KR101535209B1 - 자기 정렬된 분광기 - Google Patents

자기 정렬된 분광기 Download PDF

Info

Publication number
KR101535209B1
KR101535209B1 KR1020150024202A KR20150024202A KR101535209B1 KR 101535209 B1 KR101535209 B1 KR 101535209B1 KR 1020150024202 A KR1020150024202 A KR 1020150024202A KR 20150024202 A KR20150024202 A KR 20150024202A KR 101535209 B1 KR101535209 B1 KR 101535209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fixing member
mirror
light
air
spectroscopic
Prior art date
Application number
KR1020150024202A
Other languages
English (en)
Inventor
최재규
Original Assignee
(주) 비비비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 비비비 filed Critical (주) 비비비
Priority to KR1020150024202A priority Critical patent/KR101535209B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101535209B1 publication Critical patent/KR101535209B1/ko
Priority to US14/850,137 priority patent/US9395241B1/en

Links

Images

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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0202—Mechanical elements; Supports for optical elements
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G01J3/0259—Monolithic
    • 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
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/1804—Plane gratings
    • 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
    • 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
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • 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
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • 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
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

자기 정렬된 분광기가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 광(光)이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(air lens)를 포함하는 것인, 고정 부재; 및 상기 고정 부재의 제1 면을 통해 상기 고정 부재 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 광 도파관을 포함한다.

Description

자기 정렬된 분광기{SELF-ALIGNED SPECTROMETER}
본 발명은 자기 정렬된 분광기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 분광기를 구성하는 광학 부품의 정렬 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있는 자기 정렬된 분광기에 관한 것이다.
분광기는 시료의 종류 또는 농도 등을 정량적으로 측정하기 위해 이용되는 장치이다. 예컨대, 분광기는 광원(light source), 단색화 장치(monochromator) 및 광 검출기(imaging sensor)를 포함하며, 구체적으로, 광원, 프리즘(prism), 격자(grating), 거울(mirror), 슬릿(slit) 및 광 검출기 등의 정밀한 광학 부품이 미리 정해진 순서대로 정렬되어 있을 수 있다.
등록특허공보 제10-0757017호
전술한 바와 같이, 분광기는 정밀한 광학 부품으로 구성되어 있기 때문에, 광학 부품의 정렬 상태를 유지하지 못하는 경우 분광기의 성능이 저하될 수 있다. 예컨대, 분광기에 강한 충격이 가해지는 경우 정렬 상태가 불량해질 수 있으며, 설계 또는 제조 과정에서의 오류로 인해 발생하는 고정 불량에 따라 정렬 상태가 불량해질 수도 있다.
정렬 상태의 변형을 방지하기 위해, 광학 부품의 고정력이 우수해지도록 설계하거나, 분광기를 충격으로부터 보호할 수 있도록 설계하는 것이 가능하지만, 이러한 경우에는 제품의 제조 비용이 상승할 수 있으므로, 제품의 가격 경쟁력이 저하될 수 있다. 따라서, 제조 비용의 상승을 억제하면서 광학 부품의 정렬 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 방안의 개발이 시급한 상황이다.
위와 같은 문제점으로부터 안출된 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단일 물질을 이용한 일회의 제조 과정을 통해 형성 가능한 고정 부재에 의해 광학 부품의 정렬 상태가 유지될 수 있는 자기 정렬된 분광기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 에어 렌즈, 광 도파관 및 분광 거울 등의 광학 부품의 위치가 고정 부재에 의해 고정됨으로써 광학 부품의 정렬 상태의 변형을 최소화할 수 있는 자기 정렬된 분광기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 광(光)이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(air lens)를 포함하는 것인, 고정 부재; 및 상기 고정 부재의 제1 면을 통해 상기 고정 부재 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 광 도파관을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 아래에 기술하는 효과를 얻을 수 있지만, 본 발명의 효과는 이에 제한되지 않는다.
첫째로, 본 발명에 따르면, 단일 물질을 이용한 일회의 제조 과정을 통해 형성 가능한 고정 부재를 이용하여 광학 부품의 정렬 상태를 유지시키기 때문에, 분광기의 제조 비용의 상승을 억제시키면서 광학 부품의 정렬 상태 유지라는 효과를 얻을 수 있고, 분광기를 소형화 및 집적화하여 제조할 수 있다.
둘째로, 고정 부재 내에 에어 렌즈가 포함되어 있으며 광 도파관은 고정 부재 내에 삽입되어 고정되고 분광 거울 역시 고정 부재에 의해 고정됨으로써 광학 부품의 정렬 상태의 변형을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 분광기에 포함되는 고정 부재의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 분광기에 포함되는 고정 부재의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 분광기에 포함되는 고정 부재의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 자기 정렬된 분광기에 대해 설명하기로 한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기를 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 2를 참조하면, 도 1의 분광기에 포함되는 고정 부재(10)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는 시료의 종류 또는 농도 등을 정량적으로 측정하기 위해 이용될 수 있다. 구체적으로, 측정의 대상이 되는 시료를 통과하거나 시료로부터 반사된 광(光)이 분광기에 입사되어 측정에 이용될 수 있다.
구체적으로, 자기 정렬된 분광기는 고정 부재(10), 광 도파관(20), 분광 거울(30) 및 광 검출기(40)를 포함할 수 있다. 다만, 몇몇 실시예에서는 도 1에 도시된 분광기에 비해 더 적은 수의 구성요소를 이용하여 분광기를 구현하거나, 도 1에 도시된 구성요소보다 더 많은 수의 구성요소를 이용하여 분광기를 구현할 수도 있다.
고정 부재(10)는 광이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재(10)로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(11, air lens)를 포함할 수 있다.
여기서, 고정 부재(10)는 광학 투과도(optical transparency)가 우수한 재료로 형성될 수 있기 때문에, 광이 고정 부재(10)를 투과하여 광 검출기까지 전파될 수 있다. 예컨대, 고정 부재(10)는 광학 투과도가 우수한 포토레지스트(photoresist)로 형성될 수 있지만, 고정 부재(10)로서 포토레지스트를 이용하는 경우, 분광기를 저비용으로 대량 생산하는데 유리할 수 있다. 다만, 고정 부재(10)의 재료는 포토레지스트에 제한되지 않는다.
고정 부재(10)는 레이저 경화(laser curing) 방식의 3D 프린터를 이용하여 형성될 수 있으며, 이때 이용되는 3D 프린터의 해상도(resolution)는 1밀리미터 이하(sub-milimeter)일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 포토레지스트를 재료로 이용하여 패터닝함으로써 복수의 에어 렌즈(11), 구멍(12) 및 회절 격자 패턴(13)이 형성된 고정 부재(10)를 제조할 수 있다.
고정 부재(10)의 내부에는 에어 렌즈(11)가 형성될 수 있으며, 여기서 에어 렌즈(11)는 에어-갭 렌즈(air-gap lens) 또는 에어-스페이스드 렌즈(air-spaced lens)일 수 있다. 그리고, 에어 렌즈(11)는 렌즈의 역할할 수 있도록 고정 부재(10)의 내부에 의도록적으로 형성된 빈 공간일 수 있으며, 공기로 채워질 수 있다. 구체적으로, 고정 부재(10)의 재료의 굴절율과 에어 렌즈(11)를 채우는 공기의 굴절률의 차이로 인하여, 고정 부재(10)의 내부의 빈 공간이 에어 렌즈(11)로서 기능할 수 있다.
에어 렌즈(11)의 형상, 개수 및 배열에는 제한이 없을 수 있으며, 목적에 따라 다양한 형상, 개수 및 배열의 에어 렌즈(11)가 고정 부재(10)의 내부에 포함될 수 있다. 예컨대 적어도 일부의 에어 렌즈(11)는 분광 거울(30)로 광을 유도하도록 고정 부재(10) 내에 배치될 수 있으며, 다른 일부의 에어 렌즈(11)는 분광 거울(30)로부터 분광되어 반사되는 광을 광 검출기(40)로 유도하도록 고정 부재(10) 내에 배치될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
한편, 고정 부재(10)는 서로 마주보는 제1 및 제2 면(10b)을 포함할 수 있는데, 고정 부재(10)의 제1 면(10a) 상에는 후술하는 광 도파관(20)이 삽입되어 고정될 수 있도록 구멍(12)이 형성될 수 있다. 구멍(12)은 회절 격자 패턴(13)을 향하도록 연장될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
그리고, 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상에는 회절 격자 패턴(13)이 형성될 수 있으며, 회절 격자 패턴(13)의 단면은 예컨대 복수의 요철이 반복되는 형상일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13) 상에는 후술하는 분광 거울(30)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기에 따르면, 고정 부재(10) 내에 에어 렌즈(11)가 내장되고, 광 도파관(20)이 삽입되어 고정될 수 있는 구멍(12)이 제1 면(10a) 상에 형성되어 있고, 분광 거울(30)이 형성될 수 있도록 제2 면(10b) 상에 회절 격자 패턴(13)이 형성되어 있기 때문에, 분광기를 구성하는 광학 부품의 위치가 고정 부재(10)에 의해 결정되고 고정될 수 있다. 즉, 에어 렌즈(11), 광 도파관(20) 및 분광 거울(30)이 고정 부재(10)에 의해 자기 정렬(self-aligned)되어 그 위치가 고정될 수 있으므로, 광학 부품의 정렬 상태의 변형이 방지되는 것을 최소화할 수 있다.
광 도파관(20)은 고정 부재(10)의 제1 면(10a)을 통해 상기 고정 부재(10) 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정될 수 있다.
구체적으로, 광 도파관(20)은 시료를 통과하거나 시료로부터 반사된 광이 외부로부터 고정 부재(10) 내부로 전송되는 도관일 수 있다. 전술한 바와 같이, 고정 부재(10)의 제1 면(10a) 측에 구멍(12)이 형성되어 있기 때문에, 광 도파관(20)의 정렬 위치는 고정 부재(10)에 의해 미리 결정될 수 있으며, 광 도파관(20)은 고정 부재(10)의 구멍(12)에 삽입됨으로서 정해진 위치에 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 광 도파관(20)은 고정 부재(10)의 구멍(12)에 의해 삽입 고정될 수 있으므로, 광 도파관(20)의 정렬 상태의 변형이 최소화될 수 있다.
분광 거울(30)은 입사하는 광을 분광시켜 반사시킬 수 있으며, 단색화 장치(monochromator)로서 기능할 수 있다. 도 1을 참조하면, 광 도파관(20)으로부터 에어 렌즈(11)를 통해 입사한 광을 분광시켜 반사시키기 위해, 분광 거울(30)은 고정 부재(10)의 제1 면(10a)과 마주보는 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상에 형성될 수 있다.
구체적으로, 분광 거울(30)은 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상에 형성된 회절 격자 패턴(13) 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 분광 거울(30)은 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13) 상에 금속 증착(metal deposition) 방식으로 형성될 수 있다. 따라서, 금속 증착 방식에 따라 분광 거울(30)은 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13)의 형상에 대응하는 형상을 가지는 회절 격자 패턴(31)을 포함할 수 있으며, 구체적으로 분광 거울(30) 중 고정 부재(10)의 제1 면(10a)과 대면하는 영역에는 분광 거울(30)의 회절 격자 패턴(31)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 분광 거울(30)은 회절 격자 패턴(31)을 이용하여 입사하는 광을 분광시켜 반사시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 분광 거울(30)은 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13) 상에 금속 증착 방식으로 형성될 수 있기 때문에, 분광 거울(30)의 회절 격자 패턴(31)과 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13)이 서로 맞물린 상태로 배치될 수 있기 때문에, 분광 거울(30)의 정렬 상태를 더욱 공고해질 수 있다.
한편, 분광 거울(30)을 형성할 때 이용하는 금속의 종류에 따라 분광 가능한 스펙트럼의 적용 범위(spectral coverage)가 상이할 수 있다. 필요에 따라, 다양한 종류의 금속을 이용하여 분광 거울(30)을 형성할 수 있다.
광 검출기(40)는 입사하는 광을 검출할 수 있으며, 광 도파관(20)과 이격되어 고정 부재(10)의 제1 면(10a) 상에 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 분광 거울(30)과 광 검출기(40) 사이에 에어 렌즈(11)가 배치될 수 있으며, 에어 렌즈(11)는 상기 분광 거울(30)로부터 분광되어 반사되는 광을 광 검출기(40)로 유도하도록 고정 부재(10) 내에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 분광기에 따르면, 단일 물질을 이용한 일회의 제조 과정을 통해 형성 가능한 고정 부재(10)를 이용하여 광학 부품의 정렬 상태를 유지시킬 수 있기 때문에, 분광기의 제조 비용의 상승을 억제시키면서 광학 부품의 정렬 상태를 효율적으로 유지할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기를 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 4를 참조하면, 도 3의 분광기에 포함되는 고정 부재(10)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와 비교해서, 분광 거울(30)의 형상이 상이할 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하면, 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13)은 절곡 형태(curved shape)일 수 있으며, 필요에 따라 원하는 곡률(curvature)을 가지도록 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13)이 형성될 수 있다. 그리고, 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13) 상에 금속 증착 방식으로 분광 거울(30)이 형성될 수 있기 때문에, 분광 거울(30)의 회절 격자 패턴(31) 역시 고정 부재(10)의 회절 격자 패턴(13)에 대응되는 절곡 형태를 가질 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 다른 자기 정렬된 분광기를 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 6를 참조하면, 도 5의 분광기에 포함되는 고정 부재(10)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와 비교해서, 분광 거울(30)의 구성이 상이할 수 있다. 구체적으로, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 분광기에서, 고정 부재(10)는 제2 면(10b) 상에 형성된 홈(14, groove)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상에 형성된 홈(14)은 에어 프리즘(32)으로 기능할 수 있는 영역으로, 예컨대 홈(14)의 단면은 프리즘으로 기능할 수 있도록 삼각형일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 분광 거울(30)은, 홈(14)을 덮도록 상기 제2 면(10b) 상에 형성된 반사 거울(33)과, 홈(14)에 의해 형성되는 에어 프리즘(32, air prism)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 고정 부재(10)의 홈(14)은 반사 거울(33)에 의해 덮일 수 있으며, 이에 따라 고정 부재(10)의 제2 면(10b)와 반사 거울(33)에 의해 둘러싸인 빈 공간이 형성될 수 있으며, 이러한 빈 공간이 에어 프리즘(32)의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 고정 부재(10)의 재료의 굴절율과 에어 프리즘(32)을 채우는 공기의 굴절률의 차이로 인하여, 고정 부재(10)의 내부의 홈(14)이 에어 프리즘(32)을로서 기능할 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기를 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 시료(60)를 흘리기 위한 플로우셀(50)(flow-cell)을 더 포함할 수 있으며, 플로우셀(50)은 고정 부재(10) 내에 배치되어 고정될 수 있고, 구체적으로 광 도파관(20)과 에어 렌즈(11) 사이에 위치할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기에서는 고정 부재(10)의 외부에 시료가 있고, 광원으로부터 출사된 광이 외부의 시료를 통과하거나 외부의 시료로부터 반사된 후 광 도파관(20)을 통해 분광기로 입사할 수 있다.
