KR20170005361A

KR20170005361A - 휴대용 형광분석장치

Info

Publication number: KR20170005361A
Application number: KR1020160033704A
Authority: KR
Inventors: 김한석; 박진근; 윤명훈; 이승우
Original assignee: 테크밸리 주식회사
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2017-01-12
Also published as: KR101703832B1

Abstract

본 발명은 휴대가 가능한 형광분석장치에 대한 것으로서, 방출부(102)와, 방사선의 출사부가 방출부의 검사위치를 지향하도록 배치되는 튜브(110), 방출부의 검사위치를 지향하고 형광이 입력되는 검출부(130), 상기 튜브와 검출부 또는 방사선경로와 형광경로의 사이에 배치되는 광센서부(200)를 포함하며, 상기 광센서부는 튜브의 작동 전에 외부로부터 유입되는 가시광에 대한 광량을 검출하여 검사위치에 대한 샘플의 정확한 위치를 확인하도록 하는 휴대용 형광분석장치를 제공한다.

Description

휴대용 형광분석장치{PORTABLE XRF APPARATUS}

본 발명은 물질 또는 물체의 광학적 검사에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 종래의 휴대용 분석장치를 개선하여 정밀한 검사가 가능하면서도 안전성이 높은 휴대용 형광분석장치에 관한 것이다.

샘플인 시료 또는 금속 등에 대한 정량적 및/또는 정성적 분석을 위하여 분광분석장치를 많이 이용한다. 일반적으로 분광분석장치는 빛의 파장에 따른 분포도를 측정하는 장치로서, 파장별로 빛이 테스트 샘플에 흡수, 투과 및 반사하는 정도를 검출해낼 수 있으므로 빛과 반응하는 모든 물질의 물리화학적 특성을 검사하는 데 사용되고 있다.

일반적인 분광분석장치는 특정 파장의 광을 방출하는 광원과, 광원으로부터 방출되어 샘플에 조사된 광을 감지하는 분광센서로 구성된다.

한편, 샘플의 측정에 사용되는 다른 분석 방법으로 형광분석법이 최근에 많이 사용되고 있다. 형광분석법은 생명공학(DNA/Protein/Cell 증식분석, Histamine 분석, Algae Monitor), 환경시료분석(폐수, 지표수 Tracer, 탄화수소화합물 검출, 용존산소량 측정 등), 염료 및 발광체 분석 등 분야에서 널리 사용되는 방식으로 알려져 있으며, macromolecule의 특성과 다른 물질과의 상호작용을 연구하는데도 사용된다.

이러한 형광분석법에 활용되는 형광은 매우 민감도가 높고 적은 양의 샘플로도 분석이 가능하므로 macromolecule의 conformation, 결합부위, 용매와의 작용, flexibility, 분자상호간의 거리 등을 연구하는데 특히 유용하다. 형광분석의 원리는 빛의 흡수에 의해 여기 상태에 도달한 분자가 에너지를 잃어 다시 안정된 기저상태로 돌아가는 변환과정을 거치는데 분자의 충돌 등에 의해 열로 에너지를 방출하는 무방사 전이 또는 분자간 에너지 이동에 기인한다.

그러나, 소정의 구조를 갖는 분자에서는 에너지를 다시 빛으로 방사하는 특성을 가지는 것이 있으며, 이러한 전이 과정들이 발생되면서 발생하는 광을 형광이라 하며 이러한 분자를 형광물질이라고 칭한다. 이러한 방사광의 스펙트럼 형태로부터 각 물질의 정성분석이나 강도에 의한 정량분석을 수행할 수 있는 것이다.

상술된 형광분석법은 분광분석법에 비하여 응용의 범위는 한정되어 있지만 그 감도는 분광 광도법보다 높기 때문에 다양한 환경에서 정밀한 검사를 수행할 때 유용하게 활용된다.

최근에는 다양한 산업환경에서 즉시적으로 물체의 성분 분석이 가능하도록 휴대가 가능한 형광분석장치가 사용된다.

