KR100275422B1 - 공간 광 변조기 분광기 및 광 분석 방법 - Google Patents

공간 광 변조기 분광기 및 광 분석 방법 Download PDF

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Abstract

입사한 복사선을 관련 파장 스펙트럼으로 분산하는 프리즘(44)에 복사선의 평행 광선을 제공하기 위해 입구 슬릿(40)과 시준기(42)를 채택한 SLM 분광기가 제공된다. 프리즘(44)로부터의 스펙트럼은 변형가능 미러 장치(DMD)와 같은 공간 광 변조기(SLM)(46)에 입사된다. SLM 표면의 작은 부분을 선택적으로 활성화(또는 불활성화)함으로써 SLM에 입사한 스펙트럼의 일부분을 파라볼라 집속 미러(48)과 같은 집속 장치에 선택적으로 반사 또는 전송하는 것이 가능하다. 집속 장치는 SLM 상의 선택된 셀에 의해 반사된 스펙트럼의 부분을 다시 감지기(50)에 집속한다. 선택된 파장은 SLM에서 어느 열의 셀들이 활성화(또는 불활성화)되었는지의 함수이다. 본 발명의 SLM 분광기는 가시광과, 근적외선 또는 자외선과 같은 가시광에 가까운 광을 분석하는 데에 사용될 수 있다. 감지기 또는 검출기의 출력은 적절히 증폭되어, 적절한 교정 후에 특정 파장 또는 파장 대역에 있는 에너지의 양을 결정하기 위해 채택될 수 있다.

Description

공간 광 변조기 분광기 및 광 분석 방법
제1도는 본 발명의 SLM 분광기의 구성 요소들의 기능 블럭도.
제2도는 본 발명의 SLM 분광기의 구성 요소들의 일반적인 배치도.
제3도는 본 발명의 SLM 분광기의 구성 요소들의 다른 일반적인 배치도.
제4도는 샘플의 투과 분석을 위하여 배치된 본 발명의 SLM 분광기의 구성 요소들의 일반적인 배치도.
제5도는 샘플의 반사 분석을 위하여 배치된 본 발명의 SLM 분광기의 구성 요소들의 일반적인 배치도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 42 : 시준기 20, 46 : SLM
26 : 초점면 28, 100 : 검출기
30 : 증폭기 34 : 프로세서
40 : 입구 슬릿 44, 80 : 프리즘
48 : 파라볼라 집속 미러 50 : 감지기
400, 500 : 램프 410, 510 : 샘플
본 발명은 분광기(spectrometer), 특히 변형가능 미러 장치(DMD)와 같은 공간 광 변조기(SLM; Spatial Light Modulator)를 채택한 분광기에 관한 것이다.
분광기는 광선이 회절 격자에 의해 편향되거나 프리즘을 통해 굴절될 때 발생하는 광의 분산 원리를 이용하여 동작한다. 회절 격자는 광선을 광선의 파장에 따른 각도로 회절하도록 하는 다수의 아주 좁은 개별 슬릿들과 같이 광학적으로 작용한다. 프리즘은 광선이 통과할 때 그 편향각이 파장의 함수이기 때문에 광의 분산을 일으키는데, 이와 같은 파장에 따른 각도의 편향은 광학 물질들이 다른 파장들에 대해 상이한 굴절율을 나타낸다는 사실에 기인한다. 프리즘을 분산 소자로 사용하는 분광기 시스템들은 광의 전송에 있어서 더 효율적이고 다른 산란광에 의해 영향을 덜 받기 때문에 회절 격자형 분산 소자를 사용하는 것보다 고유한 장점들을 갖는다. 따라서 다수의 현 분광기 설계는 프리즘형 분산 소자를 채택하고 있다.
