KR101942911B1 - 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속나노입자 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅함으로써 공기 중에 혼합된 유해가스의 검출을 용이하게 하고, 레이저와 수신된 신호의 전달을 일체화된 광섬유를 이용함으로써 소형화할 수 있는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 레이저 광을 발진하는 레이저 광원부와, 수신된 신호를 분석하는 분광부와, 분석대상 가스 입자에 레이저 광을 조사하고 가스 입자로부터 산란된 신호를 수광하는 센서부와, 상기 레이저 광원부으로부터 상기 센서부에 레이저 광을 전달하고 상기 센서부로부터 수광된 신호를 분광부로 전달하는 광전달부가 구비되되, 상기 센서부는 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 표면에 코팅된 금속나노입자가 코팅된 센서부 기판과, 상기 광전달부에 의해 전달된 레이저 광을 상기 기판상에 흡착된 가스 입자로 조사하고, 상기 가스 입자로부터 방사된 산란 신호를 수광하여 상기 광전달부로 전달하는 센서부 프로브가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 레이저 광을 발진하는 레이저 광원부와, 수신된 신호를 분석하는 분광부와, 분석대상 가스 입자에 레이저 광을 조사하고 가스 입자로부터 산란된 신호를 수광하는 센서부와, 상기 레이저 광원부으로부터 상기 센서부에 레이저 광을 전달하고 상기 센서부로부터 수광된 신호를 분광부로 전달하는 광전달부가 구비되되, 상기 센서부는 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 표면에 코팅된 금속나노입자가 코팅된 센서부 기판과, 상기 광전달부에 의해 전달된 레이저 광을 상기 기판상에 흡착된 가스 입자로 조사하고, 상기 가스 입자로부터 방사된 산란 신호를 수광하여 상기 광전달부로 전달하는 센서부 프로브가 구비된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속나노입자 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅함으로써 공기 중에 혼합된 유해가스의 검출을 용이하게 하고, 레이저와 수신된 신호의 전달을 일체화된 광섬유를 이용함으로써 소형화할 수 있는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 제공하기 위한 것이다.
오늘날 대기 환경오염 문제가 심각해지면서 각종 톨루엔이나 포름알데히드 등과 같은 유해물질 가스를 조기에 정확하게 검출하여 그 확산을 차단할 필요성이 증대되고 있으며, 각종 화학물질의 극미량 분석 기술의 개발은 의학, 환경 모니터링 분야에서 매우 중요한 문제로 대두되고 있다.
라만(Raman) 분광법은 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 측정하여 물질의 고유한 스펙트럼을 찾아냄으로써 각 물질의 정성, 정량 분석을 수행하는 방법으로 가스 검출에도 이용된다.
그런데, 종래의 라만 분광법에서는 수득 가능한 신호 강도가 매우 낮고 감도가 떨어진다. 이에 따라 시료의 농축조작이 필수인데, 이 과정에 의해 추가적인 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 시료가 소실되거나 변성될 위험이 있다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 표면증강 라만산란(SERS: surface-enhanced Raman scattering)은 고감도의 계면분광도구로서 나노 구조체의 표면에서 분자 이미징을 할 수 있는 광학 센서로 사용된다. 표면증강 라만분광(SERS)은 금속 나노입자의 표면에 결합 또는 흡착된 화학물질의 라만 스펙트럼을 증폭하여 기존의 라만분광 분석법에 비하여 감도가 매우 높으며, 표면선택성이 있는 장점이 있다. 대한민국 등록특허 제10-1230075호(금 나노콜로이드 입자를 이용한 수용액내의 Ｈｇ（Ⅱ）농도의 형광 및 ＳＥＲＳ 탐지방법), 대한민국 등록특허 제10-1339731호(표면증강라만분광 활성 입자를 이용한 액상-액상계면에서의 분석물 검출 방법), 대한민국 등록특허 제10-1589039호(대면적 금속 나노 구조물 및 투명전극층을 포함하는 표면증강라만산란 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표면증강라만 분광방법), 대한민국 공개특허 제10-2010-0015035호(고감도 극미량 분석용 랩온어칩 기반 이동형 표면 증강라만 광센서) 등에는 SERS를 활용하여 다양한 생화학 물질들을 분석하는 기술이 많이 개발되고 있다.
