KR20140123252A

KR20140123252A - 분석 장치

Info

Publication number: KR20140123252A
Application number: KR20130040309A
Authority: KR
Inventors: 윤기봉
Original assignee: (주)아센
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-22
Also published as: KR101546342B1

Abstract

본 발명의 분석 장치는 수광된 레이저를 제1 레이저와 제2 레이저로 분배시키는 광 커플러를 포함하고, 상기 제1 레이저는 제1 광 센서로 입력되며, 상기 제2 레이저는 검사 대상물이 수용되는 챔버를 통과한 후 제2 광 센서로 입력될 수 있다.

Description

분석 장치{ANALYZING APPARATUS}

본 발명은 검사 대상물에 포함된 특정 가스의 농도를 측정하는 분석 장치에 관한 것이다.

근래 각종 가스를 이용한 산업 제품의 제조가 활발해지고 있다. 가스는 챔버 내에 제품과 함께 투입되어 제품의 가공에 사용된다. 이때, 신뢰성 있는 제품의 생산을 위해 챔버 내 가스가 신뢰성 있는 농도로 분포될 필요가 있다.

따라서, 챔버 내 가스 농도의 측정은 신뢰성 있는 제품의 생산에 필수적인 요소가 되고 있다.

또한, 환경 오염의 문제가 부각됨에 따라 대기 환경에 포함된 특정 가스의 모니터링에 대한 검사가 요구되고 있다.

한국등록특허공보 제10-0785630호 공보에는 적외선 파장의 빛을 분석함으로써, 대기에서 황사의 분포와 농도를 계측하는 방법이 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제10-0785630호

검사 대상물에 포함된 특정 가스의 농도를 신뢰성 있게 측정할 수 있는 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 분석 장치는 제2 레이저를 제1 방향으로 반사시키는 제1 구면 미러 및 상기 제1 방향으로 반사된 상기 제2 레이저를 제2 방향으로 반사시키는 제2 구면 미러를 포함할 수 있다.

본 발명의 분석 장치는 큐빅 형태의 빔 스플리터를 광 커플러로 대체함으로써 빔 스플리터 전단에 위치하고 빔 스플리터로 입력되는 광의 초점을 조정하는 조절 수단이 필요하지 않다.

또한, 간소한 구성으로 제1 광 센서 또는 제2 광 센서 등의 소망하는 목표물로 광을 신뢰성 있게 제공할 수 있다.

또한, 제1 구면 미러와 제2 구면 미러가 서로 대면되도록 쌍으로 배치함으로써 광 잡음을 신뢰성 있게 제공할 수 있다. 이를 통해 광 잡음 저감을 위해 사용되던 핀홀부를 요구하지 않는다. 또한, 제1 구면 미러와 제2 구면 미러를 광 경로에 그대로 적용함으로써 광 경로를 변화시키는 미러부의 구성을 간소화시킬 수 있다.

결과적으로 본 발명의 분석 장치에 따르면 구성을 간소화시켜 생산성을 개선시킬 수 있으며, 소형화에 유리하다.

도 1은 가스 농도를 분석하는 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 분석 장치에서 레이저의 경로를 나타낸 개략도이다.
도 3은 구체적인 분석 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 분석 장치를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 가스 농도를 분석하는 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 분석 장치는 광원(110), 광 분배부(140), 제1 광 센서(171), 제2 광 센서(172), 챔버(190), 분석부(180)를 포함할 수 있다.

광원(110)은 레이저를 생성 및 투사할 수 있다. 제1 시점에 광원(110)으로부터 출력되는 레이저의 파장과 제2 시점에 광원(110)으로부터 출력되는 레이저의 파장은 다를 수 있다.

