KR20200088084A - Electromagnetic Wave Sensitive Nano Material and Electromagnetic Wave Sensitive Sensor using The Same - Google Patents

Electromagnetic Wave Sensitive Nano Material and Electromagnetic Wave Sensitive Sensor using The Same Download PDF

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KR20200088084A
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주상현
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경기대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention discloses an electromagnetic waves sensitive nanomaterial and an electromagnetic waves sensitive sensor. The electromagnetic waves sensitive nanomaterial comprises: a photoreactive material activated by electromagnetic waves; and a scintillation nanomaterial dispersed and embedded in the photoreactive material. Moroever, the electromagnetic waves sensitive sensor comprises: a sensing main body formed of an electromagnetic waves sensitive material activated by electromagnetic waves; a first electrode electrically connected to the sensing main body; and a second electrode spaced apart from the first electrode and electrically connected to the sensing main body. An object of the present invention is to provide the electromagnetic waves sensitive nanomaterial with increased response sensitivity to high-energy electromagnetic waves such as X-rays, gamma rays, or ultraviolet rays, and the electromagnetic waves sensitive sensor using the same.

Description

전자기파 감응 나노 소재 및 이를 이용한 전자기파 감응 센서{Electromagnetic Wave Sensitive Nano Material and Electromagnetic Wave Sensitive Sensor using The Same}Electromagnetic Wave Sensitive Nano Material and Electromagnetic Wave Sensitive Sensor using The Same}

본 발명은 엑스선, 감마선 또는 자외선과 같은 고에너지 전자기파에 대하여 감응하는 전자기파 감응 나노 소재 및 이를 이용한 전자기파 감응 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave sensitive nano material that responds to high energy electromagnetic waves such as X-rays, gamma rays, or ultraviolet rays, and an electromagnetic wave sensitive sensor using the same.

자외선과 같은 고에너지 전자기파를 측정하는 센서들은 전자기파에 의하여 활성화되는 감응 소재를 구비한다. 상기 감응 소재는 화합물 반도체 또는 유기 반도체와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 감응 소재는 일반적으로 단일 물질로 형성되어 전자기파에 대한 감응 효율이 낮으며 전자기파에 대한 측정 효율이 저하될 수 있다.Sensors that measure high-energy electromagnetic waves, such as ultraviolet rays, have a sensitive material activated by electromagnetic waves. The sensitizing material may be made of a material such as a compound semiconductor or an organic semiconductor. The sensitizing material is generally formed of a single material, so that the sensitivity to electromagnetic waves is low and the measurement efficiency to electromagnetic waves can be deteriorated.

본 발명은 엑스선, 감마선 또는 자외선과 같은 고에너지 전자기파에 대한 반응 감도가 증가되는 전자기파 감응 나노 소재 및 이를 이용한 전자기파 감응 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave sensitive nano material having an increased sensitivity to high energy electromagnetic waves such as X-rays, gamma rays, or ultraviolet rays, and an electromagnetic wave sensitive sensor using the same.

본 발명의 전자기파 감응 나노 소재는 전자기파에 의하여 활성화되는 광 반응 소재 및 상기 광 반응 소재의 내부에 분산되어 임베디드되는 섬광 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.The electromagnetic wave-sensitized nanomaterial of the present invention is characterized in that it comprises a photoreactive material activated by electromagnetic waves and scintillation nanoparticles dispersed and embedded inside the photoreactive material.

또한, 본 발명의 전자기파 감응 센서는 전자기파에 의하여 활성화되는 전자기파 감응 나노 소재로 형성되는 센싱 본체와, 상기 센싱 본체에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 센싱 본체에 전기적으로 연결되는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electromagnetic wave sensitive sensor of the present invention is a sensing body formed of an electromagnetic wave sensitive nano material activated by electromagnetic waves, a first electrode electrically connected to the sensing body, and spaced apart from the first electrode to be electrically connected to the sensing body. It characterized in that it comprises a second electrode to be connected.

본 발명의 전자기파 감응 나노 소재는 광 반응 소재의 내부에 섬광 나노 입자가 분산되어 광 반응 효율이 증대될 수 있다.Electromagnetic wave-sensitized nanomaterials of the present invention may be scattered nano-particles are dispersed inside the photo-reactive material can increase the photoreaction efficiency.

또한, 본 발명의 전자기파 감응 나노 소재는 광 반응 소재의 내부에 섬광 나노 입자와 함께 중금속 입자가 분산되어 광 반응 효율이 더욱 증대될 수 있다.In addition, the electromagnetic wave-sensitized nanomaterial of the present invention can further increase the photoreaction efficiency by dispersing heavy metal particles together with scintillation nanoparticles inside the photoreactive material.