기존의 분광기에서, 슬릿을 통과한 광은 회절 격자 또는 프리즘을 사용하여 분산된다. 그 후, 분산된 광은 검출 촛점면에 상이 맺히는데, 이는 전형적으로 미소 감광 소자들의 어레이를 포함한다. 대부분의 분광기들은 격자 또는 프리즘에 입사하는 모든 광선들을 평행하게 하는 시준기(collimator)를 포함한다. 시준되지 않은 광이 분산 소자를 통과할 때 나타나는 수차(abberations)를 제어하기 위해 시준이 필요하다. 그러나, 현재의 분광는 광선의 경로가 아주 길어지는 경향이 있기 때문에 상대적으로 부피가 큰 장비이다. 또, 현재의 분광기는 검출기를 통과하는 파장들을 스캔하기 위해서는 기계적 동작을 필요로 하고 분산 소자를 회전시켜야 한다. 이와 같은 기계적 동작은 진동을 일으키고 마모를 가져오며, 이 때문에 정렬 및/또는 교정 문제가 발생한다.
그러나, 종래 기술의 이들 및 다른 한계와 단점들은 본 발명에 의해 극복되고, SLM 분광기는 스펙트럼에서의 여러 파장들과 관련된 에너지의 양을 측정하기 위해 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에, SLM 분광기가 제공된다. 특히, 입사되는 복사선을 다양한 차수의 파장 스펙트럼으로 분산시키는 프리즘, 격자 또는 다른 형태의 파장 분산 소자에 평행한 복사선을 제공하기 위해서, 본 발명의 분광기는 입구 슬릿(entrance slit) 및/또는 시준기를 채택하고 있다. 바람직한 프리즘(또는 다른분산 소자)으로부터의 스펙트럼은 변형가능 미러 장치(DMD), 자기광학 변조기, 또는 액정 장치(LCD)와 같은 공간 광 변조기(SLM)에 입사되도록 한다. SLM의 작은 부분을 선택적으로 활성화함으로써, SLM에 입사한 스펙트럼의 일부를 바람직하게는 파라볼라 집속 미러(parabolic focusing mirror)인 집속 장치에 선택적으로 반사 또는 전송하는 것이 가능한데, 다른 형태의 미러, 렌즈 또는 렌즈 시스템과 같은 다른 형태의 집속 장치들이 채택될 수도 있다. 집속 장치는 SLM 표면의 활성화된 부분에 의해 반사되거나 전송된 스펙트럼 부분을 다시 감지기 또는 검출기에 집속시킨다. 대안으로, 집속 장치는 SLM 표면의 불활성 부분에 의해 반사되거나 전송된 스펙트럼 부분을 감지기 또는 검출기에 집속시킬 수도 있다. 또한, 소정의 실시예에서는 SLM과 집속 장치가 하나의 장치로 결합될 수도 있다.
본 발명의 SLM 분광기는 가시광 및 근적외선 또는 자외선 영역과 같은 가시광 주변의 광을 분석하는 데에 사용될 수 있다. 감지기 또는 검출기의 출력은 적절하게 증폭되어, (공지된 세기의 공지된 파장을 이용한) 적절한 교정 후에 특정 파장 또는 파장 대역에서의 에너지 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 검출기에 의해 측정된 특정 파장(또는 파장 대역)은 SLM에서 활성(또는 불활성) 표면 영역에 입사한 바람직한 프리즘 분산 소자로부터의 스펙트럼에서의 파장들의 함수이다. 이와 같은 방식으로 본 발명의 SLM 분광기는 회전 프리즘 또는 회전 격자를 채택한 종래의 분광기, 즉 검출기에 의해 측정되는 파장을 선택하기 위해 프리즘 또는 격자를 회전시켜야 하는 것들에서 요구되는 모든 기계적 작동을 제거한다.
