KR101504061B1 - System for measuring light absorption coefficient of sample and measuring method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시료의 광흡수계수 측정시스템 및 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기 에어로졸과 같은 시료의 광흡수계수를 쉽게 측정할 수 있도록 하고, 이러한 광흡수계수의 측정값에 대한 정확도를 높일 수 있도록 하는 시료의 광흡수계수 측정시스템 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring the optical absorption coefficient of a sample, and more particularly, to a system and method for measuring a light absorption coefficient of a sample, and more particularly, to a method of measuring a light absorption coefficient of a sample such as an atmospheric aerosol, And more particularly to a system and method for measuring the optical absorption coefficient of a sample.
일반적으로, 대기 중의 에어로졸은 공기질, 기상, 기후 등에 연관되어 있는데, 빛을 산란시켜서 대기를 냉각하고, 빛을 흡수하여 따뜻하게 하여 기후변화에 직접 영향을 주고, 구름응결 핵과 얼음 핵으로 작용하여 구름 생성, 구름 반사율 및 강우량에 간접적인 영향을 준다. 또한 이러한 대기 중에서 에어로졸의 광흡수계수는 지구온난화를 판단하는 자료로서 활용되고 있으며, 이로 인해 에어로졸을 시료로 한 광흡수계수의 정확한 측정이 요구되고 있다.Generally, atmospheric aerosols are related to air quality, weather, and climate. They scatter the light to cool the atmosphere, absorb the light to warm it, directly affect the climate change, and act as cloud condensation nuclei and ice nuclei, , Cloud reflectance and rainfall indirectly. In addition, the optical absorption coefficient of aerosols in these atmospheres is used as a data for judging global warming, and it is required to accurately measure the optical absorption coefficient using aerosol as a sample.
종래의 광흡수에 대한 특성을 측정하는 기술로는 한국공개특허 제10-2006-0050572호의 "시료의 광흡수특성을 측정하기 위한 방법 및 장치"가 개시된 바 있는데, 이는 서로 마주보는 입광면(들) 및 출광면(들), 및 빛이 통과하여 시료상에서 전반사에 의해 반사되는 측정 시료가 배치된 반사면을 포함하는 광도파로로 광원으로부터의 빛을 보내고, 상기 출광면을 통해 상기 광도파로로부터 나오는 빛을 상기 광도파로의 상기 입광면으로 전달하여 상기 빛이 상기 광도파로 내로 한 번 이상 다시 들어가도록 하고, 상기 광도파로로부터 다시 나오는 빛을 수신하고, 상기 수신된 빛에 기초하여 상기 시료의 광흡수특성을 검출하는 것으로 구성된다.As a conventional technique for measuring the characteristics of light absorption, Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0050572 discloses a " method and apparatus for measuring light absorption characteristics of a sample " ) And a light exiting surface (s), and a reflecting surface on which a sample to be measured is reflected by the total reflection on the sample through the light is transmitted, and light emitted from the light source through the light exiting surface Wherein the light is transmitted to the light incidence surface of the optical waveguide so that the light enters the optical waveguide at least once again and receives light again from the optical waveguide, And detecting the characteristic.
그러나, 종래 기술은 대기 에어로졸에 대한 광흡수계수의 측정에 적용하는 것이 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.However, the prior art has a problem that it is difficult to apply to the measurement of the light absorption coefficient for atmospheric aerosol.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 대기 에어로졸과 같은 시료의 광흡수계수를 쉽게 측정할 수 있도록 하고, 이러한 광흡수계수의 측정값에 대한 정확도를 높일 수 있도록 하는데 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention aims to easily measure the light absorption coefficient of a sample such as an atmospheric aerosol, and to increase the accuracy of the measured value of the light absorption coefficient have. Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 에어로졸을 시료로 하여 광흡수계수를 측정하기 위한 시스템으로서, 레이저를 조사하는 레이저광원; 빔을 반사시키는 리트로리플렉터; 상기 리트로리플렉터와의 사이에 시료가 위치하도록 설치되고, 상기 레이저 광원으로부터 입사되는 레이저를 각각 반사 및 투과시킴으로써 레퍼런스빔 및 프로브빔으로 분할되도록 하는 편광빔스플리터코팅층이 형성되며, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 상기 리트로리플렉터에 의해 반사됨으로써 시료를 통과하도록 반사시키는 반사코팅층이 형성되는 편광빔스플리터; 상기 프로브빔에 시료의 굴절률의 변화를 주기 위해 가열레이저를 조사하는 가열레이저조사부; 상기 편광빔스플리터를 통과하여 합쳐진 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 변화시키는 베리어블리타더; 상기 베리어블리타더를 통과한 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔을 분할하되, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도로 회전시키는 편광믹서; 및 상기 편광믹서로부터 조사되는 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔을 각각 수신받아 전기적 신호로 변환하는 제 1 및 제 2 수광소자를 포함하는 시료의 광흡수계수 측정시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for measuring a light absorption coefficient using an aerosol as a sample, comprising: a laser light source for irradiating a laser; A retroreflector for reflecting the beam; A polarizing beam splitter coating layer which is provided so as to position a sample between the reference beam and the retro-reflector and is divided into a reference beam and a probe beam by reflecting and transmitting a laser beam from the laser beam source, A polarizing beam splitter in which a reflective coating layer is formed which reflects the beam as it is reflected by the retroreflector to pass through the sample; A heating laser irradiation unit for irradiating the probe beam with a heating laser to change the refractive index of the sample; A polarization beam splitter that changes the polarization state of the reference beam and the probe beam that are combined through the polarization beam splitter; A polarization mixer that splits the reference beam and the probe beam passed through the barrier bladder and rotates the polarization plane of the reference beam and the probe beam at a predetermined angle around the path direction; And a first and a second light receiving element for receiving the reference beam and the probe beam emitted from the polarization mixer, respectively, and converting the received reference beam and the probe beam into an electrical signal.
