KR20180067882A - 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치 - Google Patents

그레이팅 회전방식의 자외선검출장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180067882A
KR20180067882A KR1020160169286A KR20160169286A KR20180067882A KR 20180067882 A KR20180067882 A KR 20180067882A KR 1020160169286 A KR1020160169286 A KR 1020160169286A KR 20160169286 A KR20160169286 A KR 20160169286A KR 20180067882 A KR20180067882 A KR 20180067882A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultraviolet
ultraviolet ray
wavelength
incident
light
Prior art date
Application number
KR1020160169286A
Other languages
English (en)
Inventor
전덕관
Original Assignee
주식회사 아몬텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아몬텍 filed Critical 주식회사 아몬텍
Priority to KR1020160169286A priority Critical patent/KR20180067882A/ko
Publication of KR20180067882A publication Critical patent/KR20180067882A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/429—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to measurement of ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0266—Field-of-view determination; Aiming or pointing of a photometer; Adjusting alignment; Encoding angular position; Size of the measurement area; Position tracking; Photodetection involving different fields of view for a single detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0451—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using means for illuminating a slit efficiently, e.g. entrance slit of a photometer or entrance face of fiber
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

본 발명은 그레이팅 회전방식의 자외선 검출장치에 관한 것으로, 자외선 A 또는 B 파장대 광원의 분광 복사조도를 떠돌이 광의 간섭이 없이 정밀하게 측정하는 자외선 검출장치에 있어서, 전단부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 프리세션 어패추어(Precession Aperture)를 갖춘 자외선 감지부, 감지된 입사 자외선을 필터방식이 아닌 회전 그레이팅(Grating)과 슬릿을 이용하여 떠돌이 광 현상을 차단한 상태로 원하는 자외선 파장을 슬릿을 통과시키는 분광광학계, 광학계를 통과한 자외선의 파장을 전달받아 검출하는 실리콘(Si) 검출기, 및 상기 실리콘 검출기로부터 수신한 입사광의 검출값을 통해 파장에 따른 복사조도를 산출해내는 신호제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

그레이팅 회전방식의 자외선검출장치{Grating Rotation Type UV Detecting Apparatus}
본 발명은 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외부에서 입사되는 자외선을 수광할 수 있도록 실리카 재질의 실리카 디퓨저(diffuser)와 프리세션 어패추어(precessing aperture), 실리콘 광 다이오드(silicon optical diode)로 구성되고 방수캡으로 감싸져서 구성된 자외선 감지부와, 회전하는 그레이팅(Grating)과 수μm 간격의 슬릿을 통과하게 하는 구조를 적용한 분광광학계를 통하여 떠돌이광(Stray light)을 차단하여 신호 노이즈(noise)에 자유로운(free)한 신호를 얻어낼 수 있도록 함으로써 고가의 필터 없이도 특정 주파수의 자외선을 검출해낼 수 있는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치에 관한 것이다.
자외선은 태양광선을 비롯하여 다양한 광원에 포함되어 있다. 가시광선의 파란색이나 보라색 광선보다 더 짧은 파장을 가진 자외선(UV) 복사는 주로 자외선-A(UVA), 자외선-B(UVB), 자외선-C(UVC) 세 종류로 분류된다.
자외선-A는 320~400 nm의 파장을 가지고 오존층에 흡수되지 않는다. 자외선-B(280~320nm)는 오존층에 일부 흡수되고 일부 지(표)면에 도달한다. 자외선-C(100~280nm)는 오존층에 완전히 흡수된다.
자외선은 살균력이 있고, 인체에 조사될 경우 비타민 B를 생성하기도 하지만, 자외선-A와 특히 자외선-B는 피부표면을 침투하여 화상을 입히고, 피부암과 백내장의 발생빈도를 높이는 등 인체에 피해를 일으킬 수 있다. 오존층 감퇴와 이와 관련한 지표에 도달하는 태양 자외선 증가로, 인체가 태양에 노출되는 것은 안전하지 않다.
