KR20120097223A - 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서 - Google Patents

광안내부를 구비하는 입자 측정 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20120097223A
KR20120097223A KR1020110016665A KR20110016665A KR20120097223A KR 20120097223 A KR20120097223 A KR 20120097223A KR 1020110016665 A KR1020110016665 A KR 1020110016665A KR 20110016665 A KR20110016665 A KR 20110016665A KR 20120097223 A KR20120097223 A KR 20120097223A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
inspection
unit
light guide
particle
Prior art date
Application number
KR1020110016665A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101268152B1 (ko
Inventor
김태성
문지훈
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020110016665A priority Critical patent/KR101268152B1/ko
Publication of KR20120097223A publication Critical patent/KR20120097223A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101268152B1 publication Critical patent/KR101268152B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G01N2015/025—Methods for single or grouped particles

Abstract

본 발명은 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서는 피측정 입자가 입사되는 검사구역; 상기 검사구역 내로 검사광을 조사하는 광원부; 상기 검사구역을 통과한 검사광을 이용하여 상기 피측정 입자의 정보를 측정하는 측정부; 상기 검사구역의 외측으로 향하는 상기 검사광을 상기 검사구역의 내측으로 반사시킴으로써, 상기 검사광의 광경로를 상기 측정부 측으로 유도하는 광안내부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서가 제공된다.
이에 의하여, 단일의 광원부를 이용하여, 광범위한 지점을 통과하는 피측정 입자에 대한 정보를 측정함으로써 측정효율이 향상될 수 있는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서가 제공된다.

Description

광안내부를 구비하는 입자 측정 센서{SENSOR FOR MEARSURING PARTICLES HAVING LIGHT GUIDE}
본 발명은 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사구역 내에서 검사광을 반복적으로 반사시킴으로써 피측정 입자에 관한 정보를 측정할 수 있는 범위를 늘릴 수 있는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 공정 챔버 내에 오염 입자가 일정 수준 이상 발생하게 되면 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있으므로 엄격하게 제한된 조건에서 공정이 행해지고 있으며, 챔버 내부에서 오염입자 측정이 요구되어지고 있다.
이러한 챔버 내에서 공정 중 발생하는 오염입자를 광학적 방법을 이용하여 측정하는 센서가 사용되고 있으며, 이러한 센서를 통하여 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 입자 분포 상태가 측정된다.
도 1은 종래의 입자 측정 센서의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 입자 측정 센서는 광원부로부터 검사광이 발생되고, 검사광을 통과하는 입자들에 의하여 산란 또는 흡수됨에 따라 손실되는 광량을 측정함으로써 입자들의 크기 및 갯수를 측정한다.
도 2는 종래의 입자 측정 센서의 다른예 개략적으로 도시한 것이다.
도 2을 참조하면, 종래의 입자 측정 센서(10)는 광원부(11)로부터 발생하는 광을 소정의 렌즈(12)를 이용하여 측정 대상이 되는 챔버 내에 초점이 형성되도록 검사광을 발생시키고, 이러한 검사광의 초점영역 내를 통과하는 입자(P)들에 의하여 검사광이 산란 또는 흡수됨에 따라 소멸되는 광을 측정부(13)에서 측정함으로써 입자들의 크기 및 갯수를 측정하게 된다.
한편, 상기 종래의 입자 측정 센서에 의하여 측정되는 광의 손실량으로부터 입자의 크기 및 갯수를 측정하게 되는데, 이때 미(Mie)이론이 이용된다.
즉, 구스타프 미(Gustav Mie)에 의하여 개발된 미(Mie)이론에 의하여 입자 크기와 광강도(intensity)와의 이론적인 관계가 규명되어 있으며, 입자가 통과한 검사광의 광강도(intensity) 및 광소멸량을 측정하고 미(Mie) 이론을 적용함으로써 입자의 크기의 측정이 가능하고, 신호 발생 빈도를 이용하여 입자의 갯수를 측정할 수 있었다.
그러나, 종래의 이러한 입자 측정 센서는 단일 광원부로부터 발생하는 광이 챔버내 단일 지점에서 집속됨으로써, 입자를 측정할 수 있는 영역이 제한되게 되고, 이로 인하여 입자 측정 효율이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광원부의 증설 없이 검사구역 내에서 피측정 입자 측정 구간을 확장하고, 측정효율을 향상시킬 수 있는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 피측정 입자가 입사되는 검사구역; 상기 검사구역 내로 검사광을 조사하는 광원부; 상기 검사구역을 통과한 검사광을 이용하여 상기 피측정 입자의 정보를 측정하는 측정부; 상기 검사구역의 외측으로 향하는 상기 검사광을 상기 검사구역의 내측으로 반사시킴으로써, 상기 검사광의 광경로를 상기 측정부 측으로 유도하는 광안내부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서에 의해 달성된다.
