KR100406838B1 - Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy - Google Patents
Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy Download PDFInfo
- Publication number
- KR100406838B1 KR100406838B1 KR10-2001-0035979A KR20010035979A KR100406838B1 KR 100406838 B1 KR100406838 B1 KR 100406838B1 KR 20010035979 A KR20010035979 A KR 20010035979A KR 100406838 B1 KR100406838 B1 KR 100406838B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- spectrophotometer
- sample
- optical
- wavelength
- Prior art date
Links
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 title description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 69
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000538 analytical sample Substances 0.000 abstract description 15
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 abstract description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 12
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 4
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012284 sample analysis method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2889—Rapid scan spectrometers; Time resolved spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
- G01J3/433—Modulation spectrometry; Derivative spectrometry
-
- 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
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
Abstract
개시된 내용은 고속 주사형 겹살 분광광도계에 관한 것으로,Disclosed is a high-speed scanning double layer spectrophotometer,
이 분광 광도계는 광학섬유를 이용하여 광원으로부터 나오는 빛을 두 개로 나누어 분석시료와 기준시료에 각각 통과시키며, 두 개의 시료로부터 투과되어 나오는 빛은 렌즈와 거울등의 광학장치를 이용하여 다시 합친 다음 분광기에 주입한다. 빛은 컴퓨터 프로그램과 전자식으로 작동되는 빛가리게에 의하여 교대로 빛을 차단하여 차단되지 않은 빛이 분광기에 입사되도록 한다. 분광기에 들어온 빛은 내부의 거울과 반사 회절발에 의하여 입사광의 파장에 따라 공간적으로 분산되어 출구거울에 조사되며, 출구거울은 파장에 따라 분광된 빛이 출구에 설치된 선형 광센서 어레이에 촛점이 맺히도록 하여 고속으로 작동되는 전자식 주사에 의하여 파장별로 빛의 세기를 측정할 수 있도록 한다.The spectrophotometer uses optical fibers to divide the light from the light source into two and passes it through the analytical sample and the reference sample, respectively.The light transmitted from the two samples is recombined using optical devices such as lenses and mirrors. Inject in. Light is alternately blocked by computer programs and electronically actuated blinders, allowing unblocked light to enter the spectrometer. The light entering the spectrometer is spatially dispersed according to the wavelength of the incident light by the internal mirror and the reflected diffraction beam and irradiated to the exit mirror, and the exit mirror focuses on the linear optical sensor array installed at the exit. It is possible to measure the intensity of light for each wavelength by an electronic scan that operates at high speed.
이로써 광원으로 부터 나오는 빛을 광학섬유와 전자장치에 의하여 분석시료와 기준시료를 각각 통과할 수 있게 함으로서 두 시료의 흡광도를 즉시 측정하여 고속으로 시료를 분석할 수 있는 소형 고성능 다채널 겹살 분광광도계(double beam spectrophotometer)를 제공한다.This allows the light from the light source to pass through the analytical sample and the reference sample by optical fibers and electronic devices, respectively, so that the absorbance of the two samples can be measured immediately and the sample can be analyzed at high speed. double beam spectrophotometer).
Description
본 발명은 고속 주사형 겹살 분광광도계에 관한것으로, 더욱 상세하게는 고속 다채널 광센서 어레이를 이용한 분광광도계에서 광원으로부터 나오는 빛을 광학섬유와 전자장치에 의하여 분석시료와 기준시료를 각각 통과할 수 있게 함으로서 두 시료의 흡광도를 쉽게 측정하여 고속으로 시료를 분석할 수 있는 소형 고성능 다채널 겹살 분광광도계(double beam spectrophotometer)에 관한것이다.The present invention relates to a high-speed scanning double layer spectrophotometer, and more particularly, light from a light source in a spectrophotometer using a high speed multi-channel optical sensor array can pass through the analytical sample and the reference sample by optical fibers and electronic devices. The present invention relates to a compact high performance multi-channel double beam spectrophotometer that can easily measure the absorbance of two samples and analyze the samples at high speed.
분광광도계는 분석시료에 자외선과 가시광선 영역의 넓은 파장범위를 가지는 광원의 빛을 조사 시켰을때 시료중에 존재하는 화합물이 각 파장의 빛을 흡수하는 정도를 측정하여 화합물의 종류를 분석(정성분석) 혹은 화합물의 존재량을 분석(정량분석)하는데 사용되는 정밀 분석장비이다. 분석시료중에 존재하는 화합물이 빛을 흡수하는 정도는 화합물의 종류에 따라 다를 뿐 만 아니라 각 파장에 따라 다르며, 다음과 같은 식(Beer-Lambert 법칙)으로 표현된다.Spectrophotometer analyzes the kind of compound by measuring the degree of absorption of the light in each wavelength by the compound present in the sample when the sample is irradiated with light from a light source having a wide wavelength range in the ultraviolet and visible range. Or precision analytical equipment used to analyze the amount of a compound present (quantitative analysis). The degree of light absorption of the compounds in the sample is not only dependent on the type of compound, but also on each wavelength, and is expressed by the following equation (Beer-Lambert law).
흡광도 A = e b CAbsorbance A = e b C
e : 몰흡광계수e: molar absorption coefficient
b : 광로길이 (cm)b: optical path length (cm)
C : 화합물의 몰농도 (moles/L)C: molarity of the compound (moles / L)
따라서 시료중 화합물이 빛을 흡수하는 파장에서 흡광도를 측정하면 상기식에 의하여 화합물의 농도를 계산할 수 있다. 일반적인 시료의 분석방법은 분석대상 화합물이 존재하지 않으나 시료와 조성이 같은 기준시료의 흡광도를 측정한 다음 시료의 흡광도를 측정하여 두 측정치의 차이를 화합물의 순수 흡광도로 계산한다.Therefore, if the absorbance is measured at a wavelength at which the compound in the sample absorbs light, the concentration of the compound can be calculated by the above formula. In the general sample analysis method, there is no compound to be analyzed, but the absorbance of the sample having the same composition as the sample is measured, and then the absorbance of the sample is measured to calculate the difference between the two measurements as the pure absorbance of the compound.
상술한 분석과정은 흡광도 측정시 시료를 교체하는 실험상 번거로움과 분광광도계의 신호크기가 시간에 따라 변화할 수 있어 실험상 오차를 유발할 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 분석시료와 기준시료를 동시에 분석할 수 있는 겹살형 분광광도계가 개발되었다.The analytical process described above may cause experimental error because the experimental hassle of replacing the sample when measuring the absorbance and the signal size of the spectrophotometer may change with time. In order to make up for this drawback, a double-layer spectrophotometer has been developed that can analyze analytical and reference samples simultaneously.
