disclosure in the drawings, parts unrelated to the description are omitted.
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.Radioactive waste, especially decommissioned waste, is generated in large quantities and is packaged in large containers that extend up to the size of containers or containers of various sizes for other purposes. Therefore, when the decommissioning waste generated during the decommissioning of a nuclear power plant is packaged and disposed of in various sizes, a non-destructive measuring device capable of analyzing nuclides and concentrations is used regardless of the size of the container.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 모듈을 나타낸다. 또한 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 메인 모듈을 나타낸다. 1 shows a detector module according to one embodiment of the present disclosure. Figure 2 also shows a main module according to an embodiment of the present disclosure.
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.The detector system 1 may include at least one of a detector module 10, a main module 20, and a data processing unit 30. Referring to FIG. 1, the detector module 10 may include a semiconductor detector 11 that measures the count of radiation and a scintillator detector 12 that acquires a radiation spectrum. The semiconductor detector 11 may be located close to the scintillator detector 12. The semiconductor detector 11 may be formed on the same surface 15 as the scintillator detector 12. Accordingly, when the scintillator detector 12 is directed toward the radioactive material, the semiconductor detector 11 may also be directed toward the radioactive material.
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. The scintillator detector 12 of the detector system may be a detector using an HPGe scintillator with excellent energy resolution. The scintillator detector 12 is equipped with a collimator 13 to limit the basic effective field of view of the scintillator detector 12. The basic effective field of view may be the field of view of the scintillation detector 12 without the collimator 13 installed. The collimator 13 may be mounted on the scintillator detector 12 to shield background radiation. In the present disclosure, the field of view of the scintillation detector 12 limited by the collimator 13 is defined as the effective field of view of the detector. In general, the collimator 13 can be made of tungsten or lead to maximize the effect of radiation shielding.
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. The detector system according to the present disclosure uses a scintillator detector 12 for nuclide analysis and has a semiconductor detector 11, so it can be used even in a high dose environment. The detector system according to the present disclosure integrates the semiconductor detector 11 and the scintillator detector 12, so that it can be used in both low-dose and high-dose environments, while providing users with various information such as nuclide analysis and quantitative analysis using the energy spectrum. can do.
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.Referring to FIG. 2 , detector system 1 may include a main module 20 . The main module 20 may control the detector module 10 and collect data from the detector module 10 . Additionally, the main module 20 may transmit the received data to the data processing unit 30.
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.The main module 20 may include a processor 210 and memory 220. The processor 210 may execute instructions stored in the memory 220. The main module 20 may be implemented in hardware or software. The main module 20 can be implemented with only hardware to perform the corresponding function. However, it is not limited to this, and the main module 20 may be implemented as a general-purpose processor 210, and the general-purpose processor 210 of the main module 20 may be implemented to execute a program stored in the memory 220.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템을 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a block diagram showing a detector system according to an embodiment of the present disclosure.
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.Detector system 1 may include a data processing unit 30. The data processing unit 30 may include a processor and memory, similar to the main module 20 shown in FIG. 2. The data processing unit 30 may be implemented as an embedded program or an independent program. The data processing unit 30 may be a different device from the main module 20. The data processing unit 30 may be located in a different space from the main module 20. The data processing unit 30 can communicate with the main module 20 wired or wirelessly. Portable radiation monitoring equipment may include a detector module 10 and a main module 20. Vast amounts of data collected from portable radiation monitoring equipment can be processed in the data processing unit 30.
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.However, it is not limited to this, and the data processing unit 30 may be the same device as the main module 20. That is, the portable radiation monitoring equipment may include a detector module 10, a main module 20, and a data processing unit 30.
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. The main module 20 may largely include an electronic circuit for the semiconductor detector 11, an electronic circuit for the scintillator detector 12, and a data collection module 26.
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.The main module 20 may include a signal processing circuit 21. The signal processing circuit 21 may include a filter to remove noise from the signal of the semiconductor detector 11. Additionally, the signal processing circuit 21 can set the zero point of the signal of the semiconductor detector 11. Additionally, the signal processing circuit 21 can adjust the reference voltage of the signal of the semiconductor detector 11 to a value desired by the designer. Accordingly, the signal obtained from the semiconductor detector 11 and the signal obtained from the scintillator detector 12 may have the same reference voltage.