태양 자외선이 인체에 영향을 주는 정도에 대한 정보를 공유할 목적으로 전 세계적으로 간단하고 보편적으로 적용할 수 있는 태양 자외선 지수(UV Index)의 사용이 권고되고 있다. 자외선지수는 측정치가 아닌 ‘예보치’로 일광욕을 할 정도 등을 알려주고 자외선에 대한 주의를 촉구할 목적으로 개발되었고 원래 자외선 지수는 미국 환경 보호국(EPA), 국가해양대기국(NOAA),미국 기상국(NWS), 방역 센터(CDC) 등에서 공동 개발된 “예보”이다. 현재까지 미국을 제외한 국가에서는 예보하지 않으며 단지 미국에서 제공하는 데이터를 이용하여 예보하고 있다.
※ 자외선 지수와 검출장치 개발의 필요성
자외선 지수 (UV Index)는 태양고도가 최대인 남중시각 때 지표에 도달하는 자외선-B 영역의 복사량을 측정하는 것으로, 10 등급으로 구분되는데, 0 은 노출 때 위험이 가장 낮고, 9 이상은 과대 노출 때 위험이 높다는 것을 의미한다. 자외선 지수는 태양에 관한 과다노출로 예상되는 ?네 피부 위험에 대한 정보를 제공하고 야외활동 시 어느 정도 주의해야 하는지의 정보를 나타낸다.
자외선지수는 대게 ‘매우 낮음’(0~0.29), ‘낮음’(3~4.9), ‘보통’(5~6.9), ‘높음’(7~8.9), ‘매우 높음’(9이상)으로 분류할 수 있다. ‘매우 낮음’인 경우, 1시간 50분 이상, 낮음인 경우 1시간 40분 이상, 보통인 경우 1시간 이상, 높음인 경우 40분 이상, 매우 높음인 경우 30분 이상 햇볕에 노출되면 피부에 붉은 얼룩이 발생할 우려가 높다. 발생 정도는 노출시간과 개인차(피부 체질)에 따라 달라질 수 있다. 이러한 기상청의 정보는 예보의 성격이 있으나 시간에 따라 변하는 자외선에 대한 정보를 수시로 제공하지 않으므로 자외선 급 변동에 적합하게 대처할 수 없고, 지역적으로 넓은 포괄적인 부분 정보만 제공되므로 실생활에 정확성이 거의 없다.
따라서 예보에 의존하지 않고 특정 장소나 국소적인 지역의 자외선 지수 혹은 복사량을 측정할 필요가 있을 경우나, 자외선 지수의 변화를 시간적으로 알고 싶을 때, 또는 올림픽이나 국제적인 경기 행사를 할 경우 자외선 지수를 수시로 측정하고 이에 따르는 안내 대비 등을 할 경우, 자외선 특히 자외선-A, 자외선-B의 복사조도를 측정할 장치가 있어야 한다.
※ (기존)자외선 검출(장치)의 문제점
기존의 자외선 검출기에는 “떠돌이 광(Stray Light)” 현상이 존재한다.
파장 폭이 매우 좁은 280 nm ~ 400 nm 사이의 자외선 A, 자외선 B에 대한 복사조도를 측정하려면 주로 단색화 장치(Monochromator)를 이용한 분광 복사계(Spectro-radiomater)와 같은 고가의 장비를 이용한다. 일반적인 광원이 아닌 자외선 A, b 에 대한 복사조도를 측정하려면 고가의 분광 복사계(Spectro-radiomater) 장비를 이용하지만 이마저도 분석효율이 떨어지거나 측정할 수 없다.
특히 떠돌이 광(Stray Light )에 대한 방해요소로 측정기의 효율이 매우 나빠짐은 물론 분석효율이 떨어져서 정밀한 복사조도 측정이 매우 어렵다. 더구나 자외선의 복사조도는 측정하기 거의 불가능하다. (측정 데이터보다 Stray light 영향이 더 크게 나오므로).
* Stray light 에 대하여
모든 광학계에서 정반사와 난반사가 발생한다. 이들 산란 광은 의도되지 않은 것으로 분광광도계나 이들 빛들이 광신호를 측정하도록 고안된 측정 장치의 감지센서 등에 감지되면, 측정기에는 매우 큰 잡음으로 작용하게 되며 이와 같은 비의도적인 산란 빛을 떠돌이 광(Stray light)이라고 부른다. 이 떠돌이광은 분광 광도계 내에서 거울면이나 회절격자 면에서 원하지 않은 방향으로 산란되는 산란광(scattered light)이 감지기에 감지되는 것을 떠돌이광이라고 일컫는다. 떠돌이광을 없애는 방법으로는 분광반사율 특성이 좋은 광학계를 이용하여 산란광을 줄이는 방법과 산란광을 줄이기가 힘든 경우에 떠돌이 광을 광 감지기에 들어가지 않도록 차단하는 것이다.
[선행기술문헌]
1. 대한민국 특허등록번호 제10-0897109호(2009년05월04일 등록)(발명의 명칭:진공 자외선 참조 반사율계)
2. 대한민국 특허등록번호 제10-1170140호)(2012년07월25일 등록)(발명의 명칭: 코로나 방전 탐지 광학계 및 이를 이용한 자외선 검출 장치)
3. 대한민국 특허등록번호 제10-1465694호(2014년11월20일 등록)(발명의 명칭: 자외선 지수 측정 장치)
본 발명의 목적은 기존의 자외선 검출기에 존재하는 떠돌이 광(Stray Light) 현상을 제거하기 위한 것으로서, 회전하는 그레이팅(Grating)을 통해 (한번 필터링(filtering) 된)입사광이 좁은 슬릿을 통과하게 하여 떠돌이광 자체가 발생하지 못하도록 차단(차폐)하는 새로운 형태의 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
자외선 A 또는 B 파장대 광원의 분광 복사조도를 떠돌이 광의 간섭이 없이 정밀하게 측정하는 자외선 검출장치에 있어서,
전단부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 프리세션 어패추어(Precession Aperture)를 갖춘 자외선 감지부,
감지된 입사 자외선을 필터방식이 아닌 회전 그레이팅(Grating)과 슬릿을 이용하여 떠돌이 광 현상을 차단한 상태로 원하는 자외선 파장을 슬릿을 통과시키는 분광광학계,
광학계를 통과한 자외선의 파장을 전달받아 검출하는 실리콘(Si) 검출기, 및
상기 실리콘 검출기로 부터 수신한 입사광의 검출값을 통해 파장에 따른 복사조도를 산출해내는 신호제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선 검출장치가 제공된다.
바람직하게는,
입사광의 파장별 광원의 감도값이 일정 간격의 파장대별로 대응되어 감도 특성 데이터 형태로 저장되고, 감도값에 기록된 파장대별 감도수치에 대하여, 분광 광학계를 통과해 측정된 자외선 파장을 실리콘(Si) 검출기를 통해 (신호)전류값을 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는,
상기 자외선 감지부는 자외선 검출장치를 수중 클로로필 분석에 응용할 경우를 대비하여 방수캡을 씌워 자외선 감지부가 물속에 잠긴 경우에도 자외선을 감지할 수 있도록 방수 처리를 한 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는,
상기한 자외선 감지부는 전면부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 3 내지 5mm 지름을 가진 프리세션 어패추어를 갖추어 이후 자외선 복사조도, 즉 단위면적 당 자외선의 세기(W/cm2)를 정확하게 검출해 낼 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기한 자외선 감지부는 빛 확산자로 사용하는 실리카 디퓨저(Silica diffuser)가 PTFE 시트를 통해 고정되며, 상기 프리세션 어패추어, 실리카 디퓨저, PTFE 시트, 몸체가 투명한 재질로 되어 상기 프리세션 어패추어를 통해 입사되는 입사광이 광의 진로를 형성하여 실리카 광 파이버로 모아질 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는,
상기한 자외선 감지부는, 자외선이 통과할 수 있도록 두 장의 실리카 디퓨저(Silica Diffuser)와 1겹의 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, 이하, "PTFE"라 함)으로 구성된 것을 특징으로 하고, 자외선 감지부는 실리카 광 파이버(Silica Optical fiber)의 일단부가 연결되어 측정 장소에 구애받지 않고 자외선 파장대의 복사조도를 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는,
상기한 자외선 복사 조도는, 아래의 [수학식]을 통해 산출됨을 특징으로 한다.
