KR20230130320A - 유체 감시 장치 - Google Patents

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KR20230130320A
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chamber
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김진태
김명기
정해린
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한국전자통신연구원
고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 유체 감시 장치를 개시한다. 그의 장치는 유체를 저장하는 챔버와, 상기 챔버 내의 공진기와, 상기 챔버 상에 배치되어 상기 공진기에 펌프 광을 제공하는 광원과, 상기 공진기에 생성되는 레이저 광을 검출하는 검출기와, 상기 검출기 및 상기 광원에 연결되고 상기 레이저 광의 검출신호를 이용하여 상기 레이저 광의 공진 파장을 검출하여 상기 유체 내의 물리량을 판별하는 제어부를 포함한다.

Description

유체 감시 장치{apparatus for monitoring fluid}
본 발명은 감시 장치에 관한 것으로 상세하게는 레이저 광을 이용하여 유체를 감시하는 유체 감시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공진기는 이득에 의한 레이저 광을 생성시킬 수 있다. 레이저 광은 위스퍼링 갤러리 모드(whispering gallery mode)를 포함할 수 있다. 위스퍼링 갤러리 모드는 구형 혹은 실린더 형태와 같은 원형 또는 타원형의 곡면을 가진 공진기의 표면을 타고 형성되는 전자기파의 모드이다. 위스퍼링 갤러리 모드는 매질의 내부전반사에 의해 유발되는 특정 모양을 가진다. 위스퍼링 갤러리 모드는 적은 에너지 손실 때문에 높은 품질 요소(quality factor)를 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유체의 물리량을 검출하는 유체 감시장체를 제공하는 데 있다.
본 발명은 유체 감시 장치를 개시한다. 그의 장치는 유체를 저장하는 챔버; 상기 챔버 내의 공진기; 상기 챔버 상에 배치되고, 상기 공진기에 펌프 광을 제공하는 광원; 상기 공진기에 생성되는 레이저 광을 검출하는 검출기; 및 상기 검출기 및 상기 광원에 연결되고, 상기 레이저 광의 검출신호를 이용하여 상기 레이저 광의 공진 파장을 검출하여 상기 유체 내의 불순물을 판별하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 공진기는: 지지대; 상기 지지대의 중심 상에 제공되고, 상기 유체들을 통과시키는 메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 온도 감지 층을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 온도 감지 층은 상 변화 물질을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 수소 감지 층을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 수소 감지 층은 팔라듐을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 방사선 감지 층을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 방사선 감지 층은 실리콘 카바이드를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 온도 감지 링들을 더 포함할 수 있다. 상기 온도 감지 링은 상 변화 물질을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 온도 감지 링들 내의 수소 감지 링을 더 포함할 수 있다. 상기 수소 감지 링은 팔라듐을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공진기는 상기 온도 감지 링들 외곽의 방사선 감지 링을 더 포함할 수 있다. 상기 방사선 감지 링은 실리콘 카바이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 유체 감시 장치는 유체를 저장하는 챔버; 상기 챔버 내에 펌프 광을 제공하는 광원; 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 펌프 광을 수신하여 레이저 광을 생성하는 공진기; 상기 광원과 상기 챔버 사이에 제공되어 상기 펌프 광을 투과하고, 상기 레이저 광을 반사하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에 인접하여 제공되어 상기 레이저 광을 검출하는 검출기를 포함한다. 여기서, 상기 공진기는: 메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트; 및 상기 메타 홀들 내에 제공되는 감지 층을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 디스크 플레이트는 3-5족 반도체 물질을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 감지 층은 온도 감지 층을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 감지 층은 수소 감지 층을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 감지 층은 방사선 감지 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 유체 감시 장치는 윈도우를 갖는 챔버; 상기 챔버 내에 펌프 광을 제공하는 광원; 상기 광원과 상기 챔버 사이에 배치되는 빔 스플리터; 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 펌프 광을 수신하여 상기 빔 스플리터에 레이저 광을 제공하는 공진기; 및 상기 레이저 광을 검출하는 검출기를 포함한다. 