KR20220145945A - Method and apparatus for distinguishing radionuclides - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사성 핵종 분별 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 에너지 가중 기법과 머신 러닝 기법을 조합하여 핵종 분별의 정밀도를 높일 수 있는 방사성 핵종 분별 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radionuclide fractionation apparatus and method, and more particularly, to a radionuclide fractionation apparatus and method capable of increasing the precision of nuclide fractionation by combining an energy weighting technique and a machine learning technique.
방사성 핵종 검출기는 미지의 방사성 핵종을 포함하는 물질에서 발생되는 방사선의 에너지를 측정 및 분석함으로써 해당 물질을 구성하는 고유의 방사성 핵종을 분별하는 장치이다. A radionuclide detector is a device for discriminating unique radionuclides constituting the material by measuring and analyzing the energy of radiation generated from a material containing an unknown radionuclide.
불안정한 원자핵은 안정한 원자핵이 되기 위해서 여러 번의 핵붕괴를 하는데, 이때, 특정한 에너지의 알파선, 베타선, 감마선을 방출한다. 방사성 핵종 검출기에 사용되는 섬광체는 에너지를 받으면 빛을 방출하는 성질이 있다. 방사선에 의해서 발생되는 빛의 양을 측정함으로써, 입사된 방사선의 에너지를 확인할 수 있다. An unstable atomic nucleus undergoes several nuclear decays to become a stable atomic nucleus, and at this time, alpha rays, beta rays, and gamma rays of specific energy are emitted. The scintillator used in the radionuclide detector has the property of emitting light when it receives energy. By measuring the amount of light generated by the radiation, the energy of the incident radiation can be confirmed.
방사성 핵종 검출기는 무기 섬광체를 이용한 검출기와 플라스틱 섬광체를 이용한 검출기가 있다. Radionuclide detectors include a detector using an inorganic scintillator and a detector using a plastic scintillator.
무기 섬광체(예, NaI(TI)나 CsI(TI))를 이용한 섬광검출기의 경우 감마선의 에너지를 모두 흡수하는 광전 효과(photoelectric effect)가 일어나는 비율이 높고 에너지 분해능이 뛰어나기 때문에 광전 피크(photo peak)의 에너지를 기초로 방사성 핵종을 간편히 분석할 수 있다. 그러나 비용이 비싸서 규모가 큰 검출기에는 적용하기 어렵다. In the case of a scintillation detector using an inorganic scintillator (e.g., NaI(TI) or CsI(TI)), the photoelectric effect absorbing all the energy of gamma rays occurs at a high rate and the energy resolution is excellent. ) based on the energy of radionuclides can be easily analyzed. However, it is expensive and difficult to apply to large-scale detectors.
플라스틱 섬광체를 이용하는 방사성 핵종 검출기에서는 광전 효과가 거의 발생하지 않으며, 에너지 분해능이 비교적 낮다. 플라스틱 섬광체는 주로 탄소(C)와 수소(H)로 구성되므로 감마선과 반응 시 광전 효과보다 컴프턴 산란(Compton scattering)이 발생할 확률이 높으므로 에너지 스펙트럼에서 핵종 분별에 사용되는 광전 피크가 거의 나타나지 않으며, 넓은 형태의 컴프턴 연속체(Compton continuum)가 나타난다. 따라서 플라스틱 섬광체를 이용한 방사선 스크리닝에서는 주로 핵종 분석 대신 전계수율(gross count rate) 비교 또는 특정 에너지 윈도우(energy window) 간 계수치 비교를 수행하는 알고리즘을 적용하여 방사성물질이 포함된 화물의 검출이 수행된다. In a radionuclide detector using a plastic scintillator, the photoelectric effect hardly occurs and the energy resolution is relatively low. Since the plastic scintillator is mainly composed of carbon (C) and hydrogen (H), Compton scattering is more likely to occur than the photoelectric effect when reacting with gamma rays. , a broad form of the Compton continuum appears. Therefore, in radiation screening using a plastic scintillator, an algorithm that compares gross count rate or compares count values between specific energy windows is mainly applied instead of nuclide analysis to detect cargo containing radioactive materials.
공항 및 항만에서, 수입되는 컨테이너 화물에 대한 방사성 물질의 감시를 위해 방사선 감시기(radiation portal monitor, RPM) 시스템이 운영되고 있다. 그러나, 상용화된 대면적의 플라스틱 섬광체 기반의 방사선 감시기는 낮은 에너지 분해능으로 인해 인공/천연 방사성 핵종 구분이 어려워 잦은 오경보를 보이며, 원활한 물류흐름을 저해하고 있다. In airports and ports, radiation portal monitor (RPM) systems are being operated to monitor radioactive materials for imported container cargo. However, the commercialized large-area plastic scintillator-based radiation monitor is difficult to distinguish between artificial and natural radionuclides due to its low energy resolution, so it frequently shows false alarms and hinders the smooth flow of logistics.
이와 관련하여, 선행문헌인 한국등록특허 10-1680067호는 플라스틱 섬광체를 이용한 방사성 핵종 분별 방법 및 장치에 관한 것으로, 플라스틱 섬광체를 이용하여 컴프턴 단애 영역을 피크 형태로 강조하는 에너지 가중 기법을 이용하여 방사성 핵종 판별을 하는 구성을 개시하며, 한국등록특허 10-1904003호는 플라스틱 섬광체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 방사능 측정효율이 향상된 플라스틱 섬광체 구성을 개시하고, 한국등록특허 10-2115618호는 다분할 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 검출기 및 이를 이용한 방사선 검출방법에 관한 것으로, 다분할 플라스틱 섬광체를 이용하여 증배관으로 포집된 빛을 설정된 알고리즘을 이용하여 방사선을 판별하는 구성을 개시한다. In this regard, Korean Patent No. 10-1680067, which is a prior document, relates to a method and apparatus for fractionating radionuclides using a plastic scintillator, using an energy weighting technique that emphasizes the Compton edge region in a peak form using a plastic scintillator. Disclosed is a configuration for discriminating radionuclides, and Korean Patent No. 10-1904003 relates to a plastic scintillator and a method for manufacturing the same. Disclosed is a radionuclide detector based on a plastic scintillator and a radiation detection method using the same, and a configuration for discriminating radiation using a set algorithm for light collected by a multiplier tube using a multi-segment plastic scintillator is disclosed.
상기 종래 기술들은 방사선 판별을 위한 구조 및 기법을 개시하나, 방사선 감시기(RPM) 시스템이 운용되는 실제 현장에서 방사선원이 이동하고 있는 측정환경을 고려하여 방사선 계측효율을 증대 시킬 수 있는 방안이 필요하다. The prior art discloses a structure and a technique for discriminating radiation, but there is a need for a method to increase radiation measurement efficiency in consideration of the measurement environment in which the radiation source is moving in the actual field in which the radiation monitoring (RPM) system is operated.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에너지 가중 기법을 적용하여 에너지 스펙트럼의 컴프턴 단애 영역 강조를 통한 핵종 분별이 가능하고, 머신 러닝 기법을 적용하여 방사선원이 이동하는 상황과 같이 측정효율이 낮은 조건에서도 스펙트럼 분석 및 핵종 분별이 가능한 방사성 핵종 분별 장치 및 방법을 제공하는데 있다.The present invention was created in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable nuclide discrimination by emphasizing the Compton edge region of the energy spectrum by applying an energy weighting technique, and applying a machine learning technique to move the radiation source. An object of the present invention is to provide a radionuclide fractionation apparatus and method capable of spectral analysis and nuclide fractionation even under conditions with low measurement efficiency, such as the situation.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 핵종 분별 장치는, 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 분별 장치로서, 하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키는 방사선 입력부, 상기 방사선 입력부에서 발생한 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환하는 스펙트럼 변환부, 상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하는 피크 검출부, 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행하는 머신 러닝 모델부, 및 상기 피크 검출부의 피크값 또는 상기 머신 러닝 모델부에서 분석된 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별하는 핵종 분별부를 포함한다. A radionuclide fractionation device according to an embodiment of the present invention is a plastic scintillator-based radionuclide fractionation device, a radiation input unit that changes energy input from one or more radiation sources into light, and an energy spectrum by collecting light generated from the radiation input unit A spectrum conversion unit for converting into , a peak detection unit for comparing an energy value corresponding to a peak value of an energy-weighted spectrum to which an energy weight is applied to the energy spectrum with an energy value of a Compton edge of the radiation source, the energy-weighted spectrum A machine learning model unit that analyzes the feature of the energy-weighted spectrum and performs learning on the entire shape of the energy-weighted spectrum, and the peak value of the peak detection unit or a nuclide is determined based on the characteristic information analyzed by the machine learning model unit It includes a nuclide fractionation unit.
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수와 에너지의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a photon coefficient and energy.
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수의 제곱과 에너지의 세제곱의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a square of a photon coefficient and a cube of energy.
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수의 세제곱과 에너지의 육제곱의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a cube of a photon count and a cube of energy.
여기서, 상기 피크값에 해당하는 에너지 값은 상기 피크값의 x축 값이 될 수있다.Here, the energy value corresponding to the peak value may be an x-axis value of the peak value.
여기서, 상기 컴프턴 단애의 에너지 값은 상기 방사선원의 감마 에너지에 해당하는 컴프턴 단애의 에너지 값이 될 수 있다. Here, the energy value of the Compton edge may be the energy value of the Compton edge corresponding to the gamma energy of the radiation source.
여기서, 상기 머신 러닝 모델부는, 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터를 추출하는 합성곱 신경망(CNN) 모델, 및 상기 합성곱 신경망으로부터 입력되는 특성 데이터로부터 선형 및 비선형 판별 함수가 학습되며, 상기 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 다층 퍼셉트론(MLP) 모델을 포함할 수 있다. Here, the machine learning model unit, a convolutional neural network (CNN) model for extracting the characteristic data of the energy-weighted spectrum, and linear and non-linear discriminant functions are learned from the characteristic data input from the convolutional neural network, and in the characteristic data It may include a multi-layer perceptron (MLP) model that outputs a discriminant function value for .
여기서, 상기 합성곱 신경망 모델은, 상기 에너지 가중 스펙트럼의 이미지를 필터링하는 컨벌루션 층(convolution layer)과, 상기 이미지의 사이즈를 축소시키는 풀링 층(pooling layer)을 포함할 수 있다. Here, the convolutional neural network model may include a convolution layer that filters the image of the energy-weighted spectrum, and a pooling layer that reduces the size of the image.