본 발명의 목적은 SLM 분광기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 일단 분산 소자가 복사 경로에 대해 고정되면 복사선 분산 소자의 모든 기계적 작동을 필요로 하지는 않는 분광기를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 이들 및 다른 목적과 장점들은 다음의 상세한 설명으로 부터 명백해질 것이다. 참조 부호는 첨부 도면에 대한 것이다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 SLM 분광기(5)의 구성 요소의 간략한 기능 블럭도가 도시되어 있다. 특히, 분석될 복사선(12)을 분산 소자(16)에 입사하는 평행빔(14)으로 만드는 시준기(10)가 도시되어 있다. 분산 소자(16)는 평행 빔(14)을 여러 차수로 분산된 선형 파장 스펙트럼(18)으로 분산시킨다. 바람직하게는, 다른 차수들과 겹치지 않는 하나의 차수가 분석을 위해 선택된다. 차수가 높을수록 스펙트럼은 더 분산된다. 공간 광 변조기(SLM; 20)는 선택된 차수의 파장 스펙트럼의 적어도 일부분을 활성 표면(21) 상에서 수신하도록 배치된다. 반사형 SLM으로 도시되어 있지만 SLM(20)은 투과형이나 반사형의 장치일 수 있다. SLM(20)은 선택적으로 및 개별적으로 활성화될 수 있는 활성 표면(21) 상에 있는 셀들의 어레이를 포함하는데, 이 어레이는 선형이거나 공중선(aerial)일 수 있으며, SLM(20) 상의 셀들은 매우 작을 수 있다. 본 발명의 SLM은, 예를 들면 변형가능 미러 장치(DMD), 액정 장치(LCD) 또는 자기광학 변조기일 수 있지만 그에 국한되는 것은 아니고, 이와 같은 형식의 장치들의 선형 또는 공중 어레이를 채택할 수 있다.
SLM(20)의 활성 셀(또는 셀들)은 그 위에 입사된 파장 스펙트럼(18)의 그 부분을 전송 또는 반사(22) 한다. 대안으로, SLM(20)의 불활성 셀(또는 셀들)이 그 위에 입사된 파장 스펙트럼(18)의 그 부분을 전송 또는 반사(22)할 수도 있다. 그 후, 파장(22)의 선택된 이 부분은 집속 장치(24)에 의해 촛점면(26)으로 집속된다. 검출기(28)는 촛점면(26)에 배치되고 선택된 복사선(30)을 수신한다. 일단 복사 빔 들이 이들 경로에 대해 이와 같은 방식으로 정렬이 되면, 이 구성요소들은 그 위치들에 고정될 수 있다.
검출기(28)로부터의 신호는 증폭기(30)에 의해 적절하게 증폭되고, 출력(32)로 제공되거나 바람직하게는 프로세서(마이크로프로세서일 수 있음)(34)에 입력으로 제공될 수 있다. 이 프로세서(34)는 다시 SLM의 어느 셀들이 활성화(또는 불활성화)되는지를 제어 또는 선택하여 선택된 파장을 검출된 신호와 합성하여 세기 대파장의 스펙트럼을 출력으로 제공한다. 프로세서는 바람직하게는 SLM을 제어하고 선택된 출력을 발생하기 위한 적절한 소프트웨어를 포함한다. 프로세서(32)는 또한 검출기로부터의 신호를 분석 및/또는 조정하기 위한 소프트웨어를 포함한다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 SLM 분광기의 한 실시예는 바람직하게는 분산 소자(44)를 통과하는 분석될 광선이 분산 소자(44)에 입사하기 전에 평행 빔으로 변환되도록 하는 것을 확실하게 하기 위해서, 적절한 시준 렌즈 또는 렌즈 시스템(42)이 뒤따르는 입구 슬릿(40)을 채택한다는 것을 알 수 있다. 슬릿(40)과 시준기(42)가 둘 다 제2도에 도시되어 있지만 둘중 하나만 채택될 수도 있다.