예를 들어 대기에 포함된 특정 가스는 특정 파장의 광을 흡수, 반사, 산란시키는 성질을 갖는다. 일예로 H₂S의 경우 1500~1600nm의 파장의 광에 영향을 미치므로, 대기 중에 포함된 H₂S의 농도를 산출할 경우 광원(110)은 해당 범위를 만족하는 1570nm 파장 등의 레이저를 생성하면 된다. 가스의 종류에 따라 영향을 주는 파장이 다르므로 타겟으로 하는 가스가 영향을 미치는 광의 파장을 파악한 후 해당 파장의 레이저를 생성하는 광원(110)을 마련하면 된다. 이때의 광원(110)은 측정하고자 하는 가스의 개수에 따라 복수로 마련될 수 있다.

한편, 1570nm 파장의 레이저는 육안으로 확인이 불가능한 광이다. 따라서, 광원(110)에서 출력된 레이저가 설계값에 맞게 제1 광 센서(171), 챔버(190), 제2 광 센서(172)를 경유하는지 확인이 불가능하다. 따라서, 650nm 파장의 레이저와 같이 육안으로 확인 가능한 파장대의 레이저를 생성하는 광원(110)을 추가로 마련할 수 있다. 이때의 레이저는 특정 가스를 타겟으로 하는 파장의 레이저를 투사하기 전의 세팅 과정에서 사용될 수 있다.

챔버(190)는 분석 대상물인 검사 가스가 수용되는 요소로, 구체적으로 검사 가스가 포함된 대기 등의 검사 대상물 ⓐ가 수용된다. 검사 대상물 ⓐ의 수용 및 배출을 위해 챔버(190)에는 검사 대상물 ⓐ가 입력되는 입력부(191)와 검사 대상물 ⓐ가 출력되는 출력부(192)가 마련될 수 있다.

광원(110)에서 출력된 레이저가 챔버(190)를 통과하면 검사 가스의 농도에 따라 광속(luminous flux)이 변화하게 되며, 이때의 변화량을 측정함으로써 검사 가스의 농도를 산출할 수 있다. 챔버(190)를 통과한 레이저의 광속은 제2 광 센서(172)에서 측정될 수 있다.

변화량을 측정하기 위해서는 기준값이 필요한데, 이때의 기준값은 챔버(190)를 통과하기 전의 레이저의 광속일 수 있다. 이때의 광속은 제1 광 센서(171)에서 측정될 수 있다.

광원(110)에서 출력된 레이저가 제1 광 센서(171)와 제2 광 센서(172)로 입력되고 있는데, 이를 위해 광 분배부(140)가 이용된다.

광 분배부(140)는 광원(110)에서 출력된 레이저를 제1 레이저와 제2 레이저로 분배시킬 수 있다. 제1 레이저는 챔버(190)를 통과하지 않고 제1 광 센서(171)로 입력되는 레이저이고 제2 레이저는 챔버(190)를 통과한 후 제2 광 센서(172)로 입력되는 레이저일 수 있다.

한편, 신뢰성 있는 검사 가스의 농도 측정을 위해 제2 레이저가 챔버(190) 내에서 긴 경로를 갖는 것이 좋다. 그러나 챔버(190)의 길이를 길게 형성할 경우 분석 장치의 소형화가 어렵다. 짧은 길이로 형성되면서도 제2 레이저가 검사 대상물을 통과하는 경로를 길게 형성하기 위해 챔버(190)는 입력된 레이저를 내부에서 왕복시키는 구성을 가질 수 있다. 예를 들어 0.32m의 길이를 갖는 챔버(190) 내부에서 제2 레이저를 238/2=119번 왕복시키면 총 76m를 통과한 효과가 발생한다. 챔버(190)의 내부에 복수의 미러를 마련하고 각 미러의 각도를 적절하게 조절하면 위의 구성을 달성할 수 있다. 도 3 내지 도 5에 도시된 챔버(190)는 챔버(190) 내부에서 이루어지는 레이저의 왕복 상태를 간략화시켜 나타내었다.