흔히 사용되는 홑살형 분광광도계 (single beam spectrophotometer)의 원리를 도 1 에 나타내었다. 홑살형 분광광도계 (A)는 자외선 혹은 가시광선의 넓은 영역의 빛을 내는 광원 1 에서 나오는 빛을 단색화 장치 (monochromator) 2에 의하여 파장을 선택한 다음 시료 3에 조사하여 흡광도를 측정한다. 이 경우 기준시료와 분석시료를 각각 측정해야 하는 번거로움이 있다. 그러나 겹살형 분광광도계 (B)에서는 기준시료와 분석시료를 동시에 분광광도계에 넣고 측정하므로 상기한 실험상 오차와 기기적 오차를 줄일 수 있다. 이미 상용화된 도 1의 겹살형 분광광도계에서 광원 5로 부터 나오는 빛은 단색화 장치 6을 지나 회전식 빛절단기 (beam chopper) 7에 의하여 빛의 진로가 주기적으로 직각방향으로 전환되어 분석시료 8과 기준시료 9를 교대로 통과한다. 기준시료 9를 통과하는 빛은 반사거울 M1 과 M2에 의하여 진로가 바뀌며 최종적으로 빛분할기 (beam splitter) BS 에 의하여 합쳐진 다음 광검출기 10에 의하여 측정된다. 이러한 기존의 겹살형 분광광도계는 기계적 회전체인 빛절단기의 미세한 편차도 빛의 진로 즉 흡광도에 큰 영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라 빛분할기에 의하여 빛의 세기가 50% 감소하게 되어 신호대 잡음비 (S/N)가 작아진다.The principle of a commonly used single beam spectrophotometer is shown in FIG. 1. The single-ended spectrophotometer (A) measures the absorbance by irradiating the sample 3 with a wavelength from the light source 1 that emits light in a large area of ultraviolet light or visible light by using a monochromator 2. In this case, it is cumbersome to measure the reference sample and the analytical sample separately. However, in the double-layer spectrophotometer (B), the reference sample and the analytical sample are simultaneously put into the spectrophotometer and measured, thereby reducing the experimental error and the mechanical error. The light from the light source 5 is already commercialized in the double-layer spectrophotometer of FIG. 1 through the monochromator 6 and the light path is periodically switched in a perpendicular direction by a beam chopper 7 so that the sample 8 and the reference sample Alternately pass nine. Light passing through the reference sample 9 is changed by the reflecting mirrors M1 and M2 and finally combined by the beam splitter BS and then measured by the photodetector 10. In the conventional double-layer spectrophotometer, the minute variation of the light cutting machine, which is a mechanical rotating body, can not only significantly affect the light path, that is, the absorbance, and the light splitter reduces the light intensity by 50%, thereby reducing the signal-to-noise ratio (S / N) becomes small.
수 많은 광센서가 선형으로 나열된 광센서 어레이 (photodiode array, CCD)를 사용하는 다채널 분광광도계는 하나의 광센서를 사용하는 단일채널 분광광도계에 비하여 많은 장점을 가지고 있다. 첫째, 분광기에 의하여 파장에 따라 공간적으로 분산된 빛을 광센서 어레이로 측정하면 전자적인 주사에 의하여 각 센서의 신호를 읽게 되므로 고속으로 전파장 스펙트럼을 얻을 수 있다. 두번째, 기존의 단일채널 분광광도계는 단색화 장치에 의하여 파장을 순차적으로 변환시키기 위하여 모터 등 움직이는 기계적인 장치를 사용하므로 파장의 재현성과 기계적인 안정성이 떨어진다. 그러나 다채널 분광광도계는 움직이는 기계적인 장치가 없으므로 작고, 가벼우며, 재현성과 안정성 및 제품의 수명이 길다. 광센서 어레이를 이용한 분광광도계는 상기한 바와같이 많은 장점이 있으나 시료의 스펙트럼을 얻기 위해서 아직도 기준시료를 셀에 담아 흡광도를 측정한 후 다시 분석시료의 흡광도를 측정하는 고전적인 방법에 의존하고 있어 그 장점을 충분히 살리지 못하고 있다.이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 나타낸 바와같은 다채널 겹살 분광광도계 (double beam spectrophotometer)가 제작되어 사용된다. 도 2에 도시한 다채널 겹살 분광광도계는 완전이 독립된 두 개의 분광시스템과 광검출 시스템을 가지고 있으며 현재 상용화 되어 있는 제품이다. 이러한 방식의 다채널 겹살 분광광도계는 완전히 독립된 두 개의 분광시스템과 광검출 시스템을 가지고 있으므로 비용이 두 배로 더 들게되며, 또한 두 개의 광학시스템과 광검출 시스템이 완전히 다르므로 기준시료를 이용한 이상적인 바탕신호의 보정이 어렵다.다채널 겹살 분광광도계는 하나의 광학시스템과 광검출 시스템을 사용하고 있으므로 비용이 절반으로 줄게 되며, 또한 동일한 광학시스템과 광검출 시스템을 기준시료와 분석시료가 사용하므로 이상적인 바탕신호의 보정이 가능하다. 현재 이러한 제품은 상용화 되어 있지 않다.Multichannel spectrophotometers that use a photodiode array (CCD) with many optical sensors listed linearly have many advantages over single-channel spectrophotometers that use a single optical sensor. First, when the light scattered spatially according to the wavelength by the spectrometer is measured by the optical sensor array, the signal of each sensor is read by the electronic scanning, thereby obtaining the full-wave spectrum at high speed. Second, the conventional single channel spectrophotometer uses moving mechanical devices such as motors to sequentially convert wavelengths by the monochromator, so the reproducibility and mechanical stability of the wavelengths are poor. However, multichannel spectrophotometers are small, light, reproducible, stable, and have a long service life because they lack moving mechanical devices. Spectrophotometers using optical sensor arrays have many advantages as described above, but they still rely on the classical method of measuring the absorbance of analytical sample after measuring the absorbance with a reference sample in a cell to obtain the spectrum of the sample. In order to solve this problem, a multi-channel double beam spectrophotometer as shown in FIG. 2 is manufactured and used. The multi-channel double layer spectrophotometer shown in FIG. 2 has two completely independent spectroscopic systems and a photodetector system and is currently commercially available. This multi-channel doublet spectrophotometer has two completely independent spectroscopy and photodetection systems, which costs twice as much, and the two optical and photodetection systems are completely different, making it an ideal background signal using a reference sample. Since the multi-channel doublet spectrophotometer uses one optical system and photodetection system, the cost is cut in half, and the reference and analytical samples use the same optical system and photodetection system, making it an ideal background signal. Correction is possible. Currently these products are not commercially available.