또, 본 발명의 SLM 분광기(6)는 바람직하게는, 입사하는 평행 복사선 빔을 여러 차수의 분산된 선형 파장 스펙트럼으로 분산하기 위해 종래의 프리즘을 분산 소자(44)로 채택하는 것을 알 수 있는데, 여기에서 파장은 프리즘으로부터의 스펙트럼 출력의 선형 범위 안에 있는 위치에 의해 결정된다. 또, 프리즘의 분산력은 본 발명의 분광기의 의도된 사용에 기초하여 선택될 수 있다. 특히, 더 높은 해상도가 필요할 때, 굴절율이 더 높은 프리즘이 채택될 수 있고, 프리즘과 SLM(46) 사이 간격은 SLM(46)에서 물리적으로 증가된 파장 스펙트럼을 제공하도록 증가하고, 더 높은 차수가 채택될 수 있다. 또한, 여러개의 SLM들이 적절하게 배열되어 증가된 파장 스펙트럼을 위한 "확장" SLM으로 채택될 수도 있다. 다른 분산 수단(44)이 채택될 수 있는데, 예를 들면 반사 또는 투과 격자와 같은 것이지만 그에 국한되는 것은 아니다. 프리즘으로부터 분산된 파장 스펙트럼은 공간 광 변조기(SLM; 46)에 입사되도록 하는데, 이는 바람직하게는 변형가능 미러 장치(DMD)이다.
DMD는 선정된 각도로 회전하도록 선택적으로 동작될 수 있는 마이크로 미러의 선형 또는 공중 어레이로 구성될 수 있다. 1991년 10월 29일에 허여되고 텍사스 인스트르먼츠 인코포레이티드에 양도된 미합중국 특허 제5,061,049호에는 비틀림 빔 DMD와 같은 DMD의 몇몇 예들을 개시하고 있으며, 이는 본 명세서에서 참조된다. 일반적으로, 비틀림 빔 DMD 장치는 인가되지 않은 전압 또는 정지 상태, 양의 각도 또는 편향(양의 전압의 인가로부터 발생된) 및 음의 각도 또는 편향(음의 전압의 인가로부터 발생된)을 갖는다. 다른 DMD 미러들은 선택된 미러(또는 미러들)가 미러에 가면적인 소정의 전압을 인가함에 따른 가변적인 소정의 각도에 배치될 수 있다. 다른 형식의 SLM(46) 장치는 본 발명의 SLM 분광기(6)에서 DMD 대신에 채택될 수 있다. 본 발명의 SLM 분광기는 가시광 및 근적외선 또는 자외선 영역의 광과 같은 가시광 주변의 광을 분석하는 데에 사용될 수 있다. 감지기 또는 검출기의 출력은 적절히 증폭되어, 적절한 교정(공지된 세기의 공지된 파장을 이용) 후, 특정 파장 또는 파장 대역에서의 에너지 양을 결정하기 위하여 채택될 수 있다. 검출기에 의해 측정된 특정 파장(또는 파장 대역)은 SLM에서 "활성"(또는 "불활성") 표면 영역에 입사하는, 바람직한 프리즘 분산 소자로부터의 스펙트럼에서의 파장들의 함수이다. 이와 같은 방식으로 본 발명의 SLM 분광기는 회전 프리즘이나 회전 격자를 채택한 종래의 분광기, 즉 검출기에 의해 측정된 파장을 선택하기 위해 프리즘 또는 격자를 회전시켜야 되는 것들에서 요구되는 모든 기계적 동작을 제거한다.
제3도를 참조하면, 본 발명의 SLM 분광기(7)에 채택된 다른 형식의 SLM(90)은 한쪽 단부(입구)로 분산된 스펙트럼을 수신하고 다른 단부(출구)에서는 스펙트럼의 해당 이산 부분들을 검출기(100)으로 통과시키도록 배치된 작은 광 섬유(92)의 (나란히 배열된) 선형 어레이일 수 있다. 또, 각 광 섬유는 입구와 출구 사이에 광학 셔터(또는 스위치, 93)을 포함한다. 광학 셔터 또는 스위치(93)는 보통 각 광 섬유(92)에 있는 임의의 복사선을 검출기(100)로부터 차단하기 위해 닫히고, 광 섬유 어레이에 입사한 스펙트럼을 분석하기 위해 선택적으로 열린다. 광학 셔터(93) 뒤에 있는, 광 섬유들은 각 출력 복사선을 검출기(100)로 집속하도록 꼬여서 정렬된다. 작은 액정 장치(LCD) 어레이가 광 섬유 어레이에 있는 평행한 한 세트의 개구들에 배치되어 광학 셔터로 채택될 수 있다. 채택된 광 섬유 형식의 흡수 파장은 관심 스펙트럼 파장 밖에 있어야 한다. 본 실시예에서는, 제1도의 SLM과 집속 장치가 하나의 장치로 결합되어 있다.