또한, 본 발명의 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서는 전자기파에 대한 감응 효율이 증대되어 측정 정밀도가 향상될 수 있다.In addition, in the electromagnetic wave sensitive sensor using the electromagnetic wave sensitive nano material of the present invention, the measurement efficiency can be improved by increasing the sensitivity to electromagnetic waves.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대한 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재의 작용을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대한 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재의 작용을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서의 부분 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서의 부분 사시도이다.1 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the action of the electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.
3 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the action of the electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.
5 is a partial front view of an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial perspective view of an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재와 이를 이용한 전자기파 감응 센서에 대하여 설명한다.Hereinafter, an electromagnetic wave sensitive nano material and an electromagnetic wave sensitive sensor using the same will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대하여 설명한다.First, an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대한 수직 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재의 작용을 나타내는 개략도이다.1 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic diagram showing the action of the electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재(100)는, 도 1을 참조하면, 광 반응 소재(110) 및 섬광 나노 입자(120)를 포함하여 형성된다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는, 도 1에서 보는 바와 같이, 일정 두께를 갖는 박막으로 형성될 수 있다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 수 ㎚ 내지 수백 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 바 형상, 블록 형상 또는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 광 반응 소재(110)가 본체를 형성하며, 섬광 나노 입자(120)가 광 반응 소재(110)의 내부에 임베디드되어 형성된다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 외부에서 조사되는 전자기파에 의하여 광 반응 소재(110)가 활성화되어 전류가 흐르게 한다. 상기 광 반응 소재(110)는 자외선 A, 자외선 B, 자외선 C, 엑스선, 또는 감마선과 같은 전자기파가 조사될 때, 내부를 흐르는 전류량이 변화된다. 따라서, 상기 광 반응 소재(110)의 전류량의 변화값을 측정하면 전자기파의 세기를 직접적으로 측정 또는 예측할 수 있다.Referring to FIG. 1, an electromagnetic wave sensitive nano material 100 according to an embodiment of the present invention is formed including a photoreactive material 110 and scintillation nanoparticles 120. The electromagnetic wave sensitive nano material 100, as shown in Figure 1, may be formed of a thin film having a predetermined thickness. The electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 100 may be formed to a thickness of several nm to hundreds of μm. In addition, the electromagnetic wave sensitive nano material 100 may be formed in a bar shape, a block shape, or a rod shape. The electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 100 is formed by the photoreactive material 110 forming a body, and the scintillation nanoparticles 120 embedded in the photoreactive material 110. The electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 100 is activated by the photo-reactive material 110 by electromagnetic waves irradiated from the outside to flow a current. When the photoreactive material 110 is irradiated with electromagnetic waves such as ultraviolet rays A, ultraviolet rays B, ultraviolet rays C, X-rays, or gamma rays, the amount of current flowing therein changes. Therefore, by measuring a change in the amount of current of the photo-reactive material 110, the intensity of electromagnetic waves can be directly measured or predicted.

또한, 상기 섬광 나노 입자(120)는 엑스선 또는 감마선이 조사되면 자외선 또는 가시광선을 발광하며, 자외선 또는 가시광선에 민감하게 반응하는 광 반응 소재(110)의 전류량을 급격하게 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 광 반응 소재(110)의 내부에 임베디드되는 섬광 나노 입자(120)는 특정 전자기파가 인가되면 가시광선이나 자외선 파장 대역으로 발광하면서 광 반응 소재(110)의 광 반응을 더욱 증가시킨다. 따라서, 상기 광 반응 소재(110)는 엑스선 또는 감마선에 대하여도 세기를 측정할 수 있다. 이때, 상기 광 반응 소재(110)는 외부에서 자외선 및 가시광선이 유입되지 않도록 차단시킨다. 만약, 상기 자외선 A, 자외선 B, 자외선 C, 엑스선, 또는 감마선과 같은 전자기파의 조사량이 작은 경우에 광 반응 소재(110)의 전류량이 미약할 수 있다. 특히, 상기 전자기파가 엑스선 또는 감마선인 경우에, 엑스선 또는 감마선은 투과율이 상대적으로 높으므로 광 반응 소재(110)와 반응하는 정도가 약하여 광 반응 소재(110)의 전류량의 변화가 미약할 수 있다.In addition, the scintillation nanoparticles 120 emit ultraviolet or visible light when X-rays or gamma rays are irradiated, and can rapidly increase the amount of current of the photo-reactive material 110 that is sensitive to UV or visible light. That is, the scintillation nanoparticles 120 embedded inside the photoreactive material 110 further increase the photoreaction of the photoreactive material 110 while emitting light in a visible light or ultraviolet wavelength band when a specific electromagnetic wave is applied. Therefore, the photo-reactive material 110 may measure intensity of X-rays or gamma rays. At this time, the photo-reactive material 110 blocks UV and visible light from entering from the outside. If the irradiation amount of electromagnetic waves such as the ultraviolet rays A, ultraviolet rays B, ultraviolet rays C, X-rays, or gamma rays is small, the current amount of the photoreactive material 110 may be weak. Particularly, when the electromagnetic wave is X-ray or gamma-ray, X-ray or gamma-ray has a relatively high transmittance, so the degree of reaction with the photo-reactive material 110 is weak, so the change in the current amount of the photo-reactive material 110 may be weak.