여기서, 상기 다층 퍼셉트론 모델은, 상기 합성곱 신경망 모델로부터 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터가 입력되는 입력 층, 상기 입력 층에 입력된 특성 데이터에 대해 선형 및 비선형 판별 함수를 학습하는 은닉 층, 및 상기 은닉 층으로부터 전달되는 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 출력 층을 포함할 수 있다. Here, the multilayer perceptron model includes an input layer to which the characteristic data of the energy-weighted spectrum is input from the convolutional neural network model, a hidden layer for learning linear and non-linear discriminant functions with respect to the characteristic data input to the input layer, and the It may include an output layer that outputs a discriminant function value for the characteristic data transmitted from the hidden layer.
여기서, 상기 합성곱 신경망 모델 또는 상기 다층 퍼셉트론 모델의 각각의 층에서 계산된 특성 데이터의 분류를 위해 활성화 함수가 적용될 수 있다. Here, an activation function may be applied for classification of characteristic data calculated in each layer of the convolutional neural network model or the multilayer perceptron model.
여기서, 상기 은닉 층에서 상기 특성 데이터에 대한 비선형 및 복합 분류를 위해 ReLU(rectified linear unit) 함수가 적용될 수 있다. Here, a rectified linear unit (ReLU) function may be applied for nonlinear and complex classification of the feature data in the hidden layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 핵종 분별 방법은, 플라스틱 섬광체 기반의 방사성 핵종 분별 방법으로서, (a) 하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키는 단계, (b) 상기 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환하는 단계, (c) 상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하는 단계, (d) 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행하는 단계, 및 (e) 상기 에너지 가중 스펙트럼의 피크값 또는 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별하는 단계를 포함한다. The radionuclide fractionation method according to an embodiment of the present invention is a plastic scintillator-based radionuclide fractionation method, comprising the steps of (a) changing energy input from one or more radiation sources into light, (b) capturing the light and energy converting into a spectrum, (c) comparing an energy value corresponding to a peak value of an energy-weighted spectrum to which an energy weight is applied to the energy spectrum with an energy value of a Compton edge of the radiation source, (d) analyzing the features of the energy-weighted spectrum, executing learning on the entire shape of the energy-weighted spectrum, and (e) determining the nuclide based on the peak value or characteristic information of the energy-weighted spectrum include
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수와 에너지의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a photon coefficient and energy.
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수의 제곱과 에너지 계수의 세제곱의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a square of a photon coefficient and a cube of an energy coefficient.
여기서, 상기 에너지 가중 스펙트럼은 x축을 에너지 값으로, y축을 광자 계수의 세제곱과 에너지 계수의 육제곱의 곱으로 할 수 있다. Here, the energy-weighted spectrum may have an x-axis as an energy value and a y-axis as a product of a cube of a photon coefficient and a cube of an energy coefficient.
여기서, 상기 피크값에 해당하는 에너지 값은 상기 피크값의 x축 값이 될 수 있다. Here, the energy value corresponding to the peak value may be an x-axis value of the peak value.
여기서, 상기 컴프턴 단애의 에너지 값은 상기 방사선원의 감마 에너지에 해당하는 컴프턴 단애의 에너지 값이 될 수 있다. Here, the energy value of the Compton edge may be the energy value of the Compton edge corresponding to the gamma energy of the radiation source.
여기서, 상기 (e) 단계는, 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터를 추출하는 단계, 및 상기 특성 데이터로부터 선형 및 비선형 판별 함수를 학습시키며, 상기 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다. Here, the step (e) may include extracting characteristic data of the energy-weighted spectrum, learning linear and non-linear discriminant functions from the characteristic data, and outputting a discriminant function value for the characteristic data. can
여기서, 상기 (d) 단계의 학습에 대한 통계적 신뢰성 검사를 위해 상기 에너지 가중 스펙트럼의 입력 데이터에 대한 예측 결과에 기반하여, 정확도, 정밀도, 리콜의 매트릭스 계산 및 F-점수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, for the statistical reliability check of the learning in step (d), based on the prediction result for the input data of the energy-weighted spectrum, calculating a matrix of accuracy, precision, recall, and calculating an F-score can do.
본 발명에 따른 방사성 핵종 분별 장치 및 방법은 방사선원이 이동하는 상황과 같이 측정효율이 낮은 조건에서도 단시간에 스펙트럼 분석 및 핵종 분별이 가능한 효과가 있다. The radionuclide fractionation apparatus and method according to the present invention have the effect of enabling spectral analysis and nuclide fractionation in a short time even under conditions of low measurement efficiency, such as a situation in which a radiation source moves.
또한, 본 발명에 따른 방사성 핵종 분별 장치 및 방법은 에너지 가중 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 핵종 분별의 정밀도를 개선함으로써, 방사선 감시기 시스템에서 오경보 발생비율을 상대적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the radionuclide fractionation apparatus and method according to the present invention improve the precision of radionuclide fractionation by applying an energy weighting technique and a machine learning technique, thereby having the effect of relatively reducing the rate of false alarms in the radiation monitoring system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 방사성 핵종 분별 장치의 블록도이다.
도 2는 에너지 가중 정도에 따른 에너지 가중 스펙트럼의 피크 선명도의 변화를 도시한 도면이다.
도 3은 광자 계수와 에너지의 지수 변화에 따른 다양한 변형을 도시한다.
도 4은 에너지 가중 알고리즘을 적용하여 핵종을 분별하는 순서도이다.
도 5는 차폐 상태의 137Cs와 60Co의 에너지 스펙트럼이다.
도 6은 차폐 상태의 137Cs와 60Co의 에너지 가중 스펙트럼이다
도 7은 RPM 시스템을 이용하여 137Cs, 226Ra, 22Na, 60Co에 대해 측정한 에너지 스펙트럼이다.
도 8은 RPM 시스템을 이용하여 137Cs, 226Ra, 22Na, 60Co에 대해 측정한 에너지 가중 스펙트럼이다.
도 9는 1m/s 속력의 동적 상태에서 반복적으로 측정된 137Cs의 에너지 가중 스펙트럼들이다.
도 10은 1m/s 속력의 동적 상태에서 반복적으로 측정된 60Co의 에너지 가중 스펙트럼들을 도시한다.
도 11은 각각 5초, 50초, 500초 동안 측정한 137Cs와 226Ra의 정적 상태의 에너지 가중 스펙트럼들을 도시한다.
도 12는 정적 상태와 동적 상태에서의 137Cs와 60Co의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다.
도 13은 정적 상태와 동적 상태에서의 226Ra, 232Th, 40K의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다.
도 14는 정적 상태와 동적 상태에서의 SNM의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다.
도 15는 CNN 모델의 트레이닝 단계와 테스트 단계를 도시한다.
도 16은 에너지 가중 스펙트럼을 이용하여 핵종 분별을 하기 위한 머신 러닝 기법을 도시한다.
도 17은 ReLU 함수를 도시하는 도면이다.
도 18은 데이터 재조합 과정을 도시한다
도 19는 양성 또는 음성 이진 분류 행렬을 도시한다.
도 20은 에포크 횟수의 증가에 따른 트레이닝 단계에서 예측 정확도를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 방사성 핵종 분별 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a radionuclide fractionation device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a change in peak sharpness of an energy weighted spectrum according to an energy weighting degree.
Fig. 3 shows various deformations according to the exponential change of the photon count and energy.
4 is a flowchart for classifying nuclides by applying an energy weighting algorithm.
5 is an energy spectrum of 137 Cs and 60 Co in the shielded state.
6 is an energy-weighted spectrum of 137 Cs and 60 Co in the shielded state.
7 is an energy spectrum measured for 137 Cs, 226 Ra, 22 Na, and 60 Co using the RPM system.
8 is an energy-weighted spectrum measured for 137 Cs, 226 Ra, 22 Na, and 60 Co using the RPM system.
9 is an energy-weighted spectrum of 137 Cs repeatedly measured in a dynamic state at a speed of 1 m/s.
10 shows energy-weighted spectra of 60 Co repeatedly measured in a dynamic state at a speed of 1 m/s.
FIG. 11 shows energy-weighted spectra of static state of 137 Cs and 226 Ra measured for 5 sec, 50 sec, and 500 sec, respectively.
12 shows energy spectra of three types of 137 Cs and 60 Co in static and dynamic states.
13 shows energy spectra of three types: 226 Ra, 232 Th, and 40 K in static and dynamic states.
14 shows energy spectra of three types of SNM in static and dynamic states.
15 shows the training phase and the testing phase of the CNN model.
16 shows a machine learning technique for nuclide fractionation using an energy-weighted spectrum.
17 is a diagram illustrating a ReLU function.
18 shows the data recombination process
19 shows a positive or negative binary classification matrix.
20 shows prediction accuracy in a training phase according to an increase in the number of epochs.
21 is a flowchart of a radionuclide fractionation method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 방사성 핵종 분별 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a radionuclide fractionation device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 방사성 핵종 분별 장치(100)는 방사선 입력부(110), 스펙트럼 변환부(120), 피크 검출부(130), 머신 러닝 모델부(140) 및 핵종 분별부(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the
방사선 입력부(110)는 하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키며, 스펙트럼 변환부(120)는 방사선 입력부(110)에서 발생한 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환한다. The
피크 검출부(130)는 상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교한다. 여기서, 컴프턴 단애의 에너지 값은 상기 방사선원의 감마 에너지에 해당하는 컴프턴 단애의 에너지 값이 될 수 있다. The
머신 러닝 모델부(140)는 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행한다. The machine
핵종 분별부(150)는 피크 검출부(130)의 피크값 또는 머신 러닝 모델부(140)에서 분석된 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별한다. 구체적으로, 핵종 분별부(150)는 피크 검출부(130)에서 추출한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 특정 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하여, 에너지 값이 일치하면 해당 핵종으로 판별한다. The
또한, 핵종 분별부(150)는 머신 러닝 모델부(140)에서 분석된 특성 정보를 기반으로 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태를 분석하여, 특정 방사선원의 에너지 가중 스펙트럼과 일치하면 해당 핵종으로 판별한다.In addition, the
방사선원의 감마선의 에너지 스펙트럼은 특징적인 광전 피크 대신 넓은 원시적인 컴프턴 연속체가 플라스틱 섬광체로 측정되며, 에너지 가중 알고리즘을 적용한다. The energy spectrum of the radiation source's gamma rays is measured with a plastic scintillator with a broad primitive Compton continuum instead of a characteristic photoelectric peak, and an energy weighting algorithm is applied.
