KR20120121045A - 광학 입자 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치는, 측정공간의 내부로 공기가 흡입되는 흡입구와, 측정공간의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구를 갖는 측정챔버와, 상기 측정챔버의 측정공간의 내부로 다른 파장의 빛을 각각 조사하도록 구비된 복수의 광원부와, 상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 상기 측정공간의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키는 복수의 광검출부와, 상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 입자에 의해 산란되지 않은 빛을 제거하는 복수의 광제거부, 및 상기 복수의 광검출부에 의해 각각 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자의 크기분포와, 그 크기별 입자의 개수농도를 산출하는 복수의 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학 입자 측정 장치{Optical Apparatus for Measuring Particles}
본 발명은 광학 입자 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기중 부유하는 입자가 지나는 영역에 빛을 조사하여 그 입자에 의해 산란된 빛의 에너지를 측정하여 입자의 개수농도와 크기분포를 측정할 수 있는 광학 입자 측정 장치에 관한 것이다.
대기중에 부유하는 입자는 인체의 호흡기관에 영향을 줄 뿐만 아니라, 반도체나 LCD와 같은 첨단 산업에서의 생산 수율에도 큰 영향을 주기 때문에 관리의 대상이 되고 있다. 특히, 반도체 생산 공정에서 클린룸과 같은 청정 공간 내에 존재하는 미세 입자들의 측정은 매우 중요한 요소이다. 이러한 미세 입자들은 그 직경이 매우 작아 육안으로는 도저히 식별할 수 없어서, 광학 입자 측정기와 같은 특별한 계측기를 이용하여 측정할 수 있다.
광학 입자 측정기는 입자에 빛을 조사해 이 때 산란되는 빛을 이용하여 입자의 농도를 측정하는 방식으로, 산란된 빛은 직접 혹은 미러(mirror, 반사경)에 의해 반사되어 수광부로 집속되며, 집속된 광량을 전기적 신호를 이용해 측정함으로써 입자의 크기와 입자의 개수농도를 측정할 수 있다.
이를 측정하기 위해, lighthouse사, PMS사, Metone사 등의 입자 측정기는 클린룸 관리를 위하여 대기중에 부유하는 입자를 측정하는 장치로서, 입자의 크기와 입자의 개수농도를 측정할 수 있다. 그러나, 저농도와 5.0㎛이하의 입자에 대한 측정 효율은 상당히 우수한 편이지만, 고농도나 측정하고자 하는 입자의 크기가 클 때에는 측정 효율이 많이 저하되는 문제점이 있다.
입자 측정기는 필터 포진식 입자 측정기, 베타선 방식 입자 측정기, 광산란식 입자 측정기와 광투과식 입자 측정기로 크게 대별되는데, 본 발명과 관련된 광산란 방식의 입자 측정기는 부유 입자에 빛을 조사해 이때 산란되는 빛을 이용하여 입자의 농도를 측정하는 방식으로, 산란된 빛은 직접 혹은 미러에 의해 반사되어 수광부로 집속되며, 집속된 광량을 전기적 신호를 이용해 측정함으로써 입자의 개수농도와 크기를 측정할 수 있다. 광산란 방식의 입자 측정기는 실시간 측정에 적합하고, 측정상의 번거로움이 없을 뿐만 아니라 입자의 크기분포 측정도 가능하며, 측정 장비가 작고 가격이 저렴한 장점이 있다.
그러나, 현재 시판되고 있는 광학 입자 측정기는 모두 단일 광량을 사용하고 있는데, 단일 광량을 사용함으로써 제품이 간단하고 제어가 쉬우며 비용 또한 저렴해질 수 있기 때문이다. 그러나, 다양한 크기의 입자가 다량 유입될 때는 측정 오차가 생기는 문제점을 안고 있다. 모든 영역대의 입자를 하나의 광량으로써 측정하는 경우, 큰 입자의 산란광에 가려 작은 입자의 산란광이 측정되지 못하는 현상이 일어나기 때문에 측정 오차가 유발된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 입자가 지나는 영역에 빛을 조사하여 그 입자에 의해 산란된 빛 에너지를 측정하여 입자의 개수농도와 크기분포를 측정하고 그 입자에 대한 밀도를 적용하여 입자의 크기분포와 농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 저농도나 미세 입자(0.5㎛ 이하 크기)의 정확한 측정 뿐만 아니라, 고농도나 다양한 크기의 입자(0.3 내지 수십 ㎛ 크기)가 동시에 존재할 때에도 측정 효율이 저하되지 않는 광학 입자 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치는, 측정공간의 내부로 공기가 흡입되는 흡입구와, 측정공간의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구를 갖는 측정챔버와, 상기 측정챔버의 측정공간의 내부로 다른 파장의 빛을 각각 조사하도록 구비된 복수의 광원부와, 상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 상기 측정공간의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키는 복수의 광검출부와, 상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 입자에 의해 산란되지 않은 빛을 제거하는 복수의 광제거부, 및 상기 복수의 광검출부에 의해 각각 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자의 크기분포와, 그 크기별 입자의 개수농도를 산출하는 복수의 연산부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치는, 상기 측정챔버의 흡입구로 공기가 유입되어 측정공간을 통과하여 배출구로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 연산부는 각각 산출된 입자의 개수농도와 입자의 밀도로부터 무게농도를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치는, 상기 복수의 연산부와 연결되고, 상기 연산부에 의해 산출된 입자의 개수농도와 입자의 밀도, 및 무게농도를 저장하는 데이터 저장장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 광원부는 광원으로 장파장의 적외선 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 광원부는 광원으로 단파장의 자외선 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 광원부, 광검출부 및 광제거부의 내부 회로는 절연물질로 코팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 광학 입자 측정 장치는 조립 후 기준값에 따라 상기 복수의 광원부로부터 조사되는 빛의 파장과 세기가 교정되도록 프로그램된 자동 교정 장치와 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치는, 상기 측정챔버의 내부에, 산란된 빛을 상기 복수의 광검출부를 향하는 방향으로 반사시킬 수 있는 복수의 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 광학 입자 측정 장치는 입자의 크기분포와 농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 저농도나 미세 입자의 정확한 측정 뿐만 아니라, 고농도나 다양한 크기의 입자가 동시에 존재할 때에도 측정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 원리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 측정된 전기적 신호의 빈도 및 크기에 따른 입자의 개수농도 및 크기분포를 나타내는 개략적인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 광학 입자 측정 장치를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 원리를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 측정된 전기적 신호의 빈도 및 크기에 따른 입자의 개수농도 및 크기분포를 나타내는 개략적인 그래프이다.
도 1 및 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치는 광원부(30)와, 광검출부(40)와, 광제거부(30')와, 연산부(50), 및 데이터 저장장치(70)를 구비한다. 상기 광원부(30)로부터 일정 파장의 빛이 광제거부(30')를 향해 조사되고, 이 경로상에 존재하는 입자에 빛이 도달하면 빛은 산란되게 된다. 산란된 빛의 일부는 광검출부(40)에 집속된다.
한편, 광검출부(40)의 산란된 빛을 감지하는 효율을 높이기 위해서, 산란된 빛을 상기 광검출부(40)를 향하는 방향으로 반사시킬 수 있는 미러(40')를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 광원부(30)로부터 조사된 빛이 입자(D)에 의해 산란된 후 광검출부(40)로 직접 향하지 않는 경우, 상기 광검출부(40)와 마주하는 위치에 배치되는 미러(40')에 의해 빛이 반사되어 상기 광검출부(40)로 집속될 수 있다.
상기 광검출부(40)와 연결되는 연산부(50)는 상기 광검출부(40)로 집속된 빛의 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자(D)의 크기분포와 그 크기별 입자(D)의 개수농도를 산출한다.
상기 데이터 저장장치(70)는 상기 연산부(50)와 연결되고, 상기 연산부(50)에 의해 산출된 입자(D)의 개수농도와 입자(D)의 밀도, 및 무게농도를 저장한다.
도 2를 살펴보면, 상기와 같이 광검출부(40)로 집속된 빛의 전기적 신호의 크기와 전기적 신호의 빈도의 관계는 입자(D)의 크기분포와 입자(D)의 개수농도의 관계와 대응된다. 즉, 입자(D)의 크기가 클수록 산란이 크게 일어나 광검출부(40)에서 검출되는 전기적 신호가 크고, 입자(D)의 크기가 작을수록 산란이 작게 일어나 광검출부(40)에서 검출되는 전기적 신호가 약하므로, 입자(D)의 크기와 전기적 신호의 크기가 서로 대응된다. 그리고, 광검출부(40)에 나타나는 전기적 신호의 빈도는 입자(D)의 개수를 나타내어 준다. 따라서, 광검출부(40)에서 나타나는 전기적 신호의 크기와 전기적 신호의 빈도를 알 수 있으면, 존재하는 입자(D)의 크기분포와 입자(D)의 개수농도를 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 3을 살펴보면, 측정챔버(20) 내에 흡입구(21)로부터 입자(D)가 흡입되고, 배출구(미도시)를 통해 입자(D)가 배출된다. 측정챔버(20) 내에는 일측에 광원부(30)가 배치되고, 마주하는 반대측에 광제거부(30')가 배치된다. 측정챔버(20) 내부의 하단에 미러(40')가 설치될 수 있고, 광원부(30)로부터 조사되어 입자(D)에 의해 산란된 빛이 집속되는 광검출부(40')가 상기 미러(40')의 마주하는 반대측에 배치된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에는 두 개의 광원부들, 광검출부들, 광제거부들, 및 연산부들을 예로서 도시하였으나, 각각 두 개 이상을 구비하는 구성을 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치는 측정챔버(10)와, 제1 및 제2 광원부(30, 32)와, 제1 및 제2 광검출부(40, 41)와, 제1 및 제2 광제거부(30', 32') 및 제1 및 제2 연산부(50, 51)를 포함할 수 있다.
상기 측정챔버(20)는 측정공간(20a)의 내부로 공기가 흡입되는 흡입구(21)와, 측정공간(20a)의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구(22)를 갖는다. 상기 제1 및 제2 광원부(30, 32)는 다른 파장의 빛을 각각 조사할 수 있는데, 예를 들어 상기 제1 광원부(30)는 상기 측정챔버(20)의 측정공간(20a)의 내부로 장파장의 빛을 조사할 수 있고, 상기 제2 광원부(32)는 단파장의 빛을 조사할 수 있다.
상기 제1 광검출부(40)는, 상기 제1 광원부(30)로부터 조사되어 상기 측정공간(20a)의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자(D)에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키고, 상기 제2 광검출부(41)는, 상기 제2 광원부(32)로부터 조사되어 상기 측정공간(20a)의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자(D')에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 광제거부(30', 32')는, 상기 제1 및 제2 광원부(30, 32)로부터 각각 조사되어 입자(D, D')에 의해 산란되지 않은 빛을 제거한다. 상기 제1 및 제2 연산부(50, 51)는 상기 제1 및 제2 광검출부(40, 41)에 의해 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자(D, D')의 크기분포와, 그 크기별 입자(D, D')의 개수농도를 산출한다.
한편, 측정하고자 하는 입자(D, D')는, 흡입구(21)로부터 측정챔버(20)로 투입되기 전에 유입로(10)로부터 투입되어, 제1 분기로(11) 및 제2 분기로(12)를 거치게 된다. 즉, 상기 유입로(10)는 공기가 유입되는 통로의 역할을 하는 것으로, 제1 분기로(11)와, 제2 분기로(12)로 분기되었다가 모아져 상기 측정챔버(20)의 흡입구(21)에 연결된다.
한편, 상기 제2 분기로(12)에는 입자포집기(121)와, 유량제어부(122)가 설치된다. 상기 입자포집기(121)는 입자(D, D')가 걸러져 포집되는 필터(121a)가 설치되는데, 상기 필터(121a)에 의해 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기에 포함된 입자(D, D')를 포집함으로써, 상기 필터(121a)에 포집된 입자(D, D')의 무게를 측정하고, 상기 연산부들(50, 51)에서 산출된 입자(D, D')크기와 입자(D, D')의 개수농도로부터 상기 입자(D, D')의 밀도를 산출할 수 있게 된다.
한편, 분기 전 상기 유입로(10)로 흘러들어 오는 입자(D, D')는 상기 제1 분기로(11) 및 상기 제2 분기로(12)로 나뉘어 들어가고, 상기 제2 분기로(12)로 들어간 입자(D, D')는 상기 입자포집기(121)에 포집되므로, 상기 제1 분기로(11) 및 상기 제2 분기로(12)가 상기 측정챔버(20)의 흡입구(21)에서 상호 모아지더라도 상기 측정챔버(20)의 흡입구(21)로 들어가는 입자(D, D')의 개수는 상기 유입로(10)로 흘러들어 오는 입자(D, D')의 개수의 절반이 될 것이다.
상기 유량제어부(122)는 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기의 유량을 제어하는 역할을 하는 것으로, 차압센서(122a)와, 유량조절밸브(122b)와, 제어기(122c)가 구비되어 있다.
상기 차압센서(122a)는 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기의 유량 변화를 감지할 수 있도록 구비되고, 상기 유량조절밸브(122b)는 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구비된다.
상기 제어기(122c)는 상기 차압센서(122a)에 공기의 유량 변화가 감지되는 경우, 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기의 유량이 일정하게 유지되도록 상기 유량조절밸브(122b)를 제어하게 된다.
즉, 상기 유량제어부(122)는, 상기 제2 분기로(12)를 지나는 공기의 유량은 시간이 경과됨에 따라 상기 입자포집기(121)의 필터(121a)에 포집되는 입자(D, D')의 량이 증가됨으로써 상대적으로 감소하게 되는데, 상기 제2 분기로(12)에 지나는 공기의 유량이 일정하게 유지되도록 하여 실시간 측정의 정밀도를 높이도록 하기 위하여 구비되는 것이다.
상기 측정챔버(20)는 내부에 측정공간(20a)이 형성되도록 하는 역할을 하는 것으로 측정공간(20a) 내부로 공기가 흡입되는 흡입구(21)와, 측정공간(20a)의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구(22)를 갖도록 구비된다.
상기 흡입구(21)는 상기 유입로(10)에 연결되고, 상기 배출구(22)는 펌프(60)에 연결되어 상기 측정챔버(20)의 측정공간(20a) 내부에 공기의 유동이 형성되어 상기 흡입구(21) 및 상기 배출구(22)를 통하여 상기 측정공간(20a)에 공기가 들어오고 나갈 수 있게 되는 것이다. 즉, 상기 펌프(60)는 상기 측정챔버(20)의 흡입구로 공기가 유입되어 측정공간(20a)을 통과하여 배출구(22)로 배출되도록 공기의 유동을 형성한다.
상기 살펴본 바와 같이, 상기 제1 및 제2 광원부(30, 32)는 상기 측정챔버(20)의 측정공간(20a)의 내부로 빛을 조사하는 역할을 하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 측정챔버(20)의 일측단에 각각 구비되어 있다.
상기 제1 및 제2 광원부(30, 32)의 광원으로는 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원부(30)의 광원은 파장이 긴 적외선 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. 이 경우, 입자(D)의 크기가 큰 경우 일어날 수 있는 방사(emission)를 최소한으로 할 수 있게 된다. 즉, 자상 물질들은 빛이 충돌되면 일부는 산란(scattering)되고, 일부는 입자(D)에 흡수(absorption)되며, 입자(D)에 흡수된 빛은 다시 대기중으로 방사(emission)되는데, 이러한 방사가 광검출부에 감지되면 허수카운트라는 영향을 미칠 수 있다. 장파장(840 nm)의 빛을 사용함으로써 빛의 방사에 의한 영향을 최소한으로 할 수 있게 됨과 동시에 적외선 영역에서 가장 좋은 감도를 보이는 광검출부의 효율 또한 높일 수 있다.
한편, 제2 광원부(32)의 광원은 파장이 짧은 자외선 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. 단파장(500~600 nm)의 빛이 에너지가 세기 때문에 작은 입자(D')에 의해서도 빛의 산란이 많이 발생할 수 있어, 작은 입자(D')가 존재하는 경우나 밀도가 낮은 경우에도 높은 감도로 많은 량의 산란광을 광검출부에 수집되게 할 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 광원부(30, 32)에는 조사되는 빛을 집광할 수 있도록 광학렌즈(31, 33)를 각각 구비하고, 상기 측정챔버(20)의 일측에 구비된 제1 및 제2 광원부(30, 32)로부터 각각 조사된 빛이 측정공간(20a) 내부의 입자(D, D')에 의해 산란되지 않는 경우는 그대로 받아 제거할 수 있도록 상기 측정챔버(20)의 타측단에는 제1 및 제2 광제거부(30', 32')를 구비하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 광원부들(30, 32)로부터 조사된 빛이 제거되지 않는다면 상기 광검출부들(40, 41)에 허수카운트라는 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1 및 제2 광제거부(30', 32')는 빛의 반사를 최소한으로 할 수 있도록 표면을 무광 아노다이징 또는 샌딩 처리를 하는 것이 바람직하다.
상기 광검출부들(40, 41)은 상기 광원부들(30, 32)로부터 조사되어 상기 측정공간(20a)의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자(D, D')에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키도록 구비된다.
한편, 상기 광검출부들(40, 41)의 산란된 빛을 감지하는 효율을 높이기 위해서는 상기 측정챔버(20)의 내부에 산란된 빛을 상기 광검출부들(40, 41)을 향하는 방향으로 반사시킬 수 있는 미러들(42, 43)을 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 광학 입자 측정 장치의 원리를 개념적으로 도시한 도면에 도시된 바와 같이, 상기 광원부들(30, 32)에서 조사된 빛이 입자(D, D')에 의해 산란되게 되면, 산란된 빛은 직접 혹은 상기 미러들(42, 43)에 의해 반사되어 상기 광검출부들(40, 41)에 집속되게 되는 것이다.
상기 연산부들(50, 51)은 상기 광검출부들(40, 41)에 의해 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자(D, D')의 크기분포와 그 크기별 입자(D, D')의 개수농도를 산출하고, 산출된 입자(D, D')의 개수농도와 입자(D, D')의 밀도로부터 무게농도를 산출하도록 구비된다.
한편, 상기 입자(D, D')의 밀도는 상기 입자포집기(121)의 상기 필터(121a)에 포집된 입자(D, D')의 무게를 측정하고, 산출된 입자(D, D')의 크기와 입자(D, D')의 개수농도로부터 산출되게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치는, 상기 연산부들(50, 51)에 각각 연결되고 상기 연산부들(50, 51)에 의해 산출된 입자(D, D')의 개수농도와 입자(D, D')의 밀도, 및 무게농도를 저장하는 데이터 저장장치(70)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부들(30, 32), 광검출부들(40, 41) 및 광제거부들(30', 32')의 내부 회로는 절연물질로 코팅될 수 있고, 상기 광학 입자 측정 장치는 조립 후 기준값에 따라 상기 광원부들(30, 32)로부터 조사되는 빛의 파장과 세기가 교정되도록 프로그램된 자동 교정 장치(미도시)와 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4를 살펴보면, 도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 입자 측정 장치의 구성에서는 상기 측정챔버(20)의 흡입구(21)에 연결되는 유입로(10)가 제1 분기로(11)와, 제2 분기로(12)로 분기되었다가 모아지고, 상기 제2 분기로(12)에는 입자포집기(121)와, 유량제어부(122)가 설치되었으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 유입로(10) 대신에 상기 측정챔버(20)의 배출구(22)에 연결되는 배출로(10')를 구비하고, 상기 배출로(10')에 입자(D, D')가 걸러져 포집되는 필터(121a')가 구비된 입자포집기(121')가 설치되는 것을 특징으로 한다.
