KR101490884B1 - Controllable micro-grating and its application to the IR Gas spectroscopy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 그레이팅 및 적외선 분광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 개스의 적외선 스펙트럼을 쉽게 구현할 수 있는 정밀 구동형 마이크로 그레이팅(Micro-Grating) 및 이를 이용하여 극미량의 개스 성분 유무를 쉽게 검출할 수 있는 적외선 개스 상관 분광기(IR Gas Correlation Spectroscopy)에 관한 것이다.The present invention relates to a grating and an infrared spectroscope, and more particularly to a precision driving type micro-grating which can easily realize an infrared spectrum of various gases, and a method of easily detecting presence or absence of a gas component And relates to IR Gas Correlation Spectroscopy.
극미량의 개스 성분을 정확하게 측정하기 위하여 고정밀도를 갖는 적외선 분광기법들에 대한 연구가 수행되어 왔으며, 그 결과로서 도 1의 개스 성분 검출을 위한 적외선 상관 분석기법이 사용된 분광기가 개발되었다. Infrared spectroscopic techniques with high accuracy have been studied in order to accurately measure trace amounts of gas components. As a result, a spectroscope using the infrared correlation analysis technique for detecting the gas component of FIG. 1 has been developed.
이러한 상관 분광기는 도 1에 도시된 바와 같이, 측정에 사용될 적외선을 생성하기 위한 광원(1), 측정하고자 하는 개스 성분이 포함되어 있는지 알고 싶은 미지 개스(2), 측정하고자 하는 개스 성분의 적외선 스펙트럼을 재현하기 위한 마이크로 그레이팅(3), 그리고 미지 개스(2), 마이크로 그레이팅(3)을 지나서 검출기(5)로 들어가는 회절광(4) 등의 구성부를 갖는다. As shown in FIG. 1, the correlation spectrometer includes a
적외선 상관 분광기의 측정 원리가 도 2에 나타나 있는데, 도 2 (a)에는 측정하고자 하는 타겟(Target) 개스 성분만 존재하는 기체의 스펙트럼과 도 2의 (b) 에는 타겟 기체 이외의 왜란 성분이 포함된 미지 기체의 스펙트럼, 도 2의 (c)에는 타겟 기체 외의 왜란 성분만이 포함된 미지 기체의 스펙트럼 예가 각각 나타나 있다. The measurement principle of the infrared correlation spectrometer is shown in FIG. 2. FIG. 2 (a) shows the spectrum of the gas existing only in the target gas component to be measured and FIG. 2 (b) FIG. 2 (c) shows an example of the spectrum of an unknown gas containing only the disturbance component other than the target gas.
일반적으로 타겟 기체 성분만 존재하는 경우의 스펙트럼은 특정 파수 위치에서의 흡수 스펙트럼 피크가 발생하여 쉽게 타겟 가스의 존재 여부를 알 수 있게 해주나, 실제로 다양한 환경에서 측정되는 신호는 타켓 기체 외의 왜란 성분이 포함됨으로 특정 파수에서의 흡수 스펙트럼 피크 존재 여부를 알기가 어렵게 된다. Generally, the spectrum in the case where only the target gas component is present allows the absorption spectrum peak at a specific wave number position to be easily detected, thereby indicating whether or not the target gas exists. However, the signal measured in various environments actually contains a disturbance component other than the target gas It is difficult to know whether there is an absorption spectrum peak at a specific wave number.
이때 이런 왜란이 포함된 신호를 왜란이 포함되지 않은 신호와 상관시켜서 상관 스펙트럼(Correlation Spectrum)을 조사하면 도 2의 (d),(e)에 도시된 스펙트럼처럼 흡수 파수 위치에서의 스펙트럼 특성이 강조되어 마치 필터를 통과한 것처럼 타겟 개스의 존재 여부를 쉽게 알 수 있도록 해준다.At this time, if the correlation signal is correlated with the signal including the disturbance and the signal not including the disturbance, the spectrum characteristic at the absorption wave number position is emphasized as shown in the diagrams (d) and (e) Allowing you to easily see if the target gas is present as if it had passed through the filter.
이러한 분광기에 있어서 마이크로 그레이팅은 순수 타겟 개스의 흡수 스펙트럼을 재현하기 위한 광학 부품으로 사용되는데, 도 3에는 이러한 마이크로 그레이팅의 구조 및 스펙트럼 재현 원리가 도시되어 있다. In such a spectroscope, micrograting is used as an optical component for reproducing the absorption spectrum of the pure target gas. FIG. 3 shows the structure and spectral reproduction principle of such micrograting.
즉 마이크로 그레이팅은 다수 개의 반사거울(6)이 평면(7) 상에서 특정 깊이 프로파일(depth Profile)을 갖도록 되어 있는데, 이러한 깊이 프로파일은 균일한 진폭을 갖는 입사광(8)이 반사거울에 반사된 후 특정 위치에 도달할 때 각 거울 별 반사광의 경로차로 인해 특정 위치에서의 반사광 회절 스펙트럼(9)이 특정 개스의 흡수 스펙트럼과 갖도록 제작된다. That is, the micro-grating is such that a plurality of reflecting
이러한 거울의 깊이 분포는 도 3에 총 1126개의 거울이 16단계의 깊이 차를 갖는 하나의 예로써 나타내었는데, 이러한 깊이 분포는 원하는 흡수 스펙트럼을 갖도록 별도의 광경로 최적화 프로그램을 통해서 결정된다.The depth distribution of these mirrors is shown in Fig. 3 as a total of 1126 mirrors with 16 step depth differences, which are determined through a separate light path optimization program to have the desired absorption spectrum.
한편 이러한 상관 분석기에 있어서 다양한 개스 성분 측정을 위해서는 각 개스별 흡수 스펙트럼 재현이 가능한 다수개의 그레이팅이 상관 분석기 내에 설치되는 것이 필요하다. In order to measure various gas components in the correlation analyzer, it is necessary that a plurality of gratings capable of reproducing absorption spectra for each gas are installed in the correlation analyzer.
이 경우 다수개의 그레이팅을 상관분석기에 설치하기에는 분석기 자체 크기가 커지고 구조가 복잡하게 되는 문제가 발생한다. In this case, in order to install a plurality of gratings in the correlation analyzer, there arises a problem that the size of the analyzer itself becomes large and the structure becomes complicated.
이를 감안하여, 다양한 개스 성분 측정을 간단히 할 수 있도록 그레이팅은 하나를 두되 그 하나의 그레이팅에 구비된 각 거울의 깊이가 필요에 따라 변경될 수 있는 구조로 만들어 다수개의 개스 흡수 스펙트럼을 구현하고자 하는 시도가 있었으며, 이러한 기술은 논문(DIFFRACTIVE-MEMS IMPLEMENTATION OF A HADAMARD NEAR-INFRARED SPECTROMETER), 미국 특허 제 6,724,125 B2 와 미국 특허 제 7,046,410 B2에 개시되어 있다. In view of this, in order to simplify the measurement of the various gas components, one grating is provided, and a structure in which the depth of each mirror provided in the one grating is changed according to needs, thereby realizing a plurality of gas absorption spectra These techniques are described in the DIFFRACTIVE-MEMS IMPLEMENTATION OF A HADAMARD NEAR-INFRARED SPECTROMETER, U.S. Patent No. 6,724,125 B2 and U.S. Patent No. 7,046,410 B2.
