KR100573641B1 - 샘플내의 구성성분의 3차원 분포를 분석하는 방법 및디바이스 - Google Patents

샘플내의 구성성분의 3차원 분포를 분석하는 방법 및디바이스 Download PDF

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Abstract

샘플(sample)을 분석하는 디바이스 및 방법은: 샘플(3)의 위치를 정하는 샘플 위치지정 유닛(1); 샘플(3)의 제1 및 제2 표면 각각에 적어도 하나의 전자기 방사빔을 제공하는 방사 발생 유닛(16); 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송된 방사로부터 적어도 하나의 영상을 제공하는 영상화 유닛(23); 영상화 유닛(23)에 의해 제공된 영상을 포착하여 그에 대응하는 신호를 발생하는 검출기 유닛(25); 및 검출기 유닛(25)으로부터 수신된 신호에 동작하여 샘플(3)에서 적어도 하나의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 신호를 발생하는 분석 유닛(61)을 포함한다.
방사 발생 유닛, 샘플 위치지정 유닛, 영상화 유닛, 검출기 유닛, 분석 유닛.

Description

샘플내의 구성성분의 3차원 분포를 분석하는 방법 및 디바이스 {METHOD AND DEVICE FOR ANALYSING THE THREE-DIMENSIONAL DISTRIBUTION OF A COMPONENT IN A SAMPLE}
본 발명은 샘플, 특히 태블릿(tablet), 캡슐(capsule), 또는 벌크 파우더(bulk powder)를 분석하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
EP-A-0767369는 근적외선 방사를 사용하여 전송 측정을 실행하는 샘플 분석용 디바이스를 설명한다. 그러나, 이 디바이스는 샘플의 내용에 대해, 전형적으로 샘플에서 특정한 구성성분의 양에 대해 제한된 정보만을 제공할 수 있고, 예를 들면 샘플에서 하나 이상의 구성성분의 3차원 분포에 대한 상세한 정보를 제공할 수 없다.
본 발명의 목적은 샘플, 특히 태블릿, 캡슐, 또는 벌크 파우더, 특별히 다중 유닛의 펠릿(pellet) 시스템 태블릿이나 캡슐을 분석하는 방법 및 디바이스로, 그 샘플에서 하나 이상의 구성성분의 3차원 분포에 대해 정보를 제공할 수 있는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.
<발명의 요약>
따라서, 본 발명은 샘플을 분석하는 디바이스를 제공하고, 이는: 샘플의 위 치를 정하는 샘플 위치지정 유닛; 샘플의 제1 및 제2 표면 각각에 적어도 하나의 전자기 방사빔을 제공하는 방사 발생 유닛; 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송된 방사로부터 적어도 하나의 영상을 제공하는 영상화 유닛; 영상화 유닛에 의해 제공된 영상을 포착하여 그에 대응하는 신호를 발생하는 검출기 유닛; 및 검출기 유닛으로부터 수신된 신호에 동작하여 샘플에서 적어도 하나의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 신호를 발생하는 분석 유닛을 포함한다.
바람직하게, 샘플 위치지정 유닛은 사용시 샘플이 통과되는 트랙(track)을 포함한다.
한 실시예에서, 샘플 위치지정 유닛은 샘플들이 트랙을 통해 단계적인 방식으로 이동되도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 샘플 위치지정 유닛은 샘플들이 트랙을 통해 연속적으로 이동되도록 구성된다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 조준된다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 수렴된다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 발산된다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 실질적으로 샘플의 각 표면에 수직이다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 샘플의 각 표면에 대해 각도를 이룬다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 실질적으로 샘플의 각 표면을 전부 비추도록 범위가 정해진다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 샘플의 각 표면 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해진다.
한 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛은 사용시 적어도 하나의 방향으로 방사빔 중 적어도 하나를 이동시키고, 그에 의해 샘플의 각 표면에 걸쳐 실질적으로 전부 방사빔 중 적어도 하나를 주사하도록 구성된다.
바람직하게, 샘플의 제1 및 제2 표면은 대향되는(oppositly-directed) 표면이다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 가시광선이다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 적외선 방사이다.
보다 바람직하게, 적외선 방사는 근적외선 영역내에 있다.
보다 바람직하게, 적외선 방사는 700 내지 1700 nm, 특히 700 내지 1300 nm의 파장에 대응하는 범위에서 주파수를 갖는다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 x-선 방사이다.
바람직하게, 방사 발생 유닛은 적어도 하나의 방사 소스와 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다.
바람직하게, 방사 발생 유닛은 또한 각 방사 소스의 이동 확산체 다운스트림(diffuser downstream)을 포함한다.
바람직하게, 방사 발생 유닛은 또한 각 방사 소스의 분극제 다운스트림(polarizer downstream)을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛은 제1 및 제2 방사 소스 및 관련 광학 소자를 포함하고, 각 방사 소스는 샘플의 제1 및 제2 표면을 각각 비추도록 적어도 하나의 방사빔을 제공한다.
한 실시예에서, 임의의 방사 소스 또는 각 방사 소스는 레이저, 바람직하게 다이오드 레이저(diode laser)를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 임의의 방사 소스 또는 각 방사 소스는 발광 다이오드(light-emitting diode)를 포함한다.
바람직하게, 영상화 유닛은 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 적어도 하나의 방사 영상을 제공하도록 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다.
보다 바람직하게, 영상화 유닛은 또한 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사를 분극화하도록 적어도 하나의 분극제를 포함한다.
보다 바람직하게, 영상화 유닛은 또한 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공하도록 적어도 하나의 빔 스플리터(beam splitter)를 포함한다.
