KR20150010853A - Packing sheet, detection sensor for terahertz wave and detection apparatus using terahertz wave - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a packaging paper for a terahertz wave comprises: a terahertz wave transmission layer consisting of a material which a terahertz wave passes through; and an electric field enhancing structure to enhance an electric field by reacting to a predetermined frequency band of terahertz waves passing through the terahertz wave transmission layer.

Description

테라헤르츠용 포장지, 감지 센서 및 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치{PACKING SHEET, DETECTION SENSOR FOR TERAHERTZ WAVE AND DETECTION APPARATUS USING TERAHERTZ WAVE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a packaging sheet for a terahertz, a detection sensor, and a detection device using a terahertz wave. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002]

본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 비파괴적인 방법이면서 감도 향상을 위한 구조체를 이용함으로써, 포장 용기의 내부에 변화를 검출할 수 있는 테라헤르츠용 포장지, 감지 센서 및 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a non-destructive method using a terahertz wave and a detection device using a terahertz wrapping paper, a detection sensor, and a terahertz wave capable of detecting a change in the inside of a packaging container by using a structure for improving sensitivity .

제품이 생산자에서 소비자에게 도달하는 유통기간동안 부패나 변성, 손상을 방지할 목적으로 제품의 특성에 따라 여러 가지 포장기술이 활용되고 있다. 하지만, 유통 및 보관상의 부주의로 인해 제품내부의 내용물이 부패하거나 변성하는 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 유통과정 중에 상시적으로 제품내의 보존 상태를 모니터링할 수 있는 검출방법이 절실하며 비파괴적인 방법으로 포장 내부의 상태를 검사하는 방법은 잘 알려져 있지 않다. 적외선 카메라를 이용하여 제품의 표면온도를 측정하여 내부의 상태를 간접적으로 검사하거나, 밀리미터파를 이용하여 검사하는 방법이 보고되어 있지만, 기존 비파괴적인 방법으로는 감도가 매우 낮아 물체나 물질에 포함된 미량의 이물질이나 미량의 물리/화학/생물학적 상태 변화를 측정할 수 없는 한계가 있다. 예를 들면, 포장되어 유통중인 식품의 식중독 균 검출은 현장에서 바로 미량의 세균 변화를 측정할 수 없기 때문에, 적외선 온도 측정을 통해 미생물 증식 모델링을 통한 간접적 지표를 통해 검출하고 있다. 이에 따라 위해 세균의 종과 양 뿐만 아니라 정확성에 한계가 있으며 이러한 간접지표 검출방법은 감도가 낮아 미생물 증식이 이미 진행된 상태에서 검출된다. 따라서 선제적 대응이 어려운 한계가 있다.
Various packaging technologies are being used in order to prevent corruption, deformation and damage during the distribution period when the product reaches the consumer from the producer, depending on the characteristics of the product. However, accidents involving decaying or degenerating the contents inside the product frequently occur due to negligence in distribution and storage. Therefore, there is a need for a detection method that can monitor the preservation state at all times during the distribution process. It is not well known how to check the state of the inside of the package by non-destructive method. It has been reported that the surface temperature of the product is measured indirectly by using an infrared camera or the internal state is indirectly inspected or millimeter wave is inspected. However, since the sensitivity is very low by the existing non-destructive method, There is a limit that can not measure trace amounts of foreign substances or trace amounts of physical / chemical / biological changes. For example, detection of foodborne pathogens in packaged and distributed foods can not detect trace microbial changes immediately on site, so they are detected through indirect indices through microbial growth modeling using infrared temperature measurements. As a result, there is a limit to the accuracy and accuracy of the species and amount of harmful bacteria, and this method of detecting indirect indices is detected in a state where microbial growth has already progressed due to low sensitivity. Therefore, preemptive response is difficult.

테라헤르츠파를 이용하여 비파괴적인 방법으로 검출 감도를 향상시킬 수 있는 구조체를 이용하여 포장 용기 내부의 물리/화학/생물학적 변화를 측정하는 기술을 제공하고자 한다. It is intended to provide a technique for measuring physical / chemical / biological changes in a packaging container using a structure capable of improving detection sensitivity by a non-destructive method using a terahertz wave.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 포장지는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층 및 상기 테라헤르츠파 투과층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함한다.The terahertz wave packaging sheet according to an embodiment of the present invention includes a terahertz wave transmitting layer made of a material that transmits a terahertz wave and a terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmitting layer, Reinforced structure.

테라헤르츠파용 포장지는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질만을 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave wrapping paper may further include a filter layer combined with the electric field enhancing structure and allowing only a specific material to pass through the electric field enhancing structure.

테라헤르츠파용 포장지는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층 및 특정 물질만을 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave wrapping paper may further include an optional sensing layer which is bonded to the electric field enhancing structure and bonds only with a specific substance and a filter layer which passes only a specific substance to the selective sensing layer.

테라헤르츠파용 포장지는 테라헤르츠파 투과층 및 전계 강화 구조체의 양측면에 형성되고, 테라헤르츠파를 차단하는 테라헤르츠파 차단층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave packaging sheet may further include a terahertz wave blocking layer formed on both sides of the terahertz wave transmitting layer and the electric field strengthening structure and blocking the terahertz wave.

전계 강화 구조체는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
The electric field enhancing structure may be at least one of a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, and a photonic crystal structure.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기 내에 삽입되는 테라헤르츠파용 감지 센서는 테라헤르츠파용 감지 센서는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 기판층 및 기판층에 위에 형성되고, 기판층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함한다.In another embodiment of the present invention, a terahertz wave detection sensor inserted in a packaging container including a region through which a terahertz wave is transmitted includes a terahertz wave detection sensor comprising a substrate layer made of a material for transmitting a terahertz wave, Layer structure formed on the substrate and reinforcing the electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the substrate layer.

테라헤르츠파용 감지 센서는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질만을 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave detection sensor may further include a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and allowing only the specific material to pass through the electric field enhancing structure.

테라헤르츠파용 감지 센서는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층 및 특정 물질만을 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave detection sensor may further include an optional sensing layer which is combined with the electric field enhancing structure and bonds only with a specific substance, and a filter layer which allows only a specific substance to pass through the selective sensing layer.

전계 강화 구조체는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
The electric field enhancing structure may be at least one of a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, and a photonic crystal structure.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 테라헤르츠파 투과층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파용 포장지와, 포장지로 테라헤르츠파를 조사하는 테라헤르츠 광원 및 포장지로부터 생성된 테라헤르츠파의 특성을 검출하는 검출부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a terahertz wave detecting apparatus includes a terahertz wave transmitting layer made of a material that transmits a terahertz wave, a terahertz wave transmitting layer made of a terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmitting layer, And a detector for detecting the characteristics of the terahertz wave generated from the terahertz light source and the wrapping paper for irradiating the terahertz wave with the wrapping paper.

테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 검출된 테라헤르츠파와 기준 테라헤르츠파를 비교하여, 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있는지 여부를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.The detection apparatus using the terahertz wave may include a determination unit for comparing the detected terahertz wave with the reference terahertz wave to determine whether there is a change in the surroundings of the field enhancement structure.

판단부는 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와, 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수가 설정된 범위 이상으로 차이가 나는 경우, 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있다고 판단할 수 있다.When the resonance frequency of the detected terahertz wave and the resonant frequency of the reference terahertz wave differ by more than the set range, it is possible to judge that there is a change around the electric field enhancing structure.

포장지는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질만을 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The wrapper may further include a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and allowing only the specific material to pass through the electric field enhancing structure.

포장지는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층 및 특정 물질만을 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The wrapper may further include an optional sensing layer that is bonded to the electric field enhancing structure and bonds only with the specific material, and a filter layer that allows only the specific material to pass through the selective sensing layer.

포장지는 테라헤르츠파 투과층 및 전계 강화 구조체의 양측면에 형성되고, 테라헤르츠파를 차단하는 테라헤르츠파 차단층을 더 포함할 수 있다.
The wrapping paper may further comprise a terahertz wave blocking layer formed on both sides of the terahertz wave transmitting layer and the electric field strengthening structure and blocking the terahertz wave.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 기판층과, 기판층에 위에 형성되고, 기판층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기 내에 삽입되는 테라헤르츠파용 감지 센서와, 감지 센서로 테라헤르츠파를 조사하는 테라헤르츠 광원 및 감지 센서로부터 생성된 테라헤르츠파의 특성을 검출하는 검출부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a detection apparatus using a terahertz wave, comprising: a substrate layer made of a material that transmits a terahertz wave; and a substrate layer formed on the substrate layer, the terahertz wave having a predetermined frequency A terahertz wave detection sensor inserted in a packaging container including a region through which a terahertz wave is transmitted, the fieldhardening structure including an electric field enhancing structure for enhancing an electric field in response to a band; a terahertz light source for detecting a terahertz wave by a detection sensor; And a detector for detecting a characteristic of the terahertz wave generated from the sensor.

테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 검출된 테라헤르츠파와 기준 테라헤르츠파를 비교하여, 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함할 수 있다.The detection apparatus using the terahertz wave may further include a determination unit for comparing the detected terahertz wave with a reference terahertz wave to determine whether there is a change in the surroundings of the electric field enhancing structure.

테라헤르츠파용 감지 센서는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질만을 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.The terahertz wave detection sensor may further include a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and allowing only the specific material to pass through the electric field enhancing structure.

테라헤르츠파용 감지 센서는 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층 및, 특정 물질만을 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함할 수 있다.
The terahertz wave detection sensor may further include an optional sensing layer which is combined with the electric field enhancing structure and bonds only with a specific substance, and a filter layer which allows only a specific substance to pass through the selective sensing layer.

개시된 발명에 따르면, 테라헤르츠파 대역의 전자기파를 이용함으로써, 비파괴적인 방법으로 현장에서 실시간으로 포장 용기 내부의 변화를 검출할 수 있다.According to the disclosed invention, by using electromagnetic waves in the terahertz wave band, it is possible to detect changes in the inside of the packaging container in real time on the spot in a non-destructive manner.

또한, 테라헤르츠파를 이용하여 비파괴적인 방법으로 검출 감도를 향상시킬 수 있는 구조체를 이용함으로써, 포장 용기 내부의 변화를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
Further, by using a structure capable of improving the detection sensitivity by a non-destructive method using a terahertz wave, it is possible to more accurately detect changes in the inside of the packaging container.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 감지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 감지층에 특정 물질이 결합됨에 따라 변화되는 공진 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 포함하는 포장지의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram of a detection apparatus using a terahertz wave according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a terahertz wave detection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining a resonance frequency of a selective sensing layer according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a view for explaining an electric field enhancing structure according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a modified example of the wrapping paper including the electric field enhancing structure according to the embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining an electric field enhancing structure according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining an electric field enhanced structure according to another embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining an electric field enhanced structure according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.1 is a block diagram of a detection apparatus using a terahertz wave according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 테라헤르츠파를 이용한 검출장치(100)는 광원(110), 테라헤르츠파용 포장지(120), 검출기(130) 및 판단부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a detection apparatus 100 using a terahertz wave includes a light source 110, a terahertz wave wrapping paper 120, a detector 130, and a determination unit 140.

광원(110)은 포장지(120)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다. 예를 들면, 광원(110)은 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 테라헤르츠파란 적외선과 마이크로파의 사이 영역에 위치한 전자기파로서, 일반적으로 0.1THz 내지 10THz의 진동수를 가질 수 있다. 다만, 이러한 범위를 다소 벗어난다 하더라도, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 생각해낼 수 있는 범위라면, 본 발명에서의 테라헤르츠파로 인정될 수 있음은 물론이다.The light source 110 may irradiate the terahertz wave with the wrapping paper 120. For example, the light source 110 may be various types of devices capable of generating terahertz waves. Terahertz blue An electromagnetic wave located in the region between infrared rays and microwaves, and can generally have a frequency of 0.1 THz to 10 THz. However, it should be understood that the present invention can be considered as a terahertz wave even if it is somewhat deviated from such a range, as long as those skilled in the art can easily contemplate the present invention.

테라헤르츠파용 포장지(120)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 테라헤르츠파 투과층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시키는 전계 강화 구조체와, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층 및 특정 물질만을 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하겠다.The terahertz wave wrapping paper 120 may include a terahertz wave transmitting layer made of a material that transmits a terahertz wave and a terahertz wave transmitting layer configured to enhance a field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmitting layer an optional sensing layer for binding only to a specific material, and a filter layer for passing only a specific material through the selective sensing layer. A detailed description thereof will be described later.

검출부(130)는 테라헤르츠용 포장지(120)로부터 생성된 테라헤르츠파의 특성을 검출할 수 있다. 예를 들면, 검출부(130)는 테라헤르츠용 포장지(120)로부터 반사, 투과, 회절 또는 산란되는 테라헤르츠파의 특성을 검출할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 검출부(130)는 테라헤르츠용 포장지(120)로부터 생성된 테라헤르츠파의 세기 또는 테라헤르츠파의 공진 주파수 등을 검출할 수 있다. The detection unit 130 can detect the characteristics of the terahertz wave generated from the wrapping paper 120 for terahertz. For example, the detection unit 130 can detect the characteristics of the terahertz wave reflected, transmitted, diffracted, or scattered from the wrapping paper 120 for the terahertz. Specifically, for example, the detecting unit 130 can detect the intensity of the terahertz wave generated from the wrapping paper 120 for terahertz, the resonant frequency of the terahertz wave, and the like.

판단부(140)는 검출부(130)에서 검출된 테라헤르츠파와 기준 테라헤르츠파를 비교하여, 테라헤르츠파용 포장지(120)에 포함된 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 주변의 변화는 물리/화학/생물학적 변화를 포함할 수 있다. 물리적 변화는 온도, 부피, 형태 등의 변화를 의미하고, 화학적 변화는 물질, 가스, 수분 등의 구성 성분에 대한 정량적인 변화를 의미하고, 생물학적 변화는 미생물, 바이러스, 곰팜이 등의 개체수 변화 등을 의미할 수 있다. 변화의 정도는 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수의 차이 정도에 따라 판단될 수 있다.The determination unit 140 may compare the terahertz wave detected by the detecting unit 130 with the reference terahertz wave to determine whether there is a change in the surroundings of the electric field enhancing structure included in the wrapping paper 120. Changes in the surroundings may include physical / chemical / biological changes. Physical changes mean changes in temperature, volume, morphology, etc. Chemical changes mean quantitative changes in constituents such as substance, gas, and moisture. Biological changes include changes in microbial, virus, . ≪ / RTI > The degree of change can be judged based on the difference between the resonant frequency of the detected terahertz wave and the resonant frequency of the reference terahertz wave.

예를 들면, 판단부(140)는 검출부(130)에서 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와, 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수가 설정된 범위 이상으로 차이 나는 경우, 테라헤르츠파용 포장지(120)에 포함된 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있다고 판단할 수 있다.For example, when the resonance frequency of the terahertz wave detected by the detecting unit 130 and the resonance frequency of the reference terahertz wave are different from each other by a predetermined range or more, the judging unit 140 judges whether the resonance frequency of the terahertz wave is included in the terahertz wave wrapping paper 120 It can be determined that there is a change around the electric field strengthening structure.

또 다른 예를 들면, 판단부(140)는 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와, 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수의 차이 값에 기초하여, 테라헤르츠파용 포장지(120)에 포함된 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있다고 판단할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 판단부(140)는 차이 값에 기초하여 전계 강화 구조체 주변의 물리/화학/생물학적 변화의 정도를 판단할 수도 있다. In another example, the determination unit 140 may determine, based on the difference between the resonance frequency of the detected terahertz wave and the resonance frequency of the reference terahertz wave, It can be judged that there is a change of Specifically, for example, the determination unit 140 may determine the degree of the physical / chemical / biological change around the electric field enhancing structure based on the difference value.

또 다른 예를 들면, 판단부(140)는 특정 파장에서의 검출부(130)에서 검출된 테라헤르츠파의 세기와 기준 테라헤르츠파의 세기를 비교하여, 특정 파장에서의 검출부(130)에서 검출된 테라헤르츠파의 세기와 기준 테라헤르츠파의 세기가 설정된 범위 이상으로 차이 나는 경우, 테라헤르츠파용 포장지(120)에 포함된 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있다고 판단할 수 있다.
The determination unit 140 compares the intensity of the terahertz wave detected by the detection unit 130 at a specific wavelength with the intensity of the reference terahertz wave to determine the intensity of the detected terahertz wave at the specific wavelength, When the intensity of the terahertz wave and the intensity of the reference THz wave are different from each other in the set range, it can be judged that there is a change in the surroundings of the electric field strengthening structure included in the THz wave packaging sheet 120.

테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 테라헤르츠파 대역의 전자기파를 이용함으로써, 비파괴적인 방법으로 현장에서 실시간으로 포장 용기 내부의 변화를 검출할 수 있다.By using the terahertz wave electromagnetic wave, the detection device using the terahertz wave can detect the change in the inside of the packaging container in real time in the field in a non-destructive manner.

또한, 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치는 테라헤르츠파를 이용하여 비파괴적인 방법으로 검출 감도를 향상시킬 수 있는 구조체를 이용함으로써, 포장 용기 내부의 물리/화학/생물학적 변화를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
In addition, the detection device using the terahertz wave can more accurately detect the physical / chemical / biological change inside the packaging container by using the structure capable of improving the detection sensitivity by the non-destructive method using the terahertz wave.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기(200)는 테라헤르츠파용 포장지(201)로 둘러싸인 공간을 포함할 수 있다. 공간의 내부에는 음식물 등과 같은 물질이 삽입될 수 있다. Referring to FIG. 2, a packaging container 200 including a region through which a terahertz wave is transmitted may include a space surrounded by the wrapping paper 201 for THz. Materials such as food can be inserted into the space.

테라헤르츠파용 포장지(201)는 테라헤르츠파 투과층(202), 전계 강화 구조체(203), 선택적 감지층(204) 및 필터층(205)을 포함할 수 있다.The terahertz wave wrapping paper 201 may include a terahertz wave transmission layer 202, an electric field enhancing structure 203, an optional sensing layer 204, and a filter layer 205.

테라헤르츠파 투과층(202)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.The terahertz wave permeable layer 202 is made of a material that transmits a terahertz wave.

전계 강화 구조체(203)는 테라헤르츠파 투과층(202)을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시킬 수 있다. 예를 들면, 전계 강화 구조체(203)는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 등과 같이 전계를 강화할 수 있는 다양한 구조일 수 있다. 개구부(opening)는 슬릿(slit) 또는 홀(hole) 형태일 수 있다.The field enhancement structure 203 may enhance an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer 202. For example, the electric field enhancing structure 203 may be formed by a combination of a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure inducing surface plasmon resonance, Or the like. The opening may be in the form of a slit or a hole.

선택적 감지층(204)은 특정 물질과만 결합하는 층일 수 있다. 예를 들면, 선택적 감지층(204)은 특정 물질과 결합하는 감지 물질을 지지체에 고정한 층일 수 있다. 여기서, 감지 물질은 검출하고자하는 특정 물질과만 결합하는 물질일 수 있다. The selective sensing layer 204 may be a layer that bonds only with a specific material. For example, the selective sensing layer 204 may be a layer that fixes a sensing material to a support that bonds with a specific material. Here, the sensing substance may be a substance that binds only to a specific substance to be detected.

예를 들면, 특정 물질이 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질 등인 경우, 선택적 감지층(204)은 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질과만 결합하고, 다른 물질과는 결합을 하지 않을 수 있다. 여기서, 특정 물질은 검출하고 싶은 대상 물질을 의미한다.For example, when the specific substance is a specific ion, a specific gas, moisture, a harmful substance, etc., the selective sensing layer 204 may be bonded only with a specific ion, specific gas, moisture, . Here, a specific substance means a target substance to be detected.

또한, 선택적 감지층(204)은 포장내 온도와 부피등의 물리적 환경 변화를 감지하는 층일 수 있다. 예를 들면, 포장내 온도나 부피 등이 변화가 발생하게 되면 온도나 부피 변화에 대해 선택적으로 변화가 나타나고, 포장내 온도, 부피등의 물리적 변화가 나타나지 않을 시 선택적 감지층은 변화가 나타나지 않을 수 있다.The selective sensing layer 204 may also be a layer that senses changes in the physical environment, such as temperature and volume within the package. For example, when the temperature or the volume in the package changes, the change selectively occurs with respect to temperature or volume change. When the physical change such as the temperature or the volume in the package does not appear, the selective layer may not change have.

필터층(205)은 특정 물질만을 선택적 감지층(204)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 필터층(205)은 포장 용기(200)의 가장 안쪽에 형성될 수 있으며, 포장 용기(200)의 내부 공간에 존재하는 다양한 종류의 물질들 중 특정 물질(예를 들면, 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질)만이 선택적 감지층(204)으로 통과시킬 수 있다.The filter layer 205 may pass only a specific material to the selective sensing layer 204. For example, the filter layer 205 may be formed on the innermost side of the packaging container 200, and may be formed of a specific material (for example, a specific ion, Only certain gases, moisture, and hazardous materials) may pass through the selective sensing layer 204.

만약, 포장 용기(200) 내부의 특정 가스 변화를 검출하고 싶은 경우, 선택적 감지층(204)은 그 특정 가스만 결합할 수 있는 층을 사용하고, 필터층(205)은 가스만 통과할 수 있는 층을 사용할 수 있다. 예를 들면, 광원(210)이 포장지(201)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(220)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수를 검출할 수 있다. 판단부(미도시)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('수분이 없는 경우의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 특정 가스가 흡착된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 특정 가스가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.If it is desired to detect a specific gas change inside the packaging container 200, the selective sensing layer 204 uses a layer capable of binding only the specific gas, and the filter layer 205 is a layer capable of passing only gas Can be used. For example, when the light source 210 irradiates a terahertz wave with the packaging paper 201, the detecting unit 220 can detect the resonant frequency of the terahertz wave generated from the paper sheet 201 for terahertz. The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave generated from the wrapping paper 201 for the terahertz wave with the resonance frequency of the reference terahertz wave (the resonance frequency in the absence of moisture) If the difference is larger than the set range, it can be judged that a specific gas is adsorbed around the electric field strengthening structure. That is, the determination unit (not shown) can determine that a specific gas is generated inside the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

판단부(미도시)는 검출부(220)에서 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('특정가스가 흡착되지 않은 경우의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 특정 가스가 흡착된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 특정 가스가 생성된 것으로 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave detected by the detecting unit 220 with the resonance frequency of the reference terahertz wave ('resonance frequency when no specific gas is adsorbed'), If the difference is larger than the set range, it can be judged that a specific gas is adsorbed around the electric field strengthening structure. That is, the determination unit (not shown) can determine that a specific gas is generated in the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

또 다른 예로, 포장 용기(200) 내부의 수분의 변화를 검출하고 싶은 경우, 선택적 감지층(204)은 수분과만 결합할 수 있는 층을 사용하고, 필터층(205)은 수분만을 통과할 수 있는 층을 사용할 수 있다. 예를 들면, 광원(210)이 포장지(201)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(220)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수를 검출할 수 있다. 판단부(미도시)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('수분이 없는 경우의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 수분 생성된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 수분이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.As another example, when it is desired to detect a change in the moisture inside the packaging container 200, the selective sensing layer 204 uses a layer capable of binding only with moisture, and the filter layer 205 can pass moisture only Layer can be used. For example, when the light source 210 irradiates a terahertz wave with the packaging paper 201, the detecting unit 220 can detect the resonant frequency of the terahertz wave generated from the paper sheet 201 for terahertz. The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave generated from the wrapping paper 201 for the terahertz wave with the resonance frequency of the reference terahertz wave (the resonance frequency in the absence of moisture) If the difference is larger than the set range, it can be judged that moisture is generated around the electric field strengthening structure. That is, the judging unit (not shown) can judge that moisture is generated inside the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

판단부(미도시)는 검출부(220)에서 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('수분이 없는 경우의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 수분 생성된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 수분이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave detected by the detecting unit 220 with the resonance frequency of the reference THz wave (the resonance frequency in the absence of moisture) If the difference is larger than the range, it can be judged that moisture is generated around the electric field strengthening structure. That is, the judging unit (not shown) can judge that moisture is generated inside the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

또 다른 예로, 포장 용기(200) 내부의 온도 변화를 검출하고 싶은 경우, 선택적 감지층(204)은 열에 민감한 열감응성 염료 (thermochromic dye)를 포함한 층을 사용하고, 필터층(205)은 공기만을 통과하고 열 전달율이 낮은 재질의 층을 사용할 수 있다. 예를 들면, 광원(210)이 포장지(201)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(220)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수를 검출할 수 있다. 판단부(미도시)는 테라헤르츠용 포장지(201)로부터 생성된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('기준 온도에서의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변의 온도변화가 있음을 판단할 수 있으며 사전 설정된 공진 주파수 차이에 따른 온도변화를 확인하여 포장용기 내부 온도를 파악할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 온도변화의 발생 유무를 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.As another example, when it is desired to detect a temperature change inside the packaging container 200, the selective sensing layer 204 uses a layer containing a thermochromic dye sensitive to heat, and the filter layer 205 passes through only air And a layer of a material having a low heat transfer rate can be used. For example, when the light source 210 irradiates a terahertz wave with the packaging paper 201, the detecting unit 220 can detect the resonant frequency of the terahertz wave generated from the paper sheet 201 for terahertz. The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave generated from the wrapping paper 201 for the terahertz wave with the resonance frequency of the reference terahertz wave (resonance frequency at the reference temperature) Is greater than the set range, it can be determined that there is a temperature change around the electric field strengthening structure, and the temperature inside the packaging container can be grasped by checking the temperature change according to the preset resonance frequency difference. That is, the determination unit (not shown) can determine whether or not a temperature change has occurred inside the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

판단부(미도시)는 검출부(220)에서 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('기준 온도에서의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 온도변화가 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(200)의 내부에 온도변화의 발생 유무를 판단할 수 있다. 설정된 범위는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.
The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave detected by the detecting unit 220 with the resonance frequency of the reference THz wave (resonance frequency at the reference temperature) If there is a larger difference, it can be judged that there is a temperature change around the electric field strengthening structure. That is, the determination unit (not shown) can determine whether or not a temperature change has occurred inside the packaging container 200. The set range can be set variously by a user or the like.

도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기(300)는 테라헤르츠파용 포장지(301)로 둘러싸인 공간을 포함할 수 있다. 공간의 내부에는 음식물 등과 같은 물질이 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 3, the packaging container 300 including the area through which the terahertz wave is transmitted may include a space surrounded by the terahertz wave packaging paper 301. Materials such as food can be inserted into the space.

테라헤르츠파용 포장지(301)는 테라헤르츠파 투과층(302), 전계 강화 구조체(303), 선택적 감지층(304), 필터층(305) 및 테라헤르츠파 차단층(306)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파용 포장지(301)는 테라헤르츠파가 투과될 수 있는 테라헤르츠파 투과층(302)과 테라헤르츠파가 차단되는 테라헤르츠파 차단층(306)을 포함할 수 있으며, 테라헤르츠파 투과층(302) 및 테라헤르츠파 차단층(306)의 모양, 영역의 크기는 다양하게 변형 가능하다. 이와 같이, 포장 용기(300)의 전체가 아닌 일부분에만 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 형성할 수 있다.The terahertz wave packaging sheet 301 may include a terahertz wave transmission layer 302, an electric field enhancing structure 303, an optional sensing layer 304, a filter layer 305, and a terahertz wave blocking layer 306. 3, the terahertz wave packaging sheet 301 includes a terahertz wave transmission layer 302 through which a terahertz wave can be transmitted and a terahertz wave blocking layer 306 through which a terahertz wave is blocked And the size and shape of the terahertz wave-permeable layer 302 and the terahertz wave-blocking layer 306 can be variously modified. In this manner, a region through which the terahertz wave is transmitted can be formed only in a part of the entire packaging container 300.

테라헤르츠파 투과층(302)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.The terahertz wave permeable layer 302 is made of a material that transmits a terahertz wave.

전계 강화 구조체(303)는 테라헤르츠파 투과층(302)을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시킬 수 있다. 예를 들면, 전계 강화 구조체(303)는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 등과 같이 전계를 강화할 수 있는 다양한 구조일 수 있다.The field enhancement structure 303 may enhance an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer 302. For example, the electric field enhancing structure 303 may be formed of a metal such as a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, Or the like.

선택적 감지층(304)은 특정 물질과만 결합하는 감지물질을 지지체에 고정한 층일 수 있다. 예를 들면, 특정 물질이 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질 등인 경우, 선택적 감지층(304)은 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질과만 결합하고, 다른 물질과는 결합을 하지 않을 수 있다.The selective sensing layer 304 may be a layer that fixes the sensing material to the support, which bonds only with the specific material. For example, when the specific substance is a specific ion, a specific gas, moisture, a harmful substance, etc., the selective sensing layer 304 may be bonded only with a specific ion, specific gas, moisture or harmful substance, .

필터층(305)은 특정 물질만을 선택적 감지층(304)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 필터층(305)은 포장 용기(300)의 가장 안쪽에 형성될 수 있으며, 포장 용기(300)의 내부 공간에 존재하는 다양한 종류의 물질들 중 특정 물질(예를 들면, 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질)만이 선택적 감지층(304)으로 통과시킬 수 있다.The filter layer 305 may pass only the specific material to the selective sensing layer 304. For example, the filter layer 305 may be formed on the innermost side of the packaging container 300, and may be formed of a specific material (for example, a specific ion, Only certain gases, moisture, and hazardous materials) may pass through the selective sensing layer 304.

테라헤르츠파 차단층(306)은 테라헤르츠파 투과층(302), 전계 강화 구조체(303), 선택적 감지층(304) 및 필터층(305)의 양측면에 형성되며, 테라헤르츠파를 반사할 수 있다.The terahertz wave blocking layer 306 is formed on both sides of the terahertz wave transmitting layer 302, the electric field enhancing structure 303, the selective detecting layer 304, and the filter layer 305 and is capable of reflecting a terahertz wave .

테라헤르츠파 차단층(306)은 원래는 포장외부에서 내부로 유입되는 자외선, 가시광, 적외선, 수분, 위해물질 등으로부터 제품을 보호하기 위해, 알루미늄막과 같은 금속 재질의 층을 고분자 포장재(polyethylene; PE, polypropylene; PP)에 코팅한 것으로 금속 성분이 함유되어, 테라헤르츠파를 반사시키는 성질을 가진다.In order to protect the product from ultraviolet rays, visible light, infrared rays, moisture, and harmful substances originally flowing from the outside of the package to the inside of the THz-wave blocking layer 306, a layer of a metal such as an aluminum film is used as a polymer packing material. PE, polypropylene (PP)), which contains a metallic component and reflects terahertz waves.

비파괴 방법으로 포장지의 내부를 용이하게 검출할 수 있도록, 전체 포장지 중 특정 부분에만 테라헤르츠파 투과층(302), 전계 강화 구조체(303), 선택적 감지층(304) 및 필터층(305)로 구성된 감지창(sensing window)을 형성할 수 있다.
The detection structure composed of the terahertz wave transmission layer 302, the electric field enhancing structure 303, the selective sensing layer 304 and the filter layer 305 is formed only in a specific portion of the entire packaging paper so that the inside of the packaging sheet can be easily detected by the non- A sensing window can be formed.

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기(400)는 음료수를 담는 용기일 수 있다. 포장 용기(400)의 측면 중 일부 또는 뚜껑 부분은 테라헤르츠파용 포장지(401)로 형성될 수 있다. 이와 같이, 포장 용기(400)의 전체가 아닌 일부분에만 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the packaging container 400 including the area through which the terahertz wave is transmitted may be a container for storing beverage. A portion or the lid portion of the side surface of the packaging container 400 may be formed of the terahertz wave packaging paper 401. In this way, a region through which the terahertz wave is transmitted can be formed only in a part of the packaging container 400, not the whole.

테라헤르츠파용 포장지(401)는 테라헤르츠파 투과층(402), 전계 강화 구조체(403), 선택적 감지층(404) 및 필터층(405)을 포함할 수 있다. The terahertz wave wrapping paper 401 may include a terahertz wave transmission layer 402, an electric field enhancing structure 403, an optional sensing layer 404, and a filter layer 405.

테라헤르츠파 투과층(402)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.The terahertz wave permeable layer 402 is made of a material that transmits a terahertz wave.

전계 강화 구조체(403)는 테라헤르츠파 투과층(402)을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시킬 수 있다. 예를 들면, 전계 강화 구조체(403)는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 등과 같이 전계를 강화할 수 있는 다양한 구조일 수 있다.The field enhancement structure 403 may enhance the field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer 402. For example, the electric field enhancing structure 403 may be formed of a metal such as a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, Or the like.

선택적 감지층(404)은 특정 물질과만 결합하는 감지물질을 지지체에 고정한 층일 수 있다. 예를 들면, 특정 물질이 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질 등인 경우, 선택적 감지층(404)은 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질과만 결합하고, 다른 물질과는 결합을 하지 않을 수 있다.The selective sensing layer 404 may be a layer that fixes the sensing material to the support, which bonds only with the specific material. For example, when the specific substance is a specific ion, a specific gas, moisture, a harmful substance, etc., the selective sensing layer 404 may be bonded only with a specific ion, specific gas, moisture or harmful substance, .

필터층(405)은 특정 물질만을 선택적 감지층(304)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 필터층(405)은 포장 용기(400)의 가장 안쪽에 형성될 수 있으며, 포장 용기(400)의 내부 공간에 존재하는 다양한 종류의 물질들 중 특정 물질(예를 들면, 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질)만이 선택적 감지층(304)으로 통과시킬 수 있다.
The filter layer 405 may pass only certain materials to the optional sensing layer 304. For example, the filter layer 405 may be formed on the innermost side of the packaging container 400, and may be formed of a specific material (for example, a specific ion, Only certain gases, moisture, and hazardous materials) may pass through the selective sensing layer 304.

도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 포장지를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a wrapping paper for a terahertz wave according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 테라헤르츠파용 포장지(500)는 기준 테라헤르츠파 특성을 획득할 수 있는 제 1 영역(510)과 변화된 테라헤르츠파 특성을 획득할 수 있는 제 2 영역(520)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the terahertz wave wrapper 500 includes a first region 510 capable of obtaining a reference THz wave characteristic and a second region 520 capable of obtaining a changed terahertz wave characteristic .

제 1 영역(510)은 테라헤르츠파 투과층(511), 전계 강화 구조체(512), 감지물질을 포함하지 않는 선택적 감지층(513) 및 필터층(514)을 포함할 수 있다.The first region 510 may include a terahertz parasitic layer 511, an electric field enhancing structure 512, an optional sensing layer 513 that does not include a sensing material, and a filter layer 514.

제 2 영역(520)는 테라헤르츠파 투과층(521), 전계 강화 구조체(522), 감지 물질을 포함하는 선택적 감지층(523) 및 필터층(524)을 포함할 수 있다.The second region 520 may include a terahertz wave transmission layer 521, an electric field enhancing structure 522, an optional sensing layer 523 including a sensing material, and a filter layer 524.

각 영역에 포함된 층들의 기능은 이미 상술하였으므로 생략한다.The functions of the layers included in each area have already been described above, and thus will be omitted.

광원(미도시)이 제 1 영역(510)으로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(미도시)는 제 1 영역(510)에서 검출된 테라헤르츠파의 제 1 공진 주파수(f1)를 검출할 수 있다. 여기서, 제 1 공진 주파수(f1)는 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수가 된다. 광원(미도시)이 제 2 영역(520)으로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(미도시)는 제 2 영역(520)에서 검출된 테라헤르츠파의 제 2 공진 주파수(f2)를 검출할 수 있다. 여기서, 제 2 공진 주파수(f2)는 선택적 감지층(523)에 포함된 감지물질과 특정 물질이 결합됨에 따라 변화된 테라헤르츠파의 공진 주파수가 된다. 다시 말해, 선택적 감지층(523)에 특정 물질이 결합되면, 제 2 공진 주파수(f2)는 변한다.When a light source (not shown) irradiates the terahertz wave to the first region 510, the detection unit (not shown) can detect the first resonant frequency f1 of the terahertz wave detected in the first region 510 have. Here, the first resonance frequency f1 is the resonance frequency of the reference THz wave. When a light source (not shown) irradiates the terahertz wave to the second region 520, the detection unit (not shown) can detect the second resonant frequency f2 of the terahertz wave detected in the second region 520 have. Here, the second resonant frequency f2 is a resonant frequency of the terahertz wave changed as the specific material included in the selective sensing layer 523 is coupled to the sensing material. In other words, when a specific material is coupled to the selective sensing layer 523, the second resonant frequency f2 changes.

판단부(미도시)는 제 1 영역(510)에서 검출된 테라헤르츠파의 제 1 공진 주파수(f1)('기준 테라헤르츠파의 공진 주파수')와 제 2 영역(520)에서 검출된 테라헤르츠파의 제 2 공진 주파수(f2)를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 포장 용기(미도시)의 내부에 물리/화학/생물학적 변화가 일어난 것으로 판단할 수 있다.
(Not shown) detects a first resonance frequency f1 (a resonance frequency of a reference THz wave) of the terahertz wave detected in the first region 510 and a terahertz If the difference between the two resonance frequencies is greater than the set range, it can be judged that a physical / chemical / biological change has occurred inside the packaging container (not shown).

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 감지 센서를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a terahertz wave detection sensor according to an embodiment of the present invention.

도 6를 참조하면, 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기(600)는 음료수를 담는 용기일 수 있다. 포장 용기(600)는 측면 중 일부에 테라헤르츠파가 투과되는 영역(610)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the packaging container 600 including the area through which the terahertz wave is transmitted may be a container for storing beverage. The packaging container 600 may include a region 610 through which a terahertz wave is transmitted to a part of the side surface.

테라헤르츠파용 감지 센서(620)는 기판층(621), 전계 강화 구조체(622), 선택적 감지층(623) 및 필터층(624)을 포함할 수 있다. The terahertz wave detection sensor 620 may include a substrate layer 621, an electric field enhancing structure 622, an optional sensing layer 623, and a filter layer 624.

기판층(621)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.The substrate layer 621 is made of a material that transmits a terahertz wave.

전계 강화 구조체(622)는 기판층(621)을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시킬 수 있다. 예를 들면, 전계 강화 구조체(622)는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 등과 같이 전계를 강화할 수 있는 다양한 구조일 수 있다.The electric field enhancing structure 622 may enhance an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the substrate layer 621. For example, the electric field enhancing structure 622 may include a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance and a photonic crystal structure, Or the like.

선택적 감지층(623)은 특정 물질과만 결합하는 감지물질을 지지체에 고정한 층일 수 있다. 예를 들면, 특정 물질이 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질 등인 경우, 선택적 감지층(623)은 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질과만 결합하고, 다른 물질과는 결합을 하지 않을 수 있다.The selective sensing layer 623 may be a layer that fixes the sensing material to the support, which bonds only with the specific material. For example, when a specific substance is a specific ion, a specific gas, moisture, a harmful substance, etc., the selective sensing layer 623 may be bonded only with a specific ion, specific gas, moisture, .

필터층(624)은 특정 물질만을 선택적 감지층(623)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 필터층(624)은 포장 용기(600)의 가장 안쪽에 형성될 수 있으며, 포장 용기(600)의 내부 공간에 존재하는 다양한 종류의 물질들 중 특정 물질(예를 들면, 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질)만이 선택적 감지층(623)으로 통과시킬 수 있다.The filter layer 624 may pass only a specific material to the selective sensing layer 623. For example, the filter layer 624 may be formed on the innermost side of the packaging container 600 and may be formed of a specific material (for example, a specific ion, Only certain gases, moisture, and harmful substances) may pass through the selective sensing layer 623.

만약, 포장 용기(600) 내부의 수분의 변화를 검출하고 싶은 경우, 선택적 감지층(623)은 수분과만 결합할 수 있는 층을 사용하고, 필터층(624)은 수분만을 통과할 수 있는 층을 사용할 수 있다. 예를 들면, 광원(630)이 감지 센서(620)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(640)는 감지 센서(620)로부터 감지된 테라헤르츠파의 공진 주파수를 검출할 수 있다. 판단부(미도시)는 감지 센서(620)로부터 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수('수분이 없는 경우의 공진 주파수')를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 전계 강화 구조체 주변에 수분 생성된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(미도시)는 포장 용기(600)의 내부에 수분이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
If it is desired to detect a change in the moisture inside the packaging container 600, the selective sensing layer 623 uses a layer capable of binding only with moisture, and the filter layer 624 uses a layer capable of passing only moisture Can be used. For example, when the light source 630 irradiates the terahertz wave with the detection sensor 620, the detection unit 640 can detect the resonant frequency of the terahertz wave detected from the detection sensor 620. The determination unit (not shown) compares the resonance frequency of the terahertz wave detected from the detection sensor 620 with the resonance frequency of the reference terahertz wave ('resonance frequency in the absence of moisture'), If the difference is larger than the set range, it can be judged that moisture is generated around the electric field strengthening structure. That is, the judging unit (not shown) can judge that moisture is generated inside the packaging container 600.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 감지층에 특정 물질이 결합됨에 따라 변화되는 공진 주파수를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 7 is a view for explaining a resonance frequency of a selective sensing layer according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 테라헤르츠용 포장지(700)는 테라헤르츠파 투과층(701), 전계 강화 구조체(702), 선택적 감지층(703) 및 필터층(704)을 포함할 수 있다.7A and 7B, the terahertz wrapping paper 700 includes a terahertz wave transmission layer 701, an electric field enhancing structure 702, an optional sensing layer 703, and a filter layer 704 .

테라헤르츠파 투과층(701)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.The terahertz wave permeable layer 701 is made of a material that transmits a terahertz wave.

전계 강화 구조체(702)는 테라헤르츠파 투과층(701)을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계(field)를 강화(enhancement)시킬 수 있다. 예를 들면, 전계 강화 구조체(702)는 회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 등과 같이 전계를 강화할 수 있는 다양한 구조일 수 있다.The field enhancement structure 702 may enhance the field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer 701. For example, the electric field enhancing structure 702 may be formed by a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, Or the like.

선택적 감지층(703)은 특정 물질(705)과만 결합하는 감지물질을 지지체에 고정한 층일 수 있다. 예를 들면, 특정 물질이 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질 등인 경우, 선택적 감지층(703)은 특정 이온, 특정 가스, 수분, 위해물질과만 결합하고, 다른 물질과는 결합을 하지 않을 수 있다.The selective sensing layer 703 may be a layer that fixes the sensing material to the support, which bonds only with the specific material 705. For example, when a specific substance is a specific ion, a specific gas, moisture, a harmful substance, etc., the selective sensing layer 703 may be bonded only with a specific ion, specific gas, moisture, .

필터층(704)은 특정 물질(705)만을 선택적 감지층(704)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 필터층(704)은 포장 용기의 가장 안쪽에 형성될 수 있으며, 포장 용기의 내부 공간에 존재하는 다양한 종류의 물질들 중 특정 물질(예를 들면, 특정 이온, 특정 가스, 수분)만이 선택적 감지층(703)으로 통과시킬 수 있다.The filter layer 704 may pass only the specific material 705 to the selective sensing layer 704. For example, the filter layer 704 can be formed on the innermost side of the packaging container, and only a specific material (e.g., a specific ion, a specific gas, moisture) among various kinds of materials existing in the inner space of the packaging container May pass through the selective sensing layer 703.

도 7의 (a)는 선택적 감지층(703)에 수분이 결합하지 않은 경우이며, 도 7의 (b)는 선택적 감지층(703)에 수분이 결합한 경우이다. 이하에서는 포장 용기 내부의 수분의 변화를 검출하고 싶은 경우를 가정한다. 이 경우, 선택적 감지층(703)은 수분(705)과만 결합할 수 있고, 필터층(704)은 수분만을 통과시키고 다른 물질들(706)은 차단할 수 있다. FIG. 7A shows a case where moisture is not coupled to the selective sensing layer 703, and FIG. 7B shows a case where moisture is coupled to the selective sensing layer 703. FIG. Hereinafter, it is assumed that a change in moisture inside the packaging container is desired to be detected. In this case, the selective sensing layer 703 can only couple with the water 705, and the filter layer 704 can pass only moisture and block other substances 706.

도 7의 (a)에서 광원(710)이 포장지(700)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(720)는 테라헤르츠용 포장지(700)로부터 감지된 테라헤르츠파의 제 1 공진 주파수(f1)를 검출할 수 있다. 여기서, 제 1 공진 주파수(f1)는 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수가 된다.7A, when the light source 710 irradiates the terahertz wave with the wrapping paper 700, the detector 720 detects the first resonant frequency f1 of the terahertz wave sensed from the wrapping paper 700 for the terahertz, Can be detected. Here, the first resonance frequency f1 is the resonance frequency of the reference THz wave.

도 7의 (b)에서 광원(710)이 포장지(700)로 테라헤르츠파를 조사하면, 검출부(720)는 테라헤르츠용 포장지(700)로부터 감지된 테라헤르츠파의 제 2 공진 주파수(f2)를 검출할 수 있다. 선택적 감지층(703)에 수분(705)이 결합됨에 따라 전계 강화 구조체(702)에 특성이 변화되기 때문에, 제 2 공진 주파수(f2)는 기준 테라헤르프파의 제 1 공진 주파수와 다르게 변화된다.7 (b), when the light source 710 irradiates the terahertz wave with the wrapping paper 700, the detecting unit 720 detects the second resonant frequency f2 of the terahertz wave sensed from the wrapping paper 700 for the terahertz, Can be detected. The characteristic of the electric field enhancing structure 702 changes as the moisture 705 is coupled to the selective sensing layer 703 so that the second resonant frequency f2 is changed differently from the first resonant frequency of the reference TeraHeappe.

판단부(미도시)는 도 7의 (a)에서 얻어진 테라헤르츠파의 제 1 공진 주파수(f1)('기준 테라헤르츠파의 공진 주파수')와 도 7의 (b)에서 얻어진 테라헤르츠파의 제 2 공진 주파수(f2)를 비교하여, 양 공진 주파수의 차이가 설정된 범위보다 큰 차이가 나면 포장 용기(미도시)의 내부에 수분이 생성되었다고 판단할 수 있다.
The determination unit (not shown) compares the first resonance frequency f1 (the resonance frequency of the reference THz wave) of the terahertz wave obtained in FIG. 7A with the THz frequency of the terahertz wave obtained in FIG. If the difference between the two resonance frequencies is larger than the set range, the second resonance frequency f2 can be judged to be generated inside the packaging container (not shown).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an electric field enhancing structure according to an embodiment of the present invention.

도 8의 (a)를 참조하면, 전계 강화 구조체는 특정 파장에 대해 Guided Mode Resonance (GMR)를 일으키는 도파로 회절 격자(waveguide grating) 일 수 있다. Referring to FIG. 8A, the electric field enhancing structure may be a waveguide grating that causes Guided Mode Resonance (GMR) for a specific wavelength.

도파로 회절격자층(802)은 주어진 조건(입사광의 파장, 입사각, 도파로 두께 및 유효 굴절률 등)에서 입사되는 광을 회절 시킬 수 있다. 0차를 제외한 나머지 고차 회절파들은 도파로 회절격자층(802)에 도파 모드(guided mode)를 형성할 수 있다. 이때, 0차 반사파-투과파는 도파 모드(guided mode)와 위상 정합(phase matching)이 발생하며, 도파 모드의 에너지는 다시 0차 반사파-투과파로 전달되는 공진(resonance)이 일어나게 된다. 공진이 일어나면서, 0차 반사 회절파는 보강 간섭에 의해 100% 반사가 일어나고, 0차 투과 회절파는 상쇄간섭에 의해 0% 투과가 일어나 결과적으로 특정한 파장 대역에서 매우 날카로운 공명 곡선이 그려진다. The waveguide diffraction grating layer 802 can diffract the incident light under a given condition (wavelength of incident light, incident angle, waveguide thickness, effective refractive index, and the like). The higher order diffraction waves except for the zeroth order can form a guided mode in the waveguide diffraction grating layer 802. At this time, the zero-order reflected wave-transmission wave occurs in guided mode and phase matching, and resonance occurs in which the energy of the waveguide mode is transmitted again to the zero-order reflected wave-transmission wave. As resonance occurs, 100% reflection occurs in the 0th-order reflection diffraction wave due to constructive interference, and 0th-order transmission diffraction wave is 0% transmission due to destructive interference, resulting in a very sharp resonance curve in a specific wavelength band.

도 8의 (b)는 테라헤르츠대역에서 투명한 polymethylpentene기판(n=1.46) 위에 SU-8 photoresist로 회절격자(nH=1.80, nL=1.72, 두께=80um, 주기=200um)를 형성하고 유한차분요소법으로 계산한 GMR 계산결과이다(0.89 THz에서 공명이 발생).8 (b) shows a diffraction grating (n H = 1.80, n L = 1.72, thickness = 80 μm, period = 200 μm) formed by a SU-8 photoresist on a transparent polymethylpentene substrate (n = 1.46) in a terahertz band, The result is GMR calculation using differential factor method (resonance occurs at 0.89 THz).

도 8의 (a)에 도시된 것처럼, 커버층(801)의 유전율을 ε1이라 하고 도파로 회절격자층(802)의 유전율을 ε2 라고 하고, 맨 아래 기판층(803)의 유전율을 ε3라 하면, 도파로 회절격자층의 유전율 ε2 는 다음 수학식 1 처럼 표현이 가능하다. The dielectric constant of the cover layer 801 is? 1 , the dielectric constant of the waveguide diffraction grating layer 802 is? 2 , the dielectric constant of the lower substrate layer 803 is? 3 , The dielectric constant epsilon 2 of the waveguide diffraction grating layer can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서 εg는 회절격자를 구성하며 반복되는 두 종류의 유전율(εH, εL) 의 평균값이고, △ε은 유전율의 최대변화량, K는 격자의 파수로 2π/Λ, Λ는 격자의 주기이고, x는 원점으로부터 X축 방향으로의 거리이다. Where ε g is the mean value of the configuration of the diffraction grating, and repeating two types of dielectric constant (ε H, ε L) is, △ ε is the maximum amount of change in dielectric constant at, K is 2π / Λ, as the grid frequency Λ is the period of the grating And x is the distance from the origin to the X axis direction.

이때, 입사광의 특정한 파장과 입사각에서 도파로 회절격자가 공진, 즉, 도파로 모드가 발생되기 위해서는 도파로의 유효굴절률 N이 다음 조건을 만족하기만 하면 된다. In this case, in order for the waveguide diffraction grating to resonate at a specific wavelength and incident angle of the incident light, that is, to generate the waveguide mode, the effective refractive index N of the waveguide satisfies the following condition.

max(

Figure pat00002
)|N|<
Figure pat00003
max (
Figure pat00002
) | N | <
Figure pat00003

도파로 회절격자에서 GMR이 발생하면 회절격자근처에 전계가 집중되는 현상은 잘 알려져 있으며, 이러한 근접장 강화(near field enhancement)현상 때문에 도파로 회절격자 근처의 미세한 굴절률 변화는 전체적으로 공명 주파수의 변화로 나타나게 된다. 이러한 원리를 이용하면 도파로 회절격자 근처에 감지막을 형성하고 감지막내에서 발생하는 미세한 감지물질의 화학적-물리적 결합은 공명주파수의 변화로 나타나기 때문에 고감도의 감지원리로 활용할 수 있다. When a GMR occurs in a waveguide diffraction grating, the electric field is concentrated near the diffraction grating. Due to the near field enhancement phenomenon, the change in the refraction index near the waveguide diffraction grating appears as a change in the resonance frequency as a whole. Using this principle, the sensing film is formed near the waveguide grating, and the chemical-physical bonding of the fine sensing material within the sensing film is represented by a change in the resonance frequency, so that the sensing principle can be utilized as a high sensitivity sensing principle.

여기에서는 이러한 원리를 테라파 영역에서 적용하여, 포장지내에 테라파 영역에서 반응하는 GMR 감지소자를 형성함으로, 고감도로 테라파 감지소자를 만들 수가 있다. 특히 테라파가 가지는 비파괴 특성과 결합하여 고감도로 비파괴 검출이 가능하게 된다.Here, this principle is applied in the teraflag area to form a GMR sensing element that reacts in the teraflag area in the wrapping paper, thereby making a teraphar sensing element with high sensitivity. In particular, it combines with the nondestructive characteristic of teraflas and enables non-destructive detection with high sensitivity.

도 8의 (c)는 도파로 회절격자의 구조와 모양을 설명하기 위한 사시도이다. 8 (c) is a perspective view for explaining the structure and shape of the waveguide diffraction grating.

회절 격자는 유전체 슬랩의 표면 상에 형성된 그루브들(grooves) 또는 리지들(ridges)을 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 회절 격자는 유전체 시트 내에서 주기적으로 교대하는 굴절률(예를 들면, 위상 격자)을 가지고 있는 평면형 유전체 시트이다. 예로 든 위상 격자는 유전체 시트 내 및 그를 통과하는 주기적인 홀들의 어레이를 형성함으로써 형성될 수 있다.The diffraction grating may include grooves or ridges formed on the surface of the dielectric slab. As another example, the diffraction grating is a planar dielectric sheet having a periodically alternating refractive index (e.g., a phase grating) in the dielectric sheet. The exemplary phase grating may be formed by forming an array of periodic holes in and through the dielectric sheet.

또 다른 예를 들면, 회절 격자는 1-차원(1D) 회절 격자 또는 2-차원 회절 격자 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 1D 회절 격자는 예를 들면 단지 제1의 방향으로만(예를 들면, x-축을 따라) 주기적이고 평행한 실질적으로 직선인 그루브들의 세트를 포함할 수 있다. 2D 회절 격자의 예는 유전체 슬랩 또는 시트에서 홀들 의 어레이를 포함할 수 있고, 여기에서 홀들은 2개의 직교 방향들에 따라(예를 들면, x-축 및 y-축 양쪽을 따라) 주기적으로 이격되어 있다. 이때 2D 회절 격자는 광결정(photonic crystal)로 불리기도 한다.
As another example, the diffraction grating can include either a one-dimensional (1D) diffraction grating or a two-dimensional diffraction grating. The 1D diffraction grating may for example include a set of substantially straight grooves that are periodic and parallel only in a first direction (e.g. along the x-axis). An example of a 2D diffraction grating can include an array of holes in a dielectric slab or sheet, wherein the holes are periodically spaced (e.g. along both the x- and y-axes) according to two orthogonal directions . At this time, the 2D diffraction grating is also called a photonic crystal.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 포함하는 포장지의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a modified example of the wrapping paper including the electric field enhancing structure according to the embodiment of the present invention.

도 9의 (a)를 참조하면, 테라헤르츠파용 포장지는 테라헤르츠파 기판층(901), 제 1 유전체층(902), 도파로 회절격자층(903), 제 2 유전체층(904), 선택적 감지층(905) 및 필터층(906)을 포함할 수 있다.9A, the terahertz wave packaging sheet comprises a terahertz wave substrate layer 901, a first dielectric layer 902, a waveguide grating layer 903, a second dielectric layer 904, an optional sensing layer (not shown) 905, and a filter layer 906.

도 9의 (a)를 참조하면, 도파로 회절격자층(903)은 위쪽과 아래쪽에 유전체층(902, 904)으로 덮여 있다. 이러한 경우는, 주로 공명 곡선의 피크 주변의 사이드밴드(sideband)를 감소시키는 구조이며, anti-reflection 조건은 유전체의 두께로 결정된다. 즉, 도파로 회절격자층(903)은 공진 파장의 절반에 해당하는 두께를 가지도록 하고, 위아래의 유전층(902, 904)은 공진 파장의 사분의 일에 해당하는 두께로 설계하면 된다. 이때, 유전층(902, 904)의 굴절률은 도파로 회절격자층(903)의 유효굴절률보다는 모두 작아야한다.9 (a), the waveguide diffraction grating layer 903 is covered with dielectric layers 902 and 904 on the upper and lower sides. This case is a structure that mainly reduces the sideband around the peak of the resonance curve, and the anti-reflection condition is determined by the thickness of the dielectric. That is, the waveguide diffraction grating layer 903 may have a thickness corresponding to half of the resonance wavelength, and the dielectric layers 902 and 904 may be designed to have a thickness corresponding to one-fourth of the resonance wavelength. At this time, the refractive index of the dielectric layers 902 and 904 must be smaller than the effective refractive index of the waveguide diffraction grating layer 903.

도 9의 (b)를 참조하면, 테라헤르츠파용 포장지는 테라헤르츠파 기판층(911), 도파로(waveguide)층(912), 도파로 회절격자층(913), 선택적 감지층(914) 및 필터층(915)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9B, the terahertz wave packaging sheet comprises a terahertz wave substrate layer 911, a waveguide layer 912, a waveguide grating layer 913, an optional sensing layer 914, and a filter layer (not shown) 915).

도 9의 (b)의 구조는 입사하는 광이 회절된 후, 0차를 제외한 나머지 고차 회절파가 기판층(911)과 도파로 회절 격자층(913)의 사이에 형성된 도파로층(912)에 도파모드(guided mode)를 형성할 수 있는 구조이다. 이때, 도파로층(912)의 굴절률은 도파로 회절 격자층(913)의 유효굴절률과 기판층(911)의 굴절률보다는 커야 한다.The structure of FIG. 9 (b) differs from that of the waveguide layer 912 formed between the substrate layer 911 and the waveguide diffraction grating layer 913 after the incident light is diffracted, Mode (guided mode). At this time, the refractive index of the waveguide layer 912 must be greater than the effective refractive index of the waveguide diffraction grating layer 913 and the refractive index of the substrate layer 911.

또 다른 예를 들면, 도파로층(912)은 기판층(911)과 회절 격자층(913)의 사이가 아닌 회절 격자층(913)과 선택적 감지층(914) 사이에 형성될 수도 있다.
As another example, the waveguide layer 912 may be formed between the diffraction grating layer 913 and the selective sensing layer 914, not between the substrate layer 911 and the diffraction grating layer 913.

도 9의 (c)를 참조하면, 테라헤르츠파용 포장지는 테라헤르츠파 투과층(921), 제 1 회절 격자층(922), 제 2 회절 격자층(923), 선택적 감지층(924) 및 필터층(925)을 포함할 수 있다. 제 1 회절 격자층(922) 및 제 2 회절 격자층(923)은 겹치지 않고 교차되어 배치되도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9C, the terahertz wave packaging sheet has a terahertz wave transmission layer 921, a first diffraction grating layer 922, a second diffraction grating layer 923, an optional sensing layer 924, (925). The first diffraction grating layer 922 and the second diffraction grating layer 923 may be formed so as to be arranged so as to be crossed without overlapping.

도 9의 (c)의 구조는 제 1 회절 격자층(922) 및 제 2 회절 격자층(923)은 입사하는 광을 회절시킬 수 있으며, 제 1 회절 격자층(922)에 도파모드(guided mode)를 형성할 수 있는 구조이다. 이때, 제 1 회절 격자층(922)의 평균 굴절률은 제 2 회절 격자층(923)의 평균굴절률 및 테라헤르츠파 투과층(921)의 굴절률보다는 커야 한다.
9 (c), the first diffraction grating layer 922 and the second diffraction grating layer 923 can diffract incident light, and the first diffraction grating layer 922 has a guided mode ) Can be formed. At this time, the average refractive index of the first diffraction grating layer 922 should be greater than the average refractive index of the second diffraction grating layer 923 and the refractive index of the terahertz wave transmission layer 921.

본 실시예에서 설명한 구조 이외에도 다양한 형태로 변형가능하며, 이와 같은 구조들은 도파로층 근처에서 전계강화 효과를 유발하여 결과적으로 감도를 향상시킬 수 있다.
In addition to the structure described in this embodiment, the structure may be modified into various shapes, and such structures may induce an electric field enhancement effect in the vicinity of the waveguide layer, thereby improving the sensitivity.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining an electric field enhancing structure according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 전계 강화 구조체는 메타 물질(metamaterial)일 수 있다. 메타물질은 기본적으로 파장이하의 크기를 가지는 금속공진구조물을 격자(lattice)구조의 핵심 요소로 물질이 음의 유전률(permittivity)이나 음의 투자율(permeability)을 가지도록 설계된 인공적인 물질이다. Referring to FIG. 10, the electric field enhancing structure may be a metamaterial. Meta-material is basically an artificial material designed to have a negative permittivity or a negative permeability of a material, which is a core element of a lattice structure.

도 10 (a) 내지 도 10 (j)를 참조하면, 메타 물질은 다양한 패턴 형태를 가질 수 있다. 금속 공진 구조물은 대표적으로 얇은 금속선이거나 도 10의 여러 가지 금속 패턴과 같이 split ring resonator(SRR)를 예로 들 수 있는데, 이러한 금속 공진구조물을 격자에 일정하게 배치하면 물질의 유전율, 투자율을 임의로 조절할 수 있다.10 (a) to 10 (j), the meta-material may have various pattern shapes. The metal resonant structure is typically a thin metal line or a split ring resonator (SRR) as in the case of various metal patterns shown in FIG. 10. By arranging the metal resonant structure on the lattice constantly, the permittivity and permeability of the material can be arbitrarily adjusted have.

특히 테라헤르츠 대역에서 이러한 메타물질을 일정한 유전체 기판위에 형성하고, 메타물질에 테라헤르츠파를 입사시키면, 특정한 파장 대역에서는 공진이 발생하여 급격하게 투과도가 감소하는 영역이 발생한다. 이때, 공진 주파수는 앞에서 예시한 GMR과 마찬가지로 메타물질 근처에 배치된 선택적 감지층의 미세한 변화에 반응하여 공진주파수가 변화하게 되고, 이와 같은 공진 주파수의 변화로 물질의 변화를 검출할 수 있다.(도 7 참조)In particular, when such a meta material is formed on a certain dielectric substrate in a terahertz band and a terahertz wave is incident on the meta material, resonance occurs in a specific wavelength band and a region where the transmittance is rapidly reduced occurs. At this time, the resonance frequency changes in response to the minute change of the selective sensing layer disposed near the metamaterial, like the GMR example described above, and the change of the resonance frequency can be detected by the change of the resonance frequency. 7)

메타물질도 GMR과 마찬가지로 메타물질 근처에서 전계강화효과가 발생하여 단순하게 테라헤르츠파를 입사시키는 것보다 훨씬 고감도로 검출이 가능한 것으로 알려져 있고 본 발명에서는 이러한 원리를 적용하여 포장지에 전계강화 구조체로 메타물질을 이용하고자 한다.
It is known that the meta-material also has a field enhancement effect near the meta-material and can be detected at a much higher sensitivity than a simple terahertz wave. In the present invention, by applying this principle, We want to use materials.

도 11는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining an electric field enhanced structure according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 포장지(1100)는 기판층(1110), 금속 망(메쉬) 구조체(1120), 선택적 감지층(1130) 및 필터층(1140)을 포함할 수 있다. 금속 망 구조체(1120)는 GMR구조물과 유사하게 특정한 파장대역에서 강력한 공진이 일어나므로, 금속 망 구조체 근처에서 전계강화효과가 발생할 수 있다. 단순하게 테라헤르츠파를 입사시키는 것보다 전계강화효과를 발생시킬 수 있는 금속 망 구조체(1120)를 포장지에 결합함으로써, 고감도로 포장지 내부의 변화를 검출할 수 있다.
11, the wrapper 1100 may include a substrate layer 1110, a metal mesh (mesh) structure 1120, an optional sensing layer 1130, and a filter layer 1140. Since the metal mesh structure 1120 strongly resonates in a specific wavelength band similar to the GMR structure, an electric field strengthening effect may occur near the metal mesh structure. The change in the inside of the wrapping paper can be detected with high sensitivity by bonding the metal mesh structure 1120 which can generate the electric field enhancement effect to the wrapping paper rather than merely inputting the terahertz wave.

도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전계 강화 구조체를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining an electric field enhanced structure according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 포장지(1200)는 기판층(1210), 금속층(1220), 선택적 감지층(1230) 및 필터층(1240)을 포함할 수 있다. 금속층(1220)은 금속막에 광원의 파장 이하의 폭을 가지는 홀 또는 슬릿 모양의 구조물이 형성된 층을 포함한다. 금속층(1220)은 테라헤르츠파를 입사시키면, 입사한 테라헤르츠파는 홀이나 슬릿을 특정 파장대역에서 통과한다. 테라헤르츠파가 통과하면서, 공진 파장 이하의 홀이나 슬릿의 주변에는 강력한 전계가 형성된다. 이에 따라, 단순하게 테라헤르츠파를 입사시키는 것보다 전계강화효과를 발생시킬 수 있는 금속층을 포장지에 결합함으로써, 고감도로 포장지 내부의 변화를 검출할 수 있다.12, the wrapper 1200 may include a substrate layer 1210, a metal layer 1220, an optional sensing layer 1230, and a filter layer 1240. The metal layer 1220 includes a layer in which a hole or a slit-like structure having a width equal to or less than the wavelength of the light source is formed on the metal film. When the terahertz wave enters the metal layer 1220, the incident terahertz wave passes through the hole or slit in a specific wavelength band. As the THz waves pass, strong electric fields are formed around the holes or slits below the resonance wavelength. Accordingly, it is possible to detect a change in the inside of the wrapping paper with high sensitivity by bonding a metal layer capable of generating an electric field enhancement effect to the wrapping paper, rather than merely inputting a terahertz wave.

도시하지는 않았지만, 전계 강화 구조체는 구조물의 근처에서 전계를 강화할 수 있는 테라헤르츠 영역에서 표면 플라즈몬 공명현상을 유도하는 구조물(예를 들면, 반도체기반의 구조물 혹은 메타물질기반의 구조물) 또는 광결정 구조물도 사용될 수 있다. 마찬가지로 구조물 근처에서 전계를 강화하는 구조체로 사용될 수 있다.
Although not shown, a structure (for example, a semiconductor-based structure or a metamaterial-based structure) or a photonic crystal structure that induces a surface plasmon resonance phenomenon in a terahertz region that can enhance an electric field in the vicinity of a structure . Likewise, it can be used as a structure to strengthen the electric field near the structure.

설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The embodiments described may be constructed by selectively combining all or a part of each embodiment so that various modifications can be made.

또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
It should also be noted that the embodiments are for explanation purposes only, and not for the purpose of limitation. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치
110 : 광원
120 : 테라헤르츠용 포장지
130 : 검출부
140 : 판단부
100: Detection device using terahertz waves
110: Light source
120: wrapping paper for terahertz
130:
140:

Claims (19)

테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층; 및
상기 테라헤르츠파 투과층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파용 포장지.
A terahertz wave transmission layer made of a material that transmits a terahertz wave; And
And a field enhancement structure for enhancing an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer.
제 1 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 상기 특정 물질만을 상기 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파용 포장지.
The method according to claim 1,
Further comprising a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and allowing only the specific material to pass through the electric field enhancing structure.
제 1 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층; 및
상기 특정 물질만을 상기 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파용 포장지.
The method according to claim 1,
An optional sensing layer coupled with the electric field enhancing structure and bonded only to a specific material; And
And a filter layer passing only the specific material to the selective sensing layer.
제 1 항에 있어서,
상기 테라헤르츠파 투과층 및 상기 전계 강화 구조체의 양측면에 형성되고, 테라헤르츠파를 차단하는 테라헤르츠파 차단층을 더 포함하는 테라헤르츠파용 포장지.
The method according to claim 1,
Further comprising a terahertz wave blocking layer formed on both sides of the terahertz wave transmitting layer and the electric field strengthening structure and blocking the terahertz wave.
제 1 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체는,
회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 중 적어도 어느 하나인 테라헤르츠파용 포장지.
The method according to claim 1,
Wherein the electric field enhancing structure comprises:
Wherein at least one of a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, and a photonic crystal structure.
테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기 내에 삽입되는 테라헤르츠파용 감지 센서에 있어서,
테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 기판층; 및
상기 기판층에 위에 형성되고, 상기 기판층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파용 감지 센서.
1. A terahertz wave detection sensor inserted in a packaging container including an area through which a terahertz wave is transmitted,
A substrate layer made of a material that transmits a terahertz wave; And
And an electric field reinforcing structure formed on the substrate layer and reinforcing an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmitted through the substrate layer.
제 6 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 상기 특정 물질만을 상기 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파용 감지 센서.
The method according to claim 6,
And a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and passing only the specific material to the electric field enhancing structure.
제 6 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층; 및
상기 특정 물질만을 상기 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파용 감지 센서.
The method according to claim 6,
An optional sensing layer coupled with the electric field enhancing structure and bonded only to a specific material; And
And a filter layer passing only the specific material to the selective sensing layer.
제 6 항에 있어서,
상기 전계 강화 구조체는,
회절 격자, 메탈 메쉬, 메타물질, 광원의 파장 이하의 폭을 갖는 개구부(opening)를 포함하는 금속층, 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 구조물 및 광결정 구조물 중 적어도 어느 하나인 테라헤르츠파용 감지 센서.
The method according to claim 6,
Wherein the electric field enhancing structure comprises:
At least one of a diffraction grating, a metal mesh, a metamaterial, a metal layer including an opening having a width equal to or less than the wavelength of the light source, a structure for inducing surface plasmon resonance, and a photonic crystal structure.
테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 상기 테라헤르츠파 투과층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파용 포장지;
상기 포장지로 테라헤르츠파를 조사하는 테라헤르츠 광원; 및
상기 포장지로부터 생성된 테라헤르츠파의 특성을 검출하는 검출부를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
A terahertz wave transmission layer made of a material that transmits a terahertz wave and a terahertz wave transmitted through the terahertz wave transmission layer, and an electric field enhancing structure for enhancing an electric field in response to a predetermined frequency band of the terahertz wave transmission layer. ;
A terahertz light source for irradiating the terahertz wave with the packaging paper; And
And a detector for detecting a characteristic of the terahertz wave generated from the wrapping paper.
제 10 항에 있어서,
상기 검출된 테라헤르츠파와 기준 테라헤르츠파를 비교하여, 상기 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
11. The method of claim 10,
And a determination unit comparing the detected terahertz wave with a reference terahertz wave to determine whether there is a change around the electric field enhancing structure.
제 11 항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 검출된 테라헤르츠파의 공진 주파수와, 상기 기준 테라헤르츠파의 공진 주파수가 설정된 범위 이상으로 차이가 나는 경우, 상기 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있다고 판단하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein,
Wherein the resonance frequency of the detected terahertz wave and the resonant frequency of the reference terahertz wave are different from each other by more than a predetermined range.
제 10 항에 있어서,
상기 포장지는
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 상기 특정 물질만을 상기 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
11. The method of claim 10,
The wrapping paper
And a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and passing only the specific material to the electric field enhancing structure.
제 10 항에 있어서,
상기 포장지는,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층; 및
상기 특정 물질만을 상기 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein,
An optional sensing layer coupled with the electric field enhancing structure and bonded only to a specific material; And
And a filter layer passing only the specific material to the selective sensing layer.
제 10 항에 있어서,
상기 포장지는
상기 테라헤르츠파 투과층 및 상기 전계 강화 구조체의 양측면에 형성되고, 테라헤르츠파를 차단하는 테라헤르츠파 차단층을 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
11. The method of claim 10,
The wrapping paper
And a terahertz wave blocking layer formed on both sides of the terahertz wave transmitting layer and the electric field strengthening structure and blocking the terahertz wave.
테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 기판층과, 상기 기판층에 위에 형성되고, 상기 기판층을 투과한 테라헤르츠파 중 미리 설정된 주파수 대역에 반응하여 전계를 강화시키는 전계 강화 구조체를 포함하는 테라헤르츠파가 투과되는 영역을 포함하는 포장 용기 내에 삽입되는 테라헤르츠파용 감지 센서;
상기 감지 센서로 테라헤르츠파를 조사하는 테라헤르츠 광원;및
상기 감지 센서로부터 생성된 테라헤르츠파의 특성을 검출하는 검출부를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
A substrate layer made of a material that transmits a terahertz wave; and an electric field reinforcing structure formed on the substrate layer and reinforcing an electric field in response to a predetermined frequency band of a terahertz wave transmitted through the substrate layer, A terahertz wave detection sensor inserted in a packaging container including an area through which waves are transmitted;
A terahertz light source for irradiating a terahertz wave with the detection sensor;
And a detector for detecting a characteristic of the terahertz wave generated from the detection sensor.
제 16 항에 있어서,
상기 검출된 테라헤르츠파와 기준 테라헤르츠파를 비교하여, 상기 전계 강화 구조체 주변의 변화가 있는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
17. The method of claim 16,
And a determination unit comparing the detected terahertz wave with a reference terahertz wave to determine whether there is a change around the electric field enhancing structure.
제 16 항에 있어서,
상기 테라헤르츠파용 감지 센서는
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 상기 특정 물질만을 상기 전계 강화 구조체로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
17. The method of claim 16,
The terahertz wave detection sensor
And a filter layer coupled to the electric field enhancing structure and passing only the specific material to the electric field enhancing structure.
제 16 항에 있어서,
상기 테라헤르츠파용 감지 센서는,
상기 전계 강화 구조체와 결합되고, 특정 물질과만 결합하는 선택적 감지층; 및
상기 특정 물질만을 상기 선택적 감지층으로 통과시키는 필터층을 더 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 검출 장치.
17. The method of claim 16,
The terahertz wave detection sensor comprises:
An optional sensing layer coupled with the electric field enhancing structure and bonded only to a specific material; And
And a filter layer passing only the specific material to the selective sensing layer.
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