상기 광 반응 소재(110)는 산화물, 질화물 또는 황화물로 형성될 수 있다. 상기 광 반응 소재(110)는 조사되는 전자기파의 종류에 따라 다양한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 광 반응 소재(110)는 전자기파의 종류에 따라 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광 반응 소재(110)는 하나 또는 두 개 이상의 전자기파에 의하여 활성화되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 광 반응 소재(110)를 형성하는 산화물, 질화물 또는 황화물은 활성화가 용이하도록 에너지 밴드 또는 일 함수가 제어될 수 있다. 상기 일 함수가 제어된 광 반응 소재(110)는 각각 고유의 밴드 갭을 가질 수 있다. 상기 광 반응 소재(110)는 물질에 따라서는 동일한 물질이더라도 일 함수를 조정하여 서로 다른 에너지의 빛을 발산하도록 할 수 있다. 상기 밴드 갭이 큰 광 반응 소재(110)는 높은 에너지의 빛(즉, 짧은 파장의 빛)을 발산하게 된다. 또한, 상기 밴드 갭이 작은 광 반응 소재(110)는 낮은 에너지의 빛(즉, 긴 파장의 빛)을 발산하게 된다. 상기 광 반응 소재(110)는 이러한 특성을 이용하여 가시광선 영역뿐만 아니라, 자외선 영역까지 선택적인 파장에서만 발광하게 할 수 있다. 상기 광 반응 소재(110)는 특정 전자기파에 의하여 활성화되면서 전자기파 감응 나노 소재(100)에 전류가 흐르게 한다.The photo-reactive material 110 may be formed of oxide, nitride or sulfide. The photo-reactive material 110 may be formed of various materials depending on the type of electromagnetic waves being irradiated. That is, the photo-reactive material 110 may be formed of different materials according to types of electromagnetic waves. In addition, the photo-reactive material 110 may be formed of a material activated by one or more electromagnetic waves. The oxide, nitride, or sulfide forming the photo-reactive material 110 may have an energy band or a work function controlled to facilitate activation. Each of the photoreactive materials 110 in which the work function is controlled may have a unique band gap. The photo-reactive material 110 may emit light of different energy by adjusting a work function even if the material is the same material. The photoreactive material 110 having a large band gap emits high energy light (ie, light having a short wavelength). In addition, the photo-reactive material 110 having a small band gap emits low energy light (ie, light having a long wavelength). The photo-reactive material 110 may use these characteristics to emit light at a selective wavelength not only in the visible light region but also in the ultraviolet region. As the photo-reactive material 110 is activated by a specific electromagnetic wave, current flows through the electromagnetic wave-sensitive nano material 100.

상기 광 반응 소재(110)는 전자기파인 자외선 A, 자외선 B, 자외선 C, 엑스선 또는 감마선에 의하여 각각 또는 동시에 활성화되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 전자기파가 자외선 A인 경우에, 광 반응 소재(110)는 ZnS, NiO, In2O3, Zn2SnO4, SnO2, Nb2O5, GaN, ZnO, CeO2, WO3 및 TiO2에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자기파가 자외선 B인 경우에, 광 반응 소재(110)는 ZnMgO, BeMgZnO, ZrTiO2, WO3 및 InGaZnO에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자기파가 자외선 C인 경우에, 광 반응 소재(110)는 HfO2, GeO2, LaAlO3, Ta2O5, MgS, ZnMgO, ZrTiO2, WO3 및 InGaZnO에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자기파가 엑스선인 경우에, 광 반응 소재(110)는 MaPbI3, PbO, Bi2O3, 및 Bi2S3에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자기파가 감마선인 경우에, 광 반응 소재(110)는 TeO2, Al2O3, Yt2O3 , TiO2, ZnO, CdO, CuO, BiFeO3, 및 In2O3에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The photo-reactive material 110 may include a material that is activated by electromagnetic waves, such as ultraviolet rays A, ultraviolet rays B, ultraviolet rays C, X-rays, or gamma rays, respectively. When the electromagnetic wave is ultraviolet A, the photoreactive material 110 is ZnS, NiO, In 2 O 3 , Zn 2 SnO 4 , SnO 2 , Nb 2 O 5 , GaN, ZnO, CeO 2 , WO 3 and TiO 2 It may include at least one selected from. In addition, when the electromagnetic wave is ultraviolet B, the photo-reactive material 110 may include at least one selected from ZnMgO, BeMgZnO, ZrTiO 2 , WO 3 and InGaZnO. In addition, when the electromagnetic wave is ultraviolet C, the photoreactive material 110 includes at least one selected from HfO 2 , GeO 2 , LaAlO 3 , Ta 2 O 5 , MgS, ZnMgO, ZrTiO 2 , WO 3 and InGaZnO. can do. In addition, when the electromagnetic wave is X-ray, the photo-reactive material 110 may include at least one selected from MaPbI 3 , PbO, Bi 2 O 3 , and Bi 2 S 3 . In addition, when the electromagnetic wave is gamma ray, the photo-reactive material 110 is selected from TeO 2 , Al 2 O 3 , Yt 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, CdO, CuO, BiFeO 3 , and In 2 O 3 It may include at least one.