에너지 가중 알고리즘은 컴프턴 연속체 영역을 선형 함수를 사용하여 검출 가능한 피크로 변환시킨다. 알고리즘 배수들은 하기 식에 따른 계수들(counts)로 채널의 에너지를 사용하여 에너지 스펙트럼의 각 에너지 빈(bin) 내 계수를 측정한다. The energy weighting algorithm transforms the Compton continuum region into a detectable peak using a linear function. Algorithm multiples measure the coefficients in each energy bin of the energy spectrum using the energy of the channel as counts according to the following equation.
여기서, CEW,i는 에너지 스펙트럼의 i번째 빈(bin)의 에너지 가중 계수(count)이며, Ci는 i번째 빈의 광자 계수, Ei는 i번째 빈의 에너지 계수이다. Here, C EW,i is the energy weighting coefficient (count) of the i-th bin of the energy spectrum, C i is the photon coefficient of the i-th bin, and E i is the energy coefficient of the i-th bin.
각 채널에서 측정된 계수들에 대한 스펙트럼을 가중하도록 선형 에너지 계수가 적용되며, 채널 개수가 증가함에 따라 선형적으로 에너지 가중 계수가 증가한다. 에너지 스펙트럼들의 컴프턴 단애는 알고리즘에 따라 식별가능한 피크로 변환된다. A linear energy coefficient is applied to weight the spectrum of the coefficients measured in each channel, and the energy weighting coefficient increases linearly as the number of channels increases. Compton edges of the energy spectra are transformed into identifiable peaks according to an algorithm.
알고리즘을 적용하여, 산란 방사 및 전자파 노이즈로 인한 저에너지 영역 내 높은 계수들이 감소한 반면, 고에너지 영역 내 에너지 가중 계수들은 0 계수를 갖는 그라운드(ground)로 수렴한다. 결과적으로, 컴프턴 맥시멈(maximum) 영역은 에너지 가중 스펙트럼 내 식별가능한 피크로 강조된다. By applying the algorithm, high coefficients in the low energy region due to scattered radiation and electromagnetic noise are reduced, while the energy weighting coefficients in the high energy region converge to the ground with zero coefficient. As a result, the Compton maximum region is highlighted as an identifiable peak in the energy weighted spectrum.
관심 방사선원의 수가 증가함에 따라 감지 가능한 영역의 피크의 수도 증가한다. 이로 인해 영역 간에 오버랩이 발생하고, 방사선원 구분을 위한 정확한 피크 탐지가 방해된다. 따라서 이를 고려하여, 에너지 가중 알고리즘은 스펙트럼의 다른 특성들을 유도한다. 수학식 1은 상수 a와 b를 갖는 하기 수학식으로 변환된다.As the number of radiation sources of interest increases, the number of peaks in the detectable region also increases. This causes overlap between regions and prevents accurate peak detection for radiation source identification. So taking this into account, the energy weighting algorithm derives different properties of the spectrum.
도 2는 에너지 가중 정도에 따른 에너지 가중 스펙트럼의 피크 선명도의 변화를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a change in peak sharpness of an energy weighted spectrum according to an energy weighting degree.
지수 a와 b는 다양하고, a와 b의 변화에 따른 212Bi의 결과적인 에너지 가중 스펙트럼은 도 3과 같다. 도 3은 광자 계수와 에너지의 지수 변화에 따른 다양한 변형을 도시한다. The indices a and b are various, and the resulting energy-weighted spectrum of 212 Bi according to the change of a and b is shown in FIG. 3 . Fig. 3 shows various deformations according to the exponential change of the photon count and energy.
Ci Х Ei 방정식을 사용하여 얻은 피크는 도 3의 (A)와 같이 광자 계수의 지수가 증가함에 따라 강조된다. 또한, 도 3의 (B)와 같이 에너지의 지수가 증가함에 따라 고에너지 영역에서 에너지 가중 계수의 상당한 증가가 관찰된다. 나아가 도 3의 (C) 내지 (E)와 같이 광자 계수와 에너지의 지수가 동시에 증가하면, 피크의 분해능이 개선된다. The peak obtained using the C i Х E i equation is highlighted as the exponent of the photon count increases, as shown in Fig. 3(A). In addition, as the index of energy increases as shown in FIG. 3B , a significant increase in the energy weighting coefficient is observed in the high energy region. Furthermore, when the photon count and the energy index are simultaneously increased as shown in FIGS. 3C to 3E , the resolution of the peak is improved.
스펙트럼 분해능의 정도와 통계적 변동은 어떤 지수 값을 적용하는지 여부에 따라 상이하다. 본 발명의 일 실시예에서, 2개의 에너지 가중 수식은 하기와 같다. The degree of spectral resolution and the statistical variation are different depending on which exponent value is applied or not. In an embodiment of the present invention, two energy weighting equations are as follows.
상기 수식들은 방사선원의 개수에 따라 임의로 결정될 수 있다. 따라서, 상기 수식들은 관심있는 방사성 핵종에 따라 변형이 가능하다. The above formulas may be arbitrarily determined according to the number of radiation sources. Therefore, the above formulas can be modified depending on the radionuclide of interest.
도 4는 에너지 가중 알고리즘을 적용하여 핵종을 분별하는 순서도이다. 4 is a flowchart for classifying nuclides by applying an energy weighting algorithm.
도 4에서, 에너지 스펙트럼들의 계수 비율(count ratio)을 비교하여 핵종을 분별한다. In FIG. 4 , nuclides are discriminated by comparing count ratios of energy spectra.
에너지 가중 알고리즘의 평가를 위해, 몬테칼로 전산모사 기법(Monte Carlo simulation)을 사용하여 6개의 방사성 핵종의 에너지 스펙트럼을 시뮬레이션하였다. 모든 방사선원들의 에너지 스펙트럼들에서, 각각의 192Ir, 214Pb, 212Bi, 137Cs, 60Co, 및 40K에 대해 계수들(counts)은 8.7Х105 , 8.3Х105 , 1.9Х105 , 2.9Х105 , 5.4Х105 , 2.5Х105 으로 측정되었다. PVT 밀도는 1.032g/cc이며, 고에너지 감마선과의 상호작용 가능성은 저에너지 감마선에 비해 낮았다. 따라서, 60Co, 40K 및 208Tl과 같이 1 MeV 이상에 위치한 컴프턴 맥시멈(maximum)을 갖는 고에너지 동위원소의 스펙트럼 변동은 다른 핵종들에 비해 증가하였다. 또한, 낮은 광전 효과와 관련된 PVT 재료의 Z-번호(number)와 낮은 밀도로 인해 스펙트럼 내 광전 피크를 찾기 어려웠다. 그러나, 컴프턴 연속체 영역 내 명확한 피크 분포가 에너지 가중 알고리즘에 의해 관측되었다. 저에너지 영역에서 불완전한 흡수 또는 산란으로 인해 높은 계수는 감소하였고, 고에너지 영역에서 계수 역시 원시(original) 계수보다 크게 감소하였다. 결과적으로, 에너지 가중 스펙트럼에서 식별가능한 피크로 컴프턴 단애가 강조되었다. For the evaluation of the energy weighting algorithm, the energy spectra of six radionuclides were simulated using Monte Carlo simulation. In the energy spectra of all radiation sources, the counts for each of 192 Ir, 214 Pb, 212 Bi, 137 Cs, 60 Co, and 40 K are 8.7Х10 5 , 8.3Х10 5 , 1.9Х10 5 , 2.9Х10 5 , 5.4Х10 5 , and 2.5Х10 5 . The PVT density was 1.032 g/cc, and the interaction potential with high-energy gamma rays was lower than that of low-energy gamma rays. Therefore, the spectral fluctuations of high-energy isotopes with Compton maxima located above 1 MeV, such as 60 Co, 40 K, and 208 Tl, were increased compared to other nuclides. In addition, it was difficult to find the photoelectric peak in the spectrum due to the low density and the Z-number of the PVT material associated with the low photoelectric effect. However, a clear peak distribution within the Compton continuum region was observed by the energy weighting algorithm. The high coefficient decreased due to incomplete absorption or scattering in the low energy region, and the coefficient in the high energy region also decreased significantly compared to the original coefficient. Consequently, the Compton edge was highlighted as an identifiable peak in the energy-weighted spectrum.
에너지 가중 스펙트럼에서, 이론적 컴프턴 단애가 1.243MeV 인 40K가 컴프턴 단애가 0.202MeV 밖에 차이 나지 않는 60CO(1.041 MeV)와 명확히 구분되었다. 60CO와 40K 각각에 대해 이론적인 컴프턴 단애와 에너지 가중 스펙트럼의 피크 간의 위치 차이는 하기 표와 같이 0.010 및 0.033 MeV로 평가되었다. 하기 표 1은 8개의 감마 방사선원의 이론적 컴프턴 단애와 에너지 가중 스펙트럼의 피크 위치를 나타낸다. In the energy-weighted spectrum, 40 K with a theoretical Compton edge of 1.243 MeV was clearly distinguished from 60 CO (1.041 MeV), which differed only by 0.202 MeV from the Compton edge. The position difference between the theoretical Compton edge and the peak of the energy-weighted spectrum for 60 CO and 40 K, respectively, was evaluated as 0.010 and 0.033 MeV as shown in the table below. Table 1 below shows theoretical Compton edges and peak positions of energy-weighted spectra of eight gamma radiation sources.
238U와 232Th의 천연 방사성 동위원소의 붕괴 계열(decay chain)에 속하는 214Pb와 212Bi의 경우, 유사한 감마 에너지로 인해 인공 방사성 동위원소인 137Cs와 구분 가능성이 낮았다. 그러나, 1 MeV 이상의 상대적으로 확연한 계수 차이로 인해 식별 정확도를 높일 수 있다. In the case of 214 Pb and 212 Bi, which belong to the decay chain of natural radioisotopes of 238 U and 232 Th, the possibility of distinguishing them from the artificial radioisotope 137 Cs was low due to similar gamma energies. However, it is possible to increase the identification accuracy due to a relatively clear coefficient difference of 1 MeV or more.
도 5는 차폐 상태의 137Cs와 60Co의 에너지 스펙트럼이며, 도 6은 차폐 상태의 137Cs와 60Co의 에너지 가중 스펙트럼이다. 5 is an energy spectrum of 137 Cs and 60 Co in a shielded state, and FIG. 6 is an energy weighted spectrum of 137 Cs and 60 Co in a shielded state.
