KR101576499B1 - 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 경로를 이용하여 샘플파와 기준파를 측정할 수 있는 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치될 수 있으며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막;을 포함하되, 상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 이중 경로 도파관이 제공된다.
본 발명에 따르면, 대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치될 수 있으며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막;을 포함하되, 상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 이중 경로 도파관이 제공된다.
Description
본 발명은 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이중 경로를 이용하여 샘플파와 기준파를 측정할 수 있는 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법에 관한 것이다.
분광학(spectroscopy)은 빛의 스펙트럼을 해석하여 물질의 성질에 대해 연구하는 광학의 한 분야이다. 보다 구체적으로, 빛의 스펙트럼에 대해서 진동수 성분의 분포와 진동수 성분의 상대적인 세기를 기초로 물질의 속성을 연구하는 학문을 의미한다.
초기에는 주로 기체의 원자 또는 분자의 성질을 연구하는 데 분광학을 사용하였으나, 액체 또는 고체의 성질을 연구하는 데에도 분광학이 사용되고 있다. 특히 감마선, X-선, 자외선, 가시광선, 적외선, 테라헤르츠 파 및 마이크로웨이브 등 전자기 스펙트럼의 다양한 영역에 대해서 분광학이 적용되고 있다.
특히 테라헤르츠 파는 마이크로웨이브와 광파의 중간 영역에 위치하는 원적외선 영역의 전자기파로서, 0.1~10THz 정도의 주파수를 가지고 있으며 파장으로는 0.03~3mm, 에너지로는 0.4~40meV에 해당하는 영역이다.
테라헤르츠파 대역은 마이크로웨이브와 광파의 대역 중간에 위치하고 있어 빛의 직진성과 전자기파의 투과성을 모두 가지고 있으며, 마이크로파나 광파가 투과할 수 없는 물질을 쉽게 투과하고 수분에 잘 흡수되는 특성을 가지고 있기 때문에 의학, 의공학, 생화학, 식품공학, 공해감시 및 보안검색 등의 산업에 점차 확장되며 중요성이 날로 증대되고 있다. 또한, 테라헤르츠 도파관, 필터, 공진기와 같은 수동소자의 활발한 연구로 이를 이용한 응용연구인 나노 기술, 정보 기술, 생명 기술, 환경 기술, 우주 기술 및 군사 기술 등 여러 기술 간의 융합 기술 발전에 광범위하게 적용이 가능하다.
특히 도파관은 신호 분해능을 높여 물질의 분광 분석 기술 개발에 활용하기 위한 필수적인 구성이며, 최근에 테라헤르츠 영역에서의 수동소자로 단일 모드 전파가 가능한 원형 금속 도파관(circular metal waveguide), 사각형 금속 도파관(rectangular metal waveguide), 단결정 크리스탈 광섬유(singlecrystal sapphire fibers), 평행판 도파관(parallel-plate waveguide) 등이 사용되고 있다.
종래 기술에 따른 도파관은, 예컨대 한국해양대학교 산학협력단에 의해서 2010년 1월 22일자로 출원되고 2011년 5월 30일자로 등록된 "테라헤르츠파 평행관 도파관"이라는 명칭의 한국등록특허 제10-1039126호(특허문헌1)를 참조할 수 있으며, 예컨대 한국등록특허 제10-1039126호에서는 한 쌍의 금속판이 대향 배치되어, 테라헤르츠파가 진행하는 평행면을 형성하는 테라헤르츠파 평행판 도파관을 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-1039126호에서는 종래 실리콘 렌즈를 이용하여 테라헤르츠파를 집속하거나 방사하는 것에 의해서 반사 손실이 과도하게 발생하는 단점과 도파관과 실리콘 렌즈 사이의 결합 손실이 발생하는 단점과 실리콘 렌즈의 사용에 의해서 도파관의 구조가 복잡해지는 단점을 개선하기 위해서, 도파관의 입력단 및 출력단 중의 적어도 어느 하나를 서로의 간격이 평행면의 간격까지 점진적으로 감소하는 한 쌍의 경사면으로 이루어지는 구조를 가지는 도파관을 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-1039126호의 도파관에 따르면 테라헤르츠파 평행판 도파관은 그 구조를 간단히 할 수 있으며, 종래의 반사 손실과 결합 손실을 극복함으로써, 테라헤르츠파의 전파 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 도파관은 샘플파만을 측정할 뿐이며 기준파를 측정하기가 불가능하여 정밀한 분광 분석이 어렵다는 단점이 있다.
또한 기준파를 측정하기 위해서는 도파관에 샘플을 배치하지 않고 기준파를 측정한 후, 다시 도파관에 샘플을 배치하고 샘플파를 측정하여야 하므로 복잡한 과정을 거쳐야 하며, 또한 측정 환경의 변화에 따라서 왜곡이 발생할 가능성이 높아진다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 이중 경로를 이용하여 샘플파와 기준파를 측정할 수 있는 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치될 수 있으며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막;을 포함하되, 상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 이중 경로 도파관을 제공한다.
본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 박막은 분리부를 포함하고, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로는 상기 분리부의 양 측면에 각각 배치되는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 박막은 상기 분리부의 양 측면에 상기 분리부와 각각 이격되어 배치되는 제1 경계부 및 제2 경계부를 더 포함하는 것이고, 상기 분리부 및 상기 제1 경계부에 의해서 상기 제1 경로가 형성되고, 상기 분리부 및 상기 제2 경계부에 의해서 상기 제2 경로가 형성되는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판 각각은 제1 단부(端部) 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 무게 중심으로부터 보았을 때 서로에 대한 간격이 증가하도록 형성된 제1 경사부 및 제2 경사부를 각각 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 제1 판 및 제2 판의 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 배치되며 집속 또는 확산을 위한 렌즈부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 금속일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 은, 금 및 주석을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 상기 금속과 다른 물질의 합금일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이의 간격은 실질적으로 100 ㎛일 수 있다.
삭제
또한 본 발명은, 빔을 방출하는 빔 방출부; 대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판과, 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치되며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막을 포함하고, 상기 빔을 상기 기준파 및 상기 샘플파로 분리하여 진행시키는 이중 경로 도파관; 및 상기 기준파 및 상기 샘플파를 분석하여 상기 샘플의 파라미터를 검출하는 분석부;를 포함하되, 상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 분광 분석 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 기준파 및 상기 샘플파를 어느 하나씩 차단하고 상기 기준파 및 상기 샘플파 중 차단되지 않은 어느 하나만을 상기 분석부로 진행시키는 선택적 차단부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 빔 방출부에서 방출된 상기 빔 중에서 원하는 대역의 빔 만을 선택적으로 추출하여 상기 이중 경로 도파관을 향하여 진행시키는 대역 선택부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 빔 방출부에서 방출된 상기 빔을 집속하여 상기 이중 경로 도파관을 향하여 진행시키는 집속부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 이중 경로 도파관으로부터 진행되는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 집속하여 상기 분석부를 향하여 진행시키는 제2 집속부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 이중 경로 도파관으로부터 진행되는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 반사하여 상기 분석부로 진행시키는 반사부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 박막은 분리부를 포함하고, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로는 상기 분리부의 양 측면에 각각 배치될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 박막은 상기 분리부의 양 측면에 상기 분리부와 각각 이격되어 배치되는 제1 경계부 및 제2 경계부를 더 포함하는 것이고, 상기 분리부 및 상기 제1 경계부에 의해서 상기 제1 경로가 형성되고, 상기 분리부 및 상기 제2 경계부에 의해서 상기 제2 경로가 형성되는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판각각은 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 무게 중심으로부터 보았을 때 서로에 대한 간격이 증가하도록 형성된 제1 경사부 및 제2 경사부를 각각 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 이중 경로 도파관은, 상기 제1 판 및 제2 판의 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 배치되며 집속 또는 확산을 위한 렌즈부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 금속일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 은, 금 및 주석을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 상기 금속과 다른 물질의 합금일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이의 간격은 실질적으로 100 ㎛일 수 있다.
삭제
또한 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 있어서, 상기 빔은 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나일 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 본 발명에 따른 분광 분석 장치를 이용한 파라미터 검출 방법으로서, (a) 이중 경로 도파관의 제2 경로에 샘플을 배치하는 단계; (b) 빔 방출부가 빔을 방출하는 단계; (c) 이중 경로 도파관에 의해서 상기 빔을 제1 경로를 통하여 진행하는 기준파 및 상기 제2 경로를 통하여 진행하는 샘플파로 분리하여 분석부로 진행시키는 단계; 및 (d) 상기 기준파 및 상기 샘플파를 분석하여 상기 샘플의 파라미터를 검출하는 단계;를 포함하는 파라미터 검출 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 파라미터 검출 방법에 있어서, 상기 단계 (c) 이후에, (e) 상기 기준파 및 상기 샘플파를 어느 하나씩 차단하고 상기 기준파 및 상기 샘플파 중 차단되지 않은 어느 하나만을 상기 분석부로 진행시키는 단계;를 더 포함하고, 상기 단계 (d)는, 상기 단계 (e)를 통하여 진행된 상기 기준파 및상기 샘플파를 순차적으로 분석하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법에 있어서, 상기 빔은 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면 이중 경로를 이용하여 샘플파와 기준파를 측정할 수 있다.
따라서 기준파와 샘플파를 각각 측정해야 하는 복잡한 과정을 생략할 수 있으며 측정 환경이 일정하게 유지된 상태에서 기준파와 샘플파를 측정할 수 있으므로 기존의 분광 분석 방법에 비해서 왜곡을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 구성을 예시적으로 나타내는 도면.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 박막의 구성을 예시적으로 나타내는 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 제1 판 및 제2 판의 변형례를 예시적으로 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 분광 분석 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법의 예시적인 흐름도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 박막의 구성을 예시적으로 나타내는 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 제1 판 및 제2 판의 변형례를 예시적으로 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 분광 분석 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법의 예시적인 흐름도.
이하, 본 발명의 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 1 및 이하의 면에서 각 구성 요소의 축적은 설명을 위해서 과장되거나 또는 축소될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 경로 도파관은 제1 판(110a)과 제2 판(110b)와 박막(130)을 포함한다.
제1 판(110a)과 제2 판(110b)은 서로 대향하며 소정 간격 만큼 이격되어 배치된다. 제1 판(110a)과 제2 판(110b) 사이의 간격은 실질적으로 100 ㎛일 수 있다. 본 명세서에서 "실질적으로 100 ㎛"라는 것은 100 ㎛보다 작거나 또는 클수도 있지만 본원 발명에 따라서 빔을 진행시키기 위한 목적을 달성할 수 있는 간격을 의미하며, 100 ㎛보다 10% 정도 작은 간격에서부터 10%정도 큰 간격까지일 수 있다.
제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 재질은 금속일 수 있다. 보다 구체적으로 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 재질은 전기 전도도가 높은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 은, 금 및 주석을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 이 금속과 다른 물질의 합금일 수 있다. 예컨대 스테인레스도 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 재질로서 가능하다.
박막(130)은 제1 판(110a) 및 제2 판(110b) 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치될 수 있으며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비한다.
박막(130)의 두께는 제1 판(110a)과 제2 판(110b) 사이의 간격과 마찬가지로 실질적으로 100 ㎛일 수 있다.
박막(130)의 재질은 금속이거나 또는 기준파 및 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지일 수 있다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 박막의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 이중 경로 도파관을 위에서부터 본 것을 도시하는 도면이며, 설명을 위해서 제1 판(110a)은 생략하고 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 박막은 분리부(132)를 포함한다.
분리부(132)의 재질은 전술하였듯이 금속이거나 또는 기준파 및 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지일 수 있다.
분리부(132)는 도 2에 도시되듯이 빔의 진행 방향(화살표)에 대해서 앞부분에이 예각인 삼각형 형태로 구현될 수 있다. 또한 뒷부분에는 도시되듯이 원만한 곡선을 가지는 형태일 수 있다.
또한 제1 경로(137a) 및 제2 경로(137b)는 분리부(132)의 양 측면에 각각 배치된다.
빔이 본 발명에 따른 이중 경로 도파관을 통하여 진행하는 경우 분리부(132)에 의해서 기준파와 샘플파로 분리될 수 있다.
기준파는 빔이 제1 경로(137a)를 통하여 그대로 진행하는 것을 의미하며, 샘플파는 빔이 제2 경로(137b)에 배치된 샘플을 통과하여 진행하는 것을 의미한다. 빔이 제2 경로(137b)에 배치된 샘플을 통과하여 진행하는 것에 의해서 특성에 변화가 발생하며 이를 이용하여 샘플의 파라미터를 추출할 수 있다.
한편 도 3을 참조하면, 박막(130)은 제1 경계부(135a) 및 제2 경계부(135b)를 더 포함한다. 제1 경계부(135a) 및 제2 경계부(135b)는 분리부(132)의 양 측면에 각각 분리부(132)와 이격되어 배치되며, 특히 분리부(132)의 제1 판(110a)과 제2 판(110b)과 대향하지 않는 양 측면에 각각 이격되어 배치된다.
분리부(132) 및 제1 경계부(135a)에 의해서 제1 경로(137a)가 형성되고, 분리부(132) 및 제2 경계부(135b)에 의해서 제2 경로(137b)가 형성된다.
분리부(132) 및 제1 경계부(135a)에 의해서 제1 경로(137a)가 형성되고, 분리부(132) 및 제2 경계부(135b)에 의해서 제2 경로(137b)가 형성되는 것에 의해서 기준파와 샘플파를 보다 효율적으로 진행시킬 수 있다.
전술하듯이 제2 경로(137b) 내에는 샘플이 배치될 수 있으며, 샘플이 배치된 상태에서 빔이 진행하여 샘플파를 형성한다. 샘플은 예컨대 고체 또는 점성이 있는 물질일 수 있으나 액체 또는 기체 등의 샘플도 소정의 수단을 이용하여 제2 경로(137b) 내에 배치될 수 있다. 예컨대 마이크로튜브 등을 이용하여 제2 경로(137b) 내에 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 제1 판(110a)과 제2 판(110b) 각각은 제1 단부(端部) 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 무게 중심으로부터 보았을 때 서로에 대한 간격이 증가하도록 형성된 제1 경사부(115a) 및 제2 경사부(115b)를 각각 포함할 수 있다.
즉 제1 판(110a)은 제1 경사부(115a)를 포함할 수 있으며, 즉 제2 판(110b)은 제1 경사부(115a)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 예에서는 제1 단부, 예컨대 빔의 진행 방향을 기준으로 앞부분의 단부와 제2 단부, 예컨대 빔의 진행 방향을 기준으로 뒷부분의 단부 모두에 제1 경사부(115a) 및 제2 경사부(115b)이 제1 판(110a)과 제2 판(110b) 각각에 포함되는 예가 도시된다.
이와 같은 제1 경사부(115a) 및 제2 경사부(115b)를 포함하는 이유는 빔의 집속이나 기준파와 샘플파의 확산을 보다 용이하게 하기 위한 것이다. 그러나 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 구성은 이에 한정되지 않는다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관의 제1 판 및 제2 판의 변형례를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 이중 경로 도파관의 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 단부 어느 쪽에도 제1 경사부(115a) 및 제2 경사부(115b)가 포함되지 않는 예가 도시된다.
또한 도 5 또는 도 6을 참조하면, 이중 경로 도파관의 제1 판(110a)과 제2 판(110b)의 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 배치되며 집속 또는 확산을 위한 렌즈부(150)가 배치되는 예가 도시된다.
렌즈부(150)는 예컨대 실리콘 렌즈를 이용하여 구현할 수 있으며, 도 5에 도시되듯이 빔의 진행 방향에 대해서 앞부분의 단부 또는 도 6에 도시되듯이 뒷부분의 단부 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
또한 도 5 및 도 6에 도시되듯이 렌즈부(150)가 배치되지 않은 다른 단부에서 제1 판(110a)과 제2 판(110b)은 제1 경사부(115a) 및 제2 경사부(115b)를 각각 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 이중 경로 도파관에 따르면, 샘플파와 기준파가 동시에 진행될 수 있다. 따라서 종래 기준파와 샘플파를 각각 측정해야 하는 복잡한 과정을 생략할 수 있으며 측정 환경이 일정하게 유지된 상태에서 기준파와 샘플파를 측정할 수 있으므로 기존의 분광 분석 방법에 비해서 왜곡을 줄일 수 있다.
한편 본 발명은 도 1 내지 도 6을 참조로 설명한 이중 경로 도파관을 채용한 분광 분석 장치를 제공한다.
도 7은 본 발명에 따른 분광 분석 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 이중 경로 도파관(100)과, 빔 방출부(200)와, 분석부(300)를 포함한다. 또한 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 선택적 차단부(400), 대역 선택부(500), 집속부(600), 제2 집속부(700) 및 반사부(800) 중에서 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
이중 경로 도파관(100)은 도 1 내지 도 6을 참조로 설명한 본 발명에 따른 이중 경로 도파관이다. 따라서 이중 경로 도파관(100)에 대해서 상세한 설명은 생략한다. 다만 도 7을 참조하면 이중 경로 도파관(100)의 제2 경로 내에는 샘플(150)이 배치되어 있다.
빔 방출부(200)는 빔을 방출한다. 빔은 예컨대 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나일 수 있다.
분석부(300)는 이중 경로 도파관(100)을 통하여 진행된 기준파 및 샘플파를 분석하여 샘플의 파라미터를 검출한다.
한편 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 선택적 차단부(400)를 더 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 구성에서, 이중 경로 도파관(100)을 통하여 기준파 및 샘플파가 동시에 분석부(300)를 향하여 진행되면, 분석에 오류가 발생할 가능성이 높다.
따라서 선택적 차단부(400)는 기준파 및 샘플파를 어느 하나씩 차단하고, 기준파 및 샘플파 중 차단되지 않은 나머지 어느 하나만을 분석부(300)로 진행시킨다.
선택적 차단부(400)는 예컨대 광학 차퍼(optical chopper)를 이용하여 구현될 수 있다. 또한 차단판(450)을 상하로 이동시켜서 기준파 및 샘플파를 어느 하나씩 차단할 수도 있다.
한편 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 대역 선택부(500)를 더 포함할 수 있다.
대역 선택부(500)는 빔 방출부(200)에서 방출된 빔 중에서 원하는 대역의 빔 만을 선택적으로 추출하여 이중 경로 도파관(100)을 향하여 진행시킨다.
예컨대 테라헤르츠 파를 진행시키는 경우 대역 선택부(500)는 테라헤르츠 파 중에서도 소정의 대역만을 선택하여 이중 경로 도파관(100)을 향하여 진행시킬 수 있다.
한편 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 집속부(600)를 더 포함할 수 있다.
집속부(600)는 빔 방출부(200)에서 방출된 빔[또는 대역 선택부(500)를 포함하는 경우 대역 선택부(500)에서 소정의 대역이 선택된 빔]을 집속하여 이중 경로 도파관(100)을 향하여 진행시킨다. 이를 통하여 측정 효율을 보다 높일 수 있다.
한편 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 제2 집속부(700)를 더 포함할 수 있다.
제2 집속부(700)는 이중 경로 도파관(100)으로부터 진행되는 기준파 및 샘플파를 집속하여 분석부(300)를 향하여 진행시킨다. 이를 통하여 측정 효율을 보다 높일 수 있다.
한편 본 발명에 따른 분광 분석 장치는 반사부(800)를 더 포함할 수 있다.
반사부(800)는 이중 경로 도파관(100)으로부터 진행되는 기준파 및 샘플파[또는 제2 집속부(700)를 포함하는 경우 제2 집속부(700)에 의해서 집속된 기준파 및 샘플파]를 반사하여 분석부로 진행시킨다. 이를 통하여 측정 효율을 보다 높일 수 있으며 장치 구현의 유연성을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 분광 분석 장치에 따르면, 이중 경로 도파관에 의해서 샘플파와 기준파가 동시에 진행될 수 있다. 따라서 종래 기준파와 샘플파를 각각 측정해야 하는 복잡한 과정을 생략할 수 있으며 측정 환경이 일정하게 유지된 상태에서 기준파와 샘플파를 측정할 수 있으므로 기존의 분광 분석 방법에 비해서 왜곡을 줄일 수 있다. 또한 기준파와 샘플파를 번갈아가면서 차단하는 방식을 이용하여 기준파 및 샘플파를 각각 분석할 수 있으므로, 기준파와 샘플파가 동시에 분석부에 입사하므로, 기준파와 샘플파가 각각 별도의 실험 환경에서 분석부로 입사하는 경우 발생할 수 있는 측정의 오류를 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 8을 참조로 설명하는 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조로 설명한 이중 경로 도파관과 도 7을 참조로 설명한 분광 분석 장치를 이용하여 샘플의 파라미터, 예컨대 샘플의 물리 상수를 구하는 방법에 관한 것이다.
도 8을 참조하면, 우선 이중 경로 도파관(도 7의 100)의 제2 경로(도 3의 137b)에 샘플(도 7의 150)을 배치한다(S100).
예컨대 샘플(도 7의 150)이 점성이 있는 액체라면, 샘플을 예컨대 주사기 등을 통하여 제2 경로(도 3의 137b)에 배치할 수 있다. 또는 고체인 경우, 직접 샘플을 제2 경로(도 3의 137b)에 배치할 수도 있다.
다음으로, 빔 방출부(도 7의 200)가 빔을 이중 경로 도파관(도 7의 100)을 향하여 방출한다(S200).
다음으로, 단계 S200을 통하여 방출된 빔을 이중 경로 도파관(도 7의 100)에 의해서 제1 경로(도 3의 137a)를 통하여 진행하는 기준파 및 제2 경로(도 3의 137b)를 통하여 진행하는 샘플파로 분리하여 분석부(도 7의 300)로 진행시킨다(S300).
샘플파는 빔이 단계 S100을 통하여 제2 경로(도 3의 137b)에 배치된 샘플(도 7의 150)을 통과한 경우의 파를 의미한다.
빔은 예컨대 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나일 수 있다.
다음으로, 단계 S300을 통하여 진행된 기준파 및 샘플파를 분석하여 샘플(도 7의 150)의 파라미터를 검출한다(S500).
한편 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법은 단계 S300 이후에, 기준파 및 샘플파를 어느 하나씩 차단하고, 기준파 및 샘플파 중 차단되지 않은 어느 하나만을 분석부(도 7의 300)로 진행시키는 단계(단계 S400)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 단계 S500에서는, 단계 S400을 통하여 진행된 기준파 및샘플파를 순차적으로 분석할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 파라미터 검출 방법에 따르면, 이중 경로 도파관에 의해서 샘플파와 기준파가 동시에 진행될 수 있다. 따라서 종래 기준파와 샘플파를 각각 측정해야 하는 복잡한 과정을 생략할 수 있으며 측정 환경이 일정하게 유지된 상태에서 기준파와 샘플파를 측정할 수 있으므로 기존의 분광 분석 방법에 비해서 왜곡을 줄일 수 있다. 또한 기준파와 샘플파를 번갈아가면서 차단하는 방식을 이용하여 기준파 및 샘플파를 각각 분석할 수 있으므로, 기준파와 샘플파가 동시에 분석부에 입사하므로, 기준파와 샘플파가 각각 별도의 실험 환경에서 분석부로 입사하는 경우 발생할 수 있는 측정의 오류를 최소화할 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 이중 경로 도파관에 의해서 샘플파와 기준파가 동시에 진행될 수 있다. 따라서 종래 기준파와 샘플파를 각각 측정해야 하는 복잡한 과정을 생략할 수 있으며 측정 환경이 일정하게 유지된 상태에서 기준파와 샘플파를 측정할 수 있으므로 기존의 분광 분석 방법에 비해서 왜곡을 줄일 수 있다. 또한 기준파와 샘플파를 번갈아가면서 차단하는 방식을 이용하여 기준파 및 샘플파를 각각 분석할 수 있으므로, 기준파와 샘플파가 동시에 분석부에 입사하므로, 기준파와 샘플파가 각각 별도의 실험 환경에서 분석부로 입사하는 경우 발생할 수 있는 측정의 오류를 최소화할 수 있다.
100: 이중 경로 도파관 110a, 110b: 제1 판, 제2 판
115a, 115b: 제1 경사부, 제2 경사부 130: 박막
132: 분리부
135a, 135b: 제1 경계부, 제2 경계부
137a, 137b: 제1 경로, 제2 경로 150: 렌즈부
200: 빔 방출부 300: 분석부
400: 선택적 차단부 500: 대역 선택부
600: 집속부 700: 제2 집속부
800: 반사부
115a, 115b: 제1 경사부, 제2 경사부 130: 박막
132: 분리부
135a, 135b: 제1 경계부, 제2 경계부
137a, 137b: 제1 경로, 제2 경로 150: 렌즈부
200: 빔 방출부 300: 분석부
400: 선택적 차단부 500: 대역 선택부
600: 집속부 700: 제2 집속부
800: 반사부
Claims (27)
- 대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판; 및
상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치될 수 있으며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막;
을 포함하되,
상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 박막은 분리부를 포함하고,
상기 제1 경로 및 상기 제2 경로는 상기 분리부의 양 측면에 각각 배치되는 것인 이중 경로 도파관. - 제2항에 있어서,
상기 박막은 상기 분리부의 양 측면에 상기 분리부와 각각 이격되어 배치되는 제1 경계부 및 제2 경계부를 더 포함하는 것이고,
상기 분리부 및 상기 제1 경계부에 의해서 상기 제1 경로가 형성되고, 상기 분리부 및 상기 제2 경계부에 의해서 상기 제2 경로가 형성되는 것인 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판 각각은 제1 단부(端部) 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 무게 중심으로부터 보았을 때 서로에 대한 간격이 증가하도록 형성된 제1 경사부 및 제2 경사부를 각각 포함하는 것인 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 판 및 제2 판의 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 배치되며 집속 또는 확산을 위한 렌즈부;
를 더 포함하는 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 금속인 것인 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 은, 금 및 주석을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 상기 금속과 다른 물질의 합금인 것인 이중 경로 도파관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이의 간격은 실질적으로 100 ㎛인 것인 이중 경로 도파관. - 삭제
- 빔을 방출하는 빔 방출부;
대향하여 이격 배치되는 제1판 및 제2 판과, 상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이에 배치되고, 기준파가 통과하는 제1 경로 및 샘플이 배치되며 샘플파가 통과하는 제2 경로를 구비하는 박막을 포함하고, 상기 빔을 상기 기준파 및 상기 샘플파로 분리하여 진행시키는 이중 경로 도파관; 및
상기 기준파 및 상기 샘플파를 분석하여 상기 샘플의 파라미터를 검출하는 분석부;
를 포함하되,
상기 박막의 재질은 금속 또는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 투과하지 않는 비투과성 수지인 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 기준파 및 상기 샘플파를 어느 하나씩 차단하고 상기 기준파 및 상기 샘플파 중 차단되지 않은 어느 하나만을 상기 분석부로 진행시키는 선택적 차단부;
를 더 포함하는 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 빔 방출부에서 방출된 상기 빔 중에서 원하는 대역의 빔 만을 선택적으로 추출하여 상기 이중 경로 도파관을 향하여 진행시키는 대역 선택부;
를 더 포함하는 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 빔 방출부에서 방출된 상기 빔을 집속하여 상기 이중 경로 도파관을 향하여 진행시키는 집속부;
를 더 포함하는 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 이중 경로 도파관으로부터 진행되는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 집속하여 상기 분석부를 향하여 진행시키는 제2 집속부;
를 더 포함하는 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 이중 경로 도파관으로부터 진행되는 상기 기준파 및 상기 샘플파를 반사하여 상기 분석부로 진행시키는 반사부;
를 더 포함하는 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 박막은 분리부를 포함하고,
상기 제1 경로 및 상기 제2 경로는 상기 분리부의 양 측면에 각각 배치되는 것인 분광 분석 장치. - 제16항에 있어서,
상기 박막은 상기 분리부의 양 측면에 상기 분리부와 각각 이격되어 배치되는 제1 경계부 및 제2 경계부를 더 포함하는 것이고,
상기 분리부 및 상기 제1 경계부에 의해서 상기 제1 경로가 형성되고, 상기 분리부 및 상기 제2 경계부에 의해서 상기 제2 경로가 형성되는 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판 각각은 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 무게 중심으로부터 보았을 때 서로에 대한 간격이 증가하도록 형성된 제1 경사부 및 제2 경사부를 각각 포함하는 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 이중 경로 도파관은, 상기 제1 판 및 제2 판의 제1 단부 및 제2 단부 중 서로 대응되는 적어도 어느 하나의 단부에 배치되며 집속 또는 확산을 위한 렌즈부;
를 더 포함하는 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 금속인 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판의 재질은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 은, 금 및 주석을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 상기 금속과 다른 물질의 합금인 것인 분광 분석 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 판 및 상기 제2 판 사이의 간격은 실질적으로 100 ㎛인 것인 분광 분석 장치. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 빔은 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분광 분석 장치. - 제10항 내지 제22항, 제24항 중 어느 한 항에 따른 분광 분석 장치를 이용한 파라미터 검출 방법으로서,
(a) 이중 경로 도파관의 제2 경로에 샘플을 배치하는 단계;
(b) 빔 방출부가 빔을 방출하는 단계;
(c) 상기 이중 경로 도파관에 의해서 상기 빔을 제1 경로를 통하여 진행하는 기준파 및 상기 제2 경로를 통하여 진행하는 샘플파로 분리하여 분석부로 진행시키는 단계; 및
(d) 상기 기준파 및 상기 샘플파를 분석하여 상기 샘플의 파라미터를 검출하는 단계;
를 포함하는 파라미터 검출 방법. - 제25항에 있어서,
상기 단계 (c) 이후에,
(e) 상기 기준파 및 상기 샘플파를 어느 하나씩 차단하고 상기 기준파 및 상기 샘플파 중 차단되지 않은 어느 하나만을 상기 분석부로 진행시키는 단계;
를 더 포함하고,
상기 단계 (d)는,
상기 단계 (e)를 통하여 진행된 상기 기준파 및상기 샘플파를 순차적으로 분석하는 단계;
를 포함하는 것인 파라미터 검출 방법. - 제25항에 있어서,
상기 빔은 X-선 빔, 테라헤르츠 빔, 자외선 빔, 적외선 빔 및 레이저 빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 파라미터 검출 방법.
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| KR1020140066707A KR101576499B1 (ko) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140066707A KR101576499B1 (ko) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101576499B1 true KR101576499B1 (ko) | 2015-12-10 |
Family
ID=54979255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140066707A KR101576499B1 (ko) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | 이중 경로 도파관, 분광 분석 장치 및 이를 이용한 파라미터 검출 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101576499B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100293088B1 (ko) | 1991-12-26 | 2001-09-17 | 레비스 스테픈 이 | 광세기변조기 |
| KR101039126B1 (ko) * | 2010-01-22 | 2011-06-07 | 한국해양대학교 산학협력단 | 테라헤르츠파 평행판 도파관 |
-
2014
- 2014-06-02 KR KR1020140066707A patent/KR101576499B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100293088B1 (ko) | 1991-12-26 | 2001-09-17 | 레비스 스테픈 이 | 광세기변조기 |
| KR101039126B1 (ko) * | 2010-01-22 | 2011-06-07 | 한국해양대학교 산학협력단 | 테라헤르츠파 평행판 도파관 |
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