챔버(190)를 통과한 제2 레이저는 챔버(190) 내에 존재하는 검사 가스에 의해 광속이 변화된다. 광속의 변화량은 제1 광 센서(171)로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 광 센서(172)로부터 출력된 제2 출력 신호의 차이값이 될 것이며, 이 변화량으로부터 검사 가스의 농도를 산출할 수 있다. 광속의 변화량 및 검사 가스의 농도는 분석부(180)에서 산출될 수 있다. 광속의 변화량으로부터 감사 가스의 농도를 산출하는 것은 예를 들어 룩업테이블을 참조하는 것일 수 있다.

도 2는 분석 장치에서 레이저의 경로를 나타낸 개략도이다.

도 2에는 검사 가스에 영향을 받는 파장의 레이저와 육안으로 확인 가능한 파장의 레이저가 생성되는 구성이 개시된다.

전자의 레이저는 제1 광원(117)에서 생성되고, 광 섬유를 경유하여 제1 레이저 조준기(111)에서 특정 방향으로 투사된다. 이때, 제1 광원(117), 광 섬유, 제1 레이저 조준기(111)가 도 1의 광원(110)을 형성한다.

후자의 레이저는 제2 레이저 조준기(112)에서 특정 방향으로 투사된다. 이때의 제2 레이저 조준기(112)는 제2 광원(119), 광 섬유가 일체로 부가된 것일 수 있다.

이와 같이 도 1의 각 광원(110)은 복수의 구성 요소를 포함하거나 단일 구성 요소로 형성될 수 있다.

광원(111, 112, 117)으로부터 출력된 레이저는 광 분배부(140)에 해당하는 빔 스플리터(149)에서 제1 레이저 ①과 제2 레이저 ②로 분배된다. 제1 레이저 ①은 챔버(190)를 거치지 않은 상태로 제1 광 센서(171)로 입력되고, 제2 레이저 ②는 챔버(190)를 거친 후 제2 광 센서(172)로 입력되고 있다.

도 3은 구체적인 분석 장치를 나타낸 개략도이다.

도 3에 도시된 분석 장치를 살펴보면 제3 레이저 조준기(113)에 출력된 레이저가 조절 수단(148)을 거쳐 빔 스플리터(149)로 입력되고 있으며, 제3 레이저 조준기(113)에서 출력된 레이저의 선 상에 제1 광 센서(171)가 배치되고 있다.

제3 레이저 조준기(113)로부터 검사 가스의 농도를 산출하기 위한 파장의 레이저와 육안으로 확인 가능한 파장의 레이저가 출력될 수 있다. 경우에 따라 전자의 레이저도 검사 가스의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 다시 말해 제3 레이저 조준기(113)로부터 출력되는 레이저의 파장은 시점에 따라 다른 파장을 가질 수 있다.

광의 파장이 다르다는 것은 동일한 곡률 반경의 렌즈를 통과할 때 초점 거리가 다르다는 것을 의미한다. 따라서, 제3 레이저 조준기(113)로부터 출력된 레이저의 초점을 제1 광 센서(171)에 맞추기 위한 수단으로 조절 수단(148)이 이용될 수 있다.

조절 수단(148)은 제3 레이저 조준기(113)로 출력되는 레이저의 길이 방향(전파 방향)을 따라 이동함으로써 서로 다른 파장을 갖는 레이저의 초점이 제1 광 센서(171)에 맞도록 할 수 있다. 조절 수단(148)은 레이저의 진행 방향으로 초점을 형성하는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다.

조절 수단(148)을 통과한 레이저는 큐빅 형상의 빔 스플리터(149)에서 제1 레이저 ①과 제2 레이저 ②로 분배되는데 제1 레이저 ①이 제1 광 센서(171)로 입력된다.

제2 레이저 ②는 제1 레이저 ①과 다른 방향으로 투사되고 핀홀부(159)로 입력된다.

핀홀부(159)는 입력된 레이저의 에너지 분포를 가우시안(Gaussian) 분포로 정형시켜 출력할 수 있다. 광원(110)에서 출력된 레이저에는 출사구의 형태에 따라 여러 잡광이 포함된다. 이에 따라 광원(110)에서 출력된 레이저는 가우시안 분포를 갖지 않는다. 이러한 레이저를 이용하여 검사 가스의 농도를 측정하면 문제가 될 수 있다.

레이저에 포함된 잡광은 핀홀부(159)에 형성된 핀홀(pinhole)을 통과함으로써 감소될 수 있다. 핀홀부(159)의 신뢰성 있는 동작을 위해 핀홀은 제2 레이저 ②의 초점에 위치하는 것이 좋다. 이를 통해 제3 레이저 조준기(113)로부터 출력된 레이저의 초점을 조절하는 조절 수단(148)은 핀홀부(159)의 동작에도 관여함을 알 수 있다.

핀홀부(159)를 거친 제2 레이저 ②는 챔버(190)로 입력되는데, 챔버(190)에서 요구하는 입력 방향과 제2 레이저 ②의 방향을 맞추기 위해 핀홀부(159)와 챔버(190) 사이에 레이저의 경로를 변화시키는 제1 미러부가 배치될 수 있다. 도 3에서 제1 미러부는 제1 미러(161), 제2 미러(162), 제3 미러(163), 제4 미러(164)를 포함하고 있다.

챔버(190)의 내부를 통과한 제2 레이저 ②는 레이저의 경로를 변화시키는 제2 미러부를 거쳐 제2 광 센서(172)로 입력될 수 있다. 이때의 제2 미러부 역시 제1 미러부와 마찬가지로 레이저 경로를 변화시키는 복수의 미러를 포함할 수 있다. 도 3에서는 제2 미러부로 제5 미러(165), 제6 미러(166), 제7 미러(167)가 마련되고 있다.

도 4는 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다.

도 4에 도시된 분석 장치는 광원(110)으로부터 수광된 레이저를 제1 레이저와 제2 레이저로 분배시키는 광 커플러를 포함할 수 있다.

이때, 제1 레이저는 제1 광 센서(171)로 입력되며, 제2 레이저는 검사 대상물이 수용되는 챔버(190)를 통과한 후 제2 광 센서(172)로 입력될 수 있다.

광 커플러는 한 줄의 광 섬유로부터 온 광 신호를 복수의 광 섬유로 나눈다든지, 반대로 복수의 광 섬유로부터의 광 신호를 한 줄의 광 섬유로 모은다든지 하기 위한 광 부품이다.

본 발명의 광 커플러는 광 분배부(140)를 형성하는 것으로 한 줄의 광 섬유로부터 온 광 신호를 복수의 광 섬유로 나눌 수 있다.

예를 들어 광 커플러는 입력된 레이저를 복수의 경로로 분배시키는 분배부, 분배부와 광원(110)을 연결하는 하나 이상의 제1 광 섬유, 분배된 각 경로에 일단이 연결되는 복수의 제2 광 섬유를 포함할 수 있다. 이때, 각 제2 광 섬유의 타단은 하나의 제3 레이저 조준기(113)에 연결될 수 있다. 이에 따르면 하나의 제3 레이저 조준기(113)로 다양한 파장의 레이저를 전파시킬 수 있다. 따라서, 제3 레이저 조준기(113)의 개수를 최소화시킬 수 있다.

도 2 내지 도 3에서는 광 분배부(140)로 큐빅 형태의 빔 스플리터(149)를 이용하고 있다. 빔 스플리터(149)는 광 커플러와 비교하여 크고, 비싸다. 또한, 제1 광 센서(171), 핀홀에 대하여 정확한 위치에 배치되어야 하므로 조립 공정이 어려운 문제가 있다.

그러나, 광 커플러에 의하면 광 커플러 내부에서 분배된 제1 레이저 ①가 출력되는 광 섬유를 직접 제1 광 센서(171)에 연결하면 되므로 조립 공정을 간소화시킬 수 있다. 또한, 광 커플러 내부에서 분배된 제2 레이저 ②가 출력하는 광 섬유를 제3 레이저 조준기(113)에 연결함으로써 제3 레이저 조준기(113)에서는 제2 레이저만 출력된다.

도 4에는 광 커플러를 광 분배부(140)로 적용함으로써 도 3의 빔 스플리터(149)의 위치에 제8 미러(168)를 배치하고 있다. 이때의 제8 미러(168)는 제3 레이저 조준기(113)에서 출력된 제2 레이저 ②의 경로를 변화시켜 핀홀부(159)로 입력되도록 한다.

이후 제2 레이저 ②의 경로는 도 3과 동일하다.

한편, 도 3의 제1 광 센서(171)와 제2 광 센서(172)는 포토 다이오드를 포함한 모듈로 구성됨으로써 크기가 클 수 있다. 이와 비교하여 도 3의 제1 광 센서(171)와 제2 광 센서(172)는 포토 다이오드 자체로 이루어짐으로써 분석 장치의 소형화에 유리하다.

수광부로부터 수광된 레이저는 검사 대상물에 포함된 검사 가스에 의해 광속(luminous flux)이 변경되는 파장을 가질 수 있다. 이때, 분석 장치는 제1 광 센서(171)의 제1 출력 신호와 제2 광 센서(172)의 제2 출력 신호의 비교를 통해 검사 가스의 농도를 산출할 수 있다.

광 커플러는 입력된 광을 다양한 경로로 분배할 수 있을 뿐만 아니라 분배된 광의 세기를 다르게 분배할 수도 있다. 예를 들어 1의 광이 입력된 경우 제1 경로로는 0.9의 광을 출력하고, 제2 경로로는 0.1의 광을 출력할 수 있다.

제1 레이저 ①은 제2 레이저 ②에 비하여 짧은 거리를 전파한 후 제1 광 센서(171)로 유입된다. 제2 레이저 ②는 챔버(190)를 거치므로 제1 레이저 ①에 비하여 상당히 긴 거리를 전파하게 된다. 이 과정에서 자연스럽게 광속이 감소되므로 이를 감안하여 제1 레이저의 광속보다 큰 광속을 갖는 것이 유리할 수 있다. 즉, 제1 레이저의 광속은 제2 레이저의 광속보다 작을 수 있다.

제1 레이저의 광속과 제2 레이저의 광속의 차이로 검사 가스의 농도를 측정하게 되는데, 이를 위해서는 검사 가스가 존재하지 않는 상태에서 제1 광 센서(171)의 출력 신호의 세기와 제2 광 센서(172)의 출력 신호의 세기를 동일하게 조정할 필요가 있다. 이를 위해 조정부가 마련될 수 있다. 참고로 조정부는 분석부(180)에 포함될 수 있다.

조정부의 동작을 위해 검사 대상물이 수용되기 전의 챔버(190)에 제2 레이저를 통과시킬 수 있다. 이 상태에서는 검사 가스에 의한 제2 레이저 광속의 변화가 없는 것으로 추정할 수 있다.

이 상태에서 조정부는 제1 광 센서(171)의 제1 출력 신호와 제2 광 센서(172)의 제2 출력 신호의 세기가 동일하도록 제1 출력 신호의 게인 및 제2 출력 신호의 게인 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 조정부는 제1 광 센서(171) 또는 제2 광 센서(172) 중 적어도 하나의 후단에 연결된 이득 조절부를 포함할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3의 핀홀부(159)는 2개의 구면 미러가 마련된 구면 미러부(150)로 대체될 수 있다. 2개의 구면 미러 중 제1 구면 미러(151)는 광 커플러와 챔버(190)의 사이에서 제2 레이저의 경로 상에 배치되고, 제2 레이저를 제1 방향으로 반사시킬 수 있다. 2개의 구면 미러 중 제2 구면 미러(152)는 제1 방향으로 반사된 제2 레이저를 제2 방향으로 반사시킬 수 있다. 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)는 도 5에 개시되고 있다.

도 5는 본 발명의 다른 분석 장치를 나타낸 개략도이다.