차폐를 위해 0, 1, 2 cm 두께의 강철이 사용되었다. 비록 차폐 상태에서 컴프턴 단애의 높이는 감소하지만, 저에너지 영역에서 차폐 상태에서 측정된 방사선원들의 계수는 차폐 물질로부터의 더 많은 산란 입자들로 인해 차폐되지 않은 방사선원들의 계수에 비해 높았다. For shielding, 0, 1 and 2 cm thick steel was used. Although the height of the Compton edge in the shielded state decreased, the coefficient of radiation sources measured in the shielded state in the low energy region was higher than that of the unshielded radiation sources due to more scattering particles from the shielding material.
한편, 에너지 가중 스펙트럼에서, 컴프턴 단애에 해당하는 최대 피크는 명확히 개선되었다. 137Cs와 60Co 에 대해 에너지 범위 너비(widths)는 각각 0.037MeV와 0.053MeV로 일부 변이가 있었다. On the other hand, in the energy-weighted spectrum, the maximum peak corresponding to the Compton edge was clearly improved. For 137 Cs and 60 Co, the energy range widths were 0.037 MeV and 0.053 MeV, respectively, with some variation.
다양한 실험 환경에서 에너지 가중 알고리즘의 적용을 위해 실험실-스케일의 RPM 시스템을 구성하고, 에너지 가중 스펙트럼의 피크 위치들이 평가되었다. A laboratory-scale RPM system was constructed for the application of the energy weighting algorithm in various experimental environments, and the peak positions of the energy weighting spectrum were evaluated.
도 7은 RPM 시스템을 이용하여 137Cs, 226Ra, 22Na, 60Co에 대해 측정한 에너지 스펙트럼이며, 도 8은 RPM 시스템을 이용하여 137Cs, 226Ra, 22Na, 60Co에 대해 측정한 에너지 가중 스펙트럼이다. 여기서, 각각의 방사선원들은 0.477, 0.429, 0.341, 1.041 MeV의 특정한 이론적 컴프턴 단애들을 갖는다. 7 is an energy spectrum measured for 137 Cs, 226 Ra, 22 Na, 60 Co using the RPM system, and FIG. 8 is an energy spectrum measured for 137 Cs, 226 Ra, 22 Na, 60 Co using the RPM system. It is an energy weighted spectrum. Here, each of the radiation sources has specific theoretical Compton edges of 0.477, 0.429, 0.341, 1.041 MeV.
플라스틱 섬광체의 물리적 특성으로 인해 컴프턴 단애를 포함하는 영역은 모든 에너지 스펙트럼에서 넓은 분포를 나타냈으며, 이는 RPM 시스템에서 1차 검사 중 스펙트럼 분석을 방해할 수 있다. 그러나 에너지 가중 스펙트럼에서, 137Cs와 60Co의 컴프턴 단애에 상응하는 피크들이 명확히 관측되었다. 또한, 각각 0.511 MeV 및 1.275 MeV에서 전자 위치 소멸 피크와 광전 피크로 인해 22Na는 0.340과 1.068MeV에서 2개의 피크를 갖는 특성이 있다. 비록 전체 에너지 범위에서 226Ra 에너지 가중 스펙트럼의 전체 분배는 점진적으로 감소하였으나, 에너지 가중 스펙트럼 내 피크는 0.439MeV 근처에서 관측되었다. Due to the physical properties of the plastic scintillator, the region containing the Compton edge showed a broad distribution in all energy spectra, which may interfere with the spectral analysis during the primary examination in the RPM system. However, in the energy-weighted spectrum, peaks corresponding to the Compton edges of 137 Cs and 60 Co were clearly observed. In addition, 22 Na has two peaks at 0.340 and 1.068 MeV due to electron dislocation peaks and photoelectric peaks at 0.511 MeV and 1.275 MeV, respectively. Although the overall distribution of the 226 Ra energy-weighted spectrum in the entire energy range gradually decreased, a peak in the energy-weighted spectrum was observed near 0.439 MeV.
도 9는 1m/s 속력의 동적 상태에서 반복적으로 측정된 137Cs의 에너지 가중 스펙트럼들이며, 도 10은 1m/s 속력의 동적 상태에서 반복적으로 측정된 60Co의 에너지 가중 스펙트럼들을 도시한다. 9 shows energy-weighted spectra of 137 Cs repeatedly measured in a dynamic state of 1 m/s speed, and FIG. 10 shows energy-weighted spectra of 60 Co repeatedly measured in a dynamic state of 1 m/s speed.
도 9 및 도 10에서, 1m/s 속력의 동적 상태에서 측정된 137Cs 및 60Co 의 에너지 가중 스펙트럼은 정적 상태에서 보다 상대적으로 높은 통계적 변동을 나타낸다. 따라서, 이동하는 방사선원 조건에서, 에너지 가중 스펙트럼을 이용한 핵종 분별을 위해 피크 검출을 위한 지정된 에너지 범위가 필요하다는 것이 증명되었다. 9 and 10, the energy-weighted spectra of 137 Cs and 60 Co measured in the dynamic state at a speed of 1 m/s show relatively higher statistical fluctuations than in the static state. Therefore, it has been demonstrated that, in the condition of a moving radiation source, a designated energy range for peak detection is required for nuclide fractionation using an energy-weighted spectrum.
도 11은 각각 5초, 50초, 500초 동안 측정한 137Cs와 226Ra의 정적 상태의 에너지 가중 스펙트럼들을 도시한다. FIG. 11 shows energy-weighted spectra of static state of 137 Cs and 226 Ra measured for 5 sec, 50 sec, and 500 sec, respectively.
도 11에서, 137Cs와 226Ra는 각각 0.662와 0.609 MeV의 유사한 감마 에너지들을 가지며, 양 동위원소들에 대해 0.312-0.591 MeV 영역에서 컴프턴 단애들이 관측되었다. 226Ra의 딸 동위원소(daughter isotopes)로부터의 감마선들은 0.3 MeV 근처에서 명확한 피크로 관찰되었으며, 0.7 MeV 이상에서 226Ra의 높은 계수는 동일한 에너지 영역에서 0으로 접근하는 137Cs의 계수와 구별될 수 있다. 통계적 불확실성은 측정 시간이 증가함에 따라 감소한다. 11, 137 Cs and 226 Ra have similar gamma energies of 0.662 and 0.609 MeV, respectively, and Compton edges were observed in the 0.312-0.591 MeV region for both isotopes. Gamma rays from the daughter isotopes of 226 Ra were observed as clear peaks near 0.3 MeV, and the high coefficient of 226 Ra above 0.7 MeV could be distinguished from the coefficient of 137 Cs approaching zero in the same energy region. have. Statistical uncertainty decreases with increasing measurement time.
도 12는 정적 상태와 동적 상태에서의 137Cs와 60Co의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다. 흑색 선은 정적 상태에서 300초 동안 측정한 스펙트럼들이며, 유색 선들은 5km/h 및 10km/h의 동적 상태에서 측정한 스펙트럼들이다. 유색 선들에서, 피크 위치들은 점선들로 표시된 지정된 피크 검출 범위 내에서 감지되었다. 방사선원의 속력이 5km/h 에서10km/h로 증가함에 따라 스펙트럼의 변동이 커졌다. 12 shows energy spectra of three types of 137 Cs and 60 Co in static and dynamic states. The black lines are spectra measured for 300 seconds in a static state, and the colored lines are spectra measured in a dynamic state of 5 km/h and 10 km/h. In the colored lines, peak positions were detected within the designated peak detection range indicated by the dotted lines. As the speed of the radiation source increased from 5 km/h to 10 km/h, the spectrum fluctuations increased.
도 13은 정적 상태와 동적 상태에서의 226Ra, 232Th, 40K의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다. 226Ra는 천연 방사성 핵종 중 하나이며, 그 딸(daughter) 물질은 다양한 에너지 레벨에서 감마선을 방출한다. 13 shows energy spectra of three types: 226 Ra, 232 Th, and 40 K in static and dynamic states. 226 Ra is one of the natural radionuclides, and its daughter material emits gamma rays at various energy levels.
Ci Х Ei 에너지 가중 스펙트럼에서, 측정된 계수는 약 0.4MeV까지 증가하다가 그 후에 감소했다. 지수 상수가 증가함에 따라 0.8-1.2MeV 범위에서 계수가 증가하였으며, Ci 3 Х Ei 6 에너지 가중 스펙트럼에서, 피트 검출 영역의 변화를 가져왔다. 모든 에너지 가중 스펙트럼들에서 정확한 피크 검출을 방해할 수 있는 높은 변동으로 인해 다른 방사선원들에 비해 피크 검출 영역은 상대적으로 에너지 범위가 더 넓게 지정되었다. In the C i Х E i energy-weighted spectrum, the measured coefficient increased to about 0.4 MeV and then decreased. As the exponential constant increased, the coefficient increased in the range of 0.8-1.2 MeV, and in the C i 3 Х E i 6 energy-weighted spectrum, the pit detection area was changed. In all energy-weighted spectra, the peak detection area was assigned a relatively wider energy range compared to other radiation sources due to high fluctuations that could prevent accurate peak detection.
232Th 도 천연 방사성 핵종의 하나이며, Ci Х Ei 에너지 가중 스펙트럼에서 0.8MeV까지 넓은 계수 분포를 나타낸다. 그러나, Ci 3 Х Ei 6 에너지 가중 스펙트럼에서, 2.61MeV에서 감마선을 방출하는 딸 물질의 하나인 208T1으로 인해 높은 계수 분포가 관측된다. 이는 226Ra이 다른 방사선원들과 구별되는 주요한 특성이다. 232 Th is also one of the natural radionuclides, and exhibits a broad coefficient distribution up to 0.8 MeV in the C i Х E i energy-weighted spectrum. However, in the C i 3 Х E i 6 energy-weighted spectrum, a high coefficient distribution is observed due to 208 T1, one of the daughter materials emitting gamma rays at 2.61 MeV. This is the main characteristic that distinguishes 226 Ra from other radiation sources.
RPM 시스템에서, 1.243MeV에서 컴프턴 단애를 갖는 40K는 1.041MeV에서 이론적 컴프턴 단애를 갖는 60Co로 인식되어 오작동 알람을 일으킬 수 있다. 에너지 가중 알고리즘이 적용되더라도, 피크 검출 영역이 60Co와 유사하여 40K의 피크들이 잘못 식별될 수 있다. In an RPM system, 40 K with a Compton edge at 1.243 MeV would be perceived as 60 Co with a theoretical Compton edge at 1.041 MeV, which could cause a malfunction alarm. Even if the energy weighting algorithm is applied, the peak detection area is similar to 60 Co, so peaks of 40 K may be misidentified.