[수학식]
복사조도(W/cm2)= 신호전류값(A) ×?1/감도값(A/W)× 1/어패추어면적(cm2)
여기서, 감도값과 어패추어 면적은 이미 주어진 상수값이고 신호전류값은 실리콘 디텍터(22)를 통해 측정하여 얻은 값이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치에 의하면, 외부에서 입사되는 자외선을 수광할 수 있도록 실리카 재질의 실리카 디퓨저(diffuser)와 프리세션 어패추어(precessing aperture)가 방수캡으로 감싸져서 구성된 자외선 감지부와, 회전하는 그레이팅(Grating)과 수μm 간격의 슬릿을 통과하게 하는 구조를 적용한 분광광학계를 통하여 떠돌이광(Stray light)을 차단하여 신호 노이즈(noise)에 자유로운(free)한 신호를 얻어낼 수 있도록 함으로써 고가의 필터가 없어도 특정 주파수의 자외선을 검출해낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 자외선감지부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치의 복사조도 검출과정을 설명하는 흐름도이다.
이하 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치에 대하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 자외선감지부를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치의 복사조도 검출과정을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 파장이 너무 짧은 자외선 A, 자외선 B를 측정하려면 그만큼 정교한 필터를 만드는 것이 어렵고 한계가 있고 제작비가 비싼 문제점이 있다.
본 발명에 따른 자외선 검출장치(100)는 파장이 280 nm ~ 400 nm인 자외선-A, 자외선-B 영역에서 분광복사조도 감응도(A/(W/cm2))가 교정되어 있어서, 자외선광원의 분광복사조도(W/cm2)(단위 면적당 자외선의 세기)를 정확히 측정할 수 있는 검출장치이다.
본 발명에 따른 자외선 검출장치(100)는 단위면적당 자외선의 세기, 즉 분광복사조도를 정확하게 측정할 수 있는 검출장치이다. 장치 구성은, 도 2에서와 같이 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 프리세션 어패추어(Precession Aperture)(46), 자외선을 측정할 수 있는 실리카 디퓨저(Silica diffuser)(44), 자외선 세기를 감쇄시킬 필터(filter)(19), 실리콘 디텍터(실리콘 광다이오드)(22)로 구성된다. 광학계에는 회전 그레이팅(Grating)을 사용하여 떠돌이 광을 차폐할 수 있어 정확도가 높고 분광 분해능이 매우 높다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치(100)는, 회전하는 그레이팅(Grating)을 통해 (한번 필터링(filtering) 된)입사광이 좁은 슬릿(14)을 통과하게 하여 떠돌이광 자체가 발생하지 못하도록 차단(차폐)한다.
