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측정 대상에 프로브 빔을 제공하고 소정의 주파수 대역에서 변조 주파수(fm)로 상기 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 변조 주파수(fm)로 상기 프로브 빔의 강도를 변조하는 레이저 광원부;상기 측정 대상에서 반사, 투과, 또는 산란된 프로브 빔을 전기 신호로 변환하는 광감지부; 및상기 광감지부의 출력 신호인 레이저 흡수 신호를 처리하여 상기 변조 주파수(fm)의 1차 고주파 성분(M1f) 및 상기 변조 주파수(fm)의 2차 고조파 성분(M2f)을 추출하고 상기 변조 주파수(fm)의 1차 고조파 성분(M1f)과 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분(M2f)의 비(M1f/M2f)를 이용하여 상기 측정 대상에 의한 상기 프로브 빔의 흡수도를 산출하는 처리부를 포함하고,상기 측정 대상에 입사하기 전에 상기 프로브 빔의 일부를 제공받아 전기신호로 변환하여 광원 강도 신호를 생성하는 광원 출력 감지부를 더 포함하고,상기 처리부는:상기 광원 강도 신호로부터 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분의 강도 변조 진폭(Δ1f)를 추출하는 보조 록인 증폭기; 상기 광감지부의 상기 레이저 흡수 신호로부터 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 추출하는 록인 증폭기; 및상기 레이저 흡수 신호의 상기 변조 주파수의 제1 고조파 성분(M1f) 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분(M2f), 및 상기 광원 강도 신호의 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분을 이용하여 상기 측정 대상에 의한 상기 프로브 빔의 흡수도를 산출하는 연산 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 레이저 광원부는 양자 케이스케이드 레이저(quantum cascade laser)인 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제2 항에 있어서,상기 레이저 광원부는:레이저 전류 구동부; 및상기 레이저 구동부로부터 전류를 제공받아 상기 프로브 빔을 생성하는 레이저를 포함하고,상기 변조 주파수로 상기 전류를 변조함에 따라 상기 광주파수가 소정의 주파수 대역에서 변조되고 동시에 상기 프로브 빔의 강도가 상기 변조 주파수로 변조되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 레이저 광원부는:상기 광주파수를 소정의 주파수 대역에서 상기 변조 주파수로 변조시킨 출력광을 생성하는 레이저; 상기 레이저의 광주파수를 변조하기 위한 레이저 구동부; 및상기 레이저의 상기 출력광을 제공받아 상기 출력광의 강도를 상기 변조 주파수로 변조시키어 상기 프로브 빔을 출력하는 강도 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 레이저 광원부는:순차적으로 서로 다른 광주파수를 가지는 복수의 레이저들; 및상기 레이저들의 출력광을 다중화하여 순차적으로 복수의 레이저들 중의 하나를 상기 프로브 빔으로 출력하는 다중화기;상기 프로브 빔의 광주파수는 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제5 항에 있어서,상기 파장분할 다중화기의 출력을 제공받아 시간에 따라 상기 변조 주파수로 상기 프로브 빔의 강도를 변조하는 강도 변조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 보조 록인 증폭기는 상기 광원 강도 신호로부터 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분의 강도 변조 진폭(Δ1f) 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분의 강도 진폭 변조(Δ2f)를 추출하고,상기 연산 제어부는 상기 레이저 흡수 신호의 상기 변조 주파수의 제1 고조파 성분(M1f) 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분(M2f), 및 상기 광원 강도 신호의 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 이용하여 상기 측정 대상에 의한 상기 프로브 빔의 흡수도를 산출하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 레이저 광원부에 제어신호를 제공하는 광주파수 안정화부를 더 포함하고,상기 광주파수 안정화부는:소정의 주파수 대역에서 주파수 변조되는 상기 프로브 빔의 중심 광주파수를 상기 측정 물질의 특정 흡수 스펙트럼의 중심에 일치시키기 위하여 상기 측정 대상을 구성하는 물질로 채워진 기준 셀;상기 기준 셀에 상기 프로브 빔의 일부를 제공하도록 상기 프로브 빔을 분할하는 빔 분할기;상기 기준 셀을 통과한 기준 프로브 빔을 측정하여 전기 신호로 변환하는 기준셀 광감지부; 및상기 기준 셀 광감지부와 상기 기준 셀 사이에 배치되어 상기 프로브 빔을 통과시키고 외부 노이즈 광을 제거하는 대역 통과 필터를 포함하고,상기 처리부는 상기 기준셀 광감지부의 출력 신호를 제공받아 상기 프로브 빔의 중심 광주파수를 상기 측정 물질의 특정 흡수 스펙트럼의 중심에 일치시키기 위하여 상기 레이저 광원부에 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,가시 광선 대역의 정렬 레이저 빔을 출력하는 정렬 레이저; 및상기 정렬 레이저 빔과 상기 프로브 빔을 결합하여 동일한 광 경로를 제공하는 이색성 거울(dichromic mirror)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 레이저 광원부의 출력단에 후단에 배치되어 상기 레이저 광원부에 재입사하는 반사파를 제거하는 아이솔레이터(isolator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 프로브 빔을 상기 측정 대상에 주사하기 위한 레이저 빔 원격 전송부를 더 포함하고,상기 레이저 빔 원 전송부는:상기 프로브 빔의 빔 사이즈를 확대하는 빔 확장부; 및확장된 프로브 빔을 상기 측정 대상에 주사하는 스캐너부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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제1 항에 있어서,상기 측정 대상에서 산란된 프로브 빔을 수집하는 망원경을 더 포함하고,상기 망원경은:상기 산란된 프로브 빔의 수집 효율을 증가시키는 주경(primary mirror); 및상기 주경의 중심축 상에 배치되어 상기 주경에 의하여 수집된 광 신호를 상기 광감지부에 제공하는 부경(secondary mirror)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 장치
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측정 대상의 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 시간에 따라 변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계;상기 주파수 및 강도 변조된 프로브 빔을 상기 측정 대상에 조사하는 단계;상기 측정 대상으로부터 반사, 투과, 또는 산란된 프로브 빔을 전기 신호 형태의 레이저 흡수 신호로 변환하는 단계; 및상기 레이저 흡수 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 추출하여 상기 측정 대상의 흡수도를 산출하는 단계를 포함하고,상기 측정 대상에 입사하기 전에 상기 프로브 빔의 일부를 제공받아 전기신호로 변환하여 광원 강도 신호를 생성하는 단계; 및상기 광원 강도 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분을 측정하는 단계를 더 포함하고,상기 측정 대상의 흡수도는 상기 레이저 흡수 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분 그리고 상기 광원 강도 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제14 항에 있어서,측정 대상의 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 시간에 따라 변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계는: 파장 가변 반도체 레이저를 이용하여 상기 프로브 빔의 광주파수를 상기 변조 주파수로 변조하면서 동시에 상기 파장 가변 반도체 레이저의 상기 프로브 빔의 강도를 상기 변조 주파수로 변조하는 것을 특징하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제14 항에 있어서,측정 대상의 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 시간에 따라 변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계는: 파장 가변 반도체 레이저를 이용하여 상기 프로브 빔의 광주파수를 상기 변조 주파수로 변조하는 단계; 및상기 변조 주파수로 변조된 상기 파장 가변 반도체 레이저의 출력광을 제공받아 상기 변조 주파수로 강도 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제14 항에 있어서,측정 대상의 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 시간에 따라 변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계는: 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 서로 다른 광주파수를 가지는 복수의 레이저들을 제공하는 단계; 및상기 레이저들의 출력광을 다중화하여 복수의 레이저들의 출력광 중의 하나를 상기 프로브 빔으로 출력하는 단계를 포함하고,상기 프로브 빔의 광주파수는 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제17 항에 있어서,측정 대상의 특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 시간에 따라 변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계는: 상기 프로브 빔의 강도를 시간에 따라 상기 변조 주파수로 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제17 항에 있어서,특정 흡수 스펙트럼의 선폭 범위에서 서로 다른 광주파수를 가지는 복수의 레이저들의 출력광은 상기 광주파수에 따라 서로 다른 강도를 가지도록 설정되고, 상기 프로브 빔은 시간에 따라 강도 변조되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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제14 항에 있어서,상기 광원 강도 신호에서 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 측정하는 단계를 더 포함하고,상기 측정 대상의 흡수도는 상기 레이저 흡수 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분, 그리고 상기 광원 강도 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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변조 주파수로 프로브 빔의 광주파수를 변조하고 상기 프로브 빔의 강도를 상기 변조 주파수로 변조하는 단계;상기 주파수 및 강도 변조된 프로브 빔을 측정 대상에 조사하는 단계;상기 측정 대상으로부터 반사, 투과, 또는 산란된 프로브 빔을 전기 신호 형태의 레이저 흡수 신호로 변환하는 단계; 및상기 레이저 흡수 신호에서 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분 및 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분을 추출하고, 상기 레이저 흡수 신호의 상기 변조 주파수의 1차 고조파 성분(M1f)와 상기 변조 주파수의 2차 고조파 성분(M2f)의 계수 비(S=M2f/M1f)를 산출하고, 상기 계수 비(S=M2f/M1f)는 상기 측정 대상의 흡수도(A0)에 대한 방정식을 구성하고, 상기 프로브 빔의 동작 변수 설정치 또는 측정치를 구해 상기 방정식의 계수를 결정하여 측정 대상의 흡수도(A0)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수/강도 변조 레이저 흡수 분광 방법
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