따라서, 3개의 에너지 가중 스펙트럼 내 동시 피크 검출 후, Ci 3 Х Ei 6 에너지 가중 스펙트럼 내 0.9573-1.3781MeV와 0.9573-1.1677MeV의 계수 비율을 대비하는 추가적인 알고리즘 단계를 적용한다. Therefore, after simultaneous peak detection in the three energy-weighted spectra, an additional algorithm step is applied to compare the coefficient ratios of 0.9573-1.3781 MeV and 0.9573-1.1677 MeV in the C i 3 Х E i 6 energy-weighted spectrum.
도 14는 정적 상태와 동적 상태에서의 SNM(special nuclear material)의 3가지 유형의 에너지 스펙트럼들을 도시한다. 0.72 % 미만의 235U 농축을 갖는 DU의 에너지 스펙트럼은 0.2 MeV 미만에서 상대적으로 높은 계수를 보인다. 3가지 유형의 에너지 가중 스펙트럼에서, DU는 Ci 3 Х Ei 6 에너지 가중 스펙트럼 내 2MeV 이상의 에너지 범위를 제외하면 232Th 와 유사한 분포가 관측된다.14 shows energy spectra of three types of special nuclear material (SNM) in a static state and a dynamic state. The energy spectrum of DU with a 235 U concentration of less than 0.72% shows a relatively high modulus below 0.2 MeV. In the three types of energy-weighted spectra, DU has a distribution similar to 232 Th except for the energy range of 2MeV or more in the C i 3 Х E i 6 energy-weighted spectrum.
HEU 및 WGPu의 경우, Ci Х Ei와 Ci 2 Х Ei 3 에너지 가중 스펙트럼들 내 0.4 MeV 이하에서 현저한 피크들이 관측되었으며, 3개의 SNM에 대한 이동 조건 하의 Ci 3 Х Ei 6 에너지 가중 스펙트럼에서, HEU는 예상되는 피크 검출 영역 밖에서 추가적인 변동이 확인되었다. For HEU and WGPu, significant peaks were observed below 0.4 MeV in Ci Х E i and Ci 2 Х E i 3 energy weighted spectra , and Ci 3 Х E i 6 energies under migration conditions for three SNMs . In the weighted spectrum, additional fluctuations were found in HEU outside the expected peak detection region.
하기 표 2는 동적 상태에서 방사선원 확인 결과를 나타낸다. Table 2 below shows the radiation source identification results in a dynamic state.
137Cs와 60Co 방사선원들은 LMS(linear motion system)에 의한 5km/h와 10km/h 속력에서 100% 확인되었다. 높은 스펙트럼 변동을 보이는 232Th 는 5km/h 속력에서 90% 구별되었으며, 226Ra와 대비하여 성공적으로 확인되었다. RPM 알람을 트리거 해야 하는 SNM은 5km/h와 10km/h 속력에서 80% 이상 확인되었으며, 일부 경우에 천연 방사선원들로 잘못 인식되었다. 10km/h 속력에서, 상대적인 기하학적 효율이 감소함에 따라 232Th, 226Ra 및 DU의 에너지 가중 스펙트럼들은 유사한 스펙트럼으로 평가되었으며, 서로 잘못 식별되었다. The 137 Cs and 60 Co radiation sources were 100% identified at 5 km/h and 10 km/h speeds by LMS (linear motion system). 232 Th with high spectral fluctuation was 90% distinct at the speed of 5 km/h, and was successfully confirmed compared to 226 Ra. SNMs that should trigger an RPM alarm were identified over 80% at speeds of 5 km/h and 10 km/h, and in some cases were misidentified as natural sources of radiation. At a speed of 10 km/h, the energy-weighted spectra of 232 Th, 226 Ra and DU were evaluated as similar spectra and misidentified each other as the relative geometrical efficiency decreased.
IMCC(intermodal cargo container)로 실시한 테스트의 경우, 대부분의 경우 잘못 식별되었으며, 58.3 μCi의 137Cs와 27.9 μCi의 60Co는 5km/h 에서 뿐만 아니라 10km/h에서도 성공적으로 구별되었다. For tests conducted with an intermodal cargo container (IMCC), they were misidentified in most cases, and 137 Cs at 58.3 μCi and 60 Co at 27.9 μCi were successfully discriminated not only at 5 km/h but also at 10 km/h.
잘못 식별된 방사선원의 에너지 가중 스펙트럼에서 상대적으로 높은 변동이 관찰되었으며, 이는 컨테이너 내 방사선원의 위치 때문이었다. 방사선원은 트럭의 바닥면에 배치되었고, 지상으로부터 높이는 PVT 패널의 중앙과 동일했다. 방사선 산란이 트럭 구조에서 증가하는 것으로 분석되었다. A relatively high variation was observed in the energy-weighted spectrum of the misidentified radiation source, which was due to the location of the radiation source in the container. The radiation source was placed on the bottom of the truck and the height from the ground was equal to the center of the PVT panel. Radiation scattering was analyzed to increase in the truck structure.
그러나 40K 방사선원은 5km/h 와 10km/h 속력 모두에서 60 %로 확인되었다. 다른 방사선원들과 달리, 에너지 스펙트럼의 1-1.3 MeV에서 60Co 및 40K 의 컴프턴 단애가 관측되었고, 에너지 가중 스펙트럼의 지정된 피크 검출 영역들 사이의 계수 비율을 대비하여 2개의 핵종을 분별할 수 있다. 따라서, 1차적인 방사성 검사 장소에서, 에너지 가중 기법을 적용하여 40K 방사선원으로 인한 오작동 알람 비율을 크게 낮출 수 있다. However, the 40 K radiation source was found to be 60 % at both 5 km/h and 10 km/h speeds. Unlike other radiation sources, Compton edges of 60 Co and 40 K were observed at 1-1.3 MeV in the energy spectrum, and the two nuclides can be distinguished by comparing the count ratio between the designated peak detection regions of the energy-weighted spectrum. . Therefore, in the primary radiological testing site, the rate of false alarms due to 40 K radiation sources can be greatly reduced by applying the energy weighting technique.
컴프턴 단애에 상응하는 에너지 가중 스펙트럼의 피크에 의한 핵종 분별은 정적 및 동적 방사선원 상태에서 상대적으로 높은 식별률을 보였다. 그러나, 60Co 및 40K와 같이 유사한 컴프턴 단애 및 에너지 스펙트럼 내 매우 근접한 피크를 갖는 핵종들 간에 분별은 여전히 어렵다. 따라서, 핵종 분별의 정확도를 높이기 위해 피크 위치 뿐만 아니라 전체 스펙트럼의 특성(feature)도 분석하는 것이 필요하다. The classification of nuclides by the peak of the energy-weighted spectrum corresponding to the Compton edge showed a relatively high identification rate in static and dynamic radiation source conditions. However, it is still difficult to discriminate between nuclides with similar Compton edges and very close peaks in energy spectra, such as 60 Co and 40 K. Therefore, it is necessary to analyze not only the peak positions but also the features of the entire spectrum in order to increase the accuracy of nuclide classification.
다층 퍼셉트론(MLP, MultiLayer Perceptron) 모델은 머신 러닝 기법으로, 다수 채널의 시뮬레이션 된 에너지 스펙트럼에 대한 경보 임계 값을 결정하고, 스펙트럼의 분포를 분석할 수 있다. 머신 러닝은 통계학적인 방법을 기반으로 컴퓨터 시스템에게 학습능력을 제공하며 추가적인 프로그래밍 없이 기계가 스스로 목적을 달성할 수 있는 수준이 되는 것을 의미한다. The MultiLayer Perceptron (MLP) model is a machine learning technique that can determine the alarm threshold for the simulated energy spectrum of multiple channels and analyze the spectrum distribution. Machine learning provides a computer system with the ability to learn based on statistical methods, and it means that the machine can achieve its own goals without additional programming.
다층 퍼셉트론 모델은 입력 데이터인 에너지 스펙트럼 내 모든 채널들의 계수들에 대해 바이어스(biasing) 및 가중치 부여를 하여 특성들을 파악하는데 사용된다. 평균 제곱 오차가 전체 그로스(gross) 계수 또는 특정 채널 빈(bin) 범위의 그로스 계수에 따라 평가될 수 있다. The multilayer perceptron model is used to identify characteristics by biasing and weighting coefficients of all channels in the energy spectrum as input data. The mean square error can be evaluated according to the overall gross coefficient or the gross coefficient of a specific channel bin range.
그러나, 다층 퍼셉트론 모델은 피드-포워드(feed-forward) 계층 인공 신경망이므로, 특성들의 질(quality)은 출력에 매우 큰 영향을 미치고, 역전파(back propagation)가 오차 보정을 위해 실행된다. 전술한 바와 같이, 유사한 컴프턴 단애 및 에너지 스펙트럼 내 매우 근접한 피크를 갖는 핵종들 간의 분별은 매우 어려우므로, 입력 데이터와 트레이닝의 반복적인 프로세스를 사용하여 핵종 분별의 정확도를 높일 수 있다. However, since the multilayer perceptron model is a feed-forward layer artificial neural network, the quality of the features has a very large effect on the output, and back propagation is performed for error correction. As described above, it is very difficult to discriminate between nuclides having a similar Compton edge and very close peaks in an energy spectrum, so an iterative process of input data and training can be used to increase the accuracy of nuclide discrimination.
합성곱 신경망(CNN, Convolution Neural Network)은 다층 퍼셉트론(MLP) 모델의 변형된 형태로, 이미지를 필터링하는 컨벌루션(convolution) 단계와 이미지 사이즈를 줄이는 풀링(pooling) 단계를 반복하여 효과적으로 특성을 추출한다. 합성곱 신경망 기법은 다층 퍼셉트론 방식을 다수의 겹, 다수의 층으로 중첩시킨 구조이며, 고차원 데이터의 분류가 가능한 기법이다. 다층 퍼셉트론 방식과 동일하게 학습과정에서 수학적인 연산을 반복하여 최적의 가중치와 편향값을 도출시킨다. A convolutional neural network (CNN) is a modified form of a multi-layer perceptron (MLP) model, which effectively extracts features by repeating the convolution step to filter the image and the pooling step to reduce the image size. . The convolutional neural network technique is a structure in which the multi-layer perceptron method is superimposed into multiple layers and multiple layers, and is a technique capable of classifying high-dimensional data. In the same way as in the multi-layer perceptron method, the optimal weight and bias values are derived by repeating mathematical operations during the learning process.