표면증강 라만산란(SERS)은 분석대상물질이 은과 같은 금속나노입자에 흡착되어 있어야 강하게 나타나므로, 분석하고자 하는 화학물질의 선택적 흡착 또는 결합이 가능할 수 있도록 나노입자 표면의 개질이 요구되는데, 이러한 나노입자 표면의 개질은 매우 어렵고 비용이 많이 든다.
이러한 어려움 때문에 다양한 물질이 혼합되어 있는 대기 중에서 유해물질 가스를 검출하는데 표면증강 라만산란(SERS)을 이용하는 기술은 아직 시도되지 않고 있다.
한편, 기존의 라만 산란을 이용한 광학 센서의 경우 레이저를 발생시키고 수신된 신호를 분석하기 위한 분광부 및 이들 신호의 전달을 위한 광학계가 복잡하게 구성되어 크기 크고 비교적 고가인 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 금속나노입자 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅함으로써 공기 중에 혼합된 유해가스의 검출을 용이하게 할 수 있는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 레이저와 수신된 신호의 전달을 일체화된 광섬유를 이용함으로써 콤팩트한 구조의 광학계를 구성할 수 있는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 레이저 광을 발진하는 레이저 광원부와, 수신된 신호를 분석하는 분광부와, 분석대상 가스 입자에 레이저 광을 조사하고 가스 입자로부터 산란된 신호를 수광하는 센서부와, 상기 레이저 광원부으로부터 상기 센서부에 레이저 광을 전달하고 상기 센서부로부터 수광된 신호를 분광부로 전달하는 광전달부가 구비되되, 상기 센서부는 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 표면에 코팅된 금속나노입자가 코팅된 센서부 기판과, 상기 광전달부에 의해 전달된 레이저 광을 상기 기판상에 흡착된 가스 입자로 조사하고, 상기 가스 입자로부터 방사된 산란 신호를 수광하여 상기 광전달부로 전달하는 센서부 프로브가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 상기 금속나노입자는 은 나노 입자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 상기 센서부 프로브는, 중앙에 레이저 광을 전달하는 레이저 광 전달 광섬유가 배치되고, 상기 레이저 광 전달 광섬유 주변에 복수의 신호 전달 광섬유가 배열된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는, 상기 광전달부는 상기 센서부 프로브의 레이저 광 전달 광섬유와 연결되는 레이저 광섬유와, 상기 신호 전달 광섬유와 연결되는 신호 광섬유가 일체의 번들로 구성되고 레이저 광섬유와 신호 전달 광섬유는 2갈래로 분기되어 각각 광원부와 분광부로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는 금속나노입자 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅함으로써 공기 중에 혼합된 유해가스의 검출을 용이하게 할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는 레이저와 수신된 신호의 전달을 일체화된 광섬유를 이용함으로써 콤팩트한 구조의 광학계를 구성할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 광전달부를 구성하는 광섬유 케이블의 구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 프로브의 구조를 도시한 도면
도 4는 일반적인 표면증강 라만산란 기판의 구조를 도시한 도면
도 5는본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조를 개념적으로 도시한 도면
도 6은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조의 SEM 사진
도 7은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 표면개질 후 기체 흡착에 의한 피크(peak)를 도시한 그래프
도 8은 톨루엔 액체의 라만 신호를 도시한 그래프
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 톨루엔 검출 라만 신호를 도시한 그래프
도 10은 도 9의 신호로부터 톨루엔 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 1-2 Dichlorobenzene 검출 라만 신호를 도시한 그래프
도 12는 도 11의 신호로부터 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 검출한 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 검출 결과를 도시한 그래프
도 14는 도 13의 검출 결과로부터 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출한 그래프
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 광전달부를 구성하는 광섬유 케이블의 구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 프로브의 구조를 도시한 도면
도 4는 일반적인 표면증강 라만산란 기판의 구조를 도시한 도면