상기 광 반응 소재(110)는 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 상기 도펀트는 광 반응 소재(110)의 전자기파에 대한 선택적 반응 감도를 향상시킬 수 있다. 상기 도펀트는 광 반응 소재(110)의 전도성을 증가시켜 전자기파 인가에 따른 전류 흐름을 더 효율적으로 측정 또는 모니터링할 수 있도록 한다. 상기 도펀트는 Mg, S, Sn, Zr, N, 및 Al에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 광 반응 소재(110)와 전자기파의 종류에 따라 적정하게 선정될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자기파가 자외선 A이고 광 반응 소재(110)가 ZnO인 경우에, 도펀트는 Mg, S, Sn이 사용될 수 있다. 또한, 상기 전자기파가 자외선 A 또는 감마선이고, 광 반응 소재(110)가 TiO2인 경우에, 도펀트는 Zr, N, Al이 사용될 수 있다. 한편, 상기 도펀트는 광 반응 소재(110)의 전자기파에 대한 선택적 반응 감도를 향상시키는 다양한 금속 또는 산화물로 형성될 수 있다.The photo-reactive material 110 may be formed by doping a dopant. The dopant may improve the selective reaction sensitivity of the photo-reactive material 110 to electromagnetic waves. The dopant increases the conductivity of the photo-reactive material 110 so that the current flow according to the application of electromagnetic waves can be measured or monitored more efficiently. The dopant may include at least one selected from Mg, S, Sn, Zr, N, and Al. The dopant may be appropriately selected according to the photo-reactive material 110 and the type of electromagnetic wave. For example, when the electromagnetic wave is ultraviolet A and the photoreactive material 110 is ZnO, Mg, S, and Sn may be used as the dopant. In addition, when the electromagnetic wave is ultraviolet A or gamma rays, and the photoreactive material 110 is TiO 2 , Zr, N, and Al may be used as the dopant. Meanwhile, the dopant may be formed of various metals or oxides that enhance the selective reaction sensitivity of the photo-reactive material 110 to electromagnetic waves.

상기 섬광 나노 입자(120)는 광 반응 소재(110)의 내부에 임베디드되어 분산된다. 상기 대표적인 섬광 나노 입자(120)는 NaI(TI), CsI(TI), CsI(Na), YSO(Ce) 및 Bi4Ge3O12 에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.The scintillation nanoparticles 120 are embedded and dispersed inside the photoreactive material 110. The representative scintillation nanoparticles 120 may include at least one material selected from NaI(TI), CsI(TI), CsI(Na), YSO(Ce) and Bi 4 Ge 3 O 12 .

상기 섬광 나노 입자(120)는 광 반응 소재(110) 내부에 임베디드된 상태에서 외부로부터 조사된 특정 전자기파에 의해 가시광선이나 자외선 파장 대역으로 발광하면서 광 반응 소재(110)의 전류량의 증가시킴으로써 광 반응 소재(110)의 광 활성화 반응을 증가시킬 수 있다.The scintillation nanoparticles 120 emit light in the visible or ultraviolet wavelength band by a specific electromagnetic wave irradiated from the outside while being embedded in the photoreactive material 110, thereby increasing the amount of current of the photoreactive material 110 by photoreaction. The light activation reaction of the material 110 may be increased.

상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는, 도 2를 참조하면, 외부로부터 전자기파가 입사되면 광 반응 소재(110)가 활성화되어 전류가 흐르게 한다. 또한, 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 섬광 나노 입자(120)가 함께 활성화되면서 광 반응 소재(110)의 활성화를 더욱 증가시킨다.Referring to FIG. 2, the electromagnetic wave-sensitized nano-material 100 activates a photo-reactive material 110 when an electromagnetic wave is incident from the outside to allow current to flow. In addition, the electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 100 further increases the activation of the photoreactive material 110 while the scintillation nanoparticles 120 are activated together.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대하여 설명한다.Next, an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재에 대한 수직 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재의 작용을 나타내는 개략도이다.3 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention. Figure 4 is a schematic diagram showing the action of the electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재(200)는, 도 3을 참조하면, 광 반응 소재(110)와 섬광 나노 입자(120) 및 광 산란 입자(130)를 포함하여 형성된다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(200)는, 도 1의 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재(100)와 대비하여 광 산란 입자(130)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자기파 감응 나노 소재(200)의 광 반응 소재(110)와 섬광 나노 입자(120)는 도 1의 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재(100)의 광 반응 소재(110)와 섬광 나노 입자(120)와 동일 또는 유사하게 형성된다. 따라서, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.According to another embodiment of the present invention, the electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 200 is formed by including the photoreactive material 110 and the scintillation nanoparticles 120 and the light scattering particles 130. The electromagnetic wave sensitive nano material 200 may further include light scattering particles 130 in comparison with the electromagnetic wave sensitive nano material 100 according to the embodiment of FIG. 1. In addition, the light-reactive material 110 and the scintillation nanoparticles 120 of the electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 200 are the light-reactive material 110 and the scintillation nanoparticles of the electromagnetic wave-sensitive nanomaterial 100 according to the embodiment of FIG. 1. It is formed the same or similar to 120. Therefore, detailed description is omitted here.

상기 광 산란 입자(130)는 Gd-GaN, Gd-InI 및 Gd-GaP에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 중금속 입자로 형성될 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)의 내부에 분산되어 형성될 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 엑스선 또는 감마선의 반응 효율을 높이기 위해 광 반응 소재(110) 내부에 임베디드될 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)의 중심 영역과 외측 영역에 분산되어 형성될 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)의 표면에서 인접한 영역에 주로 위치할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)의 중심 영역보다 외측 영역에 상대적으로 많이 위치할 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)의 표면으로부터 입사되는 전자기파를 보다 효율적으로 산란시킬 수 있다.The light scattering particles 130 may include at least one selected from Gd-GaN, Gd-InI and Gd-GaP. The light scattering particles 130 may be formed of heavy metal particles. The light scattering particles 130 may be formed by being dispersed inside the photo-reactive material 110. The light scattering particles 130 may be embedded inside the photoreactive material 110 to increase the reaction efficiency of X-rays or gamma rays. The light scattering particles 130 may be formed by being dispersed in a central region and an outer region of the photo-reactive material 110. The light scattering particles 130 may be mainly located in a region adjacent to the surface of the photoreactive material 110. More specifically, the light scattering particles 130 may be positioned relatively more in the outer region than in the central region of the photo-reactive material 110. The light scattering particles 130 may scatter electromagnetic waves incident from the surface of the photo-reactive material 110 more efficiently.

또한, 상기 광 산란 입자(130)는 구형, 육면체형 또는 부정형과 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 광 산란 입자(130)는 수 ㎚ 내지 수십 ㎛의 크기로 형성될 수 있다. 상기 엑스선 또는 감마선과 같은 전자기파는 섬광 나노 입자(120)가 임베디드된 광 반응 소재(110)를 투과하는 투과율이 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 상기 광 산란 입자(130)는 입사되는 전자기파의 산란을 증가시켜 광 반응 소재(110)의 활성화 반응을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110) 내부에서 전자기파의 산란을 증가시키고, 산란된 전자기파가 섬광 나노 입자(120)와의 반응 효율을 높일 수 있도록 한다. 따라서, 상기 광 산란 입자(130)는 광 반응 소재(110)에 흐르는 전류량을 증가시킴으로서 측정 효율을 높일 수 있다.In addition, the light scattering particles 130 may be formed in various shapes, such as spherical, hexahedral or irregular. The light scattering particles 130 may be formed in a size of several nm to several tens of μm. The electromagnetic wave such as X-rays or gamma rays may have a relatively high transmittance through the photoreactive material 110 in which the scintillation nanoparticles 120 are embedded. Therefore, the light scattering particles 130 may increase the scattering of incident electromagnetic waves to increase the activation reaction of the photoreactive material 110. That is, the light scattering particles 130 increase the scattering of electromagnetic waves inside the photo-reactive material 110 and allow the scattered electromagnetic waves to increase the reaction efficiency with the scintillation nanoparticles 120. Therefore, the light scattering particles 130 may increase measurement efficiency by increasing the amount of current flowing through the photo-reactive material 110.

상기 전자기파 감응 나노 소재(200)는, 도 4를 참조하면, 외부로부터 전자기파가 입사되면 광 반응 소재(110)가 활성화되어 전류가 흐르게 한다. 도 4에서는 상기 전자기파의 경로를 중심으로 광 산란 입자(130)의 작용을 명확하게 설명하기 위하여, 광 산란 입자(130)가 광 반응 소재(110)의 외측 즉, 표면 아래에 존재하는 것으로 도시되었다. 상기 전자기파 감응 나노 소재(100)는 섬광 나노 입자(120)가 함께 활성화되면서 광 반응 소재(110)의 활성화를 더욱 증가시킨다. 또한, 상기 전자기파 감응 나노 소재(200)는 광 산란 입자(130)가 입사되는 전자기파의 산란을 증가시켜 광 반응 소재(110)의 활성화 반응을 증가시킬 수 있다. Referring to FIG. 4, in the electromagnetic wave-sensitized nano-material 200, when electromagnetic waves are incident from the outside, the photo-reactive material 110 is activated to flow current. In FIG. 4, in order to clearly describe the action of the light scattering particles 130 around the path of the electromagnetic wave, the light scattering particles 130 are shown to exist outside the photoreactive material 110, that is, below the surface. . The electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 100 further increases the activation of the photoreactive material 110 while the scintillation nanoparticles 120 are activated together. In addition, the electromagnetic wave-sensitized nanomaterial 200 may increase the scattering of the electromagnetic waves to which the light scattering particles 130 are incident, thereby increasing the activation reaction of the photoreactive material 110.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서에 대하여 설명한다.The following describes an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서의 수직 단면도이다.5 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 감응 센서(10)는, 도 5를 참조하면, 센싱 본체(11)와 제 1 전극(12) 및 제 2 전극(13)을 포함하여 형성된다.5, the electromagnetic wave sensitive sensor 10 according to an embodiment of the present invention includes a sensing body 11, a first electrode 12, and a second electrode 13.

