KR102595202B1 - 반사형 렌즈를 이용한 레이저 유도붕괴 분광분석 시스템 - Google Patents

반사형 렌즈를 이용한 레이저 유도붕괴 분광분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 유도 분광 분석(LIBS, Laser-induced breakdown spectroscopy)를 이용하여 샘플(S)에 레이저를 조사하고 분광 분석하는 시스템에서, 레이저를 조사하는 광원부(100); 상기 광원부(100)에서 조사된 레이저가 이동되는 경로에 위치되고, 레이저의 입사경로를 변경하는 제1 미러(210); 상기 변경된 입사경로 상에 위치되는 제2 미러(220)와 반사형 대물렌즈(250)를 포함하는, 광학부(200); 및 분광부(300);를 포함하고, 상기 광원부(100)로부터의 조사된 레이저가 상기 광학부(200)를 지나 샘플(S)에 조사되면, 상기 샘플(S)이 식각되어 플라즈마가 발생되고, 상기 발생된 플라즈마는 상기 반사형 대물렌즈(250)를 통과하여 상기 제2 미러(220)에서 반사되고 상기 분광부(300)로 이동되며, 상기 분광부(300)는 상기 광학부(200)에서 반사된 플라즈마를 분석하여 LIBS 정보를 수집하는 시스템에 관한 것이다.

Description

반사형 렌즈를 이용한 레이저 유도붕괴 분광분석 시스템{Laser induced breakdown spectroscopy system using reflective lens}
본 발명은 반사형 렌즈를 이용한 레이저 유도 붕괴 분광분석 시스템에 관한 것이다.
LIBS(Laser induced breakdown spectroscopy) 시스템은 시료 표면에 마이크로-플라즈마를 만들기 위해 짧은 레이저 펄스를 사용하여 분석하는 빠른 화학적 분석 기술이다.
종래에는, LIBS측정은 시료에 레이저를 조사하는 레이저 조사부와 시료와 레이저가 접촉하여 발생된 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광부를 하나의 투과형 대물렌즈를 이용하여 구성하거나, 또는 독립적으로 구성하여 사용하였다.
다만, 이와 같이 레이저 조사부와 플라즈마 수광부를 하나의 투과형 대물렌즈를 이용하는 경우, 대물렌즈의 투과율은 레이저 파장 대역에서 가장 높기 때문에 다른 파장대역에서는 측정효율이 낮아지는 문제가 있었다. 또한, 레이저 조사부와 플라즈마 수광부를 독립적으로 구성하는 경우에는, 광정렬이 조금만 틀어지면 플라즈마 측정이 어려우며 플라즈마의 집광영역을 완벽하게 일치시키기가 어려움에 따라 측정효율이 낮아지는 문제가 있었다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 종래의 LIBS 시스템을 설명한다. 레이저의 조사된 광이 대물렌즈(1)를 통해 샘플에 조사된 후, 발생된 플라즈마가 집광 렌즈(2)를 통해 광학 파이버로 전달된다. 이 과정에서, 전술한 바와 같이 발생된 플라즈마를 집광 렌즈(2)를 통해 조절하기는 어려우며, 광정렬이 불편하고, 플라즈마 집광렌즈의 tight focusing이 어려워 측정효율이 감소된다. 대물렌즈의 초점위치가 바뀌면 집광렌즈의 위치도 조정해줘야하는데, 레이저가 포커싱 되는 영역을 집광 렌즈를 이용하여 정확하게 다시 포커싱 하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래에는, 광정렬이 비교적 용이한 투과형 대물렌즈를 사용하여 플라즈마를 측정하였다. 다만, 투과형 대물렌즈의 경우에는 자외선 용도면 자외선 영역만 투과, 적외선 용이면 적외선부분만 투과하는 등 해당 범위의 파장만 투과시킬 수 있어, 레이저 파장대와 다른 영역은 측정이 불가능한 문제점이 있다. 이에 따라, 예를 들어, 조사되는 레이저로 1064 nm를 사용하면, 대물렌즈에서 1064 nm를 투과시켜야 하기 때문에 적외선 영역의 투과율이 높다. 즉 자외선 영역에서 나오는 플라즈마는 측정이 불가한 문제점이 있다.