도 4는 기존 미국 특허 제 6,724,125 B2 와 미국 특허 제 7,046,410 B2에 사용되는 마이크로 그레이팅의 사시도이다. 하나의 구동 가능한 그레이팅으로부터 다양한 개스의 스펙트럼 구현을 위한 개별 거울 구동 방식으로서, 그레이팅은 다수개의 거울(10)로 구성되어 있고, 각 거울(10)은 하부의 연결보(11)을 통하여 변형 가능한 박막(12)과 연결되어 있다. 박막(12)의 표면에는 전도체가 도포되어 있고 거기에는 (+) 혹은 (-) 전압이, 그리고 박막(12)의 하부에는 또 다른 전도체(13)가 도포되어 박막(12) 표면과 반대되는 (-) 혹은 (+)전압이 걸리도록 되어 있다. 4 is a perspective view of the micrograting used in the conventional U.S. Patent No. 6,724,125 B2 and U.S. Patent No. 7,046,410 B2. The grating is composed of a plurality of mirrors (10), each mirror (10) is connected to a deformable thin film (11) through a lower connecting beam (11) (12). A conductor is applied to the surface of the
이때 박막(12)의 표면에 도포된 전도체 및 하부 전도체(13)에 걸리는 전압차에 의해서 박막(12)에 정전기력이 발생하여 그 힘에 의해서 박막(12)이 하부로 변형되며 이에 따라 상부 거울(10)의 위치가 변하게 된다.At this time, an electrostatic force is generated in the
이러한 거울 구동계가 거울의 개수 N만큼 연결되게 되며, 각 거울 구동부에 걸리는 N개의 전압을 조절하여 각 거울의 높이차 분포가 반사 회절광의 스펙트럼이 원하는 개스 스펨트럼을 재현하도록 된다. The mirror driveline is connected by the number N of mirrors. By adjusting N voltages applied to each mirror driving portion, the spectrum of the reflection diffraction light of the height difference distribution of each mirror reproduces the desired gas spemtrum.
그런데 이런 구조의 경우 제어하고자 하는 거울의 수가 수백~수천개에 이를 만큼 많아서 전압 제어 회로의 수도 많아져야 할 뿐이 아니라 각 제어회로 별 전압-변형량 관계가 각각 박막(12)의 공정 과정중의 가공 오차로 인하여 별도의 개별 보정(Calibration) 과정을 필요로 한다. However, in such a structure, the number of mirrors to be controlled is as many as several hundreds to several thousands, so that the number of voltage control circuits must be increased, and the voltage-deformation relationship of each control circuit is required to be larger than the processing error , A separate calibration process is required.
이러한 대량의 제어회로 소요로 인해 제어 장치가 복잡해지고, 나아가 각 거울 변형량의 보정에 많은 시간이 들어가게 된다. The control device becomes complicated due to such a large amount of control circuit requirement, and furthermore, it takes much time to correct each mirror deformation amount.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 다수개의 거울 구동에 다수개의 독립적인 전압제어 회로를 가지는 경우에 발생하는 장치의 복잡성, 개별 보정의 필요성 등의 문제를 해결하기 위하여 단 하나의 제어 회로를 가지고도 정확하게 각 적외선 반사가 가능한 박막의 깊이 프로파일을 정밀하게 재현할 수 있는 구동형 마이크로 그레이팅 및 이를 이용하는 상관 분광기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, which has been made in view of the above, to solve the problems of apparatus complexity and individual correction that arise when a plurality of independent voltage control circuits are provided for driving a plurality of mirrors, Which can precisely reproduce the depth profile of a thin film capable of accurately reflecting each infrared ray even with a control circuit of the control microcontroller, and a correlation spectroscope using the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동형 마이크로 그레이팅 및 이를 이용하는 상관 분광기에 따르면, 변형 가능한 다수개의 박막과, 다수개의 박막이 나열되어 각각의 박막길이방향 양단이 고정된 박막지지프레임과, 다수개의 박막 아래 수직하게 배치된 다수개의 지지보와, 지지보의 하단이 고정되어지고, 상하 이동 가능한 지지프레임을 포함하며, 박막이 지지보와 접촉하도록 변형됨에 따라, 측정하고자 하는 기체의 흡수스펙트럼과 동일한 반사광 회절 스펙트럼을 유도할 수 있는 박막의 깊이 프로파일을 형성하는 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a driving micrograting and a correlated spectroscope using the same, comprising: a plurality of deformable thin films; a thin film supporting frame having a plurality of thin films arranged thereon, A plurality of support beams vertically arranged under the plurality of thin films; a support frame fixed to the lower ends of the support beams and vertically movable; and the thin film is deformed to come into contact with the support beams, To form a depth profile of the thin film which can induce the same reflected light diffraction spectrum as that of the micrograph.