KR101663003B1 - 곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기 - Google Patents

곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기가 개시된다. 본 곡면 거울이 구비된 가스셀은 입사광의 광경로가 변경되도록 하는 제1 광경로 변경부; 내부가스와의 접촉이 증가되도록, 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 광경로 연장부; 및 상기 광경로 연장부에서 출사되는 출사광의 광경로가 변경되도록 하는 제2 광경로 변경부;를 포함한다. 이에 의해, 입사광의 광경로가 연장되도록 하여 가스에 접촉되는 빈도가 증가됨에 따라 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있으며, 구체적으로, 가스의 농도가 낮은 경우에도, 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있다.

Description

곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기{Gas Cell with Curved Surface Mirror and Fourier Transform Infrared spectroscopy(FT-IR) Using the Same}
본 발명은 곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기에 관한 것이다.
일반적으로 유해 가스를 분석하기 위하여 시료를 포집하는 방법을 사용하여 포집된 가스를 가지고 푸리에 변환 적외선 분광기(FT- IR)를 이용하여 측정하는 방법이 주로 사용되고 있다.
이러한 푸리에 변환 적외선 분광기(FT- IR)를 이용하는 푸리에 변환 적외선 분광법은, 2광 선속 간섭계를 사용한 분광법의 일종으로 예컨대 마이켈슨 간섭계의 한쪽의 반사 거울을 움직여 2광 선속의 광로차를 변화시켜 얻는 인터페로그램은 간섭계에 입사한 빛의 스펙트럼 분포의 푸리에 변환이 되기 때문에 이의 역변환을 하여 원래의 스펙트럼 분포를 얻는 방법이다.
또한, 푸리에 변환 적외선 분광법은 보통의 분광기와 같이 입사 슬릿을 필요로 하지 않는 점과 검출기에 들어오는 빛의 모든 스펙트럼이 동시에 측정되는 점에서 광량이 커지고, SN 비가 크며, 간섭계의 분해능이 큰 점, 파장 정밀도가 좋은 점 등의 장점을 갖고 있다.
그러나 푸리에 변환 적외선 분광법을 이용하여 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 얻기 위해 광로차를 변화시키는 데 기계적인 정밀도가 필요하며, 가스의 농도가 낮은 경우, 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출하기에 어려움이 존재한다.
이를 해결하기 위해, 한국공개특허 제10-2013-0073043 "적외선분광장치" 및 한국공개특허 제10-2013-0042465 "가스 농도 산출 장치 및 가스 농도 계측 모듈"과 같은 기술이 발명되었지만, 이들 역시 가스의 농도가 낮은 경우, 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출하기에 어려움이 존재한다.
한국공개특허 제10-2013-0073043 "적외선분광장치" 한국공개특허 제10-2013-0042465 "가스 농도 산출 장치 및 가스 농도 계측 모듈"
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 입사광의 광경로가 연장되도록 하여 가스에 접촉되는 빈도가 증가됨에 따라 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있으며, 구체적으로, 가스의 농도가 낮은 경우에도, 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출 가능한 곡면 거울이 구비된 가스셀 및 이를 이용한 푸리에 변환 적외선 분광기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀는, 입사광의 광경로가 변경되도록 하는 제1 광경로 변경부; 내부가스와의 접촉이 증가되도록, 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 광경로 연장부; 및 상기 광경로 연장부에서 출사되는 출사광의 광경로가 변경되도록 하는 제2 광경로 변경부;를 포함한다.
그리고 여기서 상기 광경로 연장부는, 상측에 마련되어 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 상판 거울; 및 하측에 마련되어 상기 광경로가 연장된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 하판 거울;을 포함하고, 상기 상판 거울 및 상기 하판 거울 중 적어도 하나의 거울은, 표면이 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 이때 상기 상판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트이며, 상기 하판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 복수의 열로 배열되는 복수의 포인트일 수 있다.
그리고 반대로 상기 상판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 복수의 열로 배열되는 복수의 포인트이고, 상기 하판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트일 수 있다.
