KR20170063333A - 광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피 - Google Patents

광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피를 개시한다. 그의 프로브는, 시료를 수납하는 스테이지와, 시료에 광을 제공하는 광원과, 개구부를 갖고 시료 주변의 스테이지 상에 제공되는 하우징과, 하우징의 일측 내벽 상에 배치되어 광에 의해 상기 시료로부터 유도되는 음향을 수신하는 음향 수신 부와, 하우징의 개구부 내에 대각선 방향으로 배치되어 광을 투과하고, 음향을 음향 수신 부로 반사하는 음향 반사 부를 포함한다.

Description

광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피{photo-acoustic probe and photo-acoustic measurement apparatus including the same}
본 발명은 물성 분석 장치에 관한 것으로, 광을 이용하여 음향을 검출하는 광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피에 관한 것이다.
일반적으로 광 음향 장치는 시료에 광을 제공하고, 상기 시료로부터 음향 신호를 수신할 수 있다. 광 음향 장치는 음향 신호의 세기를 비교하여 물질의 광 흡수 율을 계산할 수 있다. 광 흡수 율은 시료의 종류 및/또는 재질마다 다를 수 있다. 또한, 광 흡수 율은 측정 환경에 따라 변화될 수 있다. 때문에, 광 음향 장치는 시료의 측정 시마다 교정(calibration)을 필요로 한다.
본 발명의 일 과제는 단일 광으로 레퍼런스 시료(reference sample)와 실측 시료(measured sample)의 음향을 동시에 수신할 수 있는 광 음향 프로브를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 광 음향 프로브의 자가 교정을 수행할 수 있는 음향 측정 장치를 제공한다.
본 발명은 광 음향 프로브를 개시한다. 그의 프로브는, 복수개의 시료들을 수납하는 스테이지; 상기 시료들에 광을 제공하는 광원; 상기 광과 상기 시료 사이의 개구부를 갖고 상기 시료 주변의 상기 스테이지 상에 배치되는 하우징; 상기 개구부 내의 상기 하우징의 내벽 상에 배치되어 상기 광에 의해 상기 시료들로부터 유도되는 음향을 수신하는 음향 수신 부; 및 상기 개구부 내에 제공되고, 상기 하우징의 상기 개구부를 동일한 면적으로 분할시켜 상기 하우징 내에 상기 복수개의 시료들의 음향 전파 공간들을 형성하는 공간 분할 부를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 광 음향 스펙트로스코피는, 광 음향 프로브; 및 상기 광 음향 프로브에 연결되는 컴퓨터를 포함한다. 여기서, 상기 광 음향 프로브는: 복수개의 시료들을 수납하는 스테이지; 상기 시료들에 광을 제공하는 광원; 상기 광과 상기 시료 사이의 개구부를 갖고 상기 시료 주변의 상기 스테이지 상에 배치되는 하우징; 상기 개구부 내의 상기 하우징의 내벽 상에 배치되어 상기 광에 의해 상기 시료들로부터 유도되는 음향을 수신하는 음향 수신 부; 및 상기 개구부 내에 제공되고, 상기 하우징의 상기 개구부를 동일한 면적으로 분할시켜 상기 하우징 내에 상기 복수개의 시료들의 음향 전파 공간들을 형성하는 공간 분할 부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 광 음향 스펙트로스코피는, 광을 생성하는 광원; 상기 광으로 음향을 발생시킬 타겟 시료와 레퍼런스 시료들을 수납하는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되고, 상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료 사이의 공간 분할 부를 갖는 하우징; 상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료에 상기 광을 분리하여 전달하는 광분할 모듈; 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 광에 의해 상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료로부터 생성되는 음향을 수신하는 적어도 하나의 음향 수신 부; 및 상기 타겟 시료에서 생성되는 타겟 음향 신호를 상기 레퍼런스 시료에서 생성된 레퍼런스 신호에 따라 보정하는 데이터 처리 모듈을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 개념에 따른 광 음향 프로브는 하우징의 개구부 내의 공간 분할 부와 음향 수신 부를 포함할 수 있다. 음향 수신 부는 공간 분할 부 양측의 레퍼런스 시료와 실측 시료의 음향을 동시에 수신할 수 있다. 컴퓨터는 레퍼런스 시료의 음향과 레퍼런스 광 흡수율로부터 측정 광 음향 프로브의 측정 오차를 계산할 수 있다. 컴퓨터는 측정 오차를 이용하여 광 음향 프로브의 자가 교정을 수행할 수 있다. 컴퓨터는 측정 오차를 반영한 실측 시료의 실측 광 흡수율을 계산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광 음향 스펙트로스코피의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2a는 도 1의 레퍼런스 시료의 음향 신호와 실측 시료의 음향 신호를 보여주는 그래프이다.
도 2b는 도 1의 레퍼런스 시료의 일반화된 음향 신호와 실측 시료의 일반화된 음향 신호를 보여주는 그래프이다
도 3 및 도 4는 도 1의 광 음향 스펙트로스코피의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 5는 도 1의 광 음향 스펙트로스코피의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 광 음향 스펙트로스코피의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 8은 도 1의 광 음향 스펙트로스코피의 타겟 음향 신호의 획득 방법을 보여주는 플로우챠트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 광원, 하우징, 반사, 및 투과는 광학 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 광 음향 스펙트로스코피(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 광 음향 스펙트로스코피(100)는 광 음향 프로브(10), 및 컴퓨터(90)를 포함할 수 있다. 광 음향 프로브(10a)는 복수개의 시료들(22)에 광(42)을 제공하여 상기 시료들(22)로부터 음향(56)을 수신할 수 있다. 컴퓨터(90)는 수신된 음향(56)으로 복수개의 시료들(22)을 분석할 수 있다.
시료들(22)은 광 음향 프로브(10a) 내에 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 광 음향 프로브(10a)는 스테이지(20), 하우징(30), 광원(40), 제 1 및 제 2 마이크로폰들(52, 54), 및 공간 분할 부(60a)를 포함할 수 있다.
스테이지(20)는 시료들(22)을 수납(receive)할 수 있다. 스테이지(20)는 시료들(22)을 수평으로 이동시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 시료들(22)은 레퍼런스 시료(24) 및 타겟 시료(26)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 시료(24)는 미리 정해진 레퍼런스 광 흡수율을 가질 수 있다. 컴퓨터(90)는 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 광 흡수율을 저장할 수 있다. 이와 달리, 레퍼런스 광 흡수율은 외부로부터 컴퓨터(90)에 입력될 수 있다. 타겟 시료(26)는 측정될 대상물(target)으로서, 레퍼런스 광 흡수율과 비교되는 광 흡수율을 가질 수 있다. 타겟 시료(26)는 혈액 또는 생체 조직을 포함할 수 있다. 이와 달리, 타겟 시료(26)는 재료, 또는 기계 장치를 포함할 수도 있다.
하우징(30)은 스테이지(20) 상에 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 하우징(30)은 개구부(32)를 가질 수 있다. 시료들(22)은 개구부(32) 내의 스테이지(20) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하우징(30)은 플라스틱 케이싱 또는 세라믹 블록을 포함할 수 있다.
광원(40)은 광(42)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원(40)은 레이저 장치를 포함할 수 있다. 광(42)은 레이저 빔을 포함할 수 있다. 광(42)은 시료들(22)에 제공될 수 있다. 광학계들(44)은 시료들(22)과 광원(40) 사이에 배치될 수 있다. 광학계들(44)은 광(42)을 시료들(22)로 분리하여 제공할 수 있다. 일 예에 따르면, 광학계들(44)은 제 1 미러(46)와 제 2 미러(48)를 포함할 수 있다. 제 1 미러(46)는 광원(40)과 레퍼런스 시료(24) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 미러(46)는 하프 미러를 포함할 수 있다. 제 1 미러(46)는 광(42)의 일부를 제 2 미러(48)로 투과하고, 광(42)의 나머지 일부를 레퍼런스 시료(24)에 반사할 수 있다. 제 2 미러(48)는 제 1 미러(46)와 타겟 시료(26) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 미러(48)는 제 1 미러(46)와 타겟 시료(26) 사이의 광(42)의 경로를 바꿀 수 있다. 광(42)은 타겟 시료(26)에 입사될 수 있다. 광(42)은 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)에 동일한 에너지로 제공될 수 있다. 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)는 순간적으로 열탄성 팽창을 일으키고, 초음파 또는 전자기 파의 음향(56)을 각각 방출할 수 있다.
제 1 및 제 2 마이크로폰들(52, 54)은 개구부(32) 내의 공간 분할 부(60a)에 마주하는 하우징(30)의 양측 내벽들 상에 각각 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 마이크로폰들(52, 54)은 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)의 음향(56)을 수신하는 음향 수신 부일 수 있다. 제 1 마이크로 폰(52)은 레퍼런스 시료(24)의 음향(56)을 수신할 수 있다. 제 2 마이크로 폰(54)은 타겟 시료(26)의 음향(56)을 수신할 수 있다.
공간 분할 부(60a)는 개구부(32) 중심의 스테이지(20) 상에 배치될 수 있다. 공간 분할 부(60a)는 시료들(22) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 공간 분할 부(60a)는 개구부(32) 내의 제 1 격벽(bulkhead)을 포함할 수 있다. 공간 분할 부(60a)는 개구부(32)를 수직방향으로 이등분할 수 있다. 공간 분할 부(60a)는 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)의 음향(56)에 대해 동일한 공간 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, 개구부(32)는 공간 분할 부(60a)에 의해 복수개의 홀들로 분리될 수 있다. 홀들은 음향의 전파 공간들에 대응될 수 있다. 따라서, 공간 분할 부(60a)는 레퍼런스 시료(24)의 음향 전파 공간과 타겟 시료(26)의 음향 전파 공간을 동일하게 제공할 수 있다.
컴퓨터(90)는 제 1 및 제 2 마이크로 폰들(52, 54) 및 광원(40)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 컴퓨터(90)는 제어 부(92), 입력 부(94), 및 표시 부(96)를 포함할 수 있다.
제어 부(92)는 제 1 마이크로 폰(52)의 음향 신호를 수신하여 레퍼런스 광 흡수 율로부터 광 음향 프로브(10a)의 측정 오차를 계산할 수 있다. 이상적일 경우, 광 음향 프로브(10a)의 측정 오차는 없을 수 있다. 제어 부(92)는 측정 오차를 이용하여 광 음향 프로브(10a)의 자가 교정을 수행할 수 있다. 따라서, 제어 부(92)는 측정 오차를 반영하여 타겟 시료(26)의 실측 광 흡수 율을 계산할 수 있다.
입력 부(94)는 외부의 변수 값(variable value)를 제어 부(92)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 작업자는 변수 값들을 입력 부(94)에 입력할 수 있다. 변수 값은 광원(40)의 광(42)의 에너지 값을 제어하는 데이터일 수 있다.
표시 부(96)는 입력 부(94)의 입력 정보 및 광(42)의 에너지 값을 표시할 수 있다. 표시 부(96)는 레퍼런스 광 흡수 율, 실측 광 흡수 율, 편차를 표시할 수 있다. 이와 달리, 표시 부(96)는 제 1 및 제 2 마이크로 폰들(54, 56)의 수신 신호를 음향(56)의 세기에 따라 표시할 수 있다. 표시 부(96)는 음향(56)의 세기를 컬러 이미지로 표시할 수 있다.
도 2a는 도 1의 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 시료(26)의 타겟 음향 신호(25)를 보여준다. 도 2b는 도 1의 레퍼런스 시료(24)의 일반화된 음향 신호(23a)와 타겟 시료(26)의 일반화된 음향 신호(25a)를 보여준다.
