KR102191518B1 - Laser induced breakdown spectroscopy device for liquid sample - Google Patents

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KR102191518B1
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한보영
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Abstract

본 발명의 한 실시예는 프로브 내부로 공급되는 가스 압력을 조절하여 액체시료와의 일정한 초점거리를 유지함으로써 액체의 표면 또는 액체물질 안의 구성 성분을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 현장에서 용이하게 분석장치에 설치하여 액체물질의 구성성분을 실시간으로 모니터링할 수 있는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치는 길이방향을 따라 일측에 개구부를 구비한 중공형의 프로브, 프로브 내부에서 레이저가 조사되는 경로에 구비되어 프로브 내부에 유입된 액체시료에 조사되는 레이저를 집광하고 액체시료에서 발생되는 플라즈마 분광을 수광하는 광처리부, 그리고 프로브 내부로 공급되는 가스의 흐름을 조절하여 광처리부와 액체시료까지의 초점거리를 일정하게 유지하는 초점 조절부를 포함한다.In one embodiment of the present invention, by controlling the gas pressure supplied into the probe to maintain a constant focal length with the liquid sample, it is possible to more accurately measure the surface of the liquid or the constituents in the liquid material, and can be easily analyzed in the field. It is to provide a laser-induced plasma spectroscopy device for liquid samples that can be installed in and monitor the composition of liquid substances in real time. The laser-induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention is a hollow probe having an opening on one side along the length direction, and a liquid sample introduced into the probe by being provided in a path to which the laser is irradiated from the inside of the probe. Includes a light processing unit that condenses the laser irradiated to and receives plasma spectroscopy generated from the liquid sample, and a focus control unit that maintains a constant focal length between the light processing unit and the liquid sample by controlling the flow of gas supplied into the probe. do.

Description

액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치{LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY DEVICE FOR LIQUID SAMPLE}LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY DEVICE FOR LIQUID SAMPLE}

액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치가 제공된다.A laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample is provided.

레이저 유도 플라즈마 분광법(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)은 레이저 에너지가 측정하고자 하는 물체의 표면에 정확히 초점이 맞추고 항상 동일한 주변환경을 유지해야만 낮은 측정오차를 갖는 특징 때문에 주로 고체나 기체중 입자를 대상으로 측정이 이루어지고 있다. 액체시료의 경우 시료표면의 유동성 그리고 레이저에너지가 전달될 때 발생하는 물질의 되튐 현상 때문에 광학기기의 오염, 작은 신호 발생 등 측정이 어렵다.Laser-Induced Breakdown Spectroscopy mainly measures solid or gaseous particles because the laser energy is accurately focused on the surface of the object to be measured and has a low measurement error only when maintaining the same surrounding environment. This is being done. In the case of liquid samples, it is difficult to measure such as contamination of optical devices and generation of small signals due to the fluidity of the sample surface and the bounce phenomenon of the material that occurs when laser energy is transmitted.

따라서, 액체시료의 표면 또는 액체물질 안의 구성 성분을 정확하게 측정할 수 있는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need to develop a laser-induced plasma spectroscopy apparatus for liquid samples capable of accurately measuring the surface of a liquid sample or constituent components in a liquid material.

관련 선행문헌으로, 일본등록특허 1995-078565는 "광섬유 프로브"을 개시하며, 미국공개특허 2009-0262345는 "IMMERSION PROBE FOR LIPS APPARATUSES"을 개시하며, 한국공개특허 2017-0007517는 "레이저 유도 플라즈마 분광 내시경 장치 및 레이저 유도 플라즈마 분광 장치"을 개시한다.As a related prior document, Japanese Patent No. 1995-078565 discloses “optical fiber probe”, US Patent Publication 2009-0262345 discloses “IMMERSION PROBE FOR LIPS APPARATUSES”, and Korean Patent Publication 2017-0007517 discloses “laser induced plasma spectroscopy. An endoscopic apparatus and a laser induced plasma spectroscopy apparatus" are disclosed.

일본등록특허 1995-078565Japanese Patent Registration 1995-078565 미국공개특허 2009-0262345US Patent Publication 2009-0262345 한국공개특허 2017-0007517Korean Patent Publication 2017-0007517

본 발명의 한 실시예는 프로브 내부로 공급되는 가스 압력을 조절하여 액체시료와의 일정한 초점거리를 유지함으로써 액체의 표면 또는 액체물질 안의 구성 성분을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 현장에서 용이하게 분석장치에 설치하여 액체물질의 구성성분을 실시간으로 모니터링할 수 있는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치를 제공하기 위한 것이다.In one embodiment of the present invention, by controlling the gas pressure supplied into the probe to maintain a constant focal length with the liquid sample, it is possible to more accurately measure the surface of the liquid or the constituents in the liquid material, and can be easily analyzed in the field. It is to provide a laser-induced plasma spectroscopy device for liquid samples that can be installed in and monitor the composition of liquid substances in real time.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiments according to the present invention may be used to achieve other tasks not specifically mentioned.