여기서, 상기 공진기는: 메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트; 상기 메타 홀들 각각의 내에 제공되는 온도 감지 링; 상기 온도 감지 링 내에 제공되는 수소 감지 링; 및 상기 메타 홀들 내에 제공되고, 상기 온도 감지 링의 외곽에 제공되는 방사선 감지 링을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 챔버는: 바닥 플레이트; 상기 바닥 플레이트 상에 제공되고 상기 공진기 둘레에 배치되는 측벽; 및 상기 측벽 상에 배치되고, 상기 펌프 광 및 상기 레이저 광을 투과하는 윈도우 플레이트를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 측벽은 상기 유체를 상기 공진기에 제공하는 유입구와, 상기 유입구와 대향하여 배치되어 상기 유체를 배출하는 유출구를 가질 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 펌프 광은 975nm의 파장을 가질 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 메타 홀들은 상기 디스크 플레이트에 대해 최대 8%의 면적비를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유체 감시 장치는 레이저 광에 대해 굴절률 민감도를 증가시키는 메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트를 이용하여 유체 내의 물리량을 검출할 수 있다..
도 1은 본 발명의 개념에 따른 유체 감시 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 공진기의 일 예를 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 4는 도 3의 메타 홀의 면적비에 따른 굴절률 민감도 및 품질 요소를 보여주는 그래프들이다.
도 5는 도 3의 메타 홀의 면적비에 따른 펌프 광의 파장 차이를 보여주는 그래프이다.
도 6은 도 1의 공진기의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 온도 감지 층의 온도에 따른 굴절률 및 소멸 계수를 보여주는 그래프들이다.
도 8은 도 6의 온도 감지 층의 온도에 따른 레이저 광의 공진 파장을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 1의 공진기의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 1의 공진기의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 11 및 도 12는 도 1의 공진기의 일 예를 보여주는 단면도 및 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 유체 감시 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유체 감시 장치(100)는 메타 홀 마이크로디스크 레이저 센서(meta-hole micro disk laser sensor)일 수 있다. 일 예에 따르면, 본 발명의 유체 감시 장치(100)는 챔버(10), 공진기(20), 펌프 광원(30), 검출기(40), 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.
챔버(10)는 유체(11)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 유체(11)는 물 또는 유기 용매의 액체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 유체(11)는 공기 또는 가스의 기체를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 챔버(10)는 유입구(13) 및 유출구(15)를 가질 수 있다. 유입구(13)는 챔버(10)의 일측에 제공될 수 있다. 유출구(15)는 유입구(13)에 대향하는 챔버(10)의 타측에 제공될 수 있다. 유체(11)는 유입구(13)를 통해 챔버(10) 내에 제공되고, 유출구(15)를 통해 상기 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있다. 일 예에 따르면, 챔버(10)는 바닥 플레이트(12), 측벽들(14), 및 윈도우 플레이트(16)를 포함할 수 있다.
바닥 플레이트(12)는 측벽들(14) 및 윈도우 플레이트(16)의 아래에 제공될 수 있다. 바닥 플레이트(12)는 글래스, 세라믹, 플라스틱, 또는 금속을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도시되지는 않았지만, 바닥 플레이트(12)는 레이저 광(42)을 반사하는 반사 층을 가질 수 있다. 반사 층은 바닥 플레이트(12)의 상부 면에 제공될 수 있다.
측벽들(14)은 바닥 플레이트(12) 및 윈도우 플레이트(16) 사이에 제공될 수 있다. 측벽들(14)은 공진기(20)의 외곽을 둘러쌀 수 있다. 측벽들(14)은 유입구(13) 및 유출구(15)를 가질 수 있다. 예를 들어, 측벽들(14)은 글래스, 세라믹, 플라스틱, 또는 금속을 포함할 수 있다.
