KR20190056771A - 수밀 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수밀 검사 장치에 관한 것으로서, 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발진 유닛; 검사 대상물의 미리 정해진 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및 상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 상기 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 분석하여, 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

수밀 검사 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR WATER-PROOFING TEST}
본 발명은 검사 대상물의 수밀 상태를 검사하기 위한 수밀 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은, 제조 라인 기타 장소에 마련된 샤워 부스에서 수밀 검사를 받고 있다. 이러한 샤워 부스에서는 고압의 물이 차량에 분사되며, 이처럼 고압의 물이 분사된 차량을 대상으로 수밀 검사가 실시된다.
종래에는 작업자가 육안으로 차량으로 직접 관찰하여 차량에 물이 침투되었는지 여부를 파악하는 방법을 통해 차량에 대한 수밀 검사를 실시하였다. 그런데, 일반적으로 차량에 침투된 물은, 차체 프레임과, 이러한 차체 프레임을 커버하도록 마련된 각종의 보호층 사이의 틈새 등 외부의 관찰하기 어려운 부분에 주로 고인다. 따라서, 종래의 수밀 검사 방법은, 차량의 수밀 성능을 정확하게 검사하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 검사 대상물의 수밀 성능 정확하게 검사할 수 있도록 개선한 수밀 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 검사 대상물의 내부에 물이 침투되었는지 여부를 검사 대상물의 비파괴 상태에서 검사할 수 있도록 개선한 수밀 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 장치는, 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발진 유닛; 검사 대상물의 미리 정해진 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및 상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 상기 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 분석하여, 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함한다.
바람직하게, 상기 검사 영역에 침투된 상기 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 상기 검사 영역에 열을 인가하는 증발 유닛을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 증발 유닛은, 상기 물을 증발시키기 위한 가이드 레이저빔을 생성하여 발진하는 가이드 레이저빔 발진기; 및 상기 가이드 레이저빔을 상기 검사 영역에 조사하는 가이드 레이저빔 조사 부재를 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 발진 유닛은, 상기 증발 유닛에 의해 상기 검사 영역에 상기 열이 인가된 상태에서 상기 테라헤르츠파를 발진한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 흡수되는 비율이 미리 정해진 기준 비율 이상인 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워와 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역의 상기 테라헤르츠파의 파워의 비교를 통해 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 변환되도록 상기 테라헤르츠파 발진 유닛을 제어한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 흡수되는 비율이 미리 정해진 기준 비율 이상인 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워를 기준으로 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 발진 유닛은, 서로 다른 파장을 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기; 및 상기 분포 궤환 레이저빔들을 전달 받아 상기 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발광 소자를 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 검출 유닛은, 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라 헤르츠파를 전기 신호로 변환하여 발진하는 테라헤르츠파 수광 소자를 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 검출 유닛은, 상기 전기 신호를 측정하여 상기 제어 유닛에 전달하는 신호 증폭기를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 검출 유닛은, 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 포집하여 상기 테라헤르츠파 수광 소자에 전달하는 테라헤르츠파 포집 부재를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 포집 부재는, 상기 테라헤르츠파 반사 가능한 재질로 형성되며 미리 정해진 곡률 반경을 갖는 적분구이고, 상기 테라헤르츠파 수광 소자는, 상기 테라헤르츠파 포집 부재의 초점에 위치하도록 설치된다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법은, (a) 검사 대상물의 미리 정해진 검사 영역에 침투된 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 상기 검사 영역에 열을 인가하는 단계; (b) 상기 검사 영역에 테라헤르츠파를 조사하는 단계; 및 (c) 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 분석하여, 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
바람직하게, (d) 상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에 수행하며, 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 획득하는 단계를 더 포함하며, 상기 (c) 단계는, 상기 테라헤르츠파의 상기 주파수 스펙트럼의 분석을 통해 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계는, 상기 물을 증발시키기 위한 가이드 레이저빔을 상기 검사 영역에 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 미리 정해진 비율 이상만큼 흡수되는 적어도 하나의 피크 주파수를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 상기 테라헤르츠파의 주파수를 변환하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워와 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역의 상기 테라헤르츠파의 파워의 비교를 통해 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워를 기준으로 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행한다.
본 발명에 따른 수밀 검사 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 수밀 검사 장치 및 방법은, 테라헤르츠파의 투과성을 이용해 외부에서 관찰하기 어려운 검사 대상물의 내측 부위에 침투된 물까지도 용이하게 탐지 가능하므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 수밀 검사 장치 및 방법은, 검사 대상물의 수밀 성능을 검사 대상물의 비 파괴 상태에서 검사할 수 있으므로, 수밀 검사에 소요되는 시간을 줄이고, 검사 대상물을 분해 및 조립하는 과정에서 검사 대상물에 2차적인 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 수밀 검사 장치 및 방법은, 에너지가 수증기에 흡수되는 비율이 특정 주파수에서 현저히 높아지는 에너지 흡수 피크가 존재하는 테라헤르츠파의 성질을 이용해 수밀 검사를 실시할 수 있으므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개념도.
