KR102634304B1 - Apparatus for detecting nano particle - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 나노파티클 검출장치은, 정원경의 일부와 타원경의 일부가 상호 결합되는 이종챔버를 지지하는 챔버 케이싱; 상기 챔버 케이싱에 결합되며, 공기 중 에어를 상기 타원경의 제1 초점으로 투입하는 에어입출부; 상기 챔버 케이싱의 일측에 연결되어 상기 이종챔버에 입력광원을 송출하는 광원부; 및 상기 챔버 케이싱의 상부에 결합되며, 상기 이종챔버로부터 스캐터링되는 산란광을 검출하도록 상기 이종챔버의 제2 초점에 배치되는 수광소자를 포함하는 수광부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 나노파티클 검출장치은, 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있으며 특히 수광소자를 타원경의 제2 초점 위치에 배치시켜 수광부의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있다.The nanoparticle detection device according to the present invention includes a chamber casing supporting a heterogeneous chamber in which a part of the circular mirror and a part of the elliptical mirror are coupled to each other; an air inlet/outlet unit coupled to the chamber casing and injecting air into the first focus of the elliptical mirror; a light source unit connected to one side of the chamber casing and transmitting an input light source to the heterogeneous chamber; and a light receiving unit coupled to the upper part of the chamber casing and including a light receiving element disposed at a second focus of the heterogeneous chamber to detect scattered light scattered from the heterogeneous chamber.
The nanoparticle detection device according to the present invention can precisely measure nanoparticles and monitor contamination levels in real time. In particular, by placing the light receiving element at the second focus position of the ellipsoid, the size of the light receiving part can be dramatically reduced, thereby reducing the size of the facility. It can be compact and the scattered light can be collected directly, resulting in excellent detection accuracy.

Description

나노파티클 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING NANO PARTICLE}Nanoparticle detection device {APPARATUS FOR DETECTING NANO PARTICLE}

본 발명은 나노파티클 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있는 나노파티클 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle detection device, and more specifically, to a nanoparticle detection device that can precisely measure nanoparticles and monitor contamination levels in real time.

산업이 발달함에 따라 환경이 오염되며, 차량, 산업시설 등 여러가지 오염 유발인자로부터 배출되는 수많은 입자상 물질(PM, Particulate Matter) 예컨대, 미세먼지가 인간의 건강을 위협하고 있고, 그 심각성은 갈수록 더해가고 있는 것이 현실이다As industry develops, the environment is polluted, and numerous particulate matter (PM, particulate matter, such as fine dust) emitted from various pollutants such as vehicles and industrial facilities are threatening human health, and the severity is increasing. What is is reality

특히, 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 미세한 입자의 먼지로, 지름 10㎛ 이하의 먼지를 말하며, 크기에 따라 PM10의 미세먼지, PM2.5의 초미세먼지, PM1.0의 극초미세먼지으로 구분한다. In particular, fine dust refers to dust of particles so fine that they are invisible to the eye, with a diameter of 10㎛ or less. Depending on the size, it is classified into PM10 fine dust, PM2.5 ultrafine dust, and PM1.0 ultrafine dust. do.

이중 PM2.5는 지름 2.5㎛ 이하, PM1.0은 지름 1.0㎛ 이하의 먼지를 포함하는 초미세먼지, 극초미세먼지(이하, 나노파티클이라 함)의 경우 폐포와 혈관 등의 인체 침투율이 막대하고 극심하여 문제가 되고 있다.Among them, PM2.5 includes dust with a diameter of 2.5㎛ or less, and PM1.0 includes dust with a diameter of 1.0㎛ or less. In the case of ultrafine dust and ultrafine dust (hereinafter referred to as nanoparticles), the penetration rate into the human body, such as alveoli and blood vessels, is enormous. It is becoming a serious problem.

이에, 실내 또는 실외의 공기질 중 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있는 장치 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop a device that can monitor pollution levels in real time by precisely measuring nanoparticles in indoor or outdoor air quality.