에너지 가중 알고리즘은 고에너지 영역에서 계수 차이(count difference)를 증폭시키며, 피크 위치 뿐만 아니라 특정 에너지 영역에서 에너지 가중 계수들의 비율을 비교하는 과정이 필요하다. CNN 모델을 적용하면 보다 정확한 핵종 분별이 가능하며, 계수 차이를 특성으로 추출할 수 있다. 이하에서, 다중 플라스틱 섬광체로 측정된 정적 및 동적 방사선원들의 에너지 가중 스펙트럼들에 CNN 모델을 적용하며, 결과 출력은 핵종 분별을 위해 통계적으로 평가한다. The energy weighting algorithm amplifies a count difference in a high energy region, and a process of comparing the ratio of energy weighting coefficients in a specific energy region as well as a peak position is required. By applying the CNN model, more accurate nuclide classification is possible, and the coefficient difference can be extracted as a characteristic. In the following, the CNN model is applied to the energy-weighted spectra of static and dynamic radiation sources measured with multiple plastic scintillators, and the resulting output is statistically evaluated for nuclide classification.
도 15는 CNN 모델의 트레이닝 단계와 테스트 단계를 도시한다. 15 shows the training phase and the testing phase of the CNN model.
트레이닝 단계는 다중 데이터를 CNN 모델에 적용하여 트레이닝 시키는 단계이다. 사용자가 인위적으로 데이터의 특성과 라벨을 붙이는 것을 지도 학습(supervised learning)이라 하며, CNN 모델이 자체적으로 특성들을 파악하면, 비지도 학습(unsupervised learning)이라 한다. 만약 명확한 라벨링이 가능하다면, 지도 학습은 비지도 학습에 비해 보다 저렴하고 빠른 학습 과정이다. 그러나, 특성들의 선택에 복잡한 과정이 필요하다면 지도 학습은 비효율적일 수 있다. 비지도 학습에서, 트레이닝 과정이 반복적으로 수행될수록 특성들은 증가하며, 핵종 분별의 성공률도 개선될 수 있다. The training stage is a stage of training by applying multiple data to the CNN model. When the user artificially labels the characteristics and labels of the data, it is called supervised learning, and when the CNN model recognizes the characteristics by itself, it is called unsupervised learning. If clear labeling is possible, supervised learning is a cheaper and faster learning process than unsupervised learning. However, supervised learning may be inefficient if a complex process is required for the selection of features. In unsupervised learning, the characteristics increase as the training process is repeatedly performed, and the success rate of nuclide discrimination can also be improved.
단기간 동안 측정된 에너지 가중 스펙트럼의 변동은 상대적으로 높으므로, 정확한 피크를 감지하기 어렵다. 이 때, 60Co 및 40K 와 같이 유사한 컴프턴 단애를 갖는 핵종들을 분류하기 위해 CNN 모델의 지도 학습은 좋은 옵션이 될 수 있다. Since the fluctuation of the energy-weighted spectrum measured for a short period is relatively high, it is difficult to detect an accurate peak. In this case, supervised learning of the CNN model can be a good option to classify nuclides with similar Compton edges, such as 60 Co and 40 K.
트레이닝 단계에서, CNN 모델은 트레이닝 후에 추출된 특성들에 기반하여 기존의 데이터와 새로운 입력 데이터들 간의 예측과 오차율을 출력한다. 만약 오차가 크다면, CNN 모델은 가중치를 조정하는 피드백 과정을 실행하며, 오차가 최소화 될 때까지 반복한다. 확인(validation) 후 트레이닝 된 모델은 테스트 단계에서 미지의 데이터를 사용하여 테스트 되며, 모델의 성능(performance)은 예측의 정정률(correction rate)로 평가된다. In the training phase, the CNN model outputs predictions and error rates between existing data and new input data based on the characteristics extracted after training. If the error is large, the CNN model runs a feedback process to adjust the weights, and repeats until the error is minimized. After validation, the trained model is tested using unknown data in the testing phase, and the model's performance is evaluated by the prediction's correction rate.
도 16은 에너지 가중 스펙트럼을 이용하여 핵종 분별을 하기 위한 머신 러닝 기법을 도시한다.16 shows a machine learning technique for nuclide fractionation using an energy-weighted spectrum.
CNN 모델은 컨벌루션 단계에서 이미지를 필터링 하며, 풀링 단계에서 필터된 이미지의 픽셀(pixel) 개수를 줄여서 효과적으로 계산 시간을 감소시킨다. 이 후, CNN 모델의 컨벌루션 단계와 풀링 단계를 통해 추출된 특성들이 MLP 모델에 입력되며, 예측이 출력된다. CNN 모델의 컨벌루션 층(convolution layer), 필터의 윈도우(window) 사이즈는 사용자에 의해 설정되며, 입력 층으로부터 멀어질수록 상위(higher-level) 특성들이 추출될 수 있다. The CNN model filters the image in the convolutional stage and effectively reduces the computation time by reducing the number of pixels in the filtered image in the pooling stage. After that, the features extracted through the convolution and pooling steps of the CNN model are input to the MLP model, and the prediction is output. The convolution layer of the CNN model and the window size of the filter are set by the user, and higher-level features can be extracted as the distance from the input layer increases.
CNN 모델은 일정한 간격으로 필터링 된 창을 스트라이드(stride)시켜서 특성 맵을 계산하며, 다음 층으로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에서, 2-픽셀 스트라이드를 갖는 3x3 윈도우 필터의 4개의 컨벌루션 층들을 사용하며, 활성화 함수(activation function)가 각각의 층에서 분류를 위해 적용된다. The CNN model calculates a feature map by striding the filtered window at regular intervals, and passes it to the next layer. In one embodiment of the present invention, 4 convolutional layers of a 3x3 window filter with 2-pixel stride are used, and an activation function is applied for classification in each layer.
퍼셉트론을 여러 층 쌓아 복잡한 형태의 분류기를 구현할 수 있으며 이를 다층 퍼셉트론(multi-layer perceptron, MLP) 혹은 신경망(neural network, NN)이라고 칭한다. 다층 퍼셉트론은 입력 층(input layer), 은닉 층(hidden layer), 출력 층(output layer) 3개의 층으로 구성된다. 이때, 각각의 층을 이루는 퍼셉트론은 신경망 모식도에서 원으로 나타내며 하나의 노드(node)로 표현될 수 있다. 입력 층에 학습할 데이터의 특성이 입력되며, 특성(feature)의 종류에 비례하여 입력 퍼셉트론을 갖게 된다. A complex type of classifier can be implemented by stacking several perceptrons, and this is called a multi-layer perceptron (MLP) or neural network (NN). The multilayer perceptron consists of three layers: an input layer, a hidden layer, and an output layer. In this case, the perceptrons constituting each layer are represented by circles in the neural network schematic diagram and may be represented by one node. The characteristic of the data to be learned is input to the input layer, and it has an input perceptron in proportion to the type of the feature.
입력 층과 출력 층 사이의 모든 층은 은닉 층으로 정의되며, 입력 층과 출력 층은 직접적으로 연결되지 않고 은닉 층을 거쳐 이어진다. 이를 통해 은닉 층에서는 입력 층에서 입력된 데이터에 대해 다수의 비선형 판별 함수가 학습되며, 최종적으로 출력 층에서는 데이터에 대해 각 집단에 대응하는 판별 함수 값을 출력한다. 이와 같이 입력 데이터는 입력 층, 은닉 층, 출력 층 순으로 전달되어 판별 함수 값으로 변화되는 과정을 거치게 된다. Every layer between the input layer and the output layer is defined as a hidden layer, and the input layer and the output layer are not directly connected, but run through the hidden layer. Through this, in the hidden layer, a number of nonlinear discriminant functions are learned for the data input from the input layer, and finally the output layer outputs discriminant function values corresponding to each group with respect to the data. In this way, the input data is transferred in the order of the input layer, the hidden layer, and the output layer, and is changed into a discriminant function value.
MLP 및 CNN을 포함하는 인공신경망(artificial neural network, ANN) 모델은 각각의 층에서 계산된 가중 데이터의 분류를 위해 활성화 함수를 사용한다. 활성화 함수는, 예를 들어, ReLU(rectified linear unit) 함수 또는 소프트맥스(softmax) 함수가 사용될 수 있다. ReLU 함수는 은닉 층(hidden layer)에서 사용되며, 머신 러닝 모델이 비선형 및 복합 분류를 수행할 수 있도록 한다. An artificial neural network (ANN) model including MLP and CNN uses an activation function for classification of weighted data computed in each layer. The activation function may be, for example, a rectified linear unit (ReLU) function or a softmax function. The ReLU function is used in the hidden layer, allowing machine learning models to perform nonlinear and complex classification.
도 17은 ReLU 함수를 도시하는 도면이다. ReLU 함수는 입력받은 신호에 대해서 0 이상의 강도를 가지는 신호만 출력하는 역치 값(threshold)을 가지는 함수이다. ReLU 함수를 통해 그라디언트(gradient) 소실 문제를 해결할 수 있으며, 계산 시간의 효율성을 높일 수 있다. 17 is a diagram illustrating a ReLU function. The ReLU function is a function having a threshold that outputs only a signal having an intensity greater than or equal to 0 with respect to the input signal. The ReLU function can solve the problem of gradient loss and increase the efficiency of computation time.
소프트맥스(softmax) 함수는 출력 층에서 사용되며, 하기 수학식 9와 같은 정규화된 지수 함수이다. 소프트맥스 함수는 k-차원(dimensional) 벡터의 입력에 따른 각 클래스(class)의 각 확률(probability)을 추정한다. 즉, 소프트맥스 함수는 입력받은 데이터에 대한 출력으로 0~1사이의 값으로 정규화 하며, 출력 값들의 총합은 항상 1이 된다. 분류하고자 하는 클래스의 수만큼 출력으로 구성되며, 가장 큰 출력 값을 부여받은 클래스가 확률이 가장 높은 것으로 이용된다. The softmax function is used in the output layer and is a normalized exponential function as shown in
여기서, pi는 (0,1) 사이의 확률 벡터이며, zi는 k-차원 백터 내 i번째 요소이다. 소프트맥스 함수에서, pi의 합은 1이며, 입력 데이터의 분류는 커렉트 클래스(correct class)의 원-핫(one-hot) 인코딩과 비교하여 가능하다. where p i is a random vector between (0,1) and z i is the i-th element in the k-dimensional vector. In the softmax function, the sum of p i is 1, and classification of the input data is possible compared to the one-hot encoding of the correct class.