상기한 다채널 분광광도계의 장점을 충분히 살리고, 비용이 적으면서 이상적인 바탕신호의 보정이 가능한 겹살형 다채널 분광광도계가 필요로 되며, 광센서 어레이를 이용한 다채널 분광광도계의 최대 장점인 고속으로(수십ms) 스펙트럼을 얻을 수 있는 점을 살리기 위한 방법이 필요로 되며, 구체적으로 기준시료와 분석시료의 흡광도를 각각 측정하는 방식에서 벗어나 고속으로 그리고 자동으로 두 시료의 전파장에 걸친 흡광도를 측정하는 겹살형 고속 다채널 분광분석장치가 필요로 된다.In order to fully utilize the advantages of the multi-channel spectrophotometer and to reduce the cost of the ideal background signal, a multi-layered multi-channel spectrophotometer is required, and at the high speed that is the maximum advantage of the multi-channel spectrophotometer using an optical sensor array ( There is a need for a method to take advantage of the point that can obtain the spectrum, specifically measuring the absorbance over the full-wavelength of the two samples at high speed and automatically away from measuring the absorbance of the reference sample and the analyte, respectively. There is a need for a double layer fast multichannel spectrometer.
본 발명의 첫번째 목적은 다채널 분광분석기의 최대 장점인 화합물의 전파장에 대한 스펙트럼 측정속도를 최대한 살리면서 시료를 고속으로 분석할 수 있게 하는 데에 있다. 고속으로 화합물 시료의 분석이 가능하면 기존의 기계적인 파장변환식 분장광도계로 불가능했던 여러 화학공정의 실시간 시료분석에 의한 공정제어가 가능하게 되어 매우 다양하게 응용성을 가질 수 있다.The first object of the present invention is to make it possible to analyze a sample at high speed while maximizing the spectral measurement rate for the full-wave field of a compound, which is the greatest advantage of a multichannel spectrometer. If the compound sample can be analyzed at high speed, the process control by real-time sample analysis of various chemical processes, which was impossible with the conventional mechanical wavelength conversion spectrophotometer, is possible, and thus can have various applications.
겹살형 분광분석 방법에 의하여 기준시료와 분석시료를 동시에 분석할 수 있는 다채널 겹살 분광광도계의 실현이 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제이다. 화합물 시료의 전파장에 대한 스펙트럼을 고속으로(수십 ms) 측정할 수 있슴에도 불구하고 기준시료와 분석시료의 스펙트럼을 별도의 실험과정에 따라 측정하여 시료를 분석한다면 고속 다채널 분광광도계의 속도의 장점은 의미가 없게 된다.Another technical problem of the present invention is to realize a multi-channel overlapped spectrophotometer capable of simultaneously analyzing a reference sample and an analytical sample by an overlapped spectroscopic method. Although the spectrum of a compound sample can be measured at high speed (several tens of ms), if the sample is analyzed by measuring the spectra of the reference sample and the analytical sample according to separate experiments, The advantages are meaningless.
또한, 겹살형 분광분석법에 의한 시료를 분석시 실험적인 번거로움이 줄어들게 되며, 실시간으로 기준시료와 분석시료를 동시에 측정하게 되어 실험적인 오차와 기기적인 오차를 줄일 수 있어 시료분석의 재현성과 정밀성을 높일 수 있으므로 궁극적으로 분광광도계의 검출한계를 낮출 수 있다.In addition, the experimental cumbersomeness is reduced when analyzing the sample by the double layer spectroscopy method, and by measuring the reference sample and the analysis sample at the same time in real time, the experimental error and the mechanical error can be reduced, so that the reproducibility and precision of the sample analysis can be reduced. As a result, the detection limit of the spectrophotometer can be lowered.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 화학공정의 온 라인상에서 실시간으로 농도를 자동으로 측정할 수 있도록 광학시스템과 광측정 시스템을 소형화하고 고성능화 하는데 있다. 이러한 목적을 달성하는 한편, 다속 다채널 광센서 어레이를 사용하고, 또한 광섬유와 단일 분광시스템을 사용하여 소형화하고, 겹살 분광분석법에 의한 시료의 분석을 고속으로 처리하기 위한 자동화한 겹살 분광분석기를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.Still another object of the present invention is to miniaturize and increase the performance of optical systems and optical measurement systems to automatically measure concentrations in real time on-line of various chemical processes. While attaining this goal, it provides an automated double layer spectrometer for using a multi-speed multi-channel optical sensor array, and further miniaturization using an optical fiber and a single spectroscopic system, and for fast processing of samples by double layer spectroscopy. The purpose is to do that.
도 1은 종래 홑살 분광광도계와 겹살 분광광도계의 원리를 나타내는 도면,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing the principle of a conventional singlet spectrophotometer and a doublet spectrophotometer,
도 2는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광학원리를 설명하는 도면,2 is a view for explaining the optical principle of the present invention high-speed scanning multi-channel spectrophotometer,
도 3은 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 구성도,3 is a block diagram of a high-speed scanning multichannel spectrophotometer of the present invention;
도 4는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광학 구성도,4 is an optical block diagram of a high-speed scanning multichannel spectrophotometer of the present invention;
도 5는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광선택 장치.5 is a light selection device of the present invention high speed scanning multi-channel spectrophotometer.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
24: 광원 25: 빛 차단기24: light source 25: light breaker
27: 분석시료 28: 기준시료27: Analytical Sample 28: Reference Sample
30: 겹살 광선택기 31: 분광기30: Double photo selector 31: Spectroscope
32: 선형 광센서 어레이 33: 신호처리기32: linear light sensor array 33: signal processor
34: 제어 컴퓨터 35: 사용자 인터페이스34: control computer 35: user interface
36: 개인용 컴퓨터 37: 인터넷망36: personal computer 37: Internet
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 광센서 어레이를 사용한 고속 주사형 다채널 분광광도계는,자외선과 가시광선 영역의 넓은 파장범위를 가지고 있는 광원에서 나온 빛을 집광 및 선택하는 집광장치 및 빛가리개와, 이들 집광된 빛을 두 방향으로 분기시키는 분기 광섬유와; 상기 분기 광섬유에 의하여 두 방향으로 나뉜 광을 사용자 프로그램에 따라 분석시료와 기준시료를 각각 통과시켜 고속으로 두 개의 빛을 자동으로 선택시킨 뒤 다시 광섬유를 통과시키는 겹살 광선택기와; 상기 겹살 광선택기를 거친 빛이 내부의 거울과 회절발에 의하여 파장에 따라 공간적으로 분산되며, 분광된 빛은 촛점면에 설치된 광센서 어레이에서 각 파장의 빛으로 검출,출력시키는 분광기와; 광센서 어레이에 의하여 검출된 광신호를 적분, 증폭, 필터링등의 신호처리 과정을 거친후 아날로그 신호변환기(analog-to-digital converter)에 의하여 디지탈로 변환시켜 전자적 주사신호에 따라 직렬로 출력되게하는 신호처리기와; 광도계의 기계적인 작동(빛가리개의 개폐, 겹살 광선택기의 작동, 광원의 개폐등)과 전자적 주사신호 및 광센서 작동신호들을 만들어 내며, 신호처리기33에 의하여 얻어진 시료의 스펙트럼 데이타를 분석하여 처리하는 제어컴퓨터; 및 키보드와 디스플레이 장치를 통하여 사용자의 명령을 받고 필요한 정보를 표시하는 사용자 인터페이스를 포함하는 광센서 어레이를 사용한 고속 주사형 다채널 분광광도계로서 달성된다.본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계는 외부의 컴퓨터와, 인터넷에 연결할 수 있는 TCP/IP 엔진을 통하여 모든 기기의 작동과 측정데이타의 전송을 외부의 컴퓨터에 의하여 원격제어가 가능하도록 함이 바람직하며,본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 상기 분광기(31)는, 분석시료와 기준시료로부터 나오는 광섬유를 통과한 빛을 교대로 선택하는 전자식 빛가리개와, 방향을 변경하는 제1 반사거울과, 입구에 위치하여 분광기 슬릿을 통하여 입사된 빛을 반사시키는 제2반사거울과, 입구슬릿을 통과한 빛이 다시 반사되는 제3 반사거울과, 이들 빛이 입시되는 회절발과, 이 회절발에서 입사광을 파장에 따라 표면에서 공간적인 분산을 시켜 분광된 빛을 다시 촛점면으로 반사시키는 제 4 반사거울과,촛점면에 선형으로 집광된 빛에서 그 세기를 측정하여 제어컴퓨터에 입력시키는 광센서 어레이로 이루어짐이 바람직하다.이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.첨부 도면중 도 2는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광학원리를 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 구성도이며, 도 4는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광학 구성도이고, 도 5는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 광선택 장치이다.상기 도면들에 따르는 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계는,자외선과 가시광선 영역의 넓은 파장범위를 가지고 있는 광원(24)에서 나온 빛을 집광 및 선택하는 집광장치 및 빛가리개(25)와, 이들 집광된 빛을 두 방향으로 분기시티는 분기 광섬유(26)와, 상기 분기 광섬유(26)에 의하여 두 방향으로 나뉜 광을 사용자 프로그램에 따라 분석시료(27)와 기준시료(28)를 각각 통과시켜 고속으로 두 개의 빛을 자동으로 선택시킨 뒤 다시 광섬유(29)를 통과시키는 겹살 광선택기(30)와, 상기 겹살 광선택기를 거친 빛이 내부의 거울과 회절발에 의하여 파장에 따라 공간적으로 분산되며, 분광된 빛은 촛점면에 설치된 광센서 어레이(32)에서 각 파장의 빛으로 검출,출력시키는 분광기(31)와, 광센서 어레이(32)에 의하여 검출된 광신호를 적분, 증폭, 필터링등의 신호처리 과정을 거친후 아날로그 신호변환기(analog-to-digital converter)에 의하여 디지탈로 변환시켜 전자적 주사 신호에 따라 직렬로 출력되게하는 신호처리기(33)와, 광도계의 기계적인 작동(빛가리개의 개폐, 겹살 광선택기의 작동, 광원의 개폐등)과 전자적 주사신호 및 광센서 작동신호들을 만들어 내며, 신호처리기33에 의하여 얻어진 시료의 스펙트럼 데이타를 분석하여 처리하는 제어컴퓨터(34)및, 키보드와 디스플레이 장치를 통하여 사용자의 명령을 받고 필요한 정보를 표시하는 사용자 인터페이스(35)를 포함한다.상기 분광광도계는 외부의 컴퓨터(36)와, 인터넷에 연결할 수 있는 TCP/IP 엔진(37)을 통하여 모든 기기의 작동과 측정데이타의 전송을 외부의 컴퓨터(36)에 의하여 원격제어가 가능하다.또한, 본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 분광기(31)는,분석시료와 기준시료로부터 나오는 광섬유(40),(41)를 통과한 빛을 교대로 선택하는 전자식 빛가리개(42)와, 방향을 변경하는 제1 반사거울(46),(47)과, 입구에 위치하여 분광기 슬릿(48)를 통하여 입사된 빛을 반사시키는 제2반사거울(49)과, 입구슬릿을 통과한 빛이 다시 반사되는 제3 반사거울(44)과, 이들 빛이 입시되는 회절발(45)과, 이 회절발(45)에서 입사광을 파장에 따라 표면에서 공간적인 분산을 시켜 분광된 빛을 다시 촛점면(50)으로 반사시키는 제 4 반사거울(43)과,촛점면에 선형에서 집광된 빛에서 그 세기를 측정하여 제어컴퓨터(34)에 입력시키는 광센서 어레이(32)로 이루어진다.본 발명 고속 주사형 다채널 분광광도계의 작용을 설명한다.첨부 도면 도 2에서 도시하는 바와같이 자외선과 가시광선 영역의 넓은 파장 범위를 가지고 있는 광원(24)로 부터 나오는 빛은 집광장치 및 빛가리개(25)를 거쳐 가지친 광섬유(26)에 들어간다. 가지친 광섬유에 의하여 광원의 빛은 두 방향으로 나뉘어 분석시료(27)와 기준시료(28)을 각각 통과하게 되며 이들을 통과한 빛은 다시 광섬유(29)를 따라 각각 겹살 광선택기(30)에 들어간다. 겹살 광선택기의 주요한 역할은 사용자의 프로그램에 따라 고속으로 기준시료와 분석시료를 통과한 두개의 빛을 자동으로 선택하여 분광기(31)로 보내는 것이다. 분광기에 들어온 빛은 분광기 내부의 거울과 회절발에 의하여 파장에 따라 공간적으로 분산되며 분광된 빛의 촛점면에 설치된 광센서 어레이(32)에 각 파장의 빛이 검출된다. 광센서 어레이에 의하여 검출된 빛의 각 파장에 대한 신호는 순차적으로 전자적 주사신호에 따라 직렬로 출력되며 신호처리기(33)에 의하여 적분 및 증폭된 다음 디지탈 신호로 변환된다.본 발명에 의한 고속 다채널 겹살 분광광도계는 제어컴퓨터(34)에 의하여 모든 작동이 이루어지며 제어컴퓨터(34)의 주요한 역할은 광도계의 기계적인 작동(빛가리개의 개폐, 겹살 광선택기의 작동, 광원의 개폐등)과 전자적 주사신호 및 광센서 작동신호들을 만들어 내며, 신호처리기(33)에 의하여 얻어진 시료의 스펙트럼 데이타를 분석하여 처리한다. 또한 사용자 인터페이스(35)에 의하여 키보드와 디스플레이 장치를 통하여 사용자의 명령을 받고 필요한 정보를 표시한다.본 발명에 의한 분광광도계는 외부의 컴퓨터(36)과 통신할 수 있어 모든 기기의 작동과 측정데이타의 전송을 외부의 컴퓨터에 의하여 조종이 가능하도록 하였다. 또한, 분광광도계를 원격제어에 의한 공정에 응용할 수 있도록 인터넷에 연결할 수 있도록 TCP/IP 엔진(37)을 부착하였다.The high-speed scanning multi-channel spectrophotometer using the optical sensor array of the present invention for achieving the above object, and a light collecting device and a shader for condensing and selecting light from a light source having a wide wavelength range of ultraviolet and visible light; A branched optical fiber for branching the collected light in two directions; A double layer optical selector for automatically passing two optical fibers at high speed by passing the light split in two directions by the branched fiber according to a user program and automatically passing the two samples at high speed; A spectroscope for spatially dispersing the light passing through the doublet photoselector according to a wavelength by an internal mirror and a diffraction grating, and detecting the spectroscopic light as light of each wavelength in an optical sensor array installed at a focal plane; After the optical signal detected by the optical sensor array undergoes signal processing such as integration, amplification, filtering, etc., it is converted into digital by an analog-to-digital converter and outputted in series according to the electronic scanning signal. A signal processor; Mechanical operation of the photometer (opening and closing of the blindfold, operation of the double layer light selector, opening and closing of the light source) and electronic scanning signals and optical sensor operation signals are generated, and the spectral data of the sample obtained by the signal processor 33 is analyzed and processed. Control computer; And a high speed scanning multichannel spectrophotometer using an optical sensor array comprising a user interface for receiving user commands and displaying necessary information via a keyboard and a display device. It is preferable that the operation of all devices and transmission of measurement data can be remotely controlled by an external computer through a computer and a TCP / IP engine that can be connected to the Internet. The spectrometer 31 includes an electronic blindfold that alternately selects the light passing through the optical fiber from the analyte sample and the reference sample, a first reflective mirror to change direction, and light incident at the entrance through the spectrometer slit. A second reflecting mirror to reflect, a third reflecting mirror to reflect light back through the entrance slit, A diffraction beam, a fourth reflecting mirror which reflects the incident light from the surface according to the wavelength and reflects the spectroscopic light back to the focal plane, and measures the intensity of light linearly focused on the focal plane Preferably, the present invention comprises an optical sensor array input to a control computer. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of a high-speed scanning multi-channel spectrophotometer of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating the optical principle, FIG. 3 is a block diagram of the high speed scanning multichannel spectrophotometer of the present invention, FIG. 4 is an optical block diagram of the high speed scanning multichannel spectrophotometer of the present invention, and FIG. An optical selection apparatus of a sand-type multichannel spectrophotometer. The high-speed scanning multi-channel spectrophotometer according to the above drawings has a wide wavelength range in the ultraviolet and visible region. A light collecting device and a blindfold 25 for collecting and selecting the light emitted from the light source 24 having the light, a branched optical fiber 26 for branching the focused light in two directions, and a branched optical fiber 26. The light splitter in which the light split in two directions passes through the analysis sample 27 and the reference sample 28 according to a user program, respectively, automatically selects two lights at high speed, and then passes the optical fiber 29 again. And, the light passing through the layered light selector is spatially dispersed according to the wavelength by an internal mirror and a diffraction grating, and the spectroscopic light is detected and output as light of each wavelength by an optical sensor array 32 installed on a focal plane. The optical signal detected by the spectrometer 31 and the optical sensor array 32 is subjected to signal processing such as integration, amplification, filtering, etc., and then converted into digital by an analog-to-digital converter. Injection scene A signal processor 33 for outputting in series according to a call, a mechanical operation of the photometer (opening and closing of a blindfold, operation of a double light selector, opening and closing of a light source) and an electronic scanning signal and an optical sensor operating signal, A control computer 34 for analyzing and processing the spectral data of the sample obtained by the signal processor 33, and a user interface 35 for receiving a user's command and displaying necessary information through a keyboard and a display device. The external computer 36 and the TCP / IP engine 37 which can be connected to the Internet allow remote control of the operation and transmission of measurement data by the external computer 36. The spectrometer 31 of the high-speed scanning multi-channel spectrophotometer includes an electronic light shader 42 which alternately selects light passing through the optical fibers 40 and 41 from the analysis sample and the reference sample. The first reflection mirrors 46 and 47 for changing the direction, the second reflection mirror 49 positioned at the entrance to reflect the light incident through the spectrometer slit 48, and the light passing through the entrance slit. The reflected third reflecting mirror 44, the diffracted bal 45 where these lights are incident, and the incident light in the diffracted bal 45 are spatially dispersed at the surface according to the wavelength to refocus the spectroscopic light again. And a fourth reflection mirror 43 for reflecting to the surface 50, and an optical sensor array 32 for measuring the intensity of the light condensed linearly on the focal plane and inputting it to the control computer 34. The operation of the scanning multichannel spectrophotometer will be described. Attached drawings As shown in FIG. 2, light from a light source 24 having a wide wavelength range in the ultraviolet and visible light range is collected by a light concentrator and a shader 25. It enters into the optical fiber 26 branched through. The light of the light source is divided into two directions by the pruned optical fiber and passes through the analysis sample 27 and the reference sample 28, respectively, and the light passing through the optical fiber enters the overlapping light selector 30 along the optical fiber 29. . The primary role of the double layer photoselector is to automatically select two lights passing through the reference sample and the analytical sample to the spectrometer 31 at high speed according to the user's program. Light entering the spectrometer is spatially dispersed according to the wavelength by mirrors and diffraction gratings inside the spectroscope, and light of each wavelength is detected by the optical sensor array 32 installed on the focal plane of the spectroscopic light. The signals for each wavelength of light detected by the photosensor array are sequentially output in series according to the electronic scan signal, integrated and amplified by the signal processor 33, and then converted into digital signals. The channel overlap spectrophotometer is fully operated by the control computer 34, and the main role of the control computer 34 is the mechanical operation of the photometer (opening and closing of the blindfold, operation of the double light selector, opening and closing of the light source) and electronics. The scanning signal and the optical sensor operation signals are generated, and the spectral data of the sample obtained by the signal processor 33 is analyzed and processed. In addition, the user interface 35 receives a user's command through a keyboard and a display device and displays necessary information. The spectrophotometer according to the present invention can communicate with an external computer 36 to operate and measure data of all devices. The transmission is controlled by an external computer. In addition, a TCP / IP engine 37 is attached to connect to the Internet so that the spectrophotometer can be applied to a process by remote control.