최근, 여러가지 공기질 모니터링 장치가 개발되고 있으나 이들 장치의 경우 설비 사이즈가 비대하여 사용빈도나 효율이 떨어지고 집광률이 낮고 광손실률이 높아 정확도면에서 검출수율이 저하되는 문제점이 있다.Recently, various air quality monitoring devices have been developed, but in the case of these devices, the equipment size is large, so the frequency of use and efficiency are low, and the light collection rate is low and the light loss rate is high, so there is a problem that the detection yield in terms of accuracy is reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있으며 특히 수광소자를 타원경의 제2 초점 위치에 배치시켜 수광부의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있는 나노파티클 검출장치을 제공한다.The present invention was proposed to solve the above problems, and can monitor contamination levels in real time by precisely measuring nanoparticles. In particular, by placing the light receiving element at the second focus position of the ellipsoid, the size of the light receiving part can be dramatically increased. It provides a nanoparticle detection device that can reduce the size of the equipment, making the facility more compact, and has excellent detection accuracy by directly concentrating scattered light.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노파티클 검출장치는, 정원경의 일부와 타원경의 일부가 상호 결합되는 이종챔버를 지지하는 챔버 케이싱; 상기 챔버 케이싱에 결합되며, 공기 중 에어를 상기 타원경의 제1 초점으로 투입하는 에어입출부; 상기 챔버 케이싱의 일측에 연결되어 상기 이종챔버에 입력광원을 송출하는 광원부; 및 상기 챔버 케이싱의 상부에 결합되며, 상기 이종챔버로부터 스캐터링되는 산란광을 검출하도록 상기 이종챔버의 제2 초점에 배치되는 수광소자를 포함하는 수광부를 포함할 수 있다.The nanoparticle detection device according to the present invention for achieving the above object includes a chamber casing supporting a heterogeneous chamber in which a part of the circular mirror and a part of the elliptical mirror are coupled to each other; an air inlet/outlet unit coupled to the chamber casing and injecting air into the first focus of the elliptical mirror; a light source unit connected to one side of the chamber casing and transmitting an input light source to the heterogeneous chamber; and a light receiving unit coupled to the upper part of the chamber casing and including a light receiving element disposed at a second focus of the heterogeneous chamber to detect scattered light scattered from the heterogeneous chamber.

상기 광원부는, 광소자; 상기 광소자에 인접 배치되는 제1 송광렌즈; 광원의 광이용율을 높이기 위하여, 상기 제1 송광렌즈에 대해 상대적으로 낮은 NA 로 마련되는 제2 송광렌즈; 및 상기 제1 송광렌즈 및 제2 송광렌즈 사이에 개재되는 송광필터를 포함할 수 있다.The light source unit includes an optical element; a first light transmitting lens disposed adjacent to the optical element; In order to increase the light utilization rate of the light source, a second light transmission lens provided with a relatively low NA with respect to the first light transmission lens; And it may include a light transmission filter interposed between the first light transmission lens and the second light transmission lens.

상기 이종챔버를 사이에 두고 상기 광원부의 반대편에 마련되는 회수 덤프부를 더 포함할 수 있다.It may further include a recovery dump unit provided on the opposite side of the light source unit with the heterogeneous chamber in between.

상기 제1 송광렌즈는 개구수(NA, numerical aperture)가 0.5 ~ 0.8이며, 상기 제 송광렌즈는 개구수가 0.15 ~ 0.25일 수 있다.The first light transmitting lens may have a numerical aperture (NA) of 0.5 to 0.8, and the first light transmitting lens may have a numerical aperture of 0.15 to 0.25.

상기 정원경의 중심은 상기 타원경의 제1 초점일 수 있다.The center of the circular mirror may be the first focus of the elliptical mirror.

상기 광원부의 입력광원은 UV 광원이며, 상기 입력광원의 파장 대역은 275 nm ~ 850 nm 인 단파장일 수 있다.The input light source of the light source unit is a UV light source, and the wavelength band of the input light source may be a short wavelength of 275 nm to 850 nm.

상기 광원부는 Laser Diode 나 LED 중 어느 하나일 수 있다.The light source unit may be either a Laser Diode or an LED.