풀링 층에서 컨벌루션 된 이미지의 사이즈가 감소된다. 이 과정은 트레이닝 된 특성들(features)이 입력 이미지들의 위치 변화에 덜 민감하도록 한다. 컨벌루션 층와 달리 트레이닝 할 파라미터(parameter)가 없으며, 입력 데이터에 대한 채널들의 개수의 변화도 없다. 일반적으로, 풀링 방법은 최대 풀링, 평균 풀링, 최소 풀링의 3가지 유형으로 분류되며, 본 발명의 일 실시예에서, 최대 풀링을 사용한다. In the pooling layer, the size of the convolutional image is reduced. This process makes the trained features less sensitive to changes in the position of the input images. Unlike the convolutional layer, there is no parameter to train, and there is no change in the number of channels for the input data. In general, the pooling method is classified into three types: maximum pooling, average pooling, and minimum pooling, and in one embodiment of the present invention, maximum pooling is used.
전술한 정적 및 동적 상태에서 측정된 137Cs, 60Co, 226Ra, 40K의 에너지 가중 이미지들이 입력 데이터로서 사용될 수 있다. Energy-weighted images of 137 Cs, 60 Co, 226 Ra, and 40 K measured in the static and dynamic states described above may be used as input data.
도 18은 데이터 재조합 과정을 도시한다. 동위원소 식별의 높은 정확도를 위해, 도 18에 도시된 바와 같이 임의로 선택된 스펙트럼들의 조합에 의한 다량의(abundant) 스펙트럼 데이터들을 획득하도록 스펙트럼 재조합이 실행되며, 각각의 방사선원으로부터 1,000개의 스펙트럼 데이터가 획득된다. CNN 모델의 트레이닝 단계에서 이 중 700개의 이미지들이 입력 데이터로 사용되었으며, 나머지 300개의 이미지들이 테스트 단계의 입력 데이터로 사용되었다. 18 shows the data recombination process. For high accuracy of isotope identification, spectral recombination is performed to obtain abundant spectral data by a combination of arbitrarily selected spectra as shown in Fig. 18, and 1,000 spectral data are obtained from each radiation source. . Among them, 700 images were used as input data in the training stage of the CNN model, and the remaining 300 images were used as input data in the test stage.
머신 러닝 평가를 위해 통계적 신뢰성이 매우 중요하므로, 일부 통계적 파라미터를 사용한 데이터 평가가 수행되었다. Since statistical reliability is very important for machine learning evaluation, data evaluation using some statistical parameters was performed.
CNN 모델의 입력 데이터에 대한 예측 결과에 기반하여, 정확도(accuracy), 정밀도(precision), 리콜(recall)의 매트릭스가 계산되었으며, 이들의 조화평균(Harmony average)인 F-점수(F-score)도 산출되었다. Based on the prediction results of the CNN model's input data, a matrix of accuracy, precision, and recall was calculated, and their harmonic average F-score was also calculated.
도 19는 양성(positive) 또는 음성(negative) 이진 분류 행렬을 도시한다. 이 행렬은 4가지 결과를 제공한다. 즉, 예측에 대한 올바른 긍정(참 양성, TP), 부정확한 긍정 예측(거짓 양성, FP), 올바른 부정 예측(참 음성, TN) 및 부정확한 부정 예측(거짓 음성, FN)이다. 19 shows a positive or negative binary classification matrix. This matrix gives four results. That is, correct positives for prediction (true positive, TP), incorrect positive predictions (false positive, FP), correct negative predictions (true negative, TN) and incorrect negative predictions (false negative, FN).
이러한 파라미터들을 기반으로, 정확도, 정밀도, 리콜은 하기 수학식들과 같이 도출될 수 있다. Based on these parameters, accuracy, precision, and recall can be derived by the following equations.
정확도는 올바른 예측을 입력 데이터 세트의 총수로 나눈 값이다. 이 파라미터는 특정 값에 근접한 것으로, 머신 러닝 모델의 예측 성능을 직관적으로 나타낸다. 그러나, 정확도는 데이터의 편향성(biasing)을 고려해야 하며, 이는 정밀도 및 리콜과 같은 파라미터가 필요한 이유이다. Accuracy is the correct prediction divided by the total number of input data sets. This parameter is close to a specific value and intuitively represents the predictive performance of a machine learning model. However, accuracy must take into account the biasing of the data, which is why parameters such as precision and recall are necessary.
정밀도는 전체 긍정 예측에 대한 올바른 긍정 예측의 비율을 의미한다. 이 파라미터는 모델이 얼마나 정밀한지 보여준다. 본 발명에서 정밀도는 특정 핵종이 존재한다고 예측한 개수와 그 중 실제로 핵종이 존재한 데이터 개수의 비율을 의미한다. Precision refers to the ratio of correct positive predictions to total positive predictions. This parameter shows how precise the model is. In the present invention, precision means the ratio of the number of predicted nuclides to the number of data in which nuclides actually exist.
리콜은 실제 긍정 예측 수를 실제 클래스(actual class)에서 총 긍정 및 부정의 수로 나눈 값으로 계산된다. 본 발명에서 리콜은 특정 핵종 데이터의 개수와 그 중 알고리즘이 해당 핵종이 존재한다고 예측한 데이터 개수의 비율을 의미한다. Recalls are calculated as the number of actual positive predictions divided by the total number of positives and negatives in the actual class. In the present invention, recall means the ratio of the number of specific nuclide data and the number of data predicted by the algorithm to exist among them.
모델을 평가할 때 정확도는 간단하고 일반적인 평가 지표가 될 수 있지만, 데이터가 어느 쪽이든 편향된 경우 정량적으로 평가하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 정밀도 또는 리콜이 비정상적으로 높게 평가되면, 통계적으로 신뢰할 수 없다. 반면에, 정밀도와 리콜의 조화평균(Harmony average)인 F-점수는 데이터 세트가 왜곡되더라도, 데이터 편향성을 최소화 하는 장점이 있다. When evaluating a model, accuracy can be a simple and general evaluation indicator, but it has the disadvantage that it is difficult to evaluate quantitatively if the data are biased in either direction. Also, if precision or recall is rated abnormally high, it is not statistically reliable. On the other hand, the F-score, which is a harmonic average of precision and recall, has the advantage of minimizing data bias even if the data set is distorted.
F-점수는 하기 수학식과 같이 표현된다. The F-score is expressed by the following equation.
여기서, β는 리콜에 대한 정밀도의 중요성을 강조하는 가중치이다. 본 발명의 일 실시예에서, 정밀도 또는 리콜에 대한 편향이 없도록 1로 설정될 수 있다. F-점수가 1에 가까울수록 머신 러닝 모델이 완벽에 가깝다. 본 발명의 실험예에서, 10, 20, 30km/h에서 137Cs, 60Co, 226Ra 및 40K 를 대상으로 TP, FN, FP, TN에 대한 통계적 파라미터가 계산되었다. Here, β is a weight that emphasizes the importance of precision for recall. In one embodiment of the present invention, it may be set to 1 so that there is no bias for precision or recall. The closer the F-score is to 1, the closer the machine learning model is to perfection. In the experimental example of the present invention, statistical parameters for TP, FN, FP, and TN were calculated for 137 Cs, 60 Co, 226 Ra and 40 K at 10, 20, and 30 km/h.
머신 러닝의 트레이닝 단계에서, 예측 정확도는 트레이닝의 횟수가 반복될수록 증가하며, 데이터 입력부터 트레이닝의 피드백까지 포함하는 전체 과정을 에포크(epoch)라 한다. 따라서, 최적의 트레이닝 횟수는 에포크 횟수의 증가에 따라 평가되며, 도 20은 에포크 횟수의 증가에 따른 트레이닝 단계에서 예측 정확도를 나타낸다. 에포크의 횟수가 5일 때, 약 95 %의 예측 정확도였으며, 8회 이상의 트레이닝으로 99 % 이상의 예측 정확도가 가능했다. In the training phase of machine learning, prediction accuracy increases as the number of training is repeated, and the entire process including data input to training feedback is called an epoch. Accordingly, the optimal number of training is evaluated according to the increase in the number of epochs, and FIG. 20 shows the prediction accuracy in the training phase according to the increase in the number of epochs. When the number of epochs was 5, the prediction accuracy was about 95%, and the prediction accuracy of more than 99% was possible with 8 or more training.
따라서, 에포크 횟수를 8로 설정하고, 137Cs, 60Co, 226Ra, 40K의 테스트 스펙트럼 데이터 세트를 사용하여 테스트를 실행하였다. 하기 표는 10~30km/h의 방사선원 이동 조건에서 테스트 결과를 나타낸다. Therefore, the number of epochs was set to 8, and the test was run using the test spectral data set of 137 Cs, 60 Co, 226 Ra, and 40 K. The table below shows the test results under the radiation source movement conditions of 10 to 30 km/h.
방사선원farsighted
radiation source
137Cs는 앞서의 실제 에너지 가중 스펙트럼에서 식별가능한 피크를 보였으며, 상기 표와 같이 모든 조건들에서 잘 예측되었다. 60Co 역시 모든 속력 조건에서 90% 이상 식별되었다. 그러나, 226Ra의 경우, 137Cs와 분별에 있어 혼동이 발생했으며, 방사선원의 속력이 증가함에 따라 혼동의 정도가 증가하였다. 137 Cs showed a discernable peak in the actual energy-weighted spectrum above, and was well predicted under all conditions as shown in the table above. 60 Co was also identified more than 90% in all speed conditions. However, in the case of 226 Ra, confusion with 137 Cs occurred, and the degree of confusion increased as the speed of the radiation source increased.
특히, 226Ra은 다수의 에너지에서 감마선을 방출하지만 딸 핵종인 214Bi가 46%의 방출률로 0.609 MeV에서 감마선을 방출하므로 0.429 MeV에서 이론적인 컴프턴 단애가 존재한다. 따라서, 226Ra는 0.477MeV의 컴프턴 단애를 갖는 137Cs와 유사한 핵종으로 인식될 것으로 예상된다. In particular, 226 Ra emits gamma rays at multiple energies, but the daughter 214 Bi emits gamma rays at 0.609 MeV with an emission rate of 46%, so there is a theoretical Compton edge at 0.429 MeV. Therefore, 226 Ra is expected to be recognized as a nuclide similar to 137 Cs with a Compton edge of 0.477 MeV.