도 2은 차량에 물이 침투된 양상을 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 차량의 주요 수밀 검사 대상 부분을 나타내는 도면.
도 5는 도 1에 도시된 측정 프로브에 의해 검사 대상물의 검사 영역에 가이드 레이저빔과 테라헤르츠파가 조사되는 양상을 나타내는 도면.
도 6은 피크 주파수에 대해 설명하기 위한 그래프.
도 7은 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 2은 차량에 물이 침투된 양상을 나타내는 도면이며, 도 3 및 도 4는 차량의 주요 수밀 검사 대상 부분을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 장치(1)는, 수밀 검사에 필요한 전원, 분석 장비 등의 설치 공간을 제공하는 본체(10)와, 수밀 검사 장치(1)의 조작부를 제공하는 측정 프로브(20)와, 검사 대상물(P)의 미리 정해진 검사 영역(A)에 침투된 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 검사 영역(A)에 열을 인가하는 증발 유닛(30)과, 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발진 유닛(40)과, 검사 영역(A)으로부터 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛(50)과, 테라헤르츠파 검출 유닛(50)에 의해 검출된 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 분석하여, 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛(60) 등을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, 검사 영역(A)으로부터 반사되기 이전의 테라헤르츠파를 'T1'이라고 명명하고, 검사 영역(A)으로부터 반사된 이후의 테라헤르츠파를 'T2'라고 명명하기로 한다.
수밀 검사 장치(1)는, 검사 대상물(P)의 미리 정해진 검사 영역(A)에 테라헤르츠파(T1)를 조사한 후, 검사 영역(A)에서 발생하는 테라헤르츠파(T1)의 반사, 투과 및 흡수 현상 등을 추적함으로써, 검사 영역(A)에 대한 수밀 검사를 실시할 수 있다. 이러한 수밀 검사 장치(1)를 이용해 수밀 검사를 실시 가능한 검사 대상물(P)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 검사 대상물(P)은 차량일 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량의 수밀 성능에 이상이 발생한 경우에, 외부로부터 차량에 침투된 물은, 대쉬 판넬, 루프 판넬, 사이드 앗세이 판넬 등과 같은 차체 프레임(P1)을 따라 유동하다가, 차체 프레임(P1) 및 차체 프레임(P1)을 커버하도록 적층된 적어도 하나의 보호층(P2) 사이의 틈새에 주로 고인다.
일반적으로, 차체 프레임(P1)은 금속 재질과 같이 테라헤르츠파(T1)를 전반사하는 전도성 재질로 주로 형성되고, 보호층(P2)은 합성 수지 재질과 같이 테라헤르츠파(T1)를 투과하는 비전도성 재질로 주로 형성된다. 따라서, 차체 프레임(P1)과 보호층(P2)이 적층되도록 구성된 차량의 특정 부분(V)에 테라헤르츠파(T1)를 조사하면, 보호층(P2)에서는 테라헤르츠파(T1)의 투과 현상이 발생하고, 차체 프레임(P1)에서는 테라헤르츠파(T1)의 반사 현상이 발생한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 특정 부분(V)의 일면에 조사된 테라헤르츠파(T1)는 보호층(P2)을 투과하여 차체 프레임(P1)에 입사되고, 차체 프레임(P1)에 입사된 테라헤르츠파(T2)는 차체 프레임(P1)으로부터 반사된 후 다시 보호층(P2)을 투과하여 상기 특정 부분(V)의 일면으로부터 방출된다.
그런데, 물, 수증기 등의 수분은 테라헤르츠파(T1)를 흡수하는 물성을 갖는다. 따라서, 수밀 검사 장치(1)는, 상기 특정 부분(V)에 테라헤르츠파(T1)를 조사한 후, 상기 특정 부분(V)에서 수분의 테라헤르츠파 흡수 현상이 발생하는지 여부를 추적함으로써, 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 바람직하게, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수밀 검사 장치(1)는, 경사와 같은 구조적인 요인으로 인해 외부로부터 차량에 침투된 물이 주로 고일 것으로 예상되는 부분(S)을 따라 테라헤르츠파(T1)를 선택적으로 조사하여, 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 수분의 테라헤르츠파(T1)의 흡수 현상을 이용한 수밀 검사 방법에 대해서는, 아래에서 더욱 자세하게 기술하기로 한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(10)에는, 증발 유닛(30)의 가이드 레이저빔 발진기(32)와, 테라헤르츠파 발진 유닛(40)의 이중 모드 레이저빔 발진기(41) 및 신호 변조기(43)와, 테라헤르츠파 검출 유닛(50)의 신호 증폭기(55)와, 제어 유닛(60) 등이 설치될 수 있다. 또한, 본체(10)에는, 수밀 검사 장치(1)를 구동하기 위한 전원을 제공하는 배터리(미도시)가 함께 설치될 수도 있다.
