KR101433268B1 - Apparatus and method for detecting foreign material using terahertz metamaterials - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치는 테라헤르츠 주파수 영역에서 반응하는 테라헤르츠 메타 물질과, 테라헤르츠 주파수를 생성하여 상기 테라헤르츠 메타 물질로 조사하는 테라헤르츠파 생성부와, 상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출하는 추출부 및 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질 내부에 이물질이 존재한다고 판단하는 판단부를 포함한다.The apparatus for detecting a foreign object using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention includes a terahertz meta-material that reacts in a terahertz frequency region, a terahertz wave generating unit that generates a terahertz frequency and irradiates the terahertz- An extraction unit for extracting a resonance frequency by analyzing a terahertz wave transmitted through the terahertz meta-material, and a determination unit for determining that foreign matter exists in the terahertz meta-material when the extracted resonant frequency is different from a reference resonant frequency .
Description
테라헤르츠(THz) 메타물질(Metamaterial)을 이용하여 이물질을 검출함으로써, 이물질을 고감도로 검출할 수 있는 기술에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology capable of detecting a foreign substance with high sensitivity by detecting a foreign substance using a terahertz (THz) metamaterial.
생물학적 요소로 이루어진 감지물질을 이용하여 병원선 세균의 검출을 신속하게 할 수 있는 임피던스 바이오 센서에 관한 기술은 '한국공개특허 번호 : 10-2009-0085913, 출원인 : 대한민국(관리부서:농촌진흥청), 발명의 명칭 : 식중독균 검출용 임피던스 바이오 센서 및 이를 이용한 검출 방법'에 개시되어 있다.
A technology relating to an impedance biosensor capable of rapidly detecting a bacterial pathogen using a biological substance is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0085913, Applicant: Korea (Administration Division: Rural Development Administration) : Impedance biosensor for detecting food poisoning bacteria and detection method using the same.
테라헤르츠(THz) 메타물질(Metamaterial)에 테라헤르츠파를 조사하고, 테라헤르츠 메타물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 테라헤르츠 메타물질에 이물질이 존재하는지를 검출함으로써, 이물질을 정확하고 용이하게 검출할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
Terahertz (THz) Metamaterial is irradiated with terahertz waves, and the terahertz wave transmitted through the terahertz meta-material is analyzed to detect the existence of foreign matter in the terahertz meta-material, so that the foreign matter can be detected accurately and easily We want to provide a technology that can do this.
본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치는 테라헤르츠 주파수 영역에서 반응하는 테라헤르츠 메타 물질과, 테라헤르츠 주파수를 생성하여 상기 테라헤르츠 메타 물질로 조사하는 테라헤르츠파 생성부와, 상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출하는 추출부 및 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질 내부에 이물질이 존재한다고 판단하는 판단부를 포함한다.The apparatus for detecting a foreign object using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention includes a terahertz meta-material that reacts in a terahertz frequency region, a terahertz wave generating unit that generates a terahertz frequency and irradiates the terahertz- An extraction unit for extracting a resonance frequency by analyzing a terahertz wave transmitted through the terahertz meta-material, and a determination unit for determining that foreign matter exists in the terahertz meta-material when the extracted resonant frequency is different from a reference resonant frequency .
추출부는 상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량 또는 흡수량을 측정하고, 측정된 투과량 또는 흡수량에 기초하여 공명 주파수를 측정할 수 있다.The extractor may measure the transmission or absorption of the terahertz wave passing through the terahertz metamaterial by frequency and measure the resonant frequency based on the measured transmission or absorption.
테라 헤르츠 메타 물질은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되어 캐패시던스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함할 수 있다.The terahertz meta-material may include a first pattern region formed with a gap between the patterns and forming a capacitance, and a second pattern region forming an inductance with a long bar- have.