도 5는본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조를 개념적으로 도시한 도면
도 6은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조의 SEM 사진
도 7은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 표면개질 후 기체 흡착에 의한 피크(peak)를 도시한 그래프
도 8은 톨루엔 액체의 라만 신호를 도시한 그래프
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 톨루엔 검출 라만 신호를 도시한 그래프
도 10은 도 9의 신호로부터 톨루엔 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 1-2 Dichlorobenzene 검출 라만 신호를 도시한 그래프
도 12는 도 11의 신호로부터 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 검출한 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 검출 결과를 도시한 그래프
도 14는 도 13의 검출 결과로부터 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출한 그래프
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 광전달부를 구성하는 광섬유 케이블의 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 프로브의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 일반적인 표면증강 라만산란 기판의 구조를 도시한 도면이고, 도 5는본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조를 개념적으로 도시한 도면이며, 도 6은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조의 SEM 사진이고, 도 7은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 표면개질 후 기체 흡착에 의한 피크(peak)를 도시한 그래프이며, 도 8은 톨루엔 액체의 라만 신호를 도시한 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 톨루엔 검출 라만 신호를 도시한 그래프이며, 도 10은 도 9의 신호로부터 톨루엔 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 1-2 Dichlorobenzene 검출 라만 신호를 도시한 그래프이며, 도 12는 도 11의 신호로부터 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시한 그래프이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 검출한 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 검출 결과를 도시한 그래프이며, 도 14는 도 13의 검출 결과로부터 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출한 그래프이다.
본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는 센서부 기판의 금속나노입자 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅함으로써 공기 중에 혼합된 유해가스의 검출을 용이하게 할 수 있고, 또한 레이저와 수신된 신호의 전달을 일체화된 광섬유를 이용함으로써 콤팩트한 구조의 광학계를 구성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는 레이저 광원부(10), 분광부(20), 광전달부(30), 센서부(40)을 포함하여 구성된다.
상기 레이저 광원부(10)은 상기 센서부(40)에 흡착된 분석대상물질인 가스 입자에 조사되는 레이저 광을 발진하기 위한 구성이다. 본 발명은 상기 광원부(10)는 레이저 다이오우드를 이용함으로써 간단하게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 분광부(20)는 분석대상물질에서 방사된 라만산란 신호를 분석하는 구성이다. 상기 분광부(20)로는 에지 필터(21, Edge Filter)에 의해 반사된 레이저 신호나 기타 노이즈 신호를 제외한 라만산란 신호만이 통과되어 전달된다.
상기 광전달부(30)는 상기 레이저 광원부(10)으로부터 상기 센서부(40)에 레이저 광을 전달하고 상기 센서부(40)로부터 수광된 신호를 분광부(20)로 전달하는 광전달 경로를 형성하기 위하 구성이다. 본 발명은 상기 광전달부(30)가 상기 센서부 프로브의 레이저 광 전달 광섬유(41a)와 연결되는 레이저 광섬유와, 상기 신호 전달 광섬유(41b)와 연결되는 신호 광섬유가 일체의 번들로 구성되어, 상기 레이저 광섬유와 신호 전달 광섬유는 광원부 연결 레그(31)와 분광부 연결 레그(32) 2갈래로 분기되어 각각 레이저 광원부(10)와 분광부(20)로 연결되는 구조를 갖는다. 본 발명은 상기와 같이 광전달부(30)을 광섬유 번들로 구성함으로써 광원부(10), 분광부(20) 및 센서부(40)과의 연결이 용이해지고 구성이 간단해져 컴팩트한 센서를 구성할 수 있게 된다.