또한, 상기 광안내부는 복수개가 상기 검사구역의 외면에 마련되되, 상기 검사광의 광경로의 길이가 증가되도록 적어도 어느 하나는 다른 하나 측으로 상기 검사광을 반사시킬 수 있다.
또한, 상기 광원부는 상기 검사구역의 외부에 배치되되, 기본광을 발생시키는 광발생부; 상기 기본광을 직선광으로 변환하는 광변환부; 상기 직선광을 상기 검사구역 내에서 집속되는 검사광으로 변환하는 광집속부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광안내부는 상기 검사구역의 외측으로 향하는 검사광을 반사하는 동시에 상기 검사영역의 내부에 집속시킬 수 있다.
또한, 상기 광안내부는 초점 제어가 가능하도록 구성됨으로써 상기 검사구역 내의 상기 검사광이 집속되는 위치의 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 광안내부를 제어함으로써 상기 검사광의 반사되는 방향을 조절하는 방향조절부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 직선광의 광경로를 따라 상기 광변환부 위치를 조절하기 위한 직선이동 스테이지를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광변환부의 장착되는 각도를 제어하기 위한 틸팅(tilting)부를 더 포함할 수 있다.
또한, 중공형태로 형성되어 내부에 상기 광원부를 수용하되, 산란광이 흡수되도록 내벽면이 흡광처리되는 케이싱을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기본광의 온도 또는 파장을 제어하도록 상기 기본광이 발생하는 상기 광발생부의 단부에 장착되는 열전소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사구역의 외측으로 향하는 검사광을 반복적으로 반사시켜 검사구역의 내측으로 향하게 하여 검사광의 광경로의 길이를 연장함으로써, 피측정 입자가 측정될 수 있는 영역을 확장하고, 측정효율을 향상시킬 수 있는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서가 제공된다.
또한, 검사구역 내 소정의 집속지점에서 집속되는 검사광을 발생시키고, 이를 반복적으로 반사시켜 다수의 집속지점이 형성되도록 함으로써, 단일 광원부에 의하여 다수의 지점에서 피측정 입자를 측정할 수 있으며, 이로 인하여 측정효율이 향상될 수 있다.
또한, 광변환부의 위치를 제어함으로써 집속지점에서 검사광의 광강도를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 광변환부가 장착되는 경사각을 제어함으로써, 검사구역 내 검사광의 집속지점의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 케이싱의 내부를 흡광처리 하여 불필요하게 발생하는 산란광이 흡수되도록 함으로써, 검사광이 검사구역 내에서 정확히 집속될 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 입자 측정 센서의 일례를 개략적으로 도시한 것이고
도 2는 종래의 입자 측정 센서의 다른예 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서를 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 도 4의 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서의 광변환부와 광제어부를 확대하여 도시한 것이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(100)는 케이싱(110)과 검사구역(120)과 광원부(130)와 윈도우부(140)와 측정부(150)와 광안내부(160)와 방향조절부재(170)를 포함한다.
상기 케이싱(110)은 후술하는 검사구역(120)을 기준으로 양측으로 상호 이웃하게 배치되는 전단부 케이싱(111)과 후단부 케이싱(112)으로 구성되어, 외부의 물리적 충격으로부터 내부에 수용되는 부재를 보호하기 위한 외장재의 역할을 한다.
상기 전단부 케이싱(111)의 내부에는 광원부(130)로부터 발생되는 광이 진행할 수 있는 경로로서 중공의 형태로 구성되며, 상기 후단부 케이싱(112)의 내부에는 측정부(150)가 수용된다. 한편, 케이싱(110)은 내벽면을 흡광처리함으로써 내부를 광경로로하여 이동하는 광으로부터 불필요하게 발생하는 산란광이 내벽면에 흡수되도록 한다.
본 실시예에서 케이싱(110) 내벽면의 흡광처리는 케이싱의 내벽면을 산화 또는 부식시켜 산화막이 형성되도록 하는 애노다이징(anodizing) 공정을 이용하나, 흡광처리가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 검사구역(120)은 이웃하게 배치되는 전단부 케이싱(111)과 후단부 케이싱(112)의 사이에 설치되고, 내부에 피측정 입자들이 투입됨으로써 측정되기 위한 영역에 해당된다. 또한, 검사가 행해지는 검사구역(120)의 내부는 진공상태가 유지될 수도 있고, 상압 상태가 유지될 수도 있으며, 내부압력에는 특별한 제한을 두지 않고 공정이 진행될 수 있다.