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.The output signal of the signal processing circuit 21 may be input to the digital signal converter 22. The digital signal converter 22 can convert the output signal of the signal processing circuit 21 from an analog signal to a digital value.
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.The digital value output from the digital signal converter 22 may be transmitted to the data collection module 26. The data collection module 26 may accumulate and store the counts of the semiconductor detector 11.
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. The circuitry for the scintillator detector 12 may include a high voltage circuit 27. The high voltage circuit 27 can generate high voltage electrical energy from the electrical energy of the power circuit 28. The high voltage circuit 27 can transmit high voltage electrical energy to the scintillator detector 12.
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.The output signal of the scintillator detector 12 may be transmitted to the amplifier circuit 23. The amplification circuit 23 can amplify the output signal of the scintillator detector 12. The amplified signal can be transmitted to the signal processing circuit 24. The signal processing circuit 24 can remove noise from the amplified signal and adjust the reference voltage. Accordingly, the signal obtained from the semiconductor detector 11 and the signal obtained from the scintillator detector 12 may have the same reference voltage.
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.The output signal of the signal processing circuit 24 may be input to the digital signal converter 25. The digital signal converter 25 can convert the output signal of the signal processing circuit 24 from an analog signal to a digital value.
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.The digital value output from the digital signal converter 25 may be transmitted to the data collection module 26. Data collection module 26 may ultimately collect data and generate a spectrum. Spectra can be displayed graphically. The horizontal axis of the graph may be a unit of energy (keV), and the vertical axis may be a count. The count may be the number of times radiation is incident on the detector. Radioactive materials can emit radiation of a specific energy, and the detector system 1 can generate a spectrum of the number of times radiation is detected for each energy. Additionally, the data collection module 26 may include data that may generate a spectrum without generating a spectrum. Data from which a spectrum can be generated may be counts by energy.
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.The data collection module 26 may transmit the accumulated and stored counts of the semiconductor detector 11 and the spectrum of the scintillator detector 12 to the data processing unit 30.
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.The signal processing circuits 21 and 24 may include a filter circuit for noise removal and a circuit for adjusting the reference voltage. The digital signal converter 25 is a circuit that converts analog signals into digital signals and may have a resolution of ADC 10 bits or more.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 처리부를 나타낸 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing a data processing unit according to an embodiment of the present disclosure.
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.Detector system 1 may include a data processing unit 30. The data processing unit 30 may obtain the final dose by processing data collected from the detector module and the main module.
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.The data processing unit 30 may include a communication module 31 and a data processing module 300. The communication module 31 may be configured to perform wired or wireless communication with the main module 20. The communication module 31 may be of optional configuration. For example, if the main module 20 and the data processing unit 30 are provided in the same device, the communication module 31 may not be used.
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. The data processing unit 30 may perform a step of acquiring a first output signal measured for radioactive material using the scintillator detector 12. The first output signal may be data related to counts or spectra obtained from the scintillator detector 12. Additionally, the data processing unit 30 may perform a step of obtaining a second output signal measured for radioactive material using the semiconductor detector 11. The second output may be data related to counts obtained from the semiconductor detector 11.
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. More specifically, the data collection unit 32 may analyze packets of data received from the communication module 31. The data collection unit 32 can separate data from the scintillator detector 12 and the semiconductor detector 11. That is, the data collection unit 32 can separate the first output signal and the second output signal. For example, when the data collection module 26 transmits the first output signal and the second output signal to the data processing unit 30, it may also transmit a detector flag. The detector flag may indicate whether the data was generated based on the scintillator detector 12 or the semiconductor detector 11. For example, if the detector flag is '0', it may indicate that data was generated based on the semiconductor detector 11. That is, when the detector flag is '0', the data processing unit 30 may determine that the data is the second output signal. Additionally, when the detector flag is '1', it may indicate that data was generated based on the scintillator detector 12. That is, when the detector flag is '1', the data processing unit 30 can determine that the data is the first output signal.
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.However, it is not limited to this, and when the detector flag is '1', it may indicate that data was generated based on the semiconductor detector 11. Additionally, when the detector flag is '0', it may indicate that data was generated based on the scintillator detector 12. The data collection unit 32 may determine whether the received data was generated based on the semiconductor detector 11 or the scintillator detector 12 based on the detector flag.