예를 들어, 한국등록특허문헌 제10-2141601호를 참조하면, 반사형 대물렌즈를 사용하는 것이 아니라, 투과형 대물렌즈을 사용하고 그 위로 미러를 두어 특정파장을 측정한다. tight focusing이 가능하고(측정 효율 상승), 광정렬이 비교적 편하다. 다만, 전술한 바와 같이, 레이저 파장대와 다른 영역은 측정이 불가능한 문제점이 있다.
(특허문헌 1) 한국등록특허문헌 제10-2141601호
(특허문헌 2) 일본등록특허문헌 제2010-038560호
(특허문헌 3) 한국등록특허문헌 제10-1423988호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, 본 발명은 반사형 대물렌즈를 이용하여, 레이저 초점부분과 수광부 초점영역을 정확하게 맞추고, 광정렬을 용이하게 하기 위함이다.
또한, 본 발명은 반사형 대물렌즈를 이용하여, 자외선 영역에서의 손실이 훨씬 적고 플라즈마 강도가 증가시키기 위함이다.
또한, 본 발명은 반사형 대물렌즈를 사용하여 광정렬을 할 때, 대물 렌즈의위치를 자동으로 제어하여, 샘플 표면 상에 레이저 전달의 분산되는 것을 방지하기 위함이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 레이저 유도 분광 분석(LIBS, Laser-induced breakdown spectroscopy)를 이용하여 샘플(S)에 레이저를 조사하고 분광 분석하는 시스템에서, 레이저를 조사하는 광원부(100); 상기 광원부(100)에서 조사된 레이저가 이동되는 경로에 위치되고, 레이저의 입사경로를 변경하는 제1 미러(210); 상기 변경된 입사경로 상에 위치되는 제2 미러(220)와 반사형 대물렌즈(250)를 포함하는, 광학부(200); 및 분광부(300);를 포함하고, 상기 광원부(100)로부터의 조사된 레이저가 상기 광학부(200)를 지나 샘플(S)에 조사되면, 상기 샘플(S)이 식각되어 플라즈마가 발생되고, 상기 발생된 플라즈마는 상기 반사형 대물렌즈(250)를 통과하여 상기 제2 미러(220)에서 반사되고 상기 분광부(300)로 이동되며, 상기 분광부(300)는 상기 광학부(200)에서 반사된 플라즈마를 분석하여 LIBS 정보를 수집하는 시스템을 제공한다.
일 실시예는, 광검출 센서(photodetector sensor)를 포함하여, 상기 발생된 플라즈마의 광량과 광의 세기를 포함하는 광 정보를 수집하는 포커싱부(400); 및 기설정된 방법으로 상기 반사형 대물렌즈(250)의 위치를 제어하고, 샘플(S)과 상기 반사형 대물렌즈(250)사이의 거리 정보를 수집하는 제어부(500);를 더 포함할 수 있다.
일 실시예는, 상기 제어부(500)는 상기 광 정보에서 광량과 광의 세기가 기설정된 값 이상인 경우 초점이 맞는 것으로 판단하고, 상기 제어부(500)는 광 정보 중 광량과 광의 세기가 기설정된 값 미만인 광 정보와 이 때의 거리 정보를 초점이 안맞는 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예는, 상기 제어부(500)는, 상기 초점이 안맞는 것으로 판단된 경우, 상기 반사형 대물렌즈(250)의 위치를 실시간으로 제어할 수 있다.
일 실시예는, 상기 제어부(500)는 상기 광 정보와 상기 LIBS 정보를 입력으로 하고 상기 거리 정보를 출력으로 하여 학습될 수 있다.
일 실시예는, 상기 제2 미러(220)는 레이저는 투과하고 플라즈마를 반사하는 다이크로닉 미러(dichronic mirror)일 수 있다.
일 실시예는, 상기 광학부(200)는, 상기 제2 미러(220)에서 반사된 플라즈마의 변경된 입사 경로 상에 위치되며, 기설정된 영역의 플라즈마를 투과시켜 상기 분광부(300)로 입사시키는 제3 미러(230); 및 상기 제3 미러(230)와 동일 경로 상에 위치되되, 상기 제3 미러(230)에서 반사된 플라즈마를 투과시켜 상기 포커싱부(400)로 입사시키는 제4 미러(240); 를 더 포함할 수 있다.
일 실시예는, 상기 시스템을 이용하여 반사형 대물렌즈의 위치를 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따라, 다음과 같은 효과가 달성된다.