*X선 형광 분석(X-ray Fluorescence, 이하 'XRF')도 일반적인 형광 분석과 동일한 메카니즘을 가진다. 단, 물질에 입사하는 빛이 X선 영역에 해당하고, 물질에서 발생한 형광도 X선 영역에 해당한다.

그러므로, XRF 신호는 물질을 구성하고 있는 원소에 따라 다른 에너지를 가진다. 따라서, 물질의 XRF 신호를 분석하여, 그 물질을 구성하고 있는 원소 및 그 원소의 비율을 정밀하게 확인할 수 있다.

일반적으로 XRF 신호는 비금속이 아닌, 금속 그 중에서도 중금속에서 강한 신호가 발생한다고 알려져 있다. 이러한 특성을 활용하여, 광물의 함유 금속 확인, 합금의 성분비 확인 및 환경 오염 중금속 스크리닝 등에 주로 사용된다.

공개특허 제10-2011-0078149호는 종래기술의 휴대용 형광분석장치를 개시하고 있으며, 도 1은 휴대용 형광분석장치의 개괄적인 형태를 나타낸다.

일반적인 휴대용 형광분석장치의 경우 접촉부(31)를 구비하고, 손잡이(45)에는 스위치가 구비된 형태로 구성된다.

본체(40) 내부에는 튜브(11)와 검출기(21)를 구비하여 출사된 광이 형광으로서 다시 입력되고 이를 분석함으로써 성분을 알 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 종래의 휴대용 형광분석장치는 방출구를 시험 대상 물체에 눈대중으로 인접시킨 이후에 스위치를 통하여 수동으로 작동되는 구조를 가지고 있기 때문에 물체 또는 시료와의 거리에 따라 정확한 위치를 잡기 어려운 문제가 있었다.

또한, 고정된 구조의 분석장치들과는 달리 사실상 외부로 차폐할 수 있는 구조를 가지지 않기 때문에 바람직하지 않은 피폭의 문제도 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 샘플과의 정확한 위치관계를 확인할 수 있으면서도 바람직하지 않은 피폭의 문제를 방지하고 정확한 분석이 가능한 휴대용 형광분석장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 휴대가 가능한 형광분석장치로서, 방출부(102)와, 방사선의 출사부가 방출부의 검사위치를 지향하도록 배치되는 튜브(110), 방출부의 검사위치를 지향하고 형광이 입력되는 검출부(130), 상기 튜브와 검출부 또는 방사선경로와 형광경로의 사이에 배치되는 광센서부(200)를 포함하며, 상기 광센서부는 튜브의 작동 전에 외부로부터 유입되는 가시광에 대한 광량을 검출하여 검사위치에 대한 샘플의 정확한 위치를 확인하도록 하는 휴대용 형광분석장치를 제공한다. 따라서, 검사의 정확성이 향상되고 피폭의 위험이 저감된다.

상기 방출부의 샘플의 검사위치에 대응되도록 가시광의 외부로부터 유입이 가능하도록 형성되는 광감지홀(103)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 하우징 내부의 전방측에 위치되며 최소한 튜브의 출사부와 검출부를 감싸면서 방사선경로와 형광경로 및 광센서부로 유입되는 가시광의 경로가 형성되는 내측차폐부(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 다른 실시예로서, 방출부의 검사위치를 감싸도록 전방으로 돌출형성되는 외측차폐부(140)를 더 포함하며, 상기 외측차폐부는 광센서부에 의한 가시광판단 과정에서 외부로부터 광센서부로 유입되는 가시광을 차폐하고, 형광분석과정에서 외부로 유출되는 방사선을 차폐하는 것을 특징으로 하는 휴대용 형광분석장치를 제공한다.

