KR920003491B1 - 촛점이 유지되는 감쇠 전반사 측정장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따른 감쇠 전반사 측정장치의 사시도.
제2도는 제1도의 평면도.
제3도는 제1도의 오목 반사경 설치부위를 확대시켜서 나타낸 분해사시도.
제4도는 제1도에서 프리즘이 이동됐을때의 적외선에 의한 장치의 작동원리도.
제5도는 일반적인 감쇠 전반사 측정장치에서의 적외선 진행경로를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 감쇠 전반사 측정장치 2, 2', 3, 3' : 반사경부
4, 4' : 받침부재 5, 5', 16, 16' : 선단부
6, 6' : 유도봉 7, 7', 8, 8', 13, 13' : 고정판
9, 19 : 받침대 10, 56 : 프리즘
11 : 지지판 12, 12' : 안내봉
14 : 손잡이 15 : 나사봉
17, 17' : 연결봉 18, 18' : 받침판
20 : 간부조절기 21 : 시편
31, 31' : 오목거울 32 : 등판대
33 : 볼트 34, 35 : 치차
50 : 광원 51, 51' : 빛
52 : 간섭계 53, 54, 58 : 평면반사경
55, 57, 59 : 오목반사경 60 : 검출계
본 발명은 촛점이 유지되는 감쇠 전반사 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선에 의한 분광분석법에 있어서 적외선의 입사각을 변화시켜도 시료에 대해서는 항상 촛점이 유지될 수 있도록 된 감쇠전반사 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 분광분석법은 적외선 흡수 스펙트럼을 이용한 분광분석법으로서 어느 하나의 시료에 대한 물질의 동정(同定)이나, 정량을 한다든가, 아니면 화합물등의 구조(결정화도 또는 배양상태)추정한다든가 하는데 주로 이용하고 있으며, 이를 위하여 사용되는 장치로서는 감쇠 전반사 측정장치(이하 ATR이라 한다)가 있다.
즉, ATR은 적외선 분광분석에 있어서 매우 중요한 표면분석장치로서 특히 기기의 발전에 따라 프리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)가 범용화 됨에 따라 그 효용성이 더욱 증대되었다. ATR을 이용한 적외선 분광분석방법은 첨부도면 제5도에 나타낸 바와 같이 먼저 기기의 광원(50)에서 나온 빛(51)이 간섭계(52)를 통과한 후 외부평면반사경(53)을 지나서 ATR 장치(1)내에 설치되어 있는 제1내부평면반사경(54)에서 반사되어 집광오목 반사경(55)에서 집광되어 ATR 프리즘(56)내에서 여러번 전반사된 후 다른 집광오목 반사경(57)으로 간다. 이때, ATR 프리즘(56)에서 전반사시에 프리즘(56)에 밀착된 시료층으로 빛이 침투가 이루어지게 된다. 또한 이때 좋은 측정을 위해서는 프리즘(56)은 반사경(55,57)의 촛점거리에 있어야 한다.
한편, 오목 반사경(57)을 지난 빛(51')은 제2내부평면반사경(58)에서 다시 반사되어 기기내의 집과 오목 반사경(59)을 지나 검출계(60)로 들어가서 시료의 신호를 측정하게 된다.
상기에서 사용되는 ATR이 갖는 큰 장점중의 하나로는 시료에 대한 빛의 입사각을 변화시키면, 빛이 침투깊이가 달라져서 시료를 파괴하지 않고도 깊이에 따른 시료의 상태를 측정할 수 있다는 것이다. 이때 입사각에 따른 침투깊이는 주로 다음과 같은 식에 따라 구하게 된다.
윗 식에서, de는 파장 λ1인 빛의 시료투과 깊이, θ는 빛의 시료에 대한 입사각, η21은 시료굴절율/ATR
[굴절율, λ1은 빛의 파장]
그러나, 종래의 ATR은 적외선을 반사하게 되는 반사경들이 고정되어 있어 입사각의 변화가 불가능하였으며, 또 그 변화가 가능하다 하여도 각 반사경들과 ATR 프리즘이 별도로 움직이게 되어 있어 입사각 변화시 빛의 통과길이가 변화하게 되거나, 촛점의 위치가 변화하여 그 변화시마다 전체의 빛 경로를 재조정하여야만 하였다. 이에 따라 반사경이나 ATR 프리즘을 재배열하고 안정될때까지의 시간에 필요하게 되었으며 그로 인해 좋은 분석데이타를 얻기란 힘들었다.
이에 본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해소시키기 위하여, 적외선 분광분석법에 이용하게 되는 표면 측정 장치인 ATR을 보다 개선시켜 입사각을 변화시켜도 항상 촛점이 유지되게 되는 감쇠 전반사 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 감쇠 전반사 측정장치에 있어서, 평면반사경부(2,2')와 오목반사경부 (3,3')가 설치되어 있는 받침부재(4,4')가 서로 반대방향으로 이동될 수 있도록 그 양쪽선단측연부(5,5')에 관통구멍이 형성되어 있고 그 관통구멍에는 직선 형태의 유도봉(6,6')이 받침대(9)의 양쪽측단에 각각 설치된 고정판(7,7,'8,8')에 의하여 서로 평행하게 설치되어 있고, 상기 받침부재(4,4') 사이에 설치된 프리즘(10)의 지지판 (11)이 오목 반사경부(3,3')와 빛의 촛점거리내에서 원근거리가 유지될 수 있게 왕복운동을 할 수 있도록 상기 지지판(11)의 양측면에 관통구멍이 형성되어 있고 그 관통구멍에는 직선형태의 안내봉(12,12')이 받침대(9)의 중앙부위와 선단부위에 각각 설치된 고정판(13, 13')에 의하여 나란하게 관통되게 설치되어 있으며, 상기 지지판(11)의 측면중앙부에는 너트형태의 관통구멍이 형성되어 있고 이 구멍에는 지지판(11)의 왕복운동을 유도하는 손잡이(14)가 부착된 회전가능한 나사봉(15)이 고정판(13)을 관통하면서 끼워져 설치되어 있으며, 상기 프리즘(10)과 오목반사경부(3,3')사이에는 선단부 (16,16')에 치차(35)가 형성되어 있는 연결봉(17,17')이 연결되어 있되 상기 오목반사경부(3,3')의 받침판(18,18') 하부에도 치차(34)가 형성되어 있어 연결봉(17,17')의 직선운동에 의하여 오목반사경부(3, 3')가 회전할 수 있도록 된 촛점이 유지되는 감쇠 전반사 측정장치(1)인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 첨부도면 제1도는 본 발명에 따른 ATR의 사시도로서 적외선 분광분석용 시료가 장착되는 프리즘이 직선 및 왕복운동할 수 있도록 되어 있고, 상기 프리즘과 오목거울의 받침대를 연결하는 연결봉의 직선운동에 따른 작동에 의하여 오목거울의 위치가 조절될 수 있으며 이에 따라 반사경을 받치고 있는 받침부재도 유동될 수 있도록 되어 있는바, 본 발명에 따른 ATR은 제1도에 나타낸 바와 같이, 평면형태로 된 받침대(9,19)가 적어도 4개의 간부조절기(20)에 의하여 적당한 간부를 유지하면서 2층형태로 설치되어 있고, 상기 받침대(9)위의 측면상에는 받침부재(4,4')가 양쪽에 놓여져 있되 이 받침부재(4,4')의 양선단측면부에는 관통 구멍이 형성되어 있어서 상기 받침대(9)상의 모서리부위에 설치되어 있는 고정판(7,7')에 고정되게 설치되어 있는 유도봉(6,6')이 관통되어 있다. 따라서, 상기 받침부재(4,4')는 상기 유도봉(6,6')을 따라 이동가능하게 된다. 그리고, 상기 받침부재(4,4')의 양선단부(5,5')표면에는 평면반사경 (2,2')과 오목반사경(3,3')이 각각 설치되어 있는데 제2도에서와 같이 상기 평면반사경 (2,2')은 외부에서 들어오는 적외선을 오목반사경(3)쪽으로 반사시키거나 오목반사경 (3')을 통해 나온 빛을 외부로 반사시키도록 바깥방향을 향해서 비스듬히 설치되어 있고, 오목반사경(3,3')은 상기 평면반사경(2)으로부터 반사되어 들어있는 빛을 프리즘 (10)에 장착된 시편(21)에 조사시키거나 시편(21)에서 전반사되어 나오는 빛을 평면거울(2')로 다시 반사시킬 수 있도록 안쪽을 향해서 비스듬히 설치되어 있다.
여기서, 상기 반사경(3,3')은 제3도에 나타나 있는 바와 같이 오목거울(31)과 이를 세워서 받쳐주게 되는 직각등판대(32)와, 이 등판대(32)를 밑부분에서 받쳐주는 원형받침판(18)이 볼트(33)들에 의하여 받침부재(4)에 일체로 고정되어 있되 상기 원형받침판(18) 밑부분의 내부에는 도면에 나타낸 바와 같이 원주내면을 반경부위에서만 치차(34)가 형성되어 있어 프리즘(10)과 연결되어 있는 연결봉(17)의 선단부(16)에 설치되어 있는 원형치차(35)와의 맞물림에 의하여 회전될 수 있게 되어 있다.
이에 따라 연결봉(17)이 직선운동을 하게 되면 상치 치차(35)가 회전하게 되고, 이어서 받침판(18)의 치차(34)도 역시 회전하게 되어 오목반사경부(3) 전체가 움직이게 된다. 이때, 원형치차(35)의 크기는 상기 치차(34)의 내경에 1/2 정도이다.