본 발명에 의한 분광광도계는 광원으로 텅스텐-할로겐 램프를 사용하여 가시광선영역과 근적외선 파장영역의 스펙트럼을 측정하였으며 자외선 영역의 스펙트럼을 측정하고자 할때는 Xe 램프를 사용하였다. 광원으로부터 나오는 빛은 렌즈를 이용하여 집광시켰으며 집광된 빛은 두가닥의 광섬유가 합쳐진 부분에 입사되도록 하였다. 광원의 빛이 계속적으로 시료에 조사될 시 발생할 수 있는 센서의 암전류 증가와 시료의 화학반응에 의한 변형등을 막기 위하여 빛차단기(shutter)를 집광기의 끝부분에 설치하여 스펙트럼을 측정시에만 전자 솔레노이드에 의하여 빛차단기를 열어 빛이 시료에 공급되도록 하였다. 광섬유는 자외선 영역의 빛이 통과할 수 있는 수정재질의 광섬유를 사용하였다. 광섬유의 입출구에는 빛의 분산에 의한 손실을 막고 광학적인 정밀성을 높이기 위하여 광섬유와의 연결부에 광섬유용 미세렌즈를 사용하여 서로 연결시켰다.도 3에 도시된 분석시료(27),기준시료(28), 그리고 분광기(31)의 연결부등에 해당 미세렌즈를 부착하였다. 기준시료와 분석시료로부터 나오는 빛은 광섬유(29)에 의하여 겹살 광선택기(30)에 연결되며 겹살 광선택기와 프로그램에 따라 분석시료와 기준시료중 어느 한쪽의 빛만이 선택되어 분광기(31)에 입사된다.In the spectrophotometer according to the present invention, a tungsten-halogen lamp was used as a light source to measure the spectrum of visible and near infrared wavelengths, and an Xe lamp was used to measure the spectrum of ultraviolet rays. The light from the light source was collected using a lens, and the collected light was incident on the combined portion of the two optical fibers. In order to prevent the increase of the dark current of the sensor and the deformation caused by chemical reaction of the sample, which can occur when the light of the light source is continuously irradiated on the sample, the light solenoid is installed at the end of the light collector. The light breaker was opened to allow light to be supplied to the sample. As the optical fiber, a crystal optical fiber that can pass light in the ultraviolet region is used. At the entrance and exit of the optical fiber, the optical fiber microlenses were connected to each other in order to prevent the loss due to the dispersion of light and to increase the optical precision. The analysis sample 27 and the reference sample 28 shown in FIG. Then, the microlenses were attached to the connection part of the spectrometer 31. The light from the reference sample and the analytical sample is connected to the optical fiber selector 30 by the optical fiber 29, and only one of the analytical sample and the reference sample is selected according to the optical fiber optical selector and the program, and then enters the spectrometer 31. do.
분광기의 광학적인 내부구조를 도 4에 도시하였다. 분석시료와 기준시료로부터 나오는 빛은 광섬유(40)(41)에서 전자식 빛가리개(42)에 의하여 교대로 선택되면 제 1반사거울(46),(47)에 의하여 방향이 바뀌어 분광기 입구 제 2반사거울(49)에서 반사되어 분광기 슬릿(48)를 통하여 분광기로 입사된다. 분광기의 입구슬릿을 통과한 빛은 다시 분광기내 제 3반사거울(44)에 의하여 반사되어 회절발(45)에 입사된다. 회절발은 입사광의 파장에 따라 표면에서 공간적인 분산을 시키며 파장별로 분광된 빛은 다시 제 4반사거울(43)에 의하여 촛점면(50)에 파장별로 다른 위치에 선형으로 모이게 된다. 파장별로 분산되어 촛점면에 선형으로 모인 빛은 광센서 어레이(32)에 의하여 그 세기가 측정되며, 제어컴퓨터의 주사신호에 따라 광센서 어레이로부터 각파장의 빛의 세기에 비례하는 아날로그 신호가 직렬로 출력된다. 광센서 어레이로부터 직렬로 나오는 신호는 적분, 증폭, 필터링등의 신호처리 과정을 거친후 아날로그 신호변환기(analog-to-digital converter)에 의하여 디지탈화 된다.The optical internal structure of the spectrometer is shown in FIG. 4. When the light from the analytical sample and the reference sample are alternately selected by the electronic blindfold 42 in the optical fiber 40, 41, the direction is changed by the first reflecting mirrors 46, 47 and the second reflection of the spectroscope inlet. Reflected at the mirror 49 is incident to the spectrometer through the spectrometer slit 48. The light passing through the inlet slit of the spectrometer is reflected by the third reflecting mirror 44 in the spectrometer and is incident on the diffraction grating 45. The diffraction grating makes spatial dispersion on the surface according to the wavelength of the incident light, and the light spectroscopically collected by the wavelength is linearly gathered at different positions for each wavelength on the focal plane 50 by the fourth reflecting mirror 43. The intensity of light scattered by wavelength and collected linearly on the focal plane is measured by the optical sensor array 32, and an analog signal proportional to the intensity of light of each wavelength is serially transmitted from the optical sensor array according to the scanning signal of the control computer. Is output. Signals coming out in series from the optical sensor array are processed by signal processing such as integration, amplification, filtering, etc., and then digitalized by an analog-to-digital converter.
기준시료와 분석시료로부터 나오는 빛은 광섬유(40),(4l)에 의하여 겹살 광선택기(30)에 각각 연결된다. 겹살 광선택기의 주요한 역할은 프로그램과 솔레노이드에 의하여 기준시료와 분석시료로부터 나오는 두개의 빛중 어느 하나를 선택하여 분광기로 보내는것이다. 도 5에 광선택기의 작동원리를 도시하였다. 두개의 구멍이 뚫린 얇은 판으로 만든 빛가리개를 겹살 광선택기의 입구에 설치한 다음 솔레노이드로 좌우로 움직일 수 있도록 하여 기준시료와 분석시료중 어느 하나의 빛만이 통과되고 다른쪽의 빛은 빛가리개에 의하여 차단되도록 하였다. 일단 겹살 광선택기 내부로 들어간 빛은 두개의 반사거울에 의하여 분광기의 입구슬릿에 입사되게 하여 해당 빛이 분광되어 광센서 어레이에 검출된다.The light from the reference sample and the analyte sample is connected to the optical fiber selector 30 by the optical fibers 40 and 4l, respectively. The primary role of the doublet photoselector is to select one of the two lights from the reference sample and the analyte by the program and solenoid and send it to the spectrometer. 5 shows the operation principle of the optical selector. A light shade made of two perforated thin plates is installed at the entrance of the double-layered light selector, which can be moved left and right with a solenoid so that only one of the reference sample and the analyte sample is passed, while the other light is placed on the light shader. To be blocked. Once the light enters the doublet photoselector, the light is incident on the inlet slit of the spectroscope by the two reflecting mirrors so that the light is spectroscopically detected by the optical sensor array.