SLM(90)과 프리즘(80) 사이의 간격은 프리즘의 분산의 양(분산력) 및 DMD 장치 상의 미러 어레이의 크기와 같은 SLM의 활성 표면의 공중 한계(aerial extent)의 함수이다. 특히, 간격은 프리즘으로부터 빠져 나가는 분석하고자 하는 파장들의 총 스펙트럼이 SLM 장치(또는 장치들)의 활성 표면(또는 표면들) 위에 접속되도록 해야 한다. 위에서 설명한 것처럼, 다수의 SLM이 "확장" SLM으로 구성될 수 있고, 이는 해상도를 높이기 위해 채택될 수 있다. DMD 미러의 전형적인 크기는 약 12 미크론 X 12 미크론인데, 다른 크기들도 본 발명에 채택될 수 있다. 따라서, 프리즘의 분산력과 프리즘-SLM 간격에 따라 상대적으로 좁은 파장 대역이 일렬의 DMD 미러들과 같은 SLM의 활성 표면들의 활성화 가능 부분에 집속될 것 이다.
따라서, 광축(프리즘의)에 정렬된 일렬의 DMD 미러는 미러들에 입사한 복사선이 바람직하게는 파라볼라 집속 미러인 집속 장치에 전달되기에 충분한 각도로 미러들을 떠나도록 선택적으로 활성화(또는 불활성화)될 수 있다. 렌즈, 렌즈 시스템 또는 광 섬유와 같은 다른 집속 장치들이 본 발명의 SLM 분광기에 채택될 수 있다. 역시 집속 장치와 SLM은 결합될 수 있다. 파라볼라 집속 미러는 다시 미러의 활성(또는 불활성) 표면 또는 열로부터의 복사선을 감지기나 검출기로 집속한다. 이 검출기가 특정 파장 또는 파장 대역에 있는 에너지의 세기 또는 양을 측정한다. 다른 종래의 분광기 검출기가 본 발명의 SLM 분광기에 채택될 수 있다. 바람직하게는, 채택된 어떠한 검출기도 광역 분광기를 제공하도록 가능한 한 넓은 파장 영역에 걸쳐 선형이다. 그러나, 검출기의 공지된 비선형 부분들은 검출 후 소프트웨어로 보상될 수 있다.
따라서, SLM 면의 각 열의 셀들을 선택적으로 활성화(또는 불활성화) 시킴으로써, 셀 어레이에 입사한 파장에 대응하여 특정 파장에서의 에너지의 존재 유무를 측정하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식으로 파장 스펙트럼과 그 파장들과 관련된 에너지를 발생하는 것이 가능하다 본 발명의 SLM은 역시, 예를 들면 변형 가능 미러 장치(DMD), 액정 장치(LCD) 또는 자기광학 변조기일 수 있지만 그에 국한되는 것은 아니며, 이와 같은 형태의 장치들의 선형 또는 공중 어레이일 수 있다.
DMD는 매우 작은 크기의 DMD 미러들 때문에 이 경우에 아주 적합하다. 검출기에 의한 세기 측정을 위해 복사선 스펙트럼의 매우 작은 부분을 선택하는 것이 가능하다. 현재 사용가능한 DMD들은 적어도 512 X 512의 마이크로 미러 어레이를 갖는다. 따라서, 파장 스펙트럼은 적어도 512개의 파장 대역으로 나뉠 수 있다. 또, 약 35인치의 활성 미러를 갖는 선형 DMD가 상업적으로 이용가능하다. SLM 상의 활성 표면 영역의 수(주어진 파장 스펙트럼 및 간격에 대해)를 증감함으로써, 본 발명의 분광기의 해상도를 증감하는 것이 가능하다. 따라서, 분광기의 특정한 응용 분야 및 사용에 따라 해상도가 쉽게 선택될 수 있다.