한편, 다시 제1도와 제2도에서 상기 받침부재(4,4') 사이에는 프리즘(10)과 이를 지지하는 지지판(11)이 설치되어 있는데 이 지지판(11)의 양쪽측면부에는 2개의 관통구멍이 형성되어 있고, 그 관통구멍 사이에는 너트형태의 구멍이 형성되어 있는바, 상기, 너트형태의 관통구멍에는 받침대(9)의 중앙부위와 선단부위에 각각 세워진 형태로 된 고정부(13,13')에 고정되게 연결되어 있는 2개의 안내봉(12,12')이 끼워지게 되고, 상기 너트형태의 구멍에는 고정부(13)의 중앙부분을 관통하면서 설치된 나사봉(15)의 관통되게 끼워져 있으며, 고정부(13)로부터 돌출된 끝부분에는 상기 나사봉(15)을 회전시킬 수 있는 손잡이(14)가 설치되어 있다. 따라서, 상기 지지대(11)는 손잡이(14)의 조작에 의하여 나사봉(15)을 돌리게 되면 안내봉(12,12')을 따라서 고정부(13, 13')사이에서 왕복운동을 하게 된다. 즉, 시료(21)에 대하여 입사각을 크게하거나 작게 해주어야 할 경우에 손잡이(14)를 돌리게 되면 ATR 프리즘(10)의 지지판(11)을 밀거나 당기게 되는데, 만일 지지판(11)이 고정부(13')쪽으로 밀려지게 되면 연결봉(17, 17')도 앞으로 밀려지게 되고 그로 인해 받침부재(4,4')가 바깥쪽으로 밀려나가게 된다. 이때, 반사경부(3,3')은 치차(34, 35)의 작용에 의하여 약간 회전하게 되며 그 회전각도는 받침부재(4,4')가 연결봉(17,17')과 각각 이루는 각도 변화분의 1/2 정도가 된다.
다시 말해서, 첨부도면 제4도에 나타낸 바와 같이, ATR 프리즘(10)이 부호 AP 위치에서 부호 AP 위치로 이동하게 되면 빛의 반사각도는 θ에서 θ'로 바뀌게 되는데 동일위치로 촛점이 따라오도록 하기 위해서는 오목거울(31,31')이 (θ'-θ)/2 만큼 회전해야만 한다. 그러나, 본 발명에서 치차(34,35)의 지름비가 1 : 2 이므로 오목거울은 각도변화분의 1/2 만큼만 회전하게 되므로 계속 ATR 프리즘상에 촛점을 맞추어지게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 장치는 ATR 프리즘을 이동시키면서 받침부재와 반사경들을 동시에 움직이게 되므로 빛의 촛점을 항상 유지시킬 수 있도록 되어 있으며, 이에 따라, 장치의 재조정 없이도 여러 종류의 시료에 대해 다양하고도 정확한 데이타를 분석해낼 수 있어 적외선 분광분석법에 유용하게 사용될 수 있는 장치인 것이다.
Claims (1)
- 감쇠 전반사 측정장치에 있어서, 평면반사경부(2,2')와 오목반사경부(3,3')가 설치되어 있는 받침부재(4,4')가 서로 반대방향으로 이동될 수 있도록 그 양쪽선단측면부(5,5')에 관통구멍이 형성되어 있고 그 관통구멍에는 직선형태의 유도봉(6,6')이 받침대(9)의 양쪽측단에 각각 설치된 고정판(7,7',8,8')에 의하여 서로 평행하게 설치되어 있고, 상기 받침부재(4,4')사이에 설치된 프리즘(10)의 지지판(11)이 오목반사경부(3,3')와 빛의 촛점거리내에서 원근거리가 유지될 수 있게 왕복운동할 수 있도록 상기 지지판(11)의 양측면에 관통구멍이 형성되어 있고 그 관통구멍에는 직선형태의 안내봉(12,12')이 받침대(9)의 중앙부위와 선단부위에 각각 설치된 고정판(13,13')에 의하여 나란하게 관통되게 설치되어 있으며, 상기 지지판(11)의 측면 중앙부에는 너트형태의 관통구멍이 형성되어 있고 이 구멍에는 지지판(11)의 왕복운동을 유도하는 손잡이(14)가 부착된 회전가능한 나사봉(15)이 고정판(13)을 관통하면서 끼워져 설치되어 있으며, 상기 프리즘(10)과 오목반사경부(3,3')사이에는 선단부(16,16')에 치차(35)가 형성되어 있는 연결봉(17,17')이 연결되어 있되 상기 오목반사경부(3,3')의 받침판(18,18')하부에도 치차(34)가 형성되어 있어 연결봉(17, 17')의 직선운동에 의하여 오목반사경부(3,3')가 회전할 수 있도록 된 촛점이 유지되는 감쇠 전반사 측정장치.
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