또한, 상기 상판 거울은, 상기 상측에 복수로 마련되되, 서로 기설정된 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 각각의 상판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 각각의 단일 포인트이며, 상기 각각의 단일 포인트는, 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
그리고 상기 하판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들은, 상기 제1열에 배열되는 복수의 포인트 및 상기 제2열에 배열되는 복수의 포인트가 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
또한, 상기 하판 거울은, 상기 입사광이 반사되는 지점이 상기 제1열 및 상기 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 홀수 번째이면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 짝수 번째이고, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 상기 기설정된 간격으로 이동되도록 할 수 있다.
그리고 상기 복수의 상판 거울은, 상기 복수의 상판 거울 중 어느 하나의 상판 거울이, 상기 하판 거울에 상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울이면, 다른 하나의 상판 거울은, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울일 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기는, 광경로를 따라 적외선 영역의 광을 투사하는 광원체; 상기 광원체로부터 투사되는 상기 광이 입사되면, 입사광이 내부가스에 투과되도록 하는 가스셀; 상기 내부가스에 투과되는 상기 광이 출사되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하는 검출기; 및 상기 측정부로부터 수신된 상기 출사광의 흡수 스펙트럼을 분석하는 프로세서;를 포함하고, 상기 가스셀은, 상기 입사광의 광경로가 변경되도록 하는 제1 광경로 변경부; 상기 광경로가 변경된 입사광이 내부가스에 투과되는 경우에, 상기 내부가스와의 접촉이 증가되도록, 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 광경로 연장부; 및 상기 광경로 연장부에서 출사되는 출사광의 광경로가 변경되도록 하는 제2 광경로 변경부;를 포함할 수 있다.
이에 의해, 입사광의 광경로가 연장되도록 하여 가스에 접촉되는 빈도가 증가됨에 따라 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있으며, 구체적으로, 가스의 농도가 낮은 경우에도, 입사광 및 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기의 구성을 설명하기 위해 도시된 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀에서 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀의 하판 거울을 형상을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀에 의해 연장된 광경로를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기를 이용하여 검출되는 입사광 및 출사광의 흡수 스펙트럼을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기의 구성을 설명하기 위해 도시된 블럭도이다.
본 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기는, 입사광의 광경로가 연장되도록 하여 가스에 접촉되는 빈도가 증가됨에 따라 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출하기 위해 마련된다.
이를 위하여, 본 푸리에 변환 적외선 분광기는, 광원체(100), 가스셀(200), 검출기(300), 프로세서(400), 가스 유입장치(500) 및 가스 배기장치(600)를 포함한다.
광원체(100)는 광경로를 따라 적외선 영역의 광을 투사하기 위해 마련된다.
가스셀(200)은 광원체(100)로부터 투사되는 광이 입사되면, 입사광을 내부가스에 투과시키기 위해 마련된다. 구체적으로 가스셀(200)은 입사광의 광경로를 변경시키고, 변경된 입사광의 광경로를 연장시켜 내부가스와의 접촉을 증가시킬 수 있다.
검출기(300)는 내부가스에 투과되는 광이 출사되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하기 위해 마련된다. 구체적으로 검출기(300)는 가스셀(200)에 의해 내부가스에 투과되는 입사광의 광경로가 연장되는 경우에, 입사광과 내부가스와의 접촉이 증가됨으로써, 출사광의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있다.
프로세서(400)는 검출기(300)로부터 수신된 출사광의 흡수 스펙트럼을 분석하기 위해 마련되며, 프로세서(400)에 대한 더욱 자세한 설명은 도 8과 함께 후술에서 설명하기로 하고, 이하에서는 생략하기로 한다.
한편, 가스 유입장치(500)는 가스셀(200)의 내부로 분석하고자 하는 가스를 유입시키기 위해 마련하고, 가스 배기장치(600)는 가스셀(200)의 내부로 유입된 내부가스를 가스셀(200)의 외부로 배출하기 위해 마련된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)의 구성 및 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)은 입사광의 광경로를 변경시키고, 변경된 입사광의 광경로를 연장시켜 내부가스와의 접촉을 증가시키기 위하여 마련된다.
이를 위하여, 본 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)은 제1 광경로 변경부(210), 광경로 연장부(220), 제2 광경로 변경부(230), 가스 유입구(미도시) 및 가스 배기구(미도시)를 포함한다.