본 발명은 반사형 대물렌즈를 사용하여, 레이저 초점부분과 수광부 초점영역을 정확하게 맞출 수 있으며, 자외선 영역에서의 손실이 훨씬 적어 플라즈마 강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 반사형 대물렌즈를 사용하여 광정렬을 할 때, 대물 렌즈의위치를 자동으로 제어하여, 샘플 표면 상에 레이저 전달의 분산되는 것을 방지할 수 있어, 샘플 표면에 에너지 전달이 분산되는 것을 방지하고 플라즈마 강도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 기존의 LIBS시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명에 따른 LIBS 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 이동되는 레이저의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 반사형 대물렌즈에서 에너지 전달이 분산되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 시스템은, 광원부(100), 광학부(200) 및 분광부(300)를 포함한다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 시스템의 구성을 설명한다.
광원부(100)는 레이저를 조사하는 장치로, 광원부(100)에서 조사된 레이저는 후술하는 광학부(200)에 의해 경로가 조절되어 샘플(S)에 도달할 수 있다.
광원부(100)는 Nd:YAG 레이저일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이 때 조사되는 레이저의 파장은 =266, 532, 1064 nm이고, 펄스폭은 =5, 10 ns일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광학부(200)는 광원부(100)에서 조사된 레이저가 이동되는 경로에 위치된다.
광학부(200)는 제1 미러(210), 제2 미러(220) 및 반사형 대물렌즈(250)를 포함한다,
제1 미러(210)는 광원부(100)에서 조사된 레이저가 이동되는 경로에 위치되고, 레이저의 입사경로를 변경한다.
제1 미러(210)는 광원부(100)에서 조사된 레이저의 입사경로를 수직으로 변경할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 미러(220)는 제1 미러(210)에서 변경된 입사경로 상에 위치된다.
즉, 제2 미러(220)는 제1 미러(210)의 하측으로 위치할 수 있다.
제2 미러(220)는 레이저는 투과하고 플라즈마를 반사하는 다이크로닉 미러(dichronic mirror)일 수 있다. 제2 미러(220)로 입사된 플라즈마는 반사되어 분광부(300)로 이동될 수 있다.
반사형 대물렌즈(250)는 광원부(100)에서 조사된 레이저의 입사경로가 변경된 경로 상에 위치된다.
반사형 대물렌즈(250)는 제2 미러(220)의 하측으로 위치할 수 있다.
반사형 대물렌즈(250)에는 제2 미러(220)를 투과한 레이저가 입사될 수 있으며, 반사형 대물렌즈(250)를 통해 레이저는 샘플(S)로 조사될 수 있다.
샘플(S)로 조사된 레이저는 플라즈마를 발생시키며, 발생된 플라즈마는 샘플(S)의 표면에서 상방을 향해 반사된다.
반사된 플라즈마는 다시 반사형 대물렌즈(250)로 이동되어 투과될 수 있고, 반사형 대물렌즈(250)를 투과한 플라즈마는 제2 미러(220)에서 반사되어, 경로가 변경된다.
경로가 변경된 플라즈마는 분광부(300)로 조사된다.
도 3을 참조하여, 기존의 시스템과 본 발명에 따른 시스템에서 레이저 및 플라즈마가 이동되는 경로를 설명한다.
도 3(a)는 기존의 시스템 상에서 발생된 플라즈마는 집광 렌즈(2)를 통해 집광되는 것이 도시되며, 이 때 플라즈마의 집광 렌즈(2)의 위치를 제어하여야 한다. 또한, 레이저를 발생시키는 광원과 집광렌즈(2)의 초점 영역을 정확하게 맞춰야 하며, 자외선 영역에서 손실이 큰 바, 플라즈마의 강도가 감소된다.
도 3(b)에서 본 발명에 따른 시스템 상에서 발생된 플라즈마는 반사된 플라즈마는 다시 반사형 대물렌즈(250)로 이동되어 투과될 수 있고, 반사형 대물렌즈(250)를 투과한 플라즈마는 제2 미러(220)에서 반사되어, 분광부(300)로 조사되는 바, 자외선 영역에서 손실이 적고, 플라즈마의 강도가 증가될 수 있다.
분광부(300)는 광학부(200)에서 반사된 플라즈마를 분석하는 장치이다.
