KR20180021631A - 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법 - Google Patents
테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 테라헤르츠 펄스를 이용하여 생계면활성제를 정량적 그리고 정성적으로 분석하여 정량적 수치값과 정성적인 분석내용을 스크린을 통해 실시간으로 바로 확인 가능하도록 하여 하나의 장비에서 분석 및 결과 출력까지 가능하도록 한 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따르면, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 생계면활성제를 포함한 샘플을 향하여 방출하는 송신부; 상기 송신부에서 방출되어 샘플을 통과한 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수를 수신하고, 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각 및 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 산출하여 출력하는 수신부; 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시켜, 펌프 빔은 일정 시간동안 시간 지연시켜 상기 송신부에 제공하고, 프로브 빔은 상기 수신부에 제공하는 펨토초 레이저부; 및 상기 수신부에서 출력되는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각 및 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 입력받아 샘플에 대한 정량적 수치값을 산출하는 데이터 처리부를 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 생계면활성제 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 테라헤르츠 펄스를 이용하여 생계면활성제를 정량적 그리고 정성적으로 분석하여 정량적 수치값과 정성적인 분석내용을 스크린을 통해 실시간으로 바로 확인 가능하도록 하여 하나의 장비에서 분석 및 결과 출력까지 가능하도록 한 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존 생계면활성제 정량분석으로는 도 1a에 도시된 바와 같이 혈액배지에 계면활성제를 반응시켜 원형모양으로 퍼지는 길이를 재어 정량분석을 하나, 이는 모든 종류의 계면활성제에 반응하지 않으며 정성적인 계면활성제 분석은 가능하나 정밀한 정량적 분석은 불가능하다.
그 외 생계면활성제 정량분석 방법으로는 도 1b에서 처럼 오일과 생계면활성제 용액을 반응시켜 오일이 붕괴되어 퍼지는 길이를 재어 정량분석을 하나, 이는 정밀한 정량적 분석이 불가능하다.
정확한 생계면활성제 정량화 방법으로는 배양된 미생물 배지를 원심분리하여 미생물을 제거한 후 상등액을 이용하여 계면활성제를 추출하여 비교적 정확한 정량적 분석 방법이 있으나, 이 방법은 수차례의 원심분리와 분리 과정 등으로 인해 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
한편, 최근 급격한 경제성장으로 인한 석유 수요가 지속적으로 증가하고 있으나, 저유가의 문제로 새로운 시추보다, 3차 생산기법(EOR)에 대한 수요가 매우 커지고 있으며 그 중에서도 친환경 생산기술에 대한 수요 증대로, 미생물을 이용한 석유회수증진(MEOR)에 대한 관심이 많아지고 있다.
도 2를 참고하면 2012년에 게재된 Xu, L. 과 Fu, Q.의 논문에 따르면 계면활성제를 사용하였을 때 오일 및 가스 추출 량이 기존 보다 각각 25%, 50% 더 증가 한 것을 알 수 있다.
이를 통해 계면활성제 유무 여부가 오일 및 가스 추출에 큰 영향을 끼치는 것을 알 수 있으며 친환경적인 접근으로 미생물을 이용한 생계면활성제에 대한 정량화 작업을 하고자 한다.
미생물이 생산하는 생계면활성제는 저류층 공극 내 오일-물간의 표면물성을 변화시킴으로써 모세관 압력 변화로 인한 오일의 유동성을 증대 및 석유회수증진에 매우 중요한 부산물이다.
또한 이산화탄소 지중 저장 시에도 염수층 내 이산화탄소의 유동성 확보를 위하여 계면활성제를 함께 주입하는데, 이때에도 효율적인 이산화탄소 저장을 위해서 계면활성제의 정성적, 정량적 분석은 필수적이다.
하지만, 기존의 계면활성제 정량 분석법들은 시간이 많이 소요되거나 정확한 정량적 분석이 힘들어 적용이 쉽지 않은 실정이다.
Rahman, P. K. S. M. et al. (2010). Production of rhamnolipid biosurfactants by Pseudomonas aeruginosa DS10-129 in a microfluidic bioreactor. Biotechnology and Applied Biochemistry, 55 (1), 45-52.
Kermanshahi, R. K., and Peymanfar, S. (2012). Isolation and identification of lactobacilli from cheese, yoghurt and silage by 16S rDNA gene and study of bacteriocin and biosurfactant production. Jundishapur journal of Microbiology, 5(4), 528-532.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 테라헤르츠 펄스를 이용하여 생계면활성제를 정량적 그리고 정성적으로 분석하여 정량적 수치값과 정성적인 분석내용을 스크린을 통해 실시간으로 바로 확인 가능한, 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면은 테라헤르츠 펄스 신호를 생계면활성제를 포함한 샘플을 향하여 방출하는 송신부; 상기 송신부에서 방출되어 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 수신하고, 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 산출하여 출력하는 수신부; 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시켜, 펌프 빔은 일정 시간동안 시간 지연시켜 상기 송신부에 제공하고, 프로브 빔은 상기 수신부에 제공하는 펨토초 레이저부; 및 상기 수신부에서 출력되는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 입력받아 샘플에 대한 정량적 수치값을 산출하는 데이터 처리부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 데이터 처리부는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각, 샘플 두께 및 빛의 속도를 이용하여 샘플의 굴절률을 산출하고, 굴절률을 이용하여 투과계수를 산출하며, 투과계수와 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 이용하여 흡수 계수를 산출한 후에 산출된 흡수 계수에 비례하는 정량적 수치값을 산출한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 데이터 처리부는 흡수 계수를 이용하여 정성적인 분석을 수행하여 정성적 분석 결과를 출력한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 펨토초 레이저부를 제어하여 펌프빔과 프로브빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시키고, 상기 송신부를 제어하여 테라헤르츠 펄스 신호를 발생시켜 샘플을 향하여 조사하며, 상기 수신부를 제어하여 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호와 프로브 빔을 수신하여 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 상기 데이터 처리부로 제공하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면의 상기 데이터 처리부는 굴절률과, 흡수 계수 그리고 투과 계수를 산출한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 펨토초 레이저부는 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 생성하여 출력하는 펨토초 레이저; 상기 펨토초 레이저에서 생성된 레이저 신호의 직경을 좁혀주는 펄스 압축기; 입력되는 펌프 빔을 시간 지연시켜 상기 송신부로 제공하는 시간 지연기; 및 상기 펄스 압축기에서 입력되는 레이저 신호를 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 2개의 평행 빔으로 나누어 펌프 빔은 상기 시간 지연기로 입사되도록 하고, 프로브 빔은 상기 수신부로 입사되도록 하는 빔스플리터를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 (A) 펨토초 레이저부가 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시키는 단계; (B) 상기 펨토초 레이저부가 펌프 빔을 일정 시간동안 시간 지연시켜 송신부에 제공하고, 프로브 빔을 수신부에 제공하는 단계; (C) 상기 송신부가 테라헤르츠 펄스 신호를 생성하여 생계면활성제를 포함한 샘플을 향하여 방출하는 단계; (D) 상기 수신부가 상기 송신부에서 방출되어 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 수신하고, 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 산출하여 출력하는 단계; 및 (E) 데이터 처리부가 상기 수신부에서 출력되는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 입력받아 샘플에 대한 정량적 수치값을 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (E) 단계에서 데이터 처리부는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각, 샘플 두께 및 빛의 속도를 이용하여 샘플의 굴절률을 산출하고, 굴절률을 이용하여 투과계수를 산출하며, 투과계수와 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 이용하여 흡수 계수를 산출한 후에 산출된 흡수 계수에 비례하는 정량적 수치값을 산출한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (F) 상기 데이터 처리부가 흡수 계수를 이용하여 정성적인 분석을 수행하여 정성적 분석 결과를 출력하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (E) 단계의 상기 데이터 처리부는 굴절률과, 흡수 계수 그리고 투과 계수를 산출한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (A) 단계는 상기 펨토초 레이저부의 펨토초 레이저가 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 펨토초 레이저부의 펄스 압축기가 상기 펨토초 레이저에서 생성된 레이저 신호의 직경을 좁혀주는 단계; (B-2) 상기 펨토초 레이저부의 빔스플리터가 상기 펄스 압축기에서 입력되는 레이저 신호를 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 2개의 평행 빔으로 나누어 펌프 빔은 상기 시간 지연기로 입사되도록 하고, 프로브 빔은 상기 수신부로 입사되도록 하는 단계; 및 (B-3) 상기 펨토초 레이저부의 시간 지연기가 입력되는 펌프 빔을 시간 지연시켜 상기 송신부로 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 용액 내 생계면활성제를 정량적, 정성적으로 분석함으로써, 석유회수, 이산화탄소 지중 저장 등 모세관압 변화를 위한 계면활성제 활용 시 용액 내 계면활성제 여부 및 정량적 분석을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 정량적 분석 및 정성적 분석결과를 장비의 스크린을 통해 바로 확인 가능하기 때문에 정량적 분석 및 정성적 분석에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 컴퓨터 및 다른 기타 외부 연결장치 없이 장비 하나로 정량적 분석 및 정성적 분석이 가능하여 사용성 및 공간확보에 편리하다.
도 1a과 1b는 기존의 생계면활성제 정량화 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 계면활성제를 사용한 경우(Surf2)가 계면활성제를 사용하지 않은 경우(Surf1)보다 오일과 가스의 추출량이 각각 25%, 50% 더 증가하였음을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 구성도이다.
도 4는 도 3의 펨토초 레이저부의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 외관을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 이용되는 샘플 홀더를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법의 흐름도이다.
도 2는 계면활성제를 사용한 경우(Surf2)가 계면활성제를 사용하지 않은 경우(Surf1)보다 오일과 가스의 추출량이 각각 25%, 50% 더 증가하였음을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 구성도이다.
도 4는 도 3의 펨토초 레이저부의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 외관을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 이용되는 샘플 홀더를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법의 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치는 펨토초 레이저부(1), 송신부(2), 수신부(3), 제어부(4), 데이터 처리부(5), 출력부(6) 및 전원부(7)를 포함한다.
상기 펨토초 레이저부(1)는 독립적이고, P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 발생시켜, 펌프 빔은 일정 시간동안 시간 지연시켜 송신부(2)에 제공하고, 프로브 빔은 수신부(3)에 제공한다. 여기에서, 시간 지연은 수 fs(펨토세컨드)이다.
상기 송신부(2)는 상기 펨토초 레이저부(1)에서 제공되는 펌프 빔을 이용하여 테라헤르츠 펄스 신호(1010~1013Hz의 범위를 가진다)를 발생시켜 샘플을 향하여 방출한다.
여기에서, 샘플은 시료를 의미하며, 생계면활성제가 물에 녹아있는 액상을 말한다.
그리고, 상기 수신부(3)는 샘플을 통과한 상기 송신부(2)에서 방출된 테라헤르츠 펄스 신호를 수신하고, 상기 펨토초 레이저부(1)에서 제공되는 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 세기 및 진동수를 상기 데이터 처리부(5)로 제공한다.
상기 제어부(4)는 상기 펨토초 레이저부(1)를 제어하여 펌프빔과 프로브빔을 발생시키고, 상기 송신부(2)를 제어하여 샘플을 향하여 테라헤르츠 펄스 신호를 조사하며, 상기 수신부(3)를 제어하여 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호와 프로브 빔을 수신하여 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 세기 및 진동수를 상기 데이터 처리부(5)로 제공하도록 제어한다.
상기 데이터 처리부(5)는 상기 수신부(3)에서 수신한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 세기 및 진동수를 이용하여 굴절률과, 흡수 계수 그리고 투과 계수를 산출한다.
상기 데이터 처리부(5)는 샘플의 양이온 또는 유기물 등의 생계면횔성제의 양이 변화함에 따라 굴절률이 변화하고 그에 따라 투과계수와 흡수 계수가 변화한다.
이때, 흡수 계수가 증가하면 생계면활성제의 정량적인 수치값도 이에 비례하여 증가하게 되는데, 실험적으로 각각의 흡수 계수에 따른 생계면활성제의 정량적 수치값을 구할 수 있으며 이를 데이터 처리부(5)는 테이블 형태로 저장하고 있다가 이를 참조하여 흡수계수에 따른 정량적 수치값을 구할 수 있다.
또한, 생계면활성제 유무에 따라 흡수 계수가 달라지니, 데이터 처리부(5)를 이를 이용하여 정성적인 분석도 수행한다.
상기 출력부(6)는 상기 데이터 처리부(5)에서 산출한 정량적 수치값과 정성적 분석 내용을 스크린을 통하여 표시하여 사용자에게 제공하거나 프린트를 사용하여 프린트하여 제공할 수 있다.
상기 전원부(7)는 상기 펨토초 레이저부(1), 송신부(2), 수신부(3), 제어부(4), 데이터 처리부(5) 및 출력부(6)에 전원을 공급한다.
도 4는 도 3의 펨토초 레이저부(1)의 상세 구성도이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 펨토초 레이저부(1)는 펨토초 레이저(10), 펄스 압축기(pluse compressor)(11), 빔스플리터(12) 및 시간 지연기(13)를 포함한다.
상기 펨토초 레이저(10)는 레이저 신호를 생성하여 출력하며, 레이저 신호는 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함한다.
상기 펄스 압축기(11)는 상기 펨토초 레이저(10)에서 생성된 레이저 신호의 직경을 좁혀준다.
상기 빔스플리터(12)는 상기 펄스 압축기(11)에서 입력되는 레이저 신호를 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔의 2개의 평행 빔으로 나누어 펌프 빔은 시간 지연기(12)로 입사되도록 하고, 프로브 빔은 수신부(3)로 입사되도록 한다.
상기 시간 지연기(13)는 상기 빔 스플리터(12)에서 입력되는 펌프 빔을 일정 시간동안 시간 지연시켜 송신부(2)로 제공한다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치의 외관을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 샘플을 아래에 출력부(6)로 스크린(6')을 구비하여, 샘플에 대한 정량적 수치값과 정성적 분석 내용을 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 스크린(6')의 아래에 펨토초 레이저(10)의 온/오프 스위츠 등이 구비된 제어 선택 박스(4')가 구비되어 있어 사용자는 이를 통하여 용이하게 분석 장치를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명에 이용되는 샘플 홀더를 보여주는 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 이용되는 샘플 홀더(Sample holder)는 혐기성 미생물을 키우며 실시간으로 미생물이 생산하는 생계면활성제를 분석할 수 있도록 고무 셉터(rubber septa)(20)를 통해 주사기로 샘플을 주입할 수 있도록 제작하였다.
또한, 샘플 홀더는 스테인리스 스틸 재질의 사각형 반응조 2개 사이에 석영 유리가 위치하며 고무 셉터(rubber septa) 두개가 압력 유지를 위한 오링 기능 및 주사기 관통이 가능하게 되어 샘플을 그곳에 주입할 수 있게 되어있다.
이러한 샘플 홀더는 샘플시료의 두께만큼 파인 샘플홀더(덮개용 석영 유리 미사용)와 석영 유리위로 두께만큼의 공간이 있는 홀더위에 윈도우를 얹혀서 사용하는 두가지 타입의 셀 사용이 가능하며 이때의 굴절율 및 흡수율 계산은 경계면의 조건에따라 다르게 계산되어진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법은 펌토초 레이저에서 펌프 빔과 프로브 빔을 포함한 레이저 신호를 발생한다(S100).
그리고, 펄스 압축기는 레이저 신호의 직경이 좁혀지도록 한다(S102).
다음으로, 빔 스플리터는 펌프 빔과 프로브 빔을 분리하여 시간 지연기로 펌프 빔을 전송하고, 프로브 빔은 수신부로 전송한다(S104).
이후에, 시간 지연기는 펌프 빔을 시간 지연시켜 송신부로 출력하며(S106) 이에 따라 송신부는 테라헤르츠 펄스 신호를 발생시켜 샘플을 향하여 방출한다(S108).
그리고, 수신부는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호와 프로브빔을 수신하여 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각과 세기 그리고 진동수를 추출하여 데이터 처리부로 전송한다(S110).
이에 따라 데이터 처리부는 정량적 분석과 정성적 분석을 수행한 후에 수행 결과를 출력부에 제공한다(S112).
출력부는 정량적 분석의 정량적 수치값과 정성적 분석의 분석 내용을 표시하여 제공하거나 프린트하여 제공한다(S114).
본 발명에 따르면, 용액 내 생계면활성제를 정량적, 정성적으로 분석함으로써, 석유회수, 이산화탄소 지중 저장 등 모세관압 변화를 위한 계면활성제 활용 시 용액 내 계면활성제 여부 및 정량적 분석을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 정량적 분석 및 정성적 분석결과를 장비의 스크린을 통해 바로 확인 가능하기 때문에 정량적 분석 및 정성적 분석에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 컴퓨터 및 다른 기타 외부 연결장치 없이 장비 하나로 정량적 분석 및 정성적 분석이 가능하여 사용성 및 공간확보에 편리하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 펨토초 레이저부 2 : 송신부
3 : 수신부 4 : 제어부
5 : 데이터 처리부 6 : 출력부
7 : 전원부 10 : 펨토초 레이저
11 : 펄스 압축기 12 : 빔 스플리터
13 : 시간 지연기
3 : 수신부 4 : 제어부
5 : 데이터 처리부 6 : 출력부
7 : 전원부 10 : 펨토초 레이저
11 : 펄스 압축기 12 : 빔 스플리터
13 : 시간 지연기
Claims (12)
- 테라헤르츠 펄스 신호를 생계면활성제를 포함한 샘플을 향하여 방출하는 송신부;
상기 송신부에서 방출되어 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 수신하고, 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 산출하여 출력하는 수신부;
펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시켜, 펌프 빔은 일정 시간동안 시간 지연시켜 상기 송신부에 제공하고, 프로브 빔은 상기 수신부에 제공하는 펨토초 레이저부; 및
상기 수신부에서 출력되는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 위상각 및 세기를 입력받아 샘플에 대한 정량적 수치값을 산출하는 데이터 처리부를 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 샘플 두께 및 빛의 속도를 이용하여 샘플의 굴절률을 산출하고, 굴절률을 이용하여 투과계수를 산출하며, 투과계수와 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 이용하여 흡수 계수를 산출한 후에 산출된 흡수 계수에 비례하는 정량적 수치값을 산출하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - 청구항 3항에 있어서,
상기 데이터 처리부는 흡수 계수를 이용하여 정성적인 분석을 수행하여 정성적 분석 결과를 출력하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 펨토초 레이저부를 제어하여 펌프빔과 프로브빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시키고, 상기 송신부를 제어하여 샘플을 향하여 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 조사하며, 상기 수신부를 제어하여 샘플을 통과한 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호와 프로브 빔을 수신하여 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기 및 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수를 상기 데이터 처리부로 제공하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는 굴절률과, 흡수 계수 그리고 투과 계수를 산출하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 펨토초 레이저부는
P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 생성하여 출력하는 펨토초 레이저;
상기 펨토초 레이저에서 생성된 레이저 신호의 직경을 좁혀주는 펄스 압축기;
입력되는 펌프 빔을 시간 지연시켜 상기 송신부로 제공하는 시간 지연기; 및
상기 펄스 압축기에서 입력되는 레이저 신호를 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 2개의 평행 빔으로 나누어 펌프 빔은 상기 시간 지연기로 입사되도록 하고, 프로브 빔은 상기 수신부로 입사되도록 하는 빔스플리터를 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 장치. - (A) 펨토초 레이저부가 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 발생시키는 단계;
(B) 상기 펨토초 레이저부가 펌프 빔을 일정 시간동안 시간 지연시켜 송신부에 제공하고, 프로브 빔을 수신부에 제공하는 단계;
(C) 상기 송신부가 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 발생시켜 생계면활성제를 포함한 샘플을 향하여 방출하는 단계;
(D) 상기 수신부가 상기 송신부에서 방출되어 샘플을 통과한 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호를 수신하고, 프로브 빔을 입력받아 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각 및 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 산출하여 출력하는 단계; 및
(E) 데이터 처리부가 상기 수신부에서 출력되는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각 및 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 입력받아 샘플에 대한 정량적 수치값을 산출하는 단계를 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법. - 청구항 7항에 있어서,
상기 (E) 단계에서 데이터 처리부는 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 진동수, 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 위상각, 샘플 두께 및 빛의 속도를 이용하여 샘플의 굴절률을 산출하고, 굴절률을 이용하여 투과계수를 산출하며, 투과계수와 샘플을 통과한 테라헤르츠 펄스 신호의 세기를 이용하여 흡수 계수를 산출한 후에 산출된 흡수 계수에 비례하는 정량적 수치값을 산출하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법. - 청구항 8항에 있어서,
(F) 상기 데이터 처리부가 흡수 계수를 이용하여 정성적인 분석을 수행하여 정성적 분석 결과를 출력하는 단계를 더 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법. - 청구항 7항에 있어서,
상기 (E) 단계의 상기 데이터 처리부는 굴절률과, 흡수 계수 그리고 투과 계수를 산출하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법. - 청구항 7항에 있어서,
상기 (A) 단계는 상기 펨토초 레이저부의 펨토초 레이저가 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 포함하는 레이저 신호를 생성하여 출력하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법. - 청구항 7항에 있어서,
상기 (B) 단계는
(B-1) 상기 펨토초 레이저부의 펄스 압축기가 상기 펨토초 레이저에서 생성된 레이저 신호의 직경을 좁혀주는 단계;
(B-2) 상기 펨토초 레이저부의 빔스플리터가 상기 펄스 압축기에서 입력되는 레이저 신호를 P 편광(parallel 편광)된 펌프 빔 및 프로브 빔을 2개의 평행 빔으로 나누어 펌프 빔은 상기 시간 지연기로 입사되도록 하고, 프로브 빔은 상기 수신부로 입사되도록 하는 단계; 및
(B-3) 상기 펨토초 레이저부의 시간 지연기가 입력되는 펌프 빔을 시간 지연시켜 상기 송신부로 제공하는 단계를 포함하는 테라헤르츠 펄스를 이용한 생계면활성제 분석 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190143149A (ko) | 2018-06-20 | 2019-12-30 | (주)레이텍 | 영상보정 테라헤르츠파 물체검사장치 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005274496A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Tochigi Nikon Corp | 成分分析方法およびその方法を用いた成分分析装置 |
| JP2013029461A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | テラヘルツ波発生装置、テラヘルツ波検出装置、およびテラヘルツ波分光装置 |
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2016
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| KR20190143149A (ko) | 2018-06-20 | 2019-12-30 | (주)레이텍 | 영상보정 테라헤르츠파 물체검사장치 |
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