상기 전자기파 감응 센서(10)는 센싱 본체(11)에서 전자기파가 입사되는 영역인 전자기파 입사 영역(11a)을 중심으로 제 1 전극(12)과 제 2 전극(13)이 위치하여 형성된다.The electromagnetic wave sensitive sensor 10 is formed by positioning the first electrode 12 and the second electrode 13 around the electromagnetic wave incident region 11a, which is an area in which electromagnetic waves are incident from the sensing body 11.

상기 전자기파 감응 센서(10)는 전자기파 입사 영역(11a)으로 전자기파가 입사되면 센싱 본체(11)가 활성화되면서 전기 전도성을 가지게 되며, 제 1 전극(12)과 제 2 전극(13) 사이에서 전기 특성치가 변하게 된다. 상기 전자기파 감응 센서(10)는 제 1 전극(12)과 제 2 전극(13) 사이에서 전기 특성치의 변화량을 측정하여 전자기파의 세기를 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자기파 감응 센서(10)는 저항 또는 전압의 변화량을 측정할 수 있다. 상기 전자기파 감응 센서(10)는 사전에 산출된 센싱 본체(11)의 전기 특성치와 전자기파의 세기에 대한 룩업(look-up) 테이블을 이용하여 측정된 전기 특성치에 따른 전자기파의 세기를 산출할 수 있다.When the electromagnetic wave is incident into the electromagnetic wave incident region 11a, the electromagnetic wave sensitive sensor 10 becomes electrically conductive while the sensing body 11 is activated, and the electrical characteristic value between the first electrode 12 and the second electrode 13 Will change. The electromagnetic wave sensitive sensor 10 may calculate the intensity of the electromagnetic wave by measuring the amount of change in the electrical characteristic value between the first electrode 12 and the second electrode 13. For example, the electromagnetic wave sensor 10 may measure a change in resistance or voltage. The electromagnetic wave sensor 10 may calculate the intensity of the electromagnetic wave according to the electrical characteristic value measured by using a look-up table for the intensity of the electromagnetic wave and the electrical characteristic value of the sensing body 11 previously calculated. .

상기 센싱 본체(11)는 도 1 또는 도 3에 따른 전자기파 감응 나노 소재로 형성될 수 있다. 상기 센싱 본체(11)는, 도 3에서 보는 바와 같이 바 형상 또는 막대 형상으로 형성될 수 있다. The sensing body 11 may be formed of an electromagnetic wave sensitive nano material according to FIG. 1 or 3. The sensing body 11 may be formed in a bar shape or a rod shape, as shown in FIG. 3.

상기 제 1 전극(12)은 링 형상 또는 호 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(12)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni) 및 백금(Pt)에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극(12)은 인듐주석산화물(ITO), 알루미늄아연산화물(AZO), 불소산화주석(FTO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 및 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(12)은 센싱 본체(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 전극(12)은 센싱 본체(11)의 일측에서 센싱 본체(11)의 외면에 접촉되도록 결합될 수 있다. The first electrode 12 may be formed in a ring shape or an arc shape. The first electrode 12 may include at least one selected from copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), and platinum (Pt). In addition, the first electrode 12 is indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), fluorine oxide (FTO), carbon nanotubes (CNT), graphene, and polyethylenedioxythiophene: polystyrene It may include at least any one selected from sulfonate (PEDOT:PSS). The first electrode 12 may be electrically connected to the sensing body 11. The first electrode 12 may be coupled to contact the outer surface of the sensing body 11 from one side of the sensing body 11.

상기 제 2 전극(13)은 제 1 전극(12)과 동일 또는 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(13)은 제 1 전극(12)과 동일 또는 유사한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(13)은 제 1 전극(12)과 이격되어 센싱 본체(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 전극(13)은 센싱 본체(11)의 타측에서 외주면에 접촉되도록 결합된다. 즉, 상기 제 2 전극(13)은 센싱 본체(11)의 외주면에서 제 1 전극(12)과 전자기파 입사 영역(11a)을 사이에 두고 이격되어 위치한다.The second electrode 13 may be formed in the same or similar shape to the first electrode 12. In addition, the second electrode 13 may be formed of the same or similar material to the first electrode 12. The second electrode 13 may be spaced apart from the first electrode 12 and electrically connected to the sensing body 11. The second electrode 13 is coupled to contact the outer circumferential surface from the other side of the sensing body 11. That is, the second electrode 13 is spaced apart from the first electrode 12 and the electromagnetic wave incident region 11a on the outer circumferential surface of the sensing body 11.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서에 대하여 설명한다. The following describes an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 나노 소재를 이용한 전자기파 감응 센서의 수직 단면도이다.6 is a vertical cross-sectional view of an electromagnetic wave sensitive sensor using an electromagnetic wave sensitive nano material according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기파 감응 센서(20)는, 도 6을 참조하면, 센싱 본체(21)와 제 1 전극(22) 및 제 2 전극(23)을 포함하여 형성된다. The electromagnetic wave sensitive sensor 20 according to another embodiment of the present invention, with reference to FIG. 6, is formed including a sensing body 21, a first electrode 22 and a second electrode 23.

