KR20000051127A - 씨·씨·디 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시료의 흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포 등을 한 번의 시료 로딩으로써 간편하고 정밀하게 측정할 수 있는 다기능 분광분석기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CCD 및 적분구를 채택함으로써 미세광량을 측정 가능하도록 하고 이를 통하여 다양한 형태의 시료의 각기 다른 광학적 특성을 한 번의 시료 로딩(Loading)으로써 짧은 시간 동안 측정 가능하도록 한 CCD 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기에 관한 것이다.

본 발명의 분광분석기는 크게 광원부(11)와 시료(13)를 로딩(Loading)할 수 있는 적분구(4), 그리고 컴퓨터(8)를 포함한 측정부(12)로 나누어져 있다.

상기, 광원부(11)는 텅스텐 램프(1)와 레이저(2) 및 분광기(Monochromator) (10)로 형성되어 있으나 그 외에 UV Lamp 또는 후레쉬 램프 등 다양한 종류의 광원을 사용할 수 있으며 광원의 경로는 모두 광파이버(Optical fiber)(3)와 광파이버 탐침(Optical fiber Probe)(9)을 사용하고 있다.

상기, 적분구(4)의 내부는 PTFE로 코팅이 되어 있고 광원을 시료(Sample)에 주사하였을 때 직접적으로 검출(Detection)하는 부분으로 반사되지 않게 빛 가리개(14)를 고정시켰으며 또한 시료(13)는 적분구(4) 하부의 측정부위에 맞대 놓고 측정하게 된다.

상기, 측정부(12)는 빛을 분광시키는 분광기(Spectrograph)(6)와 분광된 파장을 CCD 검출기(detector)(5)로 측정하게 되며 Data 취득기(Acquisition)(7)를 거쳐 컴퓨터(8)에서 소프트웨어로 흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포 등 기타 여러 가지를 한 번에 측정할 수 있다.

Description

씨·씨·디 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기{Multifunctional Spectrophotometer with CCD detector and Integrating Sphere}

본 발명은 시료의 흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포 등을 한 번의 시료 로딩으로써 간편하고 정밀하게 측정할 수 있는 다기능 분광분석기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CCD 및 적분구를 채택함으로써 미세광량을 측정 가능하도록 하고 이를 통하여 다양한 형태의 시료의 각기 다른 광학적 특성을 한 번의 시료 로딩(Loading)으로써 짧은 시간 동안 측정 가능하도록 한 CCD 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기에 관한 것이다.

일반적으로, 분광분석은 흔히 어떤 물질에 의한 복사에너지의(흡수,반사) 세기 변화를 파장에 대하여 측정함으로써 그 물질의 정성 및 정량분석에 이용하는 방법이다. 또한, 분광 분석법은 어느 특정 파장의 빛과 물질의 상호작용에 근거를 두고 있으며 각 물질에 따른 독특한 분광 스펙트럼을 나타낸다. 자외선-가시광선 분광분석기(UV-Vis spectrophotometer)를 이용한 시료의 분석은 모든 정밀분석의 가장 기본적이면서 또한 범용적으로 사용되는 분석기기이다.

종래의 분광분석기는 흡수율이나 투과율만을 측정하는 것과 반사율까지 측정할 수 있도록 한 분광분석기가 있다. 반사율까지 측정할 수 있다고는 하지만 시료를 측정하고자 하는 목적에 따라 시료 측정부를 변경하여야 하는 번거로움이 있다.

그러므로, 종래의 분광분석기로 시료의 흡수율, 투과율 또는 반사율을 측정하기 위해서는 흡수율, 투과율을 측정하기 위한 모듈과 반사율을 측정할 수 있는 모듈을 교체하면서 측정해야만 한다. 그리고, 현재까지의 분광분석기들은 측정방법에 있어 모듈교체에 따른 번거로움, 측정 시간이 길거나 미세한 광량을 측정하기에 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 기존의 분광분석기와는 달리 본 발명의 분광분석기는 적분기 하나만을 가지고 시료의 흡수율, 투과율 그리고 반사율 및 발광분포(Emission) 등을 한꺼번에 측정할 수 있는 CCD 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 분광분석기의 본래 기능과 반사율의 측정값으로 색좌표를 구하는 Colormeter의 기능을 통합된 하나의 장치로 구성할 수 있게 되었다. 적분기를 사용하게 되면 기존의 모듈교체에 따른 번거로움이 없고 CCD 검출기를 이용하기 때문에 측정파장 영역을 단 한 번에 측정할 수 있어 측정시간이 매우 빠르며, CCD 검출기는 매우 미세한 광량을 측정하는데 뛰어난 광센서로 광량의 세기문제를 해결할 수 있는 다기능 분광분석기를 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 본 발명의 분광분석기를 나타낸 구조도

도 2 는 본 발명의 적분구를 나타낸 예시도

도 3 은 본 발명의 투과율(흡수율) 측정 방법 예시도

도 4 는 본 발명의 반사율 측정 방법 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 텅스텐 램프 (2) : 레이저

(3) : 광파이버 (4) : 적분구

(5) : CCD 검출기 (6) : 분광기(Spectrograph)

(7) : 데이터 취득기 (8) : 컴퓨터

(9) : 광파이버 탐침 (10) : 분광기(Monochromator)

(11) : 광원부 (12) : 측정부

(13) : 시료 (14) : 빛 가리개

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 분광분석기 구조도를,

도 2 는 본 발명의 적분구를 나타낸 예시도를,

도 3 은 본 발명의 투과율(흡수율) 측정 방법 예시도를,

도 4 는 본 발명의 반사율 측정 방법 예시도를 도시한 것으로서, 분광분석기는 크게 광원부(11)와 시료(13)를 로딩(Loading)할 수 있는 적분구(4), 그리고 컴퓨터(8)를 포함한 측정부(12)로 나누어져 있다.

상기, 광원부(11)는 텅스텐 램프(1)와 레이저(2) 및 분광기(Monochromator) (10)로 형성되어 있으나 그 외에 UV Lamp 또는 후레쉬 램프 등 다양한 종류의 광원을 사용할 수 있으며 광원의 경로는 모두 광파이버(Optical fiber)(3)와 광파이버 탐침(Optical fiber Probe)(9)을 사용하고 있다.

상기, 적분구(4)의 내부는 도 2 에 나타낸 바와같이 PTFE로 코팅이 되어 있고 광원을 시료(Sample)(13)에 주사하였을 때 직접적으로 검출(Detection)하는 부분으로 반사되지 않게 빛 가리개(14)를 고정시켰으며 또한 시료(13)는 적분구(4) 하부의 측정부위에 맞대 놓고 측정하게 된다.

상기, 측정부(12)는 빛을 분광시키는 분광기(Spectrograph)(6)와 분광된 파장을 CCD 검출기(detector)(5)로 측정하게 되며 Data 취득기(Acquisition)(7)를 거쳐 컴퓨터(8)에서 소프트웨어로 흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포 등 기타 여러 가지를 한 번에 측정할 수 있다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

실시예1

식1 :

식2 : Abs = -log(T)

상기, 투과율(흡수율)의 측정은 도 4 에서와 같이 시료(13)의 하부면에 백색 표지(White Reference)를 붙여놓으면 광원이 시료를 거쳐 White Reference에서 100％ 반사되어 다시 시료(13)를 거치게 되므로 시료(13)에서의 투과율 값은 2배가 된다.

따라서, 투과율은 들어온 빛의 세기에서 나가는 빛 세기의 비를 구하는 것으로 상기 식1과 같으며 또한, 흡수율 값은 식2와 같이 투과율 값에 log를 취하면 구하여 진다.

그리고, 도 1 의 "A"에서 보는 바와같이 투과율(흡수율) 측정시 필요한 백색광원은 광원부(11)에 있는 분광기(Monochromator)(10)의 0차 회절각에서 얻을 수 있으며 광발광 스펙트럼 측정시에는 광원부(11) 구성 광학부품의 변동없이 회절각을 적절한 곳에 위치시킴으로써 간단히 얻을 수 있다.

실시예2

상기, 반사율 측정은 White Reference를 먼저 측정한 다음, White Reference 없이 시료를 측정함으로써 시료의 순수 반사율을 측정하게 되고 반사율값은 또한 시료의 Color를 측정하는데도 사용되며, 본 개발장비를 이용하면 의료업계 및 병원이나 보건소에서 스트립을 이용해 사람의 건강상태를 체크하는데 유용하게 쓰여질 수 있다.

본 발명은 최근 각광받고 있는 다기능 유기 고분자 및 단분자 필름을 위시한 차세대 광소자의 연구개발에 있어서 가장 기본적으로 필요한 광특성(흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포 등)을 측정시 본 발명의 다기능 분광분석기를 이용하는 경우 고가의 각기 다른 여러 장비(Spectrophotometer, Reflect meter, Spectrum Analyzer 등)를 이용하는 경우에 비교하여 연구개발의 생산성 향상 및 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 시료의 흡수율, 투과율, 반사율, 발광분포를 한 번의 시료 로딩으로 측정하는 분광분석기에 있어서,

   상기, 분광분석기는 텅스텐 램프(1)와 레이저(2) 및 분광기(10)로 형성되어 있는 광원부(11)와,

   광원을 시료에 주사하였을 때 직접적으로 검출하는 부분으로 반사되지 않게 내부에 빛 가리개(14)를 고정하고 하부에 시료(13)를 맞대 놓은 적분구(4)와,

   빛을 분광시키는 분광기(6)와 CCD 검출기(5), 초고속 데이터 취득기(7)로 이루어진 측정부(12)를 각각 광파이버(3)와 광파이버 탐침(9)으로 서로 연결 설치한 것을 특징으로 하는 CCD 검출기와 적분구를 채택한 다기능 분광분석기.