한 실시예에서, 빔 스플리터는 주파수 의존 빔 스플리터를 포함하고, 이는 적어도 하나의 광학 소자와 함께, 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 빔 스플리터는 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 비주파수 의존 빔 스플리터와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터를 포함하고, 빔 스플리터와 필터는 적어도 하나의 광학 소자와 함께, 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 빔 스플리터는 전송 격자(grating)를 포함하고, 이는 적어도 하나의 광학 소자와 함께, 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 빔 스플리터는 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 프리즘 어레이(prism array)와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터를 포함하고, 프리즘 어레이와 필터는 적어도 하나의 광학 소자와 함께, 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 빔 스플리터는 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 다수의 렌즈와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터를 포함하고, 렌즈와 필터는 적어도 하나의 광학 소자와 함께, 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공한다.
바람직하게, 검출기 유닛은 적어도 하나의 검출기를 포함한다.
한 실시예에서, 검출기 유닛은 단일 검출기를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 검출기 유닛은 다수의 검출기를 포함한다.
한 바람직한 실시예에서, 검출기 또는 적어도 하나의 검출기는 2차원 어레이 검출기이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 각 검출기는 어레이 검출기의 서브-어레이(sub-array)이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 검출기 또는 적어도 하나의 검출기는 1차원 어레이 검출기이다.
한 실시예에서, 검출기 유닛은 사용시 적어도 하나의 검출기가 이동되어 영상화 유닛에 의해 제공된 영상을 포착하도록 구성된다.
바람직하게, 적어도 하나의 검출기는 CMOS 칩, CCD 칩, 또는 촛점면 어레이(focal plane array) 중 임의의 것을 포함한다.
본 발명은 또한 샘플을 분석하는 방법을 제공하고, 이는: 샘플을 제공하는 단계; 적어도 하나의 전자기 방사빔으로 각각 샘플의 제1 및 제2 표면을 비추는 단계; 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송된 방사를 영상화하는 단계; 영상화된 방사를 포착하여 그에 대응하는 신호를 발생하는 단계; 및 영상화된 방사에 대응하는 신호에 동작하여 샘플에서 적어도 하나의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
한 실시예에서, 샘플은 비추어지는 동안 정지한다.
또 다른 실시예에서, 샘플은 비추어지는 동안 이동한다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 조준된다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 수렴된다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 발산된다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 실질적으로 샘플의 각 표면에 수직이다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 샘플의 각 표면에 대해 각도를 이룬다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 샘플의 각 표면을 실질적으로 전부 비추도록 범위가 정해진다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 샘플의 각 표면 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해지고, 샘플의 각 표면은 방사빔 중 적어도 하나를 주사함으로서 실질적으로 전부 비추어진다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 샘플의 각 표면 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해지고, 샘플의 각 표면은 방사빔 중 적어도 하나를 주사하도록 샘플을 이동시킴으로서 실질적으로 전부 비추어진다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 선의 형태이다.
바람직하게, 샘플의 제1 및 제2 표면은 대향되는 표면이다.
바람직하게, 방사는 단일 주파수, 단일 주파수 대역, 다수의 단일 주파수, 또는 다수의 주파수 대역을 포함한다.
한 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 연속적이다.
또 다른 실시예에서, 방사빔 중 적어도 하나는 펄스화된다.
바람직하게, 각 펄스에서 방사의 주파수 또는 주파수 대역은 다르다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 가시광선이다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 적외선 방사이다.
보다 바람직하게, 적외선 방사는 근적외선 영역내에 있다.
보다 바람직하게, 적외선 방사는 700 내지 1700 nm, 특히 700 내지 1300 nm의 파장에 대응하는 범위에서 주파수를 갖는다.
바람직하게, 방사빔 중 적어도 하나는 x-선 방사이다.
바람직하게, 방사를 영상화하는 단계는 샘플의 제1 및 제2 표면 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분석 디바이스의 소자를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 디바이스에서 샘플 위치지정 유닛을 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 디바이스에서 방사 발생 유닛을 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 디바이스에서 영상화 유닛 및 검출기 유닛을 도시하는 도면.
도 5는 도 1의 디바이스에 대해 다른 영상화 유닛을 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 영상화 유닛에 대한 제1 형태의 빔 스플리터(beam splitter)를 도시하는 도면.
도 7은 도 5의 영상화 유닛에 대한 제2 형태의 빔 스플리터를 도시하는 도 면.
도 8은 도 5의 영상화 유닛에 대한 제3 형태의 빔 스플리터를 도시하는 도면.
도 9는 도 5의 영상화 유닛에 대한 제4 형태의 빔 스플리터를 도시하는 도면.
도 10은 도 5의 영상화 유닛에 대한 제5 형태의 빔 스플리터를 도시하는 도면.
도 11은 제1 샘플의 제1 표면을 통해 전송되는 방사의 분석 유닛에 의해 발생된 영상을 도시하는 도면.
도 12는 제1 샘플의 제2 표면을 통해 전송되는 방사의 분석 유닛에 의해 발생된 영상을 도시하는 도면.
도 13은 제2 샘플의 제1 표면을 통해 전송되는 방사의 분석 유닛에 의해 발생된 영상을 도시하는 도면.
도 14는 제2 샘플의 제2 표면을 통해 전송되는 방사의 분석 유닛에 의해 발생된 영상을 도시하는 도면.
도 15는 도 13의 영상에 대응하는 그레이 명암도(grey shade)의 함수로 강도의 히스토그램(histogram)을 도시하는 도면.
도 16은 도 14의 영상에 대응하는 그레이 명암도의 함수로 강도의 히스토그램을 도시하는 도면.
도 17은 도 1의 디바이스에 대해 다른 검출기 유닛을 도시하는 도면.
도 18은 도 1의 디바이스에 대해 다른 방사 발생 유닛을 도시하는 도면.
도 19는 도 1의 디바이스에 대해 또 다른 방사 발생 유닛을 도시하는 도면.
도 20은 도 1의 디바이스에 대해 또 다른 방사 발생 유닛, 다른 영상화 유닛, 및 다른 검출기 유닛을 도시하는 도면.
도 21은 도 1의 디바이스에 대해 또 다른 방사 발생 유닛을 도시하는 도면.
본 발명은 본 실시예에서 테블릿(tablet) 또는 캡슐(capsule)인 샘플(3)을 유도하여 그 위치를 정하고 실질적으로 대향되는 제1(3a) 및 제2(3b) 표면을 제공하는 샘플 위치지정 유닛(1)을 포함한다. 샘플 위치지정 유닛(1)은 본 실시예에서 전자기 방사에 투명한 물질로 형성된 원통형 부분인 베이스(5) 및 트랙(7)을 포함하여, 이를 통해 샘플(3)이 연속적으로 통과되고, 이 경우에는 각 샘플(3)이 분석하는 동안 이동되거나, 단계적인 방식으로 각 샘플(3)이 분석하는 동안 실제로 정지되어 있다. 샘플 위치지정 유닛(1)은 또한 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a,3b)에 각각 인접하게 배치된 제1 및 제2 차폐 플레이트(shield plate)(12,13)를 포함한다. 차폐 플레이트(12,13)는 각각 방사가 통과될 수 있는 윈도우를 정의하는 개구(aperture)(14,15)를 포함한다. 실제로, 차폐 플레이트(12,13)의 개구(14,15)는 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a,3b) 보다 약간 더 작게 크기가 정해진다. 이 방식으로, 영상화 유닛(23)에 전해지는 모든 방사는 차폐 플레이트(12,13)의 개구(14,15)를 통과하여 샘플(3)에 전해지므로, 차폐 플레이트(12,13)는 개구(14,15)의 외부 방사에 대한 블록으로 작용한다.
디바이스는 또한 샘플(3)을 비추는 전자기 방사를 발생하는 방사 발생 유닛(16)을 포함한다. 본 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 소정의 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 구성된다. 특별히 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 특히 근적외선 영역에서 좁은 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 구성된다. 다른 방법의 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 단일 주파수, 다수의 단일 주파수, 또는 각각이 양호하게 좁은 대역을 갖는 다수의 주파수 대역을 포함하는 방사를 제공하도록 구성될 수 있다. 부가하여, 방사는 연속적이거나 펄스화될 수 있다.
방사 발생 유닛(16)은 분극제(18), 확산체(19), 빔 스플리터(20), 제1 내지 제3 미러(21a, 21b, 21c), 제1 및 제2 렌즈(22a, 22b), 및 제1 내지 제4 차폐 플레이트(23a, 23b, 23c, 23d)를 포함하여, 샘플을 통해 양방향으로, 즉 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b) 등으로 전송 측정이 이루어지고 샘플(3)의 양 표면으로부터, 즉 제1 및 제2 표면(3a,3b)으로부터 반사율 측정이 이루어지도록 허용하는 다수의 광학 소자(18, 19, 20, 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 23a, 23b, 23c, 23d) 및 적어도 하나의 방사 소스(17)를 포함한다. 본 실시예에서, 분극제(18)는 완전하게 분극화된 방사를 제공하도록 적어도 하나의 방사 소스(17)의 다운스트림에 제공된다. 본 실시예에서, 전형적으로 회전 또는 진동 소자인 확산체(19)는 적어도 하나의 방사 소스(17)가 예를 들어 레이저일 때 일어날 수 있는 스페클(speckle)을 방지하도록 적어도 하나의 방사 소스(17)의 다운스트림에 배치된다. 특별히 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 영상화 유닛(23)으로 방사가 제공되는 섬유 다발(도시되지 않음)을 포함한다. 특별히 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 방사 소스(17)는 아크(arc) 램프와 같은 가시광선의 소스, x선의 소스, 다이오드 레이저나 발광 다이오드(LED)와 같은 레이저 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 특별히 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 샘플(3)이 선택적으로 조사될 수 있는 전형적으로 발광 다이오드 레이저나 다이오드 레이저의 적층형인 다수의 방사 소스(17)를 포함한다. 본 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 각각 한 각도로 방향이 정해지고 실질적으로 균일하게 샘플(3)의 제1 및 제2 표면의 전체 면적을 비추는 조준된 방사빔을 제공하도록 구성된다. 이 구성은 유리하게 더 높은 입사각에서, 샘플(3)이 없을 때, 방사가 영상화 유닛(23) 및 검출기 유닛(25)에 전해지지 않아 그에 대한 손상이 발생되지 않게 한다. 특별히 바람직한 실시예에서, 디바이스는 또한 샘플(3)이 주어지지 않을 때 방사가 향하는 비반사 소자(도시되지 않은)를 포함한다. 다른 방법의 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 실질적으로 직교하여 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a,3b)으로 향하는 조준된 방사빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 방사가 제공되는 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a,3b) 이외의 범위에 수렴점이 위치하는 수렴 방사빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 발산 방사빔을 제공하도록 구성될 수 있다.
이후 설명될 바와 같이, 적어도 하나의 방사 소스(17), 빔 스플리터(20), 미러(21a, 21b, 21c), 및 차폐 플레이트(23a, 23b, 23c, 23d)는 검출기 유닛(25)이 개별 전송 및 반사 영상을 포착하도록 동작하게 구성된다. 제1 구성에서, 적어도 하나의 방사 소스(17)는 빔 스플리터(20) 및 제1 미러(21a)를 통해서 샘플(3)의 제1 표면(3a)에만 방사를 제공하여, 방사가 제2 차폐 플레이트(23b)에 의해 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 전해지지 않도록 방지되고, 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사가 제3 차폐 플레이트(23c)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사 영상이 제공된다. 제2 구성에서는 적어도 하나의 방사 소스(17)가 빔 스플리터(20) 및 제1 미러(21a)를 통해서 샘플(3)의 제1 표면(3a)에만 방사를 제공하여, 방사가 제2 차폐 플레이트(23b)에 의해 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 전해지지 않도록 방지되고, 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)으로의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사가 제4 차폐 플레이트(23d)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제2 및 제3 미러(21b, 21c)를 통해 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사 영상이 제공된다. 제3 구성에서는 적어도 하나의 방사 소스(17)가 빔 스플리터(20)를 통해서 샘플(3)의 제2 표면(3b)에만 방사를 제공하여, 방사가 제1 차폐 플레이트(23a)에 의해 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 전해지지 않도록 방지되고, 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사가 제4 차폐 플레이트(23d)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제2 및 제3 미러(21b, 21c)를 통해 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사 영상이 제공된다. 제4 구성에서는 적어도 하나의 방사 소스(17)가 빔 스플리터(20)를 통해서 샘플(3)의 제2 표면(3b)에만 방사를 제공하여, 방사가 제1 차폐 플레이트(23a)에 의해 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 전해지지 않도록 방지되고, 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)으로의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사가 제3 차폐 플레이트(23c)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사 영상이 제공된다. 사용시, 방사는 검출기(25)가 각 전송 및 반사 영상을 포착하기 위해 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)으로 동시에 또는 번갈아 선택적으로 제공된다.
디바이스는 또한 영상화 유닛(23) 및 검출기 유닛(25)을 포함하고, 영상화 유닛(23)은 샘플(3)로부터 수신된 방사 영상을 검출기 유닛(25)에 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 영상화 유닛(23)은 수신된 방사를 완전히 분극화하기 위한 분극제(26)와, 본 실시예에서 적어도 하나의 렌즈인 적어도 하나의 광학 소자(27)를 포함하고, 검출기 유닛(25)은 영상화된 방사를 포착하기 위한 적어도 하나의 검출기(29)를 포함한다. 본 실시예에서, 적어도 하나의 검출기(29)는 2차원 어레이 검출기, 특별히 CMOS 칩, CCD 칩, 또는 촛점면 어레이를 포함한다. 특별히 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 검출기(29)는 InGaAs 카메라를 포함한다. 특별히 바람직한 실시예에서, 영상화 유닛(23)은 또한 영상화된 방사가 적어도 하나의 검출기(29)에 제공되는 섬유 다발(도시되지 않은)을 포함한다. 대부분의 바람직한 실시예에서, 섬유 다발의 각 섬유 또는 섬유 그룹은 분리된 검출기(29)에 연결된다.
특별히 바람직한 실시예에서는 샘플(3)내에 하나 이상의 구성성분의 3차원 분포에 대해 정보를 더 제공하기 위해, 디바이스가 다수의 다른 단일 주파수, 또는 각각이 바람직하게 좁은 대역을 갖는 주파수 대역의 방사를 사용하여 샘플(3)을 분 석하도록 구성된다.
한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 샘플(3)이 비추어지는 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역의 방사를 선택적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 실제로, 이는 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역으로 각각 방사 펄스를 제공하도록 방사 발생 유닛(16)을 구성하고 각 펄스로 검출기 유닛(25)을 트리거(trigger)함으로서 이루어질 수 있다. 각각 단일 주파수 또는 주파수 대역의 방사로 샘플(3)을 조사할 때, 검출기 유닛(25)은 추후 설명될 바와 같이 분석 유닛(61)에 의해 동작이 가해질 다수의 분리된 영상을 수신한다.
또 다른 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 영상화 유닛(23)이 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역의 영상을 둘 이상 검출기 유닛(25)에 제공하는 빔 스플리터(31)를 더 포함할 수 있다. 둘 이상의 영상이 검출기 유닛(25)에 제공되는 경우, 검출기 유닛(25)은 대응하는 수의 검출기(29)나 각 영상이 차례로 제공되는 단일 주파수(29)를 포함한다. 다수의 검출기(29)가 사용되는 한 실시예에서, 검출기(29)는 각각 검출기(29)를 정의하는 다수의 서브-어레이를 갖는 단일 칩상에 제공될 수 있다. 빔 스플리터(31)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 한 형태로, 도 6에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(31)는 적어도 하나의 렌즈(27)로부터 수신된 영상 I를 제1 주파수 또는 주파수 대역의 제1 영상 I1 및 제2 주파수 또는 주파수 대역의 제2 영상 I2으로 분리하는 주파수 의존 빔 스플리터(33)를 포함한다. 또 다른 형태로, 도 7에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(31)는 적어도 하나의 렌즈(27)로부터 수신된 영상 I를 동일한 2개의 구성성분으로 분리하는 비주파수 의존 빔 스플리터(35), 제1 주파수 또는 주파수 대역의 제1 영상 I1을 제공하도록 구성성분 중 하나를 필터링하는 제1 필터(37), 및 제2 주파수 또는 주파수 대역의 제2 영상 I2을 제공하도록 다른 구성성분을 필터링하는 제2 필터(39)를 포함한다. 또 다른 형태로, 도 8에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(31)는 적어도 하나의 렌즈(27)로부터 수신된 영상 I을 제1 주파수 또는 주파수 대역의 제1 영상 I1 및 제2 주파수 또는 주파수 대역의 제2 영상 I2으로 분리하는 전송 격자(grating)(41)를 포함한다. 또 다른 형태로, 도 9에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(31)는 적어도 하나의 렌즈(27)로부터 수신된 영상 I를 2개의 동일한 구성성분으로 분리하는 프리즘 어레이(prism array)(43), 제1 주파수 또는 주파수 대역의 제1 영상 I1을 제공하도록 구성성분 중 하나를 필터링하는 제1 필터(45), 및 제2 주파수 또는 주파수 대역의 제2 영상 I2을 제공하도록 다른 구성성분을 필터링하는 제2 필터(47)를 포함한다. 또 다른 형태로, 도 10에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(31)는 적어도 하나의 렌즈(27)로부터 수신된 영상 I를 동일한 제1, 제2, 및 제3 구성성분으로 각각 분리하는 제1, 제2, 및 제3 렌즈(49, 51, 53), 제1 주파수 또는 주파수 대역의 제1 영상 I1을 제공하도록 제1 구성성분을 필터링하는 제1 필터(55), 제2 주파수 또는 주파수 대역의 제2 영상 I2을 제공하도록 제2 구성성분을 필터링하는 제2 필터(57), 및 제3 주파수 또는 주파수 대역의 제3 영상 I3을 제공하도록 제3 구성성분을 필터링하는 제3 필터(59)를 포함한다.
디바이스는 또한 관련 정보를 신호로 추출하도록 하나 이상의 검출기(29)로부터 수신된 신호에 동작하는 처리 수단(도시되지 않은)을 갖춘 분석 유닛(61)을 포함한다. 추출된 신호는 조제 샘플에서의 활성 성분이나 첨가제(excipient)와 같이, 부분적으로 샘플(3)에서 하나 이상의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 하나 이상의 2차원 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이(도시되지 않은)에 제공된다. 예를 들어, 도 11 및 도 12는 각각 캐리어 매트릭스(carrier matrix)에 균일하게 분포된 구성성분을 포함하는 제1 샘플(3)의 대향되는 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 통해 전송되는 방사로부터 발생된 영상을 도시하고, 도 13 및 도 14는 각각 캐리어 매트릭스에 균일하지 않게 분포된 구성성분을 포함하는(구성성분이 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 인접한 일정 두께로 한정된) 제2 샘플(3)의 대향되는 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 통해 전송되는 방사로부터 발생된 영상을 도시한다. 이들 영상에서는 더 환하거나 더 짙은 영상이 구성성분을 나타낸다. 한 눈에도 명확한 바와 같이, 제2 샘플(3)의 제2 표면(3b)을 통해 전송된 방사인 도 14의 영상은 구별되게 환한 영역을 포함하지 않아 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 인접하여 구성성분이 주어지지 않음을 나타낸다. 즉, 도 13 및 도 14는 샘플에서 한 구성성분의 3차원 분포를 결정하기 위해 샘플을 통하여 단일 방향으로 전송된 영상 방사가 충분하지 않음을 명확하게 증명한다. 추출된 신호는 각각 그레이 스케일 벡터(grey scale vector)로 변환되어, 예를 들면, 그레이 스케일의 함수로 강도를 나타내는 히스토그램(histogram)의 발생을 위해 추출된 신호를 수학적으로 나타내고 제공된다. 도 11 내지 도 14의 영상에서, 각 영상은 8-비트 영상이지만, 진보된 해상도를 위해 각 영상은 예를 들어, 24-비트 영상이 될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 도 15 및 도 16은 각각 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같은 제2 샘플(3)로부터의 전송 영상에 대응하는 히스토그램을 나타낸다. 샘플(3) 균질성(homogeneity)의 척도로, 단일변량 또는 다중변량의 영상 분석 기술이 히스토그램에 적용될 수 있다: 주요 구성성분 분석, 부분적 최소 제곱 분석, 또는 신경 네트워크 분석이 일반적인 다중변량의 영상 분석 기술이다. 이러한 척도는 측정될 때, 샘플(3)에서 구성성분의 3차원 분포에 상관될 수 있다. 이 변환 신호는 이어서 예를 들어 믹싱 시스템의 제어 및 샘플 분류에서의 처리 제어를 위해 샘플(3)의 제작 장비로 제공될 수 있다. 바람직한 본 실시예에서, 분리된 히스토그램은 샘플(3)의 각 표면(3a, 3b)을 통해 전송된 방사에서 발생되는 단일 영상으로부터 발생된다. 다른 방법의 실시예에서는 각 전송 측정에서 발생된 영상이 병합되어 사실상 단일 히스토그램으로 동작된다. 또 다른 실시예에서, 히스토그램은 각 전송 측정에서 발생되는 다수의 영상으로부터 발생될 수 있고, 이어서 분리되어 동작되거나 동작되기 이전에 병합될 수 있다.
샘플(3)이 샘플 위치지정 유닛(1)의 트랙(7)을 통해 연속적으로 이동하고 있는 제1 사용 모드에서, 방사 발생 유닛(16)은 소정의 위치에 있을 때 그 앞에서 단일 주파수나 주파수 대역의 방사로, 또는 다수의 단일 주파수나 주파수 대역을 갖 는 방사로 각 샘플(3)을 비추도록 작동된다. 특별히 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 각 샘플(3)의 소정의 위치를 확인하는 센서(도시되지 않은)로부터 신호를 수신하면 작동된다. 동시에, 검출기 유닛(25)은 샘플(3)로부터 수신된 방사 영상을 검출하고, 분석 유닛(61)은 샘플(3)에서 하나 이상의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 관련 정보를 정보로 추출하고, 추출된 정보는 이어서 변환되어 이후 사용된다.
샘플(3)이 샘플 위치지정 유닛(1)의 트랙(7)을 통해 단계적인 방식으로 이동되는 제2 사용 모드에서, 방사 발생 유닛(16)은 소정의 위치에서 정지될 때 그 앞에서 단일 주파수나 주파수 대역의 방사로, 또는 다수의 단일 주파수나 주파수 대역을 갖는 방사로 각 샘플(3)을 비추도록 작동된다. 그렇지 않은 경우, 디바이스는 상술된 제1 모드와 같이 동작한다.