윈도우 플레이트(16)는 측벽들(14) 상에 제공될 수 있다. 윈도우 플레이트(16)는 펌프 광(32) 및 레이저 광(42)를 투과 및/또는 굴절시킬 수 있다. 윈도우 플레이트(16)는 글래스 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
공진기(20)는 챔버(10) 내에 제공될 수 있다. 유체(11)가 액체일 경우, 공진기(20)는 유체(11) 내에 잠길 수 있다. 공진기(20)는 위스퍼링 갤러리 모드 공진기일 수 있다. 공진기(20)는 펌프 광(32)을 수신하여 레이저 광(42)을 생성시킬 수 있다. 레이저 광(42)은 위스퍼링 갤러리 모드를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 레이저 광(42)은 펌프 광(32)와 반대 방향으로 진행할 수 있다.
펌프 광원(30)은 챔버(10) 상부에 배치될 수 있다. 펌프 광원(30)은 펌프 광(32)을 챔버(10) 내의 공진기(20)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 펌프 광원(30)은 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 펌프 광(32)은 약 975nm의 파장을 가질 수 있다.
빔 스플리터(34)가 펌프 광원(30)과 챔버(10) 사이에 제공될 수 있다. 빔 스플리터(34)는 챔버(10)와 검출기(40) 사이에 제공될 수 있다. 빔 스플리터(34)는 펌프 광(32)을 공진기(20)에 투과하고, 레이저 광(42)을 검출기(40)에 반사할 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(34)는 이색성 미러를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
검출기(40)는 빔 스플리터(34)에 인접하여 제공될 수 있다. 검출기(40)는 레이저 광(42)을 수신할 수 있다. 검출기(40)는 레이저 광(42)을 감지할 수 있다. 예를 들어, 검출기(40)는 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다.
제어부(50)는 펌프 광원(30) 및 검출기(40)에 연결될 수 있다. 제어부(50)는 펌프 광원(30)을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 레이저 광(42)의 검출신호를 이용하여 상기 레이저 광(42)의 파장의 변화를 감시(monitor) 및/또는 검출할 수 있다. 제어부(50)는 유체(11)의 굴절률 변화를 감시하여 유체(11) 내의 불순물을 판별할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 공진기(20)의 일 예를 보여준다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 공진기(20)는 지지대(22) 및 디스크 플레이트(24)를 포함할 수 있다.
디스크 플레이트(24)의 중심 아래에 제공될 수 있다. 지지대(22)는 디스크 플레이트(24)를 지지할 수 있다. 지지대(22)는 디스크 플레이트(24)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 지지대(22)는 금속 샤프트 또는 세라믹 샤프트를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
디스크 플레이트(24)는 지지대(22) 상에 제공될 수 있다. 디스크 플레이트(24)는 평면적 관점에서 원 모양을 가질 있다. 예를 들어, 디스크 플레이트(24)는 GaN, GaAs, InP, 또는 InGaAsP의 3-5족 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 디스크 플레이트(24)는 메타 홀들(21)을 가질 수 있다. 메타 홀들(21)은 디스크 플레이트(24)를 관통할 수 있다. 메타 홀들(21)은 약 1nm 내지 100μm의 직경을 가질 수 있다. 메타 홀들(21)의 각각은 평면적 관점에서 원 모양을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 펌프 광(32)은 디스크 플레이트(24)에 수직한 방향 또는 메타 홀들(21)과 동일한 방향으로 제공될 수 있다. 메타 홀들(21)은 유체(11)를 통과시킬 수 있다. 디스크 플레이트(24)는 펌프 광(32)을 흡수하여 레이저 광(42)을 생성할 수 있다. 레이저 광(42)은 빔 스플리터(34) 및 검출기(40)에 제공될 수 있다. 레이저 광(42)은 디스크 플레이트(24)의 가장자리를 따라 생성될 수 있다. 레이저 광(42)의 강도는 평면적 관점에서 복수개의 타원의 모양들을 가질 수 있다.