다른 구성요소들은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 배출로(10')에 설치되는 입자포집기(121')는 상기 측정챔버(20)의 배출구(22)에 연결되므로 상기 측정챔버(20)에서 입자(D, D')의 개수농도와 크기분포를 측정하고 난 후 상기 측정챔버(20)의 배출구(22)로 배출되는 공기에 포함된 입자(D, D')를 상기 입자포집기(121')에 의해 포집함으로써 상기 필터(121a')에 포집된 입자(D, D')의 무게를 정하고, 연산부들(50, 51)에서 산출된 입자(D, D')크기와 입자(D, D')의 개수농도로부터 상기 입자(D, D')의 밀도를 산출할 수 있게 된다.
이상에서는 광원부, 광검출부, 광제거부 및 연산부가 2개인 실시예로서 설명을 하였지만, 이에 한정되지 않고, 각각 2개 이상의 복수로 구비될 수도 있다. 상기와 같은 광학 입자 측정 장치의 구성을 통해, 입자의 크기분포와 농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 다중 광량의 광원을 적용함으로써 저농도나 미세 입자의 정확한 측정 뿐만 아니라, 고농도나 다양한 크기의 입자가 동시에 존재할 때에도 측정 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 유입로 11: 제1 분기로
12: 제2 분기로 121: 입자포집기
122: 유량제어부 10': 배출로
121': 입자포집기 20: 측정챔버
21: 흡입구 22: 배출구
30: 제1 광원부 32: 제2 광원부
40: 제1 광검출부 41: 제2 광검출부
40', 42, 43: 미러 30': 제1 광제거부
32': 제2 광제거부 50: 제1 연산부
51: 제2 연산부 60: 펌프
70: 데이터 저장장치 D, D': 입자

Claims (9)

  1. 측정공간의 내부로 공기가 흡입되는 흡입구와, 측정공간의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구를 갖는 측정챔버;
    상기 측정챔버의 측정공간의 내부로 다른 파장의 빛을 각각 조사하도록 구비된 복수의 광원부;
    상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 상기 측정공간의 내부를 지나는 공기에 포함된 입자에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키는 복수의 광검출부;
    상기 복수의 광원부로부터 각각 조사되어 입자에 의해 산란되지 않은 빛을 제거하는 복수의 광제거부; 및
    상기 복수의 광검출부에 의해 각각 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 입자의 크기분포와, 그 크기별 입자의 개수농도를 산출하는 복수의 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정챔버의 흡입구로 공기가 유입되어 측정공간을 통과하여 배출구로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연산부는 각각 산출된 입자의 개수농도와 입자의 밀도로부터 무게농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 연산부와 연결되고, 상기 연산부에 의해 산출된 입자의 개수농도와 입자의 밀도, 및 무게농도를 저장하는 데이터 저장장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원부는 광원으로 장파장의 적외선 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원부는 광원으로 단파장의 자외선 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원부, 광검출부 및 광제거부의 내부 회로는 절연물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 입자 측정 장치는 조립 후 기준값에 따라 상기 복수의 광원부로부터 조사되는 빛의 파장과 세기가 교정되도록 프로그램된 자동 교정 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정챔버의 내부에, 산란된 빛을 상기 복수의 광검출부를 향하는 방향으로 반사시킬 수 있는 복수의 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 입자 측정 장치.
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