도 2a를 참조하면, 제어 부(92)는 제 1 및 제 2 마이크로폰들(52, 54)을 통해 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 시료(26)의 타겟 음향 신호(25)를 획득할 수 있다. 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 시료(26)의 타겟 음향 신호(25)는 광 음향 스펙트로스코피(100)의 외부 환경에 따른 노이즈를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제어 부(92)는 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 시료(26)의 타겟 음향 신호(25)로부터 레퍼런스 시료(24)의 일반화된 음향 신호(23a)와 타겟 시료(26)의 일반화된 음향 신호(25a)를 계산할 수 있다. 레퍼런스 시료(24)의 일반화된 음향 신호(23a)와 타겟 시료(26)의 일반화된 음향 신호(25a)는 광 음향 스펙트로스코피(100)의 외부 환경에 따른 레퍼런스 시료(24)의 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 시료(26)의 타겟 음향 신호(25)의 노이즈를 제거시킬 수 있다.
예를 들어, 타겟 시료(26)의 일반화된 음향 신호(25a)는 1KW 파워에 대해 피크 값을 가질 수 있다. 제어 부(92)는 데이터 베이스(미도시)로부터 1KW 파워에 대해 피크 값을 갖는 해당 물질 또는 질병 인자에 대한 정보를 제공 받을 수 있다. 제어 부(92)는 타겟 시료(26)를 해당 물질 또는 질병 인자로 판단하고, 표시 부(96)를 통해 타겟 시료(26)를 해당 물질 또는 질병 인자로 표시할 수 있다.
도 3 및 도 4은 도 1의 광 음향 프로브(10b)의 일 예를 보여준다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 광 음향 프로브(10b)의 공간 분할 부(60b)는 개구부(32)를 유동적으로 분할할 수 있다. 일 예에 따르면, 공간 분할 부(60b)는 음향 반사 부(62), 권취 롤러들(64), 및 푸셔(66)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 음향 반사 부(62)는 개구부(32)를 덮을 수 있다. 음향 반사 부(62)의 양측은 권취 롤러들(64)에 의해 하우징(30) 상에 배치될 수 있다. 음향 반사 부(62)는 광(42)을 투과할 수 있다. 예를 들어, 음향 반사 부(62)는 폴리머 필름을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 음향 반사 부(62)는 푸셔(66)에 의해 개구부(32)의 상부에서 내부로 제공될 수 있다. 음향 반사 부(62)는 제 1 및 제 2 마이크로 폰들(52, 54)에 음향(56)을 반사할 수 있다. 음향 반사 부(62)는 개구부(32)를 복수개의 전파 공간들(36)로 분리시킬 수 있다. 전파 공간들(36)은 동일한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 전파 공간들(36)의 크기는 개구부(32)의 크기를 1/2일 수 있다. 전파 공간들(36)은 음향(56)을 개구부(32)보다 효율적으로 전달시킬 수 있다.
권취 롤러들(64)은 개구부(32) 외곽의 하우징(30) 상에 배치될 수 있다. 권취 롤러들(64)은 음향 반사 부(62)를 감을 수 있다. 음향 반사 부(62)가 도 2와 같이 개구부(32) 상에 있을 때, 권취 롤러들(64)은 음향 반사 부(62)를 최대로 감을 수 있다. 음향 반사 부(62)가 도 3과 같이, 시료들(22) 사이의 스테이지(20)에 접촉될 때, 권취 롤러들(64)은 음향 반사 부(62)를 최대로 풀 수 있다.
푸셔(66)는 음향 반사 부(62)의 중심 상에 배치될 수 있다. 푸셔(66)는 음향 반사 부(62)와 광학계들(44) 사이에 배치될 수 있다. 푸셔(66)는 컴퓨터(90)의 제어 부(92)에 연결될 수 있다. 푸셔(66)는 제어 부(92)의 제어 신호에 따라 음향 반사 부(62)를 개구부(32)의 상부로부터 내부로 하강시킬 수 있다. 권취 롤러들(64)은 음향 반사 부(62)를 풀(release) 수 있다. 음향 반사 부(62)는 개구부(32) 내에 V자 모양으로 제공될 수 있다. 푸셔(66) 및 음향 반사 부(62)는 음향(56)의 전파 공간들(36)을 형성시킬 수 있다. 푸셔(66)가 상승하면, 음향 반사 부(62)는 개구부(32)의 상부로 상승할 수 있다. 권취 롤러들(64)은 음향 반사 부(62)를 감을 수 있다.
스테이지(20), 하우징(30), 광원(40), 광학계들(44), 제 1 및 제 2 마이크로 폰들(52, 54), 컴퓨터(90)의 입력 부(94), 표시 부(96)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 5는 도 1의 광 음향 프로브(10c)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 광 음향 프로브(10c)는 개구부(32)의 중심에 음향 수신 부(50)를 고정하는 공간 분할 부(60c)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 공간 분할 부(60c)는 제 2 격벽을 포함할 수 있다. 공간 분할 부(60c)는 개구부(32) 중심의 스테이지(20) 상에 배치될 수 있다.
음향 수신 부(50)는 공간 분할 부(60c)의 양측으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 음향 수신 부(50)는 마이크로 폰을 포함할 수 있다. 음향 수신 부(50)는 레퍼런스 시료(24) 및 타겟 시료(26)의 음향(56)을 공통으로 수신할 수 있다. 음향 수신 부(50)는 컴퓨터(90)에 연결될 수 있다.
스테이지(20), 하우징(30), 광원(40), 광학계들(44), 컴퓨터(90)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 5의 광 음향 프로브(10d)의 일 예를 보여준다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 광 음향 프로브(10d)는 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)와, 제 1 및 제 2 반사 조절기들(70, 80)를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)은 개구부(32) 내의 레퍼런스 시료(24) 및 타겟 시료(26) 상에 각각 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)은 공간 분할 부(60c)의 양측에 대칭적으로 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)은 공간 분할 부(60c)의 양측에 음향 전파 공간들(38)을 형성할 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)은 레퍼런스 시료(24) 및 타겟 시료(26)의 음향(56)을 음향 수신 부(50)에 반사할 수 있다. 음향 전파 공간들(38)의 크기가 개구부(32)보다 작기 때문에 레퍼런스 시료(24) 및 타겟 시료(26)의 음향(56)은 음향 전파 공간들(38)을 통해 음향 수신 부(50)에 효율적으로 전달될 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)의 각각은 폴리머 필름을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 반사 조절기들(70, 80)은 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)의 음향(56)의 반사 각을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 반사 조절기들(70, 80)은 공간 분할 부(60c)를 중심으로 스테이지(20)에 대해 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)의 경사각을 동일하게 조절할 수 있다.
일 예에 따르면, 제 1 반사 조절기(70)는 제 1 권취 롤러(72), 제 1 기어 모터(74), 및 제 1 렉 기어(76)를 포함할 수 있다. 제 1 권취 롤러(72)는 공간 분할 부(60c) 상에 배치될 수 있다. 제 1 권취 롤러(72)는 제 1 음향 반사 부(67)의 일측에 연결될 수 있다. 제 1 권취 롤러(72)는 제 1 음향 반사 부(67)를 감을 수 있다. 제 1 기어 모터(74)는 레퍼런스 시료(24)에 인접하는 하우징(30) 상에 배치될 수 있다. 제 1 기어 모터(74)는 회전할 수 있다. 제 1 렉 기어(76)는 제 1 기어 모터(74)에 결합(coupled)될 수 있다. 제 1 렉 기어(76)는 제 1 기어 모터(74)의 회전에 의해 개구부(32)의 일측 내벽을 따라 이동할 수 있다. 제 1 렉 기어(76)는 제 1 음향 반사 부(67)의 타측에 연결될 수 있다. 제 1 음향 반사 부(67)의 타측은 제 1 렉 기어(76)에 의해 개구부(32) 상부에서 스테이지(20)까지 이동될 수 있다. 제 1 음향 반사 부(67)는 대각선 방향으로
제 2 반사 조절기(80)는 공간 분할 부(60c)를 중심으로 제 1 반사 조절기(70)와 대칭적으로 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 반사 조절기(80)는 제 2 권취 롤러(82), 제 2 기어 모터(84), 및 제 2 렉 기어(86)를 포함할 수 있다. 제 2 권취 롤러(82)는 공간 분할 부(60c) 상에 배치될 수 있다. 제 2 권취 롤러(82)는 제 2 음향 반사 부(68)의 일측에 연결될 수 있다. 제 2 권취 롤러(82)는 제 2 음향 반사 부(68)를 감을 수 있다. 제 2 기어 모터(84)는 타겟 시료(26)에 인접하는 하우징(30) 상에 배치될 수 있다. 제 2 기어 모터(84)는 회전할 수 있다. 제 2 렉 기어(86)는 제 2 기어 모터(84)의 회전에 의해 개구부(32)의 타측 내벽을 따라 이동할 수 있다. 제 2 렉 기어(86)는 제 2 음향 반사 부(68)의 타측에 연결될 수 있다. 제 2 음향 반사 부(68)는 제 2 렉 기어(86)에 의해 개구부(32)의 상부에서 스테이지(20)까지 이동될 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 반사 부(67, 68)는 A자 모양으로 배치될 수 있다.
제 1 및 제 2 반사 조절기들(70, 80)의 제 1 및 제 2 기어 모터들(74, 84)는 컴퓨터(90)에 연결될 수 있다. 컴퓨터(90)는 제 1 및 제 2 기어 모터들(74, 84)의 회전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(90)는 제 1 및 제 2 음향 반사 부들(67, 68)의 경사각이 서로 동일하도록 제 1 및 제 2 기어 모터들(74, 84)의 회전을 제어할 수 있다. 공간 분할 부(60c) 양측의 음향 전파 공간들(38)의 크기는 서로 동일할 수 있다.
스테이지(20), 하우징(30), 광원(40), 광학계들(44), 음향 수신 부(50), 공간 분할 부(60c), 및 컴퓨터(90)는 도 4와 동일하게 구성될 수 있다.
도 8은 도 1의 광 음향 스펙트로스코피(100)의 타겟 음향 신호(23)의 획득 방법을 보여준다.
도 8을 참조하면, 타겟 음향 신호(23)의 획득 방법은 광(42)을 생성하는 단계(S10). 광(42)을 동시에 제공하는 단계(S20), 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 음향 신호(25)를 검출하는 단계(S30), 및 타겟 음향 신호(25)를 보정하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 광원(40)은 광(42)을 생성할 수 있다(S10).
다음, 광원(40)과 광학계들(44)은 광(42)을 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)에 동시에 제공할 수 있다(S20). 레퍼런스 시료(24)와 타겟 시료(26)는 음향을 발생시킬 수 있다.
그 다음, 제 1 및 제 2 마이크로폰들(52, 54)은 음향을 감지하고, 제어 부(92)는 레퍼런스 음향 신호(23)와 타겟 음향 신호(25)를 검출할 있다(S30).
마지막으로, 제어 부(92)는 타겟 음향 신호(25)를 레퍼런스 음향 신호(23)에 따라 보정할 수 있다(S40). 레퍼런스 음향 신호(23)는 외부의 조건들을 반영할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 음향 신호(23)는 외부의 조건들에 따란 노이즈를 가질 수 있다. 제어 부(92)는 레퍼런스 음향 신호(23)를 이용하여 타겟 음향 신호(25) 내의 노이즈를 제거할 수 있다. 또한 타겟 음향 신호(25)의 측정 오차는 레퍼런스 음향 신호(23)에 의해 교정될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (19)

  1. 복수개의 시료들을 수납하는 스테이지;
    상기 시료들에 광을 제공하는 광원;
    상기 광과 상기 시료 사이의 개구부를 갖고 상기 시료 주변의 상기 스테이지 상에 배치되는 하우징;
    상기 개구부 내의 상기 하우징의 내벽 상에 배치되어 상기 광에 의해 상기 시료들로부터 유도되는 음향을 수신하는 음향 수신 부; 및
    상기 개구부 내에 제공되고, 상기 하우징의 상기 개구부를 동일한 면적으로 분할시켜 상기 하우징 내에 상기 복수개의 시료들의 음향 전파 공간들을 형성하는 공간 분할 부를 포함하는 광 음향 프로브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 수신 부는 상기 하우징의 양측 내벽들 상에 배치되는 제 1 및 제 2 마이크로 폰들을 포함하는 광 음향 프로브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는 상기 개구부의 중심의 상기 스테이지 상에 배치되는 제 1 격벽을 포함하는 광 음향 프로브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는 상기 개구부 내에 제공되어 상기 광을 투과하고, 상기 복수개의 시료들의 상기 음향을 상기 제 1 및 제 2 마이크로 폰들로 반사하는 음향 반사 부를 포함하는 광 음향 프로브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 음향 반사 부는 상기 개구부 내에 V자 모양으로 제공되는 광 음향 프로브.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는:
    상기 개구부 외곽의 상기 하우징 상에 배치되고, 상기 광 음향 반사 부를 감는 복수개의 권취 롤들; 및
    상기 복수개의 권취 롤들 사이의 상기 음향 반사 부 상에 배치되고, 상기 광 음향 반사 부의 중심을 상기 개구부를 통과하여 상기 스테이지까지 제공하는 푸셔를 더 포함하는 광 음향 프로브.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 음향 반사 부는 폴리머 필름을 포함하는 광 음향 프로브.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는 상기 개구부의 중심에 상기 음향 수신 부를 고정하고, 상기 개구부를 공간적으로 분리하는 제 2 격벽을 포함하는 광 음향 프로브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 시료들 중 하나로부터 발생되는 상기 음향을 상기 광 음향 수신 부에 반사하는 제 1 음향 반사 부; 및
    상기 제 2 격벽을 중심으로 상기 제 1 광 음향 반사 부와 대칭적으로 배치되고, 상기 복수개의 시료들 중 나머지 하나로부터 발생되는 상기 음향을 상기 광 음향 수신 부에 반사하는 제 2 음향 반사 부를 더 포함하는 광 음향 프로브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스테이지에 대한 상기 제 1 음향 반사 부의 기울기를 조절하여 상기 시료들 중 하나의 상기 음향의 전달 공간을 감소시키는 제 1 음향 반사 조절기; 및
    상기 제 1 음향 반사 조절기와 대칭적으로 배치되고, 상기 스테이지에 대한 상기 제 2 음향 반사 부의 기울기를 조절하여 상기 시료들 중 나머지 하나의 상기 음향의 전달 공간을 감소시키는 제 2 음향 반사 조절기를 더 포함하는 광 음향 프로브.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 음향 반사 조절기는:
    상기 격벽 상에 배치되어 상기 제 1 음향 반사 부의 일측에 연결되는 제 1 권취 롤러;
    상기 개구부에 인접하는 상기 하우징의 일측 상에 배치되는 제 1 기어 모터; 및
    상기 제 1 기어 모터와 결합되고, 상기 제 1 기어 모터의 회전에 의해 상기 개구부 내의 상기 하우징의 일측 내벽을 따라 상기 제 1 음향 반사 부의 타측을 이동시키는 제 1 렉 기어를 포함하는 광 음향 프로브.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 음향 반사 조절기는:
    상기 격벽 상에 배치되어 상기 제 2 음향 반사 부의 일측에 연결되는 제 2 권취 롤러;
    상기 개구부에 인접하는 상기 하우징의 타측 상에 배치되는 제 2 기어 모터; 및
    상기 제 2 기어 모터와 결합되고, 상기 제 2 기어 모터의 회전에 의해 상기 개구부 내의 상기 하우징의 타측 내벽을 따라 상기 제 2 음향 반사 부의 타측을 이동시키는 제 2 렉 기어를 포함하는 광 음향 프로브.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 음향 반사 부들은 상기 개구부 내에 A자 모양으로 배치되는 광 음향 프로브.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 개구부 사이에 배치되어 상기 복수개의 시료들에 동일한 세기의 상기 광을 제공하는 광학계를 포함하는 광 음향 프로브.
  15. 광 음향 프로브; 및
    상기 광 음향 프로브에 연결되는 컴퓨터를 포함하되,
    상기 광 음향 프로브는:
    복수개의 시료들을 수납하는 스테이지;
    상기 시료들에 광을 제공하는 광원;
    상기 광과 상기 시료 사이의 개구부를 갖고 상기 시료 주변의 상기 스테이지 상에 배치되는 하우징;
    상기 개구부 내의 상기 하우징의 내벽 상에 배치되어 상기 광에 의해 상기 시료들로부터 유도되는 음향을 수신하는 음향 수신 부; 및
    상기 개구부 내에 제공되고, 상기 하우징의 상기 개구부를 동일한 면적으로 분할시켜 상기 하우징 내에 상기 복수개의 시료들의 음향 전파 공간들을 형성하는 공간 분할 부를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는:
    상기 개구부 상에 제공되는 음향 반사 부;
    상기 개구부 외곽의 상기 하우징 상에 배치되고, 상기 광 음향 반사 부의 양측을 감는 복수개의 권취 롤러들; 및
    상기 복수개의 권취 롤러들 사이의 상기 음향 반사 부 상에 배치되고, 상기 음향 반사 부를 상기 개구부 내부로 제공하는 푸셔를 포함하되,
    상기 컴퓨터는 상기 음향 반사 부의 중심이 상기 시료들 사이의 상기 스테이지까지 제공되도록 상기 푸셔를 제어하는 광 음향 스펙트로스코피.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 공간 분할 부는 상기 개구부의 중심의 상기 스테이지 상에 배치되고, 상기 음향 수신 부를 고정하는 격벽을 포함하되,
    상기 장치는, 상기 격벽 양측의 상기 개구부 내에 배치되어 상기 시료들의 음향을 상기 음향 수신 부로 반사하는 제 1 및 제 2 음향 반사 부들을 더 포함하는 광 음향 스펙트로스코피.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 장치는, 제 1 및 제 2 음향 반사 부들의 경사 각을 조절하는 제 1 및 제 2 반사 조절기들을 더 포함하되,
    상기 컴퓨터는 제 1 및 제 2 음향 반사 부들의 경사 각이 서로 동일하도록 상기 제 1 및 제 2 반사 조절기들을 제어하는 광 음향 스펙트로스코피.
  19. 광을 생성하는 광원;
    상기 광으로 음향을 발생시킬 타겟 시료와 레퍼런스 시료들을 수납하는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되고, 상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료 사이의 공간 분할 부를 갖는 하우징;
    상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료에 상기 광을 분리하여 전달하는 광분할 모듈;
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 광에 의해 상기 타겟 시료와 상기 레퍼런스 시료로부터 생성되는 음향을 수신하는 적어도 하나의 음향 수신 부; 및
    상기 타겟 시료에서 생성되는 타겟 음향 신호를 상기 레퍼런스 시료에서 생성된 레퍼런스 신호에 따라 보정하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 광 음향 스펙트로스코피.
KR1020160093570A 2015-11-27 2016-07-22 광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피 KR20170063333A (ko)

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