도 4는 도 3의 메타 홀들(21)의 면적비(filling fraction)에 따른 굴절률 민감도(72) 및 품질 요소(74)를 보여준다.
도 4를 참조하면, 메타 홀들(21)은 레이저 광(42)에 대한 유체(11)의 굴절률 민감도(72)를 증가시키고, 품질 요소(74)를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 디스크 플레이트(24)에 대한 메타 홀들(21)의 면적비는 약 1.5% 내지 약 5.5%일 수 있다. 디스크 플레이트(24)에 대한 메타 홀들(21)의 면적비는 최대 8% 일 수 있다.
굴절률 민감도(72)는 디스크 플레이트(24)에 대한 메타 홀들(21)의 면적비(filling fraction)에 비례할 수 있다. 디스크 플레이트(24) 내의 메타 홀들(21)의 면적이 증가하면, 유체(11)의 굴절률 민감도(72)는 증가할 수 있다. 메타 홀들(21)의 면적이 감소하면, 굴절률 민감도(72)는 감소할 수 있다.
품질 요소(74)는 메타 홀(21)의 면적비에 반비례할 수 있다. 메타 홀들(21)의 면적비가 증가하면, 품질 요소(74)는 감소할 수 있다. 메타 홀들(21)의 면적비가 감소하면, 품질 요소(74)는 증가할 수 있다.
도 5는 도 3의 메타 홀들(21)의 면적비(filling fraction)에 따른 펌프 광(32)의 파장 차이(76)를 보여준다.
도 5를 참조하면, 메타 홀들(21)은 레이저 광(42)의 파장 차이(76)를 증가시킬 수 있다. 메타 홀들(21)의 면적 비가 증가하면, 레이저 광(42)의 파장 차이(76)를 증가시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 공진기(20)의 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 공진기(20)는 온도 감지 층(26)을 더 포함할 수 있다. 온도 감지 층(26)은 디스크 플레이트(24)의 메타 홀들(21) 내에 제공될 수 있다. 온도 감지 층(26)은 디스크 플레이트(24)의 상부 면과 공면(coplanar with)을 이루는 상부 면을 가질 수 있다. 또한, 온도 감지 층(26)은 디스크 플레이트(24)의 하부 면과 공면을 이루는 하부 면을 가질 수 있다. 온도 감지 층(26)은 유체(도 1의 11)의 온도에 따라 변화되는 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 온도 감지 층(26)은 유체(11)의 온도에 비례하여 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 온도 감지 층(26)은 Ge2Sb2Te5의 상 변화 물질(phase changing material)을 포함할 수 있다.
도 7은 도 6의 온도 감지 층(26)의 온도에 따른 굴절률(78) 및 소멸 계수(extinction coefficient, 80)를 보여준다.
도 7을 참조하면, 온도 감지 층(26)의 굴절률(78) 및 소멸 계수(80)는 그의 온도에 비례하여 증가할 수 있다. 온도가 약 25℃에서 약 350℃까지 증가하면, 온도 감지 층(26)의 굴절률(78)은 약 3.25에서 약 5.7까지 증가하고, 소멸 계수(80)는 약 0.1에서 약 0.85까지 증가할 수 있다.
도 8은 도 6의 온도 감지 층(26)의 온도에 따른 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 보여준다.
도 8을 참조하면, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)은 온도 감지 층(26)의 온도에 비례할 수 있다. 온도가 약 25℃에서 약 275℃까지 증가하면, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)은 약 1540nm에서 약 1615nm까지 증가할 수 있다.
도 1, 도 6, 및 도 8을 참조하면, 제어부(50)는 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 검출하여 유체(11)의 온도를 판정할 수 있다.
