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KR20150116999A - Micro Raman and photo-luminescence spectral analysis apparatus for multi-channel excitation laser source switching - Google Patents

Micro Raman and photo-luminescence spectral analysis apparatus for multi-channel excitation laser source switching Download PDF

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KR20150116999A
KR20150116999A KR1020140042134A KR20140042134A KR20150116999A KR 20150116999 A KR20150116999 A KR 20150116999A KR 1020140042134 A KR1020140042134 A KR 1020140042134A KR 20140042134 A KR20140042134 A KR 20140042134A KR 20150116999 A KR20150116999 A KR 20150116999A
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KR
South Korea
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light source
excitation light
fluorescence
reflected
parabolic mirror
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Ceased
Application number
KR1020140042134A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이종구
황성길
박종수
Original Assignee
(주)다울아토닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)다울아토닉스 filed Critical (주)다울아토닉스
Priority to KR1020140042134A priority Critical patent/KR20150116999A/en
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Abstract

본 발명은 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상의 여기 레이저 소스, 여기 레이저 소스에서 발산되는 여기 광원이 반사되는 제1반사경과, 제1반사경을 통해 소정의 각도로 반사된 여기 광원이 반사되는 제1포물면 거울과, 제1포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 통과되는 제1핀홀과, 제1핀홀을 통과한 여기 광원이 굴절되는 빔스플리터와, 빔스플리터에 의해 굴절된 여기 광원이 반사되는 제2포물면 거울과, 제2포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 반사되는 제2반사경과, 제2반사경에 의해 반사된 여기 광원이 입사되어 시료에 조사되는 대물렌즈와, 대물렌즈를 통해 채집된 라만 산란광 또는 형광이 제2포물면 거울에 반사되고, 빔스플리터를 투과하여 출광되는 라만 산란광 또는 형광이 통과하는 제2핀홀과, 제2핀홀을 통과하여 공간적으로 잡음이 제거된 산란광이 반사되는 제3포물면 거울과, 제3포물면 거울에 의해 평행광 형태로 반사되어 여기 광원의 파장의 제거와 함께 라만 산란광 또는 형광 신호들만이 통과하는 필터와, 필터를 통과한 라만 산란광 또는 형광이 선택적으로 반사되는 제3반사경 및 제3반사경에 의해 선택적으로 반사되는 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제4 및 제5포물면 거울을 포함하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 여기 광원들과 라만 산란광 또는 형광신호들을 초점을 맺게 하고, 평행 광을 만들기 위해 비 구면 거울들로 구성함으로써 색수차를 제거하여 넓은 영역에 걸쳐 있는 파장의 여기 광원들을 교차하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시간으로 파장이 보정된 스펙트럼을 얻을 수 있도록 하기 위해, 기준 선스펙트럼을 가진 램프 광원과 분광기에 라만 분광분석 챔버로부터 얻어진 라만 광신호 또는 형광 신호들을 함께 공간적으로 분리 입사함으로써, 측정과 동시에 이 선스펙트럼들을 기준으로 이차원 검출기의 파장 축이 보정된 라만 산란광 또는 형광의 스펙트럼을 얻을 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a micro-Raman and fluorescence spectrometer for switching a multi-channel excitation light source, and more particularly to a micro-Raman and fluorescence spectrometer for switching a multi-channel excitation light source, A first pinhole through which the excitation light source reflected by the first parabolic mirror passes, a beam splitter through which the excitation light source passing through the first pinhole is deflected, A second parabolic mirror for reflecting the excitation light source refracted by the beam splitter, a second reflector for reflecting the excitation light source reflected by the second parabolic mirror, and an excitation light source reflected by the second reflector, And Raman scattered light or fluorescence collected through the objective lens is reflected by the second parabolic mirror and is output through the beam splitter, A third parabolic mirror through which the scattered light having passed through the second pinhole and spatially noise-free is reflected, and a third parabolic mirror which is reflected by the third parabolic mirror in the form of parallel light, And a third reflector selectively reflecting the Raman scattered light or fluorescence passing through the filter, and a fourth reflector selectively reflecting the fluorescence by the third reflector, wherein the Raman scattered light or the fluorescence is selectively reflected by the third reflector. And a fifth parabolic mirror, and more particularly, to a micro-Raman and fluorescence spectrometer for multi-channel excitation light source switching.
According to the present invention, excitation light sources of a wavelength ranging from a wide area can be used by intersecting excitation light sources by removing the chromatic aberration by focusing the Raman scattering light or the fluorescence signals and by forming the spherical mirrors to make parallel light There is an effect.
In order to obtain a spectrum with a corrected wavelength in real time, a lamp light source having a reference line spectrum and a Raman optical signal or a fluorescence signal obtained from the Raman spectroscopic analysis chamber are spatially separated and incident on the spectrometer, The spectrum of Raman scattering light or fluorescence in which the wavelength axis of the two-dimensional detector is corrected can be obtained based on the line spectra.

Description

다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치{Micro Raman and photo-luminescence spectral analysis apparatus for multi-channel excitation laser source switching}[0002] Micro-Raman and photo-luminescence spectral analysis apparatus for multi-channel excitation laser source switching [

본 발명은 미세 라만 분광학(micro raman spectroscopy)을 위한 거울 (mirror)들로 이루어진 라만(Raman) 광신호 또는 형광(photo-luminescence)신호를 얻는 분광학(spectroscopy) 장치(chamber)에 관한 것으로, 특히 라만 광 신호들 또는 형광신호들을 얻기 위해 여기 광원들(excitation light sources)과 출력 광신호들을 초점에 맺히게(focusing) 하거나, 평행(collimating) 광을 만들 때, 비 구면 거울들을 사용하여 색수차(color aberration)를 제거함으로써 넓은 영역, 즉 자외선(ultraviolet wavelength)부터 근 적외선(infrared wavelength)까지의 파장영역 내에서 여러 개의 광원을 번갈아가며 교환 사용함으로써 출력 광신호의 성능의 저하를 최소화할 수 있는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopy chamber for obtaining a Raman optical signal or a photo-luminescence signal consisting of mirrors for micro-Raman spectroscopy, Spherical mirrors are used to focus the excitation light sources and the output optical signals to obtain optical signals or fluorescence signals or to generate color aberration when making collimating light. Channel excitation light source capable of minimizing deterioration in performance of an output optical signal by alternately using a plurality of light sources alternately in a wide region, that is, a wavelength region from an ultraviolet wavelength to an infrared wavelength, Switching micro-Raman and a fluorescence spectrometer.

일반적으로 라만 광신호는 여기 광원을 시료에 조사하였을 때, 그 광원의 일부가 조사된 빛의 진행 방향에서 이탈해 다른 방향으로 진행해 가며 에너지를 잃거나 얻으면서 산란 된 광 신호들이다.In general, a Raman optical signal is an optical signal that is scattered when an excitation light source is irradiated on a sample, and a part of the light source is deviated from the traveling direction of the irradiated light and propagates in the other direction.

그러므로 이들 라만 광신호들은 파장적으로 여기 광원의 좌우 근처에 신호가 나타난다. 상기 광신호들은 형광 신호에 비교하여 매우 약한 신호들이다.Therefore, these Raman optical signals emit a signal in the vicinity of the excitation light source in the wavelength direction. The optical signals are very weak compared to the fluorescence signal.

그래서 어떤 시료가 형광 신호가 있고, 그 형광신호가 나타날 수 있는 근처의 여기 광원을 사용한다면, 일반적으로 라만 광신호가 형광신호에 묻혀 얻기가 쉽지 않다.So, if a sample has a fluorescent signal and uses a nearby excitation source where the fluorescence signal can appear, it is usually not easy to get a Raman optical signal buried in a fluorescent signal.

이 경우 여기 광원을 되도록 그 형광 신호 영역을 피해 사용한다. 그러므로 라만 분광학 장치에서는 일반적으로 시료에 따라 선택할 수 있도록 파장적으로 복수의 여기 광원들을 부착하여 교환(switching)하여 사용한다.In this case, the excitation light source is used to avoid the fluorescent signal region. Therefore, in the Raman spectroscopic apparatus, a plurality of excitation light sources are attached in a wavelength manner so as to be selected according to the sample, and are used by switching.

한편, 현재 많은 미세 라만 분광학(micro raman spectroscopy) 장치들에서는 라만 광신호의 신호대 잡음 비(signal to noise ratio)를 좋게 하기 위해 시료의 초평면(focal plane) 밖의 이초점(out of focal) 빛들을 제거해 주는 공초점 현미경(confocal microscopy)의 원리를 사용한다.
On the other hand, many micro-Raman spectroscopy devices now remove out of focal light outside the focal plane of the sample to improve the signal to noise ratio of the Raman optical signal The principle uses the principle of confocal microscopy.

도 1은 종래의 일반적인 미세 라만 분광학 장치를 나타낸 예시도 이다. 도 1을 참조하면, 종래 공초점 현미경의 원리를 사용하는 미세 라만 분광학 장치는 렌즈 계를 사용한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an illustration showing a conventional micro-Raman spectroscopic apparatus. Referring to FIG. 1, a micro-Raman spectroscopy apparatus using the principle of conventional confocal microscopy uses a lens system.

특히, 여기 레이저 광원을 핀 홀 구경(pinhole aperture)에 초점을 맺게 하기 위해 렌즈를 사용하고, 상기 핀 홀로부터 퍼져나간 빛을 평행 광으로 대물렌즈 (objective lens)에 넣기 위해 평행(collimating)렌즈를 사용한다.Particularly, a lens is used to focus the excitation light source to a pinhole aperture, and a collimating lens is used to introduce the light emitted from the pinhole into the objective lens in parallel light. use.

한편, 대물렌즈를 역으로 통과한 라만 광은 상기 평형렌즈로 인하여 다른 핀 홀에서 걸러져 시료의 초점 공면(focal plane) 위에 초점 주변의 국소부분으로부터 반사된 빛과 라만 신호가 포함된 산란된 빛이 통과하게 된다.On the other hand, the Raman light having passed through the objective lens inversely passes through the other pinhole due to the balanced lens, and scattered light including light reflected from the local portion around the focal point and Raman signal is focused on the focal plane of the sample .

이 경우, 넓은 영역에 걸쳐 있는 즉, 자외선부터 근 적외선까지 퍼져 있는 파장의 여기 광원들 교차하여 사용한다면, 상기 렌즈들의 색수차(color aberration)로 인하여 임의의 기준 파장 광원에서 상기 렌즈들을 최적화(optimization) 했다면 다른 파장의 광원을 사용하는 경우, 라만 광신호의 분해능(resolution)과 신호대 잡음 비(signal to noise ratio)에 있어서 성능의 저하가 일어난다.In this case, if it is used to cross the excitation light sources of the wavelengths ranging from the ultraviolet to the near-infrared rays over a wide area, the lenses are optimized in an arbitrary reference wavelength light source due to the color aberration of the lenses. The performance of the Raman optical signal deteriorates with respect to the resolution and the signal-to-noise ratio.

이렇게 최적화한 임의의 파장에서 현저히 멀리 떨어져 있는 여기 광원을 사용한다면, 색수차를 보정한 렌즈(achromatic lens)로도 한계가 있다.If an excitation light source is used that is far from the arbitrary wavelength thus optimized, the chromatic aberration lens (achromatic lens) is also limited.

일반적으로 라만 분광기 분석기에는 라만 스펙트럼(spectrum) 얻기 위해 분광기(spectrograph)가 장착되어 있다. 상기 분광기는 파장 위치가 어느 정도 범위 내에서의 재연성이 있다.Generally, a Raman spectrometer is equipped with a spectrograph to obtain a Raman spectrum. The spectroscope has reproducibility within a certain range of wavelength position.

이는 곧 다른 스펙트럼 구간을 측정한다면, 그때마다 보정(calibration) 된 파장의 위치가 그 재연성 값의 범위 내에서 흔들리고 있다는 뜻이다.This means that if you measure different spectral intervals, then the position of the calibrated wavelength is fluctuating within the range of its reproducibility values.

그러므로 현재의 많은 라만 분광시스템에서는 다른 스펙트럼 범위에서 라만 스펙트럼을 얻기 전에 분광기에 대해서 파장 보정을 하고 있다.Therefore, in many current Raman spectroscopy systems, wavelength correction is performed on the spectroscope before obtaining Raman spectra in different spectral ranges.

그러나, 그러한 사전 보정에도 여전히 재연성 값의 범위 내에서 흔들린 스펙트럼이 얻어지는 문제가 있다.However, there is still a problem that such pre-correction still obtains a shaken spectrum within the range of the reproducibility value.

그래서 많은 분야에서 측정과 동시에 이러한 파장 보정이 자동으로 수행된 스펙트럼을 얻을 수 있는 라만 시스템을 요구되어 진다.Therefore, in many fields, it is required to have a Raman system that can acquire the spectra that these wavelength compensation is automatically performed at the same time as the measurement.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0031829호(2008년 04월 11일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2008-0031829 (published on Apr. 11, 2008) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0015666호(2011년 02월 16일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2011-0015666 (published on February 16, 2011) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0135438호(2012년 12월 13일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2012-0135438 (published on December 13, 2012)

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 여기 광원들을 시료에 조사하고, 라만 산란 광신호 또는 형광 신호들을 채집하는 과정에서 광신호들을 초점에 맺히게 하고 평행하게 만들기 위해 비 구면 거울들로 구성함으로써 색수차를 제거하여 넓은 영역에 걸쳐 있는 파장의 여기 광원들을 교차하여 사용할 수 있는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치를 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an excitation light source for illuminating excitation light sources on a sample, collecting Raman scattering optical signals or fluorescence signals, Channel excitation light source switching micro-Raman and fluorescence spectroscopic analysis apparatus which can remove chromatic aberration and cross excitation light sources having a wide range of wavelengths.

또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 실시간으로 파장이 보정된 스펙트럼을 얻을 수 있도록 하기 위해, 분광기에 기준 선스펙트럼을 가진 램프(reference line peak spectrum lamp) 광원과 분광기에 라만 및 형광 분광분석 챔버로부터 얻어진 라만 또는 형광신호를 함께 공간적으로 분리 입사함으로써, 측정과 동시에 이 선스펙트럼들을 기준으로 이차원 검출기(CCD)의 파장 축이 보정된 라만 또는 형광 스펙트럼을 얻을 수 있는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치를 제공하는 데 있다.A further problem of the present invention is that a reference line peak spectrum lamp light source with a spectrometer and a Raman spectrometer and a fluorescence spectrometry chamber from a spectrometer are used in order to obtain a wavelength- Micro Raman for switching the multi-channel excitation light source capable of obtaining a Raman or fluorescence spectrum in which the wavelength axis of the two-dimensional detector (CCD) is corrected based on the line spectra simultaneously with the measurement, And a fluorescence spectrometer.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 적어도 하나 이상의 여기 레이저 소스, 상기 여기 레이저 소스에서 발산되는 여기 광원이 반사되는 제1반사경, 상기 제1반사경을 통해 소정의 각도로 반사된 여기 광원이 반사되는 제1포물면 거울, 상기 제1포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 통과되는 제1핀홀, 상기 제1핀홀을 통과한 여기 광원이 굴절되는 빔스플리터, 상기 빔스플리터에 의해 굴절된 여기 광원이 반사되는 제2포물면 거울, 상기 제2포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 반사되는 제2반사경, 상기 제2반사경에 의해 반사된 여기 광원이 입사되어 시료에 조사되는 대물렌즈, 상기 대물렌즈를 통해 채집된 산란광 또는 형광이 상기 제2포물면 거울에 반사되고, 상기 빔스플리터를 투과하여 출광되는 상기 산란광 또는 형광이 통과하는 제2핀홀, 상기 제2핀홀을 통과하여 공간적으로 잡음이 제거된 산란광 또는 형광이 반사되는 제3포물면 거울, 상기 제3포물면 거울에 의해 평행광 형태로 반사되어 빛으로부터 라만 산란광 또는 형광만이 통과하는 필터, 상기 필터를 통과한 라만 산란광 또는 형광이 선택적으로 반사되는 제3반사경 및 상기 제3반사경에 의해 선택적으로 반사되는 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제4 및 제5포물면 거울을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an illumination system including at least one excitation laser source, a first reflector reflecting an excitation light source emitted from the excitation laser source, an excitation light source reflecting a predetermined angle through the first reflector, A first pinhole through which the excitation light source reflected by the first parabolic mirror passes, a beam splitter through which the excitation light source passes through the first pinhole, and an excitation light source refracted by the beam splitter, A second parabolic mirror that reflects an excitation light source reflected by the second parabolic mirror, an objective lens that is incident on the excitation light source reflected by the second reflector and is irradiated onto the sample, and a second parabolic mirror that is collected through the objective lens Scattered light or fluorescence is reflected on the second parabolic mirror, and the scattered light or fluorescence, which is transmitted through the beam splitter, A third parabolic mirror through which the scattered light or fluorescence is spatially removed through the second pinhole, the third parabolic mirror being reflected by the third parabolic mirror in a parallel light form and passing only Raman scattered light or fluorescence from the light, A third reflector that selectively reflects Raman scattered light or fluorescence that has passed through the filter, and fourth and fifth parabolic mirrors that selectively reflect Raman scattered light or fluorescence by the third reflector.

또한, 본 발명은 적어도 하나 이상의 여기 레이저 소스, 상기 여기 레이저 소스에서 발산되는 여기 광원이 반사되는 제1반사경, 상기 제1반사경을 통해 소정의 각도로 반사된 여기 광원이 반사되는 제1포물면 거울, 상기 제1포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 통과되는 제1핀홀, 상기 제1핀홀을 통과한 여기 광원이 반사되는 색 선별 거울, 상기 색 선별 거울에 의해 굴절된 여기 광원이 반사되는 제2포물면 거울, 상기 제2포물면 거울에서 반사되는 여기 광원이 반사되는 제2반사경, 상기 제2반사경에 의해 반사된 여기 광원이 입사되어 시료에 조사되는 대물렌즈, 상기 대물렌즈를 통해 시료에 조사되어 채집된 산란광 또는 형광이 상기 제2포물면 거울에 반사되고, 상기 색 선별 거울을 투과하여 출광되는 상기 산란광 또는 형광이 통과하는 제2핀홀, 상기 제2핀홀을 통과하여 공간적으로 잡음이 제거된 산란광 또는 형광이 반사되는 제3포물면 거울, 상기 제3포물면 거울에 의해 평행광 형태로 반사되어 여기 광원의 파장이 제거와 함께 라만 산란광 또는 형광 신호들만이 통과하는 필터, 상기 필터를 통과한 라만 산란광 또는 형광만이 선택적으로 반사되는 제3반사경 및 상기 제3반사경에 의해 선택적으로 반사되는 라만 산란광 또는 형광 신호들이 반사되는 제4 및 제5포물면 거울을 포함한다.A first parabolic mirror for reflecting an excitation light source reflected at a predetermined angle through the first reflector; a second parabolic mirror for reflecting the excitation light source at a predetermined angle; A first pinhole through which the excitation light source reflected by the first parabolic mirror passes, a color selection mirror through which the excitation light source passes through the first pinhole, a second parabolic mirror through which the excitation light source refracted by the color selection mirror reflects, A second reflector that reflects an excitation light source reflected from the second parabolic mirror, an objective lens that is incident on the excitation light source reflected by the second reflector and is irradiated on the sample, and a scattered light Or fluorescent light is reflected on the second parabolic mirror, and the scattered light or fluorescence that is transmitted through the color selection mirror and passes through the second pinhole, A third parabolic mirror through which the noise is spatially removed through the second pinhole, the third parabolic mirror reflecting the fluorescence, and the parabolic mirror reflected by the third parabolic mirror so as to remove the wavelength of the excitation light source, A third reflector selectively reflecting only Raman scattered light or fluorescence passing through the filter, and fourth and fifth parabolic mirrors reflecting Raman scattered light or fluorescence signals selectively reflected by the third reflector, .

상기 대물렌즈는 반사형 대물렌즈(reflective objective lens)인 것을 특징으로 한다.And the objective lens is a reflective objective lens.

상기 필터는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The filter may be at least one or more.

상기 필터는 롱 패스 에지 필터(long pass edge filter) 및 노치 필터(notch filter) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Wherein the filter is one of a long pass edge filter and a notch filter.

본 발명은 여기 광원들과 라만 산란광 신호 또는 형광신호들을 초점을 맺게 하고, 평행 광을 만들기 위해 비 구면 거울들로 구성함으로써 색수차를 제거하여 넓은 영역에 걸쳐 있는 파장의 여기 광원들을 교차하여 사용할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, excitation light sources of wavelengths ranging over a wide area can be used by crossing excitation light sources, Raman scattering light signals or fluorescence signals, and non-spherical mirrors for producing parallel light, thereby removing chromatic aberration It is effective.

또한, 본 발명은 실시간으로 파장이 보정된 스펙트럼을 얻을 수 있도록 하기 위해, 기준 선스펙트럼을 가진 램프 광원과 분광기에 라만 및 형광 분광분석 챔버로부터 얻어진 출력 라만 광신호 또는 형광 신호들을 함께 공간적으로 분리 입사함으로써, 측정과 동시에 이 선스펙트럼들을 기준으로 이차원 검출기의 파장 축이 보정된 라만 또는 형광 스펙트럼을 얻을 수 있는 효과가 있다.Also, in order to obtain a wavelength-corrected spectrum in real time, the present invention includes a lamp light source having a reference line spectrum and an output Raman optical signal or fluorescence signals obtained from Raman and fluorescence spectroscopic analysis chambers are spatially separated The Raman spectrum or the fluorescence spectrum in which the wavelength axis of the two-dimensional detector is corrected based on the line spectra can be obtained simultaneously with the measurement.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 일반적인 미세 라만 분광학 장치를 나타낸 예시도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치를 나타낸 예시도 이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And shall not be construed as interpretation.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an illustration of a conventional micro-Raman spectroscopic device,
FIGS. 2 to 4 are views illustrating micro-Raman and fluorescence spectrometry apparatuses for switching a multi-channel excitation light source according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of a micro-Raman and fluorescence spectrometer for switching a multi-channel excitation light source according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치를 나타낸 예시도 이다.FIGS. 2 to 4 are views illustrating micro-Raman and fluorescence spectrometry apparatuses for switching a multi-channel excitation light source according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치는 여기 레이저 소스(10), 제1반사경(20), 제1포물면 거울(30), 제1핀홀(40), 빔스플리터(50), 제2포물면 거울(60), 제2반사경(70), 대물렌즈(80), 제2핀홀(90), 제3포물면 거울(100), 필터(110), 제3반사경(120), 제4포물면 거울(130) 및 제5포물면 거울(140)을 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.2 to 4, the micro-Raman and fluorescence spectrometer for switching a multi-channel excitation light source according to a preferred embodiment of the present invention includes an excitation laser source 10, a first reflector 20, a first parabolic mirror A second pinhole 90 and a third parabolic mirror 100. The first parallax mirror 30 and the second parallax mirror 30 are fixed to the first pinhole 40 and the beam splitter 50, A filter 110, a third reflector 120, a fourth parabolic mirror 130, and a fifth parabolic mirror 140, which will be described in detail as follows.

먼저, 도 3은 여기 광원을 시료에 조사 및 시료로부터 반사되는 라만 산란광 또는 형광의 채집 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the structure of collecting Raman scattered light or fluorescence reflected from a sample and irradiating the excitation light source to the sample.

상기 여기 레이저 소스(10)는 각기 다른 파장을 가지며, 복수 구비된다.The excitation laser sources 10 have different wavelengths, and a plurality of excitation laser sources 10 are provided.

상기 제1반사경(20)은 상기 여기 레이저 소스(10)에서 선택적으로 발산되는 여기 광원을 선택적으로 반사시킨다.The first reflector 20 selectively reflects an excitation light source selectively emitted from the excitation laser source 10.

그리고, 상기 제1반사경(20)에 의해 소정 각도로 반사된 여기 광원을 명암 측면도(intensity profile)에서 무작위 변동(random fluctuations)을 제거하고, 공간 필터링(spatial filtering)을 위해 제1포물면 거울(30)과 제1핀홀(40)이 구비된다.The excitation light source reflected by the first reflector 20 at a predetermined angle is randomly removed from the intensity profile and the first parabolic mirror 30 And a first pinhole 40 are provided.

상기 빔스플리터(50) 또는 색 선별 거울(50')은 여기 광원을 반사시킴과 동시에 시료부터 산란 또는 형광 되어 대물렌즈(80)를 통과한 산란광 또는 형광이 통과된다.The beam splitter 50 or the color discriminating mirror 50 'reflects the excitation light source, and at the same time, scattered or fluoresced from the sample, and scattered light or fluorescence passing through the objective lens 80 is passed.

이때, 일반적인 투과형 대물렌즈 대신 반사형 대물렌즈를 사용하면, 전체 반사 거울을 사용하는 마이크로 라만 및 형광 시스템이 구현될 수 있다.At this time, if a reflective objective lens is used instead of a general transmissive objective lens, a micro-Raman and a fluorescence system using an entirely reflective mirror can be realized.

그리고, 도 2는 여기 광원을 시료의 임의의 위치에 가져다 놓기 위한 구조를 설명하기 위한 도면으로써, 제2포물면 거울(60)에 의해 평행 광이 생성되면, 시료의 이미지 관찰, 여기 광원의 초점의 상태 및 시료 위에 여기 광원의 초점을 맞춤과 동시에 적당한 위치에 그 초점을 위치시키기 위한 한 쌍의 빔스플리터와 CCD 카메라가 구비된다.FIG. 2 is a view for explaining a structure for placing the excitation light source at an arbitrary position of the sample. When parallel light is generated by the second parabolic mirror 60, image observation of the sample, focus of the excitation light source And a pair of beam splitters and a CCD camera for positioning the focus at an appropriate position while simultaneously focusing the excitation light source on the sample and the sample.

그리고, 상기 제2핀홀(90)은 켤레(conjugate) 라만 산란광 또는 형광의 공초점 위치에 이초점 빛들을 제거해 준다.The second pinhole 90 removes these focal lights at conjugate Raman scattering or in the confocal position of fluorescence.

상기 제3포물면 거울(100)은 산란광 또는 형광을 평행 광으로 생성시키고, 여기 광원을 제거하기 위해 적어도 하나 이상의 롱 패스 에지 필터 및 노치 필터 중 어느 하나가 구비된다.The third parabolic mirror 100 is provided with at least one long pass edge filter and a notch filter to generate scattered light or fluorescence as parallel light and to remove the excitation light source.

한편, 제3반사경(120)은 라만 산란광 또는 형광을 분광기에 입력시키기 위해 광섬유(optical fiber) 타입 또는 자유공간(free space) 타입이 선택된다.Meanwhile, an optical fiber type or a free space type is selected for the third reflector 120 to input Raman scattering light or fluorescence into the spectroscope.

즉, 광섬유 타입을 이용하는 경우, 광섬유에 라만 또는 형광 신호를 입사시키기 위한 매칭(matching)이 고려된 제4포물면 거울(130)이 이용된다.That is, in the case of using the optical fiber type, a fourth parabolic mirror 130 in which matching is considered for introducing Raman or a fluorescence signal into the optical fiber is used.

그리고, 자유공간 타입을 이용하는 경우에는 분광기의 매칭을 고려한 제5포물면 거울(140)이 이용된다.
In the case of using the free space type, a fifth parabolic mirror 140 considering matching of the spectroscope is used.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And such variations and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

10: 여기 레이저 소스
20: 제1반사경
30: 제1포물면 거울
40: 제1핀홀
50: 빔스플리터
50': 색 선별 거울
60: 제2포물면 거울
70: 제2반사경
80: 대물렌즈
90: 제2핀홀
100: 제3포물면 거울
110: 필터
120: 제3반사경
130: 제4포물면 거울
140: 제5포물면 거울
10: here laser source
20: First mirror
30: 1st parabolic mirror
40: first pinhole
50: beam splitter
50 ': Color selection mirror
60: The second parabolic mirror
70: Second reflector
80: Objective lens
90: second pinhole
100: The third parabolic mirror
110: filter
120: Third reflector
130: The fourth parabolic mirror
140: The fifth parabolic mirror

Claims (5)

적어도 하나 이상의 여기 레이저 소스(10);
상기 여기 레이저 소스(10)에서 발산되는 여기 광원이 반사되는 제1반사경(20);
상기 제1반사경(20)을 통해 소정의 각도로 반사된 여기 광원이 반사되는 제1포물면 거울(30);
상기 제1포물면 거울(30)에서 반사되는 여기 광원이 통과되는 제1핀홀(40);
상기 제1핀홀(40)을 통과한 여기 광원이 굴절되는 빔스플리터(50);
상기 빔스플리터(50)에 의해 굴절된 여기 광원이 반사되는 제2포물면 거울(60);
상기 제2포물면 거울(60)에서 반사되는 여기 광원이 반사되는 제2반사경(70);
상기 제2반사경(70)에 의해 반사된 여기 광원이 입사되어 시료에 조사되는 대물렌즈(80);
상기 대물렌즈(80)를 통해 채집된 라만 산란광 또는 형광이 상기 제2포물면 거울(60)에 반사되고, 상기 빔스플리터(50)를 투과하여 출광되는 상기 라만 산란광 또는 형광이 통과하는 제2핀홀(90);
상기 제2핀홀(90)을 통과하여 공간적으로 잡음이 제거된 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제3포물면 거울(100);
상기 제3포물면 거울(100)에 의해 평행광 형태로 반사되어 여기 광원의 파장의 제거와 함께 라만 산란광 또는 형광 신호들만이 통과하는 필터(110);
상기 필터(110)를 통과한 라만 산란광 또는 형광만이 선택적으로 반사되는 제3반사경(120); 및
상기 제3반사경(120)에 의해 선택적으로 반사되는 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제4 및 제5포물면 거울(130, 140)을 포함하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치.
At least one excitation laser source (10);
A first reflector (20) reflecting an excitation light source emitted from the excitation laser source (10);
A first parabolic mirror 30 reflecting an excitation light source reflected at a predetermined angle through the first reflector 20;
A first pinhole (40) through which an excitation light source reflected by the first parabolic mirror (30) passes;
A beam splitter (50) through which the excitation light source passed through the first pinhole (40) is refracted;
A second parabolic mirror (60) reflecting the excitation light source refracted by the beam splitter (50);
A second reflector (70) reflecting the excitation light source reflected by the second parabolic mirror (60);
An objective lens 80 to which an excitation light source reflected by the second reflector 70 is incident and is irradiated onto the sample;
The Raman scattering light or fluorescence collected through the objective lens 80 is reflected by the second parabolic mirror 60 and passes through the beam splitter 50 to pass through the second pinhole 90);
A third parabolic mirror 100 through which the Raman scattered light or fluorescence is spatially reflected by passing through the second pinhole 90;
A filter 110 which is reflected by the third parabolic mirror 100 in a parallel light form to pass only Raman scattering light or fluorescence signals with the elimination of the wavelength of the excitation light source;
A third reflector 120 selectively reflecting only Raman scattered light or fluorescence having passed through the filter 110; And
And fourth and fifth parabolic mirrors (130, 140) selectively reflecting Raman scattering light or fluorescence reflected by the third reflector (120).
적어도 하나 이상의 여기 레이저 소스(10);
상기 여기 레이저 소스(10)에서 발산되는 여기 광원이 반사되는 제1반사경(20);
상기 제1반사경(20)을 통해 소정의 각도로 반사된 여기 광원이 반사되는 제1포물면 거울(30);
상기 제1포물면 거울(30)에서 반사되는 여기 광원이 통과되는 제1핀홀(40);
상기 제1핀홀(40)을 통과한 여기 광원이 반사되는 색 선별 거울(50');
상기 색 선별 거울(50')에 의해 굴절된 여기 광원이 반사되는 제2포물면 거울(60);
상기 제2포물면 거울(60)에서 반사되는 여기 광원이 반사되는 제2반사경(70);
상기 제2반사경(70)에 의해 반사된 여기 광원이 입사되어 시료에 조사되는 대물렌즈(80);
상기 대물렌즈(80)를 통해 시료에 조사되어 채집된 라만 산란광 또는 형광이 상기 제2포물면 거울(60)에 반사되고, 상기 색 선별 거울(50')을 투과하여 출광되는 상기 라만 산란광 또는 형광이 통과하는 제2핀홀(90);
상기 제2핀홀(90)을 통과하여 공간적으로 잡음이 제거된 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제3포물면 거울(100);
상기 제3포물면 거울(100)에 의해 평행광 형태로 반사되어 여기 광원의 파장의 제거와 함께 라만 산란광 또는 형광 신호들만이 통과하는 필터(110);
상기 필터(110)를 통과한 라만 산란광 또는 형광만이 선택적으로 반사되는 제3반사경(120); 및
상기 제3반사경(120)에 의해 선택적으로 반사되는 라만 산란광 또는 형광이 반사되는 제4 및 제5포물면 거울(130, 140)을 포함하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치.
At least one excitation laser source (10);
A first reflector (20) reflecting an excitation light source emitted from the excitation laser source (10);
A first parabolic mirror 30 reflecting an excitation light source reflected at a predetermined angle through the first reflector 20;
A first pinhole (40) through which an excitation light source reflected by the first parabolic mirror (30) passes;
A color selecting mirror 50 'through which the excitation light source having passed through the first pinhole 40 is reflected;
A second parabolic mirror 60 for reflecting the excitation light source refracted by the color discriminating mirror 50 ';
A second reflector (70) reflecting the excitation light source reflected by the second parabolic mirror (60);
An objective lens 80 to which an excitation light source reflected by the second reflector 70 is incident and is irradiated onto the sample;
The Raman scattering light or fluorescence emitted and collected by the sample through the objective lens 80 is reflected by the second parabolic mirror 60 and the Raman scattering light or fluorescence emitted through the color selecting mirror 50 ' A second pinhole 90 passing therethrough;
A third parabolic mirror 100 through which the Raman scattered light or fluorescence is spatially reflected by passing through the second pinhole 90;
A filter 110 which is reflected by the third parabolic mirror 100 in a parallel light form to pass only Raman scattering light or fluorescence signals with the elimination of the wavelength of the excitation light source;
A third reflector 120 selectively reflecting only Raman scattered light or fluorescence having passed through the filter 110; And
And fourth and fifth parabolic mirrors (130, 140) selectively reflecting Raman scattering light or fluorescence reflected by the third reflector (120).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 대물렌즈(80)는 반사형 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
And the objective lens (80) is a reflection type objective lens. The multi-channel excitation light source switching micro-Raman and fluorescence spectroscopy analyzing apparatus.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필터(110)는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The micro-Raman and fluorescence spectrometer for switching a multi-channel excitation light source comprises at least one filter (110).
제4항에 있어서,
상기 필터(110)는 롱 패스 에지 필터 및 노치 필터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the filter (110) is one of a long-pass edge filter and a notch filter.
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