본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치는 길이방향을 따라 일측에 개구부를 구비한 중공형의 프로브, 프로브 내부에서 레이저가 조사되는 경로에 구비되어 프로브 내부에 유입된 액체시료에 조사되는 레이저를 집광하고 액체시료에서 발생되는 플라즈마 분광을 수광하는 광처리부, 그리고 프로브 내부로 공급되는 가스의 흐름을 조절하여 광처리부와 액체시료까지의 초점거리를 일정하게 유지하는 초점 조절부를 포함한다.The laser-induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention is a hollow probe having an opening on one side along the length direction, and a liquid sample introduced into the probe by being provided in a path to which the laser is irradiated from the inside of the probe. Includes a light processing unit that condenses the laser irradiated to and receives plasma spectroscopy generated from the liquid sample, and a focus control unit that maintains a constant focal length between the light processing unit and the liquid sample by controlling the flow of gas supplied into the probe. do.

여기서, 프로브는 관 형상일 수 있다. 프로브는 원형 단면을 구비할 수 있다. 그리고 프로브는 내측에 구비되는 제1 관, 그리고 제1 관과 간격을 두고 외측에 구비되는 제2 관을 포함할 수 있다.Here, the probe may have a tubular shape. The probe may have a circular cross section. In addition, the probe may include a first tube provided on the inside, and a second tube provided on the outside with a distance from the first tube.

개구부를 통해 액체시료에 조사되는 레이저를 발생하는 레이저 발생부, 프로브의 타측에 구비되며, 일측이 프로브의 내부로 삽입되는 광섬유를 더 포함하며, 레이저 발생부로부터 발생된 레이저는 광섬유로 전달되어 광처리부를 통해 액체시료에 조사될 수 있다.A laser generator that generates a laser irradiated to the liquid sample through the opening, is provided on the other side of the probe, and further includes an optical fiber whose one side is inserted into the inside of the probe, and the laser generated from the laser generator is transmitted to the optical fiber to process light It can be irradiated to a liquid sample through wealth.

광처리부는 프로브의 길이방향을 따라 상측에 구비되는 제1 렌즈, 제1 렌즈와 이격되어 제1 렌즈의 하부에 구비되는 제2 렌즈, 그리고 프로브의 하부에 구비되는 윈도우를 포함할 수 있다. 제1 렌즈와 제2 렌즈는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 윈도우는 석영 윈도우를 포함할 수 있다. The light processing unit may include a first lens provided on an image side along a length direction of the probe, a second lens provided under the first lens and spaced apart from the first lens, and a window provided under the probe. The first lens and the second lens may include a convex lens. The window may comprise a quartz window.

초점 조절부는 프로브에 구비되어 가스의 이동을 안내하는 가스통로, 그리고 가스통로에 구비되어 공급되는 가스의 이동을 단속하는 조절밸브를 포함할 수 있다.The focus control unit may include a gas passage provided in the probe to guide the movement of gas, and a control valve provided in the gas passage to regulate the movement of supplied gas.

가스통로는 프로브의 길이방향을 따라 상부의 일측에 구비되어 가스의 유입을 안내하는 유입통로, 유입통로에 연결되어 가스의 하향 이동을 안내하는 제1 이동통로, 제1 이동통로와 대응하는 위치에 구비되며, 가스의 상향 이동을 안내하는 제2 이동통로, 그리고 프로브의 길이방향을 따라 상부의 타측에 구비되며, 제2 이동통로에 연결되어 가스의 유출을 안내하는 유출통로를 포함할 수 있다.The gas passage is provided on one side of the upper part along the length direction of the probe to guide the inflow of gas, the first moving passage connected to the inlet passage to guide the downward movement of the gas, and at a position corresponding to the first moving passage. And a second movement passage for guiding the upward movement of gas, and an outlet passage provided on the other side of the upper portion along the longitudinal direction of the probe, and connected to the second movement passage to guide outflow of the gas.

프로브는 내부에 가스통로와 연통되는 가스 충진공간을 구비할 수 있다. 광처리부는 가스 충진공간에 구비될 수 있다.The probe may have a gas filling space in communication with the gas passage. The light processing unit may be provided in the gas filling space.

제1 이동통로의 하부는 개구되어 가스 충진공간과 연통될 수 있다. 제2 이동통로의 하부는 개구되어 가스 충진공간과 연통될 수 있다.The lower portion of the first moving passage may be opened to communicate with the gas filling space. The lower portion of the second movement passage may be opened to communicate with the gas filling space.