한편, 본실시예에서 측정하고자 하는 입자들이 유동하는 영역이라면 검사구역(120)은 제한이 없으며, 반도체 공정 또는 LCD 공정 챔버 및 배기관 또는 대기 오염도를 측정하기 위한 별도의 케이스 또는 실험실에서 사용되는 각종 실험 기기 등 다양한 기기가 검사구역(120)에 적용될 수 있다.
상기 광원부(130)는 검사구역(120) 측으로 검사광(ld)을 조사하기 위한 부재로서, 광발생부(131)와 광변환부(132)를 포함한다.
상기 광발생부(131)는 후술하는 광변환부(132) 측으로 조사할 기본광(l1)을 발생시키는 부재로서, 발생하는 광의 경로가 광변환부(132)와 연통될 수 있도록 장착된다.
본 실시예에서 광발생부(131)는 기본광(l1)으로서 레이저광을 발생시키는 것으로 마련되며, 레이저 광을 발생시키는 광발생부(131)로는 루비(ruby)레이저, 큐-스위치 엔디야그(Q-switch Nd:YAG) 레이저, 이알글라스(Er:glass)레이저, 헬륨-네온(He-Ne) 레이저, 네온(Ne)이온 레이저, 아르콘(Ar)이온 레이저, 크립톤(Kr) 이온 레이저, 크세논(Xe)이온 레이저, 불소(F2)엑시머 레이저, 아르곤 플루오라이드 엑시머(ArF eximer)레이저, 크립톤 플루오라이드(KrF) 엑시머 레이저, 크립톤 클로라이드(KrCl) 엑시머 레이저, 크세논 플로우로이드(XeF)엑시머 레이저, 크세논 클로라이드(XeCl)엑시머 레이저, 금(Au) 증기 레이저, 구리(Cu) 증기 레이저, 질소(N2) 증기 레이저, 헬륨가드뮴(HeCd)레이저, 갈륨 알루미늄 아세나이드(GaAlAs)레이저 및 갈륨 아세나이드(GaAs)레이저 중에서 하나가 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 광발생부(131)로부터 기본광(l1)이 출사되는 단부에는 열전소자(미도시)가 장착되어, 발생하는 기본광(l1)을 제어하여 작동온도 및 파장을 일정하게 유지시켜 줌으로써, 입자 측정의 신뢰성을 향상시킨다.
상기 광변환부(132)는 광발생부(131)의 후단에 배치되어 광발생부(131)로부터 조사되는 기본광(l1)을 소정 단면적의 평행한 검사광(ld)으로 변환하기 위한 부재이다. 광변환부(132)는 복수개의 렌즈가 소정 간격 이격되어 나란히 배치되며, 본 실시예에서서 광변환부(132)는 기본광(l1)이 이동하는 방향을 따라서 순서대로 배치되는 제1변환렌즈(133)와 제2변환렌즈(134)를 포함하여 구성된다.
상기 제1변환렌즈(133)에서는 기본광(l1)의 광폭을 좁히고, 제2변환렌즈(134)에서는 광폭이 좁아진 기본광(l1)을 평행한 형태의 검사광(ld)으로 변환한다.
한편, 본 실시예에서 광변환부(132)는 제1변환렌즈(133)와 제2변환렌즈(134)를 포함하여 구성되었으나. 다른 변형례에서는 광변환부(132)를 구성하는 렌즈의 종류, 형상, 크기, 갯수는 출사되는 검사광(ld)의 단면적, 검사광(ld)의 광경로, 검사광(ld)의 이동거리 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
상기 윈도우부(140)는 제1윈도우(141)와 제2윈도우(142)를 포함한다.
상기 제1윈도우(141)는 광원부(130)와 검사구역(120)의 사이에 개재됨으로써, 검사구역(120)으로부터 압력차 또는 농도차 등에 의하여 피측정 입자들이 의도하지 않게 광원부(130) 측으로 배출됨으로써 광원부(130)가 오염되는 것을 방지하기 위한 부재이다.
상기 제2윈도우(142)는 후술하는 측정부(150)와 검사구역(120)의 사이에 개재됨으로써, 검사구역(120)으로부터 압력차 또는 농도차 등에 의하여 피측정 입자들이 의도하지 않게 측정부(150) 측으로 배출되는 것을 방지하기 위한 부재이다.