상기 전자기파 감응 센서(20)는, 도 5의 전자기파 감응 센서(10)에 대비하여 형상이 다르게 형성되고 재질이 동일하게 될 수 있다. 따라서, 이하에서는 상기 전자기파 감응 센서(20)의 형상을 중심으로 설명하며, 재질에 대한 구체적인 설명을 생략한다. The electromagnetic wave sensitive sensor 20 may have a different shape and the same material as the electromagnetic wave sensitive sensor 10 of FIG. 5. Therefore, hereinafter, the shape of the electromagnetic wave sensitive sensor 20 will be mainly described, and a detailed description of the material will be omitted.

상기 센싱 본체(21)는 소정 면적과 두께를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 센싱 본체(21)는 상면 기준으로 전체 면적이 전자기파 입사 영역(21a)으로 형성될 수 있다. 상기 센싱 본체(21)는 판상으로 형성되므로 전자기파 입사 영역(21a)이 보다 넓게 형성될 수 있다.The sensing body 21 may be formed in a plate shape having a predetermined area and thickness. The sensing body 21 may be formed of an electromagnetic wave incident region 21a with a total area based on an upper surface. Since the sensing body 21 is formed in a plate shape, the electromagnetic wave incident region 21a may be formed wider.

상기 제 1 전극(22)은 센싱 본체의 면적에 대응되는 면적으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(22)은 하면이 센싱 본체(21)의 상면에 접촉되도록 결합될 수 있다. 상기 제 1 전극(22)은 바람직하게는 투명 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(22)은 인듐주석산화물(ITO), 알루미늄아연산화물(AZO), 불소산화주석(FTO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 및 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The first electrode 22 may be formed with an area corresponding to the area of the sensing body. The first electrode 22 may be coupled such that its lower surface contacts the upper surface of the sensing body 21. The first electrode 22 may be preferably formed of a transparent electrode. The first electrode 22 includes indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), fluorine oxide (FTO), carbon nanotubes (CNT), graphene, and polyethylenedioxythiophene: polystyrene sulfonate It may include at least any one selected from (PEDOT:PSS).

상기 제 2 전극(23)은 제 1 전극(22)과 동일 또는 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(23)은 상면이 센싱 본체(21)의 하면에 접촉되도록 결합될 수 있다.The second electrode 23 may be formed in the same or similar shape to the first electrode 22. The second electrode 23 may be coupled such that the top surface contacts the bottom surface of the sensing body 21.

지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments illustrated in the drawings. These embodiments are not intended to limit the invention, but are merely illustrative, and should be considered from an explanatory point of view rather than a limiting point of view. The true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims rather than the foregoing description.

100, 200: 전자기파 감응 나노 소재
110: 광 반응 소재 120: 섬광 나노 입자
130: 광 산란 입자
10, 20: 전자기파 감응 센서 11, 21: 센싱 본체
12, 22: 제 1 전극 13, 23: 제 2 전극100, 200: electromagnetic wave sensitive nano material
110: photoreactive material 120: scintillation nanoparticles
130: light scattering particles
10, 20: electromagnetic wave sensor 11, 21: sensing body
12, 22: first electrode 13, 23: second electrode

Claims (11)