상기 편광빔스플리터는 전면에 부분적으로 형성되는 상기 편광빔스플리터코팅층에 상기 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층에 의해 반사되는 레퍼런스빔이 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 전면에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 전면에 입사된 상기 레퍼런스빔이 상기 반사코팅층과 상기 편광빔스플리터코팅층의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층을 투과한 상기 프로브빔이 상기 반사코팅층과 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사되는 상기 프로브빔이 외측으로 투과하는 상기 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 할 수 있다.The polarizing beam splitter has a polarizing beam splitter coating layer partially formed on the front surface so that the laser beam is obliquely irradiated. A reference beam reflected by the polarizing beam splitter coating layer is reflected by the retro-reflector and is incident on the front surface, So that the reference beam incident on the front surface is reflected on the rear surface of the reflective coating layer and the rear surface of the polarizing beam splitter coating layer so as to be transmitted to the outside, and the probe beam, transmitted through the polarizing beam splitter coating layer, And the retroreflector so as to be incident on the polarizing beam splitter coating layer so as to pass through the sample, and the probe beam incident on the polarizing beam splitter coating layer may be combined with the reference beam transmitted to the outside to be transmitted to the outside .
상기 가열레이저조사부는 상기 편광빔스플리터코팅층에서 상기 리트로리플렉터에 반사된 상기 프로브빔이 입사되는 위치에 상기 가열레이저를 조사할 수 있다.The heating laser irradiation unit may irradiate the heating laser to a position where the probe beam reflected by the retro-reflector is incident on the polarization beam splitter coating layer.
상기 가열레이저조사부는 상기 가열레이저를 조사하는 가열레이저광원; 및 상기 가열레이저광원으로부터 조사되는 가열레이저를 상기 프로브빔에 교차하도록 반사시키는 반사부재를 포함할 수 있다.Wherein the heating laser irradiation unit comprises: a heating laser light source for irradiating the heating laser; And a reflecting member for reflecting the heating laser emitted from the heating laser light source so as to cross the probe beam.
상기 베리어블리타더는 시료가 없는 상태와 상기 가열레이저조사부로부터 가열레이저가 조사되지 아니한 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔 각각의 조사에 의해 출력되는 전압값이 동일하도록 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 조절할 수 있다.Wherein the barrier rib tether has a voltage value output by irradiation of the reference beam and the probe beam from the first and second light receiving elements in a state in which no sample is present and in a state in which the heating laser is not irradiated from the heating laser irradiation unit So that the polarization state of the reference beam and the probe beam can be adjusted.
상기 편광빔스플리터와 상기 리트로리플렉터와의 사이에 설치되고, 광투과성재질로 이루어지며, 상기 시료로서 에어로졸이 통과하도록 공급구와 배출구가 각각 형성되는 시료수용부를 더 포함할 수 있다.And a sample accommodating portion which is provided between the polarizing beam splitter and the retro reflector and is made of a light transmissive material and has a supply port and an outlet port for allowing the aerosol to pass therethrough.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 에어로졸을 시료로 하여 광흡수계수를 측정하기 위한 방법으로서, 레이저를 편광빔스플리터의 전면에 형성되는 편광빔스플리터코팅층에 경사지게 조사하여 각각 반사 및 투과되는 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할되도록 하고, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 리트로리플렉터와 상기 편광빔스플리터의 후면에 형성되는 반사코팅층에 의해 반사되도록 함으로써 상기 시료가 위치하는 영역을 통과하도록 하는 단계; 상기 편광빔스플리터를 통과하여 합쳐진 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 편광믹서를 통과하도록 하여, 각각의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도로 회전되도록 한 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔으로 분할하여 제 1 및 제 2 수광소자에 각각 조사되도록 하는 단계; 상기 영역에 시료를 위치시키지 않은 상태에서 상기 편광믹서의 전단에 설치된 베리어블리타더에 의해 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 조절함으로써 상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 각각 출력되는 전압값이 동일하도록 셋팅하는 단계; 상기 영역에 시료를 위치시킨 상태에서 상기 프로브빔에 가열레이저를 조사하여 상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 조사에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하는 단계를 포함하는 시료의 광흡수계수 측정방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a light absorption coefficient using an aerosol as a sample, comprising the steps of: irradiating a laser beam obliquely onto a polarizing beam splitter coating layer formed on a front surface of a polarizing beam splitter, Beam so that the reference beam and the probe beam are reflected by a retro-reflector and a reflection coating layer formed on the back surface of the polarizing beam splitter so as to pass through the region where the sample is located; The reference beam and the probe beam passing through the polarizing beam splitter and passing through the polarizing mixer so that each of the polarizing planes is rotated at a predetermined angle around the path direction and the probe beam, 1 and the second light receiving element, respectively; The polarized state of the reference beam and the probe beam is adjusted by the barrier bladder disposed on the front end of the polarization mixer without placing the sample in the area, so that the voltage value output from each of the first and second light- Setting the same; Changing a refractive index of the probe beam by irradiating the probe beam with a heating laser while the sample is positioned in the region; And reading a difference between voltage values output from the first and second light receiving elements by irradiation of the reference beam and the probe beam, respectively.