제1윈도우(141)와 제2윈도우(142)는 광투과율이 우수한 재질로 구성되어 통과시에 검사광(ld)의 광소멸량이 최소화도록 하는 것이 바람직하다.
상기 측정부(150)는 광원부(130)로부터 출사되어 검사구역(120)을 통과하는 검사광(ld)으로부터 광소멸량을 측정하기 위한부재로서, 후단부 케이싱(112)의 내부에 수용되며, 제2윈도우에 의하여 검사영역과 격리된 상태가 유지된다.
상기 광안내부(160)는 검사구역(120)으로부터 외측으로 향하는 검사광(ld)을 검사구역(120)의 내측으로 반사함으로써 검사광(ld)의 광경로의 길이가 증가되도록 하는 동시에 검사광(ld)의 최종 광경로를 측정부측으로 유도하기 위한 부재로서, 검사구역(120)의 외측면에 복수개가 마련된다.
본 실시예에서 광안내부(160)는 입사각과 동일한 출사각으로 검사광(ld)을 반사시키는 반사거울의 형태가 이용되며, 광을 일정한 형태로 반사시키는 것이라면 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 방향조절부재(170)는 복수의 광안내부(160)에 각각 장착되어, 방향조절부재(170)의 전면(前面)이 향하는 방향을 제어함으로써 상기 광안내부(160)에 입사되는 검사광(ld)의 입사각을 조절하는 것으로서, 검사광(ld)이 반사되는 방향을 조절하기 위한 부재이다. 따라서, 본 방향조절부재(170)에 의하여 검사광(ld)의 광경로를 미세하게 조절할 수 있다.
지금부터는 상술한 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 검사구역(120)의 내부에 측정하고자 하는 오염입자들을 통과시킴과 동시에, 광원부(130)를 작동시킨다.
광원부(130)가 작동되면, 광발생부(131)로부터 발생한 기본광(l1)이 광발생부(131)와 연통되는 광변환부(132) 측으로 조사되고, 기본광(l1)은 광변환부(132)에 의하여 평행한 형태의 검사광(ld)으로 변환되어 검사구역(120)의 내부로 조사된다.
이때, 케이싱(110)의 내부에서 기본광(l1)으로부터 불필요하게 발생하는 산란광은 흡광처리된 케이싱(110)의 내부벽면에 흡수 제거된다.
검사광(ld)은 검사구역(120)의 내부를 통과하여 외측을 향하며, 이때, 검사구역(120)의 외측에 마련되는 광안내부(160)는 검사광(ld)을 소정각도로 반사시킴으로써 검사구역(120)의 내측으로 재입사한다.
재입사된 검사광(ld)은 이동경로 상에 배치되는 또 다른 광안내부(160)에 의하여 재반사되고, 검사광(ld)은 상술한 과정과 같이 복수개의 광안내부(160)에 의하여 반복적으로 반사되며, 최종적으로는 측정부(150)측으로 안내됨으로써 검사광(ld)은 측광부(150)에 수광되도록 한다. 즉, 광안내부(160)를 통한 반복적인 재입사 과정에 의하여 검사광(ld)의 광경로 길이는 증가한다.
한편, 검사구역(120) 내를 통과하는 피측정 입자는 검사광(ld)의 광경로를 통과하게 된다. 검사광(ld)은 이러한 피측정 입자와 충돌하여 일부가 산란되거나, 일부가 피측정 입자에 흡수됨으로써 광강도가 낮아진다. 이때, 산란 및 흡수에 의하여 소멸되는 검사광(ld)의 강도를 광소멸량이라 정의하며, 본 광소멸량이 입자들의 정보를 산출하는 기준이된다.
상기와 같이, 광안내부(160)에 의하여 검사구역(120)의 내부로 반복 입사되는 검사광(ld)은 이동 경로를 통과하는 피측정 입자와 충돌하여 최종적으로 측정부(150)에 제공되고, 측정부(150)는 피측정 입자들에 의해 소멸된 검사광(ld)의 광소멸량을 측정하게 된다.
이러한 광소멸량은 입자의 크기에 비례하게 되며, 특히, 구스타프 미(Gustav Mie)에 의하여 개발된 미(Mie)이론에 의하여 정의되는 광소멸량과 입자 크기와의 이론적인 관계를 비교함으로써, 측정되는 피측정 입자의 실제 크기를 도출하고, 신호의 빈도를 측정하여 피측정입자의 갯수를 산출 및 예측할 수 있게된다.