수밀 검사 장치(1)를 이용해 차량에 대한 수밀 검사를 실시하는 경우에, 이러한 본체(10)는 샤워 부스의 일측에 고정 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 1에 도시된 측정 프로브에 의해 검사 대상물의 검사 영역에 가이드 레이저빔과 테라헤르츠파가 조사되는 양상을 나타내는 도면이다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)에는, 증발 유닛(30)의 가이드 레이저빔 조사 부재(34)와, 테라헤르츠파 발진 유닛(40)의 테라헤르츠파 발광 소자(45)와, 테라헤르츠파 검출 유닛(50)의 테라헤르츠파 포집 부재(51) 및 테라헤르츠파 수광 소자(53) 등이 설치될 수 있다.
측정 프로브(20)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파(T1)와 가이드 레이저빔(G)의 초점을 조절하기 위한 초점 렌즈(22)와, 수밀 검사 장치(1)의 구동을 제어하기 위한 적어도 하나의 버튼(24)과, 수밀 검사 결과와 같은 정보를 영상 표시하기 위한 디스플레이(26) 등을 구비할 수 있다.
이러한 측정 프로브(20)는, 작업자가 측정 프로브(20)를 파지하기 용이한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)는 원통 형상을 가질 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 작업자는, 이러한 측정 프로브(20)를 파지한 상태에서, 가이드 레이저빔(G)과 테라헤르츠파(T1)가 검사 영역(A)에 조사되도록 측정 프로브(20)를 조작할 수 있다.
다음으로, 증발 유닛(30)은, 외부로부터 검사 대상물(P)에 침투되어 검사 영역(A)에 고인 물(이하, '검사 영역(A)에 침투된 물'이라고 함)이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 검사 영역(A)에 열을 인가 가능하게 마련된다.
도 5을 참조하면, 수증기는 테라헤르츠파 주파수 대역에 속하는 특정 주파수의 테라헤르츠파에 대한 에너지 흡수율이 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 나머지 주파수의 테라헤르츠파에 대한 에너지 흡수율에 비해 현저히 높은 성질을 갖는다. 즉, 테라헤르츠파가 수증기에 조사되는 경우에는, 상기 특정 주파수에서 테라헤르츠파의 에너지가 수증기에 현저히 높은 비율로 흡수되는 에너지 흡수 피크가 존재한다는 점에서, 테라헤르츠파가 액상의 물에 조사되는 경우와 차이점을 갖는다. 따라서, 검사 영역(A)에 침투된 물이 수증기로 상 변이된 상태에서 수밀 검사를 실시하면, 에너지 흡수 피크의 존재 여부를 통해 추적함으로써, 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 더욱 정확하게 검사할 수 있다. 이를 고려하여, 수밀 검사 장치(1)는, 검사 영역(A)에 침투된 물이 증발되도록 검사 영역(A)에 열을 인가 가능한 증발 유닛(30)을 포함하는 것이다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, 상기 특정 주파수를 피크 주파수라고 명명하기로 한다.
이러한 증발 유닛(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발 유닛(30)은, 검사 영역(A)에 침투된 물을 증발시키기 위한 가이드 레이저빔(G)을 생성하여 발진하는 가이드 레이저빔 발진기(32)와, 가이드 레이저빔 발진기(32)에서 발진된 가이드 레이저빔(G)을 검사 영역(A)에 조사하는 가이드 레이저빔 조사 부재(34) 등을 구비할 수 있다.
가이드 레이저빔 발진기(32)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 내부에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 가이드 레이저빔 발진기(32)는, 검사 영역(A)은 손상시키지 않되 검사 영역(A)에 침투된 물만 선택적으로 증발시킬 수 있을 정도로 출력이 조절되는 것이 바람직하다. 이러한 가이드 레이저빔 발진기(32)로부터 발진된 가이드 레이저빔(G)은, 가이드 레이저빔 발진기(32)와 가이드 레이저빔 조사 부재(34)를 연결하도록 마련된 도파로(36)에 의해 가이드 레이저빔 조사 부재(34)에 전달될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 가이드 레이저빔(G)은, 가이드 레이저빔 발진기(32)와 가이드 레이저빔 조사 부재(34) 사이에 설치되는 적어도 하나의 리플렉터 등의 광경로 전환 부재에 의해 가이드 레이저빔 조사 부재(34)에 전달될 수도 있다.