도 9는 도 1의 공진기(20)의 일 예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 공진기(20)는 수소 감지 층(28)을 더 포함할 수 있다. 수소 감지 층(28)은 메타 홀들(21) 내에 제공될 수 있다. 수소 감지 층(28)은 디스크 플레이트(24)의 상부 면과 공면(coplanar with)을 이루는 상부 면을 가질 수 있다. 수소 감지 층(28)은 디스크 플레이트(24)의 하부 면과 공면을 이루는 하부 면을 가질 수 있다. 수소 감지 층(28)는 유체(도 1의 11) 내의 수소 함량에 따라, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 수소 감지 층(28)은 팔라듐(Pd)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 제어부(50)는 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 검출하여 유체(11) 내의 수소 또는 수소의 함량을 판정할 수 있다. 나아가, 제어부(50)는 유체(11) 내의 수소 존재 또는 수소의 함량을 표시 장치에 표시(display)시킬 수 있다.
도 10은 도 1의 공진기(20)의 일 예를 보여준다.
도 10을 참조하면, 공진기(20)는 방사선 감지 층(60)을 더 포함할 수 있다. 방사선 감지 층(60)은 메타 홀들(21) 내에 제공될 수 있다. 방사선 감지 층(60)은 디스크 플레이트(24)의 상부 면과 공면(coplanar with)을 이루는 상부 면을 가질 수 있다. 또한, 방사선 감지 층(60)은 디스크 플레이트(24)의 하부 면과 공면을 이루는 하부 면을 가질 수 있다. 방사선 감지 층(60)은 유체(11) 내의 방사선 물질의 함량에 비례하여 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 방사선 감지 층(60)은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 제어부(50)는 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 검출하여 유체(11) 내의 방사선 물질 또는 방사선 물질의 함량을 판정할 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 1의 공진기(20)의 일 예를 보여준다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 공진기(20)는 온도 감지 링들(25), 수소 감지 링들(27), 및 방사선 감지 링들(29)을 더 포함할 수 있다.
온도 감지 링들(25)은 메타 홀들(21) 내에 각각 제공될 수 있다. 온도 감지 링들(25)은 방사선 감지 링들(29)의 내에 각각 제공될 수 있다. 온도 감지 링(25)은 Ge2Sb2Te5의 상 변화 물질을 포함할 수 있다. 온도 감지 링들(25)은 유체(11) 및 디스크 플레이트(24)의 온도에 따라, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다.
수소 감지 링들(27)은 온도 감지 링들(25) 내에 제공될 수 있다. 수소 감지 링들(27)은 평면적 관점에서 온도 감지 링들(25) 보다 작을 수 있다. 수소 감지 링들(27)은 유체(11) 내의 수소 존재 또는 수소 함량에 따라, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다. 수소 감지 링들(27)은 팔라듐(Pd)을 포함할 수 있다. 수소 감지 링들(27)은 유체(11) 및 디스크 플레이트(24)의 온도에 따라 증가되는 부피를 가질 수 있다. 유체(11) 및 디스크 플레이트(24)의 온도가 증가되면, 수소 감지 링들(27)은 메타 홀들(21)의 내부로 팽창되어 공진기(20)의 변형을 최소화할 수 있다.