테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치는 상기 테라헤르츠 메타 물질이 일측면에 패터닝되고, 투명 또는 반투명인 기판을 더 포함할 수 있다.The apparatus for detecting foreign matter using a terahertz meta-material may further include a substrate on which the terahertz meta-material is patterned, and which is transparent or translucent.
기준 공명 주파수는 테라헤르츠 메타 물질 내부에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수이다.
The reference resonance frequency is the resonance frequency extracted when there is no foreign matter in the terahertz metamaterial.
본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법은 테라헤르츠 주파수를 생성하여 테라헤르츠 메타 물질로 조사하는 단계와, 상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출하는 단계 및 추출된 공명 주파수와 기준 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질 내부에 이물질이 존재한다고 판단하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting a foreign object using a terahertz meta-material, comprising the steps of generating a terahertz frequency and irradiating the terahertz wave with a terahertz meta-material, analyzing a terahertz wave passing through the terahertz meta- Extracting a resonance frequency, and determining that a foreign matter exists in the terahertz meta-material when the extracted resonance frequency is different from a reference frequency.
추출하는 단계는 상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량 또는 흡수량을 측정하는 단계 및 측정된 투과량 또는 흡수량에 기초하여 공명 주파수를 측정하는 단계를 포함한다.The step of extracting includes measuring a transmission or absorption amount of the terahertz wave passing through the terahertz metamaterial by frequency and measuring a resonant frequency based on the measured transmission amount or absorption amount.
테라 헤르츠 메타 물질은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되어 캐패시던스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함한다.The terahertz meta-material includes a first pattern region formed with a gap between the patterns and forming a capacitance, and a second pattern region forming an inductance with a long bar-shaped pattern.
기준 공명 주파수는 테라헤르츠 메타 물질 내부에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수이다.
The reference resonance frequency is the resonance frequency extracted when there is no foreign matter in the terahertz metamaterial.
개시된 발명에 따르면 테라헤르츠파 및 테라헤르츠 메타 물질을 이용하여 공명 주파수를 추출하고, 추출된 공명 주파수의 변화에 기초하여 테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 포함되었는지 여부를 판단함으로써, 이물질을 정확하고 용이하게 검출할 수 있다.
According to the disclosed invention, a resonance frequency is extracted using a terahertz wave and a terahertz meta-material, and based on the change in the extracted resonance frequency, it is determined whether or not a foreign substance to be detected on the terahertz meta- , It is possible to accurately and easily detect foreign matter.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 이물질 유무에 따라 변화되는 공명 주파수를 측정한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram of a foreign matter detecting apparatus using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a view for explaining a foreign matter detecting apparatus using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining an experimental result of measuring a resonance frequency which varies depending on the presence or absence of foreign matter.
