KR101636696B1 - 플렉서블 나노박막 광구조를 이용하는 가변 대면적 나노이미징 광학헤드 및 이미징 장치 - Google Patents
플렉서블 나노박막 광구조를 이용하는 가변 대면적 나노이미징 광학헤드 및 이미징 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일측면에 따르면 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현시키는 광학헤드로서, 상기 광학헤드는 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 밀착하여 결합할 수 있도록 유연기판 및 상기 유연기판 상에 위치하며, 상기 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현하는 근접장발현부를 포함하는 근접장광학헤드가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 광학헤드 및 이미징 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 플렉서블 나노박막 광구조를 이용하는 가변 대면적 나노이미징 광학헤드 및 이미징 장치에 관한 것이다.
나노융합관련 시장은 2013년 8354억 달러에서 연평균 21.3%의 성장률을 기록, 2017년에는 1조 9749억 달러 수준에 이를 전망이다. 아직 나노기술의 본격적인 상용화가 시작되지 않은 시점임을 고려하면 향후 나노기술의 경제적 산업적 가치는 매우 클 것으로 예상된다.
또한 나노 이미징 기술은 나노소자분야 뿐만 아니라 바이오/메디컬 분야에 폭넓게 활용될 수 있다. 치료에서 예방으로 의료의 패러다임이 옮겨가면서, 신경전달 체계 분석 및 분자/박테리아 이미징 등을 통한 질병 예견 기술의 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며, in-vivo 상 검진이 가능한 기술 및 제품 양산을 전 세계적으로 요구하고 있다.
나노이미징기술이 이용될 수 있는 분야는 다양하다. 구체적으로 우선 바이오 분야를 살펴보면, 생물학 및 의학연구에서 생체 현상 이해를 위한 가장 이상적인 측정방법은 in-vivo 측정이며, in-vivo 상태에서 보다 자세한 생체 정보를 습득하기 위해 Confocal microscope, Optical Coherence Tomography, Ultrasonic Microscopy 등의 시스템이 구비된 내시경 시스템이 개발되어 생체 현상의 in-vivo 측정 분석에 사용되고 있다. 현재 내시경 시스템에 적용되는 측정기술은 각각의 장단점을 가지나 궁극적으로 분해능의 한계로 인해 in-vivo 상태에서 세포단위의 정밀 분석은 불가능한 문제점이 있다.
세포단위 및 세포내 발생하는 분자수준의 변화를 분석하기 위해 AFM 및 NSOM 과 같은 나노이미징 기술을 활용하여 작은 이미지 영역 (field of view)에서 초고분해능으로 영상화 할 수 있으나, 영상 속도가 제한적이므로 대면적에 분포된 세포내 또는 세포간의 다양한 기능 변화와 상호작용의 in-vivo 나노 영상화는 불가능한 상태이다.
또한, 질병의 진단 및 치료의 과정에서 미세조직 분석을 통해 질병의 type 및 치료법이 선택되는 경우, 현재는 세포 조직을 채취하여 외부 측정시스템을 이용한 in-vitro 분석이 수행되고 있다.
이러한 진단 방식은 신속한 진단이 어렵고 생체 내부 반응에 대한 실시간 측정이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 현재 나노이미징 기술을 in-vivo 측정에 적용함에 있어 또 다른 큰 어려움은 측정하고자 하는 시료의 형상이 평면이 아니며, 실시간으로 운동을 하고 있다는 점이다. 현 나노이미징 기술은 시료와 정밀한 간극을 유지하여 측정이 수행되어야 하며, 매우 좁은 field of view를 연속적으로 이어나가 하나의 이미지를 형성하는 것이 특징이다. 그러나 생체 내에서 피검사체는 지속적인 운동을 하고 있으므로, 낮은 영상속도 (Frame rate)를 갖는 기존 나노이미징 기술로는 정확한 real-time 영상의 획득이 불가능하며, 또한 지속적으로 움직이는 곡면 형상을 갖는 생체 조직의 측정시 정밀한 간극을 유지한다는 것은 현실적으로 불가능한 문제점이 있다.
디스플레이 분야의 경우 기판의 크기는 지속적으로 증가하여 현재 10세대 기판(3080mm × 2500mm)기판이 양산공정에 적용되고 있으며, 앞으로 대면적화 추세는 당분간 계속될 것으로 예측된다. 한편 디스플레이 분야에서는 대면적화 외에도 소비자의 요구에 의해 고해상도 디스플레이 제품의 소비가 늘어나 400ppi 이상의 제품의 시장 점유율의 증가가 예측되고 있으며, 반도체 검사 장비와 마찬가지로 대면적 고속 고해상도 on-machine 검사장비 양산에 대한 산업계 수요가 급증할 것으로 보여진다.
반도체 및 디스플레이 등의 전자소자 분야 연구개발의 최근 화두는 고집적화와 대면적화, 유연화(Flexible)이다. 이미 나노 스케일의 패턴이 적용되고 있는 반도체 분야 뿐 아니라 디스플레이 분야에서도 Ultra High Density (UHD) Display 기술이 적용됨에 따라 나노 스케일의 패턴이 적용될 예정이므로, 각 공정단계 마다 나노 스케일 패턴에 대한 전수검사가 가능한 on-machine 나노이미징 기술의 개발이 필요하다.
상용 광학식 검사/측정 장비의 경우 그 해상도는 마이크로미터 단위에 머물고 있어, 현재 디스플레이 분야에서 on-machine 이미징 공정에 활용되고 있으나, 나노스케일 형상을 갖는 반도체 공정에는 활용되지 못하고 있으며, 향후 디스플레이 산업에서도 그 활용도가 감소할 것으로 예상된다. 현 나노스케일 검사 장비로는 SEM 및 AFM, NSOM 등이 있으나 on-machine 이미징에 적용하기에는 많은 제약조건을 가지고 있다.
특히, Flexible display, wearable computer 등으로 대표되는 유연 전자 소자의 경우, 기판의 유연성으로 인해 고정 초점형의 기존 이미징 검사 시스템 적용 자체가 어려운 문제점이 있다.
나노소재/소자를 응용한 나노 에너지 분야에서 에너지 효율을 높이기 위해 가장 핵심이 되는 부분은 태양전지의 활성층 및 배터리 전극 내부 엑시톤(exciton) 및 전하들의 diffusion length(확산길이)를 이상적으로 디자인하는 것이다. 그러나 지금까지의 대부분 연구에서는 간접적으로 diffusion length를 측정 (photocurrent의 측정 또는 spectra 측정을 통한 간접 계산) 해왔으므로 측정 환경 및 디바이스를 구성하는 주변 소재의 영향을 배재할 수 없어 정확한 측정에 어려움이 이 있다.
최근 scanning photocurrent microscopy (laser-beam induced current technique), scanning laser-spot technique 과 같이 소스 레이저를 활용하여 diffusion length를 직접적으로 측정하는 기술이 연구되고 있으며 이는 각 나노 소재 및 소자의 이상적인 조합 및 디자인에 활용될 수 있다. 그러나 실제 나노소재/소자를 응용한 나노 에너지 분야에서 대면적의 디바이스를 제작하여 diffusion length의 균일도 등을 측정하기에는 기존의 방식으로는 많은 제약이 있다.
상기와 같이 나노융합기술이 급속도로 발전됨에 따라 다양한 분야에서 나노스케일 구조 및 물리현상에 대한 측정 및 분석이 요구되고 있으며, SEM, AFM, TEM, NSOM 등의 나노스케일 측정기술이 급속도로 발전하고 있다. 이와 같은 다양한 나노스케일 측정 기술 중 in-situ / on-machine / in-vivo 측정이 가능한 기술이 광학 나노이미징이며, 기존의 광학 나노이미징 기술로는 NSOM 등 과 같은 근접장 광학 시스템이 이용되고 있다.
그러나 근접장을 이용한 광학 이미징 시스템은 수십 nm의 간극 제어가 요구되기 때문에 병렬 광학계 적용이 어려움이 있으며 이로 인하여 대면적 이미징에 한계가 있을 뿐만 아니라 임의 곡면 샘플의 이미징이 불가능한 문제점이 있다.
도 1은 근접장 나노이미징을 도시한 것이고, 도 2는 프로브를 병렬로 연결한 근접장 나노이미징을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 근접장 나노이미징은 좁은 이미징 영역으로 인하여, 대면적 적용에 한계가 있고, 이미징을 위하여도 수 nm 정도의 갭을 유지하여야 하는 문제가 있다.
도 2는 도 1에서와 같은 근접장 나노이미징의 좁은 이미징 영역을 극복하고자 프로브를 병렬로 연결한 형태를 도시한 것이다. 그러나 도 2에 도시된 바와 같이 병렬로 연결된 경우, 측정대상이 곡면 형상을 가지게 되면, 근접장광이 발현되는 영역과 미발현 영역이 발생하여 균일한 이미징이 곤란한 문제가 있다. 즉 대면적에 적용하기 위해서는 측정대상이 균일도를 가져야 하므로 적용대상에 한계가 있다.
본 발명의 실시 예들은 근접장발현부를 이용하여 근접장을 발현시켜 고분해능이 가능하도록 하고, 유연기판을 포함하여 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 유연기판이 유연하게 변형되어 용이하게 밀착이 가능하도록 하여, 간극유지문제를 해결 하고자 한다.
또한, 근접장발현부는 상변화물질층 혹은 금속 나노구조를 포함하고 있어 Far Field Optics 의 초점 영역 내에서, 상변화 물질의 국부적 상변화 구조 혹은 근접장 발현부에 형성된 나노구조의 Localized Surface Plasmon 효과에 의해 근접장발현을 가능하게 하고자 한다.
또한, 광학헤드 하부에는 나노윤활층을 두어 피측정물의 마찰과 오염을 방지하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예들은 멀티 광 어레이부를 포함하여 고속 대면적 이미징이 가능하도록 하고자 한다.
또한, 멀티 광 어레이부와 광학헤드를 일체로 하여 광전검출기에서 수광되는 광의 범위를 넓혀, 곡면 각이 큰 피측정물에 적용이 가능하도록 하고자 한다.
또한, 멀티 광 어레이부와 광전검출기를 통해 피측정물에서 반사되거나 산란된 광 또는 피측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Raman, Two photon fluorescence, Second harmonic generation 등)를 검출하고자 한다.
또한, 필요에 따라 광전검출기를 피측정물 아래에 두어 피측정물을 투과하거나 피측정물에서 산란된 광 또는 피측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Raman, Two photon fluorescence, Second harmonic generation 등)를 검출하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 의해 근접장을 발현시키는 광학헤드로서, 상기 광학헤드는 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 밀착하여 결합할 수 있도록 유연기판 및 상기 유연기판 상에 위치하며, 상기 광원에서 조사되는 빔에 의해 근접장을 발현하는 근접장발현부를 포함하는 근접장광학헤드가 제공될 수 있다.
또한, 상기 광학계는 메크로 옵틱스, 홀로그램 광 모듈레이터, DMD 미러, 마이크로 렌즈 어레이 및 스캐너 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유연기판과 근접장발현부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 근접장발현부는 나노구조물 어레이인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노구조물 어레이는 나노홀 어레이, 나노섬 어레이, 나노기둥 어레이, 나노 라인 어레이, 나노점 어레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노구조물 어레이는 금속 어레이로서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 근접장발현부는 초해상막인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 초해상막은 상부에 제1유전체보호층이 위치하고, 하부에 제2유전체보호층이 위치하며, 상기 제1유전체보호층과 상기 제2유전체보호층 사이에 상변화물질층이 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상변화물질층은 칼코지나이드계 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상변화물질층은 AgOx 또는 PtOx인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전체보호층 및 제2유전체보호층은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 산화물계 물질은SiOx, ZnS-SiOx, GeOx, AlOx, BeOx, ZrOx, BaTiOx, SrTiOx, TaOx 중 어느 하나 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 질화물계물질은 SiNx, BNx,AlNx 중 어느 하나 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 탄화물계 물질은 SiCx 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유연기판은 필름류로서, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP, PMMA, 아크릴 중 어느 하나가 이용되거나, 글라스류로서는 소다라임(Sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz), biocompatible polymer (PLA, PGA, PLGA, LPLA, DLPLA, PCL, PDO, PDMS) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전체보호층의 두께는30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전체보호층의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 필름류는 두께가 0.04 ~ 500 um인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학헤드 하부에는 피측정물의 마찰과 오염방지를 위한 나노윤활층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 광을 조사하는 광원; 피측정물로 향하거나 피측정물에서 반사된 광이 통과하고, 상기 광원에서 조사된 광을 집속시키기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하는 릴레이 렌즈부; 상기 릴레이 렌즈부를 통해 집속된 광이 입사되는 멀티광 어레이부; 상기 멀티 광 어레이부를 통과한 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현시키는 광학헤드 및 상기 피측정물로부터 광을 검출하는 광전검출기(photo detector);를 포함하는 근접장 광 이미징 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 멀티광 어레이부는 메크로 옵틱스, 홀로그램 광 모듈레이터, DMD 미러, 마이크로 렌즈 어레이 및 스캐너 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학헤드는 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 밀착하여 결합할 수 있도록 유연기판 및 상기 유연기판 상에 위치하며, 상기 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현하는 근접장발현부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유연기판과 근접장발현부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 근접장발현부는 나노구조물 어레이인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노구조물 어레이는 나노홀 어레이, 나노섬 어레이, 나노기둥 어레이, 나노라인 어레이, 나노점 어레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노구조물 어레이는 금속 어레이로서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 근접장발현부는 초해상막인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 초해상막은 상부에 제1유전체보호층이 위치하고, 하부에 제2유전체보호층이 위치하며, 상기 제1유전체보호층과 상기 제2유전체보호층에 상변화물질층이 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상변화물질층은 칼코지나이드계 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상변화물질층은 AgOx 또는 PtOx인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전체보호층 및 제2유전체보호층은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 산화물계 물질은SiOx, ZnS-SiOx, GeOx, AlOx, BeOx, ZrOx, BaTiOx, SrTiOx, TaOx 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 질화물계물질은 SiNx, BNx,AlNx 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 탄화물계 물질은 SiCx 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 중 어느 하나 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유연기판은 필름류로서, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP, PMMA, 아크릴 중 어느 하나가 이용되거나, 글라스류로서는 소다라임(Sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz) biocompatible polymer (PLA, PGA, PLGA, LPLA, DLPLA, PCL, PDO, PDMS) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전체보호층의 두께는30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전체보호층의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 필름류는 두께가 0.04 ~ 500 um인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학헤드 하부에는 피측정물의 마찰과 오염방지를 위한 나노윤활층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 멀티광 어레이부 및 상기 광학헤드는 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물에서 발생한 산란광을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 산란광의 분광을 통한 라만 분광법에 적용할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Two photon fluorescence, Second harmonic generation 등)를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물에서 발생한 형광신호를 측정하기 위해 여기광의 차단을 위한 광학 필터를 구비하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피측정물 하부에 위치하여 피측정물을 통과한 광을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 투과광의 분광을 통한 적외선 분광법에 적용할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물 하부에 위치하여 피측정물의 산란광을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 산란광의 분광을 통한 라만 분광법에 적용할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물 하부에 위치하여 피측정물에서 발생한 형광신호를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광전검출기는 피 측정물에서 발생한 형광신호를 측정하기 위해 여기광의 차단을 위한 광학 필터를 구비하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 근접장발현부를 이용하여 근접장을 발현시켜 고분해능이 가능하고, 유연기판을 포함하여 유연기판이 유연하게 변형되어 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 용이하게 밀착이 가능하여, 간극유지문제를 해결할 수 있다.
또한, 근접장발현부는 상변화물질층 혹은 금속 나노구조를 포함하고 있어 Far Field Optics 의 초점 영역 내에서, 상변화 물질의 국부적 상변화 구조 혹은 근접장 발현부에 형성된 나노구조의 Localized Surface Plasmon 효과에 의해 근접장발현을 가능하게 한다.
또한, 광학헤드 하부에는 나노윤활층을 두어 피측정물의 마찰과 오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예들은 멀티 광 어레이부를 포함하여 고속 대면적 이미징이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 멀티 광 어레이부와 광학헤드를 일체로 하여 광전검출기에서 수광되는 광의 범위를 넓혀, 곡면 각이 큰 피측정물에 적용이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 광전검출기를 통해 피측정물에서 반사된 광을 검출하되, 피측정물의 두께가 얇아 광을 반사할 수 없는 경우에는 광전검출기를 피측정물 아래에 두어 피측정물을 통과한 광을 검출할 수 있다.
또한, 멀티 광 어레이부와 광전검출기를 통해 피측정물에서 반사되거나 산란된 광 또는 피측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Raman, Two photon fluorescence, Second harmonic generation 등)을 검출할 수 있다.
또한, 필요에 따라 광전검출기를 피측정물 아래에 두어 피측정물을 투과하거나 피측정물에서 산란된 광 또는 피측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Raman, Two photon fluorescence, Second harmonic generation 등)를 검출할 수 있다.
도 1은 근접장 나노이미징을 도시한 것이다.
도 2는 프로브를 병렬로 연결한 근접장 나노이미징을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 이미징의 개념도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 근접장 광 구조를 통한 고해상도 이미징구현을 확대 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 홀 구조의 광학헤드를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나노 닷 구조의 광학헤드를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초해상막 광학헤드를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물에서 반사된 광을 검출하는 것을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물을 통과한 광을 검출하는 것을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에 적용될 수 있는 멀티광 어레이로서 (a)메크로 옵틱컬 시스템 (b) 홀로그램 광 모듈레이터 (c) 마이크로 렌즈 어레이를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 정면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 정면도이다.
도 2는 프로브를 병렬로 연결한 근접장 나노이미징을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 이미징의 개념도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 근접장 광 구조를 통한 고해상도 이미징구현을 확대 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 홀 구조의 광학헤드를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나노 닷 구조의 광학헤드를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초해상막 광학헤드를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물에서 반사된 광을 검출하는 것을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물을 통과한 광을 검출하는 것을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에 적용될 수 있는 멀티광 어레이로서 (a)메크로 옵틱컬 시스템 (b) 홀로그램 광 모듈레이터 (c) 마이크로 렌즈 어레이를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 정면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 정면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 이미징의 개념도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 근접장 광 구조를 통한 고해상도 이미징구현을 확대 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치는 광을 조사하는 광원. 피측정물로 향하거나 피측정물에서 반사된 광이 통과하고, 상기 광원에서 조사된 광을 집속시키기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하는 릴레이 렌즈부, 상기 릴레이 렌즈부를 통해 집속된 광이 입사되는 멀티광 어레이부, 상기 멀티 광 어레이부를 통과한 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현시키는 광학헤드 및 상기 피측정물로부터 광을 검출하는 광전검출기(photo detector)를 포함한다.
광학헤드는 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현시키는 광학헤드로서, 상기 광학헤드는 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 밀착하여 결합할 수 있도록 유연기판 및 상기 유연기판 상에 위치하며, 상기 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현하는 근접장발현부를 포함한다.
또한, 근접장발현부는 나노구조물 어레이이거나 초해상막인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 홀 구조의 광학헤드를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나노 닷 구조의 광학헤드를 도시한 것이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초해상막 광학헤드를 도시한 것이다. 도 6 내지 도 7을 참조하면, 나노구조물 어레이는 나노홀 어레이, 나노섬 어레이, 나노기둥 어레이, 나노 라인 어레이, 나노점 어레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 나노구조물 어레이는 금속 어레이로서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
초해상막은 상부에 제1유전체보호층이 위치하고, 하부에 제2유전체보호층이 위치하며, 상기 제1유전체보호층과 상기 제2유전체보호층 사이에 상변화물질층이 위치한다
초해상막은 렌즈로부터 집광되는 빛이 제1유전체보호층와 제2유전체보호층으로 둘러싸인 상변화물질층을 투과하면서 집속 영역을 감소시킨다. 이때 제1유전체보호층은 상변화물질층 및 기판과의 상호확산에 의한 열화 및 믹싱(mixing)을 방지하며, 제2유전체보호층은 에어 갭(air gap)과 같은 역할을 하여 초해상막과 피측정물과의 일정한 간격을 유지시켜 준다.
제1유전체보호층 및 제2유전체보호층은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질이 이용될 수 있는데, 산화물계 물질로는 SiOx, ZnS-SiOx, GeOx, AlOx, BeOx, ZrOx, BaTiOx, SrTiOx, TaOx 등이 이용될 수 있고, 질화물계물질은 SiNx, BNx,AlNx 등이 이용될 수 있다. 또한, 탄화물계 물질은 SiCx 등이 이용될 수 있으며, 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 등이 이용될 수 있다. 이와 같은 다양한 물질 중에서 ZnS-SiO2 은 높은 수준의 고온, 기계적 강도를 유지하면서 열변형이 적으므로 제1유전체보호층 및 제2유전체보호층으로 가장 적합하게 이용될 수 있다.
초해상막 구조의 경우 Far field optics 의 초점이 상변화층에 위치하면, 상변화층의 온도 상승에 의해 상변화 물질의 순간 혹은 영구적인 상변화가 발생하고, 상변화에 의한 물질의 광특성 변화로 인해 국부적으로 이질적인 광특성을 갖는 영역이 형성된다. 해당 이질적인 광특성 영역은 Far field optics 의 초점 크기보다 작을 수 있으며, 이질적인 광특성 영역에서 근접장이 형성되는 원리로 근접장 발현 구조로 활용될 수 있다.
유연기판은 필름류로서, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP, PMMA, 아크릴이 이용되거나, 글라스류로서는 소다라임(Sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz), biocompatible polymer (PLA, PGA, PLGA, LPLA, DLPLA, PCL, PDO, PDMS) 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
또한, 상기 유연기판 하부에는 피측정물의 마찰과 오염방지를 위한 나노윤활층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초해상막의 두께는 상변화를 돕는 제1유전체보호층은 30 ~ 500 nm 범위이고, 상변화물질층은 상변화막이 두꺼우면 빛 투광성이 떨어져 5 ~ 30 nm 범위에서 이용될 수 있다.
또한, 제2유전체보호층은 상변화물질층의 상변화를 돕는 역할을 하며 동시에 근접장 발현을 위하여 낮은 두께가 필요하므로 5 ~ 60 nm 범위에서 이용될 수 있다.
또한, 필름류는 곡면상 및 평면상에 접합하기 위해서는 어느 정도 탄성을 지닌 두께가 요구되므로 0.04 ~ 500 um가 이용되고, 글라스류는 광학 초점거리만 허용이 되면 두께는 특별히 제한될 필요가 없다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물에서 반사된 광을 검출하는 것을 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치로서 광전검출기가 피측정물을 통과한 광을 검출하는 것을 도시한 것이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 피측정물의 두께가 광을 반사할 수 있을 정도로 두꺼운 경우에는 반사된 광을 검출하는 방식으로 광을 검출할 수 있다. 이때는 광전검출기는 피측정물에서 반사된 광을 미러 등을 통해 반사시켜 검출할 수 있으면 족하므로 그 위치에 특별한 한정이 있지 않다.
또한, 본 발명의 근접장 광 이미징 장치는 피 측정물에서 반사된 광 뿐아니라 산란된 광을 이용한 라만 분광법 등에 적용될 수 있으며, 또한 피측정물의 형광신호를 검출하는데 적용될 수 있다. 이때 각각의 측정하고자 하는 광의 특성에 따라 별도의 분광기 및 Cut off Filter 등이 검출기에 활용될 수 있다.
또한, 근접장 광원에 의한 피측정물에서 발생하는 투과신호, 산란신호, 형광신호를 피측정물 아래에 광전검출기를 두어 검출할 수 있으며, 분광기 혹은 Cut off Filter 가 구비된 광전검출기를 활용하여, 적외선 분광법, 라만 분광법, 형광 분석법 등을 적용할 수 있다.
또한 광전검출기가 피측정물의 하부에 위치하는 경우 필요에 따라 검출을 위한 별도의 광학계 및 구동기가 활용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에 적용될 수 있는 멀티광 어레이로서 (a)메크로 옵틱컬 시스템 (b) 홀로그램 광 모듈레이터 (c) 마이크로 렌즈 어레이를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 멀티광 어레이로서 다양한 형태를 이용할 수 있다. 멀티광 어레이를 통하여 대면적 이미징이 가능하고, 또한 멀티광 어레이의 개별 광원을 독립적으로 제어하는 것 역시 가능하다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 사시도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 분리된 형태를 나타난 정면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 광학헤드가 유연기판을 포함하여 피측정물에 갭 없이 위치할 수 있으며 멀티 광어레이를 통과한 광이 광학헤드의 근접장발현부에서 근접장을 발현하여 곡면 형상의 피측정물도 용이하게 측정가능함을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 사시도이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광 이미징 장치에서, 멀티 광 어레이부와 광학헤드가 일체로 된 형태를 나타난 정면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 멀티 광 어레이와 광학헤드가 일체로 결합되어 있는데, 결합에 의하여 광전검출기에서 수광되는 광의 범위가 넒어지게 됨에 따라 곡면 각이 큰 피측정물에도 용이하게 적용할 수 있다. 이에 따라 대면적 곡면 나노 이미징이 가능하다.
100 : 광학헤드
110 : 유연기판
120 : 나노 홀 어레이
130 : 나노 닷 어레이
140 : 상변화층
200 : 멀티 광 어레이
300 : 피측정물
110 : 유연기판
120 : 나노 홀 어레이
130 : 나노 닷 어레이
140 : 상변화층
200 : 멀티 광 어레이
300 : 피측정물
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- 광을 조사하는 광원;
피측정물로 향하거나 상기 피측정물에서 반사된 광이 통과하고, 상기 광원에서 조사된 광을 집속시키기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하는 릴레이 렌즈부;
상기 릴레이 렌즈부를 통해 집속된 광이 입사되는 멀티광 어레이부;
상기 멀티 광 어레이부를 통과한 Far field 광학계의 광원에서 조사되는 빔에 근접장을 발현시키는 광학헤드; 및
상기 피측정물로부터 광을 검출하는 광전검출기(photo detector);를 포함하고,
상기 광학헤드는,
상기 피측정물의 외형이 곡면 또는 평면이어도 상기 광학헤드가 상기 피측정물의 표면에 밀착하여 부착될 수 있도록 유연한 재질로 형성되는 유연기판; 및
상기 피측정물과 상기 유연기판 사이에 위치하고, 일측은 상기 유연기판과 접촉되고 타측은 상기 피측정물에 탈착 가능하게 부착되어 상기 광원에서 조사되는 빔에 의해 근접장을 발현하는 근접장발현부;를 포함하고,
상기 유연기판은 필름류로 구성되어 상기 피측정물의 표면에 근접장이 발현되는 영역과 미발현되는 영역이 발생하지 않도록 하여 균일하게 이미징이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 멀티광 어레이부는 메크로 옵틱스, 홀로그램 광 모듈레이터, DMD 미러, 마이크로 렌즈 어레이 및 스캐너 중 어느 하나를 포함하는 근접장 광 이미징 장치.
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- 제 20 항에 있어서,
상기 유연기판과 근접장발현부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 근접장발현부는 나노구조물 어레이인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 24 항에 있어서,
상기 나노구조물 어레이는 나노홀 어레이, 나노섬 어레이, 나노기둥 어레이, 나노라인 어레이, 나노점 어레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 24 항에 있어서,
상기 나노구조물 어레이는 금속 어레이로서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 근접장발현부는 초해상막인 것을 특징으로 근접장 광 이미징 장치.
- 제 27 항에 있어서,
상기 초해상막은 상부에 제1유전체보호층이 위치하고, 하부에 제2유전체보호층이 위치하며, 상기 제1유전체보호층과 상기 제2유전체보호층에 상변화물질층이 위치하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 28 항에 있어서,
상기 상변화물질층은 칼코지나이드계 물질인 근접장 광 이미징 장치.
- 제 28 항에 있어서,
상기 상변화물질층은 AgOx 또는 PtOx인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 28 항에 있어서,
상기 제1유전체보호층 및 제2유전체보호층은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 31 항에 있어서,
상기 산화물계 물질은SiOx, ZnS-SiOx, GeOx, AlOx, BeOx, ZrOx, BaTiOx, SrTiOx, TaOx 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 31 항에 있어서,
상기 질화물계물질은 SiNx, BNx,AlNx 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 31 항에 있어서,
상기 탄화물계 물질은 SiCx 인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 31 항에 있어서,
상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 유연기판은 필름류로서, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP, PMMA, 아크릴 중 어느 하나가 이용되거나, 글라스류로서는 소다라임(Sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz), biocompatible polymer (PLA, PGA, PLGA, LPLA, DLPLA, PCL, PDO, PDMS) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 28 항에 있어서,
상기 제1유전체보호층의 두께는30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전체보호층의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 36 항에 있어서,
상기 필름류는 두께가 0.04 ~ 500 um인 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광학헤드 하부에는 피측정물의 마찰과 오염방지를 위한 나노 윤활층을 더 포함하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 멀티광 어레이부 및 상기 광학헤드는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광전검출기는 피측정물에서 발생한 산란광을 측정하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 41항에 있어서
상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 산란광의 분광을 통한 라만 분광법에 적용가능한 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광전검출기는 피측정물에서 발생한 형광신호 또는 비선형 광신호(Two photon fluorescence, Second harmonic generation)를 측정하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 43항에 있어서
상기 광전검출기는 피측정물에서 발생한 형광신호를 측정하기 위해 여기광의 차단을 위한 광학 필터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광전검출기는 피측정물 하부에 위치하여 피측정물을 통과한 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 45 항에 있어서,
상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 투과광의 분광을 통한 적외선 분광법에 적용가능한 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광전검출기는 피측정물 하부에 위치하여 피측정물의 산란광을 측정하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 47항에 있어서
상기 광전검출기는 분광기를 구비하고 있어 산란광의 분광을 통한 라만 분광법에 적용가능한 근접장 광 이미징 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 광전검출기는 피측정물 하부에 위치하여 피측정물에서 발생한 형광신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
- 제 49 항에 있어서
상기 광전검출기는 피측정물에서 발생한 형광신호를 측정하기 위해 여기광의 차단을 위한 광학 필터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 근접장 광 이미징 장치.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003091816A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Toshiba Corp | 近接場光記録装置 |
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| JP2008077732A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Seiko Instruments Inc | 近接場光記録素子、近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US6541755B1 (en) * | 1998-11-25 | 2003-04-01 | Ricoh Company, Ltd. | Near field optical probe and manufacturing method thereof |
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-
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|---|---|---|---|---|
| JP2003091816A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Toshiba Corp | 近接場光記録装置 |
| JP2007322396A (ja) | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Univ Of Tsukuba | 透過型電子顕微鏡と近接場光学顕微鏡の複合型顕微鏡 |
| JP2008077732A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Seiko Instruments Inc | 近接場光記録素子、近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
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