광센서 어레이는 선형으로 제작된 광다이오드 어레이 (photodiode array, PDA)와 전하결합 소자 (charge coupled device, CCD)가 분광기 검출기로 많이 쓰이고 있으며, 부분적으로 2차원 구조의 CCD도 쓰이고 있다. 이러한 광센서 어레이는 용도에 따라 다양한 종류가 있으며 본 발명에서는 분광광도계의 용도에 맞도록 신호감응범위가 크고 (large dynamic range), 신호대 잡음비 (S/N)가 큰 과학기기용 광센서 어레이를 사용하였다. 이러한 광센서 어레이들은 1인치에 128 - 2,048개의 센서가 선형 어레이로 집적되어 있으며 소자의 종류에 따라 감응파장 범위가 다양하다. 또한 센서칩의 표면에 얇은 박막을 입혀 파장에 대한 감도를 조절하여 사용하기도 한다. 일반적으로 가시광선 영역에서 가장 잘 감응하며 자외선 영역과 적외선 영역에 사용하기 위해서는 특별히 제작된 센서소자들을 사용한다. 필요시 선형센서 대신 2차원 구조의 광센서 어레이를 사용하기도 한다.The optical sensor array is a linear photodiode array (PDA) and a charge coupled device (CCD) as a spectrometer detector, and partly two-dimensional CCD is also used. There are various types of such optical sensor arrays according to the application. In the present invention, optical sensor arrays for scientific instruments having a large signal dynamic range and a large signal-to-noise ratio (S / N) are used to meet the purpose of the spectrophotometer. It was. These photo sensor arrays are integrated in a linear array of 128-2,048 sensors per inch, and the wavelength range varies depending on the type of device. In addition, a thin film is coated on the surface of the sensor chip to adjust the sensitivity to the wavelength. In general, it responds best in the visible region and uses specially designed sensor elements for use in the ultraviolet and infrared regions. If necessary, a two-dimensional array of optical sensors may be used instead of linear sensors.
본 발명에 의한 분광광도계는 기존의 분광광도계와 비교시 여러 가지면에서 우수한 장점들을 가지고 있다.The spectrophotometer according to the present invention has advantages in many respects when compared with a conventional spectrophotometer.
첫째, 본 발명에 의한 분광광도계는 다채널 분광광도계이다. 기존의 기계적인 파장주사형 분광광도계는 여러 파장에 대한 스펙트럼을 얻기 위하여 모터등 움직이는 기계적 장치를 이용하여 데이타를 측정하므로 광학적 안정성이 떨어지고 시간이 많이 걸리는 단점이 있었다. 또한 분광광도계가 광검출기, 기계적 장치, 광학 시스템을 모두 가지고 있어 크기가 크고 무거워 화학공정의 온-라인 제어등 장비의 응용성이 떨어진다. 그러나 본 발명에 의한 분광광도계는 수많은 광센서들이 선형으로 집적된 광센서 어레이를 사용하므로 광학장치에 움직이는 광학부품을 전혀 사용하지 않아 광학적 안정성이 매우 뛰어나다. 또한 전파장에 대한 시료의 스펙트럼은 전자적인 주사에 의하여 얻기 때문에 불과 수십 ms 내에 전파장 스펙트럼을 측정할 수 있다. 또한, 소형 칩형태의 광검출기를 사용하므로 소형으로 제작이 가능하며 가벼워 공정제어등 다양한 분야에 쉽게 응용이 가능하다.First, the spectrophotometer according to the present invention is a multichannel spectrophotometer. Conventional mechanical wavelength scanning spectrophotometers have the disadvantage of poor optical stability and time consuming because data is measured using moving mechanical devices such as motors to obtain spectra for various wavelengths. In addition, because the spectrophotometer has a photodetector, a mechanical device, and an optical system, the size and weight of the spectrophotometer are insignificant, making it less suitable for equipment such as on-line control of chemical processes. However, since the spectrophotometer according to the present invention uses a photo sensor array in which a large number of optical sensors are linearly integrated, the optical stability is excellent because no optical components are used in the optical device. In addition, since the spectrum of a sample with respect to the electric field is obtained by electronic scanning, the electric field spectrum can be measured in only a few tens of ms. In addition, since it uses a small chip type photodetector, it can be manufactured in a small size and is light, so that it can be easily applied to various fields such as process control.
두번째, 본 발명에 의한 분광광도계는 겹살 분광광도계이다. 겹살형 분광분석 방법에 의하여 기준시료와 분석시료를 고속으로 동시에 분석할 수 있는 다채널 겹살 분광분석기는 화합물 시료의 전파장에 대한 스펙트럼을 고속으로(수십 ms) 측정할 수 있어 다양한 분야에 응용시 실시간 화합물의 분석과 공정제어가 가능하다.Second, the spectrophotometer according to the present invention is a double layer spectrophotometer. The multi-channel doublet spectrometer, which can simultaneously analyze the reference sample and the analytical sample at high speed by the doublet type spectroscopic method, can measure the spectrum of the radio wave of the compound sample at high speed (several tens of ms) and apply it to various fields. Real-time compound analysis and process control are possible.
또한, 겹살형 분광분석법에 의한 시료를 분석시 실험적인 번거로움이 줄어들게 되며, 실시간으로 기준시료와 분석시료를 동시에 측정하게 되어 실험적인 오차와 기기적인 오차를 줄일 수 있어 시료분석의 재현성과 정밀성을 높일 수 있으므로 궁극적으로 분광광도계의 검출한계를 낮출 수 있다.In addition, the experimental cumbersomeness is reduced when analyzing the sample by the double layer spectroscopy method, and by measuring the reference sample and the analysis sample at the same time in real time, the experimental error and the mechanical error can be reduced, so that the reproducibility and precision of the sample analysis can be reduced. As a result, the detection limit of the spectrophotometer can be lowered.