본 발명에 의한 나노파티클 검출장치은, 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있으며 특히 수광소자를 타원경의 제2 초점 위치에 배치시켜 수광부의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있다.The nanoparticle detection device according to the present invention can precisely measure nanoparticles and monitor contamination levels in real time. In particular, by placing the light receiving element at the second focus position of the ellipsoid, the size of the light receiving part can be dramatically reduced, thereby reducing the size of the facility. It can be compact and the scattered light can be collected directly, resulting in excellent detection accuracy.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 측면 단면도이다.
도 3은 도 2에서 이종챔버의 정원경 및 타원경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 블록도이다.Figure 1 is a perspective view of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side cross-sectional view of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing the circular diameter and elliptical mirror of the heterogeneous chamber in Figure 2.
Figure 4 is a block diagram of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 나노파티클 검출장치의 일 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, an embodiment of the nanoparticle detection device according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 사시도이다.Figure 1 is a perspective view of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 측면 단면도이다.Figure 2 is a side cross-sectional view of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에서 이종챔버의 정원경 및 타원경을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram schematically showing the circular diameter and elliptical mirror of the heterogeneous chamber in Figure 2.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노파티클 검출장치의 블록도이다.Figure 4 is a block diagram of a nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 나노파티클 검출장치는 도 1 내지 도 4을 참조하면, 정원경(7)의 일부와 타원경(6)의 일부가 상호 결합되는 이종챔버(210)를 지지하는 챔버 케이싱(200); 상기 챔버 케이싱(200)에 결합되며, 공기 중 에어를 상기 타원경(6)의 제1 초점(12)으로 투입하는 에어입출부(150); 상기 챔버 케이싱(200)의 일측에 연결되어 상기 이종챔버(210)에 입력광원을 송출하는 광원부(100); 및 상기 챔버 케이싱(200)의 상부에 결합되며, 상기 이종챔버(210)로부터 스캐터링되는 산란광을 검출하도록 상기 이종챔버(210)의 제2 초점에 배치되는 수광소자(10)를 포함하는 수광부(300)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 to 4, the nanoparticle detection device according to an embodiment of the present invention includes a chamber casing ( 200); An air input/output unit 150 coupled to the chamber casing 200 and injecting air into the first focus 12 of the elliptical mirror 6; a light source unit 100 connected to one side of the chamber casing 200 and transmitting an input light source to the heterogeneous chamber 210; And a light receiving element 10 coupled to the upper part of the chamber casing 200 and disposed at the second focus of the heterogeneous chamber 210 to detect scattered light scattered from the heterogeneous chamber 210 ( 300).

또한, 나노파티클 검출장치는 도 4에 주로 도시된 바와 같이 수광부(300), 광원부(100) 및 에어입출부(150)를 총괄 제어하는 MCU 및 각종 부대장치를 포함할 수 있다.Additionally, as mainly shown in FIG. 4, the nanoparticle detection device may include an MCU that comprehensively controls the light receiving unit 300, the light source unit 100, and the air inlet/outlet unit 150, and various auxiliary devices.

이종챔버(210)는 주로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 챔버 케이싱(200) 내부에 마련될 수 있다.The heterogeneous chamber 210 may be mainly provided inside the chamber casing 200 as shown in FIGS. 1 and 2.

상기 이종챔버(210)는 주로 도 2 및 도 3을 참조하면, 정원경(7)의 일부와 타원경(6)의 일부가 상호 결합되게 구성될 수 있다. 즉, 이종챔버(210)의 우측 부분은 2개의 초점(F1, F2)을 가지는 타원인 타원경(6)으로 마련될 수 있어, 광원부(100)로부터 입사된 입력광원이 실질적으로 타원경(6)의 제1초점(12, F1)으로 수렴될 수 있다.Referring mainly to FIGS. 2 and 3, the heterogeneous chamber 210 may be configured by combining a portion of the circular mirror 7 and a portion of the elliptical mirror 6. That is, the right part of the heterogeneous chamber 210 can be provided with an ellipsoid mirror 6, which is an ellipse with two foci F1 and F2, so that the input light source incident from the light source unit 100 is substantially the ellipsoid mirror 6. ) may converge to the first focus (12, F1).

그리고, 이종챔버(210)의 좌측 부분은 원 형상인 정원경(7)으로 마련되며, 타원경(6)과 정원경(7)이 상호 결합되게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 정원경(7)의 중심은 상기 타원경(6)의 제1 초점(12)일 수 있다.In addition, the left portion of the heterogeneous chamber 210 is provided with a circular mirror 7, and the elliptical mirror 6 and the circular mirror 7 may be configured to be coupled to each other. Here, the center of the circular mirror 7 may be the first focus 12 of the elliptical mirror 6.