한편, 광안내부에 의하여 검사광(ld)이 반복적으로 반사되고 검사구역 내에서 검사광(ld)의 광경로가 길어짐에 따라서, 피측정 입자와 충돌하는 구간이 넓어지고, 이에 의하면 피측정 입자를 측정할 수 있는 구간이 늘어가게 되므로, 전체적으로 입자 측정 효율이 증가될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(200)에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(200)는 케이싱(110)과 검사구역(120)과 광원부(230)와 광제어부(240)와 측정부(250)와 윈도우부(140)와 광안내부(260)와 방향조절부재(270)를 포함한다.
상기 케이싱(110)과 상기 검사구역(120)과 윈도우부(140)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일하므로 중복설명은 생략한다.
상기 광원부(230)는 검사광(ld)을 발생시키는 부재로서, 광발생부(231)와 광변환부(232)와 광집속부(235)를 포함한다.
상기 광발생부(231)는 후술하는 광변환부(232) 측으로 조사할 기본광(l1)을 발생시키는 부재로서, 발생하는 광의 경로가 광변환부(232)와 연통되도록 장착된다.
본 실시예에서 광발생부(231)는 기본광(l1)으로서 레이저광을 발생시키는 것으로 마련되며, 레이저 광을 발생시키는 광발생부(231)로는 루비(ruby)레이저, 큐-스위치 엔디야그(Q-switch Nd:YAG) 레이저, 이알글라스(Er:glass)레이저, 헬륨-네온(He-Ne) 레이저, 네온(Ne)이온 레이저, 아르콘(Ar)이온 레이저, 크립톤(Kr) 이온 레이저, 크세논(Xe)이온 레이저, 불소(F2)엑시머 레이저, 아르곤 플루오라이드 엑시머(ArF eximer)레이저, 크립톤 플루오라이드(KrF) 엑시머 레이저, 크립톤 클로라이드(KrCl) 엑시머 레이저, 크세논 플로우로이드(XeF)엑시머 레이저, 크세논 클로라이드(XeCl)엑시머 레이저, 금(Au) 증기 레이저, 구리(Cu) 증기 레이저, 질소(N2) 증기 레이저, 헬륨가드뮴(HeCd)레이저, 갈륨 알루미늄 아세나이드(GaAlAs)레이저 및 갈륨 아세나이드(GaAs)레이저 중에서 하나가 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 광발생부(231)로부터 기본광(l1)이 출사되는 단부에는 열전소자(미도시)가 장착되어, 발생하는 기본광(l1)을 제어하여 작동온도 및 파장을 일정하게 유지시켜 줌으로써, 입자 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 광변환부(232)는 후술하는 광제어부(240)에 장착되며, 광발생부(231)로부터 조사되는 기본광(l1)을 소정 단면적의 평행한 직선광(l2)으로 변환하기 위한 부재이다. 광변환부(232)는 복수개의 렌즈가 소정 간격 이격되어 나란히 배치되며, 본 실시예에 광변환부(232)는 기본광(l1)이 이동하는 방향을 따라서 순서대로 배치되는 제1변환렌즈(233)와 제2변환렌즈(234)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서 광변환부(232)가 제1변환렌즈(233)와 제2변환렌즈(234)를 포함하여 구성되었으나, 다른 실시예의 광변환부(232)를 구성하는 렌즈의 종류, 형상, 크기, 갯수는 변환되어 출사되는 직선광(l2)의 단면적, 직선광(l2)의 이동경로, 직선광(l2)의 이동거리 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서의 광변환부(232)와 광제어부(240)를 확대하여 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 상기 광제어부(240)는 광변환부(232)를 제어함으로써 궁극적으로는 검사광(ld)을 조절하기 위한 부재로서, 직선이동 스테이지(241)와 틸팅(tilting)부(242)를 포함한다.
상기 직선이동 스테이지(241)에는 광변환부(232)가 장착되어, 직선광(l2)의 광경로를 따라서 광변환부(232)를 위치이동 제어하는 부재이다. 즉, 직선이동 스테이지(241)가 광변환부(232)의 위치를 제어함으로써, 후술하는 광집속부(235)로부터 출사되는 검사광(ld)의 집속지점(f)에서의 횡단면의 면적, 즉, 검사광(ld)의 접속지점에서의 광강도를 제어할 수 있다.