4 is a flowchart illustrating a foreign matter detection method using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.FIG. 1 is a block diagram of a foreign matter detecting apparatus using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 테라헤르츠파 생성부(110), 테라헤르츠 메타 물질(120), 추출부(130) 및 판단부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a foreign
테라헤르츠파 생성부(110)는 테라헤르츠(THz)파를 생성할 수 있다. 테라헤르츠파 생성부(110)는 생성된 테라헤르츠파를 테라헤르츠 메타 물질(120)로 조사할 수 있다. The terahertz
테라헤르츠 메타 물질(120)에는 이물질 검출 대상 물질이 도포될 수 있다. 이물질 검출 대상 물질은 수동 또는 자동으로 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포될 수 있다. 테라헤르츠 메타 물질(120)은 테라헤르츠 주파수 영역에서 반응하는 물질이다. 이물질 검출 대상 물질은 이물질을 포함하는 다양한 물질이다. 이물질은 세균(bacteria), 고세균(archaea), 곰팡이(mold), 바이러스(virus) 및 효모(yeast) 등과 같은 미생물, 미세 금속, 미세 비금속 등과 같은 다양한 종류의 물질일 수 있다.The terahertz meta-
테라 헤르츠 메타 물질(120)은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되어 캐패시던스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함할 수 있다. 제 1 패턴 영역은 일정한 간격(gap)을 두고 형성된 패턴이면 족하므로, 간격(gap)을 형성하는 다양한 형태의 모양일 수 있다. 제 2 패턴 영역은 긴 바(bar) 형태의 패턴이면 족하므로, 긴 바(bar) 형태를 갖는 다양한 형태의 모양일 수 있다.The terahertz meta-
테라 헤르츠 메타 물질(120)은 투명 또는 반투명 기판(미도시)의 일측면에 패터닝되어 형성될 수 있다. 기판은 투명 또는 반투명의 재질일 수 있다.The terahertz meta-
추출부(130)는 테라헤르츠 메타 물질(120)을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. The
예를 들면, 추출부(130)는 테라헤르츠 메타 물질(120)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정할 수 있다. 추출부(130)는 측정된 주파수별 투과량에 기초하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 추출부(130)는 주파수별로 측정된 투과량 중 가장 적은 투과량을 보이는 주파수를 공명 주파수로 추출할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠 메타 물질(120)을 통과한 테라헤르츠파의 투과량은 테라헤르츠 메타 물질(120)이 테라헤르츠파를 투과시킨 량과 동일한 양이다.For example, the
또 다른 예를 들면, 추출부(130)는 상기 테라헤르츠 메타 물질(120)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정할 수 있다. 추출부(130)는 테라헤르츠 메타 물질(120)에 입사된 입사량에서 테라헤르츠 메타 물질(120)을 투과한 투과량을 뺌('입사량 - 투과량 = 흡수량')으로써, 테라헤르츠 메타 물질(120)이 흡수한 흡수량을 주파수별로 측정할 수 있다. 추출부(130)는 측정된 주파수별 흡수량에 기초하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 추출부(130)는 주파수별로 측정된 흡수량 중 가장 많은 흡수량을 보이는 주파수를 공명 주파수로 추출할 수 있다.For example, the
위에서 설명한 어떤 방법을 사용하더라도, 추출부(130)는 테라헤르츠 메타 물질(120)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 이용하여 공명 주파수를 추추출한다는 점에서 동일하다.The
판단부(140)는 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다. 여기서, 기준 공명 주파수는 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수이다. 추출된 공명 주파수가 변경되는 이유는 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하기 때문이다. 예를 들면, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하는 경우, 이물질에 의해 유전 상수(ε) 값이 증가되고, 유전 상수(ε) 값이 증가 됨에 따라 테라헤르츠 메타 물질(120)에 캐패시턴스(C)가 증가하게 된다. 예를 들면, 유전 상수(ε) 값이 많이 증가하면 할수록 캐패시턴스(C)가 증가하게 된다. 유전 상수(ε) 값은 이물질의 종류 및 개수에 따라 증감하게 된다. If the extracted resonance frequency differs from the reference resonance frequency, the
공명 주파수를 구하는 공식 
이물질 검출 장치는 테라헤르츠파 및 테라헤르츠 메타 물질을 이용하여 공명 주파수를 추출하고, 추출된 공명 주파수의 변화에 기초하여 테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 포함되었는지 여부를 판단함으로써, 이물질을 정확하고 용이하게 검출할 수 있다.