상술된 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 실질적으로 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각의 전체 면적 및 2차원 어레이 검출기인 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 검출기(29)를 비추도록 구성되고, 동시에 전체 샘플 영상을 포착한다. 그러나, 다른 구성도 가능한 것으로 생각된다.
한 실시예에서는 도 17에 도시된 바와 같이, 디바이스가 상술된 바람직한 실시예에서와 똑같은 방사 발생 유닛(16)을 포함하지만, 2차원 어레이 검출기 대신에, 적어도 하나의 검출기(29)가 한 방향으로 샘플 영상을 포착하기에 충분한 길이이고 분해된 시간을 근거로 전체 샘플 영상을 포착하도록 직교 방향으로 이동되는 1차원 어레이 검출기, 특별히 CMOS 칩, CCD 칩, 또는 촛점면 어레이이다. 본 실시예에서, 검출기 유닛(25)은 사용중인 방사가 통과되고 그 뒤에 적어도 하나의 검출기(29)가 배치되는 방향으로 확장된 좁은 슬릿(65)을 갖는 플레이트(63)를 포함하고, 적어도 하나의 검출기(29)와 플레이트(63)는 분해된 시간을 근거로 전체 샘플 영상을 포착하도록 직교 방향으로 일제히 함께 이동된다.
또 다른 수정에서는 도 18에 도시된 바와 같이, 디바이스가 상술된 바람직한 실시예에서와 똑같은 검출기 유닛(25)을 포함하지만, 방사 발생 유닛(16)이 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 실질적으로 전부 비추도록 균일하게 구성되는 대신에, 방사 발생 유닛(16)은 사용시 샘플(3)의 각 표면(3a, 3b)에 걸쳐 직교 방향으로 주사되는 한 방향으로 방사선을 발생하도록 구성된다. 본 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 빔 스플리터(20)의 업스트림에 사용시 방사가 제공되는 한 방향으로 확장된 좁은 슬릿(69)을 갖는 플레이트(67)를 포함하고, 플레이트(67)는 사용시 실질적으로 샘플(3)의 각 표면(3a, 3b)의 전체 면적을 방사선으로 주사하도록 직교 방향으로 이동된다. 본 실시예에서, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 검출기(29)는 1차원 또는 2차원 어레이 검출기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 검출기(29)가 1차원 어레이 검출기인 경우, 검출기 유닛(25)은 상술된 제1 수정과 똑같은 구성을 갖고, 검출기 유닛(25)의 플레이트(63)는 사용시 분해된 시간을 근거로 전체 샘플을 포착하도록 방사 발생 유닛(16)에서 플레이트(67)와 함께 일제히 직교 방향으로 이동된다.
또 다른 수정에서는 도 19에 도시된 바와 같이, 디바이스가 상술된 바람직한 실시예에서와 똑같은 검출기 유닛(25)을 포함하지만, 방사 발생 유닛(16)이 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 실질적으로 전부 균일하게 비추도록 구성되는 대신에, 방사 발생 유닛(16)은 한 방향으로 방사선을 발생하도록 구성된다. 본 실시예에서, 샘플 위치지정 유닛(1)의 트랙(7)은 각 샘플(3)이 방사선에 대해 그를 통하여 이동되도록 구성된다. 이 방식에서 실질적으로, 샘플(3)의 각 표면(3a, 3b)의 전체 면적은 방사선으로 주사된다. 본 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 사용시 방사가 제공되는 한 방향으로 확장된 좁은 슬릿(73)을 갖는 빔 스플리터(20)의 업스트림에 배치되는 플레이트(71)를 포함한다. 이 방식으로, 전체 샘플 영상은 샘플(3)이 플레이트(71)에서 슬릿(73)을 통과하는 방사선에 대해 샘플 위치지정 유닛(1)의 트랙(7)을 통해 이동될 때 분해된 시간을 근거로 포착된다. 본 실시예에서, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 검출기(29)는 1차원 또는 2차원 어레이 검출기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 검출기(29)가 1차원 어레이 검출기인 경우, 검출기 유닛(25)은 상술된 제1 수정에서와 똑같은 구성을 갖지만, 검출기 유닛(25)내의 적어도 하나의 검출기(29) 및 플레이트(63)는 검출기 유닛(25)에서 적어도 하나의 검출기(29) 및 플레이트(63)내의 슬릿(65)이 방사 발생 유닛(16)에서 플레이트(71)내의 슬릿(73)과 정렬되도록 하는 위치에 고정된다.
상술된 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 공통적으로 샘플(3)에서 영상화 유닛(23)으로 방사를 제공하도록 구성된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 한가지 수정에서, 방사 발생 유닛(16)은 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사와 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사를 모두, 또한 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송된 방 사와 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사를 모두 분리하여 제공하도록 제2 및 제3 미러(21b, 21c)와 제3 및 제4 차폐 플레이트(23c, 23d)를 생략함으로서 구성된다. 그에 대응하여, 영상화 유닛(23)은 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사와 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사를 모두 수신하기 위해 제1 분극제(26a) 및 적어도 하나의 제1 광학 소자(27a), 본 실시예에서는 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 또한 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사와 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사를 모두 수신하기 위해 제2 분극제(26b) 및 적어도 하나의 제2 광학 소자(27b), 다시 본 실시예에서는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 검출기 유닛(25)은 적어도 하나의 제1 렌즈(27a)에 의해 영상화된 방사를 수신하는 적어도 하나의 제1 검출기(29a) 및 적어도 하나의 제2 렌즈(27b)에 의해 영상화된 방사를 수신하는 적어도 하나의 제2 검출기(29b)를 포함한다. 제1 구성에서, 빔 스플리터(20) 및 제1 미러(21a)를 통한 적어도 하나의 방사 소스(17)는 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하고, 방사는 제2 차폐 플레이트(23b)에 의해 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 전해지지 않는다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 제1 검출기(29a)에는 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사의 영상이 제공되고, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 제2 검출기(29b)에는 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송된 방사의 영상이 제공된다. 제 2 구성에서, 적어도 하나의 방사 소스(17)는 빔 스플리터(20)를 통해 샘플(3)의 제2 표면(21b)에 방사를 제공하고, 방사는 제1 차폐 플레이트(23a)에 의 해 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 전해지지 않는다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 제1 검출기(29a)에는 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 제2 검출기(29b)에는 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송된 방사의 영상이 제공되고, 검출기 유닛(25) 중 적어도 하나의 제2 검출기(29b)에는 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사의 영상이 제공된다. 사용시, 방사는 바람직하게 검출기 유닛(25)이 각각 전송 및 반사 영상을 포착하기 위해 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)으로, 동시에 또는 번갈아, 선택적으로 제공된다.