방사선 감지 링들(29)은 온도 감지 링들(25)의 둘레에 제공될 수 있다. 방사선 감지 링들(29)은 평면적 관점에서 온도 감지 링들(25) 보다 클 수 있다. 방사선 감지 링들(29)은 메타 홀들(21)의 디스크 플레이트(24)의 내측 측벽에 제공될 수 있다. 방사선 감지 링들(29)은 유체(11) 내의 방사선 물질 존재 또는 방사선 물질 함량에 따라, 레이저 광(42)의 공진 파장(82)을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 방사선 감지 링들(29)은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
제어부(50)는 레이저 광(42)의 공진 파장을 검출하여 유체(11)의 온도, 상기 유체(11) 내의 수소, 및 방사선 물질을 검출할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 유체를 저장하는 챔버;
    상기 챔버 내의 공진기;
    상기 챔버 상에 배치되고, 상기 공진기에 펌프 광을 제공하는 광원;
    상기 공진기에 생성되는 레이저 광을 검출하는 검출기; 및
    상기 검출기 및 상기 광원에 연결되고, 상기 레이저 광의 검출신호를 이용하여 상기 레이저 광의 공진 파장을 검출하여 상기 유체 내의 불순물을 판별하는 제어부를 포함하되,
    상기 공진기는:
    지지대; 및
    상기 지지대의 중심 상에 제공되고, 상기 유체들을 통과시키는 메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트를 포함하는 유체 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 온도 감지 층을 더 포함하는 유체 감시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 감지 층은 상 변화 물질을 포함하는 유체 감시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 수소 감지 층을 더 포함하는 유체 감시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수소 감지 층은 팔라듐을 포함하는 유체 감시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 방사선 감지 층을 더 포함하는 유체 감시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 층은 실리콘 카바이드를 포함하는 유체 감시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 메타 홀들 내의 온도 감지 링들을 더 포함하되,
    상기 온도 감지 링은 상 변화 물질을 포함하는 유체 감시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 온도 감지 링들 내의 수소 감지 링을 더 포함하되,
    상기 수소 감지 링은 팔라듐을 포함하는 유체 감시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 온도 감지 링들 외곽의 방사선 감지 링을 더 포함하되,
    상기 방사선 감지 링은 실리콘 카바이드를 포함하는 유체 감시 장치.
  11. 유체를 저장하는 챔버;
    상기 챔버 내에 펌프 광을 제공하는 광원;
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 펌프 광을 수신하여 레이저 광을 생성하는 공진기;
    상기 광원과 상기 챔버 사이에 제공되어 상기 펌프 광을 투과하고, 상기 레이저 광을 반사하는 빔 스플리터; 및
    상기 빔 스플리터에 인접하여 제공되어 상기 레이저 광을 검출하는 검출기를 포함하되,
    상기 공진기는:
    메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트; 및
    상기 메타 홀들 내에 제공되는 감지 층을 포함하는 유체 감시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스크 플레이트는 3-5족 반도체 물질을 포함하는 유체 감시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지 층은 온도 감지 층을 포함하는 유체 감시 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지 층은 수소 감지 층을 포함하는 유체 감시 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지 층은 방사선 감지 층을 포함하는 유체 감시 장치.
  16. 윈도우를 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에 펌프 광을 제공하는 광원;
    상기 광원과 상기 챔버 사이에 배치되는 빔 스플리터;
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 펌프 광을 수신하여 상기 빔 스플리터에 레이저 광을 제공하는 공진기; 및
    상기 레이저 광을 검출하는 검출기를 포함하되,
    상기 공진기는:
    메타 홀들을 갖는 디스크 플레이트;
    상기 메타 홀들 각각의 내에 제공되는 온도 감지 링;
    상기 온도 감지 링 내에 제공되는 수소 감지 링; 및
    상기 메타 홀들 내에 제공되고, 상기 온도 감지 링의 외곽에 제공되는 방사선 감지 링을 포함하는 유체 감시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 챔버는:
    바닥 플레이트;
    상기 바닥 플레이트 상에 제공되고 상기 공진기 둘레에 배치되는 측벽; 및
    상기 측벽 상에 배치되고, 상기 펌프 광 및 상기 레이저 광을 투과하는 윈도우 플레이트를 포함하는 유체 감시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 측벽은 상기 유체를 상기 공진기에 제공하는 유입구와, 상기 유입구와 대향하여 배치되어 상기 유체를 배출하는 유출구를 갖는 유체 감시 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 펌프 광은 975nm의 파장을 갖는 유체 감시 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 메타 홀들은 상기 디스크 플레이트에 대해 최대 8%의 면적비를 갖는 유체 감시 장치.
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