가이드 레이저빔 조사 부재(34)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)의 내부에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가이드 레이저빔 조사 부재(34)는, 도파로(36)를 통해 전달 받은 가이드 레이저빔(G)을 검사 영역(A)에 조사 가능하도록 마련된다. 이러한 가이드 레이저빔 조사 부재(34)는 가이드 레이저빔(G)을 검사 영역(A)을 향해 집속 가능한 집속 렌즈로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가이드 레이저빔 조사 부재(34)는, 가이드 레이저빔(G)을 평행광으로 정형 가능한 콜리메이션 렌즈로 구성될 수 있다. 이러한 가이드 레이저빔 조사 부재(34)를 통과한 가이드 레이저빔(G)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)의 초점 렌즈(22)에 의해 초절이 조절된 상태로 검사 영역(A)에 조사될 수 있다. 따라서, 검사 영역(A)에 물이 침투된 경우에, 검사 영역(A)에 침투된 물은 가이드 레이저빔(G)에 의해 인가된 열에 의해 증발되어 수증기로 상 변이될 수 있다. 예를 들어, 검사 대상물(P)이 차량인 경우에, 차체 프레임(P1)과 보호층(P2) 사이의 틈새와 같이 차량의 미리 정해진 검사 영역(A)의 내측 부위에 침투된 물은 가이드 레이저빔(G)에 의해 증발되어 수증기로 상 변이되고, 이처럼 생성된 수증기는 검사 영역(A)에 수용된다.
도 6은 피크 주파수에 대해 설명하기 위한 그래프이다.
다음으로, 테라헤르츠파 발진 유닛(40)은, 검사 대상물(P)의 수밀 성능을 검사하기 위한 테라헤르츠파(T1)를 생성하여 검사 영역(A)을 향해 발진 가능하도록 마련된다.
테라헤르츠파 발진 유닛(40)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 테라헤르츠파 발진 유닛(40)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기(41)와, 테라헤르츠파에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 변조 신호를 출력하는 신호 변조기(43)와, 이중 모드 레이저빔 발진기(41)에서 발진된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 전달 받아 테라헤르츠파(T1)를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발광 소자(45) 등을 구비할 수 있다.
이중 모드 레이저빔 발진기(41)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 내부에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이중 모드 레이저빔 발진기(41)는, 서로 다른 파장(λ1, λ2)을 각각 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 생성하고, 이처럼 생성한 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 비팅하여 발진한다.
그런데, 후술할 테라헤르츠파 발광 소자(45)에서 생성된 테라헤르츠파(T1)의 주파수는, 어느 하나의 분포 궤환 레이저빔(B1)의 파장(λ1)과 다른 하나의 분포 궤환 레이저빔(B2)의 파장(λ2)의 차이에 비례한다. 따라서, 이중 모드 레이저빔 발진기(41)는, 피크 주파수(F1, F2, F3)를 적어도 포함하는 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 테라헤르츠파(T1)의 주파수를 선택적으로 조절할 수 있도록, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2) 중 적어도 하나의 파장(λ1, λ2)을 선택적으로 변경 가능하게 마련된다. 이처럼 테라헤르츠파(T1)의 주파수를 선택적으로 변경하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 이중 모드 레이저빔 발진기(41)로부터 비팅되어 발진된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 이중 모드 레이저빔 발진기(41)와 테라헤르츠파 발광 소자(45)를 연결하도록 마련된 도파로(47)를 통해 테라헤르츠파 발광 소자(45)에 전달될 수 있다. 다만, 이에 한정 되는 것은 아니며, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)은, 이중 모드 레이저빔 발진기(41)와 테라헤르츠파 발광 소자(45) 사이에 설치되는 적어도 하나의 리플렉터 등의 광경로 전환 부재에 의해 테라헤르츠파 발광 소자(45)에 전달될 수도 있다.
신호 변조기(43)는, 테라헤르츠파에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 변조 신호를 생성하여 테라헤르츠파 발광 소자(45)와 후술할 테라헤르츠파 검출 유닛(50)의 신호 증폭기(55)에 각각 전달할 수 있다. 이러한 신호 변조기(43)에 의하면, 테라헤르츠파 발광 소자(45)는 변조 신호에 의해 변조된 테라헤르츠파(T1)를 생성하여 발진할 수 있고, 신호 증폭기(55)는 신호 변조기(43)로부터 직접 전달된 변조 신호를 이용해 검사 영역(A)으로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이처럼 변조 신호를 이용해 전자기파의 노이즈를 제거하는 기술은 전자기파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
테라헤르츠파 발광 소자(45)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)의 내부에 설치된다. 테라헤르츠파 발광 소자(45)는, 비팅된 상태로 도파로(47)를 통해 전달된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)과 테라헤르츠파 발광 소자(45)에 인가된 DC 바이어스를 이용해, 어느 하나의 분포 궤환 레이저빔(B1)의 파장(λ1)과 다른 하나의 분포 궤환 레이저빔(B2)의 파장(λ2)의 차이에 비례하는 테라헤르츠파(T1)를 생성하여 발진한다.