한편, 상기 광전달부(30)를 구성하는 광섬유 번들은 도 2에 도시된 바와 같이 광원부 연결 레그(31)와 분광부 연결 레그(32)가 합해지면서 프로브 연결 레그(33)를 구성하는데, 상기 프로브 연결 레그(33)는 센서부 프로브(41)의 단면 구조와 같이 레이저 광 전달을 위한 광섬유가 중앙에 배치되고 그 주위에 상기 센서부(40)에서 수신된 신호를 전달하는 복수의 광섬유가 환형으로 배열된 구조를 갖도록 형성된다.
상기 센서부(40)는 분석대상 가스 입자에 레이저 광(L)을 조사하고 가스 입자로부터 산란된 신호(S)를 수광하는 구성으로, 센서부 프로브(41), 센서부 기판(42) 및 스테이지(43)을 포함하여 구성된다.
상기 센서부 프로브(41)는 상기 광전달부(30)의 센서부 연결 레그(43)의 말단에 연결되며, 그 선단으로 레이저 광(L)이 조사되고 산란신호를 수광하는 구성이다. 본 발명은 상기 센서부 프로브(41)가 광섬유의 배열로 간단하게 구성되는 구조를 갖는다. 본 발명에 이용되는 센서부 프로브(41)의 구조를 개념적으로 도시한 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 상기 센서부 프로브(41)는 중앙에 레이저 광을 전달하는 레이저 광 전달 광섬유(41a)가 배치되고, 상기 레이저 광 전달 광섬유(41a) 주변에 복수의 신호 전달 광섬유(41b)가 환형으로 배열된 구조로 간단하게 구성된다. 상기 레이저 광 전달 광섬유(41a)로부터는 레이저 광(L)이 조사되고, 상기 신호 전달 광섬유(41b)로는 분석대상 기체 입자로부터 산란된 라만신호(S)가 입사된다.
한편, 본 발명은 상기 센서부 기판(42)가 톨루엔(Toluene)과 같은 유해물질인 가스 입자가 선택적으로 흡착되는 구조를 갖도록 구성된 것을 특징으로 한다. 도 4는 일반적인 표면증강 라만산란 기판의 구조를 도시한 도면인데 도 4에는 SiO2 기판에 일반적인 금속나노입자가 코팅된 구조의 표면증강 라만산란 기판 구조가 도시되어 있는데 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 SiO2 기판 상에 코팅되는 금속나노입자의 표면에 1-프로판티올(1-Propanethiol)을 코팅함으로써 톨루엔과 같은 유해가스 입자 물질의 선택성을 향상시킨 것을 특징으로 한다. 도 6은 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판의 금속나노입자의 코팅된 구조의 SEM 사진이다.
상기 금속나노입자는 금속 Au, Ag, Cu, Pt 등이 사용될 수 있으며 도면에는 은 나노 입자(Ag N.P)가 코팅된 구조의 실시예가 도시되어 있다.
상기와 같이 구성된 센서부 기판(42)은 스테이지(43)의 상부에 위치되며 그 센서부 기판(42)의 표면으로 상기 센서부 프로브(41)가 레이저 광을 조사하고 산란 라만신호를 수광하게 된다.
상기와 같이 구성된 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서를 이용하여 도 7 내지 도 14에서와 같이 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene의 검출하고 그 검출 결과를 이용하여 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene의 농도 산출을 위한 보정 과정을 실시하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서의 센서부 기판을 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅된 은 나노 입자의 코팅으로 표면개질 후 기체 흡착시 검출되는 피크(peak)를 도 7에 도시하였다. 도 7에 따르면 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅된 은 나노 입자가 코팅된 기판에서 얻은 피크 값(도 7의 적색 라인) 및 그 기판에 톨루엔을 흡착시켜 얻은 피크 값(도 7의 청색 라인)은 단순하게 은 나노 입자만 코팅된 기판에서 얻은 피크 값(도 7의 흑색 라인) 보다 높은 첨두치를 갖는 것으로 나타났으며 이는 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅된 은 나노 입자를 코팅한 센서부 기판(42)를 이용하는 본 발명의 효과를 극명하게 보여주는 자료이다.
본 발명에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에서 검출된 신호의 비교 및 보정을 위해 SiO2 기판상에서 톨루엔에 대한 라만 산란 신호를 도시한 그래프이다. 도 8에 따르면 톨루엔의 경우 1003 cm-1에서 가장 높은 첨두치를 보였으며, 도면에 도시되어 있지 않지만 비슷하게 1-2 Dichlorobenzene의 경우 1130 cm-1에서 첨두치를 갖는 것으로 나타났다.
1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅된 은 나노 입자를 코팅한 센서부 기판(42)를 이용된 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 톨루엔을 검출한 결과를 도 9에 도시하였고, 도 10에는 도 9의 신호로부터 톨루엔 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시하였다.
마찬가지로 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 코팅된 은 나노 입자를 코팅한 센서부 기판(42)를 이용된 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 1-2 Dichlorobenzene을 검출한 결과를 도 11에 도시하였고, 도 12에는 도 11의 신호로부터 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출하기 위한 보정 곡선을 도시하였다.
상기와 같은 검출 및 보정에 의해 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 검출한 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 검출 결과를 도 13에 도시하였고, 도 14에는 도 13의 검출 결과로부터 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene 농도를 산출한 그래프를 도시하였다.
상기 도 7 내지 도 14로부터 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서에 의해 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene에 대하여 충분히 증폭된 검출 신호를 얻을 수 있고 그로부터 보정을 통하여 톨루엔 및 1-2 Dichlorobenzene의 농도를 산출할 수 있음을 확인하였고, 이는 다른 기체에 대하여도 적용될 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
10 레이저 광원부
20 분광부
21 에지 필터(Edge Filter)
30 광전달부
31 광원부 연결 레그
32 분광부 연결 레그
33 프로브 연결 레그
40 센서부
41 센서부 프로브
41a 레이저 광 광섬유
41b 수광 신호 광섬유
42 센서부 기판
43 스테이지
20 분광부
21 에지 필터(Edge Filter)
30 광전달부
31 광원부 연결 레그
32 분광부 연결 레그
33 프로브 연결 레그
40 센서부
41 센서부 프로브
41a 레이저 광 광섬유
41b 수광 신호 광섬유
42 센서부 기판
43 스테이지
Claims (4)
- 레이저 광을 발진하는 레이저 광원부와, 수신된 신호를 분석하는 분광부와, 분석대상 가스 입자에 레이저 광을 조사하고 가스 입자로부터 산란된 신호를 수광하는 센서부와, 상기 레이저 광원부으로부터 상기 센서부에 레이저 광을 전달하고 상기 센서부로부터 수광된 신호를 분광부로 전달하는 광전달부가 구비되되,
상기 센서부는 1-프로판티올(1-Propanethiol)이 표면에 코팅된 금속나노입자가 코팅된 센서부 기판과, 상기 광전달부에 의해 전달된 레이저 광을 상기 기판상에 흡착된 가스 입자로 조사하고, 상기 가스 입자로부터 방사된 산란 신호를 수광하여 상기 광전달부로 전달하는 센서부 프로브가 구비되되,
상기 센서부 기판에 의해 측정된 라만 산란 신호는 SiO2 기판상에서 측정된 라만 산란 신호와 비교되어 보정되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서. - 제1항에 있어서,
상기 금속나노입자는 은 나노 입자인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센서부 프로브는, 중앙에 레이저 광을 전달하는 레이저 광 전달 광섬유가 배치되고, 상기 레이저 광 전달 광섬유 주변에 복수의 신호 전달 광섬유가 배열된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서. - 제3항에 있어서,
상기 광전달부는 상기 센서부 프로브의 레이저 광 전달 광섬유와 연결되는 레이저 광섬유와, 상기 신호 전달 광섬유와 연결되는 신호 광섬유가 일체의 번들로 구성되고 레이저 광섬유와 신호 전달 광섬유는 2갈래로 분기되어 각각 광원부와 분광부로 연결되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란에 의한 기체 검출 광센서.
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