이 때, 분광부(300)는 스펙트로미터 및 CCD장비일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
분광부(300)는 플라즈마를 분광하여 파장별로 빛의 세기를 표시할 수 있다.
도 4를 참조하여, 반사형 대물렌즈의 일반적인 구조와 이에 따른 반사형 대물렌즈에서의 에너지 전달을 설명한다.
도 4(a)를 참조하면, 반사형 대물렌즈는 내부에 주미러(primary mirror)와 보조미러(secondary mirror)가 위치된다. 레이저 광원에서 입사된 빛은 보조 미러에서 반사되어 주미러를 통해 수광되어 초점이 조절된다.
대물렌즈를 지난 레이저 빔이 고르게 초점면까지 전달되는 투과형 대물렌즈와는 달리, 반사형 대물렌즈의 경우 초점면에서만 정확하게 에너지가 집중되고, 초점면 위 아래로는 레이저 에너지의 전달이 분산되는 문제점이 있다.
특히, LIBS 분석과 같은 파괴적 분석을 이용하면, 샘플(S)에 레이저가 조사되면서 식각되는 바, 반사형 대물렌즈(250)의 초점이 계속하여 가변된다.
반사형 대물렌즈를 통과한 레이저의 에너지가 분산되면, 샘플(S)에 조사되는 레이저의 에너지가 분산되는 것을 의미하고, 이에 샘플(S)에서 레이저 어블레이션(Laser Ablation)이 잘 일어나지 않음을 의미한다. 이에 따라, 샘플(S) 표면에서 크레이터가 일정하지 않은 방식으로 생성되며, 플라즈마의 형성에 문제가 발생한다. 즉, 반사형 대물렌즈의 초점을 조절하는 것은 LIBS 분석에 중요한 영향을 미친다.
도 4(b)를 참조하면, 반사형 대물렌즈의 초점이 -20μm, -10μm, 10μm, 20μm으로 초점이 맞지 않는 경우를 도시하며 이 때에는 레이저의 에너지가 분산되는 것이 도시된다. 도 4(b)에서 반사형 대물렌즈의 초점이 맞는 경우인 0μm일 경우에는 레이저의 에너지가 분산되지 않는 것이 도시된다.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 포커싱부(400)와 제어부(500)를 더 포함하여, 반사형 대물렌즈(250)의 초점을 실시간으로 조절할 수 있어, 전술한 반사형 대물렌즈(250)를 사용할 때 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
대부분의 LIBS신호는 200~700nm 대역에서 측정 가능하므로, 해당영역의 플라즈마는 분광부(300)로 전송하여 LIBS신호를 측정하고, 700nm 이후의 대역의 플라즈마는 포커싱부(400)로 전송한다.
광학부(200)는 분광부(300)와 포커싱부(400)에 플라즈마를 나누어 입사시키도록 제3 미러(230)와 제4 미러(240)를 더 포함할 수 있다.
제3 미러(230)는 제2 미러(220)에서 반사된 플라즈마의 변경된 입사 경로 상에 위치되며, 투과된 플라즈마를 분광부(300)로 입사시킨다.
이 때, 제3 미러(230)는 기설정된 영역의 플라즈마를 투과하는 다이크로닉 미러(dichronic mirror)이다.
이 때, 기설정된 영역은 200~700nm 대역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제4 미러(240)는 제3 미러(230)와 동일 경로 상에 위치되되, 제3 미러(230)에서 반사된 플라즈마가 입사되며, 해당 플라즈마의 700nm 이후의 대역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제4 미러(240)를 투과한 플라즈마는 포커싱부(400)로 전송된다.
이 때, 제4 미러(230)는 기설정된 영역의 플라즈마를 투과하는 다이크로닉 미러(dichronic mirror)이다.
포커싱부(400)는 광검출 센서(photodetector sensor)를 포함하여, 발생된 플라즈마의 광량과 광의 세기를 포함하는 광 정보를 수집한다.
포커싱부(400)는 광검출 센서를 포함하여, 포커싱부(400)로 전달된 700nm 이후의 대역의 플라즈마의 광 정보를 수집한다.
이 때, 광 정보는 광량과 광의 세기를 포함하며, 이 때, 플라즈마의 광량과 광의 세기가 크다는 것은 반사형 대물렌즈(250)에서 초점이 잘 맞도록 설정되어 레이저가 분산되지 않음을 의미한다.