상기 틸팅부(242)는 제2변환렌즈(234)와 직선이동 스테이지(241)의 사이에 설치되어, 제2변환렌즈(234)가 장착되는 경사각을 제어하는 부재이다. 틸팅부(242)에 의하면 제2변환렌즈(234)의 경사각을 변화시킬 수 있으며, 후술하는 광집속부(235)를 통하여 출사되는 검사광(ld)의 집속지점(f)의 위치를 제어할 수 있게 된다.
상기 광집속부(235)는 집속렌즈로 구성되어 광변환부(232)로부터 출사되는 직선광(l2)의 이동경로 내에 배치됨으로써, 상대적으로 넓은 단면으로 평행하게 형성되는 직선광(l2)을 검사구역(120) 내의 소정의 집속지점(f)에서 집속(focusing) 되는 검사광(ld)으로 변환하는 부재이다.
즉, 광집속부(235)는 직선광(l2)을 검사구역(120) 내 소정의 집속지점(f)에서 광강도(intensity)를 극대화하도록 집속시키는 부재에 해당한다.
상기 측정부(250)는 광원부(230)로부터 출사되어 검사구역(120)을 통과하는 검사광(ld)을 수광하고 수광된 검사광(ld)으로부터 광소멸량을 측정하기 위한부재로서, 수광부(251)와 디텍팅부(252)를 포함하며 후단부 케이싱(112)의 내부에 수용된다.
상기 수광부(251)는 검사구역(120)을 통과한 검사광(ld)을 최종적으로 받아들이는 부재로서, 수광부(251)에서 수광되는 검사광(ld)은 후술하는 디텍팅부(252)로 전달된다.
상기 디텍팅부(252)는 수광부(251)에서 전달된 검사광(ld)으로부터 신호를 분석하고 광소멸량을 측정하여, 검사구역(120) 내의 피측정 입자들의 정보를 예측하는 부재이다.
상기 광안내부(260)는 검사구역(120)의 외측으로 향하는 광경로의 검사광(ld)이 검사구역(120)의 내측으로 이동하도록 반사하여 검사광(ld)의 광경로의 길이가 증가되도록 하는 동시에 검사광(ld)의 최종 광경로를 수광부(251)측으로 유도하기 위한 부재로서, 검사구역(120)의 외면에 복수개가 마련된다.
한편, 제1실시예의 광안내부(260)의 단면이 검사광(ld)을 단순히 반사시킨 것과는 달리, 본 실시예에서의 광안내부(260)는 검사광(ld)이 입사되는 단면이 소정의 곡률을 갖도록 형성되어, 입사되는 검사광(ld)을 검사구역(120) 내로 반사시킴과 동시에, 검사광(ld)이 검사구역(120) 내에서 재집속 되도록 한다.
또한, 광안내부(260)의 단면의 곡률은 제어가 가능하도록 구성되므로, 광안내부(260)의 초점을 변경 제어함으로써 반사 후의 재집속되는 검사광(ld)의 검사구역(120) 내 집속지점(f) 위치를 원하는 곳으로 제어할 수 있다.
상기 방향조절부재(270)는 복수의 광안내부(260) 각각에 장착됨으로써, 상기 광안내부(260)에 입사되는 검사광(ld)의 입사각을 조절함으로써, 검사광(ld)이 반사되는 방향을 조절하기 위한 부재이다. 따라서, 본 방향조절부재(270)에 의하여 검사광(ld)의 광경로를 미세하게 조절할 수 있다.
지금부터는 상술한 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서(200)의 제2실시예의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 검사구역(120)의 내부로 측정하고자 하는 입자들을 통과시킴과 동시에, 광원부를 작동시킨다.
광원부(230)가 작동되면, 광발생부(231)로부터 발생한 기본광(l1)이 광발생부(231)와 연통되는 광변환부(232) 측으로 조사되고, 기본광(l1)은 광변환부(232)에 의하여 평행한 직선광(l2)으로 변환된다.
광변환부(232)에 의하여 변환된 직선광(l2)은 광집속부(235)를 거치면 검사구역(120) 내의 소정의 집속지점(f)에서 집속되는 검사광(ld)으로 변환되고, 검사구역(120) 내부로 조사된다. 광집속부(235)를 통과한 검사광(ld)은 광경로를 따라서 이동하여 상술한 집속지점(f)에 이를 때까지 광강도가 증가하며, 집속지점(f) 상에서 최대의 광강도 값을 갖게 된다.
이때, 케이싱(110)의 내부에서 기본광(l1) 및 직선광(l2)으로부터 불필요하게 발생되는 산란광은 흡광처리된 케이싱(110)의 내부벽면에 흡수되고, 불필요하게 발생되는 산란광이 제거됨으로써 광집속부(235)에 의한 검사광(ld)은 집속지점(f)에 정확하게 집속될 수 있다.