그럼에도 불구하고, 226Ra의 적어도 73 %는 식별되었으며, 이는 딸(daughter) 핵종에서 발생하는 감마 계수로 인해 137Cs와 다른 스펙트럼을 보여주기 때문이다. Nevertheless, at least 73% of 226 Ra were identified because they show a spectrum different from 137 Cs due to the gamma coefficient occurring in daughter nuclides.
천연 방사성 핵종의 하나인 40K도 226Ra와 비슷한 식별율을 보였다. 다른 천연 방사성과 다르게, 40K의 감마선은 11%의 강도로 1.460MeV에서만 방출되며, 이론적 컴프턴 단애는 1.243MeV이다. 이는 60Co의 1.041MeV에 근접하며, 스펙트럼의 형태도 유사하여, 40K와 60Co의 핵종을 분별하는 것은 매우 어려운 것으로 평가된다. 40 K, one of the natural radionuclides, also showed a similar identification rate to 226 Ra. Unlike other natural radioactive sources, gamma rays of 40 K emit only 1.460 MeV with an intensity of 11%, with a theoretical Compton edge of 1.243 MeV. This is close to 1.041 MeV of 60 Co, and the shape of the spectrum is also similar, so it is evaluated that it is very difficult to distinguish between 40 K and 60 Co nuclides.
표 4는 CNN 모델을 적용하여 도출된 결과들의 신뢰성을 평가하기 위해 계산된 각 방사선원의 정밀도, 리콜 및 F-점수를 나타낸다. 137Cs, 60Co 및 226Ra의 정밀도와 리콜은 0.8 이상의 높은 값으로 평가되었고, 40K는 30km/h의 이동 방사선원에서 0.76의 상대적으로 낮은 리콜 값을 보였다. 모든 핵종들에 대해서 F-점수는 1에 근접하였다. Table 4 shows the precision, recall, and F-score of each radiation source calculated to evaluate the reliability of the results obtained by applying the CNN model. The precision and recall of 137 Cs, 60 Co, and 226 Ra were evaluated as high values of 0.8 or higher, and 40 K showed a relatively low recall value of 0.76 at a moving radiation source of 30 km/h. For all nuclides, the F-score was close to 1.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 방사성 핵종 분별 방법의 순서도이다. 21 is a flowchart of a radionuclide fractionation method according to an embodiment of the present invention.
방사선 입력부(110)는 하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키며(S210), 스펙트럼 변환부(120)는 방사선 입력부(110)에서 발생한 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환한다(S220). The
이어서, 피크 검출부(130)는 상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교한다(S230). 여기서, 컴프턴 단애의 에너지 값은 방사선원의 감마 에너지에 해당하는 컴프턴 단애의 에너지 값이 될 수 있다. Next, the
계속하여, 머신 러닝 모델부(140)는 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행한다(S240). Subsequently, the machine
이어서, 핵종 분별부(150)는 상기 에너지 가중 스펙트럼의 피크값 또는 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별한다(S250). 구체적으로, 핵종 분별부(150)는 피크 검출부(130)에서 추출한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 특정 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하여, 에너지 값이 일치하면 해당 핵종으로 판별한다. Next, the
또한, 핵종 분별부(150)는 머신 러닝 모델부(140)에서 분석된 특성 정보를 기반으로 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태를 분석하여, 특정 방사선원의 에너지 가중 스펙트럼과 일치하면 해당 핵종으로 판별한다. 이를 위해, 상기 S250 단계는, 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터를 추출하는 단계와, 상기 특성 데이터로부터 선형 및 비선형 판별 함수를 학습시키며, 상기 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 S240 단계의 학습에 대한 통계적 신뢰성 검사를 위해 상기 에너지 가중 스펙트럼의 입력 데이터에 대한 예측 결과에 기반하여, 정확도, 정밀도, 리콜의 매트릭스 계산 및 F-점수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, based on the prediction result for the input data of the energy weighted spectrum for the statistical reliability check of the learning of the step S240, the matrix calculation of accuracy, precision, recall and F-score are calculated. It may include further steps.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments so far, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims, the technical field to which the present invention pertains It will be said that the technical idea of the present invention extends to a range where various modifications or modifications can be made by anyone having ordinary knowledge in the present invention.
100: 방사성 핵종 분별 장치
110: 방사선 입력부
120: 스펙트럼 변환부
130: 피크 검출부
140: 머신 러닝 모델부
150: 핵종 분별부100: radionuclide fractionation device
110: radiation input unit
120: spectrum conversion unit
130: peak detection unit
140: machine learning model unit
150: nuclide fractionation unit
Claims (19)
하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키는 방사선 입력부;
상기 방사선 입력부에서 발생한 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환하는 스펙트럼 변환부;
상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하는 피크 검출부;
상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행하는 머신 러닝 모델부; 및
상기 피크 검출부의 피크값 또는 상기 머신 러닝 모델부에서 분석된 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별하는 핵종 분별부를 포함하는 방사성 핵종 분별 장치. A plastic scintillator-based radionuclide fractionation device, comprising:
a radiation input unit for converting energy input from one or more radiation sources into light;
a spectrum conversion unit that collects the light generated from the radiation input unit and converts it into an energy spectrum;
a peak detector for comparing an energy value corresponding to a peak value of an energy weighted spectrum obtained by applying an energy weight to the energy spectrum with an energy value of a Compton edge of the radiation source;
a machine learning model unit that analyzes a feature of the energy-weighted spectrum and executes learning on the entire shape of the energy-weighted spectrum; and
A radionuclide fractionation device comprising a nuclide fractionator for discriminating a nuclide based on the peak value of the peak detector or the characteristic information analyzed by the machine learning model part.
상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터를 추출하는 합성곱 신경망(CNN) 모델; 및
상기 합성곱 신경망으로부터 입력되는 특성 데이터로부터 선형 및 비선형 판별 함수가 학습되며, 상기 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 다층 퍼셉트론(MLP) 모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종 분별 장치. According to claim 1, wherein the machine learning model unit,
a convolutional neural network (CNN) model for extracting characteristic data of the energy-weighted spectrum; and
Linear and non-linear discriminant functions are learned from the characteristic data input from the convolutional neural network, and a multilayer perceptron (MLP) model for outputting a discriminant function value for the characteristic data.
상기 에너지 가중 스펙트럼의 이미지를 필터링하는 컨벌루션 층(convolution layer)과, 상기 이미지의 사이즈를 축소시키는 풀링 층(pooling layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종 분별 장치. The method of claim 7, wherein the convolutional neural network model,
Radionuclide fractionation device, characterized in that it comprises a convolution layer (convolution layer) for filtering the image of the energy-weighted spectrum, and a pooling layer (pooling layer) for reducing the size of the image.
상기 합성곱 신경망 모델로부터 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터가 입력되는 입력 층;
상기 입력 층에 입력된 특성 데이터에 대해 선형 및 비선형 판별 함수를 학습하는 은닉 층; 및
상기 은닉 층으로부터 전달되는 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 출력 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종 분별 장치.According to claim 7, wherein the multi-layer perceptron model,
an input layer to which characteristic data of the energy-weighted spectrum is input from the convolutional neural network model;
a hidden layer for learning linear and non-linear discriminant functions with respect to the characteristic data input to the input layer; and
Radionuclide fractionation device comprising an output layer for outputting a discriminant function value for the characteristic data transmitted from the hidden layer.
(a) 하나 이상의 방사선원으로부터 입력되는 에너지를 빛으로 변화시키는 단계;
(b) 상기 빛을 포집하여 에너지 스펙트럼으로 변환하는 단계;
(c) 상기 에너지 스펙트럼에 에너지 가중치를 적용한 에너지 가중 스펙트럼의 피크값에 해당하는 에너지 값을 상기 방사선원의 컴프턴 단애(Compton edge)의 에너지 값과 비교하는 단계;
(d) 상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성(feature)을 분석하며, 에너지 가중 스펙트럼의 전체 형태에 대한 학습을 실행하는 단계; 및
(e) 상기 에너지 가중 스펙트럼의 피크값 또는 특성 정보를 기반으로 핵종을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종 분별 방법. As a plastic scintillator-based radionuclide fractionation method,
(a) converting energy input from one or more radiation sources into light;
(b) capturing the light and converting it into an energy spectrum;
(c) comparing an energy value corresponding to a peak value of an energy weighted spectrum obtained by applying an energy weight to the energy spectrum with an energy value of a Compton edge of the radiation source;
(d) analyzing a feature of the energy-weighted spectrum and executing learning on the entire shape of the energy-weighted spectrum; and
(E) Radionuclide fractionation method comprising the step of discriminating a nuclide based on the peak value or characteristic information of the energy-weighted spectrum.
상기 에너지 가중 스펙트럼의 특성 데이터를 추출하는 단계; 및
상기 특성 데이터로부터 선형 및 비선형 판별 함수를 학습시키며, 상기 특성 데이터에 대한 판별 함수 값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종 분별 방법. The method of claim 12, wherein step (e) comprises:
extracting characteristic data of the energy-weighted spectrum; and
Learning linear and non-linear discriminant functions from the characteristic data, and outputting a discriminant function value for the characteristic data.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101680067B1 (en) | 2014-11-19 | 2016-11-29 | 한국원자력안전기술원 | Method and apparatus for distinguishing radionuclides using plastic scintillation detector |
KR101904003B1 (en) | 2017-01-02 | 2018-10-04 | 한국원자력연구원 | Plastic scintillator and method of menufacturing thereof the same |
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KR102051576B1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-12-05 | 한국과학기술원 | Apparatus and method for identifying multi-radioisotope based on plastic scintillator using Artificial Neural Network |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101680067B1 (en) | 2014-11-19 | 2016-11-29 | 한국원자력안전기술원 | Method and apparatus for distinguishing radionuclides using plastic scintillation detector |
KR101904003B1 (en) | 2017-01-02 | 2018-10-04 | 한국원자력연구원 | Plastic scintillator and method of menufacturing thereof the same |
KR102115618B1 (en) | 2018-07-18 | 2020-05-26 | 연세대학교 원주산학협력단 | A radionuclide detector based on multi-array plastic scintillator and the radiation detect method using it |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024117346A1 (en) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | 한국해양과학기술원 | Complex search system for simultaneously measuring scattered x-ray image and radiation |
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