세번째, 본 발명에 의한 분광광도계는 저렴한 비용으로 제작이 가능하다. 광센서 어레이와 광섬유를 사용하기 때문에 소형화가 가능하고 모터등 움직이는 기계적인 장치없이 전자적인 주사방식에 의하여 스펙트럼 데이타를 얻기 때문에 기존의 기계적인 단일채널 분광광도계에 저렴한 비용으로 제작이 가능하다.Third, the spectrophotometer according to the present invention can be manufactured at low cost. Since optical sensor array and optical fiber are used, miniaturization is possible, and spectral data is obtained by electronic scanning method without moving mechanical devices such as motors, so it can be manufactured at low cost with existing mechanical single channel spectrophotometer.
네번째, 본 발명에 의한 분광광도계는 단일 광학시스템을 사용하고 있으며 움직이는 광학부품을 사용하는 기존의 겹살분광기와 비교시 광학적으로 안정성이 뛰어나다. 기존의 단일채널 겹살형 분광광도계에 비하여 광학시스템은 전혀 움직이는 부분이 없으므로 스펙트럼의 파장 재현성이 매우 우수하다. 본 발명에 의한 분광광도계는 겹살 광선택기를 사용하고 있으나 이는 빛을 분광기 외부에서 차단하는 역할을 할뿐 기기의 광학시스템의 광로를 바꾸거나 광학부품의 위치를 바꾸지 않기 때문에 광학적으로 매우 안정하다.Fourth, the spectrophotometer according to the present invention uses a single optical system and is superior in optical stability as compared with a conventional doublet spectrometer using moving optical components. Compared to the conventional single channel double layer spectrophotometer, the optical system has no moving parts, and thus the wavelength reproducibility of the spectrum is excellent. Although the spectrophotometer according to the present invention uses a double layer optical selector, it serves to block light from outside the spectrometer and is very optically stable because it does not change the optical path of the optical system of the device or the position of the optical component.
다섯번째, 기기의 작동이 자동화되어 있으며 인터넷을 통한 원격분석등 응용성이 매우 큰 장비이다. 본 발명에 의한 분광광도계는 기기에 내장된 제어컴퓨터에 의하여 기기의 작동을 자동화 하고 있으며, 외부의 컴퓨터와 통신이 가능하고 내장된 TCP/IP 엔진에 의한 인터넷 접속이 가능하다. 따라서, 외부의 컴퓨터에 의하여 시료의 분석과정을 자동화 할 수 있으므로 화학 공정제어에 쉽게 응용될 수 있으며, 인터넷 접속에 의한 기기의 제어가 가능하므로 원거리에 설치된 장비를 운전자 없이 사무실내에서 언제나 손쉽게 시료의 분석이 가능하므로 응용성이 매우 크다.Fifth, the operation of the equipment is automated and it is very applicable equipment such as telemetry through the Internet. The spectrophotometer according to the present invention automates the operation of the device by means of a control computer built into the device, and can communicate with an external computer and access the Internet by the built-in TCP / IP engine. Therefore, the analysis process of the sample can be automated by an external computer, so it can be easily applied to chemical process control, and the device can be controlled by internet connection. Applicability is very large because analysis is possible.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0035979A KR100406838B1 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0035979A KR100406838B1 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010079209A KR20010079209A (en) | 2001-08-22 |
| KR100406838B1 true KR100406838B1 (en) | 2003-11-19 |
Family
ID=19711261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0035979A KR100406838B1 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100406838B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170000934U (en) | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 이기흔 | The concentration measuring apparatus of the photoactive material mixed |
| KR102522278B1 (en) | 2021-10-29 | 2023-04-17 | 주식회사 신코 | High-speed absorbance measurement microplate reader using a dual array sensor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711846B1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-04-30 | 주식회사 신코 | Signal detection apparatus synchronously operated with standard clock signal and spectrophotometer having the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01321325A (en) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Hitachi Ltd | Spectroscope |
| JPH06307933A (en) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Shimadzu Corp | Multiwavelength spectrophotometer |
| JPH08254464A (en) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Yokogawa Electric Corp | Spectrographic device |
-
2001
- 2001-06-22 KR KR10-2001-0035979A patent/KR100406838B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01321325A (en) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Hitachi Ltd | Spectroscope |
| JPH06307933A (en) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Shimadzu Corp | Multiwavelength spectrophotometer |
| JPH08254464A (en) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Yokogawa Electric Corp | Spectrographic device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170000934U (en) | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 이기흔 | The concentration measuring apparatus of the photoactive material mixed |
| KR102522278B1 (en) | 2021-10-29 | 2023-04-17 | 주식회사 신코 | High-speed absorbance measurement microplate reader using a dual array sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010079209A (en) | 2001-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7440098B2 (en) | Spectroscope and method of performing spectroscopy utilizing a micro mirror array | |
| EP2188604B1 (en) | Spectrometer for measuring moving sample material and the method | |
| US8345234B2 (en) | Self calibration methods for optical analysis system | |
| US7564547B2 (en) | Spectroscopy system | |
| US7397561B2 (en) | Spectroscopy system | |
| US7834999B2 (en) | Optical analysis system and optical train | |
| US8154726B2 (en) | Optical analysis system and method for real time multivariate optical computing | |
| CN106323471B (en) | A kind of hypersensitive spectral method of detection and system based on DLP technology and compressive sensing theory | |
| US5615008A (en) | Optical waveguide integrated spectrometer | |
| JPS6218859B2 (en) | ||
| CN111175282A (en) | Raman spectrometer based on objective signal acquisition | |
| US5973780A (en) | Echelle spectroscope | |
| KR100406838B1 (en) | Fast Scanning Double Beam Spectrophotometer for Multichannel Spectroscopy | |
| KR101764704B1 (en) | Apparatus for Measuring Toxin | |
| Stark et al. | NIR instrumentation technology | |
| JP5206322B2 (en) | Spectrophotometer | |
| KR102130418B1 (en) | Dazaja spectrometer | |
| KR100406029B1 (en) | Fast Scanning Multichannel Multiple Beam Spectrophotmeter | |
| Merenda et al. | Portable NIR/MIR Fourier-transform spectrometer based on a common path lamellar grating interferometer | |
| CN110887816B (en) | Active and passive dual-mode spectrometer | |
| CN110887817B (en) | Active and passive dual-mode spectrum detection method | |
| Zhang et al. | The current status and development of OD measurement technique | |
| JPS63191035A (en) | Spectral analyzer | |
| JPH0359443A (en) | Device for spectrochemical analysis | |
| Chadha et al. | Dedicated monolithic infrared spectrometer for process monitoring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| 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: 20121105 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131105 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141103 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151202 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161103 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171102 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181031 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191105 Year of fee payment: 17 |