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.The data processing unit 30 may perform steps of determining a first dose from a first output signal and determining a second dose from a second output signal. As already described, the first output signal is a signal generated from the scintillation detector 12 and may be data related to counts or spectra. Additionally, the first output signal is a signal generated from the semiconductor detector 11 and may be data related to the count. Below, the process of determining the first dose and the second dose will be described.
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.The data collection unit 32 may transmit the first output signal of the scintillation detector 12 to the spectrum analysis unit 33 based on the detector flag. The first output signal of the scintillator detector 12 may be transmitted to the spectrum analysis unit 33 module. The spectrum analysis unit 33 may transmit the collected spectrum to the nuclide analysis/quantitative analysis unit 34 module. The nuclide analysis/quantitative analysis unit 34 can determine whether nuclides are present by analyzing the spectrum. Additionally, the nuclide analysis/quantitative analysis unit 34 can perform quantitative analysis according to the energy of the nuclide if there is a nuclide. That is, the nuclide analysis/quantitative analysis unit 34 can generate a graph related to the spectrum. The horizontal axis of the graph may be about the size of energy (keV), and the vertical axis may be counts. Additionally, the spectrum analysis unit 33 may transmit the collected spectrum to the dose weight calculation unit 35 for each energy. The dose weight calculation unit 35 for each energy can check the dose weight information for each energy of the spectrum. For example, dose weight information for each energy can be given as a function such as W(e). Here, W(e) may be dose weight information. Also, e may be energy.
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. The scintillator dose rate calculation unit 36 can calculate the first dose according to energy. For example, the scintillator dose rate calculation unit 36 can calculate the first dose using the following equation.
D = W(e) * CD = 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. Here, D is the first dose at the corresponding energy, W(e) is the dose weight at the corresponding energy, and C may be a count corresponding to the energy. The unit of dose may be Sv/h.
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.The data collection unit 32 may transmit the second output signal of the semiconductor detector 11 to the semiconductor detector count unit 38 based on the detector flag. The semiconductor detector count unit 38 may obtain a count by receiving the second output signal of the semiconductor detector 11. The semiconductor detector count unit 38 may extract a count from the second output signal.
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. The dose rate calculator 39 may calculate the second dose by multiplying the predetermined weight by the count of the semiconductor detector 11. The predetermined weight may be a value selected based on the semiconductor detector 11. Additionally, the dose rate calculation unit 39 may calculate the second dose by further using the sensitivity of the semiconductor detector 11 and the dose calculation vector. For example, using a calibration source, each dose is irradiated to the detector to collect the count rate, and the relationship between the irradiation dose and the count rate is created into an equation and used as a vector.
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.As already described, the data processing module 300 may obtain the first dose and the second dose using the first output signal of the scintillator detector 12 and the second output signal of the semiconductor detector 11, respectively. Let the dose obtained using the data from the semiconductor detector 11 be referred to as the second dose, and the dose rate obtained using the data from the scintillator detector 12 be referred to as the first dose. The final dose display unit 37 may determine one of the first dose and the second dose as the final dose according to a predetermined algorithm. Additionally, the final dose display unit 37 can display the final dose and, if necessary, generate an alarm according to the dose to the user.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 최종 선량을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart illustrating a method of selecting a final dose according to an embodiment of the present disclosure.
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.The data processing module 300 may select the final dose based on the following process. The data processing module 300 may perform step 40 of calculating the dose for each detector. More specifically, the data processing module 300 may acquire the first dose (Dsc) of the scintillator detector 12. Additionally, the data processing module 300 may acquire the second dose (Dsi) of the semiconductor detector 11. The data processing module 300 may perform the step of obtaining a final dose based on the first dose and the second dose. More specifically, the data processing module 300 may perform the following operations to obtain the final dose.
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. The data processing unit 30 may perform step 41 of determining whether the first dose (Dsc) of the scintillator detector 12 is greater than or equal to the first threshold dose (Th1). If the first dose (Dsc) of the scintillator detector 12 is greater than or equal to the first threshold dose (Th1), the data processing unit 30 determines the final dose (Df) as the second dose (Dsi) of the semiconductor detector 11. Step 42 can be performed.
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.Additionally, when the first dose Dsc is less than the first threshold dose Th1, the data processing unit 30 may perform step 43 of determining the final dose Df as the first dose Dsc.
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. As described above, the data processing module 300 may determine the final dose (Df) based on the predetermined first critical dose (Th1). However, it is not limited to this, and the data processing module 300 can determine the final dose (Df) using the method below.