그러나, 앞에서 말한 것처럼, 분산 소자의 분산력 및 분산 소자와 SLM 사이의 간격을 적절하게 선택함으로써 분광기의 파장 해상도를 선택하는 것도 가능하다. 또, 해상도를 증가시키기 위해, 분산 소자로부터의 더 높은 차수의 스펙트럼이 SLM에 공급된 복사선 스펙트럼으로서 채택될 수 있다. 이들 변수들의 적절한 선택은 분광기의 용도(즉, 파장 영역 및 요구되는 해상도)가 알려진 후에 이루어질 수 있다.
각 미러 열들의 활성화(또는 불활성화)를 마이크로프로세서(또는 프로세서)와 결합하고 감지기 및 검출기의 출력이 디지탈화되고(바람직하게는 증폭 후) 마이크로프로세서에 제공되는 것도 본 발명의 관심 사항이다. 이와 같은 방식으로, 마이크로프로세서가 여러 파장에서의 에너지 레벨을 제어하고 분석하여 검출기에 의해 측정된 것에 대응한 파장 스펙트럼을 출력으로 제공하도록 디지탈 분광기가 제공된다. 마이크로프로세서는 또한 적절한 신호 대 잡음비를 제공하기 위해 복사선의 세기에 따라 고정되었지만, 조정가능한 기간동안 검출기를 요구되는 파장에 노출할 수 있다.
기존의 상업용 및 연구용 분광기들은 감지기에 스펙트럼 파장을 스위프하기 위해 상대적으로 큰 회전 미러(기계적으로 진동하는)를 사용한다. 본 발명의 바람직한 SLM으로서의 변형가능 미러 장치는 매우 작은 미러에서 감지기에 제공될 파장 또는 파장 대역을 선택한다. 이와 같은 방식으로, 본 발명의 SLM 분광기는 검출기에 의해 스캔될 주파수를 선택하기 위해 분산 소자의 어떠한 기계적 작동도 필요로 하지 않는다. 특히, 본 발명의 SLM 분광기는 바람직하게는 DMD 상의 마이크로 미러들인 SLM의 활성(또는 불활성) 표면 또는 셀의 전기적 또는 기계적 작동만을 갖는다. 따라서, 본 발명의 SLM 분광기는 마모되어 분광기의 교정을 변하게 하는 베어링 표면을 갖는, 모터로 작동되는 미러나 프리즘들을 필요로 하지 않는다. 또, 본 발명의 SLM 분광기는 분산 소자와 SLM이 고정되어 있기 때문에 이와 같은 기계적 진동에 민감하지 않다. 따라서, 본 발명의 SLM 분광기는 모터로 작동되는 회전 미러, 프리즘 또는 격자들을 채택한 종래의 분광기들보다 더 민감하고(즉, 해상도가 더 높다), 더 튼튼하다.
또, 본 발명의 SLM 분광기의 교정은 여러 구성 요소의 고정된 정렬을 통해 이루어진다. 다른 분광기들은 어떤 파장(또는 주파수)이 측정되고 있는지를 알기 위해서 움직이고 있는 부분들이 시간에 맞추어 추적되어야 한다. 본 발명의 SLM 분광기는 이와 같은 타이밍 회로에 기초하여 분광기를 주기적으로 정렬시킬 필요가 없다. 또한, 진동에 기인한 오정렬의 가능성을 감소시키기 위해 조정이 고정되도록 하는 능력도 갖고 있다. 따라서, 분광기에는 움직이는 부분들의 마모로 인한 재교정이 필요없다. 본 발명의 SLM 분광기는 교정되어 제자리에 고정되고 봉인될 수 있다.
본 분야의 기술에 공지된 것처럼, 다양한 물질들은 그들이 흡수하는 가시광 및 가시광 주변의 광의 주파수에 의해 식별될 수 있다. 복잡한 물질들의 구성은 미지의 샘플들의 스펙트럼에 공지된 샘플들로부터의 스펙트럼을 비교함으로써 예견될 수 있다. 물질들의 구성에 대한 비파괴 분석은 가시광 및 가시광 주변의 광을 측정할 수 있는 본 발명의 분광기를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 디지탈 분광기로부터의 데이타는 프로세스 제어 컴퓨터에 의해 입력으로 받아들여져 물질등의 구성이 이 입력을 기초로 하여 예견되고 제어될 수 있다.