제어부(500)는 포커싱부(400)가 수집한 광 정보를 전송받는다.
또한, 제어부(500)는 해당 광 정보와 대응되는, 샘플(S)과 반사형 대물렌즈(250) 사이의 거리 정보를 수집한다. 즉, 광 정보가 변화되면 샘플(S)과 반사형 대물렌즈(250) 사이의 거리가 변한 것을 의미한다.
이 때, 거리 정보는 반사형 대물렌즈(250)가 샘플(S)로부터 이격된 거리를 의미하며, 이 때, 반사형 대물렌즈(250)가 샘플(S)로부터 이격된 거리를 측정하기 위한 센서가 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, 샘플(S)에 레이저가 조사되면서 식각되는 바, 반사형 대물렌즈(250)와 샘플(S) 사이의 거리 정보는 가변하며, 반사형 대물렌즈(250)의 초점을 정확하게 제어하기 위해 실시간으로 반사형 대물렌즈(250)와 샘플(S) 사이의 거리를 제어한다. 즉, 거리 정보와 광 정보는 시간에 따라 변화된다.
제어부(500)는 광 정보로부터 반사형 대물렌즈(250)와 샘플(S) 사이의 거리 정보를 제어해야 하는지 판단할 수 있다.
광 정보 중 광량과 광의 세기가 크다는 것은 반사형 대물렌즈(250)에서 초점이 잘 맞도록 설정되어 레이저가 분산되지 않음을 의미한다.
제어부(500)는 광 정보 중 광량과 광의 세기가 기설정된 값 이상인 광 정보와 이 때의 거리 정보를 초점이 맞는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 광 정보 중 광량과 광의 세기가 기설정된 값 미만인 광 정보와 이 때의 거리 정보를 초점이 안맞는 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 이와 같은 과정은 광 정보의 수치에 따라 세분화되어 이루어질 수도 있다.
이후, 제어부(500)는 광 정보와 그 때의 거리 정보를 이용하여 학습된다.
즉, 제어부(500)는 광 정보의 경우 광검출 센서의 신호를 이용하여 각 샘플마다 초점이 잘 맺힌 경우와 그렇지 않은 경우의 광 세기를 학습시키는 것을 의미하고, 그 때의 반사형 대물렌즈(250)와 샘플(S) 사이의 거리를 학습하여 최적점을 찾도록 학습된다.
이 때, 제어부(500)가 거리 정보와 광 정보를 이용하여 학습되는 방식은 특정한 방법에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제어부(500)는 광 정보뿐만 아니라, 분광부(300)에서 측정된 LIBS 정보를 이용하여 더 학습될 수 있다.
제어부(500)는 LIBS 정보 중 해당 샘플(S)의 분광선 또는 배경신호 등을 학습시키되 플라즈마가 측정될 때마다 샘플(S)과 반사형 대물렌즈(250)간의 거리를 조절할 수 있고, 그 때의 반사형 대물렌즈(250)와 샘플(S) 사이의 거리를 학습하여 최적화된 초점면을 찾을 수 있다.
또한, 제어부(500)는 샘플(S)에 레이저를 조사한 이후의 샘플(S)의 이미지 정보를 전송받을 수 있다. 이후, 제어부(500)는 학습할 때 샘플(S)의 이미지 정보를 이용하여 더 학습될 수 있다.
샘플(S)의 이미지 정보는 샘플(S)의 표면을 촬영한 이미지 정보를 포함하며, 여기에는 크레이터가 포함될 수 있다.
샘플(S)의 이미지 정보 중 크레이터가 일정한 경우 반사형 대물렌즈(250)의 초점이 잘 맞는 것을 의미하며, 샘플(S)의 이미지 정보 중 크레이터가 일정하지 않는 경우에는 반사형 대물렌즈(250)의 초점이 잘 맞지 않는 것을 의미한다.
제어부(500)는 샘플(S)의 이미지 정보를 이용하여 크레이터가 일정한지, 일정하지 않은 것인지 판단하는 것은 CNN과 같은 이미지 분석을 이용하여 더 학습될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 샘플(S)의 이미지 정보를 촬영하기 위한 센서는 반사형 대물렌즈(250) 측에 위치될 수 있으나, 해당 센서의 위치는 특정 위치에 제한되는 것은 아니다.