한편, 광제어부(240)를 이용하면, 검사광(ld)의 집속지점(f) 및 집속지점(f) 상에서 검사광(ld)의 광강도를 제어할 수 있다. 즉, 제2변환렌즈(234)를 장착하고 있는 틸팅부(242)를 이용하여 제2변환렌즈(234)의 장착 각도를 조절함으로써 검사광(ld)이 집속되는 검사구역(120) 내의 집속지점(f)의 위치를 조절할 수 있으며, 광변환부(232)가 장착된 직선이동 스테이지(241)를 제어하여 광변환부(232) 전체 위치를 이동시킴으로써 집속지점(f)에서의 검사광(ld)의 광강도의 세기를 조절할 수 있게 된다.
상기 광제어부(240)를 통하여 제어가 완료되어 최초로 검사구역(120) 내부로 입사되는 검사광(ld)은 제1실시예에서와 동일한 형태로 검사구역(120)을 통과하되, 검사구역(120)을 통과한 검사광(ld)은 광안내부(260)에 반사되어 검사구역(120)의 내부로 재입사된다.
이때, 본 실시예에서의 광안내부(260)는 검사광(ld)이 입사되는 면이 소정의 곡률을 가지는 면으로 구성되며, 이러한 곡률이 형성된 광안내부(260)에 의하여 검사광(ld)은 검사구역(120) 내측의 소정의 집속지점(f)으로 재집속된다.
즉, 광안내부(260)는 검사광(ld)을 반사시킴으로써 검사구역(120) 내부로 재입사시키는 역할과 동시에 검사구역(120) 내의 소정의 집속지점(f)에 다시 집속되도록 하는 역할을 수행한다. 따라서, 검사광(ld)의 반사되는 횟수에 비례하여 검사구역(120) 내에서 집속지점(f)의 갯수도 증가하게 된다.
한편. 광안내부(260)의 초점을 제어함으로써, 반사되는 검사광(ld)의 집속지점(f) 위치를 제어할 수 있으며, 방향조절부재(270)를 통하여 광안내부(260)에 입사되는 검사광(ld)의 입사각을 제어함으로써 반사된 검사광(ld)의 광경로를 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 검사구역(120) 내의 검사광(ld)에 의하여 광강도가 최대가 되는 영역인 집속지점(f)을 통과하는 입자는 피측정 입자가 된다. 즉, 각 집속지점(f)에 피측정 입자를 통과시키면, 집속지점(f)에서 이러한 피측정 입자와 충돌하는 검사광(ld)은 일부가 산란되거나, 일부가 피측정 입자에 의하여 흡수됨으로써 광강도가 낮아지고, 검사광(ld)의 광소멸량은 증가하게 된다.
또한, 상술한 과정에 의하면, 광안내부(260)에 의하여 검사구역(120) 내에 다수의 집속지점(f)이 형성되므로, 피측정 입자가 통과함으로써 그 갯수 및 빈도 등의 입자 정보를 획득할 수 있는 영역도 집속지점(f) 만큼 증가하게 된다.
한편, 광안내부(260)를 거치며 다수의 집속지점(f)으로 형성하고 각 집속지점(f)에서 광소멸된 검사광(ld)은 수광부(251)에 수광되고, 디텍팅부(252)에서 광소멸량을 측정하여 제1실시예에서 설명한 미(Mie)이론을 통하여 피측정 입자에 대한 정보를 측정하게 된다.