제1 광경로 변경부(210)는, 입사광의 광경로를 변경시키기 위해 마련된다.
구체적으로, 광원체(100)에서 광경로를 따라 적외선 영역의 광이 투사되면, 투사되는 광은 가스셀(200) 내부로 입사되고, 제1 광경로 변경부(210)는, 가스셀(200) 내부로 입사되는 입사광의 광경로가 광경로 연장부(220)를 향하도록 변경시킬 수 있다.
여기서, 제1 광경로 변경부(210)는 입사광을 반사시키는 거울로 구현될 수 있다.
예를 들면, 제1 광경로 변경부(210)는 표면이 평평한 평면 거울로 형성되어 입사광의 광경로가 광경로 연장부(220)를 향하도록 지면을 기준으로 기설정된 각도로 기울어지도록 마련될 수 있다.
광경로 연장부(220)는 광경로가 변경된 입사광의 광경로를 연장시킴으로써, 입사광과 내부가스와의 접촉의 빈도를 증가시키기 위해 마련된다.
이를 위하여, 광경로 연장부(220)는 상판 거울(221) 및 하판 거울(223)을 포함한다.
상판 거울(221) 및 하판 거울(223)은, 광경로가 변경된 입사광의 광경로를 연장시키기 위해 마련된다.
구체적으로 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)은, 표면이 곡면으로 형성되어 광경로 연장부(220)의 상측에 마련되며, 광경로가 변경된 입사광을 반사시킴으로써, 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 하판 거울(223)을 향하도록 연장시킬 수 있고, 이때, 상판 거울(221)에 의해 반사되는 입사광의 반사각은 각도가 90°를 넘지 않는다.
또한, 하판 거울(223)은, 표면이 곡면으로 형성되어 광경로 연장부(220)의 하측에 마련되고, 상판 거울(221)에 의해 반사되어 광경로가 연장된 입사광을 반사시킴으로써, 광경로가 연장된 입사광의 광경로가 상판 거울(221)을 향하도록 연장시킬 수 있고, 이때, 하판 거울(223)에 의해 반사되는 입사광의 반사각은 각도가 90°를 넘지 않는다.
다른 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)은, 표면이 곡면으로 형성되어 광경로 연장부(220)의 상측에 마련되며, 광경로가 변경된 입사광을 반사시킴으로써, 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 하판 거울(223)을 향하도록 연장시킬 수 있고, 이때, 상판 거울(221)에 의해 반사되는 입사광의 반사각은 각도가 90°를 넘지 않는다.
또한, 하판 거울(223)은, 표면이 평면으로 형성되어 광경로 연장부(220)의 하측에 마련되어, 상판 거울(221)에 의해 반사되어 광경로가 연장된 입사광을 반사시킴으로써, 광경로가 연장된 입사광의 광경로가 상판 거울(221)을 향하도록 연장시킬 수 있고, 이때, 하판 거울(223)에 의해 반사되는 입사광의 반사각은 각도가 90°를 넘지 않는다.
그리고 또 다른 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)이 광경로 연장부(220)의 상측에 복수로 마련되는 경우에, 복수의 상판 거울(221) 중 어느 하나의 상판 거울(221)이 광경로가 변경된 입사광을 반사시키면, 어느 하나의 상판 거울(221-1)에 의해 반사된 입사광의 광경로는 하판 거울(223)을 향하도록 연장되며, 광경로가 연장된 입사광은 다시 하판 거울(223)에 의해 반사되어 광경로가 다른 하나의 상판 거울(221-2)을 향하도록 연장될 수 있다.
그러면, 광경로가 연장된 입사광은 다시 다른 하나의 상판 거울(221-2)에 의해 반사되어 출사되도록 광경로가 제2 광경로 변경부(230)를 향하도록 연장될 수 있다.
여기서, 상판 거울(221) 및 하판 거울(223)은 도 4에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)의 표면이 평면으로 형성되고, 하판 거울(223)의 표면이 곡면으로 형성될 수 있다.
다만, 도 4과 같이 하판 거울(223)의 표면이 곡면으로 형성될 경우에, 하판 거울(223)의 표면의 곡률은 도 3에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)의 표면이 곡면으로 형성될 경우의 상판 거울(221)의 표면의 곡률과는 차이가 발생할 수 있다.