도 5에 도시된 분석 장치는 제2 레이저를 제1 방향으로 반사시키는 제1 구면 미러(151) 및 제1 방향으로 반사된 제2 레이저를 제2 방향으로 반사시키는 제2 구면 미러(152)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)의 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다.

또한, 제1 구면 미러(151)의 초점 거리가 L일 때, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)의 거리는 2L일 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 육안으로 확인 가능한 레이저와 검사 가스의 농도 산출을 위한 레이저를 사용할 경우 파장 차이로 인하여 초점 거리가 달라진다. 이를 위해 조절 수단(148)이 사용되는데, 조절 수단(148)은 레이저의 전파 방향을 따라 이동될 수 있어야 한다. 그러나, 구면 미러를 이용하면 파장과 상관없이 거울의 곡률 반경에 따라 초점 거리가 형성되므로 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)를 고정시킨 상태에서 다양한 파장의 레이저를 그대로 적용할 수 있다. 따라서, 조절 수단(148) 및 조절 수단(148)을 이동시키는 수단이 불필요하다.

또한, 구면 미러를 하나만 사용할 경우 입사각에 따른 코마 수차가 발생하여 레이저의 가우시안 분포가 코마처럼 흐트러지게 된다. 그러나, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)를 쌍으로 배치하면 상호적으로 발생되는 코마 수차가 서로 상쇄되므로 레이저 에너지 분포가 가우시안 분포를 추종하도록 할 수 있다. 이에 따라 핀홀부(159)가 불필요하다. 핀홀부(159)의 경우 핀홀 중심에 레이저가 통과해야 한다. 이를 위해 핀홀부(159)의 위치를 정밀하게 조절할 수 있는 수단이 추가로 마련될 필요가 있다. 그러나, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)에 의하면 이러한 수단도 배제시킬 수 있다.

또한, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)로 레이저의 전파 경로를 변화시키는 미러부의 적어도 일부를 구성할 수 있으므로, 미러부의 구성을 간소화시킬 수 있다. 일예로 도 5에서는 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)를 제외한 제1 미러부로 제a 미러(153), 제b 미러(154) 2개만 배치되고 있다. 이중에서 제a 미러(153)는 제2 방향으로 반사된 제2 레이저를 반사시켜 제b제 미러(154)로 전파시킨다. 챔버(190)를 통과한 제2 레이저는 제c 미러(155), 제d 미러(156)을 거쳐 제2 광 센서(172)로 입력될 수 있다.

한편, 도 5에는 검사 가스의 농도 산출에 사용되는 레이저를 생성하는 제1 광원(117)과 육안으로 확인 가능한 레이저를 생성하는 제2 광원(119)을 포함하고 있다. 제1 광원(117)은 검사 가스의 종류에 따라 복수로 마련될 수 있다.

또한, 도 5의 광 커플러는 제1 광원(117) 및 제2 광원(119)에 각각 연결된 광 섬유를 가질 수 있다. 또한 각 광원(110)으로부터 입력된 레이저를 분배부(가운데 X자로 경로가 형성된 직사각형 몸체)에서 제1 레이저와 제2 레이저로 분배할 수 있다. 또한 분배된 제1 레이저를 제1 광 센서(171)로 전달하는 광 섬유와 분배된 제2 레이저를 제3 레이저 조준기(113)로 연결하는 광 섬유를 가질 수 있다.

도 5는 광 커플러로 빔 스플리터(149)를 대체하고, 광 커플러에 마련된 광 섬유로 핀홀부(159)를 대체하고 있다. 이를 통해 제3 레이저 조준기(113)로부터 출사된 레이저의 빔 분배 및 정형하는 수단이 배제되고 있다.

아울러 제2 방향으로 반사된 제2 레이저가 광 경로를 변화시키는 제1 미러부(제a 미러부 및 제b 미러부)를 통해 검사 대상물이 수용되는 챔버(190)의 제1 단부(도면에서는 좌측 단부)로 입력될 수 있다.