보다 구체적으로, 테라헤르츠파 발광 소자(45)는, -5 V 내지 -1 V의 DC 바이어스가 가해져 있는 안테나 전극들(미도시) 사이로 비팅된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)이 입사되면 광전도체 박막(미도시) 내에서 전자-정공쌍이 생성되도록 마련된다. 그러면, 비팅된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)이 테라헤르츠파 발광 소자(45)에 전달될 때, 광전하들이 DC 바이어스에 의해 전극(미도시)으로 이동하면서 광전류가 발생된다. 이러한 광전류는 극히 짧은 시간 동안 흐르며, 광전류의 변화에 의해 전자기파가 형성된다. 그런데, 광전하의 이동 시간이 피코초 수준에 이를 정도로 짧을 경우에, 이러한 전자기파는 테라헤르츠파(T1)가 된다. 이처럼 테라헤르츠파(T1)를 생성하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 테라헤르츠파 발광 소자(45)에서 발진된 테라헤르츠파(T1)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 프로브(20)의 초점 렌즈(22)에 의해 초점이 조절된 상태로 검사 영역(A)에 조사된 후, 검사 영역(A)으로부터 반사될 수 있다.
한편, 제어 유닛(60)은, 검사 영역(A)에 침투된 물이 가이드 레이저빔(G)에 의해 미리 증발된 상태에서 검사 영역(A)에 테라헤르츠파(T1)가 조사될 수 있도록, 증발 유닛(30)과 테라헤르츠파 발진 유닛(40)을 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제어 유닛(60)은, 검사 영역(A)에 가이드 레이저빔(G)이 조사된 때로부터 미리 정해진 대기 시간이 경과된 후 검사 영역(A)에 테라헤르츠파(T1)가 조사되도록, 증발 유닛(30)과 테라헤르츠파 발진 유닛(40)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다. 그러면, 검사 영역(A)에 조사된 테라헤르츠파(T1)는, 검사 영역(A)으로부터 반사되는 과정에서, 증발 유닛(30)에 의해 생성된 수증기에 테라헤르츠파(T1)의 주파수에 대응하는 비율만큼 흡수될 수 있다.
그런데, 테라헤르츠파(T1)는 육안을 통해 관찰할 수 없지만, 가이드 레이저빔(G)은 육안을 통해 관찰할 수 있다. 따라서, 작업자는, 가이드 레이저빔(G)이 검사 영역(A)에 조사되는 양상을 육안을 통해 관찰함으로써, 테라헤르츠파(T1)가 검사 영역(A)에 정상적으로 조사되고 있는지 여부를 파악할 수 있다. 즉, 가이드 레이저빔(G)은, 검사 영역(A)에 침투된 물을 증발시키기 위한 열원으로서 기능할 뿐만 아니라, 테라헤르츠파(T1)를 검사 영역(A)에 정확하게 조사할 수 있도록 보조하는 기능도 함께 수행할 수 있다.
도 7은 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
다음으로, 테라헤르츠파 검출 유닛(50)은, 검사 대상물(P)로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)를 검출 가능하도록 마련된다.
테라헤르츠파 검출 유닛(50)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 검출 유닛(50)은, 검사 대상물(P)로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)를 포집하도록 마련된 테라헤르츠파 포집 부재(51)와, 테라헤르츠파 포집 부재(51)로부터 전달 받은 테라헤르츠파(T2)를 전기 신호로 변화하여 발진하는 테라헤르츠파 수광 소자(53)와, 테라헤르츠파 수광 소자(53)로부터 전달 받은 전기 신호를 증폭하여 제어 유닛(60)에 전달하는 신호 증폭기(55) 등을 구비할 수 있다.
테라헤르츠파 포집 부재(51)는, 검사 영역(A)으로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)의 광경로 상에 위치하도록 설치된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 포집 부재(51)는 검사 영역(A)으로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)가 입사될 수 있도록 측정 프로브(20)의 내부에 설치될 수 있다.
테라헤르츠파 포집 부재(51)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 테라헤르츠파 포집 부재(51)는, 테라헤르츠파(T2)를 반사 가능한 재질로 형성되며 미리 정해진 곡률 반경을 갖는 적분구일 수 있다. 그러면, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 포집 부재(51)는, 테라헤르츠파 포집 부재(51)에 입사된 테라헤르츠파(T2)를 테라헤르츠파 포집 부재(51)의 곡률 반경에 대응하는 위치에 형성되는 초점을 향해 반사할 수 있다.
테라헤르츠파 수광 소자(53)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 포집 부재(51)의 초점에 위치하도록 측정 프로브(20)의 내부에 설치된다. 테라헤르츠파 수광 소자(53)는, 테라헤르츠파 포집 부재(51)로부터 전달 받은 테라헤르츠파(T2)를 이용해, 테라헤르츠파(T2)와 대응하는 전기 신호를 생성하여 발진한다.