상술된 바람직한 실시예에서, 방사 발생 유닛(16)은 적어도 하나의 방사 소스(17)가 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)에 모두 방사를 제공하도록 구성된다. 한가지 수정에서, 도 21에 도시된 바와 같이, 방사 발생 유닛(16)은 샘플(3)의 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)에서 전송 측정을 실행하고 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사 측정을 실행하기 위해 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a), 및 샘플(3)의 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)에서 전송 측정을 실행하고 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사 측정을 실행하기 위해 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 방사를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b)를 포함한다. 방사 발생 유닛(16)은 또한 샘플(3)을 통해 양방향으로 전송 측정이 이루어지고 샘플(3)의 양 표면(3a, 3b)으로부터 반사 측정이 이루어지도록 허용하는 제1 및 제2 분극제(18a, 18b), 제1 및 제2 확산체(19a, 19b), 제1 및 제2 미러(21a, 21b), 제1 및 제2 렌즈(22a, 22b), 또한 제1 및 제2 차폐 플레이트(23a, 23b)를 포함한 다수의 광학 소자(18a, 18b, 19a, 19b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b)를 포함한다. 이후 설명될 바와 같이, 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a), 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b), 제1 및 제2 미러(21a, 21b), 또한 제1 및 제2 차폐 플레이트(23a, 23b)는 검출기 유닛(25)이 각각 전송 및 반사 영상을 포착하도록 동작가능하게 구성된다. 제1 구성에서, 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b)는 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 방사를 제공하지 않고, 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a)는 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하여, 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 의해 반사된 방사는 제1 차폐 플레이트(23a)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송된 방사의 영상이 제공된다. 제2 구성에서, 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b)는 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 방사를 제공하지 않고, 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a)는 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하여, 제1 표면(3a)에서 제2 표면(3b)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사는 제2 차폐 플레이트(23b)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제1 및 제2 미러(21a, 21b)를 통해 샘플(3)의 제1 표면(3a)으로부터 반사된 방사의 영상이 제공된다. 제3 구성에서, 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a)는 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하지 않고, 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b)는 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 방사를 제공하여, 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사는 제2 차폐 플레이트(23b)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 제1 및 제2 미러(21a, 21b)를 통해 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사의 영상이 제공된다. 제4 구성에서, 적어도 하나의 제1 방사 소스(17a)는 샘플(3)의 제1 표면(3a)에 방사를 제공하지 않고, 적어도 하나의 제2 방사 소스(17b)는 샘플(3)의 제2 표면(3b)에 방사를 제공하여, 제2 표면(3b)에서 제1 표면(3a)의 방향으로 샘플(3)을 통해 전송되는 방사는 제1 차폐 플레이트(23a)에 의해 저지된다. 이 방식으로, 검출기 유닛(25)에는 샘플(3)의 제2 표면(3b)으로부터 반사된 방사의 영상이 제공된다. 사용시, 방사는 바람직하게 검출기 유닛(25)이 각각 전송 및 반사 영상을 포착하기 위해 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)으로, 동시에 또는 번갈아, 선택적으로 제공된다.
마지막으로, 본 발명은 바람직한 실시예로 설명되었고 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 많은 방법으로 수정될 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (63)

  1. 샘플을 분석하는 디바이스에 있어서,
    샘플(3)의 위치를 정하는 샘플 위치지정 유닛(1);
    상기 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각에 적어도 하나의 전자기 방사빔을 제공하는 방사 발생 유닛(16) ― 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b)은 대향되는(oppositely-directed) 표면임 ―;
    상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송된 방사로부터 적어도 하나의 영상을 제공하는 영상화 유닛(23);
    상기 영상화 유닛(23)에 의해 제공된 영상을 포착하여 그에 대응하는 신호를 발생하는 검출기 유닛(25); 및
    상기 검출기 유닛(25)으로부터 수신된 신호에 동작하여 상기 샘플(3)에서 적어도 하나의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 신호를 발생하는 분석 유닛(61)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 위치지정 유닛(1)은 사용시 상기 샘플(3)들이 통과되는 트랙(track)(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샘플 위치지정 유닛(1)은 상기 샘플(3)들이 상기 트랙(7)을 통해 단계 적인 방식으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 샘플 위치지정 유닛(1)은 상기 샘플(3)들이 상기 트랙(7)을 통해 연속적으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 조준되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 수렴되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 발산되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 실질적으로 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)에 수직인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)에 대해 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)을 실질적으로 전부 비추도록 범위가 정해지는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b) 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해지는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방사 발생 유닛(16)은 사용시 적어도 하나의 방향으로 상기 방사빔 중 상기 적어도 하나를 이동시키고, 그에 의해 상기 방사빔 중 상기 적어도 하나를 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)에 걸쳐 실질적으로 전부 주사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 삭제
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 가시광선인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 적외선 방사인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적외선 방사는 근적외선 영역내에 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적외선 방사는 700 내지 1700 nm의 파장에 대응하는 범위에서 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 x-선 방사인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 발생 유닛(16)은 적어도 하나의 방사 소스(17, 17a, 17b)와 적어도 하나의 광학 소자(18, 18a, 18b, 19, 19a, 19b, 20, 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 23a, 23b, 23c, 23d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방사 발생 유닛(16)은 상기 각 방사 소스(17, 17a, 17b)의 다운스트림(downstream)에서 이동 확산체(diffuser)(19, 19a, 19b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 방사 발생 유닛(16)은 상기 각 방사 소스(17, 17a, 17b)의 다운스트림에서 적어도 하나의 분극제(polarizer)(18, 18a, 18b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 방사 발생 유닛(16)은 제1 방사 소스(17a), 제2 방사 소스(17b), 및 관련 광학 소자(18a, 18b, 19a, 19b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b)를 포함하고, 상기 각 방사 소스(17a, 17b)는 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 각각 비추도록 적어도 하나의 방사빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  23. 제19항에 있어서,
    임의의 상기 방사 소스 또는 각 방사 소스(17, 17a, 17b)는 레이저(laser)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  24. 제19항에 있어서,
    임의의 상기 방사 소스 또는 각 방사 소스(17, 17a, 17b)는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 영상화 유닛(23)은 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 적어도 하나의 방사 영상을 제공하도록 적어도 하나의 광학 소자(27, 27a, 27b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 영상화 유닛(23)은 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사를 분극화하도록 적어도 하나의 분극제(26, 26a, 26b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 영상화 유닛(23)은 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공하도록 적어도 하나의 빔 스플리터(beam splitter)(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(31)는 주파수 의존 빔 스플리터(33)를 포함하고, 상기 빔 스플리터(33)는 상기 적어도 하나의 광학 소자(27)와 함께, 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상(I1, I2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(31)는 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 비주파수 의존 빔 스플리터(35)와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 상기 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터(37, 39)를 포함하고,
    상기 빔 스플리터(35)와 상기 필터(37, 39)는 상기 적어도 하나의 광학 소자(27)와 함께, 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상(I1, I2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(31)는 전송 격자(grating)(41)를 포함하고, 상기 전송 격자(41)는 상기 적어도 하나의 광학 소자(27)와 함께, 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상(I1, I2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(31)는 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 프리즘 어레이(43)와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 상기 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터(45, 47)를 포함하고,
    상기 프리즘 어레이(43)와 상기 필터(45, 47)는 상기 적어도 하나의 광학 소자(27)와 함께, 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상(I1, I2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(31)는 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사를 다수의 구성성분으로 분리하는 다수의 렌즈(49, 51, 53) 와, 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 방사를 제공하도록 상기 각 구성성분을 각각 필터 처리하는 다수의 필터(55, 57, 59)를 포함하고,
    상기 렌즈(49, 51, 53)와 상기 필터(55, 57, 59)는 적어도 하나의 광학 소자(27)와 함께, 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상(I1, I2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 검출기 유닛(25)은 적어도 하나의 검출기(29, 29a, 29b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  34. 제33항에 있어서,
    단일 검출기(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  35. 제33항에 있어서,
    다수의 검출기(29a, 29b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 검출기(29)는 2차원 어레이 검출기인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 각 검출기(29, 29a, 29b)는 어레이 검출기의 서브-어레이인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 검출기(29)는 1차원 어레이 검출기인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 검출기 유닛(25)은 사용시 상기 적어도 하나의 검출기(29, 29a, 29b)가 이동되어 상기 영상화 유닛(23)에 의해 제공된 영상을 포착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  40. 제33항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 검출기(29, 29a, 29b)는 CMOS 칩, CCD 칩, 또는 촛점면 어레이(focal plane array) 중 임의의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  41. 샘플을 분석하는 방법에 있어서,
    샘플(3)을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 전자기 방사빔으로 각각 상기 샘플(3)의 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 비추는 단계;
    상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b)을 통해 전송된 방사를 영상화하는 단계;
    상기 영상화된 방사를 포착하여 그에 대응하는 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 영상화된 방사에 대응하는 신호에 동작하여 상기 샘플(3)에서 적어도 하나의 구성성분의 3차원 분포를 나타내는 신호를 발생하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 샘플(3)은 비추어지는 동안 정지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 샘플(3)은 비추어지는 동안 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 조준되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 수렴되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 발산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 실질적으로 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)에 수직인 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나의 주축은 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)에 대해 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)을 실질적으로 전부 비추도록 범위가 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b) 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해지고, 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)은 상기 방사빔 중 상기 적어도 하나를 주사하도록 상기 샘플(3)을 주사함으로써 실질적으로 전부 비추어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b) 보다 작은 면적을 비추도록 범위가 정해지고, 상기 샘플(3)의 상기 각 표면(3a, 3b)은 상기 방사빔 중 상기 적어도 하나를 주사하도록 상기 샘플(3)을 이동시킴으로써 실질적으로 전부 비추어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제50항에 있어서,
    상기 방사빔 중 상기 적어도 하나는 선의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b)은 대향되는 표면인 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사는 단일 주파수, 단일 주파수 대역, 다수의 단일 주파수, 또는 다수의 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 연속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 펄스화된 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제56항에 있어서,
    각 펄스에서 상기 방사의 주파수 또는 주파수 대역은 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 가시광선인 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 적외선 방사인 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 적외선 방사는 근적외선 영역내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 적외선 방사는 700 내지 1700 nm의 파장에 대응하는 범위에서 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 중 적어도 하나는 x-선 방사인 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사를 영상화하는 상기 단계는 상기 샘플(3)의 상기 제1 및 제2 표면(3a, 3b) 각각을 통해 전송되는 방사로부터 다른 단일 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 다수의 영상을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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