이때, 제1 구면 미러(151)와 제2 구면 미러(152)는 챔버(190)의 몸통 옆면측 공간에 배치되고, 제1 미러부는 챔버(190)의 제1 단부측 공간에 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조에 따르면 분석 장치의 크기를 최소화시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

110...광원 111...제1 레이저 조준기
112...제2 레이저 조준기 113...제3 레이저 조준기
117...제1 광원 119...제2 광원
140...광 분배부 148...조절 수단
149...빔 스플리터 150...구면 미러부
151...제1 구면 미러 152...제2 구면 미러
153...제a 미러 154...제b 미러
155...제c 미러 156...제d 미러
159...핀홀부 161...제1 미러
162...제2 미러 163...제3 미러
164...제4 미러 165...제5 미러
166...제6 미러 167...제7 미러
168...제8 미러 171...제1 광 센서
172...제2 광 센서 180...분석부
190...챔버 191...입력부
192...출력부

Claims

수광된 레이저를 제1 레이저와 제2 레이저로 분배시키는 광 커플러;를 포함하고,
상기 제1 레이저는 제1 광 센서로 입력되며, 상기 제2 레이저는 검사 대상물이 수용되는 챔버를 통과한 후 제2 광 센서로 입력되는 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 수광 레이저는 상기 검사 대상물에 포함된 검사 가스에 의해 광속(luminous flux)이 변경되는 파장을 갖고,
상기 제1 광 센서의 제1 출력 신호와 상기 제2 광 센서의 제2 출력 신호의 비교를 통해 상기 검사 가스의 농도를 산출하는 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 레이저의 광속은 상기 제2 레이저의 광속보다 적으며,
상기 제2 레이저는 상기 검사 대상물이 수용되기 전에 상기 챔버를 통과하고,
상기 제1 광 센서의 제1 출력 신호와 상기 제2 광 센서의 제2 출력 신호의 세기가 동일하도록 상기 제1 출력 신호의 게인 및 상기 제2 출력 신호의 게인 중 적어도 하나를 조정하는 조정부;를 포함하는 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 커플러와 상기 챔버의 사이에서 상기 제2 레이저의 경로 상에 배치되고, 상기 제2 레이저를 제1 방향으로 반사시키는 제1 구면 미러; 및
상기 제1 방향으로 반사된 상기 제2 레이저를 제2 방향으로 반사시키는 제2 구면 미러;를 포함하는 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 커플러는 입력된 레이저를 복수의 경로로 분배시키는 분배부, 상기 분배부와 광원을 연결하는 하나 이상의 제1 광 섬유, 상기 분배된 각 경로에 일단이 연결되는 복수의 제2 광 섬유를 포함하고,
상기 각 제2 광 섬유의 타단은 하나의 레이저 조준기에 연결되는 분석 장치.
제2 레이저를 제1 방향으로 반사시키는 제1 구면 미러; 및
상기 제1 방향으로 반사된 상기 제2 레이저를 제2 방향으로 반사시키는 제2 구면 미러;
를 포함하는 분석 장치.
제6항에 있어서,
레이저가, 제1 광센서로 입력되는 레이저와 챔버를 통과한 후 제2 광 센서로 입력되는 레이저로 분배될 때,
상기 제2 레이저는 상기 제2 광 센서로 입력되는 레이저인 분석 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 구면 미러와 상기 제2 구면 미러의 곡률 반경은 서로 동일한 분석 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 구면 미러의 초점 거리가 L일 때, 상기 제1 구면 미러와 상기 제2 구면 미러의 거리는 2L인 분석 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 방향으로 반사된 상기 제2 레이저는 광 경로를 변화시키는 제1 미러부를 통해 검사 대상물이 수용되는 챔버의 제1 단부로 입력되며,
상기 제1 구면 미러와 상기 제2 구면 미러는 상기 챔버의 몸통 옆면측 공간에 배치되고, 상기 제1 미러부는 상기 챔버의 제1 단부측 공간에 배치되는 분석 장치.