따라서, 종래에는 피측정 입자들이 통과하는 검사구역 내에서 측정되는 영역이 제한되어 있었으나. 본 발명에 따르면, 단일의 광원부를 통하여 피측정 입자를 측정할 수 있는 구간을 다수 형성하도록 함으로써, 측정효율을 향상시킬 수 있게된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서
110 : 케이싱 150 : 측정부
120 : 검사구역 160 : 광안내부
130 : 광원부 170 : 방향조절부재
140 : 윈도우부

Claims (10)

  1. 피측정 입자가 입사되는 검사구역;
    상기 검사구역 내로 검사광을 조사하는 광원부;
    상기 검사구역을 통과한 검사광을 이용하여 상기 피측정 입자의 정보를 측정하는 측정부;
    상기 검사구역의 외측으로 향하는 상기 검사광을 상기 검사구역의 내측으로 반사시킴으로써, 상기 검사광의 광경로를 상기 측정부 측으로 유도하는 광안내부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광안내부는 복수개가 상기 검사구역의 외면에 마련되되, 상기 검사광의 광경로의 길이가 증가되도록 적어도 어느 하나는 다른 하나 측으로 상기 검사광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 검사구역의 외부에 배치되되,
    기본광을 발생시키는 광발생부; 상기 기본광을 직선광으로 변환하는 광변환부; 상기 직선광을 상기 검사구역 내에서 집속되는 검사광으로 변환하는 광집속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광안내부는 상기 검사구역의 외측으로 향하는 검사광을 반사하는 동시에 상기 검사영역의 내부에 집속시키는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광안내부는 초점 제어가 가능하도록 구성됨으로써 상기 검사구역 내의 상기 검사광이 집속되는 위치의 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광안내부를 제어함으로써 상기 검사광의 반사되는 방향을 조절하는 방향조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 직선광의 광경로를 따라 상기 광변환부 위치를 조절하기 위한 직선이동 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 광변환부의 장착되는 각도를 제어하기 위한 틸팅(tilting)부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    중공형태로 형성되어 내부에 상기 광원부를 수용하되, 산란광이 흡수되도록 내벽면이 흡광처리되는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기본광의 온도 또는 파장을 제어하도록 상기 기본광이 발생하는 상기 광발생부의 단부에 장착되는 열전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서.
KR1020110016665A 2011-02-24 2011-02-24 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서 KR101268152B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110016665A KR101268152B1 (ko) 2011-02-24 2011-02-24 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110016665A KR101268152B1 (ko) 2011-02-24 2011-02-24 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120097223A true KR20120097223A (ko) 2012-09-03
KR101268152B1 KR101268152B1 (ko) 2013-05-27

Family

ID=47108615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110016665A KR101268152B1 (ko) 2011-02-24 2011-02-24 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101268152B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102235245B1 (ko) * 2019-10-14 2021-04-05 한국표준과학연구원 오염 입자 측정용 광 조사 장치 및 이를 이용한 오염 입자 측정 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102421450B1 (ko) * 2020-09-24 2022-07-18 성균관대학교산학협력단 가스 온도장 측정장치
KR102310367B1 (ko) * 2021-03-12 2021-10-07 한상현 차량용 미세 먼지 감지 센서

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5565984A (en) 1995-06-12 1996-10-15 Met One, Inc. Re-entrant illumination system for particle measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102235245B1 (ko) * 2019-10-14 2021-04-05 한국표준과학연구원 오염 입자 측정용 광 조사 장치 및 이를 이용한 오염 입자 측정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101268152B1 (ko) 2013-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101885748B1 (ko) 광원 초점의 정렬
US20200260564A1 (en) Target expansion rate control in an extreme ultraviolet light source
Blomqvist et al. All-in-quartz optics for low focal shifts
US9713240B2 (en) Stabilizing EUV light power in an extreme ultraviolet light source
WO2010010684A1 (ja) 赤外線吸収検査装置および赤外線吸収検査方法
KR101268152B1 (ko) 광안내부를 구비하는 입자 측정 센서
JP2016509343A (ja) 極端紫外線光源用熱監視装置
US10241380B2 (en) Terahertz wave generator
JP2000205966A (ja) 真空紫外レ―ザの波長測定装置
KR102235245B1 (ko) 오염 입자 측정용 광 조사 장치 및 이를 이용한 오염 입자 측정 장치
US5461234A (en) Method and apparatus for measuring ultrashort laser pulses
JP2004037439A (ja) 光学材料の耐照射損傷性を決定する方法および装置
KR20160127461A (ko) 레이저 가공 장치 및 그 가공방법
KR20110058063A (ko) 광 흡수 방식 입자 측정 장치
KR101171107B1 (ko) 고효율 실시간 입자 측정 센서
JP2000213983A (ja) 真空紫外レ―ザのパワ―測定装置
KR101533936B1 (ko) 입자 측정장치
US20230125832A1 (en) Multipass cell
WO2002016913A1 (fr) Instrument pour mesurer la duree de vie de fluorescence
JP2003214949A (ja) モニタ装置及び紫外線レーザ装置
JP2014524019A (ja) ブランクの吸収を求める装置及び方法
EP3567365B1 (en) Laser gas analyzer
Dias et al. Photon acceleration of ultrashort laser pulses by relativistic ionization fronts
EP3330793B1 (en) Terahertz wave generator
JP5611913B2 (ja) レーザ装置用エネルギー測定装置及びそれに用いられる光拡散板のエージング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160328

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170329

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee