KR20200011836A - All in one optical device - Google Patents

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KR20200011836A
KR20200011836A KR1020180086802A KR20180086802A KR20200011836A KR 20200011836 A KR20200011836 A KR 20200011836A KR 1020180086802 A KR1020180086802 A KR 1020180086802A KR 20180086802 A KR20180086802 A KR 20180086802A KR 20200011836 A KR20200011836 A KR 20200011836A
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한국기초과학지원연구원
한밭대학교 산학협력단
한밭대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an integrated optical apparatus which comprises: a light source unit sequentially outputting first and second incident lights having a predefined wavelength and an output range; an incidence unit forming an incidence path through which the first and second incident lights enter a measurement target; a first light receiving unit which receives first measurement light reflected from the measurement target by the first incident light and outputs the light to a shape measurement device; and a second light receiving unit which receives second measurement light output from the measurement target by the second incident light and outputs the second measurement light to a component analysis device.

Description

일체형 광학 장치{All in one optical device} Integrated optical device {All in one optical device}

본 발명은 일체형 광학 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 시료의 형상 측정 및 시료에 포함된 원소의 정성적 및 정량적 분석을 수행할 수 있는 장치를 일체로 컴팩트하게 제작하여 저가의 시스템 구성이 가능한 일체형 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated optical device, and more particularly, to inexpensively construct a system in which a device capable of measuring the shape of a sample and qualitative and quantitative analysis of elements contained in the sample can be manufactured compactly. It relates to an integrated optical device.

일반적으로 레이저 조사 시 발생되는 플라즈마는 물질에 따라 특정한 파장의 광을 방출하므로, 이 광을 수집하여 물질의 구성 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있다. In general, since the plasma generated during laser irradiation emits light having a specific wavelength depending on the material, the light may be collected to qualitatively or quantitatively analyze the components of the material.

이러한 방법으로 레이저를 조사하여 시료의 정성적 또는 정량적 분석을 수행하는 장치가 상용화되고 있다.In this way, a device for performing qualitative or quantitative analysis of a sample by irradiating a laser has been commercialized.

한편, 레이저를 조사하여 시료에서 반사된 광을 카메라로 촬상하여 시료의 형상을 측정하는 장치도 개발되어 사용되고 있다.On the other hand, an apparatus for measuring the shape of a sample by imaging a light reflected from a sample by irradiating a laser is also developed and used.

한국 등록특허공보 제10-1423988호(특허문헌 1)에는 측정 대상 원소를 포함하는 시료에 레이저 빔을 조사하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마로부터 발생하는 분광 스펙트럼을 얻는 단계; 상기 분광 스펙트럼에서 측정 대상 피크를 뺀 나머지 영역의 맞춤 곡선을 얻는 단계; 상기 분광 스펙트럼에서 상기 맞춤 곡선을 빼서 측정 대상 피크의 곡선을 분리하여 얻는 단계; 상기 맞춤 곡선과 분리된 대상 피크 곡선에서 피크 강도를 계산하는 단계 및 상기 특정 피크 강도의 비율로 측정 대상 원소의 농도 비율을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료내 측정 대상 원소의 정량 분석 방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-1423988 (Patent Document 1) includes a step of generating a plasma by irradiating a laser beam on a sample containing an element to be measured, and obtaining a spectral spectrum generated from the plasma; Obtaining a fitting curve of the remaining region after subtracting the measurement target peak from the spectral spectrum; Subtracting the fitting curve from the spectral spectrum to obtain a curve of a measurement target peak; Comprising the step of calculating the peak intensity from the target peak curve separated from the fitting curve and the step of obtaining the concentration ratio of the element to be measured by the ratio of the specific peak intensity method of quantitative analysis of the element to be measured in the sample Is disclosed.

특허문헌 1은 시료내 포함된 원소의 정량 분석을 수행할 수 있으나 시료의 형상을 측정하기 위해서는 별도의 장치가 필요한 단점이 있다.Patent document 1 can perform a quantitative analysis of the elements contained in the sample, but there is a disadvantage that a separate device is required to measure the shape of the sample.

: 한국 등록특허공보 제10-1423988호: Korean Registered Patent Publication No. 10-1423988

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 시료의 형상 측정 및 시료에 포함된 원소의 정성적 및 정량적 분석을 수행할 수 있는 장치를 일체로 컴팩트하게 제작한 일체형 광학 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an integrated optical device in which a device capable of performing a shape measurement of a sample and qualitative and quantitative analysis of elements contained in the sample is integrally manufactured. To provide.

상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 광학 장치는, 기정의된 파장 및 출력 범위를 가지는 제1 및 제2 입사광을 순차적으로 출력하는 광원부;In order to achieve the above object, the integrated optical device according to an embodiment of the present invention, the light source unit for sequentially outputting the first and second incident light having a predetermined wavelength and output range;

상기 제1 및 제2 입사광이 측정 대상물로 입사되는 입사 경로를 형성하는 입사부;An incident part forming an incident path through which the first and second incident light are incident on a measurement object;

상기 제1 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 반사되는 제1 측정광을 수광하여 형상 측정 장치로 출력하는 제1 수광부; 및A first light receiving unit receiving the first measurement light reflected from the measurement object by the first incident light and outputting the first measurement light to a shape measuring device; And

상기 제2 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 출력되는 제2 측정광을 수광하여 성분 분석 장치로 출력하는 제2 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a second light receiving unit receiving the second measurement light output from the measurement object by the second incident light and outputting the second measurement light to the component analysis device.

여기서, 상기 광원부는,Here, the light source unit,

상기 제1 및 제2 입사광 중 어느 하나의 광을 출력하며, 상기 제1 입사광을 제2 입사광으로, 또는 상기 제2 입사광을 제1 입사광으로 변조하는 광 변조장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an optical modulator for outputting any one of the first and second incident light, and modulating the first incident light into the second incident light or the second incident light into the first incident light.

또, 상기 일체형 광학 장치는 상기 제1 측정광이 상기 형상 측정 장치로 입사되는 제1 수광 경로는, 상기 입사 경로와 적어도 일부가 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The integrated optical device is characterized in that the first light receiving path through which the first measurement light is incident on the shape measuring device is configured such that at least a portion of the first light receiving path overlaps the incident path.

그리고, 상기 일체형 광학 장치는 상기 제2 측정광이 상기 성분 분석 장치로 입사되는 제2 수광 경로는, 상기 제1 수광 경로와 독립적으로 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The integrated optical device may be configured such that a second light receiving path through which the second measurement light is incident on the component analysis device is formed independently of the first light receiving path.

또한, 상기 일체형 광학 장치는 상기 일체형 광학 장치는,The integrated optical device may include the integrated optical device.

상기 입사부에 포함되는 적어도 일부의 광학 부재가 내부에 구성되어, 상기 입사 경로의 적어도 일부가 내부에 형성되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.At least a part of the optical member included in the incident part is configured therein, and further includes a housing in which at least a part of the incident path is formed therein.

아울러, 상기 일체형 광학 장치는 상기 하우징과 독립적으로 구성되며, 상기 제2 측정광을 상기 성분 분석 장치로 출력하는 광 파이버; 및In addition, the integrated optical device is configured independently of the housing, the optical fiber for outputting the second measurement light to the component analysis device; And

상기 하우징의 단부측에 형성되어 상기 측정 대상물로부터 출력되는 제2 측정광을 수광하여 상기 광 파이버로 안내하는 광 가이드 장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a light guide device formed at an end side of the housing and receiving the second measurement light output from the measurement object and guiding it to the optical fiber.

본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 광학 장치는, 제1파워를 가지는 제1레이저광을 출력하는 레이저 광원;An integrated optical device according to an embodiment of the present invention includes a laser light source for outputting a first laser light having a first power;

상기 레이저 광원에서 출력된 상기 제1파워를 가지는 상기 제1레이저광을 변조하여 제2파워를 갖는 제2레이저광을 출력하는 레이저광 변조부;A laser light modulator for modulating the first laser light having the first power output from the laser light source and outputting a second laser light having a second power;

상기 제1 및 제2레이저광을 투과하거나 시료에서 반사된 광을 반사하는 빔스프리터;Beam splitters that transmit the first and second laser light or reflect light reflected from a sample;

상기 빔스프리터에서 투과된 상기 제1 및 제2레이저광을 상기 시료에 조사하는 대물렌즈;An objective lens for irradiating the sample with the first and second laser light transmitted by the beam splitter;

상기 시료의 형상 측정을 위하여 상기 제1레이저광이 상기 시료에서 반사된 광을 상기 대물렌즈를 통하고 상기 빔스플리터에서 반사되는 제1경로로 전달받아 촬상하여 상기 시료의 영상을 획득하는 카메라;A camera configured to acquire an image of the sample by capturing the first laser light reflected from the sample through a first path reflected by the beam splitter and reflecting the light from the sample for shape measurement of the sample;

상기 제2레이저광으로 상기 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광을 집광하는 링광가이드;A ring light guide for collecting light emitted from the plasma generated from the sample by the second laser light;

상기 링광가이드에 광결합되고 상기 링광가이드에 집광된 광을 검출하는 광파이버; 및An optical fiber optically coupled to the ring light guide and detecting light condensed on the ring light guide; And

상기 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광을 상기 링광가이드 및 상기 광이버로 전달되는 제2경로로 입력받아 분광 스펙트럼을 측정하는 스펙트로미터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a spectrometer which receives the light emitted from the plasma generated from the sample as the ring light guide and the second path transmitted to the optical fiber and measures the spectral spectrum.

또, 상기 일체형 광학 장치는 상기 제1경로 및 상기 제2경로는 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.The integrated optical device may be spaced apart from the first path and the second path.

그리고, 상기 일체형 광학 장치는 상기 링광가이드의 재질은 글래스이고,In the integrated optical device, the ring light guide is made of glass,

상기 링광가이드는 도넛형상이고, The ring light guide is a donut shape,

상기 링광가이드는 내부가 비어있는 코어 공기층; 및 상기 코어 공기층을 감싸는 환상의 글래스층;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The ring light guide includes a core air layer having an empty interior; And an annular glass layer surrounding the core air layer.

더불어, 상기 일체형 광학 장치는 상기 광파이버와 결합되는 상기 링광가이드 영역의 글래스층에 광파이버 결합공이 형성되어 있고, In addition, in the integrated optical device, optical fiber coupling holes are formed in a glass layer of the ring optical guide region coupled to the optical fiber.

상기 광파이버 결합공은 상기 글래스층 외부에서 상기 코어 공기층까지 연통되는 구조로 이루어지고, 상기 광파이버가 상기 광파이버 결합공에 삽입되어 광결합되어 상기 광파이버의 단부가 상기 코어 공기층에 노출되는 것을 특징으로 한다.The optical fiber coupling hole has a structure in communication from the outside of the glass layer to the core air layer, the optical fiber is inserted into the optical fiber coupling hole and optically coupled so that the end of the optical fiber is exposed to the core air layer.

본 발명에 의하면, 시료의 형상 측정 및 시료에 포함된 원소의 정성적 및 정량적 분석을 수행할 수 있는 장치를 일체로 컴팩트하게 제작하여 저가의 시스템 구성이 가능한 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that a low-cost system configuration is possible by integrally manufacturing a device capable of performing the shape measurement of the sample and qualitative and quantitative analysis of the elements included in the sample.

즉, 본 발명은 UV현미경 검사법과 레이저파열분광분석법(LIBS)를 융합시켜 나노미터급 분해능으로 형상 측정을 하면서, 동시에 시료의 성분 분석이 가능하고, UV 광원의 출력 조절을 통해, 실시간으로 시료에 대한 형상 측정 및 정성·정량 분석을 수행할 수 있는 것이다.That is, the present invention fuses UV microscopy and laser burst spectroscopy (LIBS) to measure the shape with nanometer resolution, while simultaneously analyzing the components of the sample, and controlling the output of the UV light source in real time. Shape measurement and qualitative and quantitative analysis.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에 적용된 링광가이드의 단면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에 적용된 링광가이드에 광파이버가 결합하는 일례의 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 형상 분석을 위한 제1레이저광의 경로를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 정량 및 정성 분석을 위한 제2레이저광의 경로를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따라 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광의 경로를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따라 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광의 경로를 설명하기 위한 일부 사시도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 형상 분석하기 위해 촬상된 시료의 사진,
도 9은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료에 포함된 네오디뮴의 정량 및 정성 분석 결과의 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료에 포함된 사마륨의 정량 및 정성 분석 결과의 그래프이다.
1 is a block diagram of an integrated optical device according to the present invention;
2 is a cross-sectional view of a ring light guide applied to the integrated optical device according to the present invention;
3A and 3B are cross-sectional views illustrating an exemplary method of coupling an optical fiber to a ring light guide applied to an integrated optical device according to the present invention;
4 is a view for explaining a path of a first laser light for shape analysis of a sample in the integrated optical device according to the present invention;
5 is a view for explaining the path of the second laser light for the quantitative and qualitative analysis of the sample in the integrated optical device according to the present invention;
6 is a view for explaining a path of light emitted from a plasma generated from a sample according to the present invention,
7 is a partial perspective view illustrating a path of light emitted from a plasma generated from a sample according to the present invention;
8A and 8B are photographs of samples taken for shape analysis of samples in the integrated optical device according to the present invention;
9 is a graph of quantitative and qualitative analysis results of neodymium contained in a sample in the integrated optical device according to the present invention;
10 is a graph of the results of quantitative and qualitative analysis of samarium contained in a sample in the integrated optical device according to the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Where terms such as first, second, etc. are used herein to describe components, these components should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words "comprise" and / or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

본 명세서에서, 실시예를 설명하기 전에 부연해 두면, 본 발명의 청구범위의 구성을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는바, 하기 실시예는 청구범위에 있는 구성을 구현하는 하나의 예를 보여주기 위한 것임을 밝힌다. 따라서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의해 제한되지 아니한다.In the present specification, before describing the embodiments, there may be a number of methods for implementing the configuration of the claims of the present invention. The following embodiments illustrate one example for implementing the configuration of the claims. Identify to show. Therefore, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details are set forth in order to explain and understand the invention in more detail. However, one of ordinary skill in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention that are commonly known and do not relate to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에 적용된 링광가이드의 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에 적용된 링광가이드에 광파이버가 결합하는 일례의 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a block diagram of an integrated optical device according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a ring light guide applied to the integrated optical device according to the present invention, Figures 3a and 3b is a ring light guide applied to the integrated optical device according to the present invention It is sectional drawing for demonstrating an example method of coupling an optical fiber to the.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 일체형 광학 장치는 레이저 광원(100)(광원부), 레이저광 변조부(110), 미러(120), 빔스프리터(130), 대물렌즈(140), 카메라(160), 링광가이드(200), 광파이버(300), 스펙트로미터(spectrometer)(150)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the integrated optical device according to the present invention includes a laser light source 100 (light source unit), a laser light modulator 110, a mirror 120, a beam splitter 130, an objective lens 140, and a camera ( 160, a ring light guide 200, an optical fiber 300, and a spectrometer 150.

레이저 광원(100)은 제1출력을 가지는 제1레이저광을 출력한다.The laser light source 100 outputs a first laser light having a first output.

레이저광 변조부(110)는 레이저 광원(100)에서 출력된 제1출력(파워)을 가지는 제1레이저광을 변조하여 제2출력을 갖는 제2레이저광을 출력한다.The laser light modulator 110 modulates a first laser light having a first output (power) output from the laser light source 100 to output a second laser light having a second output.

여기서, 제1출력을 가지는 제1레이저광은 시료(500)의 형상 측정을 위한 것이고, 제2출력을 갖는 제2레이저광은 시료(500)에서 정량적/정성적 성분 분석을 위한 것이다.Here, the first laser light having the first output is for measuring the shape of the sample 500, and the second laser light having the second output is for quantitative / quantitative component analysis in the sample 500.

이때, 제1 및 제2레이저광의 파장은 193㎚이고 제1출력은 0.1mJ 미만이고, 제2출력은 10mJ 이상인 것이 바람직하다. At this time, the wavelength of the first and second laser light is 193nm, the first output is less than 0.1mJ, the second output is preferably 10mJ or more.

그리고, 미러(120)는 제1 및 제2레이저광의 진행 경로를 바꾸기 위하여 소정 각도로 반사시킨다.In addition, the mirror 120 reflects the light at a predetermined angle in order to change the traveling paths of the first and second laser light.

즉, 본 발명에서는 레이저 광원(100) 및 레이저광 변조부(110)에서 출사된 제1 및 제2레이저광의 진행경로를 미러(120)에 의해 수직하게 변경하여 시료(500)로 입사될 수 있도록 함으로써, 레이저 광원(100)과 대물렌즈(140)를 'ㄱ'자 형상으로 배치하여 컴팩트한 일체형 광학 장치를 제작하는 것이다. That is, in the present invention, the advancing paths of the first and second laser light emitted from the laser light source 100 and the laser light modulator 110 are vertically changed by the mirror 120 to be incident on the sample 500. As a result, the laser light source 100 and the objective lens 140 are arranged in a '-' shape to manufacture a compact integrated optical device.

빔스프리터(130)는 제1 및 제2레이저광을 투과하거나 시료(500)에서 반사된 광을 카메라(160) 방향으로 반사한다. The beam splitter 130 transmits the first and second laser light or reflects the light reflected from the sample 500 toward the camera 160.

대물렌즈(140)는 빔스프리터(130)에서 투과된 제1 및 제2레이저광을 시료(500)에 조사한다.The objective lens 140 irradiates the sample 500 with the first and second laser light transmitted through the beam splitter 130.

카메라(160)는 시료(500)의 형상 측정을 위하여 시료(500)에서 반사된 광을 촬상하여 시료(500)의 영상을 획득한다.The camera 160 acquires an image of the sample 500 by imaging the light reflected from the sample 500 to measure the shape of the sample 500.

여기서, 카메라(160)는 CCD 카메라를 사용할 수 있으며, 실시간 고해상도 영상을 촬영할 수 있다.Here, the camera 160 may use a CCD camera, and may capture a real-time high resolution image.

링광가이드(200)는 도넛형상으로 이루어지고 시료(500) 표면에서 발생된 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광한다.The ring light guide 200 has a donut shape and collects light emitted from the plasma generated on the surface of the sample 500.

링광가이드(200)는 시료(500) 표면에 제2레이저광이 입사되는 경로와 다른 경로로 플라즈마 발생영역에서 방사되는 광을 검출하기 위해 채용된 것이다.The ring light guide 200 is employed to detect light emitted from the plasma generation region in a path different from a path in which the second laser light is incident on the surface of the sample 500.

링광가이드(200)의 재질은 글래스인 것이 바람직하다.The ring light guide 200 is preferably made of glass.

링광가이드(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부가 비어있는 코어 공기층(210)이 구비되고, 그 코어 공기층(210)을 감싸는 환상의 글래스층(220)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the ring light guide 200 includes a core air layer 210 having an empty interior, and an annular glass layer 220 surrounding the core air layer 210 is formed.

그러므로, 링광가이드(200)의 환상의 글래스층(220)으로 입사된 광은 코어 공기층(210)으로 굴절되어 전달되고, 코어 공기층(210)에서 전반사되어 광파이버(300)로 빠져나가 LIBS신호가 된다.Therefore, the light incident on the annular glass layer 220 of the ring light guide 200 is refracted and transmitted to the core air layer 210, totally reflected by the core air layer 210, and exits the optical fiber 300 to become a LIBS signal. .

여기서, 광파이버(300)는 링광가이드(200)에 광학적으로 결합되고, 이와 같이 광파이버(300)와 링광가이드(200)의 광학적 결합은 다양한 방법 및 구조적인 체결 방법으로 수행할 수 있다.Here, the optical fiber 300 is optically coupled to the ring light guide 200, and thus the optical coupling of the optical fiber 300 and the ring light guide 200 can be performed by various methods and structural fastening methods.

본 발명에서는 도 3a 및 도 3b를 참고하여, 일체형 광학 장치에 적용된 링광가이드(200)에 광파이버(300)를 결합하는 방법을 적용할 수 있다.3A and 3B, a method of coupling the optical fiber 300 to the ring light guide 200 applied to the integrated optical device may be applied.

즉, 광파이버(300)와 결합되는 링광가이드 영역의 글래스층(220)에 광파이버 결합공(221)을 형성한다. 이 광파이버 결합공(221)은 도 3a와 같이 글래스층(220) 외부에서 코어 공기층(210)까지 연통되는 구조로 이루어지고, 광파이버(300)가 광파이버 결합공(221)에 삽입되는 경우 도 3b와 같이 광파이버(300)의 단부는 코어 공기층(210)에 노출되어 코어 공기층(210)으로 전달되는 광이 광파이버(300)로 빠져나가게 되는 것이다.That is, the optical fiber coupling hole 221 is formed in the glass layer 220 of the ring light guide region coupled to the optical fiber 300. The optical fiber coupling hole 221 has a structure that communicates from the glass layer 220 to the core air layer 210 as shown in Figure 3a, and when the optical fiber 300 is inserted into the optical fiber coupling hole 221 and 3b and As described above, the end of the optical fiber 300 is exposed to the core air layer 210 so that the light transmitted to the core air layer 210 exits the optical fiber 300.

그러므로, 본 발명은 레이저 광원(100)에서 출사된 제1레이저광을 미러(120)에서 빔스프리터(130)로 반사시키고, 빔스프리터(130)를 투과한 제1레이저광이 시료(500)에 조사되고, 시료(500)에서 반사된 광을 빔스프리터(130)에서 카메라(160)로 반사시키며, 카메라(160)에서는 시료(500)에서 반사된 광을 촬상하여 시료(500)의 형상을 측정하는 것이다. 여기서, 카메라(160)의 촬상된 영상을 입력받아 시료(500)의 형상을 측정할 수 있는 형상측정부(미도시)가 더 마련될 수 있다.Therefore, in the present invention, the first laser light emitted from the laser light source 100 is reflected from the mirror 120 to the beam splitter 130, and the first laser light transmitted through the beam splitter 130 is transmitted to the sample 500. The light reflected from the sample 500 is reflected from the beam splitter 130 to the camera 160, and the camera 160 measures the shape of the sample 500 by imaging the light reflected from the sample 500. It is. Here, a shape measuring unit (not shown) for receiving the captured image of the camera 160 to measure the shape of the sample 500 may be further provided.

그리고, 본 발명에서는 레이저 광원(100)에서 출사된 제1레이저광을 레이저광 변조부(110)에서 제2레이저광으로 변조하고, 제2레이저광이 미러(120)에서 빔스프리터(130)로 반사시키고, 빔스프리터(130)를 투과한 제2레이저광이 시료(500)에 조사되면서, 시료(500)에서 플라즈마가 형성되고, 플라즈마에서 방사된 광을 링광가이드(200)로 집광하고, 링광가이드(200)에서 집광된 플라즈마에서 방사된 광을 링광가이드(200)와 광결합된 광파이버(300)로 검출하여 스펙트로미터(150)로 전달하고, 스펙트로미터(150)에서는 플라즈마에서 방사된 광으로 시료(500)의 분광 스펙트럼을 측정한다.In the present invention, the first laser light emitted from the laser light source 100 is modulated by the laser light modulator 110 into the second laser light, and the second laser light is transmitted from the mirror 120 to the beam splitter 130. While reflecting the second laser light transmitted through the beam splitter 130 to the sample 500, a plasma is formed in the sample 500, and the light emitted from the plasma is collected by the ring light guide 200, and the ring light is emitted. The light emitted from the plasma collected by the guide 200 is detected by the optical fiber 300 coupled to the ring light guide 200 and transmitted to the spectrometer 150, and the spectrometer 150 emits light emitted from the plasma. The spectral spectrum of the sample 500 is measured.

여기서, 본 발명의 장치에서는 스펙트로미터(150)에서 측정된 분광 스펙트럼으로 정량 및 정성 분석할 수 있는 분석부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Here, the apparatus of the present invention may further include an analysis unit (not shown) that can quantitatively and qualitatively analyze the spectral spectrum measured by the spectrometer 150.

이러한 본 발명의 일체형 광학 장치는 기정의된 파장 및 출력 범위를 가지는 제1 및 제2 입사광을 순차적으로 출력하는 광원부; 상기 제1 및 제2 입사광이 측정 대상물로 입사되는 입사 경로를 형성하는 입사부; 상기 제1 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 반사되는 제1 측정광을 수광하여 형상 측정 장치로 출력하는 제1 수광부; 및 상기 제2 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 출력되는 제2 측정광을 수광하여 성분 분석 장치로 출력하는 제2 수광부;를 포함한다.The integrated optical device of the present invention includes a light source unit for sequentially outputting first and second incident light having a predetermined wavelength and an output range; An incident part forming an incident path through which the first and second incident light are incident on a measurement object; A first light receiving unit receiving the first measurement light reflected from the measurement object by the first incident light and outputting the first measurement light to a shape measuring device; And a second light receiving unit receiving the second measurement light output from the measurement object by the second incident light and outputting the second measurement light to the component analysis device.

여기서, 광원부는 제1레이저광을 출사하는 레이저 광원(100) 및 제1레이저광을 변조하여 제2레이저광을 출사하는 레이저광 변조부(110)이고, 입사부는 레이저광 변조부(110)에서 측정 대상물인 시료(500)로 제1 및 제2레이저광을 입사하기 위한 것으로 레이저광 변조부(110)와 연결된 다수의 경통(다르게 표현하면, 하우징) 및 다수의 경통 내에 위치된 미러(120) 및 빔스프리터(130)이다.Here, the light source unit is a laser light modulator 110 that emits a first laser light and a laser light modulator 110 that emits a second laser light by modulating the first laser light, and the incident part is a laser light modulator 110. A plurality of barrels (in other words, housings) connected to the laser beam modulator 110 and mirrors 120 positioned in the plurality of barrels for injecting the first and second laser light into the sample 500 to be measured. And beam splitter 130.

그리고, 제1 수광부는 시료(500)에서 반사된 광이 형상 측정 장치인 카메라(160)로 전달되기 위한 것이고, 제2 수광부는 시료(500)의 플라즈마에서 방사된 광이 성분 분석 장치인 스펙트로미터(150)로 전달되기 위한 것이다.In addition, the first light receiving unit is to transmit the light reflected from the sample 500 to the camera 160 which is a shape measuring device, and the second light receiving unit is a spectrometer wherein the light emitted from the plasma of the sample 500 is a component analysis device. To be delivered to 150.

따라서, 본 발명에서는 시료(500)의 형상 측정 및 시료(500)에 포함된 원소의 정성적 및 정량적 분석을 수행할 수 있는 장치를 일체로 컴팩트하게 형성할 수 있는 것이다.Therefore, in the present invention, a device capable of performing the shape measurement of the sample 500 and the qualitative and quantitative analysis of the elements included in the sample 500 can be integrally and compactly formed.

도 4는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 형상 분석을 위한 제1레이저광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 정량 및 정성 분석을 위한 제2레이저광의 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따라 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따라 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광의 경로를 설명하기 위한 일부 사시도이다.4 is a view for explaining the path of the first laser light for the shape analysis of the sample in the integrated optical device according to the present invention, Figure 5 is a second for quantitative and qualitative analysis of the sample in the integrated optical device according to the present invention 6 is a view for explaining the path of the laser light, Figure 6 is a view for explaining the path of the light emitted from the plasma generated in the sample according to the invention, Figure 7 is a view of the light emitted from the plasma generated in the sample according to the present invention Some perspective views for explaining the route.

전술된 바와 같이 제1레이저광이 시료에 조사되는 것 또는 제2레이저광이 시료에 조사되는 것에 따라 시료의 형상 측정을 수행하거나 또는 정량적/정성적 성분 분석을 수행하게 된다.As described above, the first laser light is irradiated onto the sample or the second laser light is irradiated onto the sample to perform shape measurement of the sample or to perform quantitative / quantitative component analysis.

이때, 도 4에 도시된 것과 같이 레이저 광원(100)에서 출사된 제1레이저광은 제1주파수를 갖으며, 미러(120) 및 빔스프리터(130)를 통하여 시료에 조사되고 시료에서 반사된 광을 빔스프리터(130)의 기능에 의해 카메라(160)로 전송되어 카메라(160)에서 촬상됨으로써, 시료의 형상을 측정할 수 있는 것이다.In this case, as shown in FIG. 4, the first laser light emitted from the laser light source 100 has a first frequency and is irradiated to the sample through the mirror 120 and the beam splitter 130 and reflected from the sample. Is transmitted to the camera 160 by the function of the beam splitter 130 and is imaged by the camera 160, thereby measuring the shape of the sample.

그리고, 도 5와 같이 레이저광 변조부(110)에서 레이저 광원(100)에서 출사된 제1레이저광을 제2레이저광으로 변조하고, 제2레이저광이 미러(120), 빔스프리터(130)를 통하여 시료에 조사되어 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마에서 방사된 광을 링광가이드(200) 및 광파이버(300)로 검출하여 스펙트로미터(150)에서 플라즈마에서 방사된 광으로 시료의 분광 스펙트럼을 측정한다.Then, as shown in FIG. 5, the laser light modulator 110 modulates the first laser light emitted from the laser light source 100 into the second laser light, and the second laser light is mirror 120 and the beam splitter 130. The plasma is irradiated onto the sample to generate plasma, and the light emitted from the generated plasma is detected by the ring light guide 200 and the optical fiber 300 to measure the spectral spectrum of the sample by the light emitted from the plasma by the spectrometer 150. do.

광파이버(300)로 전송되는 플라즈마에서 방사된 광은 LIBS 신호라 지칭할 수 있다.Light emitted from the plasma transmitted to the optical fiber 300 may be referred to as a LIBS signal.

즉, LIBS 신호는 레이저 조사 시 발생되는 플라즈마는 물질에 따라 특정한 파장의 광을 방출하므로, 이 광을 수집하여 물질의 구성 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있다. 수집된 광을 이용하여 물질의 구성 성분을 분석하는 방법의 하나인 레이저 유도 붕괴(플라즈마) 분광법(이하, LIBS라 한다)은 고 출력의 레이저를 사용하여 일종의 방전현상인 붕괴(breakdown)를 발생시켜 생성되는 플라즈마를 여기원으로 사용하는 분광 분석 기술이다. 레이저에 의해 유도된 플라즈마 속에서 시료는 증기화되어 원자 및 이온은 여기 상태로 존재할 수 있다. 여기 상태의 원자 및 이온은 일정 수명 이후 에너지를 방출하며 다시 바닥 상태로 돌아가는데, 이때 원소의 종류 및 여기 상태에 따라 고유의 파장을 방출한다. 따라서 방출되는 파장의 스펙트럼을 해석하면 물질의 구성 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있는 것이다That is, since the LIBS signal emits light of a specific wavelength depending on the material of the plasma generated during laser irradiation, the light may be collected qualitatively or quantitatively to analyze the components of the material. Laser-induced collapse (plasma) spectroscopy (hereinafter referred to as LIBS), which is a method of analyzing the composition of materials by using collected light, uses a high-powered laser to generate breakdown, a kind of discharge phenomenon. It is a spectroscopic analysis technique using the generated plasma as an excitation source. The sample vaporizes in the plasma induced by the laser so that atoms and ions may be in an excited state. Atoms and ions in an excited state emit energy after a certain lifetime and return to the ground state, which emits a unique wavelength depending on the type of element and the excited state. Therefore, by analyzing the spectrum of the emitted wavelength, it is possible to qualitatively or quantitatively analyze the components of the material.

도 6 및 도 7을 참고하여 더 상세하게 설명하면, 링광가이드(200)는 내측에 공간이 형성된 도넛 형상으로, 링광가이드(200)의 공간으로 제2레이저광이 시료로 조사되고 시료 표면에서는 제2레이저광의 출력에 의해 플라즈마(P)가 발생된다.6 and 7, the ring light guide 200 has a donut shape having a space formed therein, and the second laser light is irradiated onto the space of the ring light guide 200 to the sample, and the sample is formed on the surface of the sample. The plasma P is generated by the output of the two laser lights.

시료에 발생된 플라즈마(P)에는 시료의 표면에서 원소가 방출됨과 동시에 광을 방사하게 된다. 이렇게 플라즈마(P)에서 방사된 광이 링광가이드(200)로 입사되고 링광가이드(200)에서는 내부 전반사되어 링광가이드(200) 상측에 광학적으로 정렬되어 접속되어 있는 광파이버(300)로 전송되고 광파이버(300)로 전달된 광이 스펙트로미터(150)로 입력되어 시료의 분광 스펙트럼을 측정할 수 있는 것이다.Plasma P generated in the sample emits light at the same time as the element is emitted from the surface of the sample. The light emitted from the plasma P is incident to the ring light guide 200 and is totally internally reflected by the ring light guide 200 and transmitted to the optical fiber 300 which is optically aligned and connected to the upper side of the ring light guide 200. The light transmitted to 300 is input to the spectrometer 150 to measure the spectral spectrum of the sample.

이렇게 스펙트로미터(150)에서 측정된 분광 스펙트럼을 통하여 광의 강도(intensity)는 시료에 포함된 원소에 대한 정량적 분석을 수행할 수 있고, 광의 파장(wavelength)은 시료에 포함된 원소의 종류를 알 수 있어 정성적 분석을 수행할 수 있다.The spectral spectrum measured by the spectrometer 150 may perform quantitative analysis on the elements included in the sample, and the wavelength of the light may indicate the type of elements included in the sample. Can perform qualitative analysis.

즉, 시료에서 발생된 플라즈마(P)에서 방사된 광(LIBS 신호)으로부터 스펙트로미터(150)에서 분광 스펙트럼을 수득하고, 수득된 분광 스펙트럼에서 나타난 피크신호, 파장 및 원소의 농도를 얻을 수 있는 것이다.That is, it is possible to obtain the spectral spectrum in the spectrometer 150 from the light (LIBS signal) emitted from the plasma P generated in the sample, and to obtain the concentrations of the peak signal, the wavelength, and the element shown in the obtained spectral spectrum. .

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료의 형상 분석하기 위해 촬상된 시료의 사진이고, 도 9은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료에 포함된 네오디뮴의 정량 및 정성 분석 결과의 그래프이고, 도 10은 본 발명에 따른 일체형 광학 장치에서 시료에 포함된 사마륨의 정량 및 정성 분석 결과의 그래프이다.8A and 8B are photographs of samples taken for shape analysis of the sample in the integrated optical device according to the present invention, and FIG. 9 is a quantitative and qualitative analysis result of neodymium contained in the sample in the integrated optical device according to the present invention. 10 is a graph showing the results of quantitative and qualitative analysis of samarium contained in a sample in the integrated optical device according to the present invention.

본 발명에서 적용된 시료의 형상 분석의 공간분해능은 도 8a와 같이 470㎚이고, 도 8b에 도시된 바와 같이 390㎚이므로 카메라에서 촬영된 영상으로 시료의 형상 분석을 수행할 수 있는 것이다.Since the spatial resolution of the shape analysis of the sample applied in the present invention is 470 nm as shown in FIG. 8A and 390 nm as shown in FIG. 8B, the shape analysis of the sample can be performed with the image taken by the camera.

표 1은 일체형 광학 장치에서 정량 및 정성 분석하기 위한 원소에 대한 분광 스펙트럼의 신호, 보정 커브(Calibration curve) 및 곡률(R2)을 나타낸 것이다. 여기서, 원소에 대한 보정 커브 및 원소 농도와 신호의 그래프의 곡률은 미리 데이터베이스로 저장되어 있으며, 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광(LIBS 신호)으로부터 수득된 분광 스펙트럼 중 시료가 'SUS 300 시리즈'의 신호가 425.4㎚인 경우 크롬(Cr)을 함유하고 있는 것으로, 시료가 'Cu 합금'의 신호가 510.6㎚인 경우 구리(Cu)가 함유하고 503.5㎚인 경우 니켈(Ni)을 함유하고 있는 것으로 정성 분석한다.Table 1 shows the signals, calibration curves and curvatures (R 2 ) of the spectral spectrum for the elements for quantitative and qualitative analysis in the integrated optical device. Here, the calibration curve for the element and the curvature of the graph of the element concentration and the signal are stored in a database in advance, and the sample is a 'SUS 300 series' in the spectral spectrum obtained from the light emitted from the plasma (LIBS signal) generated from the sample. If the signal of 425.4nm contains chromium (Cr), the sample contains copper (Cu) if the signal of the 'Cu alloy' is 510.6nm, and contains nickel (Ni) if it is 503.5nm. Qualitative analysis.

그리고, 일체형 광학 장치에서 정량 및 정성 분석하기 위한 원소에 대한 보정 커브 및 원소 농도와 신호의 그래프 곡률(R2)은 미리 데이터베이스로 저장되어 있다.The graph curve R 2 of the correction curve, element concentration, and signal for the element for quantitative and qualitative analysis in the integrated optical device is stored in a database in advance.

원소element 시료sample 신호(㎚)Signal (nm) 보정 커브Correction curve R2 R 2 CrCr SUS 300 시리즈SUS 300 series 425.4425.4 Y=-0.3276+0.224XY = -0.3276 + 0.224X 0.99130.9913 CuCu Cu 합금Cu alloy 510.6510.6 Y=-3.2876+0.7095XY = -3.2876 + 0.7095X 0.99330.9933 NiNi Cu 합금Cu alloy 503.5503.5 Y=-16.8591+2.8710XY = -16.8591 + 2.8710X 0.99800.9980

그러므로, 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광(LIBS 신호)으로부터 수득된 분광 스펙트럼의 피크신호로 시료에 네오디뮴(Nd)이 포함되어 있는 것을 알 수 있고, 도 9와 같이 네오디뮴의 보정 커브(A)가 'Y=-1.1919 + 0.2246X'이고 원소 농도와 신호의 그래프 곡률(R2)이 0.9913일 때 신호강도에 의해 농도를 검출하기 위하여 A1그래프 및 A2프래프까지 포함시킨다. 즉, 네오디뮴의 신호 강도가 그래프에서 'a'형태로 나타날 때, 시료에 네오디뮴이 30%의 농도로 함유됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the sample contains neodymium (Nd) as the peak signal of the spectral spectrum obtained from the light emitted from the plasma emitted from the sample (LIBS signal), and as shown in FIG. When 'Y = -1.1919 + 0.2246X' and elemental concentration and signal's graph curvature (R 2 ) is 0.9913, A1 graph and A2 graph are included to detect concentration by signal intensity. That is, when the signal intensity of neodymium is shown as 'a' in the graph, it can be seen that the sample contains neodymium at a concentration of 30%.

그리고, 대상 시료의 분광 스펙트럼의 피크신호로부터 사마륨(Sm)이 대상 시료에 포함되어 있는 것을 알 수 있는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 사마륨의 보정 커브(B)가 'Y=-1.6710 + 1.2818X'이고 원소 농도와 신호의 그래프 곡률(R2)이 0.9535일 때 신호강도에 의해 농도를 검출하기 위하여 B1그래프 및 B2프래프가 포함되므로, 사마륨의 신호 강도가 그래프에서 'a'형태로 나타날 때, 시료에 사마륨이 14.37%의 농도로 함유됨을 알 수 있다.In addition, when the peak signal of the spectral spectrum of the target sample shows that samarium (Sm) is included in the target sample, as shown in FIG. 10, the correction curve B of samarium is' Y = -1.6710 + 1.2818. When X 'and elemental concentration and the signal's graph curvature (R 2 ) are 0.9535, the B1 graph and B2 graph are included to detect the concentration by signal intensity, so the signal strength of samarium appears in the form of' a 'in the graph. In this case, it can be seen that the sample contains samarium at a concentration of 14.37%.

그러므로, 본 발명은 원소 방출 라인(emission line)이 많은 희토류 원소까지 정성/정량 분석이 가능하고, 측정 정확도를 95% ~ 99% 이상으로 높일 수 있는 것이다.Therefore, the present invention enables qualitative / quantitative analysis of rare earth elements with many element emission lines, and improves measurement accuracy to 95% to 99% or more.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments described above, and the general knowledge in the art to which the invention pertains without departing from the spirit of the invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.

100: 레이저 광원
110: 레이저광 변조부
120: 미러
130: 빔스프리터
140: 대물렌즈
150: 스펙트로미터
160: 카메라
200: 링광가이드
300: 광파이버
500: 시료
100: laser light source
110: laser light modulator
120: mirror
130: beam splitter
140: objective lens
150: spectrometer
160: camera
200: ring light guide
300: optical fiber
500: sample

Claims (10)

기정의된 파장 및 출력 범위를 가지는 제1 및 제2 입사광을 순차적으로 출력하는 광원부;
상기 제1 및 제2 입사광이 측정 대상물로 입사되는 입사 경로를 형성하는 입사부;
상기 제1 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 반사되는 제1 측정광을 수광하여 형상 측정 장치로 출력하는 제1 수광부; 및
상기 제2 입사광에 의하여 상기 측정 대상물로부터 출력되는 제2 측정광을 수광하여 성분 분석 장치로 출력하는 제2 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
A light source unit sequentially outputting first and second incident light having a predetermined wavelength and an output range;
An incident part forming an incident path through which the first and second incident light are incident on a measurement object;
A first light receiving unit receiving the first measurement light reflected from the measurement object by the first incident light and outputting the first measurement light to a shape measuring device; And
And a second light receiving unit which receives the second measurement light output from the measurement object by the second incident light and outputs the second measurement light to the component analysis device.
제1항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 제1 및 제2 입사광 중 어느 하나의 광을 출력하며, 상기 제1 입사광을 제2 입사광으로, 또는 상기 제2 입사광을 제1 입사광으로 변조하는 광 변조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 1,
The light source unit,
And an optical modulator for outputting any one of the first and second incident light and modulating the first incident light into the second incident light or the second incident light into the first incident light. Device.
제1항에 있어서,
상기 제1 측정광이 상기 형상 측정 장치로 입사되는 제1 수광 경로는, 상기 입사 경로와 적어도 일부가 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 1,
And a first light receiving path through which the first measuring light is incident on the shape measuring device is configured to overlap at least part of the incident path.
제3항에 있어서,
상기 제2 측정광이 상기 성분 분석 장치로 입사되는 제2 수광 경로는, 상기 제1 수광 경로와 독립적으로 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 3,
And a second light receiving path through which the second measurement light is incident on the component analysis device is configured to be formed independently of the first light receiving path.
제1항에 있어서,
상기 일체형 광학 장치는,
상기 입사부에 포함되는 적어도 일부의 광학 부재가 내부에 구성되어, 상기 입사 경로의 적어도 일부가 내부에 형성되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 1,
The integrated optical device,
And at least a part of the optical member included in the incident part is configured therein, and at least a part of the incidence path is formed therein.
제5항에 있어서, 상기 제2 수광부는,
상기 하우징과 독립적으로 구성되며, 상기 제2 측정광을 상기 성분 분석 장치로 출력하는 광 파이버; 및
상기 하우징의 단부측에 형성되어 상기 측정 대상물로부터 출력되는 제2 측정광을 수광하여 상기 광 파이버로 안내하는 광 가이드 장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 5, wherein the second light receiving unit,
An optical fiber configured independently of the housing and outputting the second measurement light to the component analysis device; And
And an optical guide device formed at an end side of the housing and receiving the second measurement light output from the measurement object and guiding the second measurement light to the optical fiber.
제1파워를 가지는 제1레이저광을 출력하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원에서 출력된 상기 제1파워를 가지는 상기 제1레이저광을 변조하여 제2파워를 갖는 제2레이저광을 출력하는 레이저광 변조부;
상기 제1 및 제2레이저광을 투과하거나 시료에서 반사된 광을 반사하는 빔스프리터;
상기 빔스프리터에서 투과된 상기 제1 및 제2레이저광을 상기 시료에 조사하는 대물렌즈;
상기 시료의 형상 측정을 위하여 상기 제1레이저광이 상기 시료에서 반사된 광을 상기 대물렌즈를 통하고 상기 빔스플리터에서 반사되는 제1경로로 전달받아 촬상하여 상기 시료의 영상을 획득하는 카메라;
상기 제2레이저광으로 상기 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광을 집광하는 링광가이드;
상기 링광가이드에 광결합되고 상기 링광가이드에 집광된 광을 검출하는 광파이버; 및
상기 시료에서 발생된 플라즈마에서 방사된 광을 상기 링광가이드 및 상기 광이버로 전달되는 제2경로로 입력받아 분광 스펙트럼을 측정하는 스펙트로미터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
A laser light source for outputting first laser light having a first power;
A laser light modulator for modulating the first laser light having the first power output from the laser light source and outputting a second laser light having a second power;
Beam splitters that transmit the first and second laser light or reflect light reflected from a sample;
An objective lens for irradiating the sample with the first and second laser light transmitted by the beam splitter;
A camera configured to acquire an image of the sample by capturing the first laser light reflected from the sample through a first path reflected by the beam splitter and reflecting the light from the sample for shape measurement of the sample;
A ring light guide for collecting light emitted from the plasma generated from the sample by the second laser light;
An optical fiber optically coupled to the ring light guide and detecting light condensed on the ring light guide; And
And a spectrometer for receiving the light emitted from the plasma generated from the sample through the ring light guide and the second path transmitted to the optical fiber, and measuring a spectral spectrum.
제7항에 있어서,
상기 제1경로 및 상기 제2경로는 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 7, wherein
And the first path and the second path are spaced apart.
제7항에 있어서,
상기 링광가이드의 재질은 글래스이고,
상기 링광가이드는 도넛형상이고,
상기 링광가이드는 내부가 비어있는 코어 공기층; 및 상기 코어 공기층을 감싸는 환상의 글래스층;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.
The method of claim 7, wherein
The ring light guide is made of glass,
The ring light guide is a donut shape,
The ring light guide includes a core air layer having an empty interior; And an annular glass layer surrounding the core air layer.
제9항에 있어서,
상기 광파이버와 결합되는 상기 링광가이드 영역의 글래스층에 광파이버 결합공이 형성되어 있고,
상기 광파이버 결합공은 상기 글래스층 외부에서 상기 코어 공기층까지 연통되는 구조로 이루어지고, 상기 광파이버가 상기 광파이버 결합공에 삽입되어 광결합되어 상기 광파이버의 단부가 상기 코어 공기층에 노출되는 것을 특징으로 하는 일체형 광학 장치.


The method of claim 9,
The optical fiber coupling hole is formed in the glass layer of the ring optical guide region which is coupled to the optical fiber,
The optical fiber coupling hole has a structure in communication from the outside of the glass layer to the core air layer, the optical fiber is inserted into the optical fiber coupling hole and optically coupled so that the end of the optical fiber is exposed to the core air layer Optical devices.


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