이에 따라, 에어 중 나노파티클은 광초점인 제1 초점(12)에 인입되고 마찬가지로 제1 초점(12)에 조사된 입력광원과 충돌되어 산란 및 굴절되며 산란, 굴절된 광원은 정원경(7)에 의해 다시 타원경(6)으로 집광되고 정원경(7)의 개구를 통해 상기 타원경(6)의 제2 초점(F2)을 향하여 사출될 수 있다.Accordingly, the nanoparticles in the air are drawn into the first focus 12, which is the optical focus, and collide with the input light source irradiated to the first focus 12 to be scattered and refracted, and the scattered and refracted light source is directed to the garden mirror 7. The light can be condensed back into the elliptical mirror (6) and emitted toward the second focus (F2) of the elliptical mirror (6) through the opening of the circular mirror (7).

상기 에어입출부(150)는 도 1에 도시된 것처럼 상기 챔버 케이싱(200)에 결합되며, 공기 중 에어는 에어입출부(150)를 통해 챔버 케이싱(200)으로 인입될 수 있다.The air inlet/outlet unit 150 is coupled to the chamber casing 200 as shown in FIG. 1, and air in the air can be introduced into the chamber casing 200 through the air inlet/outlet unit 150.

챔버 케이싱(200)의 일측에는 광원부(100)가 연결될 수 있다. 상기 광원부(100)는 주로 도 2를 참조하면, 광소자(1); 상기 광소자(1)에 인접 배치되는 제1 송광렌즈(2); 광원의 광이용율을 높이기 위하여, 상기 제1 송광렌즈(2)에 대해 상대적으로 낮은 NA 로 마련되는 제2 송광렌즈(4); 및 상기 제1 송광렌즈(2) 및 제2 송광렌즈(4) 사이에 개재되는 송광필터(3)를 포함할 수 있다.The light source unit 100 may be connected to one side of the chamber casing 200. Referring mainly to FIG. 2, the light source unit 100 includes an optical element 1; A first light transmitting lens (2) disposed adjacent to the optical element (1); In order to increase the light utilization rate of the light source, a second light transmitting lens (4) provided with a relatively low NA with respect to the first light transmitting lens (2); And it may include a light transmission filter (3) interposed between the first light transmission lens (2) and the second light transmission lens (4).

광소자(1)는 상기 이종챔버(210)에 입력광원을 송출할 수 있다. 이러한 상기 광원부(100)의 광소자(1)는 파장 대역은 275 nm ~ 850 nm 인 단파장일 수 있다.The optical device 1 may transmit an input light source to the heterogeneous chamber 210. The optical element 1 of the light source unit 100 may have a short wavelength range of 275 nm to 850 nm.

이러한 광소자(1)는 Laser Diode 나 LED 중 어느 하나일 수 있다.This optical device 1 may be either a Laser Diode or an LED.

광소자(1)에 인접하게는 제1 송광렌즈(2)가 마련될 수 있다. 상기 제1 송광렌즈(2)는 광소자(1)에서 조사되는 광원을 집광하는 역할을 한다.A first light transmission lens 2 may be provided adjacent to the optical element 1. The first light transmitting lens 2 serves to converge the light source emitted from the optical element 1.

본 실시예에서의 제1 송광렌즈(2)의 개구수(NA, numerical aperture)는 0.5 ~ 0.8로 마련될 수 있다.In this embodiment, the numerical aperture (NA) of the first light transmitting lens 2 may be set to 0.5 to 0.8.

그리고 제1 송광렌즈(2)에 연이어 제2 송광렌즈(4)가 마련될 수 있다. 제2 송광렌즈(4)는, 제1 송광렌즈(2)를 거친 광원이 이종챔버(210) 내의 제1 초점(12)으로 집광되는 역할을 한다. 본 실시예에서의 상기 제2 송광렌즈(4)는 광원의 광이용율을 높이기 위하여 제1 송광렌즈(2) 대비 상대적으로 낮은 개구수인 0.15 ~ 0.25일 수 있다.And the second light transmission lens 4 may be provided in succession to the first light transmission lens 2. The second light transmission lens 4 serves to converge the light source that has passed through the first light transmission lens 2 to the first focus 12 in the heterogeneous chamber 210. In this embodiment, the second light transmission lens 4 may have a relatively low numerical aperture of 0.15 to 0.25 compared to the first light transmission lens 2 in order to increase the light utilization rate of the light source.