상기 레이저를 편광빔스플리터에 의해 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할하여 반사시키는 단계는 상기 편광빔스플리터의 전면에 부분적으로 형성되는 상기 편광빔스플리터코팅층에 상기 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층에 의해 반사되는 상기 레퍼런스빔이 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 전면에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 전면에 입사된 상기 레퍼런스빔이 후면에 부분적으로 형성되는 상기 반사코팅층과 상기 편광빔스플리터코팅층의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층을 투과한 상기 프로브빔이 상기 반사코팅층과 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사되는 상기 프로브빔이 외측으로 투과하는 상기 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 할 수 있다.Wherein the step of dividing and reflecting the laser beam by a polarizing beam splitter into a reference beam and a probe beam comprises: irradiating the laser beam obliquely onto the polarizing beam splitter coating layer partially formed on the front surface of the polarizing beam splitter; Wherein the reference beam reflected by the retroreflector is incident on the front surface of the retroreflector so that the reference beam is incident on the front surface of the retroreflector and the reference beam incident on the front surface is partially formed on the rear surface of the polarizing beam splitter coating layer, So that the probe beam transmitted through the polarizing beam splitter coating layer is reflected by the reflective coating layer and the retro reflector and is incident on the polarizing beam splitter coating layer to pass through the sample, Polarized beam spline The probe beam incident on the turntable layer may be combined with the reference beam transmitted to the outside and transmitted to the outside.
상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계는 상기 가열레이저를 상기 편광빔스플리터코팅층에서 상기 리트로리플렉터에 반사된 상기 프로브빔이 입사되는 위치에 조사할 수 있다.The step of changing the refractive index of the probe beam may irradiate the heating laser at a position where the probe beam reflected from the retro-reflector enters the polarization beam splitter coating layer.
상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계는 상기 가열레이저를 상기 프로브빔에 교차하도록 조사할 수 있다.The step of varying the refractive index of the probe beam may irradiate the heating laser to cross the probe beam.
상기 제 1 및 제 2 수광소자에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하여 광흡수계수를 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 광흡수계수를 산출하는 단계는 광흡수계수를 알고 있는 특정 농도의 특정 물질에 대해 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 수광소자의 전압값 차이를 기준값으로서 리딩하고, 시료에 대한 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 수광소자의 전압값 차이를 상기 기준값에 캘리브레이션하여 상기 시료의 광흡수계수를 산출할 수 있다.Further comprising the step of calculating a light absorption coefficient by reading a difference between voltage values output by the first and second light receiving elements, wherein the step of calculating the light absorption coefficient comprises the steps of: The difference between the voltage values of the first and second light receiving elements obtained for a specific material is read as a reference value and the difference between the voltage values of the first and second light receiving elements obtained for the sample is calibrated to the reference value, The coefficient can be calculated.
본 발명에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템 및 측정방법에 의하면, 대기 에어로졸과 같은 시료의 광흡수계수를 쉽게 측정할 수 있도록 하고, 이러한 광흡수계수의 측정값에 대한 정확도를 높일 수 있다.According to the system and method for measuring the optical absorption coefficient of a sample according to the present invention, the optical absorption coefficient of a sample such as an atmospheric aerosol can be easily measured, and the accuracy of the measured value of the optical absorption coefficient can be increased.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정방법을 도시한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a light absorption coefficient measurement system of a sample according to a first embodiment of the present invention; FIG.
2 is a configuration diagram showing a light absorption coefficient measurement system of a sample according to a second embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing a method of measuring a light absorption coefficient of a sample according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템을 도시한 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a light absorption coefficient measurement system of a sample according to a first embodiment of the present invention; FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100)은 에어로졸을 시료로 하여 광흡수계수를 측정하기 위한 시스템으로서, 레이저광원(110), 리트로리플렉터(retroreflector; 120), 편광빔스플리터(polarized beam-splitter; 130), 가열레이저조사부(140), 베리어블리타더(variable retarder; 150), 편광믹서(polarization mixer; 160), 그리고 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
레이저광원(110)은 레이저를 편광빔스플리터(130)를 향하여 조사하도록 하는데, 일례로 632nm의 He-Ne 레이저를 조사하는 광원이 사용될 수 있다.The
리트로리플렉터(120)는 빔을 반사시키기 위하여 설치되는데, 시료를 사이에 두고 편광빔스플리터(130)의 반대편에 설치될 수 있고, 90도를 이루는 반사면을 가짐으로써 빔을 입사방향에 역방향으로 반사시킬 수 있다. 한편 시료는 대기 중에 떠다니는 고체 또는 액체상의 입자상 물질을 총칭하는 에어로졸이 사용될 수 있고, 대기 중에서 필터 등의 포집장치를 통해서 포집될 수 있다. The retro-
편광빔스플리터(130)는 리트로리플렉터(120)와의 사이에 시료가 위치하도록 설치되고, 레이저광원(110)으로부터 입사되는 레이저를 각각 반사 및 투과시킴으로써 레퍼런스빔(reference beam) 및 프로브빔(probe beam)으로 분할되도록 하는 편광빔스플리터코팅층(131)이 형성되며, 레퍼런스빔과 프로브빔이 리트로리플렉터(120)에 의해 반사됨으로써 시료를 통과하도록 반사시키는 반사코팅층(132)이 형성된다.The
편광빔스플리터(130)는 일례로 전면(133)에 부분적으로 형성되는 편광빔스플리터코팅층(131)에 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 편광빔스플리터코팅층(131)에 의해 반사되는 레퍼런스빔이 리트로리플렉터(120)에 반사되어 전면(133)에 입사됨으로써 시료를 통과하도록 하며, 전면(133)에 입사된 레퍼런스빔이 반사코팅층(132)과 편광빔스플리터코팅층(131)의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 편광빔스플리터코팅층(131)을 투과한 프로브빔이 반사코팅층(132)과 리트로리플렉터(120)에 반사되어 편광빔스플리터코팅층(131)에 입사됨으로써 시료를 통과하도록 하며, 편광빔스플리터코팅층(131)에 입사되는 프로브빔이 외측으로 투과하는 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 한다.The polarizing
편광빔스플리터코팅층(131)은 레이저를 편광시키기 위한 물질의 코팅, 예컨대 유전체(dielectric)와 부분적인 광투과성을 가지는 인코넬(inconel)이나 크롬(chrome) 등이 포함되는 물질의 코팅에 의해 형성될 수 있고, 이러한 코팅의 특성에 따라 분할비를 10:90, 30:70, 50:50 등으로 할 수 있고, 레이저광원(110)의 레이저를 편광시킴으로써 예컨대 s편광(s-polarized light)인 레퍼런스빔과, p편광(p-polarized light)인 프로브빔으로 분할되도록 편광시키게 된다. 여기서 이와는 반대로 레퍼런스빔이 p편광일 수 있고, 프로브빔이 s편광일 수도 있다. 또한 편광빔스플리터코팅층(131)은 후측면이 반사면을 이루게 된다. The polarizing beam
반사코팅층(132)은 편광빔스플리터(130)에서 편광빔스플리터코팅층(131)의 반대면에 광을 반사시키는 물질의 코팅에 의해 형성될 수 있고, 본 실시례에서처럼 편광빔스플리터(130)에서 편광빔스플리터코팅층(131)과는 어긋나는 위치에 형성될 수 있다. The
가열레이저조사부(140)는 프로브빔에 시료의 굴절률의 변화를 주기 위해 가열레이저를 조사하는데, 일례로 본 실시례에서처럼 편광빔스플리터코팅층(131)에서 리트로리플렉터(120)에 반사된 프로브빔이 입사되는 위치에 가열레이저를 조사할 수 있으며, 가열레이저의 조사에 의해 본 실시례에서처럼 프로브빔 전체를 가열하는 효과를 가질 수 있어 측정 체적이 증가하도록 하는 장점을 가진다. 또한 가열레이저조사부(140)는 가열레이저로서, 0.8~1.2W, 일례로 1W의 출력을 가진 레이저일 수 있고, 예컨대 DPSS(diode pumped solid state) 레이저일 수 있으며, 일례로 가사광선영역의 흡수를 확인하기 위해서는 532nm 파장의 레이저를 사용할 수 있고, 다른 예로서 적외선영역의 흡수를 확인하기 위해서는 적외선 레이저를 사용할 수 있다. 시료에 레퍼런스빔과 프로브빔이 통과하더라도 변화가 없는데, 굴절률 변화를 주기 위한 고출력의 가열레이저를 프로브빔에 조사하면, 프로브빔의 주위에 있던 에어로졸이 가열레이저를 흡수하여 프로브빔의 주위가 가열되고, 이로 인해 프로브빔 주위의 굴절률이 변하도록 하여, 프로브빔의 광경로가 매우 미세하게 변하게 된다. 따라서 프로브빔이 레퍼런스빔과 광경로 차이가 발생하도록 하고, 이러한 변화를 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)가 리딩할 수 있도록 한다. 이때 에어로졸이 광흡수를 많이 하게 되면, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력 전압값 차이가 더욱 증가하게 되고, 에어로졸이 광흡수를 하지 않으면 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)는 록(lock)된 상태로 출력 전압값 차이 또는 이의 변화가 없게 된다.The heating
베리어블리타더(150)는 편광빔스플리터(130)를 통과하여 합쳐진 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광상태를 변화시키도록 한다. 베리어블리타더(150)는 시료가 없는 상태와 가열레이저조사부(140)로부터 가열레이저가 조사되지 아니한 상태에서, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)로부터 레퍼런스빔과 프로브빔 각각의 조사에 의해 출력되는 전압값이 동일하도록 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광상태를 조절할 수 있다. The
베리어블리타더(150)는 예컨대 액정 베리어블 리타더(liquid crystal variable retarder)가 사용될 수 있고, 인가되는 전압, 예컨대 1~12V의 전압 크기에 따라 액정의 분자배열을 가변시킴으로써, 복굴절 내지 광의 지연을 유발하는데, 합쳐진 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광상태를 액정의 분자배열 가변에 의해 변화시켜서 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)에 수신되는 광량을 변화시키도록 할 수 있다. 또한 베리어블리타더(150)는 시료가 없는 상태에서 레이저조사부(190)로부터 가열레이저를 조사하지 않도록 한 다음, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력 전압값을 동일하도록 셋팅(록(lock)라고도 함)함으로써, 간섭계의 레퍼런스빔과 프로브빔 사이의 광경로차의 변화를 가장 쉽게 읽을 수 있도록 한다. 즉 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압이 동일하게 셋팅할 경우 레퍼런스빔과 프로브빔 사이의 광경로 차이가 극히 미세하더라도 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 측정값에 변화가 생기지만, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압이 다를 때에는 레퍼런스빔과 프로브빔 사이의 광경로차이가 아무리 커지더라도 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 측정값에 변화가 생기지 않기 때문이다. For example, a liquid crystal variable retarder may be used, and the birefringence retarder 150 may change birefringence or light delay by varying the molecular arrangement of the liquid crystal in accordance with the applied voltage, for example, the voltage magnitude of 1 to 12 V. The polarized state of the combined reference beam and the probe beam can be changed by changing the molecular arrangement of the liquid crystal so that the amount of light received by the first and second
편광믹서(160)는 베리어블리타더(150)를 통과한 레퍼런스빔과 프로브빔을 분할하되, 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도로 회전시키도록 한다. 이러한 편광믹서(160)는 일종의 빔스플리터로서, 서로 합쳐진 레퍼런스빔과 프로브빔을 다시 분할시켜서 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)에 각각 조사되도록 하되, 분할된 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도, 예컨대 45도로 회전시킴으로써 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)가 위상차에 대한 광경로 변화에 따른 출력전압을 발생시키도록 하게 된다. 이때, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)에 각각 수신되는 레퍼런스빔과 프로브빔은 편광믹서(160)에 의해 편광면이 회전하더라도 각각의 편광면이 90도를 이룰 수 있다.The
제 1 및 제 2 수광소자(170,180)는 편광믹서(160)로부터 조사되는 레퍼런스빔과 프로브빔을 각각 수신받아 전기적 신호로 변환하도록 한다. 또한 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)는 일례로 포토다이오드(photo diode)가 사용될 수 있다.The first and second
한편 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압을 리딩하기 위하여, 산출부(300)가 마련될 수 있다. 여기서 산출부(300)는 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)로부터 각각 출력되는 전압을 수신받으며, 에어로졸이 광흡수를 함에 따라 발생되는 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압의 차이를 산출하게 된다. 예컨대 시료인 에어로졸이 광흡수를 많이 하면 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 차이가 크게 발생하게 되고, 광흡수를 적게 하면, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 차이가 적게 발생하게 되는데, 이러한 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 차이를 리딩함으로써 시료인 에어로졸의 광흡수를 측정할 수 있도록 한다. 예컨대 이산화탄소(CO2)와 같은 물질은 특정 농도에 대한 광흡수계수가 알려져 있으므로 특정 농도의 이산화탄소를 시료에 주입했을 때, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 차이를 측정하면, 그 측정값(voltage)이 바로 광흡수계수일 수 있다. 구체적으로, 예를 들면 10ppm의 이산화탄소의 광흡수계수가 100이라고 알려져 있다고 하면, 시료인 에어로졸에 10ppm의 이산화탄소를 주입했을 때, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압 차이가 10V로 측정되었다면, 10V를 광흡수계수 100으로 캘리브레이션(calibration)할 수 있게 된다. 따라서 특정의 에어로졸이 주입되었을 때 제 1 및 제 2 수광소자(170,180)의 출력전압 차이가 3V라면 광흡수계수는 30이 되는 것이다.In order to read the output voltages of the first and second
제 1 및 제 2 수광소자(170,180) 각각의 전단에는 편광믹서(160)로부터 제 1 및 제 2 수광소자(170,180) 각각에 조사되는 레퍼런스빔과 프로브빔을 제외한 불필요한 광을 제거하도록 하여, 노이즈 발생을 방지하도록 하는 제 1 및 제 2 레이저라인필터(laser line filter; 171,181)가 각각 설치될 수 있다.Unnecessary light other than the reference beam and the probe beam irradiated to the first and second
편광빔스플리터(130)와 리트로리플렉터(120)와의 사이에 시료수용부(190)가 설치될 수 있다. 여기서 시료수용부(190)는 광투과성재질로 이루어지며, 시료로서 대기에서 수집되거나 그 밖에 다양한 종류의 에어로졸이 통과하도록 공급구(191)와 배출구(192)가 각각 형성됨으로써 시료의 일시적 또는 계속적인 공급을 가능하도록 하고, 공급구(191)와 배출구(192)에는 시료의 공급과 배출을 개폐시키기 위한 밸브가 설치될 수도 있다.The
도 2는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템을 도시한 구성도이다.2 is a configuration diagram showing a light absorption coefficient measurement system of a sample according to a second embodiment of the present invention.
도 2을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(200)은 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100)과 마찬가지로, 레이저광원(210), 리트로리플렉터(retroreflector; 220), 전면(233)과 후면(234)에 편광빔스플리터코팅층(231)과 반사코팅층(232)이 각각 형성되는 편광빔스플리터(polarized beam-splitter; 230), 가열레이저조사부(241,242,243), 베리어블리타더(variable retarder; 250), 편광믹서(polarization mixer; 260), 그리고 제 1 및 제 2 수광소자(270,280)를 포함할 수 있고, 나아가서 공급구(291)와 배출구(292)를 가지는 시료수용부(290)를 더 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 수광소자(270,280)의 전단에 설치되는 제 1 및 제 2 레이저라인필터(271,281)을 더 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 수광소자(270,280)의 출력전압을 리딩하기 위하여, 산출부(300)가 마련될 수 있는데, 가열레이저조사부(240)를 제외한 구성들에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100)에서 동일한 명칭으로 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다.2, a
본 실시례에서 가열레이저조사부(241,242,243)는 일례로 가열레이저를 조사하는 가열레이저광원(241)과, 가열레이저광원(241)으로부터 조사되는 가열레이저를 프로브빔에 교차하도록 반사시키는 반사부재(242,243)를 포함할 수 있다. 여기서 반사부재(242,243)는 가열레이저가 주변의 구성부재에 대한 영향을 미치지 않도록 가열레이저의 경로를 제어하기 위하여, 다수로 이루어질 수 있고, 일례로 미러가 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 실시례에 따른 가열레이저조사부(240)는 프로브빔의 일부분만을 가열함으로써 외부 요인에 의한 굴절률 변화를 최소화할 수 있다.In this embodiment, the heating
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flow chart showing a method of measuring a light absorption coefficient of a sample according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정방법은 본 발명에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100,200)을 이용하여 시료로서 에어로졸에 대한 광흡수계수를 측정하기 위한 방법으로서, 본 발명에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100,200)의 설명과 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Referring to FIG. 3, a method of measuring a light absorption coefficient of a sample according to an embodiment of the present invention includes measuring a light absorption coefficient of an aerosol as a sample using a light absorption coefficient measurement system (100, 200) A description overlapping with the description of the optical absorption
본 발명의 일 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정방법은 먼저, 레이저광원(110,210)으로부터 조사되는 레이저를 편광빔스플리터(130,230)의 전면(133,233)에 형성되는 편광빔스플리터코팅층(131,231)에 경사지게 조사하여 각각 반사 및 투과되는 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할되도록 하고, 레퍼런스빔과 프로브빔이 리트로리플렉터(120,220)와 편광빔스플리터(130,230)의 후면(134,234)에 형성되는 반사코팅층(132,232)에 의해 반사되도록 함으로써 시료가 위치하는 영역을 통과하도록 한다(S11). 이러한 레이저를 편광빔스플리터에 의해 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할하여 반사시키는 단계(S11)는 일례로 편광빔스플리터(130,230)의 전면(133,233)에 부분적으로 형성되는 편광빔스플리터코팅층(131,231)에 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 편광빔스플리터코팅층(131,231)에 의해 반사되는 레퍼런스빔이 리트로리플렉터(120,220)에 반사되어 전면(133,233)에 입사됨으로써 시료를 통과하도록 하며, 전면(133,233)에 입사된 레퍼런스빔이 후면(134,234)에 부분적으로 형성되는 반사코팅층(132,232)과 편광빔스플리터코팅층(131,231)의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 편광빔스플리터코팅층(131,231)을 투과한 프로브빔이 반사코팅층(132,232)과 리트로리플렉터(120,220)에 반사되어 편광빔스플리터코팅층(131,231)에 입사됨으로써 시료를 통과하도록 하며, 편광빔스플리터코팅층(131,231)에 입사되는 프로브빔이 외측으로 투과하는 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 할 수 있다.In the method of measuring the light absorption coefficient of a sample according to an embodiment of the present invention, the laser beams emitted from the
그런 다음, 편광빔스플리터(130,230)를 통과하여 합쳐진 레퍼런스빔과 프로브빔이 편광믹서(160,260)를 통과하도록 하여, 각각의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도, 예컨대 45도로 회전되도록 한 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할하여 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)에 각각 조사되도록 한다(S12).The reference beam and the probe beam passed through the
그리고, 상기한 영역에 시료를 위치시키지 않은 상태에서 편광믹서(160,260)의 전단에 설치된 베리어블리타더(150,250)에 의해 레퍼런스빔과 프로브빔의 편광상태를 조절함으로써 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)로부터 각각 출력되는 전압값이 동일하도록 셋팅한다(S13).By adjusting the polarization states of the reference beam and the probe beam by
상기한 셋팅을 마치면, 상기한 영역에 시료를 위치시킨 상태, 예컨대 시료수용부(190,290)에 대기에서 채집한 에어로졸을 공급한 상태에서 프로브빔에 가열레이저조사부(140,241,242,243)에 의해 가열레이저를 조사하여 프로브빔의 굴절률을 변화시킨다(S14). 이러한 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계(S14)는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(100)에서와 같이 가열레이저를 편광빔스플리터코팅층(131)에서 리트로리플렉터(120)에 반사된 프로브빔이 입사되는 위치에 조사할 수 있으며, 이와 달리, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템(200)에서와 같이, 가열레이저를 프로브빔에 경사지게 교차하도록 조사할 수 있다.After the above setting is completed, a heating laser is irradiated to the probe beam by the heating
프로브빔의 굴절률을 변화시킨 다음, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)로부터 레퍼런스빔과 프로브빔의 조사에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하도록 한다(S15). 이때, 상기한 전압값의 차이는 산출부(300)에 의해 수행될 수 있다. After the refractive index of the probe beam is changed, the difference between the voltage values output from the first and second
한편 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하여 광흡수계수를 산출하는 단계(S16)를 더 포함할 수 있는데, 광흡수계수를 산출하는 단계(S16)는 일부 또는 전부를 산출부(300)에 의해 수행하도록 할 수 있고, 일례로 광흡수계수를 알고 있는 특정 농도의 특정 물질에 대해 얻어지는 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)의 전압값 차이를 기준값으로서 리딩하고, 시료에 대한 얻어지는 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)의 전압값 차이를 기준값에 캘리브레이션하여 시료의 광흡수계수를 산출할 수 있다. 이를 예로 들어 설명하면, 이산화탄소(CO2)와 같은 물질은 특정 농도에 대한 광흡수계수가 알려져 있으므로 특정 농도의 이산화탄소를 시료에 주입했을 때, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)의 차이를 측정하면, 그 측정값(voltage)이 바로 광흡수계수일 수 있다. 구체적으로, 예를 들면 10ppm의 이산화탄소의 광흡수계수가 100이라고 알려져 있다고 하면, 시료인 에어로졸에 10ppm의 이산화탄소를 주입했을 때, 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)의 출력전압 차이가 10V로 측정되었다면, 10V를 광흡수계수 100으로 캘리브레이션(calibration)할 수 있게 된다. 따라서 특정의 에어로졸이 주입되었을 때 제 1 및 제 2 수광소자(170,180,270,280)의 출력전압 차이가 3V라면 광흡수계수는 30이 되는 것이다.(S16) calculating the light absorption coefficient by reading the difference between the voltage values output by the first and second
이와 같은 본 발명에 따른 시료의 광흡수계수 측정시스템 및 측정방법에 따르면, 대기 에어로졸과 같은 시료의 광흡수계수를 쉽게 측정할 수 있도록 하고, 이러한 광흡수계수의 측정값에 대한 정확도를 높일 수 있다.According to the system and method for measuring the optical absorption coefficient of the sample according to the present invention, it is possible to easily measure the optical absorption coefficient of a sample such as an atmospheric aerosol and to improve the accuracy of the measured value of the optical absorption coefficient .
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
110,210 : 레이저광원 120,220 : 리트로리플렉터
130,230 : 편광빔스플리터 131,231 : 편광빔스플리터코팅층
132,232 : 반사코팅층 133,233 : 전면
134,234 : 후면 140,241,242,243 : 가열레이저조사부
150,250 : 베리어블리타더 160,260 : 편광믹서
170,270 : 제 1 수광소자 171,271 : 제 1 레이저라인필터
180,280 : 제 2 수광소자 181,281 : 제 2 레이저라인필터
190,290 : 시료수용부 191 : 공급구
192 : 배출구 300 : 산출부110, 210: Laser
130, 230
132, 232:
134, 234:
150,250: Barrier titer 160,260: Polarization mixer
170, 270: first
180, 280: second
190, 290: sample accommodating portion 191:
192: outlet 300:
Claims (11)
레이저를 조사하는 레이저광원;
빔을 반사시키는 리트로리플렉터;
상기 리트로리플렉터와의 사이에 시료가 위치하도록 설치되고, 상기 레이저 광원으로부터 입사되는 레이저를 각각 반사 및 투과시킴으로써 레퍼런스빔 및 프로브빔으로 분할되도록 하는 편광빔스플리터코팅층이 형성되며, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 상기 리트로리플렉터에 의해 반사됨으로써 시료를 통과하도록 반사시키는 반사코팅층이 형성되는 편광빔스플리터;
상기 프로브빔에 시료의 굴절률의 변화를 주기 위해 가열레이저를 조사하는 가열레이저조사부;
상기 편광빔스플리터를 통과하여 합쳐진 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 변화시키는 베리어블리타더;
상기 베리어블리타더를 통과한 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔을 분할하되, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도로 회전시키는 편광믹서; 및
상기 편광믹서로부터 조사되는 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔을 각각 수신받아 전기적 신호로 변환하는 제 1 및 제 2 수광소자를 포함하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.As a system for measuring a light absorption coefficient using an aerosol as a sample,
A laser light source for irradiating a laser;
A retroreflector for reflecting the beam;
A polarizing beam splitter coating layer which is provided so as to position a sample between the reference beam and the retro-reflector and is divided into a reference beam and a probe beam by reflecting and transmitting a laser beam from the laser beam source, A polarizing beam splitter in which a reflective coating layer is formed which reflects the beam as it is reflected by the retroreflector to pass through the sample;
A heating laser irradiation unit for irradiating the probe beam with a heating laser to change the refractive index of the sample;
A polarization beam splitter that changes the polarization state of the reference beam and the probe beam that are combined through the polarization beam splitter;
A polarization mixer that splits the reference beam and the probe beam passed through the barrier bladder and rotates the polarization plane of the reference beam and the probe beam at a predetermined angle around the path direction; And
And a first and a second light receiving element for receiving the reference beam and the probe beam emitted from the polarization mixer, respectively, and converting the received reference beam and the probe beam into an electrical signal.
상기 편광빔스플리터는,
전면에 부분적으로 형성되는 상기 편광빔스플리터코팅층에 상기 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층에 의해 반사되는 레퍼런스빔이 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 전면에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 전면에 입사된 상기 레퍼런스빔이 상기 반사코팅층과 상기 편광빔스플리터코팅층의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층을 투과한 상기 프로브빔이 상기 반사코팅층과 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사되는 상기 프로브빔이 외측으로 투과하는 상기 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.The method according to claim 1,
Wherein the polarizing beam splitter comprises:
The reference beam reflected by the polarizing beam splitter coating layer is reflected by the retro reflector and is incident on the front surface of the polarizing beam splitter coating layer so as to pass through the sample, The reference beam incident on the front surface is reflected by the reflective coating layer and the rear surface of the polarizing beam splitter coating layer to be transmitted to the outside, and the probe beam transmitted through the polarizing beam splitter coating layer is reflected by the reflective coating layer and the retro- And the probe beam incident on the polarizing beam splitter coating layer is combined with the outwardly transmitted reference beam so as to be transmitted outward. The optical absorption coefficient measurement of the sample system.
상기 가열레이저조사부는,
상기 편광빔스플리터코팅층에서 상기 리트로리플렉터에 반사된 상기 프로브빔이 입사되는 위치에 상기 가열레이저를 조사하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.The method according to claim 1,
The heating laser irradiation unit
And the heating laser is irradiated to a position at which the probe beam reflected from the retro-reflector is incident in the polarization beam splitter coating layer.
상기 가열레이저조사부는,
상기 가열레이저를 조사하는 가열레이저광원; 및
상기 가열레이저광원으로부터 조사되는 가열레이저를 상기 프로브빔에 교차하도록 반사시키는 반사부재를 포함하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.The method according to claim 1,
The heating laser irradiation unit
A heating laser light source for irradiating the heating laser; And
And a reflecting member for reflecting the heating laser emitted from the heating laser light source so as to cross the probe beam.
상기 베리어블리타더는,
시료가 없는 상태와 상기 가열레이저조사부로부터 가열레이저가 조사되지 아니한 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔 각각의 조사에 의해 출력되는 전압값이 동일하도록 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 조절하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.The method according to claim 1,
The barrier rib detacher includes:
The reference beam and the probe beam are irradiated with the reference beam and the probe beam from the first and second light receiving elements in the state in which no sample is present and the heating laser is not irradiated from the heating laser irradiation unit, And adjusting the polarization state of the probe beam.
상기 편광빔스플리터와 상기 리트로리플렉터와의 사이에 설치되고, 광투과성재질로 이루어지며, 상기 시료로서 에어로졸이 통과하도록 공급구와 배출구가 각각 형성되는 시료수용부를 더 포함하는, 시료의 광흡수계수 측정시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a sample accommodating portion which is provided between the polarizing beam splitter and the retro reflector and is made of a light transmissive material and in which a supply port and an exhaust port are formed so as to allow the aerosol to pass therethrough as the sample, .
레이저를 편광빔스플리터의 전면에 형성되는 편광빔스플리터코팅층에 경사지게 조사하여 각각 반사 및 투과되는 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할되도록 하고, 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 리트로리플렉터와 상기 편광빔스플리터의 후면에 형성되는 반사코팅층에 의해 반사되도록 함으로써 상기 시료가 위치하는 영역을 통과하도록 하는 단계;
상기 편광빔스플리터를 통과하여 합쳐진 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔이 편광믹서를 통과하도록 하여, 각각의 편광면이 경로방향을 중심으로 일정 각도로 회전되도록 한 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔으로 분할하여 제 1 및 제 2 수광소자에 각각 조사되도록 하는 단계;
상기 영역에 시료를 위치시키지 않은 상태에서 상기 편광믹서의 전단에 설치된 베리어블리타더에 의해 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 편광상태를 조절함으로써 상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 각각 출력되는 전압값이 동일하도록 셋팅하는 단계;
상기 영역에 시료를 위치시킨 상태에서 상기 프로브빔에 가열레이저를 조사하여 상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 수광소자로부터 상기 레퍼런스빔과 상기 프로브빔의 조사에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하는 단계를 포함하는, 시료의 광흡수계수 측정방법.As a method for measuring a light absorption coefficient using an aerosol as a sample,
The laser beam is obliquely irradiated onto the polarizing beam splitter coating layer formed on the front surface of the polarizing beam splitter so as to be divided into the reference beam and the probe beam which are respectively reflected and transmitted, and the reference beam and the probe beam are reflected by the back surface of the retroreflector and the polarizing beam splitter Allowing the sample to pass through a region where the sample is located by being reflected by a reflection coating layer formed on the sample;
The reference beam and the probe beam passing through the polarizing beam splitter and passing through the polarizing mixer so that each of the polarizing planes is rotated at a predetermined angle around the path direction and the probe beam, 1 and the second light receiving element, respectively;
The polarized state of the reference beam and the probe beam is adjusted by the barrier bladder disposed on the front end of the polarization mixer without placing the sample in the area, so that the voltage value output from each of the first and second light- Setting the same;
Changing a refractive index of the probe beam by irradiating the probe beam with a heating laser while the sample is positioned in the region; And
And reading the difference between voltage values output from the first and second light receiving elements by irradiation of the reference beam and the probe beam, respectively.
상기 레이저를 편광빔스플리터에 의해 레퍼런스빔과 프로브빔으로 분할하여 반사시키는 단계는,
상기 편광빔스플리터의 전면에 부분적으로 형성되는 상기 편광빔스플리터코팅층에 상기 레이저가 경사지게 조사되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층에 의해 반사되는 상기 레퍼런스빔이 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 전면에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 전면에 입사된 상기 레퍼런스빔이 후면에 부분적으로 형성되는 상기 반사코팅층과 상기 편광빔스플리터코팅층의 후측면에 반사되어 외측으로 투과되도록 하고, 상기 편광빔스플리터코팅층을 투과한 상기 프로브빔이 상기 반사코팅층과 상기 리트로리플렉터에 반사되어 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사됨으로써 상기 시료를 통과하도록 하며, 상기 편광빔스플리터코팅층에 입사되는 상기 프로브빔이 외측으로 투과하는 상기 레퍼런스빔과 합쳐져서 외측으로 투과되도록 하는, 시료의 광흡수계수 측정방법.The method of claim 7,
Dividing and reflecting the laser beam into a reference beam and a probe beam by a polarization beam splitter,
Wherein the reference beam reflected by the polarizing beam splitter coating layer is reflected by the retro-reflector and is incident on the front surface of the polarizing beam splitter coating layer so that the reference beam reflected by the polarizing beam splitter coating layer is incident on the front surface of the polarizing beam splitter coating layer, The reference beam incident on the front surface is reflected by the reflective coating layer partially formed on the rear surface and the rear surface of the polarizing beam splitter coating layer so as to be transmitted to the outside, and the reference beam transmitted through the polarizing beam splitter coating layer The probe beam is reflected by the reflective coating layer and the retro-reflector and is incident on the polarizing beam splitter coating layer to pass through the sample. The probe beam incident on the polarizing beam splitter coating layer is combined with the reference beam transmitted to the outside, Outside So as to transmit the light absorption coefficient of the sample.
상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계는,
상기 가열레이저를 상기 편광빔스플리터코팅층에서 상기 리트로리플렉터에 반사된 상기 프로브빔이 입사되는 위치에 조사하는, 시료의 광흡수계수 측정방법.The method of claim 7,
Wherein the step of changing the refractive index of the probe beam comprises:
And the heating laser is irradiated on the polarization beam splitter coating layer at a position where the probe beam reflected by the retro-reflector is incident.
상기 프로브빔의 굴절률을 변화시키는 단계는,
상기 가열레이저를 상기 프로브빔에 교차하도록 조사하는, 시료의 광흡수계수 측정방법.The method of claim 7,
Wherein the step of changing the refractive index of the probe beam comprises:
And irradiating the heating laser so as to cross the probe beam.
상기 제 1 및 제 2 수광소자에 의해 각각 출력되는 전압값의 차이를 리딩하여 광흡수계수를 산출하는 단계를 더 포함하고,
상기 광흡수계수를 산출하는 단계는,
광흡수계수를 알고 있는 특정 농도의 특정 물질에 대해 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 수광소자의 전압값 차이를 기준값으로서 리딩하고, 시료에 대한 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 수광소자의 전압값 차이를 상기 기준값에 캘리브레이션하여 상기 시료의 광흡수계수를 산출하는, 시료의 광흡수계수 측정방법.The method of claim 7,
Further comprising the step of calculating a light absorption coefficient by reading a difference between voltage values output by the first and second light receiving elements, respectively,
Wherein the step of calculating the light absorption coefficient comprises:
The difference between the voltage values of the first and second light receiving elements obtained for a specific substance having a specific concentration of light absorption coefficient is read as a reference value, And calculating a light absorption coefficient of the sample by calibrating the light absorption coefficient at a reference value.
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