Measuring Circuit Design of RI-Gauge for Compaction Control

성토시공관리용 방사성 동위원소 이용계기의 측정회로설계

An objection of this study is to develop a measuring circuit of a gauge using radioisotope for compaction control. The gauge developed in this study makes use of radioisotope with the activity exempted from domestic atomic law and consists of measuring circuits for gamma-rays and thermal neutrons, a high voltage supply unit, and a microprocessor. To obtain meaningful numbers of pulse counts, parallel five and two circuits are provided for gamma-rays and thermal neutrons, respectively. Being simple in electrical characteristics of G-M detector for gamma-rays, pulses are counted through only a shaping circuit. Very small pulses generated from He- 3 proportional detector for thermal neutrons are amplified to the maximum of 50 [dB] and a window comparator accepts only pulses with meaning. To minimize effects of natural environmental radiation and electrical noise, circuits are electrostatically shielded and pulses made by ripples are eliminated by taking frequency of high voltage supplied to the circuit and pulse height of ripples into consideration. One-chip microprocessor is applied to process various counts, results are stored and the gauage is made capable to communicate with PC. Enough and meaningful numbers of pulses are counted with the prototype gauage for compaction control.

본 연구의 목적은 성토시공관리응 방사성 동위원소 이용계기의 회로개발에 있다. 본 연구에서 제작한 계기는 국내 원자력법에서 제한하는 세기 이하의 밀봉선원을 사용하며, 감마선과 열중성자 검출회로, 고전압 공급장치 그리고 마이크로프로세서 등으로 구성하였다. 성토의 밀도측정에 충분한 계측수를 얻기 위하여 감마선 검출 5회로, 열중성자 검출 2회로로 구성하였다. 감마선의 검출은 G-M 검출기의 전기적 특성상 검출회로가 간단하므로 파형정형회로만 거쳐 계수된다. 그러나 He-3 검출기에서 발생하는 열중성자 신호펄스는 대단히 작기 때문에 최대 50 [dB]까지 증폭하고 창비교기(window comparator)를 거쳐 원하는 신호만 계수할 수 있도록 하였다. 모든 회로는 자연 방사선과 잡음에 의한 영향을 최소화하기 위하여 정전차폐하였으며, 계수관에 인가하는 고전압의 리플 진폭과 주파수를 고려하여 펄스 계수시에 리플 성분에 의한 펄스수는 제거하였다. 방사선의 계수 및 연산처리에는 원칩 마이크로프로세서를 이용하였으며, 계측결과는 메모리장치에 저장되고 PC와의 통신도 가능하다. 시제작한 RI계기의 검출성능을 평가한 결과 성토의 밀도측정에 충분한 계측수를 얻을 수 있음이 확인되었다.