즉, 제1 송광렌즈(2)는 장치 간소화 및 컴팩트화에 따라 짧은 초점거리 및 큰 입사광 각도를 가지도록 상대적으로 high NA(0.5 ~ 0.8)값을 가지며, 제2 송광렌즈(4)는 제2 초점과의 거리가 확보되어 있기 때문에 상대적으로 낮은 low NA(0.15 ~ 0.25)값을 가질 수 있다.That is, the first light transmission lens 2 has a relatively high NA (0.5 to 0.8) value to have a short focal length and a large incident light angle according to device simplification and compactness, and the second light transmission lens 4 has a second light transmission lens 4. Because the distance from the focus is secured, it can have a relatively low low NA (0.15 to 0.25) value.

송광필터(3)는 상기 제1 송광렌즈(2) 및 제2 송광렌즈(4) 사이에 개재될 수 있다.The light transmission filter 3 may be interposed between the first light transmission lens 2 and the second light transmission lens 4.

이러한 구성을 통해, 광소자(1)로부터의 입력광원이 이종챔버(210)의 제1 초점(F1)으로 집광될 수 있게 한다.Through this configuration, the input light source from the optical element 1 can be condensed to the first focus F1 of the heterogeneous chamber 210.

수광부(300)는 나노파티클의 산란광을 수광하여 나노파티클의 입자 수를 검출하는 부분이다. 이를 위해 상기 수광부(300)는 이종챔버(210)에 연결되는 수광게이트(8), 수광어페추어(9), 상기 이종챔버(210)의 제2 초점에 배치되는 수광소자(10) 및 수광소자(10)에 결합되는 수광 pcb보드(11)를 포함할 수 있다.The light receiving unit 300 is a part that detects the number of nanoparticles by receiving scattered light from the nanoparticles. For this purpose, the light receiving unit 300 includes a light receiving gate 8 connected to the heterogeneous chamber 210, a light receiving apeture 9, a light receiving element 10 disposed at the second focus of the heterogeneous chamber 210, and a light receiving device. It may include a light receiving PCB board (11) coupled to the device (10).

여기서, 수광소자(10)는 이종챔버(210) 내 타원경(6)의 제2 초점의 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라 별도의 집광렌즈나 집광 구성이 불필요하게 되어 장치가 간소화될 수 있다.Here, the light receiving element 10 may be placed at the location of the second focus of the ellipsoid 6 within the heterogeneous chamber 210. Accordingly, the device can be simplified by eliminating the need for a separate condensing lens or condensing configuration.

또한, 산란광이 추가적인 장치 구성을 거치지 않고 수광부(300)에 집광됨으로써 광손실이 최소화될 수 있으며 검출 수율이 향상될 수 있다.Additionally, by concentrating scattered light on the light receiving unit 300 without additional device configuration, light loss can be minimized and detection yield can be improved.

이와 같이 수광부(300)의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있다.In this way, the size of the light receiving unit 300 can be dramatically reduced, so the equipment size can be compact, and the scattered light can be collected directly, resulting in excellent detection accuracy.

한편, 상기 나노파티클 검출장치는 상기 이종챔버(210)를 사이에 두고 상기 광원부(100)의 반대편에 마련되는 회수 덤프부(14)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the nanoparticle detection device may further include a recovery dump unit 14 provided on the opposite side of the light source unit 100 with the heterogeneous chamber 210 in between.

회수 덤프부(14)는 이종챔버(210)내로 입사된 주광선 중에 제1초점을 지나지 않고 난반사, 투과된 광원을 회수하는 부분이다.The recovery dump unit 14 is a part that recovers the light source that is diffusely reflected and transmitted without passing the first focus among the main rays incident on the heterogeneous chamber 210.