그리고 표면이 곡면으로 형성된 복수의 상판 거울(221)의 곡률은 후술할 하판 거울(223)의 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서가 이동되도록 마련될 수 있으며, 이와 관련된 설명은 도 5a 내지 도 7을 참조하여 후술에서 설명하기로 한다.
한편, 제2 광경로 변경부(230)는 광경로 연장부(220)에서 출사되는 출사광의 광경로를 변경시키기 위해 마련된다.
여기서, 제2 광경로 변경부(230)는 상술한 제1 광경로 변경부(210)와 마찬가지로 입사광을 반사시키는 거울로 구현될 수 있다.
예를 들면, 제2 광경로 변경부(230)는 표면이 평평한 평면 거울로 형성되어 입사광의 광경로가 광경로 연장부(220)를 향하도록 지면을 기준으로 기설정된 각도로 기울어지도록 마련될 수 있다.
또한, 여기서 제1 광경로 변경부(210)가 지면을 기준으로 기울어지도록 설정된 각도와 제2 광경로 변경부(230)가 지면을 기준으로 기울어지도록 설정된 각의 합은 항상 180°를 이루도록 한다.
가스 유입구(미도시) 및 가스 배기구(미도시)는 가스셀이 가스유입 장치(500) 및 가스배기 장치(600)와 연결되어 가스가 유입되거나 배기되도록 하기 위해 마련된다.
한편, 첨언하면 도 3 내지 도 4에서 입사광의 광경로 및 출사광의 광경로가 지면의 수평 방향으로 마련되도록 도시된 것은 설명의 편의를 위한 일 실시예일 뿐, 입사광의 광경로 및 출사광의 광경로는 지면의 수평 방향으로 마련되는 것으로 한정되지 않는다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)에서 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이며, 도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)의 하판 거울(223)을 형상을 설명하기 위해 도시된 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)에 의해 연장된 광경로를 대략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 도 5a 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)의 구성 및 가스셀(200)에서의 광경로에 대하여 설명하기로 하되, 도 3 내지 도 4을 참고하여 상술한 실시예들에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)의 구성 및 가스셀(200)에서의 광경로와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 한다.
이에, 본 실시예에 따른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)은, 제1 광경로 변경부(210) 및 제2 광경로 변경부(230)의 구성 및 제1 광경로 변경부(210) 및 제2 광경로 변경부(230)에서의 광경로가 도 3 내지 도 4을 참고하여 상술한 실시예들의 가스셀(200)과 동일하여, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 다른 곡면 거울이 구비된 가스셀(200)은, 도 5a에 도시된 바와 같이 상판 거울(221)이, 표면이 곡면으로 형성된 곡면 거울이고, 광경로 연장부(220)의 상측에 복수로 마련되는 경우에, 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트이며, 하판 거울(223)은, 표면이 평면으로 형성된 평면 거울이고, 광경로 연장부(220)의 하측에 마련되는 경우에, 입사광이 반사되는 지점이 복수의 열로 배열되는 복수의 포인트일 수 있다.
여기서 각각의 숫자들은 입사광이 반사되는 순서를 표시한 것이며, 제0 포인트는 제1 광경로 변경부(210)를 통하여 광경로가 변경된 입사광이 입사되는 지점이고, 제40 포인트는 제2 광경로 변경부(230)를 통하여 출사광이 출사되는 지점을 의미하며, 제0 포인트 및 제40 포인트는 실제 하판 거울(223)의 일부에 표시된 포인트가 아닌, 입사광 또는 출사광의 광경로가 제1 광경로 변경부(210) 또는 제2 광경로 변경부(230)와 상판 거울(221) 사이에 마련된 것을 표시하는 포인트들이다.
