KR20100070718A

KR20100070718A - 표면전자공명 검출장치 및 검출방법

Info

Publication number: KR20100070718A
Application number: KR1020080129396A
Authority: KR
Inventors: 최선락; 김대환; 오승진; 김주호; 김우규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-06-28
Also published as: US8502983B2; KR101702560B1; US20100157306A1

Abstract

표면전자공명 검출장치 및 검출방법이 개시되어 있다. 개시된 표면전자공명 검출장치는 표면전자공명 발생부에 평광빔을 조사하고, 표면전자공명 발생부의 온도 변동을 측정하여 표면전자공명 발생부의 온도 변동으로부터 표면전자공명 발생부에 표면전자공명이 발생되는지 여부를 검출한다.

Description

표면전자공명 검출장치 및 검출방법{Apparatus and method of detecting surface plasmon resonance}

본 발명은 표면전자공명 검출장치 및 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검출 구성을 단순화하여 집적화할 수 있는 표면전자공명 검출장치 및 검출방법이다.

세계적으로 환경규제가 강화되고 있는 가운데, 휘발성유기화합물(VOCs)이나 오존 같은 유해 물질을 계측하고 제거하는 문제는 큰 관심을 받고 있다. 따라서 이러한 유해물질을 계측하기 위한 많은 측정 기술들이 개발되고 있다. 이러한 측정 기술 중 표면전자공명(Surface Plasmon Resonance)을 이용한 계측 기술은 뛰어난 감도와 넓은 응용성을 가지고 있다.

표면전자공명은 생명, 의학, 환경, 농업 등 많은 계측 분야에 활발히 이용되고 있다. 그러나 표면전자공명을 이용한 계측은 넓은 적용범위와 감도에도 불구하고 주로 실험실에서 연구 및 진단용으로 사용되고 있으며, 휴대성이 뛰어난 소형화된 상업적인 센서로의 개발은 활발히 이루어지지 못하고 있다. 이는 표면전자공명을 발생시키고 계측하기 위해서는 기본적으로 광원, 광계측부, 광필터, 렌즈, 거울 등 여러 가지 광학부재들이 필요하다고 여겨져 왔고, 이들 광학부재들은 소형화 혹은 집적화하는데 어려움이 있기 때문이다. 예를 들어, LED 광원, 광필터, 포토다이오드 어레이(photodiode array)를 이용한 종래의 표면전자공명 센서는, 단일 공정으로 집적화하기 어려운 LED 광원, 광필터, 포토다이오드 어레이 등의 광학 부품들로 말미암아, 그 크기와 가격 면에서 전자제품, 자동차같은 기존의 소비제품 등에 사용될 수 있는 센서로서는 한계가 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 표면전자공명 검출부를 일체로 제조하여 소형화할 수 있으며 집적화하는데 유리한 표면전자공명 검출장치 및 검출방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 표면전자공명 검출장치는, 평광빔을 방출하는 광원부; 상기 편광빔에 의한 표면전자공명이 발생되는 표면전자공명 발생부와, 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동을 측정하는 온도센서를 구비한 검출부;를 포함하며, 상기 온도센서에서 검출되는 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동으로부터 상기 표면전자공명 발생부에서의 표면전자공명의 발생 여부를 검출할 수 있다.

상기 표면전자공명 발생부는, 상기 편광빔이 입사되는 투명 기판; 편광빔이 입사되는 상기 투명 기판의 입사면의 이면에 마련되는 것으로 표면전자공명이 발생되는 금속막; 및 상기 금속막 위에 마련되는 것으로 피검사체가 흡수될 수 있는 감각막;을 포함할 수 있다.

상기 온도센서는 상기 투명 기판 위에 마련되는 박막온도센서일 수 있다.

상기 박막온도센서는 상기 감각막에 인접하게 배치되는 저항막을 구비한 전기 저항 센서일 수 있다. 이때 저항막은 지그재그한 선로 형상으로 형성되며, 상기 감각막은 상기 저항막의 지그재그한 선로 형상의 오목한 영역에 마련될 수 있다.

상기 박막온도센서는 일단(一端)이 상기 감각막에 인접하게 배치되는 열전쌍층을 포함하는 열전쌍 센서일 수 있다.

상기 박막온도센서는 상기 투명 기판의 금속막이 형성되는 않은 영역에 형성 될 수 있다. 또는 상기 박막온도센서는 상기 금속막 위에 형성되며, 상기 박막온도센서와 상기 금속막 사이에는 절연막이 개재될 수도 있다.

상기 광원부는 광을 방출하는 광원과; 상기 방출된 광의 광경로상에 배치되어 상기 광을 편광시키는 편광 필터;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 표면전자공명 검출방법은 표면전자공명 발생부에 편광빔을 조사하는 단계; 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동을 측정하는 단계; 및 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동으로부터 상기 표면전자공명 발생부에서의 표면전자공명의 발생 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 개략적으로 도시하며, 도 2는 도 1의 표면전자공명 검출장치의 검출부의 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 표면전자공명 검출장치는 광원(10), 편광 필터(15), 표면전자공명 발생부(40) 및 온도센서(80)를 포함한다. 참조번호 90은 온도센서(80)로부터 얻어지는 전기 신호를 이용하여 표면전자공명 발생부(40)의 온도 를 계산하는 회로부를 나타낸다.

상기 광원(10)은 표면전자공명 발생부(40)에 표면전자공명(surface plasmon resonance)을 여기시키기 위한 광(L)을 조사하기 위한 것으로, 예를 들어 발광다이오드소자(LED), 반도체 레이저 다이오드(LD), 및 백색광원 등이 사용될 수 있다. 편광 필터(15)는 표면전자공명 발생부(40)에 조사되는 광을 편광시킨다. 상기 광원(10)과 편광 필터(15)는 광원부를 구성하는 일례로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광빔을 방출하는 반도체 레이저 다이오드를 광원으로 채용하는 경우, 편광 필터(15)는 생략될 수도 있다. 만일 백색광원을 광원(10)으로 사용한다면, 소정의 파장만을 선택적으로 통과시키는 협대역 광학 필터가 광원부에 추가적으로 마련될 수 있다. 상기 광원(10)에서 조사되는 광(L)의 입사각(θ)은 고정되거나 변경될 수 있다.

표면전자공명 발생부(40)와 온도센서(80)는 검출부(30)를 이루며, 일체로 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 검출부(30)는 투명 기판(50)과, 금속막(60)과, 감각막(sensitive film)(70)으로 이루어진 표면전자공명 발생부(40)와, 온도센서(80)를 포함한다.

상기 투명 기판(50)은 조사되는 광(L)의 파장에 대해 투명한 재질로 형성되며, 예를 들어 유리나 플라스틱으로 형성될 수 있다. 투명 기판(50)은 금속막(60)과 감각막(70) 사이에서 표면전자공명이 발생될 수 있도록, 감각막(70)의 굴절률()보다 더 큰 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다. 도 2에는 투명 기판(50)이 평평 한 형상을 지닌 것으로 도시되어 있으나, 오목하거나 볼록할 수도 있다.

상기 금속막(60)은, 투명 기판(50)의 광(L)이 입사되는 입사면의 이면에 형성되며, 표면 플라즈몬(surface plasmon)이 쉽게 여기될 수 있는 금, 은, 구리 등으로 형성될 수 있다. 표면전자공명 현상은, 양의 유전 특성을 갖는 통상의 유전물질과 음의 유전특성을 갖는 물질이 접촉시, 그 경계면에서 발생된다는 것이 알려져 있다. 표면전자공명 현상은, 특히 음 유전(negative dielectric) 특성이 큰 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 등의 금속에 잘 일어난다는 것이 알려져 있다. 금속막(60)의 두께는 조사되는 광이 금속막(60)을 지나 금속막(60)과 감각막(70)의 경계면에 도달할 정도로 얇게 형성되며, 예를 들어 수십 nm 내지 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 금속막(60)의 재질과 두께는 검사하고자 하는 피검사체(75) 및 감각막(70)의 물성이나 조사되는 광의 파장에 따라 달라질 수 있다.

상기 감각막(70)은 피검사체(75)가 흡수되거나 흡착될 수 있는 물질을 포함하는 층으로, 양의 유전율을 가진 유전물질일 수 있다. 감각막(70)을 이루는 물질은 검사하고자 하는 피검사체(75)에 따라 달라질 수 있다. 감각막(70)은 예를 들어 100nm 이하의 두께로 형성될 수 있으며, 금속막(60)과 함께 동일 형상으로 패터닝될 수 있다. 피검사체(75)는 예를 들어 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)과 같은 유해물질이나 DNA, 단백질과 같은 생분자(bio molecular)일 수 있다. 감각막(70)은 피검사체(75)를 민감하게 흡수할 수 있도록 나노구조를 가지거나, 나노물질이 첨가될 수 있다. 이러한 감각막(70)을 이루는 물질은 종래의 표면전자공명 검출장치에 사용되던 물질이 그대로 사용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예의 온도센서(80)는 전기저항센서로서, 투명 기판(50) 위의 금속막(60)과 동일한 층에 형성될 수 있다. 온도센서(80)는 투명 기판(50) 위에 마련된 저항막(85), 전류 전극(84a,84b), 및 전압 전극(84c,84d)을 포함할 수 있다.

저항막(85)은 온도 변화에 따라 저항이 변동되는 막으로, 금, 은, 백금, 니켈과 같은 금속이나, 도핑된 실리콘과 같은 반도체로 형성될 수 있다. 도 2는 저항막(85)이 직선의 형상으로 형성된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 저항막은 지그재그한 형상으로 형성될 수도 있다. 저항막(85)은 금속막(60)/감각막(70)에서 발생되는 열을 용이하게 검출할 수 있도록, 금속막(60)/감각막(70)이 형성된 영역에 인접하게 배치될 수 있다. 저항막(85)과 금속막(60)/감각막(70) 사이의 거리는, 금속막(60)/감각막(70)에서 발생되는 열의 침투거리보다는 작아야 한다. 이때, 열 침투거리는 금속막(60)/감각막(70)에서 발생되는 열이 침투하는 거리로서, 저항막(85)과 금속막(60)/감각막(70) 사이에 놓인 매체의 열확산도 및 가열 주파수의 함수로 주어진다. 일반적으로, 열확산도 및 가열 주기가 클수록 열 침투거리는 커진다. 본 실시예의 경우, 광이 조사되는 주기가 가열 주기에 해당된다. 저항막(85)이 금속막(60)/감각막(70)으로부터 열 침투거리 안쪽에 위치한다면, 금속막(60)/감각막(70)의 온도 변동에 대해 온도센서(80)가 충분히 민감하게 반응할 수 있다.

전류 전극(84a,84b)은 도선 저항의 영향을 제거하기 위해 저항막(85)의 양단 에 마련되며, 전류 전극(84a,84b)을 통해 저항막(85)에 전류가 공급된다. 전압 전극(84c,84d) 역시 저항막(85)의 양단에 마련되며, 전압 전극(84c,84d)을 통해 저항막(85)의 양단의 전압이 측정된다. 본 실시예의 온도센서(80)는 전류 전극(84a,84b) 및 전압 전극(84c,84d)를 포함하는 4 도선식 측온 방식의 전기저항센서를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전압 전극(84c,84d)만이 마련된 2 도선식 측온 방식의 전기저항센서이나 저항막(85)의 일단에는 2개의 전극을 마련하고 저항막(85)의 타단에는 1개의 전극을 마련한 3 도선식 측온 방식의 전기저항센서를 온도센서(80)로 채용할 수 있다.

회로부(90)는 전압 전극(84c,84d)에서 검출된 전압을 통해 저항막(85)의 온도를 검출할 수 있으며, 이로부터 금속막(60)과 감각막(70) 사이에서의 표면전자공명의 발생 여부를 판단할 수 있게 된다.

다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예의 표면전자공명 검출장치를 이용한 검출방법을 설명하기로 한다.

감각막(70)을 외부환경에 노출시켜 감각막(70)에 피검사체(75)가 흡수되거나 흡착될 수 있도록 한다. 이와 같이 소정의 피검사체(75)가 감각막(70)에 흡수되게 되면, 감각막(70)의 굴절률은 변하게 된다.

편광을 가지는 광(L)을 검출부의 표면전자공명 발생부(40)의 투명 기판(50)쪽으로 조사한다. 조사되는 광(L)은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 즉, 본 실시예의 표면전자공명 검출장치를 이용한 검출방법은 연속적으로 광을 조사하는 직류 가열 방식과 불연속적으로 광을 조사하는 교류 가열 방식이 모두 가능하다.

표면전자공명 발생부(40)에 입사된 광(L)은 금속막(60)과 감각막(70)의 경계면에서 소정의 요건을 만족할 때 표면전자공명 현상을 일으킬 수 있다. 표면전자공명이 발생되기 위해서는, 입사되는 광(L)이 소정의 입사각(θ)을 만족하여야 한다. 입사되는 광(L)의 표면전자공명이 발생되는 입사각(θ)은 감각막(70)의 굴절률에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 감각막(70)의 굴절률을 알면 입사되는 광(L)의 표면전자공명이 일어나는 입사각(θ)을 결정할 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 가령, 검사하고자 하는 피검사체(75)가 흡수된 감각막(70)의 굴절률을 미리 실험적으로 결정한 뒤, 피검사체(75)가 흡수된 감각막(70)의 굴절률에 대응되는 입사각(θ)으로 광(L)을 조사한다. 이때에 만일 표면전자공명이 발생된다면, 검사하고자 하는 피검사체(75)가 감각막(70)에 흡수되었다고 해석할 수 있다.

금속막(60)과 감각막(70) 사이의 경계면에서 표면전자공명이 발생되면, 조사되는 광(L)의 금속막(60)과 감각막(70) 사이의 경계면에서의 흡수효율이 비약적으로 증대되어, 조사되는 광(L)이 효과적으로 열에너지로 변환된다. 변환된 열에너지는 인접한 영역으로 확산되어 저항막(85)의 온도를 상승시킨다. 도 3은 조사되는 광(L)의 입사각(θ)을 변경시킬 때, 소정의 입사각(θ)에서 표면전자공명 발생부(40)의 온도가 상승하는 현상을 보여주고 있다. 이와 같은 피검사체(75)의 온도 상승은 금속막(60)과 감각막(70) 사이의 경계면에서의 표면전자공명이 발생됨을 의미한다.

저항막(85)의 온도변화는 저항막(85)의 저항변화를 가져오므로, 이러한 저항막(85)의 전압변화를 검출함으로써 금속막(60)과 감각막(70) 사이의 경계면에서 표 면전자공명이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

광(L)의 조사 시간이나 강도를 조절하여, 표면전자공명 발생부(40)의 온도 상승이 소정의 범위내에서 이루어지도록 할 수 있다. 표면전자공명 발생부(40)의 온도 상승을 가령, 10도의 범위 내에서 조절함으로써, 온도센서(80)가 보다 안정적으로 온도를 검출할 수도 있도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 검출부를 보여준다. 본 실시예의 표면전자공명 검출장치는 검출부(31)의 금속막(60)의 패턴 형상을 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예의 대응되는 구성요소와 실질적으로 동일하다.

도 4를 참조하면, 표면전자공명 발생부(41)는 투명 기판(50)과, 금속막(61)과, 감각막(71)을 포함한다. 금속막(61)은 투명 기판(50)의 전역에 형성되며, 감각막(71)은 금속막(61)의 일부에 소정의 패턴으로 형성된다. 한편, 온도센서(80)는 금속막(61) 위에 절연막(65)을 사이에 두고 마련된다. 절연막(65)은 금속막(61)에서의 열이 온도센서(80)의 저항막(85)에 효과적으로 전달될 수 있도록 가령 1 μm 이하의 두께로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 검출부 상면을 보여준다.

본 실시예의 표면전자공명 검출장치는, 검출부의 저항막(86), 금속막(미도시), 및 감각막(72)의 패턴 형상을 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예의 대응되는 구성요소와 실질적으로 동일하다.

전술한 실시예들에서는 온도센서의 저항막이 직선 선로 형상으로 형성되고 있으나, 본 실시예의 온도센서(81)는 지그재그한 선로 형상의 저항막(86)을 구비한다. 금속막(미도시) 및 감각막(72)은, 동일 패턴으로 형성되며 저항막(86)의 지그재그한 선로 형상에서 정의되는 복수의 오목한 영역에 복수개 마련될 수 있다. 저항막(86)이 지그재그한 선로 형상을 가지게 되면, 전류가 흐르는 경로가 길어져 저항막(86)은 온도 변화에 대해 민감할 수 있다. 또한, 금속막 및 감각막(72)의 3개의 변이 저항막(86)과 마주보며 인접하게 배치되어, 저항막(86)은 온도 변화에 대해 더욱 민감할 수 있다.

한편, 도 5는 금속막이 감각막(72)과 함께 동일 패턴으로 형성되고 온도센서(81)는 금속막/감각막(72)에 이격되어 투명 기판(50) 위에 형성되는 경우를 도시하고 있으나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 도 4를 참조한 실시예와 유사하게 금속막이 투명 기판(50) 전역에 형성되고 온도센서(81)가 절연막을 사이에 두고 금속막위에 형성될 수도 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 표면전자공명 검출장치를 보여준다. 본 실시예의 표면전자공명 검출장치는 예를 들어 생물질을 검출할 수 있는 바이오 센서에 적용된 경우로서, 피검사체(75)는 생물질로 이해될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 표면전자공명 검출장치는, 광원(10), 편광 필터(15), 표면전자공명 발생부(42), 온도센서(82) 및 챔버(39)를 포함한다. 본 실시예의 표면전자공명 검출장치 중에서 도 1 내지 도 5을 참조하여 설명한 실시예들의 대응되는 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소들에는 동일 참조부호를 붙이고 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예의 광원(10) 및 편광 필터(15)는 하우징(20)에 실장되며, 하우징(20)은 투명 기판(50)의 하부쪽에 부착될 수 있다.

표면전자공명 발생부(42), 온도센서(82) 및 챔버(39)는 본 실시예의 검출부(32)를 이룬다. 온도센서(82)는 도 5에 도시된 것과 유사하게 지그재그한 선로 형상의 저항막(86)을 구비한다. 후술하는 바와 같이 챔버(39)에 유출입되는 유체와 저항막(86) 사이의 전기적 접촉을 차단하기 위하여 저항막(86) 위에는 절연막(87)이 마련된다. 만일 챔버(39)에 유출입되는 유체가 전기적으로 절연성 매질이라면, 절연막(87)은 생략될 수 있다.

금속막(미도시) 및 감각막(72)은, 도 5에 도시된 것과 같이 저항막(86)의 지그재그한 선로 형상에서 정의되는 복수의 오목한 영역에 복수개 마련될 수 있다. 금속막 및 감각막(72)은 절연막(87)으로부터 오픈되어 있다.

챔버(39)는 유입구(39a)와 유출구(29b)를 구비하여 검사하고자 하는 물질이 포함된 유체가 유출입될 수 있도록 되어 있다. 유출입되는 유체가 감각막(72)에 노출될 수 있도록, 챔버(39)의 통로(39c)의 일측은 표면전자공명 발생부(42)에 오픈되어 결합된다. 만일 유출입되는 유체에 검사하고자 하는 피검사체(75)가 있게 되면, 유체가 챔버(39)의 통로(39c)를 통과할 때 감각막(72)에 흡수될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 챔버(39)는 표면전자공명 발생부(42)로부터 탈착가능하게 결합될 수 있으며, 표면전자공명 발생부(42)도 하우징(20)으로부터 탈착가능하게 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 표면전자공명 검출장치를 보여준다. 본 실시예의 표면전자공명 검출장치는 온도센서(83)를 제외하고는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예들의 대응되는 구성요소와 실질적으로 동일하므로, 온도센서(83)를 중심으로 설명하기로 한다.

본 실시예의 표면전자공명 검출장치에 있어서, 온도센서(83)는 열전쌍 센서이다. 이러한 온도센서(83)는 지벡(Seebeck) 상수가 상이한 두 물질(88a,88b)이 연결된 열전쌍(88)과 전극(89)을 구비한다. 이러한 지벡 상수가 상이한 두 물질(88a,88b)은 예를 들어, 서로 다른 두 금속의 쌍이거나 금속과 반도체의 쌍일 수 있다.

열전쌍(88)의 일 끝단 즉, 지벡(Seebeck) 상수가 상이한 물질(88a,88b)의 연결지점은 감각막(73)에 인접하게 배치될 수 있다. 열전쌍(88)의 일 끝단과 감각막(73) 사이의 거리는, 금속막(미도시)/감각막(73) 사이에서 발생하는 표면전자공명에 의한 열이 침투하는 침투거리보다 작을 수 있다. 검출효율을 높이기 위하여, 열전쌍(88)은 복수개가 지그재그 형상으로 직렬 연결될 수 있으며, 이때 지벡(Seebeck) 상수가 상이한 물질(88a,88b)의 일 연결지점은 감각막(73)에 인접하게 배치되며, 지벡(Seebeck) 상수가 상이한 물질(88a,88b)의 타 연결지점은 감각막(73)으로부터 멀리 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시되듯이 감각막(73)은 긴 직사각형 형상으로 마련되며, 지그재그 형상으로 직렬 연결된 복수의 열전쌍(88)이 감각막(73)의 긴 두 개의 변에 인접하게 나열될 수 있다.

금속막/감각막(73) 사이에서 발생하는 표면전자공명에 의한 열은 열전쌍(88) 의 감각막(73)에 인접한 끝단의 온도를 상승시킴으로써, 열전쌍에 전위차를 유발하여 감각막(73) 쪽의 온도를 검출할 수 있게 한다.

전술한 실시예들의 표면전자공명 검출장치는 표면전자공명 발생부와 표면전자공명의 발생을 검출하는 온도센서를 하나의 검출부로 집적하여, 표면전자공명 검출장치를 소형화할 수 있다. 나아가 광원부를 검출부에 일체로 결합시킴으로써, 표면전자공명 검출장치의 휴대성을 확보할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예들의 표면전자공명 검출장치는 전자제품, 자동차와 같은 소비제품에 용이하게 추가할 수 있다. 예를 들어, 프린터나 에어컨 등에 본 실시예들의 표면전자공명 검출장치를 부착하여, VOCs나 오존 같은 유해 물질의 유무를 직접적으로 보여줄 수 있을 것이다.

전술한 실시예들은, 감각막의 종류가 한 가지인 경우를 전제하여 설명되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 피검사체는 다양한 물질이 될 수 있으며, 감각막은 피검사체의 종류마다 다르게 형성될 수 있다. 서로 다른 종류의 감각막은 어레이 형태로 투명 기판의 서로 다른 영역에 마련될 수 있으며, 각 감각막에 대응하여 박막온도센서를 마련할 수 있다. 금속막은 감각막과 함게 패터닝될 수 있으며, 금속막 위에 감각막만 패터닝될 수도 있다. 전술한 실시예들에서 금속막/감각막 및 온도센서를 어레이 형태로 배열함으로써, 다양한 종류의 피검사체를 동시에 검출할 수도 있을 것이다.

전술한 실시예들에서, 온도센서로서 투명 기판위에 실장될 수 있는 전기저항센서나 열전쌍 센서와 같은 박막온도센서를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 피검출부에서 발생되는 표면전자공명에 의한 온도변동을 측정할 수 있는 온도센서이면, 본 실시예들에 적용될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명인 집적화된 표면전자공명 검출장치 및 검출방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

도 2는 도 1의 표면전자공명 검출장치의 검출부를 보여주는 사시도이다.

도 3는 도 1의 표면전자공명 검출장치에서 검출되는 입사각도에 따른 온도 분포의 예를 보여준다.

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 검출부의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 검출부의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자공명 검출장치의 검출부의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...광원 15...편광 필터

20...하우징 30, 31, 32...검출부

39...챔버 40, 41, 42...표면전자공명 발생부

50...투명 기판 60...금속막

65, 87...절연막 70, 71, 72...감각막

75...피검사체 80, 81, 82, 83...온도센서

85, 86...저항막 88...열전쌍

90...회로부

Claims

평광빔을 방출하는 광원부;

상기 편광빔에 의한 표면전자공명이 발생되는 표면전자공명 발생부와, 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동을 측정하는 온도센서를 구비한 검출부;를 포함하며,

상기 온도센서에서 검출되는 상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동으로부터 상기 표면전자공명 발생부에서의 표면전자공명의 발생 여부를 검출하는 표면전자공명 검출장치.
제1 항에 있어서,

상기 표면전자공명 발생부는,

상기 편광빔이 입사되는 투명 기판;

편광빔이 입사되는 상기 투명 기판의 입사면의 이면에 마련되는 것으로 표면전자공명이 발생되는 금속막; 및

상기 금속막 위에 마련되는 것으로 피검사체가 흡수될 수 있는 감각막;을 포함하는 표면전자공명 검출장치.
제2 항에 있어서,

상기 온도센서는 상기 투명 기판 위에 마련되는 박막온도센서인 표면전자공 명 검출장치.
제3 항에 있어서,

상기 박막온도센서는 상기 감각막에 인접하게 배치되는 저항막을 구비한 전기 저항 센서인 표면전자공명 검출장치.
제4 항에 있어서,

상기 저항막은 지그재그한 선로 형상으로 형성되며, 상기 감각막은 상기 저항막의 지그재그한 선로 형상의 오목한 영역에 마련되는 표면전자공명 검출장치.
제3 항에 있어서,

상기 박막온도센서는 일단(一端)이 상기 감각막에 인접하게 배치되는 열전쌍층을 포함하는 열전쌍 센서인 표면전자공명 검출장치.
제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 박막온도센서는 상기 투명 기판의 금속막이 형성되는 않은 영역에 형성된 표면전자공명 검출장치.
제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 박막온도센서는 상기 금속막 위에 형성되며, 상기 박막온도센서와 상기 금속막 사이에는 절연막이 개재된 표면전자공명 검출장치.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원부는

광을 방출하는 광원과;

상기 방출된 광의 광경로상에 배치되어 상기 광을 편광시키는 편광 필터;를 포함하는 표면전자공명 검출장치.
표면전자공명 발생부에 편광빔을 조사하는 단계;

상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동을 측정하는 단계; 및

상기 표면전자공명 발생부의 온도 변동으로부터 상기 표면전자공명 발생부에서의 표면전자공명의 발생 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 표면전자공명 검출방법.