보다 구체적으로, 테라헤르츠파 수광 소자(53)는 광전도체 박막에 전자-정공쌍이 생성되도록 마련된다. 이러한 테라헤르츠파 수광 소자(53)에 테라헤르츠파(T2)가 입사하면, 테라헤르츠파(T2)의 전자기장에 의해 광전하들이 전극으로 이동하면서 광전류 즉, 테라헤르츠파(T2)와 대응하는 전기 신호가 발생된다. 이처럼 테라헤르츠파(T2)와 대응하는 전기 신호를 생성하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 테라헤르츠파 수광 소자(53)에서 발진된 전기 신호는, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 수광 소자(53)와 신호 증폭기(55)를 연결하도록 마련된 도파로(57)에 의해 신호 증폭기(55)에 전달될 수 있다.
신호 증폭기(55)는 도파로(57)를 통해 전달 받은 전기 신호를 미리 정해진 증폭비만큼 증폭함과 함께, 신호 변조기(43)로부터 전달된 변조 신호를 이용해 전기 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 제어 유닛(60)에 전달한다.
다음으로, 제어 유닛(60)은, 수밀 검사 장치(1)의 전반적인 구동을 제어 가능하도록 마련된다.
이러한 제어 유닛(60)은, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼을 분석하여 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단하고, 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 기준으로 검사 대상물(P)의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 즉, 제어 유닛(60)은, 검사 영역(A)에 물이 침투되지 않았다고 판단되면 이를 통해 검사 대상물(P)의 수밀 성능에 이상이 없다고 판단하고, 검사 영역(A)에 물이 침투되었다고 판단되면 이를 통해 검사 대상물(P)의 수밀 성능이 이상이 있다고 판단하는 것이다. 여기서, 테라헤르츠파 수광 소자(53)에서 발진된 전기 신호의 변화는 테라헤르츠파(T2)의 전자기장의 변화를 나타낸다. 따라서, 제어 유닛(60)은, 신호 증폭기(55)로부터 전달 받은 전기 신호의 시간 별 분석을 통해, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼을 분석할 수 있다. 이를 위하여, 제어 유닛(60)은, 테라헤르츠파(T1)의 주파수가 적어도 하나의 피크 주파수(F1, F2, F3)를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 테라헤르츠파 발진 유닛(40)의 이중 모드 레이저빔 발진기(41)를 제어할 수 있다.
테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼의 분석 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 제어 유닛(60)은, 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)와 피크 주파수(F1, F2, F3)를 제외한 나머지 주파수 대역의 테라헤르츠파(T2)의 파워의 비교를 통해 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단할 수 있다.
검사 영역(A)에 물이 침투된 경우에, 검사 영역(A)에는 검사 영역(A)에 침투된 물이 증발 유닛(30)에 의해 증발되어 생성된 수증기가 수용된다. 이로 인해, 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)는, 검사 영역(A)으로부터 반사되는 과정에서, 나머지 주파수 대역의 테라헤르츠파(T2)에 비해 상대적으로 높은 비율만큼 검사 영역(A)에 수용된 수증기에 흡수된다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 검사 영역(A)에 물이 침투된 경우에, 테라헤르츠파(T2)의 파워는 나머지 주파수 대역에 비해 피크 주파수(F1, F2, F3)에서 현저히 낮게 측정되는 경향을 보인다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 검사 영역(A)에 물이 침투된 경우에, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼에는 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)가 나머지 주파수 대역의 테라헤르츠파(T1)의 파워에 비해 현저히 낮아짐으로써 발생하는 수증기 흡수 피크(K)가 존재하게 된다. 이를 통해, 제어 유닛(60)은, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하지 않으면, 검사 영역(A)에 물이 침투되지 않았다고 판단하고, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하면, 검사 영역(A)에 물이 침투되었다고 판단할 수 있다. 즉, 제어 유닛(60)은, 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하는지 여부에 따라, 검사 대상물(P)의 수밀 성능에 이상이 발생하였는지 여부를 판단하는 것이다.
예를 들어, 제어 유닛(60)은, 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)를 기준으로 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이를 위하여, 제어 유닛(60)은, 도 7의 기준예와 같이, 기준 시료를 대상으로 미리 측정한 기준 파워(R1, R2, R3)와, 도 7의 실시예와 같이, 검사 대상물(P)의 검사 영역(A)을 대상으로 실시간으로 측정한 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)(이하, '실측 파워'라고 함)가 얼마만큼 차이가 나는지 산출할 수 있다. 기준 시료란, 검사 대상물(P)과 동일한 구조를 갖고 외부로부터 물이 전혀 침투되지 않은 시료를 말한다. 기준 파워(R1, R2, R3)란, 검사 대상물(P)의 검사 영역(A)과 대응하는 기준 시료의 특정 영역을 대상으로 미리 측정한 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워를 말한다. 제어 유닛(60)은, 실측 파워(A1, A2, A3)가 기준 파워(R1, R2, R3)에 비해 미리 정해진 기준 비율만큼 낮으면, 검사 영역(A)에 물이 침투되었다고 판단할 수 있다. 또한, 제어 유닛(60)은, 실측 파워(A1, A2, A3)의 절대적인 크기를 기준으로 검사 영역(A)에 침투된 물의 양을 추정할 수도 있다. 이를 통해, 제어 유닛(60)은, 이처럼 추정된 물의 침투량을 기준으로 검사 대상물(P)의 수밀 성능의 이상 정도를 추정할 수 있다.