또한, 하판 거울(223)은 도 6 내지 도 7에 도시된 봐와 같이 제1 광경로 변경부(210)를 통하여 광경로가 변경된 입사광이 입사되는 지점과 제2 광경로 변경부(230)를 통하여 출사광이 출사되는 지점이 마련되도록 입사광이 반사되는 지점의 복수의 열로 배열되는 경우에, 제1열이 배열된 부분의 하판 거울(223)의 폭이 제2열이 배열된 부분의 하판 거울(223)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
이와 같이 하판 거울(223)은 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 복수의 포인트들은, 제1열에 배열되는 복수의 포인트(제0 포인트 내지 제40 포인트) 및 제2열에 배열되는 복수의 포인트가 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
이때, 하판 거울(223)은, 복수의 포인트들 중 제1열에 배열된 복수의 포인트들(제0 포인트 내지 제40 포인트)의 입사광이 반사되는 순서가 홀수 번째이면, 제2열에 배열된 복수의 포인트들(제2 포인트 내지 제38 포인트)의 입사광이 반사되는 순서는 짝수 번째가 되도록 설정될 수 있으며, 설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
그리고 하판 거울(223)은, 복수의 포인트들 중 제1열에 배열된 복수의 포인트들(제0 포인트 내지 제40 포인트)의 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되면, 제2열에 배열된 복수의 포인트들(제2 포인트 내지 제38 포인트)의 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 기설정된 간격으로 이동되도록 할 수 있다.
또한, 여기서, 하판 거울에 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 복수의 상판 거울(221)은, 복수의 상판 거울(221) 중 어느 하나의 상판 거울(221-1)이, 복수의 포인트들 중 제1열에 배열된 복수의 포인트들(제0 포인트 내지 제40 포인트)에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울이면, 다른 하나의 상판 거울(221-2)은, 제2열에 배열된 복수의 포인트들(제2 포인트 내지 제38 포인트)에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울일 수 있다.
그리고 이때, 각각의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서가 이동되는 간격은 제1열과 제2열의 간격이 동일하게 설정되며, 설정되는 간격은 하판 거울(223)의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
여기서, 하판 거울(223)은 입사광이 반사되는 지점이 제1열 내지 제3열로 배열되는 복수의 포인트인 경우 및 입사광이 반사되는 지점이 제1열 내지 제3열 이상의 복수열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에도, 각각의 열에 배열되는 복수의 포인트가 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 하판 거울(223)은 입사광이 반사되는 지점이 제1열 내지 제3열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 복수의 포인트들 중 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서가 홀수 번째이면, 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서는 짝수 번째가 되도록 설정되고, 제3열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서는 다시 짝수 번째가 될 수 있으며, 설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 입사광이 반사되도록 할 수 있다.
또한, 하판 거울(223)은, 입사광이 반사되는 지점이 제1열 내지 제3열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 복수의 포인트들 중 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되면, 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 기설정된 간격으로 이동되고, 제3열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서는 다시 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동될 수 있다.
도 5a 내지 도 5b를 참고하여 구체적으로 설명하면, 우선, 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 광경로 변경부(210)에 의해 광경로가 변경된 입사광이 복수의 상판 거울(221) 중 어느 하나의 상판 거울(221-1)에 도달하면(①), 어느 하나의 상판 거울(221-1)은 도달된 입사광을 반사하여 도달된 입사광의 광경로가 하판 거울(223)의 제2 포인트를 향하여 연장되도록 한다(②).
여기서 한가지 첨언하면, 복수의 상판 거울(221)은 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트이다.
그리고 광경로가 연장된 입사광이 하판 거울(223)의 제2 포인트에 도달하면, 하판 거울(223)은 하판 거울(223)에 도달된 입사광을 반사하여 도달된 입사광의 광경로가 다른 하나의 상판 거울(221-2)을 향하여 연장되도록 한다(③).
또한, 광경로가 연장된 입사광이 다른 하나의 상판 거울(221-2)에 도달하면, 다른 하나의 상판 거울(221-2)은 입사광을 다시 반사하여 입사광의 광경로가 하판 거울(223)의 제4 포인트를 향하여 연장되도록 한다(④).
그리고 도 5b에 도시된 바와 같이 광경로가 연장된 입사광이 하판 거울(223)의 제4 포인트에 도달하면, 하판 거울(223)은 입사광을 다시 반사하여 입사광의 광경로가 어느 하나의 상판 거울(221-1)을 향하여 연장되도록 하고(⑤), 광경로가 연장된 입사광이 어느 하나의 상판 거울(221-1)에 도달하면, 어느 하나의 상판 거울(221-1)은 입사광을 다시 반사하여 입사광의 광경로가 하판 거울(223)의 제6 포인트를 향하여 연장되도록 한다(⑥).