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.The data processing module 300 determines six final doses based on the first dose, the second dose, the absolute value of the difference between the first dose and the second dose, the predetermined third critical dose, and the predetermined fourth critical dose. You can follow the steps to choose one of the methods. The six final dose determination methods may include a first determination method, a second determination method, a third determination method, a fourth determination method, a fifth determination method, and a sixth determination method. The data processing module 300 may perform the step of obtaining the final dose based on the selected final dose determination method.
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.The data processing module 300 may obtain a predetermined third threshold dose and a fourth threshold dose from memory. The third threshold dose may be less than or equal to the first threshold dose (Th1). The fourth critical dose may be greater than or equal to the first critical dose (Th1). The data processing module 300 may determine the final dose (Df) using the first determination method, the second determination method, the third determination method, and the fourth determination method. The data processing module 300 may obtain the final dose by comparing the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi) with the third critical dose and the fourth critical dose and selecting one method from a plurality of methods. . The data processing module 300 compares the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi) with the third threshold dose and the fourth threshold dose to determine the first determination method, the second determination method, the third determination method, and the fourth One of the decision methods, the fifth decision method, and the sixth decision method can be selected. In addition, the data processing module 300 determines one of the third determination method, the fourth determination method, the fifth determination method, and the sixth determination method based on the absolute value of the difference between the first dose and the second dose. You can select . Hereinafter, the first decision method, the second decision method, the third decision method, the fourth decision method, the fifth decision method, and the sixth decision method will be described in detail.
(제 1 결정 방법)(First decision method)
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.The data processing module 300 may use the first determination method when the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi) are less than the third threshold dose. That is, the data processing module 300 performs the step of determining the final dose (Df) as the first dose (Dsc) when the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi) are less than the third threshold dose. You can. The first decision method may not consider the absolute value of the difference between the first dose and the second dose.
(제 2 결정 방법)(second decision method)
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.Additionally, the data processing module 300 may use the second determination method when the first dose (Dsc) is greater than or equal to the fourth critical dose. That is, when the first dose (Dsc) is greater than or equal to the fourth critical dose, the data processing module 300 may determine the final dose (Df) as the second dose (Dsi). When the first dose (Dsc) is greater than or equal to the fourth threshold dose, the data processing module 300 determines the final dose (Df) as the second dose (Dsi), regardless of the value of the second dose (Dsi). You can. The second determination method may not consider the absolute value of the difference between the first dose and the second dose.
(제 3 결정 방법)(Third decision method)
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. When the first dose (Dsc) is less than the third threshold dose and the second dose (Dsi) is greater than or equal to the third threshold dose, the data processing module 300 calculates the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi). ) can be obtained. If the first absolute value is greater than or equal to the predetermined threshold difference (ThDiff), the data processing module 300 may determine the first dose (Dsc) as the final dose (Df).
(제 4 결정 방법)(4th decision method)
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. If the first dose (Dsc) is less than the third threshold dose, the second dose (Dsi) is greater than or equal to the third threshold dose, and the first absolute value is less than the predetermined threshold difference, the data processing module 300 generates the final dose. The dose (Df) can be determined as follows.
Df = w1 * Dsc + w2 * DsiDf = 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.Here, w1 and w2 may be weights that are real numbers of predetermined amounts. w1 can be larger than w2. w1 + w2 = 1. w1 = 1 - (ThDiff - Abs1)/(2 * ThDiff).
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.The third and fourth decision methods can also be applied when the first dose (Dsc) is less than the third critical dose and the second dose (Dsi) is greater than or equal to the fourth critical dose.
(제 5 결정 방법)(5th decision method)
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.When the first dose (Dsc) is greater than or equal to the third threshold dose and is less than the fourth threshold dose, the data processing module 300 processes the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi). The second absolute value (Abs2) of the difference value can be obtained. If the second absolute value is greater than or equal to the predetermined threshold difference (ThDiff), the data processing module 300 may determine the average of the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi) as the final dose (Df). That is, Df= (Dsc + Dsi)/2.
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.The data processing module 300 determines that the first dose (Dsc) is greater than or equal to the third critical dose and is less than the fourth critical dose, and the data processing module 300 determines the first dose (Dsc) and the second dose (Dsi). The second absolute value (Abs2) of the difference value can be obtained.
(제 6 결정 방법)(6th decision method)
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. If the first dose (Dsc) is greater than or equal to the third threshold dose and is less than the fourth threshold dose, and the second absolute value is less than the predetermined threshold difference, the data processing module 300 sets the final dose (Df) as follows. You can decide.
Df = w3 * Dsc + w4 * DsiDf = 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.Here, w3 and w4 may be weights that are real numbers of predetermined amounts. w3 + w4 = 1. w3 = 1/2 - (ThDiff - Abs2)/(2 * ThDiff).
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.The fifth and sixth determination methods can be applied regardless of whether the value of the second dose (Dsi) is greater than or equal to the third threshold dose and the fourth threshold dose.
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.By selecting one of the first decision method, the second decision method, the third decision method, the fourth decision method, the fifth decision method, and the sixth decision method, the data processing module 300 achieves high accuracy. The final dose (Df) can be determined.
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.In addition, after determining the final dose (Df) as the second dose (Dsi) or in the same manner as above, a step 44 of determining whether the final dose (Df) is greater than or equal to the predetermined second critical dose (Th2) is performed. You can. If the final dose (Df) is greater than or equal to the second threshold dose (Th2), the data processor 30 may perform step 45 of outputting an alarm indicating that the radiation dose is high. Alarms can be output as sound or video. Users can easily see that an alarm has been created. As shown in FIG. 5, when the final dose (Df) is determined to be the first dose (Dsc), the data processing unit 30 determines whether the final dose (Df) is greater than or equal to the predetermined second threshold dose (Th2). Step 44 may not be performed. Therefore, the data processing unit 30 can significantly save processing performance. In particular, when the predetermined period is fast as described below, the data processing unit 30 can focus processing power on the process of obtaining the first dose and the second dose.
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. The detector system 1 can acquire the first dose and the second dose at predetermined intervals. For example, the predetermined period may be 0.1 to 3 seconds. Since the detector system 1 acquires the first dose, the second dose, and the final dose in such a fast cycle, it can quickly inform the user whether radioactivity has been excessively measured.
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.The detector system 1 of the present disclosure may use a semiconductor detector 11 in combination with a scintillator detector 12. Therefore, the detector system 1 can collect and analyze the spectrum in a low-dose environment and calculate the dose considering energy while recognizing nuclides. Additionally, the detector system 1 can calculate the dose even in a high dose environment and provide the final dose to the user.
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. The detector system 1 of the present disclosure may use a scintillator detector 12 at low doses and a semiconductor detector 11 at high doses. Additionally, the detector system 1 may use the data processing unit 30 to select one of the first dose and the second dose calculated based on signals obtained from the two detectors as the final dose.
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.The range of dose that a typical detector can normally display can be determined by the type and size of the detector. However, the detector system 1 of the present disclosure can perform spectrum analysis while greatly expanding the range of doses that can be normally displayed by including different detectors. Additionally, an alarm generation procedure according to the dose can be performed.
이하에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기 시스템(1)에 포함된 섬광체 검출기(12)의 동작에 대하여 더 설명한다.Hereinafter, the operation of the scintillation detector 12 included in the detector system 1 according to an embodiment of the present disclosure will be further described.
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.Referring to FIG. 1, the scintillator detector 12 is equipped with a collimator 13 to limit the basic effective field of view of the scintillator detector 12. The basic effective field of view may be the field of view of the scintillation detector 12 without the collimator 13 installed. The collimator 13 may be mounted on the scintillator detector 12 to shield background radiation. In the present disclosure, the field of view of the scintillation detector 12 limited by the collimator 13 is defined as the effective field of view of the detector. In general, the collimator 13 can be made of tungsten or lead to maximize the effect of radiation shielding.
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.The position of the collimator 13 and the relative position of the measurement target container of the scintillator detector 12 can determine the useful field of view (UFOV) of the detector system 1. For example, when the collimator 13 advances forward with respect to the scintillator detector 12, the viewing angle 14 of the scintillator detector 12 may become narrow. Therefore, the effective field of view of the detector system 1 may be narrowed. Additionally, when the collimator 13 retreats back with respect to the scintillator detector 12, the viewing angle 14 of the scintillator detector 12 can be widened. Therefore, the effective field of view of the detector system 1 can be widened. In the present disclosure, the viewing angle 14 of the scintillation detector 12 determined by the position of the collimator 13 is referred to as the effective field of view of the detector.
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.In addition, even if the position between the collimator 13 and the scintillator detector 12 is fixed, if the scintillator detector 12 is far from the container to be measured, detection is possible over a wide area, so the effective field of view of the detector system 1 is wide. You can lose. In addition, even if the position between the collimator 13 and the scintillator detector 12 is fixed, detection is possible in a narrow area if the scintillator detector 12 is close to the container to be measured, so the effective field of view of the detector system 1 is narrow. You can lose. In the present disclosure, the viewing angle determined by the position between the collimator 13 and the scintillator detector 12 may be referred to as the effective field of view of the detector. The effective field of view of the detector system 1 can be adjusted by moving the detector module 10 in the x-axis and y-axis to adjust the relative distance between the measurement object container and the scintillator detector 12.
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. The effective field of view of detector system 1 may limit the detection efficiency of detector system 1. Here, the detection efficiency of the detector system 1 can be determined by the ratio of signal and noise. For example, detection efficiency can represent the ratio of signal to noise.
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. In the present disclosure, detector system 1 can use the relationship between sensitivity and uniformity to determine the effective field of view of detector system 1. That is, the relationship between sensitivity and uniformity may be a figure of merit (FOM) for determining the effective field of view (UFOV) of the detector system 1.
민감도와 균일도를 이용하여 결정된 UFOV를 사용한 검출기 시스템의 검출효율은 MDA (miminum detection activity)의 계산을 통해 검증될 수 있다.The detection efficiency of a detector system using UFOV, determined using sensitivity and uniformity, can be verified through calculation of minimum detection activity (MDA).
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.As already explained, the viewing angle 14 of the scintillation detector 12 determined by the position of the collimator 13 is called the effective field of view of the detector. According to the present disclosure, the detection efficiency of the detector system 1 can be maximized by adjusting the effective field of view of the detector.
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.The detection efficiency of the detector system 1 can be expressed as the ratio between signal and noise (i.e., signal-to-noise ratio (SNR)). In other words, the detection efficiency of the detector system 1 may mean the ratio of the amount of radiation received in the area of the container to be measured among the radiation detected by the detector system 1. The detection efficiency of the detector system 1 may refer to the ratio of the amount of radiation detected by the detector system 1 excluding the amount of radiation received from the external area of the container to be measured. In the present disclosure, detection efficiency may have the same meaning as sensitivity.
특히 검출기 시스템(1)에 포함된 방사선 측정장치의 검출효율은 일반적으로 측정대상 방사선과 배경 방사선의 상관관계에 의한 MDA (minimum detectable activity)로 표현될 수 있다.In particular, the detection efficiency of the radiation measurement device included in the detector system 1 can generally be expressed as MDA (minimum detectable activity) based on the correlation between the radiation to be measured and background radiation.
MDA는 아래 수식과 같이 정의된다.MDA is defined as the formula below.
(식 1) (Equation 1)
여기에서 B 는 background 방사선량이고 K 는 abscissas of Gaussian distribution 이며, 식 1은 아래의 식 2와 같이 단순화 될 수 있다.Here, B is the background radiation dose and K is the abscissas of Gaussian distribution, and Equation 1 can be simplified as Equation 2 below.
(식 2) (Equation 2)
is denoted branching of interested peak, is denoted branching of interested peak,
t is measurement time t is measurement time
is energy peak efficiency(=검출기의 효율) is energy peak efficiency (=efficiency of detector)
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.The position between the scintillator detector 12 and the collimator 13 and the position between the scintillator detector 12 and the measurement target container can determine the area where the scintillator detector 12 receives a signal from the measurement target container. That is, the position between the scintillator detector 12 and the collimator 13 and the position between the scintillator detector 12 and the measurement target container can determine a useful field of view (UFOV). In addition, the position between the scintillator detector 12 and the collimator 13 and the position between the scintillator detector 12 and the measurement target container are the efficiency of the detector ( ) can be determined. The efficiency of the detector may refer to the amount of radiation that the scintillation detector 12 receives among the radiation emitted by the container to be measured. The wider the viewing angle of the scintillation detector 12, the more radiation it will receive, so the efficiency of the detector can increase as the viewing angle becomes wider. In addition, since it receives a lot of radiation and reacts sensitively to the radiation emitted by the measurement target container, the efficiency of the detector in the present disclosure may have the same meaning as sensitivity. Sensitivity can be proportional to the amount of radiation collected by the detector.
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. The accuracy of measurement may correspond to intrinsic uniformity (IU). If the container to be analyzed is too large, the detector system 1 cannot analyze the container to be analyzed at once. Therefore, the detector system 1 can measure the vessel to be analyzed by dividing it into a plurality of correction volumes. It can be assumed that the radiation inside the container to be analyzed is uniformly distributed. Uniformity may indicate the degree to which radiation signals measured for each of a plurality of correction volumes are uniform. As already explained, since the radiation inside the container to be analyzed is assumed to be uniformly distributed, the fact that the scintillator detector 12 measured radiation signals uniformly for all correction volumes indicates that the measurement accuracy of the scintillator detector 12 is high. It can mean something.
균일도(IU)는 식 3과 같이 정의될 수 있다.Uniformity (IU) can be defined as Equation 3.
(식 3) (Equation 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.Here, max and min may be the maximum and minimum of the radiation signal (activity) measured in the measurement target container or correction volumes. Activity may be related to a radiation signal or concentration of radioactive material. The scintillator detector 12 can measure radiation signals for the same radioactive object multiple times or measure radiation signals for several parts of the same radioactive object to obtain max and min values. Here, the radioactive object may be a container to be measured. The first uniformity and the second uniformity, which will be described below, can be obtained by Equation 3.
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.There may be a conflict between maximizing sensitivity, which corresponds to the efficiency of the detector, and measurement accuracy. This is because the high efficiency of the detector means that the viewing angle is large, and the scintillator detector 12 receives a lot of radiation from the outside of the measurement object container. That is, the scintillator detector 12 measures even the radiation that is not emitted from the measurement target container.
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.The detector system 1 uses sensitivity (detector efficiency) and uniformity (IU) to determine the effective field of view of the scintillator detector 12. Sensitivity (detector efficiency) and uniformity (IU) may be a figure of merit (FOM) for determining the effective field of view. Additionally, the detector system 1 uses a method to determine the effective field of view of the detector that minimizes FOM. As already described, the effective field of view (UFOV) of the detector system 1 can be determined by the effective field of view of the detector.
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.In order to set the effective field of view (UFOV) of the detector system 1 that maximizes the detection efficiency of the detector system 1, the detector system 1 can perform the following procedure. The detection efficiency of detector system 1 can be achieved by minimizing MDA.
섬광체 검출기(12)의 시야각(14)은 섬광체 검출기(12)의 측정범위를 한정하는 각도로서, 콜리메이터(13)의 돌출정도에 기초하여 결정될 수 있다.The viewing angle 14 of the scintillator detector 12 is an angle that limits the measurement range of the scintillator detector 12, and can be determined based on the degree of protrusion of the collimator 13.
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.The main module controls the collimator 13 to change the viewing angle 14 of the scintillator detector 12 from more than 40 degrees to less than 160 degrees, and can calculate the efficiency (sensitivity) and uniformity (IU) of the detector. The main module can graph the efficiency and uniformity of the detector according to viewing angle. The horizontal axis of the graph represents the viewing angle 14 of the scintillator detector 12. The left vertical axis of the graph represents the efficiency (sensitivity) of the detector. Additionally, the vertical axis on the right side of the graph represents the uniformity of the detector.
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. As already explained, sensitivity and uniformity may have a conflicting relationship. Therefore, as the viewing angle 14 increases in the graph, sensitivity may increase and uniformity may decrease.
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.The main module can match a sensitivity of 1.0e^(-6) with a uniformity of 0 to obtain a graph. Additionally, the main module can match a sensitivity of 1.0 with a uniformity of 25 to obtain a graph. Accordingly, the main module can display sensitivity and uniformity in one graph. The main module can define the viewing angle (14) at the point where sensitivity and uniformity meet as the effective field of view of the optimal detector. For example, the main module may determine the optimal effective field of view of the scintillator detector 12 to be 140 degrees.
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.The present disclosure described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present disclosure. It will be clear to a person with ordinary knowledge.
Claims (4)
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 포함하고,
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 포함하고,
상기 최종 선량을 상기 제 1 선량으로 결정한 경우, 알람을 출력하지 않는 단계;
상기 최종 선량을 상기 제 2 선량으로 결정한 경우, 상기 최종 선량이 미리 정해진 제 2 임계선량보다 크거나 같은지 결정하는 단계;
상기 최종 선량이 상기 제 2 임계선량보다 작은 경우, 알람을 출력하지 않는 단계; 및
상기 최종 선량이 상기 제 2 임계선량보다 크거나 같은 경우, 방사선량이 높음을 나타내는 알람을 출력하는 단계를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
A detector module including a semiconductor detector that measures the count of radiation and a scintillator detector that acquires a radiation spectrum;
a main module for controlling the detector module, collecting data from the detector module, and transmitting the received data to a data processing unit; and
In a method of operating a detector system including the data processing unit for processing data collected from the detector module and the main module to obtain a final dose,
Obtaining, by the data processing unit, a first output signal measured for radioactive material using the scintillator detector;
obtaining, by the data processing unit, a second output signal measured for the radioactive material using the semiconductor detector;
determining, by the data processor, a first dose from the first output signal and a second dose from the second output signal; and
Obtaining a final dose based on the first dose and the second dose,
The step of obtaining the final dose is,
The data processing unit determining whether the first dose is greater than or equal to a predetermined first threshold dose;
If the first dose is less than the first critical dose, the data processor determines the final dose as the first dose; and
The data processor includes determining the final dose as the second dose when the first dose is greater than or equal to the first threshold dose,
not outputting an alarm when the final dose is determined to be the first dose;
When the final dose is determined to be the second dose, determining whether the final dose is greater than or equal to a predetermined second critical dose;
not outputting an alarm when the final dose is less than the second threshold dose; and
When the final dose is greater than or equal to the second threshold dose, outputting an alarm indicating a high radiation dose.
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 포함하고,
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 포함하고,
상기 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 포함하고,
상기 데이터 처리부가 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 단계는,
상기 제 1 선량 및 상기 제 2 선량을 상기 미리 정해진 제 3 임계선량 및 상기 미리 정해진 제 4 임계선량 중 적어도 하나와 비교하여 상기 제 1 결정 방법 및 상기 제 2 결정 방법 중 하나의 결정 방법을 선택하는 단계; 및
상기 제 1 선량 및 상기 제 2 선량을 상기 미리 정해진 제 3 임계선량 및 상기 미리 정해진 제 4 임계선량 중 적어도 하나와 비교하고, 상기 제 1 선량과 상기 제 2 선량의 차이값의 절대값을 미리 정해진 임계차이와 비교하여 상기 제 3 결정 방법, 상기 제 4 결정 방법, 상기 제 5 결정 방법, 및 상기 제 6 결정 방법 중 하나의 결정 방법을 선택하는 단계;를 포함하는 검출기 시스템의 동작 방법.
A detector module including a semiconductor detector that measures the count of radiation and a scintillator detector that acquires a radiation spectrum;
a main module for controlling the detector module, collecting data from the detector module, and transmitting the received data to a data processing unit; and
In a method of operating a detector system including the data processing unit for processing data collected from the detector module and the main module to obtain a final dose,
Obtaining, by the data processing unit, a first output signal measured for radioactive material using the scintillator detector;
obtaining, by the data processing unit, a second output signal measured for the radioactive material using the semiconductor detector;
determining, by the data processor, a first dose from the first output signal and a second dose from the second output signal; and
Obtaining a final dose based on the first dose and the second dose,
The step of obtaining the final dose is,
The data processing unit determines six final doses based on the first dose, the second dose, the absolute value of the difference between the first dose and the second dose, the predetermined third critical dose, and the predetermined fourth critical dose. selecting one of the decision methods; and
Obtaining the final dose based on the selected final dose determination method,
The six final dose determination methods include a first determination method, a second determination method, a third determination method, a fourth determination method, a fifth determination method, and a sixth determination method,
The data processing unit determines six final doses based on the first dose, the second dose, the absolute value of the difference between the first dose and the second dose, the predetermined third critical dose, and the predetermined fourth critical dose. The steps in choosing one of the decision methods are:
Comparing the first dose and the second dose with at least one of the third predetermined threshold dose and the fourth predetermined threshold dose to select one of the first determination method and the second determination method step; and
The first dose and the second dose are compared with at least one of the predetermined third threshold dose and the predetermined fourth threshold dose, and the absolute value of the difference between the first dose and the second dose is determined by a predetermined value. Selecting one of the third decision method, the fourth decision method, the fifth decision method, and the sixth decision method by comparing the threshold difference.
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