즉, 회수 덤프부(14)는 이종챔버(210)로 입사된 입력광원 중에 측정 샘플의 입자와 충돌하지 않은 광원을 정지시키는 역할을 수행함으로써, 이종챔버(210) 내에서 산란광 이외의 주변광이 제2 초점으로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.That is, the recovery dump unit 14 serves to stop the light sources that did not collide with the particles of the measurement sample among the input light sources incident on the heterogeneous chamber 210, thereby preventing ambient light other than scattered light from being transmitted within the heterogeneous chamber 210. Inflow into the second focus can be minimized.

회수 덤프부(14)는 원뿔형 덤프부재(13)를 포함할 수 있으며, 덤프부재(13)는 꼭지점이 출사되는 광의 경로를 향하도록 배치될 수 있어, 원뿔형 부재(13)에 충돌한 광이 직반사되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회수 덤프부(14) 내벽에는 스펀지 등과 같이 광을 흡수하는 부재가 배치될 수 있으며, 요철 구조로 구현될 수도 있다.The recovery dump unit 14 may include a conical dump member 13, and the dump member 13 may be arranged so that its apex faces the path of the emitted light, so that the light hitting the conical member 13 is directly Reflections can be prevented. Additionally, a member that absorbs light, such as a sponge, may be disposed on the inner wall of the recovery dump unit 14, and may be implemented in a concavo-convex structure.

이와 같은 구성으로, 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있으며 특히 수광소자(10)를 타원경(6)의 제2 초점 위치에 배치시켜 수광부(300)의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있다.With this configuration, it is possible to precisely measure nanoparticles and monitor contamination levels in real time. In particular, by placing the light receiving element 10 at the second focus position of the ellipsoid 6, the size of the light receiving part 300 can be dramatically increased. This can reduce the size of the equipment, making the facility more compact, and the scattered light can be collected directly, resulting in excellent detection accuracy.

이하, 본 실시예에 따른 나노파티클 검출 방법에 대해 도 1 내지 도 4을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the nanoparticle detection method according to this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

먼저, 에어입출부(150)를 통해 에어가 이종챔버(210) 내로 투입된다. 이때, 에어 플로우는 제1 초점(12)을 지나가도록 마련될 수 있다.First, air is introduced into the heterogeneous chamber 210 through the air input/output unit 150. At this time, the air flow may be arranged to pass through the first focal point 12.

다음, 광원부(100)를 통해 입력광원이 조사된다.Next, the input light source is irradiated through the light source unit 100.

이종챔버(210)의 타원경(6) 및 정원경(7)을 통해 스캐터링된 산란광은 제2 초점으로 향하게 된다.The scattered light scattered through the elliptical mirror 6 and the circular mirror 7 of the heterogeneous chamber 210 is directed to the second focus.

다음, 제2 초점에 배치되는 수광소자(10)가 산란광을 검출하여 나노파티클을 용이하게 검출할 수 있으며, 검출 분해능은 100nm급의 나노 입자를 검출할 수 있게 된다.Next, the light receiving element 10 disposed at the second focus can easily detect nanoparticles by detecting scattered light, and the detection resolution is capable of detecting nanoparticles of 100 nm level.

이에 따라 별도의 집광렌즈나 집광 구성이 불필요하게 되어 장치가 간소화될 수 있으며 산란광이 추가적인 장치 구성을 거치지 않고 수광부(300)에 집광됨으로써 광손실이 최소화될 수 있으며 검출 수율이 향상될 수 있다.Accordingly, the device can be simplified by eliminating the need for a separate condenser lens or light-concentrating configuration. Light loss can be minimized and detection yield can be improved by concentrating scattered light on the light receiving unit 300 without additional device configuration.