또한, 광경로가 연장된 입사광이 하판 거울(223)의 제6 포인트에 도달하면, 하판 거울(223)은 입사광을 다시 반사하여 입사광의 광경로가 다른 하나의 상판 거울(221-2)을 향하여 연장되도록 하고(⑦), 광경로가 연장된 입사광이 다른 하나의 상판 거울(221-2)에 도달하면, 다른 하나의 상판 거울(221-2)은 입사광을 다시 반사하여 입사광의 광경로가 하판 거울(223)의 제8 포인트를 향하여 연장되도록 한다(⑧).
그리고 상술한 바와 같이 하판 거울(223)의 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되고, 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 기설정된 간격으로 이동되어, 광경로가 연장된 입사광이 하판 거울(223)의 제40 포인트에 도달하면, 출사광이 제40 포인트를 거쳐 출사된다.
여기서, 입사광과 출사광은 모두 광원체(100)로부터 투사된 광을 의미하고, 가스셀(200)의 내부로 입사하여 출사되기 전까지의 광경로에 투사되는 광은 모두 입사광으로 가스셀(200) 외부로 출사되는 광은 출사광으로 규정한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기를 이용하여 검출되는 입사광 및 출사광의 흡수 스펙트럼을 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기는, 입사광의 광경로가 연장되도록 하여 가스에 접촉되는 빈도가 증가됨에 따라 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출하기 위해 마련된다.
구체적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이 입사광의 흡수 스펙트럼을 검출하고,
검출기(300)를 이용하여, 도 8b에 도시된 바와 같이 출사광의 흡스 스펙트럼을 검출하여 이를 프로세서(400)에 전달하면, 프로세서(400)는 양 흡수 스펙트럼을 비교하고, 양 흡수 스펙트럼의 비교 결과에 따라 가스셀(200)의 내부에 유입된 내부가스가 어떤 종류의 가스인지 판단할 수 있다.
여기서 프로세서(400)는 가스별로 흡수하는 스펙트럼의 영역이 다르다는 점을 이용하여 가스셀(200)의 내부에 유입된 내부가스가 어떤 종류의 가스인지 판단할 수 있다.
이를 통하여, 본 실시예에 따른 푸리에 변환 적외선 분광기는 가스셀(200)에서 출사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출할 수 있으며, 특히, 가스의 농도가 낮은 경우에도, 입사한 빛의 스펙트럼 분포를 정밀하게 검출하여, 가스셀(200)의 내부에 유입된 내부가스가 어떤 종류의 가스인지 판단할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 광원체 200 : 가스셀
210 : 제1 광경로 변경부 220 : 광경로 연장부
221 : 상판 거울 223 : 하판 거울
230 : 제2 광경로 변경부 300 : 검출기
400 : 프로세서 500 : 가스 유입장치
600 : 가스 배기장치

Claims (9)

  1. 입사광의 광경로가 변경되도록 하는 제1 광경로 변경부;
    내부가스와의 접촉이 증가되도록, 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 광경로 연장부; 및
    상기 광경로 연장부에서 출사되는 출사광의 광경로가 변경되도록 하는 제2 광경로 변경부;를 포함하고,
    상기 광경로 연장부는,
    상측에 마련되어 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 상판 거울; 및
    하측에 마련되어 상기 광경로가 연장된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 하판 거울;을 포함하고,
    상기 상판 거울 및 상기 하판 거울 중 적어도 하나의 거울은,
    표면이 곡면으로 형성되며,
    상기 상판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트이며,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 복수의 열로 배열되는 복수의 포인트이고,
    상기 상판 거울은,
    상기 상측에 복수로 마련되되, 서로 기설정된 거리가 이격되도록 배치되며,
    상기 각각의 상판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 각각의 단일 포인트이며,
    상기 각각의 단일 포인트는,
    기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 하며,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들은, 상기 제1열에 배열되는 복수의 포인트 및 상기 제2열에 배열되는 복수의 포인트가 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 하고,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 상기 제1열 및 상기 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 홀수 번째이면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 짝수 번째이고, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 상기 기설정된 간격으로 이동되도록 하며,
    상기 복수의 상판 거울은,