도 1에서 자외선 감지(센서)부(40)를 통과한 (태양)빛이 실리카 광파이버(42)(일반적인 광파이버가 아닌 실리카 광 파이버를 사용해야 자외선을 측정할 수 있다)를 통해 진행하고(점선표시) 다시 필터(Filter)(19)를 거친 다음, 거울(18)에 반사된 후 회전하는 그레이팅(Grating)(장치)(16)에 반사시켜 매우 좁은 슬릿(14)을 통과하게 하면 떠돌이 광이 거의 없거나 현저하게 줄어든다). 슬릿(14)을 통과한 빛은 원하는 파장영역(자외선A 혹은 자외선 B 영역)의 빛만 나오며 이 빛(자외선-A, B)을 렌즈(12)를 통해 실리콘(Si) 검출기(22)에서 검출한다. 이 검출된 결과값을 복사조도 수식을 처리하는 신호처리부(34)를 통해 자외선 세기를 단위면적으로 나눈 값인 자외선 복사조도를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 그레이팅 회전방식 자외선검출장치(100)는 자외선 A 또는 B 파장 대(이에 한정되지 않음) 광원의 분광 복사조도를 떠돌이 광에 간섭이 전혀 없이 정밀하게 측정한다. 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식 자외선검출장치(100)는 전단부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 프리세션 어패추어(Precession Aperture)(49)등을 갖춘 자외선 감지부(40), 감지된 입사 자외선을 필터방식이 아닌 회전 그레이팅(Grating)(장치)(16)과 슬릿(14)을 이용하여 떠돌이 광 현상을 차단한 상태로 원하는 자외선 파장을 슬릿을 통과시키는 분광광학계(10), 분광광학계(10)를 통과한 자외선의 파장을 전달받아 검출하는 실리콘(Si) 검출기(22)와 입사광 파장에 따른 복사조도를 산출해내고 신호 처리를 하는 신호제어부(30)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 자외선 검출장치(100)에는, 입사광의 파장별 광원의 감도값이 일정 간격의 파장대별로 대응되어 감도 특성 데이터 형태로 저장되고, 감도값에 기록된 파장대별 감도수치에 대하여, 분광 광학계(10)를 통과해 측정된 자외선 파장을 실리콘(Si) 검출기(22)를 (신호)전류값을 획득하여 빛의 복사조도를 얻어낸다.
또한, 상기 자외선 감지부(40)는 자외선 검출장치(100)를 수중 클로로필 분석에 응용할 경우를 대비하여 방수캡(49)을 씌워 자외선 감지부(40)가 물속에 잠긴 경우에도 자외선을 감지할 수 있도록 방수 처리를 한다.
또한, 상기 자외선 감지부(40)는 전면부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 3 내지 5mm 지름을 가진 프리세션 어패추어(46)를 갖추어 이후 자외선 복사조도, 즉 단위면적 당 자외선의 세기(W/cm2)를 정확하게 검출해 낼 수 있도록 한다.
또한, 상기한 자외선 감지부(40)는, 빛 확산자로 사용하는 실리카 디퓨저(Silica diffuser)(44)가 PTFE 시트(48)를 통해 고정되며, 상기 프리세션 어패추어, 실리카 디퓨저, PTFE 시트, 몸체가 투명한 재질로 되어 상기 프리세션 어패추어(46)를 통해 입사되는 입사광이 광의 진로를 형성하여 실리카 광 파이버(42)로 모아질 수 있는 구조이다.
또한, 상기한 자외선 감지부(40)는, 자외선이 통과할 수 있도록 두 장의 실리카 디퓨저(Silica Diffuser)(44)와 1겹의 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, 이하, "PTFE"라 함)(48)으로 구성된 것을 특징으로 하고, 자외선 감지부(40)는 실리카 광 파이버(Silica Optical fiber)(42)의 일단부가 연결되어 측정 장소에 구애받지 않고 자외선 파장대의 복사조도를 감지할 수 있다.
또한, 감도를 측정할 수 있는 자외선 감지부(40)를 실리콘 검출기(22) 및 신호제어부(30)에 장착하여 입사된 자외선의 복사조도 값을 곧바로 계산을 통해 얻어낼 수도 있다.
또한, 상기 자외선 복사 조도는, 아래의 [수학식]을 통해 산출된.
[수학식]
복사조도(W/cm2)= 신호전류값(A) ×?1/감도값(A/W)× 1/어패추어면적(cm2).
여기서, 감도값과 어패추어 면적은 이미 주어진 상수값이고 신호전류값은 실리콘 디텍터(22)를 통해 측정하여 얻은 값이다.
도 3은 본 발명에 따른 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치의 복사조도 검출과정을 설명하는 흐름도로서, 외부로부터 입사되는 입사광을 자외선감지부(40)에서 수신하여 처리한다(자외선 감지과정). 이후 실리카 광파이버(42)를 통해 전달된 광을 분광광학계(10)에서 처리한다(광학계 처리). 한편 분광광학계(10)는 그레이팅(16)(장치)를 통해 원하는 자외선 A 또는 B의 파장을 검출할 수 있도록 회전할 수 있다. 물론 이때 슬릿(14)의 조정을 통해 자외선 A 또는 B파장을 획득할 수 있도록 한다. 물론, 그레이팅(16)(장치)와 슬릿(14)의 동작을 통해서 즉 분광광학계(10)를 통해 입사광으로부터 원하는 자외선 A 또는 B의 파장을 검출하지 못할 수도 있을 것이다.
이후, 실리카 검출기(22)에서 자외선을 검출한다(자외선 검출과정, 이때 검출하는 값은 신호전류값(A)이다). 이후 신호제어부(30)에서는 실리카 검출기(22)에서 얻어진 값을 토대로 복사조도를 계산식을 통해 계산하고(복사조도 계산과정), 이후 복사조도를 산출하게 되며, 산출된 복사조도를 통해 자외선지수를 환산할 수 있다(자외선지수환산과정). 여기서 복사조도 계산은 위 수학식을 통해 수행하는 프로그램을 통해 구체적으로 신호처리부(34)에서 수행하며, 자외선 지수환산도 신호처리부(34)를 통해 미리 저장된 환산표(미도시)를 통해 표시할 수 있다. 그리고 결과값은 유선 혹은 무선 혹은 wifi를 통해 전송될 수 있다. 자외선 지수는 예를 들면 복사조도 대비 자외선 지수를 상,중,하 혹은 좋음, 보통, 나쁨으로 표시할 수도 있고, 국제적으로 통용되는 자외선 지수분포표를 대조하여 아라비아 숫자로 표시할 수 있다.
본 발명에 따른 그레이팅 회전방식 자외선검출장치는 자외선 광원을 사용하는 산업체, 그리고 기상청에서 자외선 분광 복사조도 측정을 통해 자외선 지수를 예보 발표할 경우와, 농업용 LED 등에서 방출되는 자외선 복사량을 측정하는 경우, 그리고 적조현상 조사를 위한 수중 클로로필 분석에 측정 파장 영역의 자외선 분광 복사조도를 알고자 할 때 필수적인 측정 장비다. 특히 기상청에서 오존경보를 발령할 경우나 자외선 지수 예보 시 정량적인 (자외선 복사조도)수치, ‘자외선 분광 복사 조도 몇 mW/cm2’을 측정하여야 한다. 따라서 기상청을 포함하여, 자외선 광원 사용업체,환경 관련 연구기관, 표준기관에서 본 장치가 반드시 있어야 한다.
10: 분광광학계
22: 실리콘 검출기
30: 신호제어부
40: 자외선 감지부
100: 그레이팅 회전방식 자외선 검출장치

Claims (7)

  1. 자외선 A 또는 B 파장대 광원의 분광 복사조도를 떠돌이 광의 간섭이 없이 정밀하게 측정하는 자외선 검출장치에 있어서,
    전단부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 프리세션 어패추어(Precession Aperture)를 갖춘 자외선 감지부,
    감지된 입사 자외선을 필터방식이 아닌 회전 그레이팅(Grating)과 슬릿을 이용하여 떠돌이 광 현상을 차단한 상태로 원하는 자외선 파장을 슬릿을 통과시키는 분광광학계,
    광학계를 통과한 자외선의 파장을 전달받아 검출하는 실리콘(Si) 검출기, 및
    상기 실리콘 검출기로부터 수신한 입사광의 검출값을 통해 파장에 따른 복사조도를 산출해내는 신호제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    입사광의 파장별 광원의 감도값이 일정 간격의 파장대별로 대응되어 감도 특성 데이터 형태로 저장되고, 감도값에 기록된 파장대별 감도수치에 대하여, 분광 광학계를 통과해 측정된 자외선 파장을 실리콘(Si) 검출기를 통해 (신호)전류값을 획득하는 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자외선 감지부는 자외선 검출장치를 수중 클로로필 분석에 응용할 경우를 대비하여 방수캡을 씌워 자외선 감지부가 물속에 잠긴 경우에도 자외선을 감지할 수 있도록 방수 처리를 한 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기한 자외선 감지부는 전면부에 입사 입체각을 고려하여 자외선을 입사시킬 수 있는 3 내지 5mm 지름을 가진 프리세션 어패추어를 갖추어 이후 자외선 복사조도, 즉 단위면적 당 자외선의 세기(W/cm2)를 정확하게 검출해 낼 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기한 자외선 감지부는 빛 확산자로 사용하는 실리카 디퓨저(Silica diffuser)가 PTFE 시트를 통해 고정되며, 상기 프리세션 어패추어, 실리카 디퓨저, PTFE 시트, 몸체가 투명한 재질로 되어 상기 프리세션 어패추어를 통해 입사되는 입사광이 광의 진로를 형성하여 실리카 광 파이버로 모아질 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기한 자외선 감지부는, 자외선이 통과할 수 있도록 두 장의 실리카 디퓨저(Silica Diffuser)와 1겹의 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, 이하, "PTFE"라 함)으로 구성된 것을 특징으로 하고, 자외선 감지부는 실리카 광 파이버(Silica Optical fiber)의 일단부가 연결되어 측정 장소에 구애받지 않고 자외선 파장대의 복사조도를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
  7. 제 4 항에서,
    상기한 자외선 복사 조도는, 아래의 [수학식]을 통해 산출됨을 특징으로 하는 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치.
    [수학식]
    복사조도(W/cm2)= 신호전류값(A) ×?1/감도값(A/W)× 1/어패추어면적(cm2)
    여기서, 감도값과 어패추어 면적은 이미 주어진 상수값이고 신호전류값은 실리콘 디텍터(22)를 통해 측정하여 얻은 값이다.
KR1020160169286A 2016-12-13 2016-12-13 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치 KR20180067882A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160169286A KR20180067882A (ko) 2016-12-13 2016-12-13 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160169286A KR20180067882A (ko) 2016-12-13 2016-12-13 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180067882A true KR20180067882A (ko) 2018-06-21

Family

ID=62806841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160169286A KR20180067882A (ko) 2016-12-13 2016-12-13 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180067882A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5575355B2 (ja) 紫外線防御効果の評価装置
Diffey Sources and measurement of ultraviolet radiation
CN104483104B (zh) 一种光电探测器光谱响应分析系统
CN104122231B (zh) 一种在线式自校准水质浊度检测系统
US20200124468A1 (en) Methods, systems, and apparatuses for accurate measurement of health relevant uv exposure from sunlight
JP5296723B2 (ja) 分光光度計、及びその性能測定方法
KR20180067882A (ko) 그레이팅 회전방식의 자외선검출장치
Uppinakudru et al. Critical assessment of optical sensor parameters for the measurement of ultraviolet LED lamps
Vaskuri et al. High-resolution setup for measuring wavelength sensitivity of photoyellowing of translucent materials
Schmitt et al. About the possibility of calibrating optical detectors by solar radiation
Driscoll Dosimetry methods for UV radiation
US5401970A (en) Biological UV-B effect monitoring instrument and method
US5332904A (en) Broadband radiometer
Kärhä et al. A novel facility for ageing materials with narrow-band ultraviolet radiation exposure
JP5819637B2 (ja) 紫外線防御効果の評価装置
Forment et al. Stray light performance of a combined monochromator–spectrograph UV irradiance measuring instrument
Egli et al. New technologies to reduce stray light for measuring solar UV with array spectroradiometers
Zaini et al. Indoor calibration method for UV index meters with a solar simulator and a reference spectroradiometer
KR101437410B1 (ko) 태양광흡수분광장치 및 태양광흡수분광장치의 스펙트럼 처리 방법
Thao MEASURE THE ULTRAVIOLET PROTECTION FACTOR (UPF) OF FABRICS ON UV-VIS SPECTROPHOTOMETER
Takeshita et al. Development and evaluation of a solar ultraviolet-B radiometer
Ryan et al. Erythemal ultraviolet insolation in New Zealand at solar zenith angles of 30 and 45
Feister et al. Instruments for broad-band UV radiation measurements
Alves et al. Characterisation of optical filters for broadband UVA radiometer
Sisto et al. The calibration of personal dosemeters used for evaluating exposure to solar UV in the workplace

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right