KR20040059399A - Pl 및 uv 겸용 분광기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PL 및 UV 겸용 분광기에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 PL 및 UV 겸용 분광기는, 빔을 방출하는 광원과; 액체 또는 막상태의 샘플과; 상기 액체 및 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1, 제 2 샘플 홀더와; 상기 액체 및 막상태의 샘플을 투과한 빔을 단색빔으로 분광시키는 모노크로메이터와; 상기 분광된 단색빔을 투과시키는 포토필터와; 상기 포토필터를 투과한 빔의 UV 또는 PL 스펙트럼을 검출하는 디텍터를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 PL 및 UV 겸용 분광기는, 특히 PL 분광기와 UV 분광기를 하나의 장비로 구성하고, 막상태의 UV 스펙트럼 특성과 PL 스펙트럼 특성 그리고 이방성 물질의 이방특성 등을 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 PL 및 UV 겸용 분광기에 관한 것으로서, 특히 PL 분광기와 UV 분광기를 하나의 장비로 구성하고, 막상태의 UV 스펙트럼 특성과 PL 스펙트럼 특성 그리고 이방성 물질의 이방특성 등을 측정할 수 있는 PL 및 UV 겸용 분광기에 관한 것이다.
일반적으로, 자외선 분광기(UV)는 자외선을 시료 분자에 조사하여 투과되어 나오는 광을 검출하여 시료의 구조를 분석하고 시료의 성질을 밝혀 주는 기기이다.
도 1은 종래에 따른 자외선 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 빔이 방출되는 광원(101)과, 상기 광원(101)으로부터 방출된 빔이 투과되는 샘플(103)과, 상기 샘플(103)을 담아 고정시키는 샘플 홀더(102)와, 상기 샘플(103)을 투과한 복사선의 제한된 스펙트럼 영역이 제공되는 디텍터(104)를 포함한다.
여기서, 자외선 분광기는 복사선 에너지 광원으로 시료를 정성 분석 또는 정량 분석을 수행한다. 이러한 자외선 분광기는 유기물이든 무기물이든 관계없이 공유 결합을 지닌 거의 모든 형태의 화합물 분자의 정성 분석과 정량 분석에 이용되는 장점을 갖는 주요한 도구이다.
그러나, 자외선 분광기는 측정을 매개하는 자외선의 물리적 성질로 인하여 여러 제약 조건을 가지고 있다. 먼저 측정의 대상이 되는 시료를 담아 두는 시료 용기는 투과되는 자외선에 가능한 한 영향을 주지 않는 투명한 용기이여야만 한다.
또한, 자외선에 투명한 용기는 시료를 담을 수 있는 모양을 유지할 수 있어야 한다.
이러한 이유로 말미암아 상기 자외선 분석용 시료에는 기체, 액체, 및 고체 중 어느 것도 이용 가능하나 측정에는 단일시료로만 사용되고 있다. 이 중 기체 시료는 진공 용기에 확산시켜서 사용된다. 만족스러운 스펙트럼을 검출하기 위하여 짧은 용기 내에서 반사 표면에 빛을 반사시켜 긴 광로를 얻는 방법으로 광선이 용기에서 나오기 전에 시료를 수많이 통과하게 하여 검출한다.
액체 시료는 사용되는 자외선에 투명한 용매에 희석시켜 기지 농도의 시료로 포함하는 용액을 사용하여 검출한다. 자외선 영역에 걸쳐 모두 투명한 단일 용매는 존재하지 않기 때문에 만들어진 용매는 사용되는 자외선 주파수에 따라 적절하게 선택해야 한다.
한편, 고체 시료는 목적하는 자외선 스펙트럼을 얻기 위하여 액체 또는 고체 매트릭스에서 고체를 분산시켜 얻는다. 일반적으로 고체 시료는 복사선의 산란 효과를 막기 위해 시료 고체의 입자 크기를 자외선 광선의 파장보다 작도록 분쇄해야 한다.
상기와 같이, 자외선 분석용 시료에는 기체, 액체, 또는 고체 어느 것도 가능하나 시료의 상에 따라 시료를 적재하는 방법이 다르기 때문에 단일 시료만을 사용하여 측정되었다.
이에는 자외선 영역에 걸쳐 투명한 좋은 용매가 없기 때문이기도 한데 이로인하여 자외선 분광법에서는 일반적으로 시료 취급법이 가장 어렵고 시간도 많이 소요되는 부분이었다. 뿐만 아니라 한 번의 측정에 단일 시료만을 측정하고 다른 시료의 측정 시에는 다른 시료를 다시 적재하고 장착해야 하는 번거로움이 많았다.
자외선 분석을 위한 시료의 상(phase)은 고체, 액체 또는 기체가 모두 가능하나, 이는 시료의 상태가 단일 상인 경우를 대상으로 하며, 한 시료 장치에서 고체, 분말 또는 기체가 흡착된 경우와 같이 여러 가지 상의 시료를 한 시료 장치에서 동시에 관찰하지는 못하였으며, 반응 시료의 주입과 반응 시료 생성물의 제거등 여러 가지 시료에 대한 연속적인 측정이 불가능하였다.
한편, 도 2는 종래에 따른 PL 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 빔이 방출되는 광원(202)과, 상기 광원으로 방출된 빔이 투과되는 샘플(204)과, 상기 방출된 빔 속에 있는 임의의 파장의 단색빔만을 추출하여 분광시키는 모노크로메이터(monochromator)(201)와; 상기 단색빔은 상기 샘플(204)을 투과하고, 그 샘플(204)을 고정시키는 샘플 홀더(203)와, 상기 샘플(204)을 투과한 단색빔을 투과시키는 포토필터(205)와, 상기 포토필터(205)를 투과한 빔의 제한된 스펙트럼 영역을 제공하기 위한 디텍터(206)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 광학적인 재료 분석 기법 중의 하나인 PL(Photo Luminescence:PL)는 시료에 가시광선 또는 자외선 영역의 레이저 빔을 주사시켜 계의 낮은 에너지 상태에 있는 전자를 계의 높은 에너지 상태로 여기시킨다.
이후, 여기된 전자가 디-엑시테이션(de-excitation) 또는 재조합 (recombination) 하는 과정에서 계에 분포되어 있는 에너지 준위의 특정적인 빛이 방출(발광)되며, 이를 측정하여 얻은 스페트럼을 분석함으로써 시료를 분석하는 기법이다.
이와 같이, 상기 UV 분광기와 PL 분광기는 각각 단순한 측정을 위한 별도의 장치로 구성되어 있어, UV 스펙트럼을 측정할때는 UV 분광기를 사용하고, PL 스펙트럼을 측정할 때는 PL 분광기를 사용하여 측정하게 되는 번거로운 문제점이 있다.
또한, 상기 각각의 장치에서 측정을 하기 위해 샘플의 이동으로 같은 지점에 대한 측정과 이방성 물질의 이방특성 측정이 불가능할 뿐만 아니라 작업시간이 오래걸리게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명은, PL 분광기와 UV 분광기를 하나의 장비로 구성하고, 막상태 샘플의 UV 스펙트럼 특성과 PL 스펙트럼 특성 그리고 이방성 물질의 이방특성 등을 측정할 수 있는 PL 및 UV 겸용 분광기을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래에 따른 자외선 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래에 따른 PL 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 UV 및 PL 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1 샘플 홀더의 정면도.
도 4b는 본 발명에 따른 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1 샘플 홀더의 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
301 --- 광원 302 --- 모노크로메터
303 --- 폴라라이저 304 --- 샘플
305 --- 제 1 샘플홀더 306 --- 포토필터
307 --- 디텍터 308 --- 커버
309 --- 제 2 샘플홀더
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PL 및 UV 겸용 분광기는,
빔을 방출하는 광원과;
액체 또는 막상태의 샘플과;
상기 액체 및 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1, 제 2 샘플 홀더와;
상기 액체 및 막상태의 샘플을 투과한 빔을 단색빔으로 분광시키는 모노크로메이터와;
상기 분광된 단색빔을 투과시키는 포토필터와;
상기 포토필터를 투과한 빔의 UV 또는 PL 스펙트럼을 검출하는 디텍터를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제 1 샘플 홀더에 액체 샘플대신 이방성 물질의 이방 특성을 측정하기 위해 폴라라이저를 더 구비하는 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, PL 및 UV 겸용 분광기 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 특히 PL 분광기와 UV 분광기를 하나의 장비로 구성하고, 막상태의 UV 스펙트럼 특성과 PL 스펙트럼 특성 그리고 이방성 물질의 이방특성 등을 측정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 UV 및 PL 분광기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 진공 챔버내로 빔을 방출하는 광원(301)과; 액체 또는 막상태의 샘플(304)과; 상기 액체 및 막상태의 샘플(304)을 고정시키는 제 1, 제 2 샘플 홀더(305, 309)와; 상기 액체 및 막상태의 샘플(304)을 투과한 빔을 단색빔으로 분광시키는 모노크로메이터(302)와; 상기 분광된 단색빔을 투과시키는 포토필터(306)와; 상기 포토필터(306)를 투과한 빔의 UV 또는 PL 스펙트럼을 검출하는 디텍터(307)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제 2 샘플 홀더(309)에 액체 샘플대신 이방성 물질의 이방 특성을 측정하기 위해 폴라라이저(303)를 더 구비하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 UV 및 PL 분광기에 있어서, 각각 UV 스펙트럼 및 PL 스펙트럼 측정과 그에 따른 이방성 물질 이방특성 측정방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, UV 스펙트럼 측정방법은 광원으로부터 자외선 빔이 방출되면 진공챔버안에 있는 액체 또는 막상태의 상기 샘플을 투과시키게 된다.
도 4a는 본 발명에 따른 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1 샘플 홀더의 정면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 막상태의 샘플을 고정시키는 제 1 샘플 홀더의 측면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 샘플 홀더(305)에 고정된 막상태의 샘플을 투과하게 되면 단색빔 장치에서 특정파장, 특정 주파수의 성분만이 선택된 후 검출기로 입사하게 된다. 여기서, 상기 제 2 샘플 홀더(309)에 액정 샘플을 고정시키면 액체 상태의 샘플에 대한 UV 스펙트럼 특성을 검출하게 된다.
그리고, 상기 샘플에 대한 특성을 가지고 투과한 자외선 빔을 분석하여 소정 파장대의 UV 분광 스펙트럼을 검출하게 된다.
만약, 제 2 샘플 홀더(309)에 폴라라이저(303)를 삽입한 후, 빔을 투과시키면 이방성 물질을 투과하면 이방특성을 측정하게 된다.
또한, PL 스펙트럼 측정방법은 광원으로부터 자외선 빔이 방출되면 샘플을 투과시키게 된다. 보다 상세하게는, 상기 샘플을 액체 또는 막상태가 가능하며 액체 샘플의 특성을 검출하고자 할 때는 상기 제 2 샘플 홀더(309)에 삽입하게 되고, 막상태의 샘플의 특성을 검출하고자 할 때는 상기 제 1 샘플 홀더(305)에 삽입하게 된다.
그리고, 상기 샘플에 투과되는 빔은 상기 모노크로메터(monochromator)(302)에서 단색빔으로 분광되어 방출하게 된다.
상기 샘플에 대한 특성을 가진 단색빔은 상기 포토 필터를 투과한 후, 상기 디텍터에서는 샘플에 대한 소정 파장와 주파수를 분석하여 스펙트럼을 검출하게 된다.
또한, 상기 제 2 샘플 홀더(309)에 상기 폴라라이저(303)를 삽입하여 광원으로부터 자외선 빔이 방출되면 이방성 물질의 이방특성을 측정하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 PL 및 UV 겸용 분광기 및 그 측정방법은, 샘플 홀더를 추가적으로 구성하여 액체 샘플 뿐만 아니라 막상태의 박막의 광반응과 같은 스펙트럼 특성을 측정할 수 있다.
또한, 샘플의 이동없이 폴라라이저를 설치가능하게 함으로써 액정의 배향 특성과 같은 이방성 물질의 이방특성을 측정할 수 있다.
또한, UV 스펙트럼메터 뿐만 아니라 EL 소자에서 사용되는 EL 재료들의 특성을 알아보기 위해 많이 사용되는 PL 스펙트럼메터를 한 장비내에 설치하므로서 각각 측정해야 되는 번거로움을 해결할 수 있고, 장비 매입의 비용도 절감하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 PL 및 UV 겸용 분광기는, 특히 PL 분광기와 UV 분광기를 하나의 장비로 구성하고, 막상태의 UV 스펙트럼 특성과 PL 스펙트럼 특성 그리고 이방성 물질의 이방특성 등을 측정할 수 있다.
Claims (2)
- 빔을 방출하는 광원과;상기 방출된 빔 속에 있는 임의의 파장의 단색빔만을 추출하여 분광시키는 모노크로메이터와;이방성 물질의 이방특성을 측정하기 위한 폴라라이저와;상기 단색빔은 샘플을 투과하고, 그 샘플을 고정시키는 샘플 홀더와;상기 샘플을 투과한 단색빔을 투과시키는 포토필터와;상기 포토필터를 투과한 빔의 소정 스펙트럼 영역을 제공하는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 PL 및 UV 겸용 분광기.
- 제 1항에 있어서,상기 폴라라이저는 UV 스펙트럼 특성 또는 PL 스펙트럼 특성을 측정하고자 할 때 이방성 물질의 이방 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 PL 및 UV 겸용 분광기.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100904637B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2009-06-25 | 한양대학교 산학협력단 | 다이아몬드 감별 방법 |
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2002
- 2002-12-28 KR KR1020020086014A patent/KR20040059399A/ko not_active Application Discontinuation
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