또한, 튜브의 작동 전에 광센서부에 의한 가시광판단 과정에서 광량이 설정값보다 작은 경우 이용자에게 검사의 가능여부를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 알림수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가시광판단 과정에서 광량이 설정값보다 작은 경우 즉시적으로 튜브를 작동하여 샘플을 분석하도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기된 본 발명에 따른 휴대용 형광분석장치는 휴대용 분석장치의 특성상 정확한 위치의 확인이 사실상 불가능한 문제를 극복하여 광학적인 방식으로 위치의 확인을 할 수 있도록 함으로써 정확한 검사가 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 샘플과 방출부의 밀착 상태를 정확하게 유지할 수 있도록 함으로써 외부 피폭의 위험을 최소화하여 안전하고, 구조적으로도 종래의 컴팩트한 부피를 증가시키지 않기 때문에 기능적으로 향상되면서도 휴대성이 보장될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 형광분석장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 휴대용 형광분석장치의 개념도이다.
도 3은 도 2의 헤드부를 더욱 확대하여 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 휴대용 형광분석장치의 헤드부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 휴대용 형광분석장치에 의한 일실시예의 형광분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 휴대용 형광분석장치에 의한 다른 실시예의 형광분석방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 휴대용 형광분석장치를 상세히 설명한다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 기본적인 개념에 따른 휴대용 형광분석장치를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명에서는 휴대용 형광분석장치(100)가 광센서를 구비하여 형광분석과정 전에 방출부가 정확한 위치로 위치하였는지를 확인하고 안전하고 정확한 위치상태에서 샘플을 분석할 수 있는 개념을 제시한다.

따라서 본 발명은 손잡이와 스위치가 구비되는 휴대용 형광분석장치로서, 하우징(101)과, 방출부(102)를 지향하는 튜브(110)과, 이에 고전압을 공급하는 전력시스템(120)과, 샘플에서 되돌아오는 형광을 감지하는 검출부(130)와, 방출부(102) 측에서 외부의 광량을 측정하여 샘플과의 밀착 여부를 감지하는 광센서부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 대략 하우징(101)의 내부에 튜브(110)와 검출부(130) 및 광센서부(200)가 수용되는 형태로서 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(101)은 상기 구성들을 고정하거나 수용하는 프레임이나 커버 등의 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 구성하는 튜브, 전력저장 및 발생장치 등은 다양한 종래기술의 구성들이 적용될 수 있으며, 하우징(101)으로부터 연장되는 손잡이와 이에 구비되는 스위치들은 편의상 생략하였으나 당업자가 용이하게 이를 적용할 수 있음에 유의하여야 한다. 종래기술에서 설명한 바와 같이 본 발명은 손잡이가 구비되는 형태는 물론 이동이 가능한 크기와 형태를 가진다면 파지 형태의 손잡이가 생략되어 소정의 위치에 고정되어 사용될 수 있는 경우도 본 발명의 개념에 포함될 것이다.

전력저장장치는 손잡이 또는 하우징 내부에 수납되거나 탈착될 수 있는 형태로 결합될 수 있고, 니켈카드뮴(NiCd)과 같은 배터리가 전원장치로 사용될 수 있으며, 상기 하우징(20)이 내부에 전력시스템을 구비하지 않고 외부의 전력을 유선 또는 무선으로 연결하여 사용될 수도 있음은 물론이다.

전력시스템(120)은 이러한 전력저장장치를 포함할 수도 있으며, 튜브(110)에 고전압을 제공하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 전력시스템은 저전압을 약 20kV의 고전압으로 변환할 수 있는 컨버터로서 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 복수개의 콘덴서와 다이오드가 조합되어 소정의 변압기(미도시)로부터 입력되는 전압을 정류 및 배압하는 콕크로프 월튼 증배기 회로로, 출력부에 직렬 연결된 복수개의 저항을 더 구비하여 기판 상에 구현된다. 각 저항마다 콘덴서를 병렬 연결하여 구성되는 것이 바람직하다. 이렇게 변환되는 전압의 범위는 튜브(110)가 방사선을 방출하기 위한 전압의 범위에 따라 선택적으로 이루어질 수 있다.

튜브(110)는 필라멘트관을 구비하여 전력시스템(120)으로부터 고전압이 공급됨에 따라 엑스선을 발생시키는 장치로서, 금속판이 배치되는 측이 방출부(102)를 지향하고 전극이 있는 측이 전력시스템(120)에 연결되도록 배치되도록 인접하여 배치된다. 다만, 상기 튜브(110)는 다양한 작동방식과 구성의 엑스선관이 적용될 수 있을 것이다.

검출부(130)는 샘플로부터 돌아오는 형광을 감지하는 장치로서 다양한 검출장치들이 선택적으로 적용될 수 있으며, 방출부(102)에 인접된 외부를 지향하여 배치되되 지향되는 각도는 튜브(110)의 금속판이 배치되는 출사부의 지향 방향과 소정의 경사를 형성하게 된다. 이러한 배치관계에 대하여서는 후술하도록 한다.

하우징(101)은 전체적으로 내부에 튜브(110) 및 검출부(130)와 전력시스템(120)을 고정하며 특히 튜브(110)의 출사부 측에서의 바람직하지 않게 노출되는 방사선을 차폐할 수 있는 재질로 이루어지거나 내부에 이러한 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 튜브(110)와 검출부(130)가 배치되고 방출부(102)가 결합되는 측을 헤드부로 정의하도록 한다.

본 발명의 개념에서는 상기 방출부(102)측이 샘플에 인접 또는 밀착했는지 여부를 광학적으로 감지할 수 있는 추가적인 구성을 구비하며, 이를 위하여 광센서부(200)가 하우징(101)의 헤드부 내부에 또는 방출부에 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 설명에서 샘플이란 시료나 입자는 물론 형광체 분석이 필요한 다양한 물체들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 광센서부(200)가 감지하는 광은 다양한 파장을 포함할 수 있는데 기본적으로 밀착 또는 인접에 대한 판별이 용이한 가시광을 의미한다.

이러한 광센서부(200)는, 광량의 감지를 위하여 CdS(황화카드뮴셀)이나 포토트랜지스터(Photo Transistor) 등 다양한 재질 또는 부재들이 사용될 수 있으며, CdS의 경우는 조사되는 빛의 양에 따라 저항값이 변화되어 광량이 감지될 수 있다.

예를 들어, 상기 CdS는 대부분 5Ω(오옴) 내지 250KΩ(킬로오옴)의 저항값을 가지고 있으며, 이는 빛의 조사량을 감지하여 작동하는 것으로, 어두운 상태에서는 높은 저항값을 가지고 있다가 CdS표면에 조사되는 빛이 밝아질수록 자체의 내부 저항값이 낮아지는 성질을 이용한 이른바, 라이트(Light)-온(On)형을 사용할 수 있다.

다만, 본 발명에서는 휴대용 형광분석장치(100)로서의 사용을 위하여 컴팩트한 크기를 가지는 것이 바람직하고 튜브(110) 및 검출부(130)의 배치와 작동에 장애를 주지 않을 수 있는 광센서부(200)의 배치가 필요하다.

따라서, 광센서부(200)는 반도체 광센서칩이 적용되는 것이 배치의 자유도 및 효율성을 고려하여 바람직하며 예를 들어, CCD(Charge Coupled Device) 화상 센서 칩이나 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 화상 센서 칩이 적용될 수 있다.

상기 광센서부(200)는 튜브(110)와 검출부(130)의 배치 또는 엑스선이나 형광의 경로에 지장을 주지 않으면서도 밀착여부를 정확하게 측정할 수 있는 위치에 배치되는 것이 중요하다. 이를 위하여 상기 광센서부(200)가 방출부(102)에 인접하여 배치되되 튜브(110)로부터의 방사선과 검출부(130)로 입사되는 형광의 교차지점 즉, 샘플의 정확한 위치지인 검사위치를 지향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 도면에 도시된 바와 같이 측면상 방출부(102)에서 튜브(110)와 검출부(130)가 지향하는 교차지점을 지향하도록 높이관계에서 튜브(110)와 검출부(130)의 사이 지점에 위치되는 것이 가장 바람직한 것이다.

따라서, 샘플의 위치를 지향하도록 하우징(101)의 전방 또는 방출부(102)에는 외부 가시광의 유입이 가능한 광감지홀(103)이 구비되고 이러한 광감지홀(103)은 가시광이 광센서부(200)로 입력될 수 있도록 가시광 통로로서 기능하게 된다.

도면에 도시된 경우 방출부(102)가 헤드부 전면을 덮도록 구성되어 있기 때문에 대략 그 높이방향 중심측에 광감지홀(103)이 형성되어 있으나 검출부(130)와 튜브(110)측에 각각 소정의 커버 형태로서 구비될 수도 있고 이 경우 광감지홀(103)은 헤드부를 구성하는 하우징(101)에 형성되는 홀일 수도 있다.

상기 광센서부(200)는 외부로부터 유입되는 가시광을 감지하기 때문에 샘플과 방출부(102)가 밀착될수록 광량이 적어지므로 밀착 또는 인접상태를 감지된 광량을 통하여 확인할 수 있다. 이상적으로 광감지홀(103)이 완전히 샘플에 밀착되는 경우 광량은 0에 가까울 것이나, 실제의 사용에 있어서 어느 정도의 광유입이 있을 수 있기 때문에 튜브(110)가 작동할 수 있는 소정의 설정값을 두고 외부로부터 유입되는 광량이 이보다 적은 경우에만 작동을 하도록 허용하거나 이를 표시할 수 있다.

경우에 따라 상기 방출부(102)의 다른 부위에 LED와 같은 광발생수단을 구비하여 가시광량이 적은 경우 이를 통하여 밀착여부를 확인할 수도 있을 것이다. 경우에 따라 상기 광센서부(200)는 적외선이나 자외선을 측정하는 센서로서 구성되는 경우도 고려될 수 있다.

본 발명의 개념에 따르는 경우 광센서부(200)가 가장 효율적인 위치관계를 가지면서도 방출부(102)측에 정확한 샘플과의 위치관계가 확인될 수 있는 이점을 가지게 된다. 특히, 파지상태에서의 사용이 많은 휴대용 형광분석장치(100)의 특성상 샘플에의 대략적인 위치만을 확인하여 스위치를 작동하고 방사선을 방출하기 때문에 샘플과의 밀착상태의 확인은 피폭의 관점에서도 더욱 중요한 의미를 가진다.

특히, 광감지홀(103)이 정확한 샘플의 검사위치인 방사선과 형광의 교차지점을 지향하여 배치되기 때문에 샘플에 대한 정확한 검사가 가능한 휴대용 형광분석장치(100)의 위치를 확인할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

한편, 바람직하지 않은 외부로의 방사선의 유출이나 광센서부(200)로의 유입에 의한 장애를 발생시키지 않도록 상기 헤드부에는 내측차폐부(300)가 구비될 수 있다. 이러한 내측차폐부(300)는 엑스선의 흡수율이 높은 재질로서 이루어질 수 있는데, Pb, Ta, W, Bi, Ba나 이들의 화합물 또는 혼합물로 이루어질 수 있다. 또한, 제1실시예에서와 마찬가지로 휴대성을 고려하여 납(Pb)로 충전된 아크릴 재질로서 이루어질 수도 있음은 물론이다.

도면의 도시사항과 같이 내측차폐부(300)는 튜브(110)의 최소한 출사부측과 검출부를 감싸도록 배치될 수 있다. 이러한 내측차폐부(300)에는 튜브(110)로부터 대략 광감지홀(103)이 배치되는 부위까지 방사선의 투과가 가능한 방사선경로(참조번호 미표시)와, 광감지홀(103)로부터 검출부(130)로 형광의 입사가 가능한 형광경로(참조번호미표시)를 포함할 수 있다.

상기 방사선경로와 형광경로는 광센서부(200)의 배치와 교차되지 않는 것이 바람직하며, 광센서부(200)는 광감지홀(103)에 인접배치하는 경우는 교차지점이 발생하기 때문에 광감지홀(103)로부터 연장되는 소정의 유입홀을 구성하고 방출부(102)에서 후방으로 이격된 위치에 광센서부(200)가 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 도면에 도시된 사항은 일예시로서 반드시 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.

이러한 유입홀(301)은 내측차폐부(300)에 중공의 형태로 형성될 수도 있으나, 상기 내측차폐부(300)가 생략된 경우 튜브(110)를 구성하는 구조물과 검출부(130)를 구성하는 구조물의 사이에 형성되는 관형태로 구성될 수도 있다.

도 3은 상기된 본 발명의 휴대용 형광분석장치의 헤드부를 확대하여 나타내는 측면도이다.

상술한 바와 같이 방출부(102)의 소정의 인접위치를 지향하여 튜브(110)와 검출부(130)가 배치되는데, 대략적으로 튜브(110)와 검출부(130)의 사이에 광센서부(200)가 배치되고 외부의 광유입을 위하여 광감지홀(103)이 샘플과 밀착되거나 인접되는 외부에 형성될 수 있다.

상기 광감지홀(103)은 중공의 관 형태로 구성될 수 있으나 외부 가시광이 유입되면 족하기 때문에 유리나 아크릴과 같은 광투과성재질로서 형성될 수도 있다.

아래에서는 본 발명의 기본적인 실시예에서 방사선(a), 형광(b) 및 가시광(c)의 경로의 관점에서 추가적으로 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이 광센서부(200)는 컴팩트한 부피 및 효율적인 작동위치를 고려하여 튜브(110)의 검출부(130)의 사이 또는 튜브(110)가 지향하는 방사선경로와 검출부(130)가 지향하는 형광경로의 사이에 배치되는 것이 바람직함은 상기한 바와 같다.

방출부(102)를 평판 형태로 결정하고, 방출부(102)의 대략 중심측에 샘플이 밀착되는 경우 튜브(110)가 지향하는 방사선(a)의 가상 경로와 검출부(130)가 지향하는 형광(b)의 가상 경로는 해당 밀착 부위에 교차하게 된다.

이러한 부위는 정확하게는 방출부(102)의 바로 외면에 형성될 수 있는데, 검사의 정확성 향상을 위하여 상기 광센서부(200)로 가시광이 유입될 수 있는 광감지홀(103)은 이러한 방사선(a)과 형광(b)의 교차 지점인 검사위치에 대응되어 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라 광센서부(200)에 유입되는 가시광(c)의 경로는 상기 교차 지점을 지나는 광으로 이해될 수 있는 것이다.

상기의 예에서는 광센서부(200)가 방출부(102)로부터 내측으로 소정 간격 이격되고 광감지홀(103)로부터 유입되는 외부의 광이 내측으로 소정의 광경로인 유입홀을 통하여 진입되는 형태가 도시되었다. 이는 광센서부(200)의 위치가 방사선경로와 형광경로에 장애가 되지 않을 수 있는 배치상태를 의미한다.

그러나, 엑스선의 투과성을 고려하면, 특히 반도체 칩으로서 광센서부(200)가 형성되는 경우 재질에 따라 상기 광센서부(200)는 광감지홀(103)에 바로 밀착되어 배치될 수도 있다. 이러한 개념은 도 4와 관련한 도면에 나타나있다.

한편, 상기와 같은 형태를 가지는 경우 불규칙한 모양의 샘플이나 파지상태 등의 환경요소에 따라 정확한 가시광의 밀폐가 어려운 경우가 발생할 수 있다. 이는 다시말하면 샘플의 검사 부위에서 방사선이 유출되어 인체에 피폭이 가능한 상태를 의미하기 때문에 본 발명의 추가적인 실시예에서는 이를 더욱 효과적으로 대처할 수 있는 구성에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 휴대용 형광분석장치의 헤드부를 나타내는 도면이다.

튜브(110), 검출부(130) 및 광센서부(200)와 관련하여 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 추가적인 개념에서는 방출부(102)의 검사부위, 즉 방사선(a)과 형광(b)의 가상 선의 교차 지점을 중심으로 하여 외주측을 감싸는 형태로서 전방으로 더욱 돌출되는 외측차폐부(140)를 더 포함한다.

상기 외측차폐부(140)는 외부로부터의 가시광 유입을 억제하는 한편, 방사선의 외부 피폭을 방지하도록 기능할 수 있기 때문에 방사선의 흡수율이 높은 재질로서 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 외측차폐부(140)는 소정의 연성을 가진 재질로 형성되어 샘플과의 밀착성을 보장할 수 있고, 형상은 샘플의 검사위치나 휴대용 형광분석장치(100)의 전체적인 형상 내지는 헤드부나 방출부(102)의 형상에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

이러한 경우 방사선(a)과 형광(b)의 가상 선의 교차 지점은 방출부(102)의 외면으로부터 소정의 이격 간격을 형성할 수 있고, 광센서부(200)로 유입되는 가시광은 외측차폐부(140)로부터 차폐가 이루어져 광센서부(200)에서 감지되는 광량에 따라 정확한 위치로의 휴대용 형광분석장치(100)의 배치상태를 점검할 수 있으면서도 방출부(102)의 밀착에 따른 부담을 경감할 수 있는 이점도 가진다.

이때, 기본적인 실시예와 마찬가지로 가시광(c)의 경로는 상기 교차 지점을 지나도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 이 경우 방사선경로와 형광경로가 방출부(102)의 바로 내면, 즉 광감지홀(103)에 인접된 부위에서 어느 정도 여유를 가지기 때문에 광감지홀(103)에 밀착되어 광센서부(200)를 배치할 수 있는 이점도 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 손잡이를 구비하는 휴대용 형광분석장치는 물론 이동이 가능한 다양한 형태의 경우에도 적용될 수 있다.

상기 광센서부(200)에 의한 광량을 감지하면 소정의 프로세서를 통하여 광량을 설정값과 대비하여 이보다 낮은 광량을 가지는 경우 정확한 위치로 방출부(102)의 검사위치에 샘플이 대응되는 것으로 판단하고 소정의 알림수단을 통하여 이용자에게 사용 가능상태를 알릴 수 있다.

상기 알림수단의 경우 하우징(101)에 결합되는 소정의 디스플레이이거나 발광이 가능한 램프 또는 경보음을 발생하는 수단일 수 있다. 이러한 구성과 관련하여서는 공지의 다양한 구성들이 채택될 수 있을 것이다. 다만, 본 발명에서는 휴대용 형광분석장치(100)의 전원을 ON한 상태에서 튜브(110)의 작동 전에 정확한 위치상태를 알도록 함으로써 검사의 정확성을 높일 수 있도록 함은 물론 피폭의 우려도 방지할 수 있는 이점을 가지도록 하는 것임에 유의하여야 한다.

도 5는 상기된 휴대용 형광분석장치에 의한 형광분석방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다.

이용자가 휴대용 형광분석장치(100)의 전원을 ON(S100)하게 되면 장비가 사용 가능한 상태로 준비된다. 이때 전력시스템(120)은 소정의 고전압을 튜브(110)로 전송할 수 있도록 스탠바이될 수 있고, 광감지에 따라 사용이 가능한 상태로 판단된 경우 바로 검사가 가능하도록 준비될 수 있다.

튜브(110)의 작동 전에 가시광판단단계(S200)로서 광센서부(200)에서 감지된 광량과 소정의 작동 가능 조건인 설정값을 대비하여 광량이 이보다 작은 경우 검사과정을 진행하도록 할 수 있다.

만일 설정값보다 큰 경우 방출부(102) 또는 외측차폐부(140)와 샘플 사이에서 유격이 발생하고 정확한 검사위치에서 벗어난 것으로 볼 수 있기 때문에 위치를 조정하면서 상기 가시광판단단계(S200)를 회귀적, 반복적으로 진행할 수 있다.

이와 같이 광량이 설정값보다 작은 경우 형광분석이 가능한 상태로서 소정의 알림수단에서 검사가능의 표시(S210)가 이루어질 수 있고, 튜브(110)를 작동하여 엑스선이 방출(S300)되며 검출부(130)에서 감지된 형광을 통하여 샘플을 분석(S310)하는 과정을 거치게 된다.

다만, 상기의 과정의 경우 바로 광량의 감지를 통하여 확인이 되면 이용자가 다시 트리거와 같은 스위치를 작동하여 다시 조작을 할 필요성이 존재하고, 이 과정에서 위치가 다시 벗어나거나 재조작의 불편함이 존재할 수 있다.

이를 고려하여 다른 실시예에서는 더욱 효율적인 형광분석방법을 제시한다.

도 6은 본 발명의 휴대용 형광분석장치에 의한 다른 실시예의 형광분석방법을 나타내는 순서도이다.

상기의 일실시예와 중복되는 설명은 생략하며, 전원인 ON(S100)되어 준비된 상태에서 이용자는 형광분석검사 개시의 신호를 소정의 스위치나 명령입력과정 등을 통하여 장비에 준비를 시킬 수 있다.

이에 전력시스템(120)은 사용대기(S110)상태로 되며, 상기와 같이 가시광판단단계(S200)에서 유입 가시광량이 설정값보다 작으면 바로 현상태에서 튜브(110)를 통한 엑스선 방출(S300)이 이루어지고 검출부(130)에서 감지된 형광을 통하여 샘플의 성분 분석이 가능해진다. 이를 위하여 상술된 실시예들의 휴대용 형광분석장치(100)는 가시광판단단계에서 광량이 설정값보다 작은 경우 즉시적으로 튜브를 작동하여 샘플을 분석하도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.

이러한 과정은 위치 결정 이후에 이용자의 재조작이 불필요하도록 하고 그 알림과 튜브 작동 간에 시간차를 최소화므로 이용상의 편리성과 검사의 정확성이 향상될 있는 이점을 가진다.

또한, 상기 가시광판단단계(S200) 이후에 이용자에게 작동 상태를 알리는 알림단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한편, 검사 과정에서 오조작이나 충격으로 인해 위치를 벗어난 경우 즉시적으로 튜브의 작동을 제한하도록 추가적인 단계를 더 구비할 수도 있을 것이다.

상기된 본 발명에 따른 휴대용 형광분석장치는 휴대용 분석장치의 특성상 정확한 위치의 확인이 사실상 불가능한 문제를 극복하여 광학적인 방식으로 위치의 확인을 할 수 있도록 함으로써 정확한 검사가 가능하도록 하는 이점을 가진다.

또한, 샘플과 방출부의 밀착 상태를 정확하게 유지할 수 있도록 함으로써 외부 피폭의 위험을 최소화하여 안전하고, 구조적으로도 종래의 컴팩트한 부피를 증가시키지 않기 때문에 기능적으로 향상되면서도 휴대성이 보장될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...휴대용 형광분석장치 101...하우징
102...방출부 103...광감지홀
110...튜브 120...전력시스템
130...검출부 140...외측차폐부
200...광센서부 300...내측차폐부
301...유입홀

Claims

휴대가 가능한 형광분석장치로서,
전방에서 샘플과 접촉되는 방출부(102);
방사선의 출사부가 방출부의 검사위치를 지향하도록 배치되는 튜브(110);
방출부의 검사위치를 지향하고 형광이 입력되는 검출부(130);
상기 튜브와 검출부 또는 방사선경로와 형광경로의 사이에 배치되는 광센서부(200);
상기 방출부의 샘플의 검사위치에 대응되도록 가시광의 외부로부터 유입이 가능하도록 형성되는 광감지홀(103);
하우징 내부의 전방측에 위치되며 최소한 튜브의 출사부와 검출부를 감싸면서 방사선경로와 형광경로 및 광센서부로 유입되는 가시광의 경로가 형성되는 내측차폐부(300);
튜브의 작동 전에 광센서부에 의한 가시광판단 과정에서 광량이 설정값보다 작은 경우 이용자에게 검사의 가능여부를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 알림수단; 및
광센서부에 의한 가시광판단 과정에서 외부로부터 광센서부로 유입되는 가시광을 차폐하고, 형광분석과정에서 외부로 유출되는 방사선을 차폐하는 외측차폐부(140);을 포함하며,
상기 광센서부는,
튜브의 작동 전에 외부로부터 유입되는 가시광에 대한 광량을 검출하고 광량이 적은 경우 샘플이 검사위치에 대해 밀착 또는 인접된 것으로 판단할 수 있도록 하며 외부로의 방사선 유출을 방지하도록 하는 휴대용 형광분석장치.