이에 비해, 본 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기에서는, 광 도파관(20)이 광원에 직접 연결될 수 있으며, 광원으로부터 출사된 광이 광 도파관(20)을 통해 분광기로 입사할 수 있다. 그리고, 광 도파관(20)으로부터 출사된 광이 시료(60)가 흐르는 플로우셀(50)로 입사하고, 플로우셀(50)에 입사한 광이 시료(60)를 통과하거나 시료(60)로부터 반사되어 분광 거울(30)에 입사될 수 있다. 즉, 고정 부재(10) 내부에서 광이 시료(60)를 통과하거나 시료(60)로부터 반사될 수 있고, 이러한 광을 이용하여 시료(60)의 특성을 측정할 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 시료(60)가 흐르는 방향은 도면 상에서 지면을 뚫고 나오는 방향일 수 있으며, 도 8을 참조하면, 시료(60)가 흐르는 방향은 도면 상에서 지면을 향해 들어가는 방향일 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기를 설명한다. 다만, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 정렬된 분광기와 비교하여, 플로우셀(50)의 형상이 다를 수 있으며, 이 밖에 제1 및 제2 포커싱 거울(71, 72)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 시료(60)를 흘리기 위한 플로우셀(50)은, 고정 부재(10) 내에 배치되어 고정되고, 제1 방향으로 연장된 제1 부분(51)과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된 제2 부분(52)을 포함할 수 있다. 예컨대, 시료(60)는 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상의 플로우셀(50)을 통해 주입된 후 제1 부분(51)과 제2 부분(52)을 따라 흐른 후 고정 부재(10)의 제1 면(10a) 상의 플로우셀(50)을 통해 배출될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
한편, 플로우셀(50)의 제1 부분(51)은 광 도파관(20)과 제1 포커싱 거울(71) 사이에 위치하고, 플로우셀(50)의 제2 부분(52)은 제1 포커싱 거울(71)과 제2 포커싱 거울(72) 사이에 위치할 수 있다. 그리고, 제1 부분(51)의 연장 방향이 제1 방향은 광 도파관(20)으로부터 제1 포커싱 거울(71)을 향하는 방향일 수 있고, 제2 부분(52)의 연장 방향인 제2 방향은 제1 포커싱 거울(71)로부터 제2 포커싱 거울(72)을 향하는 방향일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1 포커싱 거울(71)은 제1 면(10a)과 마주보는 고정 부재(10)의 제2 면(10b) 상에 형성될 수 있고, 입사하는 광을 포커싱하여 반사시킬 수 있다. 즉, 플로우셀(50)의 제1 부분(51)의 시료(60)를 통과하거나 해당 시료(60)로부터 반사된 광을 포커싱하여 반사시킬 수 있다.
제2 포커싱 거울(72)은 광 도파관(20)과 이격되어 제1 면(10a) 상에 형성될 수 있고, 입사하는 광을 포커싱하여 반사시킬 수 있다. 즉, 플로우셀(50)의 제2 부분(52)의 시료(60)를 통과하거나 해당 시료(60)로부터 반사된 광을 포커싱하여 반사시킬 수 있다. 그리고, 제2 포커싱 거울(72)로부터 반사된 광은 에어 렌즈(11)로 향할 수 있다.
한편, 제1 포커싱 거울(71) 및 제2 포커싱 거울(72) 역시, 고정 부재(10)에 제1 포커싱 거울(71) 및 제2 포커싱 거울(72)에 대응하는 패턴을 형성한 후, 해당 패턴 상에 금속을 증착시키는 방식으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 분광기에 따르면, 시료(60)를 통과하는 광을 제1 및 제2 포커싱 거울(71, 72)을 이용하여 포커싱함으로써 광학적 거리(optical length)가 길어질 수 있으며, 비어-람버트 법칙(beer-lambert's law)에 의하여 감도(sensitivity) 및 검출 한계(limit of detection) 등 사양(specification)이 우수해질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 고정 부재 10a, 10b: 제1 및 제2 면
11: 에어 렌즈 12: 구멍
13: 고정 부재의 회절 격자 패턴
14: 홈
20: 광 도파관 30: 분광 거울
31: 분광 거울의 회절 격자 패턴
32: 에어 프리즘 33: 반사 거울
40: 광 검출기 50: 플로우셀
51: 제1 부분 52: 제2 부분
60: 시료 71, 72: 제1 및 제2 포커싱 거울

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 광(光)이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(air lens)를 포함하는 것인, 고정 부재;
    상기 고정 부재의 제1 면을 통해 상기 고정 부재 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 광 도파관; 및
    상기 제1 면과 마주보는 상기 고정 부재의 제2 면 상에 형성된 분광 거울로서, 입사하는 광을 분광시켜 반사시키는 것인, 분광 거울
    을 포함하고,
    상기 에어 렌즈는 복수의 에어 렌즈로서, 적어도 일부의 상기 에어 렌즈는 상기 분광 거울로 광을 유도하도록 상기 고정 부재 내에 배치되고,
    상기 고정 부재는 상기 제2 면 상에 형성된 홈(groove)을 더 포함하고,
    상기 분광 거울은, 상기 홈을 덮도록 상기 제2 면 상에 형성된 반사 거울과, 상기 홈에 의해 형성되는 에어 프리즘(air prism)을 포함하는 것인, 자기 정렬된 분광기.
  6. 삭제
  7. 광(光)이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(air lens)를 포함하는 것인, 고정 부재;
    상기 고정 부재의 제1 면을 통해 상기 고정 부재 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 광 도파관; 및
    시료를 흘리기 위한 플로우셀(flow-cell)로서, 상기 고정 부재 내에 배치되어 고정된 것인, 플로우셀
    을 포함하고,
    상기 플로우셀은 상기 광 도파관과 상기 에어 렌즈 사이에 위치하는 것인, 자기 정렬된 분광기.
  8. 광(光)이 투과 가능한 재료로 형성되는 고정 부재로서, 내부에 형성된 에어 렌즈(air lens)를 포함하는 것인, 고정 부재;
    상기 고정 부재의 제1 면을 통해 상기 고정 부재 내에 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 광 도파관;
    시료를 흘리기 위한 플로우셀(flow-cell)로서, 상기 고정 부재 내에 배치되어 고정되고, 제1 방향으로 연장된 제1 부분과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된 제2 부분을 포함하는 것인, 플로우셀;
    상기 상기 제1 면과 마주보는 상기 고정 부재의 제2 면 상에 형성된 제1 포커싱 거울로서, 입사하는 광을 포커싱하여 반사시키는 것인, 제1 포커싱 거울; 및
    상기 광 도파관과 이격되어 상기 제1 면 상에 형성된 제2 포커싱 거울로서, 입사하는 광을 포커싱하여 반사시키는 것인, 제2 포커싱 거울
    을 포함하고,
    상기 제1 부분은 상기 광 도파관과 상기 제1 포커싱 거울 사이에 위치하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 포커싱 거울과 상기 제2 포커싱 거울 사이에 위치하는 것인, 자기 정렬된 분광기.
  9. 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고정 부재는 포토레지스트로 형성된 것인, 자기 정렬된 분광기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 면과 마주보는 상기 고정 부재의 제2 면 상에 형성된 분광 거울로서, 입사하는 광을 분광시켜 반사시키는 것인, 분광 거울
    을 더 포함하고,
    상기 에어 렌즈는 복수의 에어 렌즈로서, 적어도 일부의 상기 에어 렌즈는 상기 분광 거울로 광을 유도하도록 상기 고정 부재 내에 배치되는 것인, 자기 정렬된 분광기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 면과 마주보는 상기 고정 부재의 제2 면 상에 형성된 분광 거울로서, 상기 제2 포커싱 거울로부터 반사되어 입사하는 광을 분광시켜 반사시키는 것인, 분광 거울
    을 더 포함하고,
    상기 에어 렌즈는 복수의 에어 렌즈로서, 적어도 일부의 상기 에어 렌즈는 상기 분광 거울로 광을 유도하도록 상기 고정 부재 내에 배치되는 것인, 자기 정렬된 분광기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 고정 부재는 상기 제2 면 상에 형성된 회절 격자 패턴을 더 포함하고,
    상기 분광 거울은 상기 회절 격자 패턴 상에 형성된 것인, 자기 정렬된 분광기.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 광 도파관과 이격되어 상기 제1 면 상에 형성된 광 검출기
    를 더 포함하고,
    다른 일부의 상기 에어 렌즈는 상기 분광 거울로부터 반사되는 광을 상기 광 검출기로 유도하도록 상기 고정 부재 내에 배치되는 것인, 자기 정렬된 분광기.
KR1020150024202A 2015-02-17 2015-02-17 자기 정렬된 분광기 KR101535209B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150024202A KR101535209B1 (ko) 2015-02-17 2015-02-17 자기 정렬된 분광기
US14/850,137 US9395241B1 (en) 2015-02-17 2015-09-10 Self-aligned spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150024202A KR101535209B1 (ko) 2015-02-17 2015-02-17 자기 정렬된 분광기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101535209B1 true KR101535209B1 (ko) 2015-07-09

Family

ID=53792400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150024202A KR101535209B1 (ko) 2015-02-17 2015-02-17 자기 정렬된 분광기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9395241B1 (ko)
KR (1) KR101535209B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023163304A1 (ko) * 2022-02-24 2023-08-31 한국과학기술원 초박형 마이크로 분광기 및 이의 제조방법
WO2023191575A1 (ko) * 2022-04-01 2023-10-05 한국과학기술원 단일 픽셀 마이크로 분광기 및 이의 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10151631B2 (en) 2016-10-04 2018-12-11 Kla-Tencor Corporation Spectroscopy with tailored spectral sampling

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976364A (en) * 1973-12-21 1976-08-24 Harley Burke Lindemann Optical air lens system
JP2004354176A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Hamamatsu Photonics Kk 光検出器及びそれを用いた分光器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5066114A (en) * 1990-04-26 1991-11-19 Hodges Marvin P High refraction index enveloping medium lens system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976364A (en) * 1973-12-21 1976-08-24 Harley Burke Lindemann Optical air lens system
JP2004354176A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Hamamatsu Photonics Kk 光検出器及びそれを用いた分光器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023163304A1 (ko) * 2022-02-24 2023-08-31 한국과학기술원 초박형 마이크로 분광기 및 이의 제조방법
WO2023191575A1 (ko) * 2022-04-01 2023-10-05 한국과학기술원 단일 픽셀 마이크로 분광기 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US9395241B1 (en) 2016-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7605917B2 (en) Spectrometer
US20190017938A1 (en) Diffractive biosensor
US7411670B2 (en) Collection probe for use in a Raman spectrometer system and methods of making and using the same
US9528877B2 (en) Spectrometer and a fluid analysis system
US20200363323A1 (en) Spectrometer
US20070291266A1 (en) Spectroscope and spectroscopic method
US11698302B2 (en) Apparatus for optical applications, spectrometer system and method for producing an apparatus for optical applications
KR101535209B1 (ko) 자기 정렬된 분광기
EP2325597B1 (en) Non-contact optical probe and measuring machine
CN103576133A (zh) 距离测量系统
US20200278249A1 (en) Nanostructure based article, optical sensor and analytical instrument and method of forming same
KR102229048B1 (ko) 두께 측정 장치 및 두께 측정 방법
US9759671B2 (en) Device and method for measuring panes, in particular windscreens of vehicles
JP4239955B2 (ja) マルチアングル測色計、照明装置及び受光装置
JP4839845B2 (ja) 分光装置
JP3919796B2 (ja) 変位測定装置
US20090135420A1 (en) Spectrometer mount and measuring apparatus including same
WO2018070469A1 (ja) 分光器、及び、それを備えた顕微鏡
CN113503964B (zh) 一种多用途便携式光谱检测装置
KR102265045B1 (ko) 광학식 가스센서
US9046418B1 (en) Linear Fresnel spectrometer chip with gradient line grating
US20230384156A1 (en) Systems and methods to redistribute field of view in spectroscopy
JP2023117889A (ja) 分光器および分析装置
EP2896941B1 (en) Miniature spectrometer comprising dispersive body
JP2015232495A (ja) 光学特性測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant