KR101592293B1 - Plane Type IR Blackbody for Radiometric Calibration of a FTIR Hyperspectral Spectrometer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초점면 배열 검출기(Focal Plane Array)를 사용하는 FTIR 초분광 분석장치인 경우에 복사 보정을 위해 사용 가능한 평판형 적외선 흑체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검출기의 픽셀별로 균일한 복사 보정용 광원을 제공하고, 표면적을 넓혀 복사 휘도를 높인 피라미드 구조의 표면을 갖는 평판형 적외선 흑체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat infrared ray black body usable for radiation correction in the case of an FTIR ultrasonic spectroscopic analyzer using a focal plane array, And has a surface of a pyramid structure having an increased surface area and an increased radiance.
FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 기반 초분광 분석장치에서 획득된 분광신호에는 측정된 배경 신호 외에 적외선 광선을 분광하는 과정에서 장치 내의 검출기, 투과창, 간섭계 등 광학부품 특성에 의해 생기는 신호가 포함되어 있다.The spectroscopic signals obtained by the FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) -based spectroscopic analyzer include signals generated by characteristics of optical components such as a detector, a transmission window, and an interferometer in the apparatus in the process of spectroscopying the infrared ray in addition to the measured background signal .
이때 기준이 되는 이상적인 광원인 흑체에 대한 적외선 분광 응답율을 측정하여 보정 계수를 얻고, 임의의 적외선 신호를 보정해야 정확한 스펙트럼 신호처리가 가능하다.At this time, the infrared spectral response rate of the black body, which is a reference light source, is measured to obtain a correction coefficient, and an arbitrary infrared signal must be corrected to enable accurate spectral signal processing.
현재 국내에서 FTIR 분광장치의 분광신호 보정용으로 사용되는 흑체는 캐비티형 구조이다. 캐비티형 구조의 흑체는 TTRS 적외선 소자에서 점광원 형태로 방사되는 흑체광선을 콜리메이션(Collimation)하여 출력되도록 구성한 것으로 전력소모가 작고, 야외 환경성에 우수한 장점이 있지만 시준 광학계를 사용함으로써 투과 손실이 발생하여 복사 방출율이 떨어지게 되고, 복사 휘도의 균일성이 떨어지는 단점이 있어 초점면 배열 검출기를 사용하는 FTIR 초분광 분석장치에 적용시 각 픽셀에 해당되는 영역에 신뢰성 있는 복사 스펙트럼 제공이 어렵다.At present, the black body used for the spectral signal correction of the FTIR spectroscope in Korea is a cavity type structure. The black body of the cavity type structure is configured to output the black body light emitted from the TTRS infrared device as a point light source in the form of collimation, which is advantageous in terms of power consumption and outdoor environment. However, transmission loss is caused by using a collimated optical system Therefore, it is difficult to provide a reliable radiation spectrum in a region corresponding to each pixel when applied to an FTIR ultrasonic spectroscopic analyzer using a focal plane array detector, because the radiation emission rate is lowered and the uniformity of the radiation luminance is lowered.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 복사 방출율의 세기와 복사 휘도의 균일도가 우수한 FTIR 초분광 분석장치의 분광신호에 대한 복사 보정용 평판형 적외선 흑체를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a planar infrared black body for radiation correction for a spectroscopic signal of an FTIR ultrasonic spectroscopic analyzer, which has been proposed in order to solve the above-mentioned problems and has excellent intensity of radiation emission and uniformity of radiation luminance.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체는 적외선 열상을 방출하는 무산소 동판(3); 상기 무산소 동판(3)의 저면에 부착되어 상기 무산소 동판(3)을 가열하거나 냉각하는 펠티어 소자(4); 상기 펠티어 소자의 저면에 부착되어 흑체의 구동시 상기 펠티어 소자(4)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열핀(6); 상기 무산소동판(3), 상기 펠티어 소자(4) 및 상기 방열핀(6)을 감싸는 하우징(1);을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the plate-type infrared ray black body for radiation correction of the FTIR ultrasonic spectroscopy apparatus includes an oxygen-
상기 무산소 동판(3)은 단위면적당 복사휘도를 높이기 위해 방출면적을 넓힌 표면 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The oxygen-free copper plate (3) has a surface structure in which the emission area is enlarged in order to increase the radiation brightness per unit area.
상기 무산소 동판(3)은 평면에 복수의 피라미드 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The oxygen-free copper plate (3) is characterized by having a plurality of pyramid shapes in a plane.
상기 무산소 동판(3)은 고방사율을 갖는 페인트로 착색 코팅되는 것을 특징으로 한다.The oxygen-free copper plate (3) is characterized by being colored and coated with a paint having high emissivity.
상기 하우징(1)과 상기 무산소 동판(3)의 사이에 삽입되는 제 1 원형 고리(2), 상기 무산소 동판(3)과 상기 방열판(6)의 사이에 삽입되는 제 2 원형 고리(5) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.A first
상기 방열판(6)의 측면에 연결된 커넥터(7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a connector (7) connected to a side surface of the heat sink (6).
본 발명에 따르면, FTIR 초분광 분석장치의 분광신호 보정을 위해 흑체 표면을 피라미드 구조로 형성함으로써 시야 면적에서 균일하고 일정한 복사 세기를 갖는 광원을 방출하게 하여 초점면 배열 검출기의 각각의 픽셀에 해당되는 영역에 신뢰성 있는 복사 스펙트럼 제공을 가능하게 한다.According to the present invention, a blackbody surface is formed into a pyramid structure for spectral signal correction of an FTIR superspectral analysis apparatus to emit a light source having uniform and constant radiation intensity in a visual field, Thereby providing a reliable copy spectrum to the area.
또한, 펠티어소자의 채택으로 흑체 표면이 직경 50mm 이상의 큰 직경으로 구현이 가능하여 적외선 신호 보정을 위한 큰 직경의 기준 광원이 요구되는 FTIR 초분광 분석장치에 적용 가능하다.In addition, the adoption of the Peltier element enables the black body surface to be implemented with a diameter of 50 mm or more, which is applicable to the FTIR ultrasonic spectrometer, which requires a large diameter reference light source for infrared signal correction.
도 1은 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 외관도.
도 2는 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 방열핀의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 피라미드 표면의 실시 예.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an external view of a plate-type infrared ray black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopy apparatus according to the present invention;
2 is an exploded perspective view of a plate-type infrared black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopy apparatus according to the present invention.
3 is a perspective view of a radiating fin of a planar infrared black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopy apparatus according to the present invention.
4 is a view showing a pyramid surface of a plate type infrared black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopy apparatus according to the present invention.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반적인 의미로 '흑체(Black Body)'란 모든 복사(빛)를 완전히 흡수하고 완전히 방출하는 가상의 물체를 뜻하며, 완전한 흑체는 현실적으로 존재하지 않는다. 그러나 본 명세서 사용하는 '흑체'는 현재 온도에 대응하여 적외선 열상을 대부분 방출할 수 있는 물질을 의미한다.In a general sense, "black body" is a virtual object that completely absorbs and completely emits all radiation (light), and a complete black body does not exist in reality. However, the term 'black body' as used herein means a substance capable of releasing most of the infrared ray image corresponding to the current temperature.
도 1은 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 외관도이고, 도 2는 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조할 때, 본 발명에 따른 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체는 하우징(1)과 제 1 원형 고리(2), 무산소동판 흑체 표면(3), 펠티어소자(4), 제 2 원형 고리(5), 방열핀(6), 커넥터(7)를 포함한다.FIG. 1 is an external view of a plate type infrared ray black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopic analysis apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a plate type infrared ray black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopic analysis apparatus according to the present invention. 1 and 2, a plate infrared ray black body for radiation correction of an FTIR ultrasonic spectroscopic analysis apparatus according to the present invention comprises a housing 1, a first
무산소 동판(3)은 단위면적당 복사 휘도를 높이기 위해 방출면적을 넓힌 표면 구조를 갖는 피라미드 형상으로 가공하고, 고방사율을 갖는 페인트로 착색 코팅을 한다.The oxygen-free copper plate (3) is processed into a pyramid shape having a surface structure in which the emission area is widened in order to increase the radiance per unit area, and a colored coating is performed with a paint having a high emissivity.
무산소 동판(3)의 가공되지 않은 면에는 펠티어소자(4)와 온도센서를 서멀구리스로 접착한다.On the unprocessed surface of the oxygen-
펠티어소자(4)는 N형 불순물 이온이 섞인 반도체 또는 P형 불순물 이온이 섞인 반도체로 이루어진 열전요소(thermoelectric element)가 병렬 배치되고, 상기 열전요소 상부 측 및 하부 측에는 구리판 등으로 된 전극이 각각 접합 되며 상기 전극을 감싸도록 세라믹 기판을 부착하여 형성한다. 펠티어소자(4)는 무산소동판 흑체 표면(3)의 가공되지 않은 면에 부착되어, 무산소동판 흑체 표면(3)을 가열하거나 냉각한다. The Peltier
방열핀(6)은 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체 구동시 펠티어소자(4)에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출하기 위하여 원형 판을 형성한다.The radiating
커넥터(7)는 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체의 전원공급 및 온도 제어를 수행하는 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체 제어기판과의 연결을 위하여 방열핀(6) 측면에 위치한다.The
상기 하우징(1)과 상기 무산소동판 흑체 표면(3)의 사이에 제 1 원형 고리(2)가 삽입되고, 상기 무산소동판 흑체 표면(3)과 상기 방열판(6)의 사이에 제 2 원형 고리(5)가 삽입된다. 제 1 및 제 2 원형 고리(2, 5)는 내부 밀폐를 유지하고, FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체에서 복사 보정용 광원이 균일하게 방열 되도록 하는 역할을 한다.A first
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed, and will be fully understood by those of ordinary skill in the art. The present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications and variations are possible within the scope of the present invention, and it is obvious that those parts easily changeable by those skilled in the art are included in the scope of the present invention .
1 하우징
2 제 1 원형 고리
3 무산소동판 흑체 표면
4 펠티어소자
5 제 2 원형 고리
6 방열핀
7 커넥터1 Housing
2 1st circle
3 Anoxic copper plate black body surface
4 Peltier element
5 2nd circle
6 heat sink fin
7 connector
Claims (6)
상기 무산소 동판(3)의 저면에 부착되어 상기 무산소 동판(3)을 가열하거나 냉각하는 펠티어 소자(4);
상기 펠티어 소자의 저면에 부착되어 흑체의 구동시 상기 펠티어 소자(4)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열핀(6);
상기 무산소 동판(3), 상기 펠티어 소자(4) 및 상기 방열핀(6)을 감싸는 하우징(1);
을 포함하는 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체에 있어서,
상기 무산소 동판(3)은 단위면적당 복사휘도를 높이기 위해 방출면적을 넓힌 표면 구조를 갖고,
상기 무산소 동판(3)은 평면에 복수의 피라미드 형상을 포함하며,
상기 하우징(1)과 상기 무산소 동판(3)의 사이에 삽입되는 제 1 원형 고리(2), 상기 무산소 동판(3)과 상기 방열핀(6)의 사이에 삽입되는 제 2 원형 고리(5) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체.An oxygen free copper plate (3) emitting infrared heat;
A Peltier element (4) attached to the bottom of the oxygen free copper plate (3) to heat or cool the oxygen free copper plate (3);
A radiating fin (6) attached to a bottom surface of the Peltier element and discharging heat generated from the Peltier element (4) to the outside when the blackbody is driven;
A housing (1) surrounding the oxygen free copper plate (3), the Peltier element (4) and the radiating fin (6);
And a plurality of FTIR spectroscopic analysis apparatuses,
The oxygen-free copper plate (3) has a surface structure in which the emission area is widened to increase the radiance per unit area,
The oxygen-free copper plate (3) includes a plurality of pyramid shapes in a plane,
A first circular ring 2 inserted between the housing 1 and the oxygen free copper plate 3 and a second circular ring 5 inserted between the oxygen free copper plate 3 and the radiating fin 6, Wherein the FTIR spectroscopic analysis apparatus comprises at least one of the plurality of FTIR spectroscopy apparatuses.
상기 방열핀(6)의 측면에 연결된 커넥터(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTIR 초분광 분석장치의 복사 보정용 평판형 적외선 흑체.The method according to claim 1,
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