The foreign substance detecting device extracts a resonance frequency using a terahertz wave and a terahertz meta-material, and judges whether or not foreign matter is contained in the foreign matter detection target material applied to the terahertz meta-material based on the change in the extracted resonance frequency , It is possible to accurately and easily detect foreign matter.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a foreign matter detecting apparatus using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(200)는 테라헤르츠파 생성부(210), 테라헤르츠 메타 물질(220), 기판(230), 추출부(240) 및 판단부(250)를 포함한다.2, a foreign
테라헤르츠파 생성부(210)는 테라헤르츠(THz)파를 생성할 수 있다. 테라헤르츠파 생성부(210)는 생성된 테라헤르츠파를 테라헤르츠 메타 물질(220)로 조사할 수 있다. The terahertz
테라헤르츠 메타 물질(220)에는 이물질 검출 대상 물질이 도포될 수 있다. 이물질 검출 대상 물질은 수동 또는 자동으로 테라헤르츠 메타 물질(220)에 도포될 수 있다. 테라 헤르츠 메타 물질(220)은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되어 캐패시던스를 형성하는 제 1 패턴 영역 (221) 및, 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역(222)을 포함할 수 있다. 제 1 패턴 영역은 일정한 간격(gap)을 두고 형성된 패턴이면 족하므로, 간격(gap)을 형성하는 다양한 형태의 모양일 수 있다. 제 2 패턴 영역은 긴 바(bar) 형태의 패턴이면 족하므로, 긴 바(bar) 형태를 갖는 다양한 형태의 모양일 수 있다.The terahertz meta-
기판(230)의 일 측면에는 테라 헤르츠 메타 물질(220)이 패터닝될 수 있다. 기판(230)은 투명 또는 반투명의 재질일 수 있다. 예를 들면, 기판(230)은 실리콘 기판일 수 있다. 테라헤르츠 메타 물질(220)은 포토리소그래피법을 이용하여 금 박막을 증착시켜 기판(230)에 형성될 수 있다.A terahertz meta-
추출부(240)는 테라헤르츠 메타 물질(220)을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. 예를 들면, 추출부(240)는 테라헤르츠 메타 물질(220)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정할 수 있다. 추출부(240)는 측정된 주파수별 투과량에 기초하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 추출부(240)는 주파수별로 측정된 투과량 중 가장 적은 투과량을 보이는 주파수를 공명 주파수로 추출할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠 메타 물질(220)을 통과한 테라헤르츠파의 투과량은 테라헤르츠 메타 물질(220)이 테라헤르츠파를 투과시킨 량과 동일한 양이다.The
판단부(250)는 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질(220)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다. 여기서, 기준 공명 주파수는 테라헤르츠 메타 물질(220)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수이다. 추출된 공명 주파수가 변경되는 이유는 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하기 때문이다.
If the extracted resonance frequency is different from the reference resonance frequency, the
도 3은 이물질 유무에 따라 변화되는 공명 주파수를 측정한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining an experimental result of measuring a resonance frequency which varies depending on the presence or absence of foreign matter.
도 1 및 도 3을 참조하면, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하지 않도록 실험 상태를 설정한 후, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)를 이용하여 테라헤르츠 메타 물질(220)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정하고, 측정된 주파수별 투과량에 기초하여 공명 주파수(f1)를 추출했다. 이때, 공명 주파수(f1)를 기준 주파수라고 한다.Referring to FIGS. 1 and 3, after setting an experimental condition such that no foreign matter exists in the foreign matter detection target material applied to the terahertz
그 다음, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하도록 실험 상태를 설정한 후, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)를 이용하여 테라헤르츠 메타 물질(220)을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정하고, 측정된 주파수별 투과량에 기초하여 공명 주파수(f2)를 추출했다. Then, an experimental condition is set such that a foreign substance is present in the foreign matter detection target material applied to the terahertz
도 3에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하지 경우에 추출된 공명 주파수(f1) 보다, 테라헤르츠 메타 물질(120)에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재하는 경우에 추출된 공명 주파수(f2) 가 작아진 것을 확인할 수 있다. 이에 도 1에서 설명한 바와 같이, 이물질이 존재하는 경우 공명 주파수가 기준 공명 주파수에 비해 작아지는 현상을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 3, when foreign matter is not present on the foreign matter detection target material applied to the terahertz meta-
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a foreign matter detection method using a terahertz meta-material according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 4를 참조하면, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 테라헤르츠파를 생성하여 이물질 검출 대상 물질이 도포된 테라헤르츠 메타 물질로 조사한다(400). 테라 헤르츠 메타 물질은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되어 캐패시던스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함할 수 있다. 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출한다(410). 예를 들면, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정하고, 주파수별로 측정된 투과량에 기초하여 공명 주파수를 추출할 수 있다. 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른지 여부를 판단한다(420). 기준 공명 주파수는 테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수이다. 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 포함되었다고 판단한다(430). 추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다르지 않은 경우, 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치(100)는 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 포함되지 않았다고 판단한다(440). Referring to FIGS. 1 and 4, a foreign
테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법은 테라헤르츠파 및 테라헤르츠 메타 물질을 이용하여 공명 주파수를 추출하고, 추출된 공명 주파수의 변화에 기초하여 테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 포함되었는지 여부를 판단함으로써, 이물질을 정확하고 용이하게 검출할 수 있다.
A method for detecting a foreign object using a terahertz meta-material includes the steps of extracting a resonant frequency using a terahertz wave and a terahertz meta-material, detecting a foreign matter on the object to be detected, applied to the terahertz meta- It is possible to accurately and easily detect the foreign substance.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The embodiments described may be constructed by selectively combining all or a part of each embodiment so that various modifications can be made.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should also be noted that the embodiments are for explanation purposes only, and not for the purpose of limitation. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
Further, according to an embodiment of the present invention, the above-described method can be implemented as a code that can be read by a processor on a medium on which the program is recorded. Examples of the medium that can be read by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and may be implemented in the form of a carrier wave (e.g., transmission over the Internet) .
100 : 이물질 검출 장치
110 : 테라헤르츠파 생성부
120 : 테라헤르츠파 메타물질
130 : 추출부
140 : 판단부100: Foreign matter detecting device
110: terahertz wave generating unit
120: terahertz paramagnet
130:
140:
Claims (9)
테라헤르츠파를 생성하여 상기 테라헤르츠 메타 물질로 조사하는 테라헤르츠파 생성부;
상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출하는 추출부; 및
추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재한다고 판단하는 판단부;를 포함하고,
상기 테라 헤르츠 메타 물질은, 캐패시턴스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함하는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치.
A terahertz meta material coated with a foreign matter detection target material;
A terahertz wave generating unit for generating a terahertz wave and irradiating the terahertz wave with the terahertz meta material;
An extraction unit for analyzing the terahertz wave transmitted through the terahertz metamaterial and extracting a resonant frequency; And
And a determination unit determining that a foreign substance exists in the substance to be detected if the extracted resonance frequency is different from the reference resonance frequency,
Wherein the terahertz meta-material comprises a first pattern region forming a capacitance and a second pattern region forming an inductance.
상기 추출부는,
상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정하고, 주파수별로 측정된 투과량에 기초하여 공명 주파수를 추출하는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치.
The method according to claim 1,
The extracting unit extracts,
Wherein the terahertz wave transmitted through the terahertz waveguide is measured by frequency and the resonant frequency is extracted based on the measured transmission frequency.
캐패시턴스를 형성하는 제 1 패턴 영역은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되고, 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역은 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 형성되는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치.
The method according to claim 1,
The first pattern region forming the capacitance is formed with a predetermined gap between the patterns, and the second pattern region forming the inductance is formed by a long bar type pattern. The foreign matter detection using the terahertz meta- Device.
상기 테라헤르츠 메타 물질이 일측면에 패터닝되고, 투명 또는 반투명인 기판을 더 포함하는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the terahertz meta-material is patterned on one side, and the substrate is transparent or translucent.
기준 공명 주파수는,
테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수인 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 장치.
The method according to claim 1,
The reference resonance frequency,
A foreign matter detecting apparatus using a terahertz meta-material, which is an extracted resonance frequency when there is no foreign matter in a foreign matter detection target material applied to the terahertz meta-material.
상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 분석하여 공명 주파수를 추출하는 단계; 및
추출된 공명 주파수와 기준 공명 주파수가 다른 경우, 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 존재한다고 판단하는 단계를 포함하고,
상기 테라 헤르츠 메타 물질은, 캐패시턴스를 형성하는 제 1 패턴 영역 및, 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역을 포함하는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법.
Generating a terahertz wave and irradiating the terahertz wave with the applied terahertz meta-material;
Analyzing a terahertz wave transmitted through the terahertz meta-material to extract a resonant frequency; And
And judging that a foreign matter exists in the substance to be detected if the extracted resonance frequency is different from the reference resonance frequency,
Wherein the terahertz meta-material includes a first pattern region forming a capacitance and a second pattern region forming an inductance.
상기 추출하는 단계는,
상기 테라헤르츠 메타 물질을 통과한 테라헤르츠파를 주파수별 투과량을 측정하는 단계; 및
주파수별로 측정된 투과량에 기초하여 공명 주파수를 추출하는 단계를 포함하는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the extracting comprises:
Measuring a permeation amount of the terahertz wave passing through the terahertz meta-material by frequency; And
And extracting the resonant frequency based on the measured transmission amount by frequency.
캐패시턴스를 형성하는 제 1 패턴 영역은 패턴 사이에 일정한 간격(gap)을 두고 형성되고, 인덕턴스를 형성하는 제 2 패턴 영역은 긴 바(bar) 형태의 패턴으로 형성되는 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법.
The method according to claim 6,
The first pattern region forming the capacitance is formed with a predetermined gap between the patterns, and the second pattern region forming the inductance is formed by a long bar type pattern. The foreign matter detection using the terahertz meta- Way.
기준 공명 주파수는,
테라헤르츠 메타 물질에 도포된 이물질 검출 대상 물질에 이물질이 없는 경우에 추출된 공명 주파수인 테라헤르츠 메타 물질을 이용한 이물질 검출 방법.The method according to claim 6,
The reference resonance frequency,
A method for detecting a foreign object using a terahertz meta-material, which is an extracted resonance frequency in the case where a foreign matter applied to a terahertz meta-material has no foreign matter.
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018110954A2 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 광주과학기술원 | Element with metamaterial unit cell structure, operating in terahertz band, and polarizing device comprising same |
| KR102037251B1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-10-28 | 서울시립대학교 산학협력단 | Method for analyzing cancer cell dna using near-field amplification of metamaterial sensor |
| KR102009489B1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-08-09 | 한국기계연구원 | Apparatus for detecting material based on metamaterial |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066375A (en) | 1999-08-31 | 2001-03-16 | Communication Research Laboratory Mpt | Device and method for inspecting foreign object in particle using sub terahertz electromagnetic wave |
| JP2005043230A (en) | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Institute Of Physical & Chemical Research | Defect detection method and device of elongate member |
| JP2011220901A (en) | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Daiwa Can Co Ltd | Inspection method of container seal portion using terahertz wave |
| JP2012021880A (en) | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Spectr Design Kk | Method and device for detecting package with terahertz light |
-
2013
- 2013-02-05 KR KR1020130013009A patent/KR101433268B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066375A (en) | 1999-08-31 | 2001-03-16 | Communication Research Laboratory Mpt | Device and method for inspecting foreign object in particle using sub terahertz electromagnetic wave |
| JP2005043230A (en) | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Institute Of Physical & Chemical Research | Defect detection method and device of elongate member |
| JP2011220901A (en) | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Daiwa Can Co Ltd | Inspection method of container seal portion using terahertz wave |
| JP2012021880A (en) | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Spectr Design Kk | Method and device for detecting package with terahertz light |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180017735A (en) | 2016-08-10 | 2018-02-21 | 아주대학교산학협력단 | Real time ion sensors using the same using terahertz metamaterials |
| KR102340189B1 (en) * | 2020-09-04 | 2021-12-15 | 서울시립대학교 산학협력단 | Terahertz sensor chip including split ring resonator and terahertz sample analyzing device using the same |
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