본 발명의 개념을 채택한 스펙트럼 분석기는 선택된 SLM 장치에 의해 반사되거나 투과된 주파수에 대해 수행될 수 있고 적절한 감지기가 채택될 수 있다.
또, 분광기에 결합된 프로세서 또는 별도의 프로세서에 있는 검출 후 소프트웨어가 검출된 세기 대 파장을 분석하기 위해 특수한 소프트웨어를 채택할 수 있다. 이와 같은 소프트웨어는 소위 하다마드(Hadamard) 소프트웨어일 수 있는데, 이는 다양한 1/2 세기의 측정으로부터 파장 내용을 결정한다. 즉 SLM의 절반은 활성화되어 검출기에 복사선을 공급하고, 다음에 다른 절반이 활성화된다. 그리고 나서, 2/4의 조합이 활성화되고, 그 후에 4/8의 조합 등등이 활성화되는 방식이다. 검출기로부터의 공지된 비선형 응답들을 보정하기 위해 소프트웨어가 채택될 수 있다.
본 발명의 SLM 분광기는 프로세서 및 검출 후 소프트웨어를 갖거나 갖지 않은 컬러로미터(colorometer)로 채택될 수 있다. 컬러로미터는 소비자에게 일정한 색을 보장하기 위해 식료품의 색깔을 감시하는 데에 사용된다. 검출된 스펙트럼을 인간의 눈에 보이는 스펙트럼으로 변환하기 위해 검출 후 소프트웨어가 채택될 수 있다.
본 발명의 적외선 분광기는 다양한 물질 또는 화합물에 들어 있는 것을 감지하는 데에 특히 유용하다. IR 응용에서는, 임의의 반사형 SLM 장치의 활성 표면이 더 긴 IR 파장을 보정하기 위해 약간 증가될 필요가 있을 수 있다.
제4도를 참조하면, 투과 모드로 샘플을 분석하기 위해 채택된 본 발명의 SLM 분광기의 일반적인 배치가 도시되고 있다. 더 특정하게는, 분석될 샘플(410)을 통과하는 공지된 세기의 공지된 파장 스펙트럼을 방출하는 광역 파장 램프(400)가 있는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 램프(400)는 상업적으로 이용가능하고, 특정한 가스나 혼합 가스를 포함하는 전형적인 백열 램프이다. 샘플(410)로부터 방출된 복사선은 본 발명의 SLM 분광기의 입구 슬릿(420)에 의해 프리즘(30)으로 접속되고, 후에 위에서 설명한 방식으로 분석된다.
제5도를 참조하면, 샘플을 반사 모드로 분석하기 위한 본 발명의 SLM 분광기의 일반적인 배치가 도시되고 있다. 더 특정하게는, 샘플(510)로부터 반사되는 공지된 세기의 공지된 광역 스펙트럼을 제공하는 램프(500)를 역시 볼 수 있다. 샘플(510)에서 반사된 복사선은 입구 슬릿(520)에 의해 본 발명의 SLM 분광기로 집속되고, 그 곳에서 앞에서 설명한 것처럼 분석된다.
본 발명의 개념에서 벗어나지 않고도 본 분야의 기술에 숙련된 자들은 앞에서 설명한 장치 및 기술들에 많은 다른 수정이나 변경을 가할 수 있을 것이다. 따라서, 명확히 이해해야 할 것은 첨부 도면에 도시되고 앞서의 설명에서 언급된 장치는 단지 설명을 위한 것이고 본 발명의 범위에 대한 제한을 의미하는 것은 아니라는 것이다.

Claims (18)

  1. a) 광원으로부터의 복사선을 분광학적으로 분산시키기 위한 분산 소자, b) 상기 분산 소자로부터 분산된 스펙트럼의 적어도 일부분을 수신하도록 배치된 변형가능 미러 장치, 및 c) 상기 변형가능 미러 장치에 의해 결정된 파장에서의 에너지의 세기를 감지하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  2. 제1항에 있어서, 시준기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  3. 제1항에 있어서, 입구 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변형가능 미러 장치가 상기 분산된 스펙트럼을 적어도 512개의 대역 파장으로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 분광기.
  5. 제1항에 있어서, 프로세서를 더 포함하되, 상기 변형가능 미러 장치의 열들은 활성화될 수도 있고 불활성화될 수도 있는 것을 특징으로 하는 분광기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출기의 출력을 수신하여 상기 프로세서에 디지탈화된 출력을 제공하고 이것에 의해 프로세서가 상기 디지탈화된 출력에 응답하여 상기 변형가능 미러 장치의 열들을 활성화 및 불활성화할 수 있는 디지타이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 변형가능 미러 장치로부터의 복사선을 상기 검출기와 일치하는 선정된 촛점면에 지향하기 위한 집속 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 집속 장치가 미러인 것을 특징으로 하는 분광기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 집속 장치가 하나의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  10. a) 통과한 입사 복사선을 평행하게 하기 위한 시준기, b) 상기 시준기로부터의 평행 복사선을 분광학적으로 분산시키기 위한 분산 소자, c) 상기 분산 소자로부터 분산된 스펙트럼의 적어도 일부분을 수신하도록 배치된 변형가능 미러 장치, 및 d) 상기 변형가능 미러 장치에 의해 결정된 파장에서의 에너지의 세기를 감지하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  11. 제1O항에 있어서, 입구 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 변형가능 미러 장치가 상기 분산된 스펙트럼을 적어도 512개의 대역 파장으로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 분광기.
  13. a) 입구 슬릿, b) 상기 슬릿으로부터의 복사선을 평행하게 하기 위한 시준기, c) 상기 시준기로부터 수신된 복사선을 분광학적으로 분산시키기 위한 프리즘, d) 선택적으로 활성화된 셀상에 상기 분산 소자로부터 분산된 스펙트럼의 적어도 일부분을 수신하도록 배치된 변형가능 미러 장치, e) 상기 변형가능 미러 장치의 선택된 셀들로부터의 븍사선을 선정된 촛점면에 집속하기 위한 파라볼라 미러(parabollic mirror), 및 f) 상기 변형가능 미러 장치로부터 반사된 파장에서의ㅡ에너지의 세기를 감지하기 위해 상기 촛점면에 배치된 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 변형가능 미러 장치가 상기 분산된 스펙트럼을 적어도 512개의 대역 파장으로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 분광기.
  15. 제13항에 있어서, 프로세서를 더 포함하되, 상기 변형가능 미러 장치의 열들은 활성화될 수도 있고 불활성화될 수도 있는 것을 특징으로 하는 분광기.
  16. 제15항에 있어서 상기 검출기의 출력을 수신하여 상기 프로세서에 디지탈화된 출력을 제공하고 이것에 의해 프로세서가 상기 디지탈화된 출력에 응답하여 상기 변형가능 미러 장치의 열들을 활성화 및 불활성화할 수 있는 디지타이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광기.
  17. a) 분석될 샘플을 광으로 조사하는 단계, b) 상기 샘플로부터의 광을 분광학적으로 분산시키는 단계, c) 상기 스펙트럼의 선정된 차수의 파장의 적어도 일부분을 수신하도록 변형가능 미러 장치를 배치하는 단계, d) 요구되는 주파수 대역을 검출기로 지향시키기 위하여 상기 스펙트럼의 선정된 차수의 파장의 상기 부분을 변조하는 단계, 및 e) 상기 주파수 대역에서의 에너지의 세기를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 분석하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, a) 상기 검출된 세기를 디지탈화하는 단계, b) 상기 디지탈화된 세기를 프로세서에서 수신하는 단계, c) 상기 수신된 디지탈화된 세기를 분석하는 단계, 및 d) 상기 분석에 응답하여 상기 변형가능 미러 장치의 열들을 활성화 및 불활성화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 분석하는 방법.
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