한편, 제어 유닛(60)은, 이처럼 판단된 수밀 검사 결과를 측정 프로브(20)의 디스플레이(26)를 통해 영상 표시하여 작업자에게 실시간으로 제공할 수 있다.
이러한 수밀 검사 장치(1)는, 테라헤르츠파(T1)의 투과성을 이용해, 검사 대상물(P)에 대한 수밀 검사를 검사 대상물(P)의 내외에 걸쳐 실시할 수 있다. 따라서, 수밀 검사 장치(1)는, 차체 프레임(P1)과 보호층(P2) 사이의 틈새와 같이 외부에서 관찰하기 어려운 검사 대상물(P)의 내측 부위에 침투된 물까지도 용이하게 탐지 가능하므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수밀 검사 장치(1)는, 검사 대상물(P)을 분해할 필요 없이, 검사 대상물(P)의 수밀 성능을 검사 대상물을 비 파괴한 상태에서 검사할 수 있다. 따라서, 수밀 검사 장치(1)는, 수밀 검사에 소요되는 시간을 줄이고, 수밀 검사를 위해 검사 대상물(P)을 분해 및 조립하는 과정에서 검사 대상물(P)에 2차적인 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
수밀 검사 장치(1)는, 검사 대상물(P)에 침투된 물을 수증기로 상 변이 가능한 증발 유닛(30)을 포함한다. 따라서, 수밀 검사 장치(1)는, 테라헤르츠 주파수 대역 중 에너지가 수증기에 흡수되는 비율이 특히 높은 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T1)를 이용해 수밀 검사를 실시할 수 있으므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 수밀 검사 장치(1)는, 검사 영역(A)으로부터 반사된 테라헤르츠파(T2)를 분석하여, 검사 대상물(P)에 대한 수밀 검사를 실시하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 수밀 검사 장치(1)는, 검사 영역(A)을 투과한 테라헤르츠파(T2)를 분석하여, 검사 대상물(P)에 대한 수밀 검사를 실시할 수도 있다. 이 경우에, 수밀 검사 장치(1)는, 검사 대상물(P)을 투과한 테라헤르츠파(T2)가 테라헤르츠파 검출 유닛(50)으로 전달될 수 있도록, 리플렉터와 같은 적어도 하나의 광경로 전환 부재를 더 포함할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법은, 검사 대상물(P)의 미리 정해진 검사 영역(A)에 침투된 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 검사 영역(A)에 열을 인가하는 단계(S 10); 검사 영역(A)에 테라헤르츠파(T1)를 조사하는 단계(S 20); 검사 영역(A)으로부터 반사되거나 검사 영역(A)을 투과한 테라헤르츠파(T2)를 분석하여, 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계(S 30) 등을 포함할 수 있다.
먼저, S 10 단계는, 검사 영역(A)에 침투된 물을 증발시킬 수 있도록 가이드 레이저빔 발진기(32)로부터 발진된 가이드 레이저빔(G)을 검사 영역(A)에 조사하여 수행할 수 있다. 그러면, 검사 영역(A)에 물이 침투된 경우에, 검사 영역(A)에 침투된 물은 가이드 레이저빔(G)으로부터 인가된 열에 의해 증발되어 수증기로 상 변이된다.
다음으로, S 20 단계는, 이중 모드 레이저빔 발진기(41)로부터 비팅되어 발진된 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 테라헤르츠파 발광 소자(45)를 이용해 변환하여 생성한 테라헤르츠파(T1)를 검사 영역(A)에 조사하여 수행할 수 있다. 이러한 S 20 단계는, 적어도 하나의 피크 주파수(F1, F2, F3)를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 테라헤르츠파(T1)의 주파수가 점진적으로 변화되도록 이중 모드 레이저빔 발진기(41)를 제어하여 수행할 수 있다. 그러면, 검사 영역(A)에 조사된 테라헤르츠파(T1)는, 주파수에 대응하는 비율만큼 S 10 단계에서 생성된 수증기에 흡수된 상태로 검사 영역(A)으로부터 반사되거나 검사 영역(A)을 투과할 수 있다.
이후에, S 30 단계는, S 20 단계에서 검사 영역(A)으로부터 반사되거나 검사 영역(A)을 투과한 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼의 분석을 통해 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행할 수 있다. 이를 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 수밀 검사 방법은, S 20 단계와 S 30 단계 사이에 수행하며, 검사 영역(A)으로부터 반사되거나 검사 영역(A)을 투과한 테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼을 획득하는 단계(S 25)를 더 포함할 수 있다.
테라헤르츠파(T2)의 주파수 스펙트럼의 분석 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, S 30 단계는, 적어도 하나의 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)와 적어도 하나의 피크 주파수(F1, F2, F3)를 제외한 나머지 주파수 대역의 테라헤르츠파(T2)의 파워의 비교를 통해, 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위하여, S 30 단계는, 도 8에 도시된 바와 같이, 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하는지 여부를 판단하는 단계(S 32)와, 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하면 검사 영역(A)에 물이 침투되었다고 판단하는 단계(S 34)와, 주파수 스펙트럼에 수증기 흡수 피크(K)가 존재하지 않으면 검사 영역(A)에 물이 침투되지 않았다고 판단하는 단계(S 36)를 포함할 수 있다.
예를 들어, S 30 단계는, 적어도 하나의 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)를 기준으로 검사 영역(A)에 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, S 30 단계는, 검사 영역(A)을 대상으로 측정한 피크 주파수(F1, F2, F3)의 테라헤르츠파(T2)의 파워(A1, A2, A3)가 미리 저장된 기준 파워(R1, R2, R3)에 비해 미리 정해진 기준 비율 이상만큼 낮으면 검사 영역(A)에 물이 침투되었다고 판단하여 수행할 수 있다.
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 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 수밀 검사 장치
10 : 본체
20 : 측정 프로브
22 : 초점 렌즈
24 : 버튼
26 : 디스플레이
30 : 증발 유닛
32 : 가이드 레이저빔 발진기
34 : 가이드 레이저빔 조사 부재
36 : 도파로
40 : 테라헤르츠파 발진 유닛
41 : 이중 모드 레이저빔 발진기
43 : 신호 변조기
45 : 테라헤르츠파 발광 소자
47 : 도파로
50 : 테라헤르츠파 검출 유닛
51 : 테라헤르츠파 포집 부재
53 : 테라헤르츠파 수광 소자
55 : 신호 증폭기
57 : 도파로
60 : 제어 유닛

Claims (18)

  1. 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발진 유닛;
    검사 대상물의 미리 정해진 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 상기 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 분석하여, 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사 영역에 침투된 상기 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 상기 검사 영역에 열을 인가하는 증발 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증발 유닛은,
    상기 물을 증발시키기 위한 가이드 레이저빔을 생성하여 발진하는 가이드 레이저빔 발진기; 및
    상기 가이드 레이저빔을 상기 검사 영역에 조사하는 가이드 레이저빔 조사 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 발진 유닛은, 상기 증발 유닛에 의해 상기 검사 영역에 상기 열이 인가된 상태에서 상기 테라헤르츠파를 발진하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 흡수되는 비율이 미리 정해진 기준 비율 이상인 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워와 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역의 상기 테라헤르츠파의 파워의 비교를 통해 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 변환되도록 상기 테라헤르츠파 발진 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 흡수되는 비율이 미리 정해진 기준 비율 이상인 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워를 기준으로 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 발진 유닛은,
    서로 다른 파장을 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기; 및
    상기 분포 궤환 레이저빔들을 전달 받아 상기 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛은,
    상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라 헤르츠파를 전기 신호로 변환하여 발진하는 테라헤르츠파 수광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛은,
    상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제어 유닛에 전달하는 신호 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛은,
    상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 포집하여 상기 테라헤르츠파 수광 소자에 전달하는 테라헤르츠파 포집 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 포집 부재는, 상기 테라헤르츠파 반사 가능한 재질로 형성되며 미리 정해진 곡률 반경을 갖는 적분구이고,
    상기 테라헤르츠파 수광 소자는, 상기 테라헤르츠파 포집 부재의 초점에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 장치.
  13. (a) 검사 대상물의 미리 정해진 검사 영역에 침투된 물이 증발되어 수증기로 상 변이되도록 상기 검사 영역에 열을 인가하는 단계;
    (b) 상기 검사 영역에 테라헤르츠파를 조사하는 단계; 및
    (c) 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파를 분석하여, 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에 수행하며, 상기 검사 영역으로부터 반사되거나 상기 검사 영역을 투과한 상기 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 획득하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (c) 단계는, 상기 테라헤르츠파의 상기 주파수 스펙트럼의 분석을 통해 상기 검사 영역에 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행하는 것을 특징으로 수밀 검사 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 물을 증발시키기 위한 가이드 레이저빔을 상기 검사 영역에 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 테라헤르츠파가 상기 수증기에 미리 정해진 비율 이상만큼 흡수되는 적어도 하나의 피크 주파수를 포함한 미리 정해진 주파수 대역 내에서 상기 테라헤르츠파의 주파수를 변환하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워와 상기 적어도 하나의 피크 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역의 상기 테라헤르츠파의 파워의 비교를 통해 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 적어도 하나의 피크 주파수의 상기 테라헤르츠파의 파워를 기준으로 상기 검사 영역에 상기 물이 침투되었는지 여부를 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수밀 검사 방법.
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