전자기파에 의하여 활성화되는 광 반응 소재 및
상기 광 반응 소재의 내부에 분산되어 임베디드되는 섬광 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.Light-reactive material activated by electromagnetic waves and
Electromagnetic wave sensitive nano-materials, characterized in that it comprises scintillation nano-particles are dispersed and embedded inside the photo-reactive material. 제 1 항에 있어서,
상기 광 반응 소재는 상기 전자기파의 종류에 따라 서로 다른 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.According to claim 1,
The photo-reactive material is an electromagnetic wave sensitive nano material, characterized in that formed from different materials according to the type of the electromagnetic wave. 제 1 항에 있어서,
상기 전자기파가 자외선 A인 경우에, 상기 광 반응 소재는 ZnS, NiO, In2O3, Zn2SnO4, SnO2, Nb2O5, GaN, ZnO, CeO2, WO3 및 TiO2에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 전자기파가 자외선 B인 경우에, 상기 광 반응 소재는 ZnMgO, BeMgZnO, ZrTiO2, WO3 및 InGaZnO에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 전자기파가 자외선 C인 경우에, 상기 광 반응 소재는 HfO2, GeO2, LaAlO3, Ta2O5, MgS, ZnMgO, ZrTiO2, WO3 및 InGaZnO에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며,
상기 전자기파가 엑스선인 경우에, 상기 광 반응 소재는 MaPbI3, PbO, Bi2O3, 및 Bi2S3에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 전자기파가 감마선인 경우에, 상기 광 반응 소재는 TeO2, Al2O3, Yt2O3 , TiO2, ZnO, CdO, CuO, BiFeO3, 및 In2O3에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.According to claim 1,
When the electromagnetic wave is ultraviolet A, the photoreactive material is selected from ZnS, NiO, In 2 O 3 , Zn 2 SnO 4 , SnO 2 , Nb 2 O 5 , GaN, ZnO, CeO 2 , WO 3 and TiO 2 At least any one of which,
When the electromagnetic wave is ultraviolet B, the photo-reactive material includes at least one selected from ZnMgO, BeMgZnO, ZrTiO 2 , WO 3 and InGaZnO,
In the case where the electromagnetic waves are ultraviolet C, wherein the photoreactive material comprises a HfO 2, GeO 2, LaAlO 3 , Ta 2 O 5, MgS, ZnMgO, ZrTiO 2, at least one selected from WO 3 and InGaZnO,
When the electromagnetic wave is X-ray, the photo-reactive material includes at least one selected from MaPbI 3 , PbO, Bi 2 O 3 , and Bi 2 S 3 ,
When the electromagnetic wave is gamma ray, the photo-reactive material is at least one selected from TeO 2 , Al 2 O 3 , Yt 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, CdO, CuO, BiFeO 3 , and In 2 O 3 Electromagnetic wave sensitive nano material comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 광 반응 소재는 상기 전자기파에 대하여 선택적으로 활성화 강도를 증가시키는 도펀트가 도핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.According to claim 1,
The photo-reactive material is an electromagnetic wave-sensitive nano material, characterized in that the dopant is selectively doped to increase the activation intensity for the electromagnetic wave is formed. 제 4 항에 있어서,
상기 도펀트는 Mg, S, Sn, Zr, N, 및 Al에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.The method of claim 4,
The dopant is an electromagnetic wave sensitive nanomaterial, characterized in that it comprises at least one selected from Mg, S, Sn, Zr, N, and Al. 제 1 항에 있어서,
상기 섬광 나노 입자는 NaI(TI), CsI(TI), CsI(Na), YSO(Ce) 및 Bi4Ge3O12에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.According to claim 1,
The scintillation nanoparticle is an electromagnetic wave sensitive nanomaterial comprising at least one material selected from NaI(TI), CsI(TI), CsI(Na), YSO(Ce) and Bi 4 Ge 3 O 12 . 제 1 항에 있어서,
상기 전자기파 감응 나노 소재는
상기 광 반응 소재의 내부에 분산되어 형성되는 광 산란 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.According to claim 1,
The electromagnetic wave sensitive nano material
Electromagnetic wave sensitive nano material, characterized in that it further comprises light scattering particles formed by being dispersed inside the photo-reactive material. 제 7 항에 있어서,
상기 광 산란 입자는 Gd-GaN, Gd-InI 및 Gd-GaP에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 나노 소재.The method of claim 7,
The light scattering particles are electromagnetic wave-sensitive nanomaterials, characterized in that it comprises at least one selected from Gd-GaN, Gd-InI and Gd-GaP. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따른 전자기파 감응 나노 소재로 형성되는 센싱 본체와,
상기 센싱 본체에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 및
상기 제 1 전극과 이격되어 상기 센싱 본체에 전기적으로 연결되는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 센서.A sensing body formed of an electromagnetic wave-sensitive nanomaterial according to any one of claims 1 to 8, and
A first electrode electrically connected to the sensing body and
And a second electrode spaced apart from the first electrode and electrically connected to the sensing body. 제 9 항에 있어서,
상기 센싱 본체는 바 형상 또는 막대 형상으로 형성되며,
상기 제 1 전극은 상기 센싱 본체의 일측에 결합되며,
상기 제 2 전극은 상기 센싱 본체의 타측에 결합되는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 센서.The method of claim 9,
The sensing body is formed in a bar shape or a rod shape,
The first electrode is coupled to one side of the sensing body,
The second electrode is an electromagnetic wave sensor, characterized in that coupled to the other side of the sensing body. 제 9 항에 있어서,
상기 센싱 본체는 판상으로 형성되며,
상기 제 1 전극은 상기 센싱 본체의 일면에 결합되며,
상기 제 2 전극은 상기 센싱 본체의 타면에 결합되는 것을 특징으로 하는 전자기파 감응 센서.The method of claim 9,
The sensing body is formed in a plate shape,
The first electrode is coupled to one surface of the sensing body,
The second electrode is an electromagnetic wave sensor, characterized in that coupled to the other surface of the sensing body.
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