    상기 복수의 상판 거울 중 어느 하나의 상판 거울이, 상기 하판 거울에 상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울이면, 다른 하나의 상판 거울은, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하며,
    상기 하판 거울은,
    상기 제1열이 배열된 부분의 하판 거울의 폭이 상기 제2열이 배열된 부분의 하판 거울의 폭보다 좁게 형성됨으로써, 상기 제1 광경로 변경부에 의해 상기 광경로가 변경된 입사광이 상기 제1열의 최좌측에 배열된 포인트를 거쳐 상기 어느 하나의 상판 거울에 도달되도록 하고, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 제1열의 최우측에 배열된 포인트에 도달되면, 상기 제1열의 최우측에 배열된 포인트를 거쳐 상기 제2 광경로 변경부로 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 곡면 거울이 구비된 가스셀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 광경로를 따라 적외선 영역의 광을 투사하는 광원체;
    상기 광원체로부터 투사되는 상기 광이 입사되면, 입사광이 내부가스에 투과되도록 하는 가스셀;
    상기 내부가스에 투과되는 상기 광이 출사되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하는 검출기; 및
    상기 검출기로부터 수신된 상기 출사광의 흡수 스펙트럼을 분석하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 가스셀은,
    상기 입사광의 광경로가 변경되도록 하는 제1 광경로 변경부;
    상기 광경로가 변경된 입사광이 내부가스에 투과되는 경우에, 상기 내부가스와의 접촉이 증가되도록, 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 연장되도록 하는 광경로 연장부; 및
    상기 광경로 연장부에서 출사되는 출사광의 광경로가 변경되도록 하는 제2 광경로 변경부;를 포함하고,
    상기 광경로 연장부는,
    상측에 마련되어 상기 광경로가 변경된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 상판 거울; 및
    하측에 마련되어 상기 광경로가 연장된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 하판 거울;을 포함하고,
    상기 상판 거울 및 상기 하판 거울 중 적어도 하나의 거울은,
    표면이 곡면으로 형성되며,
    상기 상판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 단일 포인트이며,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 복수의 열로 배열되는 복수의 포인트이고,
    상기 상판 거울은,
    상기 상측에 복수로 마련되되, 서로 기설정된 거리가 이격되도록 배치되며,
    상기 각각의 상판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 각각의 단일 포인트이며,
    상기 각각의 단일 포인트는,
    기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 하며,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들은, 상기 제1열에 배열되는 복수의 포인트 및 상기 제2열에 배열되는 복수의 포인트가 기설정된 순서에 따라 순차적 또는 교차적으로 상기 입사광이 반사되도록 하고,
    상기 하판 거울은,
    상기 입사광이 반사되는 지점이 상기 제1열 및 상기 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 홀수 번째이면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 짝수 번째이고, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서가 최좌측에서 최우측까지 기설정된 간격으로 이동되면, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들의 상기 입사광이 반사되는 순서는 최우측에서 최좌측까지 상기 기설정된 간격으로 이동되도록 하며,
    상기 복수의 상판 거울은,
    상기 복수의 상판 거울 중 어느 하나의 상판 거울이, 상기 하판 거울에 상기 입사광이 반사되는 지점이 제1열 및 제2열로 배열되는 복수의 포인트인 경우에, 상기 복수의 포인트들 중 상기 제1열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하는 거울이면, 다른 하나의 상판 거울은, 상기 제2열에 배열된 복수의 포인트들에 반사된 입사광의 광경로가 반사되어 연장되도록 하며,
    상기 하판 거울은,
    상기 제1열이 배열된 부분의 하판 거울의 폭이 상기 제2열이 배열된 부분의 하판 거울의 폭보다 좁게 형성됨으로써, 상기 제1 광경로 변경부에 의해 상기 광경로가 변경된 입사광이 상기 제1열의 최좌측에 배열된 포인트를 거쳐 상기 어느 하나의 상판 거울에 도달되도록 하고, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 제1열의 최우측에 배열된 포인트에 도달되면, 상기 제1열의 최우측에 배열된 포인트를 거쳐 상기 제2 광경로 변경부로 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 푸리에 변환 적외선 분광기.


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