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 다수개의 지지프레임이 적층되어 박막지지프레임 하단에 위치될 수 있으며, 적층된 다수개의 지지프레임에 고정된 지지보의 높이가 각기 다를 수 있으며, 박막과 지지보 사이에 정전기력을 부가할 수 있는 전원제어부가 구비될 수 있으며, 전원제어부는 박막과 박막지지프레임의 상단부에 형성된 금속층과, 지지프레임 및 지지보의 표면에 형성된 전도성 금속층을 포함하여 구성될 수 있으며, 지지프레임의 상하 이동 높이를 제어하는 높이 제어부가 구비될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a plurality of support frames may be stacked and positioned at the lower end of the thin film support frame, the height of the support beams fixed to the plurality of support frames may be different, The power control unit may include a metal layer formed on an upper portion of the thin film and the thin film supporting frame and a conductive metal layer formed on the surface of the supporting frame and the supporting beam. And a height control unit for controlling the vertical movement height of the frame.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 박막지지프레임은 사각틀로써, 박막의 상면부가 박막지지프레임의 상면부와 수평하도록 그 내측에 고정될 수 있으며, 지지프레임은 박막과 수직 격자를 이루는 보강바가 그 내부에 구비될 수 있으며, 지지보가 박막의 길이방향 양측에 수직하게 위치되도록 지지프레임에 대칭적으로 장착될 수 있으며, 보강바에 지지보가 장착될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the thin film supporting frame may be fixed to the inside of the thin film supporting frame such that the upper surface of the thin film is parallel to the upper surface of the thin film supporting frame, and the reinforcing bar, And may be symmetrically mounted on the support frame such that the support beams are vertically positioned on both sides of the longitudinal direction of the thin film, and the support bar may be mounted on the reinforcement bar.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 기체의 스펙트럼을 분석하기 위해서 위와 같은 특징을 갖는 마이크로 그레이팅을 이용하는 적외선 상관 분광기를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, an infrared correlation spectroscope using micrograting having the above characteristics can be provided for analyzing the spectrum of a gas.
이러한 본 발명에 따른 구동형 마이크로 그레이팅 및 이를 이용하는 상관 분광기에 의하면, 기존의 거울 구동식을 구현키 위한 박막 수(수백개~수천개)만큼의 제어 회로가 필요치 않고 단지 측정하고자 하는 개스 수(한개~수십개)만큼의 지지보의 높이 제어 및 전압부가 회로만 필요하여 기존 그레이팅 대비 회로수가 대폭 줄어들게 됨으로써 전체 상관 분석기의 장치가 간단하게 되는 효과가 있다.According to the driving micrograting of the present invention and the correlation spectroscope using the driving micrograting according to the present invention, it is not necessary to control the number of thin films (several hundreds to several thousands) for realizing the conventional mirror driving type, To dozens) of supporting beams and only a voltage adding circuit is required, so that the number of circuits compared to existing gratings is drastically reduced, and the apparatus of the entire correlation analyzer is simplified.
또한, 박막의 위치를 제어하고자 인가하는 전압 회로가 기존의 각 거울 별 정밀한 변형량-전압 보정 과정이 필요 없고 항상 정확한 변형 위치만큼 변형이 되므로 기존 그레이팅 대비 훨씬 더 정확한 박막 깊이 프로파일 재현에 따른 정확한 개스 스펙트럼 구현이 가능한 효과가 있다. In addition, since the voltage circuit to control the position of the thin film does not need a precise deformation-voltage correction process for each mirror and is always deformed by a correct deformation position, the accurate gas spectrum Implementation is possible.
도 1은 종래 기술의 적외선 상관 분광기 주요 구성 개념도,
도 2는 종래 기술의 적외선 상관 분광기 측정 원리 개념도,
도 3은 종래 기술의 마이크로 그레이팅 스펙트럼 재현 원리 사시도,
도 4는 종래 기술의 구동 가능 마이크로 그레이팅의 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동형 마이크로 그레이팅의 사시도,
도 6은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 분해 사시도,
도 7은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 작동 예시도,
도 8은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 다른 사시도,
도 9는 도 8의 구동형 마이크로 그레이팅의 작동 예시도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a main configuration of an infrared correlation spectroscope of the prior art,
FIG. 2 is a conceptual diagram of the infrared correlation spectroscopic measurement principle of the prior art,
3 is a perspective view of the micrograting spectral reproduction principle of the prior art,
Figure 4 is a perspective view of a prior art driveable micrograting,
5 is a perspective view of a driving micrograting according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is an exploded perspective view of the driving micrograting of FIG. 5,
Fig. 7 is an operational example of the driving type micro-grating of Fig. 5,
Figure 8 is another perspective view of the driving micrograting of Figure 5,
Fig. 9 is an operational example of the driving type micro-grating of Fig.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동형 마이크로 그레이팅의 사시도이고, 도 6은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 분해 사시도이고, 도 7은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 작동 예시도이고, 도 8은 도 5의 구동형 마이크로 그레이팅의 다른 사시도이고, 도 9는 도 8의 구동형 마이크로 그레이팅의 작동 예시도이다. FIG. 5 is a perspective view of a driving micrograting according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an exploded perspective view of the driving micrograting of FIG. 5, FIG. 7 is an operational view of the driving micrograting of FIG. FIG. 8 is another perspective view of the driving type micro-grating of FIG. 5, and FIG. 9 is an operational example of the driving type micro-grating of FIG.
본 발명은 적외선의 반사에 사용되는 박막(100)은, 박막(100)과 그 하부에 배치된 지지보(300) 사이에 전원이 인가됨으로써 지지보(300) 상단에 밀착되게 된다. In the present invention, a thin film (100) used for reflection of infrared rays has a thin film (100) And power is applied between the disposed
이때, 지지보(300)의 상부 높이 분포는, 박막(100)이 변형되어 지지보 상면에 밀착될 때 측정하고자 하는 개스의 흡수 스펙트럼과 동일한 반사광 회절 스펙트럼을 유도할 수 있는 박막 상면 깊이 프로파일을 가지게 된다. At this time, the upper height distribution of the
그러므로, 박막(100)의 변형을 유도하는 한편 박막(100)의 변형량이 지지보(300)의 상단에 의해 제한되게 함으로써 제어 회로수를 줄이고 박막(100)의 깊이 프로파일을 정확하게 구현할 수 있다. Therefore, the deformation of the
좀 더 자세하게는 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동형 마이크로 그레이팅은 변형 가능한 다수개의 박막(100)과, 다수개의 박막(100)이 나열되어 각각의 박막길이방향 양단이 고정된 박막지지프레임(200)과, 다수개의 박막(100) 아래 수직하게 배치된 다수개의 지지보(300)와, 지지보(300)의 하단이 고정되어지고, 상하 이동 가능한 지지프레임(400)을 포함하며, 박막(100)이 지지보(300)와 접촉하도록 변형됨에 따라, 측정하고자 하는 기체의 흡수스펙트럼과 동일한 반사광 회절 스펙트럼을 유도할 수 있는 박막의 깊이 프로파일을 형성하는 것을 특징으로 한다.More specifically, as shown in FIG. 5, the driving micrograting of the present invention includes a plurality of deformable
박막지지프레임(200)은 사각틀로써, 박막(100)의 상면부가 박막지지프레임(200)의 상면과 수평하도록 그 내측에 고정되며, 지지프레임(400)은 박막(100)과 수직 격자를 이루는 보강바(410)가 그 내부에 구비된다.The thin
지지보(300)가 박막(100)의 길이방향 양측에 수직하게 위치되도록 지지프레임(400)에 대칭적으로 장착되며, 보강바(410)에도 지지보(300)가 장착된다.The
지지보(300)의 높이는 형성하고자 하는 박막의 깊이 프로파일에 따라 결정된다.The height of the
또한, 박막(100)과 지지보(300) 사이에 정전기력을 부가할 수 있는 전원회로(500)가 구비된다.Further, a
전원회로(500)는 박막(100)과 박막지지프레임(200)의 상단부에 형성된 금속층(510)과, 지지프레임(400) 및 지지보(300)의 표면에 형성된 전도성 금속층(520)을 포함하여 구성된다.The
박막(100)이 구비된 박막지지프레임(200)과 지지보(300)가 고정된 지지프레임(400)이 분리되어 도시된 도 6을 참조로 더 정확히 설명하면, 거울 역할을 하는 박막(100) 상부 표면 및 박막지지프레임(200)의 상부 표면에는 (+) 전원이 연결될 수 있도록 금속층(510)이 증착 되어 외부 전원과 연결 된다. 6, a thin
또한, 지지보(300)는 박막(100) 변형 시 그 변형 위치를 적절한 위치로 지지 및 고정 해주기 위한 일종의 멈춤 장치로 지지프레임(400)에 고정되어 있고, 지지보(300)의 윗면, 지지보(300)의 측면, 지지프레임(400)의 표면에 전도성 금속층(520)이 증착 되어 하부의 (-)전원 연결부까지 이어진다. 상하부의 (+),(-) 전원 전극 방향은 바뀔 수 있다. The
도 7에는 전원회로(500)를 통해 다수개의 박막(100)과 지지보(300) 사이에 정전력을 발생시켜 각각의 박막(100)에 변형을 일으켜 원하는 깊이 프로파일을 생성한 것을 보여주고 있다. 7 shows that a desired depth profile is generated by generating an electrostatic force between a plurality of
즉, 전원을 가하지 않아서 변형이 없는 박막(100)과 박막(100) 아래 구비되는 지지보(300), 지지프레임(400)이 좌측에 도시되었고, 전원을 가함으로써 변형된 박막(100)을 우측에 도시하였다. 이러한 박막(100) 및 지지보(300)의 형상을 통하여 변형된 박막(100)의 깊이 프로파일을 측정하고자 하는 개스의 흡수 스펙트럼과 동일한 반사광 회절 스펙트럼을 유도하는 깊이와 일치시킬 수 있게 된다.That is, the
도 8에는 지지프레임(400)이 하나가 아닌 2개인 경우를 보여주고 있다. 이 두 개의 지지프레임(400,400')은 두 개의 개스 스펙트럼을 구현할 수 있어서 2개의 개스를 측정하는 분광기에 사용될 수 있는데, 각 개스 측정시 지지프레임(400,400') 중 적절한 것이 상부의 박막(100)에 근접되거나, 또는 멀어짐으로써 고정거리(d,d')가 적절히 제어되고, 박막(100)과 가까운 지지프레임(400,400') 중 어느 하나에 전원이 인가되면 지지보(300)의 높이 별로 변형된 박막(100)의 깊이를 유도하여 원하는 개스 성분 스펙트럼을 구현하게 된다.FIG. 8 shows a case where there are two but not one
상기와 같은 지지보(300)는 멤스(MEMS)공정을 통하여 충분히 작은 크기로 제작이 가능하며, 원하는 개스 수에 따라서 다수개가 동시에 설치 될 수 있다. The
이러한 지지프레임(400)의 구동에는 도 4의 종래의 마이크로 그레이팅에 구비되는 거울(10)의 총 개수(수백개~수천개)보다 훨씬 적은 개수의 높이 제어 및 전압 부가 회로가 구비된다. The driving of the
도 9에는 도 8의 구동형 마이크로 그레이팅의 작동 예시도가 도시되었는데, 박막(100)은 측정 개스의 종류 및 가공 공정에 따라서 그 폭(w), 피치(p), 두께(t) 등이 임의로 결정되어, 멤스 공정을 이용하여 실리콘 나이트라이드(SixNy) 혹은 실리콘 옥사이드로 제작되며, 적외선 반사 및 금속층(510) 형성을 위해 금(Au)이 표면에 증착된다. 9 shows an operation example of the driving type micro-grating of FIG. 8. The
박막지지프레임(200)의 표면에는 박막(100)에 증착된 금속층(510)이 연장된 금소재의 외부 전원 연결부(511)가 존재하며 이러한 연결부(511)는 외부의 전원 제어부(530)와 연결된다. An external
지지보(300)는 지지프레임(400)과 일체로 제작되며 지지보(300) 및 지지프레임(400)의 표면에 금을 증착시켜 금속층(520)을 형성하며, 금속층(520)에 외부 전원 연결부(521)가 존재하며, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라, 박판(100)과 지지보(300) 사이에 정전력이 발생되어 박판(100)이 지지보(300) 상단에 밀착된다. The
이때 지지보(300)의 폭(w'), 피치(P'), 두께(t') 및 높이(h), 등은 박판(100)의 치수를 고려하여 적절히 선정된다.At this time, the width w ', the pitch P', the thickness t 'and the height h of the
한편 개스의 종류가 달라질 경우는 복수개의 지지프레임(400,400')이 사용되며, 이때 사용되는 각각의 지지프레임(400,400')은 각 개스 별로 작동위치에 오도록 각각의 높이(d,d')가 별도의 높이 제어부(600)에 의해서 제어된다. On the other hand, when the kind of the gas differs, a plurality of support frames 400 and 400 'are used, and each of the support frames 400 and 400' The
도 9의 경우에 2개의 개스를 대상으로 지지프레임(400,400')이 2개가 있는 경우를 도시하였으나, 다수개의 지지프레임이 본 발명의 구동형 마이크로 그레이팅 에 구비될 수 있다.In the case of FIG. 9, two support frames 400 and 400 'are shown for two gases, but a plurality of support frames may be provided in the drive micrograting of the present invention.
또한, 지지프레임(400) 역시 박막(100)과 지지보(300)와 동일하게 초소형의 기구를 만들 수 있는 있는 멤스 공정을 이용하여 제작된다. The
상기에서 설명한 박막(100), 지지보(300) 및 지지프레임(400)의 재질에 대한 설명은 일례에 지나지 않으며 동일한 특성을 갖는 물질로도 제작 가능하다. The description of the material of the
본 발명의 구동형 마이크로 그레이팅이 상관 분광기에 사용되면, 상관 분광기의 크기가 현저히 작아질 수 있으므로, 궁극적으로 휴대가 가능한 크기의 분광기 제작도 가능할 것이다. 또한 본 발명의 구동형 마이크로 그레이팅은 다양한 적외선 필터 대용으로 사용할 수 있어 다양한 적외선 광학 기기의 부품으로 활용이 가능하다. When the driving type micro-grating of the present invention is used in the correlation spectroscope, the size of the correlation spectroscope can be significantly reduced, and thus, it is possible to manufacture a spectroscope of a size that can be portable. Further, the driving micrograting of the present invention can be used as a substitute for various infrared filters and can be utilized as components of various infrared optical devices.
100: 박막 200: 박막지지프레임
300: 지지보 400: 지지프레임
410: 보강바 500: 전원회로
510: 금속층 520: 금속층
530; 전원 제어부
600: 높이 제어부 w: 박막의 폭
p: 박막의 피치 t: 박막의 두께
w' 지지보의 폭 p' 지지보의 피치
t' 지지보의 두께 h: 지지보의 높이100: Thin film 200: Thin film supporting frame
300: Support beam 400: Support frame
410: reinforcing bar 500: power supply circuit
510: metal layer 520: metal layer
530; Power control unit
600: Height control section w: Thin film width
p: pitch of thin film t: thickness of thin film
w 'width of support beam p' pitch of support beam
t 'thickness of support beam h: height of support beam
Claims (11)
상기 다수개의 박막이 나열되어 각각의 박막길이방향 양단이 고정된 박막지지프레임;
상기 다수개의 박막 아래 수직하게 배치된 다수개의 지지보;
상기 지지보의 하단이 고정되어지고, 상하 이동 가능한 지지프레임;을 포함하며,
상기 박막이 상기 지지보와 접촉하도록 변형됨에 따라, 측정하고자 하는 기체의 흡수스펙트럼과 동일한 반사광 회절 스펙트럼을 유도할 수 있는 상기 박막의 깊이 프로파일을 형성하는 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅에 있어서,
다수개의 지지프레임이 적층되어 상기 박막지지프레임 하단에 위치된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.A plurality of deformable thin films;
A thin film supporting frame in which the plurality of thin films are aligned and both ends of the thin films are fixed in the longitudinal direction;
A plurality of support beams disposed vertically below the plurality of thin films;
And a support frame to which the lower end of the support beam is fixed and which can be moved up and down,
Wherein a depth profile of the thin film capable of inducing a reflected light diffraction spectrum identical to an absorption spectrum of a gas to be measured is formed as the thin film is deformed to be in contact with the support beam,
Wherein a plurality of support frames are stacked and positioned at a lower end of the thin film support frame.
적층된 상기 다수개의 지지프레임에 고정된 상기 지지보의 높이는 형성하고자 하는 상기 박막의 깊이 프로파일에 따라 결정된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.The method according to claim 1,
Wherein the height of the support beams fixed to the plurality of stacked support frames is determined according to a depth profile of the thin film to be formed.
상기 박막과 상기 지지보 사이에 정전기력을 부가할 수 있는 전원제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.The method according to claim 1,
And a power control unit for applying an electrostatic force between the thin film and the support beam.
상기 전원제어부는
상기 박막과 상기 박막지지프레임의 상단부에 형성된 금속층과,
상기 지지프레임 및 상기 지지보의 표면에 형성된 전도성 금속층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.5. The method of claim 4,
The power control unit
A metal layer formed on an upper end of the thin film and the thin film supporting frame,
And a conductive metal layer formed on the surface of the support frame and the support beam.
상기 지지프레임의 상하 이동 높이를 제어하는 높이 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.The method according to claim 1,
And a height control unit for controlling a vertical movement height of the support frame.
상기 박막지지프레임은 사각틀로써, 상기 박막의 상면부가 상기 박막지지프레임의 상면부와 수평하도록 그 내측에 고정된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.The method according to claim 1,
Wherein the thin film supporting frame is a rectangular frame and the upper surface of the thin film is fixed to the inside of the thin film supporting frame so as to be parallel to the upper surface of the thin film supporting frame.
상기 지지프레임은 상기 박막과 수직 격자를 이루는 보강바가 그 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.8. The method of claim 7,
Wherein the support frame is provided with a reinforcing bar having a vertical lattice with the thin film.
상기 지지보가 상기 박막의 길이방향 양측에 수직하게 위치되도록 상기 지지프레임에 대칭으로 장착된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅.8. The method of claim 7,
Wherein the support frame is mounted symmetrically to the support frame so that the support beams are vertically positioned on both sides in the longitudinal direction of the thin film.
보강바에 상기 지지보가 장착된 것을 특징으로 하는 구동형 마이크로 그레이팅. 8. The method of claim 7,
And the supporting bar is mounted on the reinforcing bar.
An infrared correlated spectroscope comprising the driving micrograting of any one of claims 1 to 10 for analyzing a spectrum of a specific gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130105958A KR101490884B1 (en) | 2013-09-04 | 2013-09-04 | Controllable micro-grating and its application to the IR Gas spectroscopy |
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| KR20130105958A KR101490884B1 (en) | 2013-09-04 | 2013-09-04 | Controllable micro-grating and its application to the IR Gas spectroscopy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101490884B1 true KR101490884B1 (en) | 2015-02-06 |
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ID=52591540
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| KR20130105958A KR101490884B1 (en) | 2013-09-04 | 2013-09-04 | Controllable micro-grating and its application to the IR Gas spectroscopy |
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| KR (1) | KR101490884B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10225438A (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Image pickup device, fluorescent endoscope and fluorescent electronic endoscope |
| JP2006065131A (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Sony Corp | Diffraction grating-optical modulator assembly |
| KR20070035089A (en) * | 2004-07-16 | 2007-03-29 | 스테레오 디스플레이, 인크. | Variable Focal Length Lenses and Lens Arrays with Discontinuously Controlled Micromirrors |
| KR20080026591A (en) * | 2005-06-06 | 2008-03-25 | 테라옵 디스플레이즈 엘티디. | Bouncing mode operated scanning micro-mirror |
-
2013
- 2013-09-04 KR KR20130105958A patent/KR101490884B1/en active IP Right Grant
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