이에 따라, 제어부(500)는 광 정보뿐만 아니라, 샘플(S)의 이미지 정보를 이용하여 반사형 대물렌즈(250)의 초점이 잘 맞는지 더 판단할 수 있고, 샘플(S)의 이미지 정보를 포함하여 더 학습될 수 있어, 반사형 대물렌즈(250)의 초점이 잘 맞는지 여부를 판단하는 정확도를 증대시킬 수 있다.
이후, 제어부(500)는 학습된 결과를 이용하여, 반사형 대물렌즈(250)가 초점이 맞도록 위치를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(500)는 이후 레이저가 조사되어 광 정보가 새로 수집되면, 새로 수집된 광 정보를 판단하고, 해당 레이저가 조사되는 파장 및 샘플(S)의 종류를 고려하여, 반사형 대물렌즈(250)의 초점을 맞추기 위해 반사형 대물렌즈(250)가 샘플(S)로부터 이격되어야 되는 거리를 제어할 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 대물렌즈
2: 집광렌즈
100: 광원부
200: 광학부
210: 제1 미러
220: 제2 미러
230: 제3 미러
240: 제4 미러
250: 반사형 대물렌즈
260: 광학렌즈
300: 분광부
400: 포커싱부
500: 제어부
S: 샘플

Claims (8)

  1. 레이저 유도 분광 분석(LIBS, Laser-induced breakdown spectroscopy)를 이용하여 샘플(S)에 레이저를 조사하고 분광 분석하는 시스템에서,
    샘플(S)에 레이저를 조사하는 광원부(100);
    상기 광원부(100)에서 조사된 레이저가 이동되는 경로에 위치되고, 레이저의 입사경로를 변경하는 제1 미러(210); 상기 변경된 입사경로 상에 위치되는 제2 미러(220)와 반사형 대물렌즈(250)를 포함하는 광학부(200);
    분광부(300);
    광검출 센서(photodetector sensor)를 포함하여, 상기 광원부(100)에서 조사된 레이저에 의해 상기 샘플(S)이 식각되어 발생되는 플라즈마의 광량과 광의 세기를 포함하는 광 정보를 수집하는 포커싱부(400); 및
    기설정된 방법으로 상기 반사형 대물렌즈(250)의 위치를 제어하고, 샘플(S)과 상기 반사형 대물렌즈(250)사이의 거리 정보를 수집하는 제어부(500);를 포함하고,
    상기 광원부(100)로부터의 조사된 레이저가 상기 광학부(200)를 지나 샘플(S)에 조사되면, 상기 샘플(S)이 식각되어 플라즈마가 발생되고, 상기 발생된 플라즈마는 상기 반사형 대물렌즈(250)를 통과하여 상기 제2 미러(220)에서 반사되고 상기 분광부(300)로 이동되며, 상기 분광부(300)는 상기 광학부(200)에서 반사된 플라즈마를 분석하여 LIBS 정보를 수집하며,
    상기 제어부(500)는 상기 광 정보에서 광량과 광의 세기가 기설정된 값 이상인 경우 초점이 맞는 것으로 판단하고, 상기 제어부(500)는 광 정보 중 광량과 광의 세기가 기설정된 값 미만인 광 정보와 이 때의 거리 정보를 초점이 안맞는 것으로 판단하고,
    상기 제어부(500)는, 상기 초점이 안맞는 것으로 판단된 경우, 상기 반사형 대물렌즈(250)의 위치를 실시간으로 제어하며,
    상기 제어부(500)는 상기 광 정보, 상기 거리 정보, 상기 LIBS 정보를 학습하는,
    시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 미러(220)는 레이저는 투과하고 플라즈마를 반사하는 다이크로닉 미러(dichronic mirror)인,
    시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학부(200)는,
    상기 제2 미러(220)에서 반사된 플라즈마의 변경된 입사 경로 상에 위치되며, 기설정된 영역의 플라즈마를 투과시켜 상기 분광부(300)로 입사시키는 제3 미러(230); 및
    상기 제3 미러(230)와 동일 경로 상에 위치되되, 상기 제3 미러(230)에서 반사된 플라즈마를 투과시켜 상기 포커싱부(400)로 입사시키는 제4 미러(240); 를 더 포함하는,
    시스템.
  8. 제1항에 따른 상기 시스템을 이용하여, 반사형 대물렌즈의 위치를 제어하는 방법.
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