이러한 단계를 거침으로써, 나노파티클을 정밀하게 측정하여 실시간으로 오염 수치를 모니터링할 수 있으며 특히 수광소자(10)를 타원경(6)의 제2 초점 위치에 배치시켜 수광부(300)의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 설비 사이즈가 컴팩트해질 수 있으며 산란광이 직접적으로 집광되어 검출 정확도가 우수할 수 있다.By going through these steps, it is possible to precisely measure nanoparticles and monitor contamination levels in real time. In particular, by placing the light receiving element 10 at the second focus position of the ellipsoid 6, the size of the light receiving part 300 can be dramatically increased. This can reduce the size of the facility to a compact size, and the scattered light can be directly concentrated, resulting in excellent detection accuracy.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 : 광원부 1 : 광소자
2 : 제1 송광렌즈 3 : 송광필터
4 : 제2 송광렌즈
150 : 에어입출부 200 : 챔버 케이싱
6 : 타원경 7 : 정원경
12 : 광초점, 제1 초점
300 : 수광부 8 : 수광게이트
9 : 집광에퍼추어 10 : 수광소자
11 : 수광 pcb보드
13 : 회수 덤프부100: light source unit 1: optical device
2: First light transmitting lens 3: Light transmitting filter
4: Second light transmission lens
150: Air inlet/outlet 200: Chamber casing
6: Elliptical mirror 7: Garden mirror
12: optical focus, first focus
300: light receiving unit 8: light receiving gate
9: Light collecting aperture 10: Light receiving element
11: Light receiving pcb board
13: Recovery dump unit

Claims (7)

정원경의 일부와 타원경의 일부가 상호 결합되는 이종챔버를 지지하는 챔버 케이싱;
상기 챔버 케이싱에 결합되며, 대기 중 에어를 상기 타원경의 제1 초점으로 투입하는 에어입출부;
상기 챔버 케이싱의 일측에 연결되어 상기 이종챔버에 입력광원을 송출하는 광원부;
상기 챔버 케이싱의 상부에 결합되며, 상기 이종챔버로부터 스캐터링되는 산란광을 검출하도록 상기 이종챔버의 제2 초점에 배치되는 수광소자를 포함하는 수광부를 포함하며,
상기 광원부는,
광소자;
상기 광소자에 인접 배치되는 제1 송광렌즈;
광원의 광이용율을 높이기 위하여, 상기 제1 송광렌즈에 대해 상대적으로 낮은 NA 로 마련되는 제2 송광렌즈; 및
상기 제1 송광렌즈 및 제2 송광렌즈 사이에 개재되는 송광필터를 포함하며,
상기 제1 송광렌즈는 개구수(NA, numerical aperture)가 0.5 ~ 0.8이며,
상기 제2 송광렌즈는 개구수가 0.15 ~ 0.25이며,
상기 정원경의 중심은 상기 타원경의 제1 초점인 것을 특징으로 하는 나노파티클 검출장치.A chamber casing that supports a heterogeneous chamber in which a part of the circular mirror and a part of the elliptical mirror are coupled to each other;
an air inlet/outlet unit coupled to the chamber casing and injecting atmospheric air into the first focus of the ellipsoid;
a light source unit connected to one side of the chamber casing and transmitting an input light source to the heterogeneous chamber;
A light receiving unit coupled to the upper part of the chamber casing and including a light receiving element disposed at a second focus of the heterogeneous chamber to detect scattered light scattered from the heterogeneous chamber,
The light source unit,
optical device;
a first light transmitting lens disposed adjacent to the optical element;
In order to increase the light utilization rate of the light source, a second light transmission lens provided with a relatively low NA with respect to the first light transmission lens; and
It includes a light transmission filter interposed between the first light transmission lens and the second light transmission lens,
The first light transmitting lens has a numerical aperture (NA) of 0.5 to 0.8,
The second light transmission lens has a numerical aperture of 0.15 to 0.25,
Nanoparticle detection device, characterized in that the center of the circular mirror is the first focus of the elliptical mirror. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이종챔버를 사이에 두고 상기 광원부의 반대편에 마련되는 회수 덤프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노파티클 검출장치.According to paragraph 1,
Nanoparticle detection device further comprising a recovery dump unit provided on the opposite side of the light source unit with the heterogeneous chamber in between. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광원부의 입력광원은 UV 광원이며,
상기 입력광원의 파장 대역은 275 nm ~ 430 nm 인 단파장인 것을 특징으로 하는 나노파티클 검출장치. According to paragraph 1,
The input light source of the light source unit is a UV light source,
A nanoparticle detection device, characterized in that the wavelength band of the input light source is a short wavelength of 275 nm to 430 nm. 제1항에 있어서,
상기 광원부는 Laser Diode 나 LED 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노파티클 검출장치.

According to paragraph 1,
A nanoparticle detection device wherein the light source unit is either a Laser Diode or an LED.
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