조절밸브는 유입통로에 구비되어 가스의 유입량을 조절하는 제1 유량 조절밸브, 그리고 유출통로에 구비되어 가스의 유출량을 조절하는 제2 유량 조절밸브를 포함할 수 있다.The control valve may include a first flow rate control valve provided in the inflow passage to control an inflow amount of gas, and a second flow rate control valve provided in the outflow passage to control an outflow amount of gas.

가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다. The gas may include an inert gas.

액체의 표면에 레이저 에너지가 정확하게 초점을 맞출 수 있도록 프로브 내부로 공급되는 가스 압력을 조절하여 액체시료와의 일정한 초점거리를 유지함으로써 액체의 되튐 현상에 의한 오염과 액체시료 표면의 유동성에 의한 측정오차를 감소시킬 수 있다. By controlling the gas pressure supplied into the probe so that the laser energy can be accurately focused on the surface of the liquid, it maintains a constant focal length with the liquid sample, so that contamination by the bounce phenomenon of the liquid and measurement error due to the fluidity of the liquid sample surface Can reduce.

또한, 액체의 표면 또는 액체물질 안의 구성 성분을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 현장에서 용이하게 분석장치에 설치하여 액체물질의 구성성분을 실시간으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to more accurately measure the surface of the liquid or the constituents in the liquid substance, and it has the effect of being able to monitor the constituents of the liquid substance in real time by being easily installed in the analysis device on site.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 프로브에 높은 압력이 형성되어 액체시료의 수면이 낮아진 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 프로브에 낮은 압력이 형성되어 액체시료의 수면이 높아진 상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing a laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a high pressure is formed in the probe of FIG. 1 and the water surface of a liquid sample is lowered.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a low pressure is formed in the probe of FIG. 1 to increase the water surface of a liquid sample.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다. Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. Also, in the case of well-known technologies, detailed descriptions thereof will be omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 프로브에 높은 압력이 형성되어 액체시료의 수면이 낮아진 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 프로브에 낮은 압력이 형성되어 액체시료의 수면이 높아진 상태를 도시한 도면이다.Then, a laser induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a view showing a laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a state in which the water surface of the liquid sample is lowered due to the high pressure formed in the probe of FIG. 1 , FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a water surface of a liquid sample is increased due to low pressure being formed in the probe of FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치는 프로브(10), 광처리부(20), 그리고 초점 조절부를 포함한다. 한편, 개구부를 통해 프로브(10) 내부에 유입된 액체시료(202)에 조사되는 레이저(102)를 발생하는 레이저 발생부, 프로브(10)의 타측에 구비되며, 일측이 프로브(10)의 내부로 삽입되는 광섬유(100)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 광섬유(100)는 광섬유 케이블을 포함할 수 있다. 레이저 발생부로부터 발생된 레이저(102)는 광섬유(100)로 전달되어 광처리부(20)를 통해 액체시료(202)에 조사될 수 있다.1 to 3, a laser induced plasma spectroscope for a liquid sample according to an embodiment of the present invention includes a probe 10, a light processing unit 20, and a focus adjustment unit. On the other hand, a laser generator for generating a laser 102 that is irradiated to the liquid sample 202 introduced into the probe 10 through the opening, provided on the other side of the probe 10, one side of the inside of the probe 10 It may further include an optical fiber 100 inserted into. Here, the optical fiber 100 may include an optical fiber cable. The laser 102 generated from the laser generator may be transmitted to the optical fiber 100 and irradiated to the liquid sample 202 through the light processing unit 20.

프로브(10)는 길이방향을 따라 일측에 개구부를 구비한 중공형으로 형성할 수 있다. 여기서, 프로브(10)는 관 형상일 수 있다. 프로브(10)는 원형 단면을 구비할 수 있다. 프로브(10)를 단면이 원형인 관형상으로 형성하는 경우, 액체시료(202)의 평행 유입이 가능하고, 프로브(10)의 중심부를 향해 원추형 테이퍼를 이루는 제트류가 방지될 수 있다. 즉, 프로브(10) 내부로 일정한 물질 유동이 되고 분석될 액체시료(202)의 표면에서 비균질이 회피되고, 정확한 분석결과가 얻어질 수 있다. 한편, 프로브(10)는 내측에 구비되는 제1 관(12), 그리고 제1 관(12)과 간격을 두고 외측에 구비되는 제2 관(14)을 포함할 수 있다. 제1 관(12)과 제2 관(14) 사이의 공간에 가스통로가 구비될 수 있다. 또한, 프로브(10)는 내부에 가스통로와 연통되는 가스 충진공간(16)을 구비할 수 있다. The probe 10 may be formed in a hollow shape having an opening at one side along the length direction. Here, the probe 10 may have a tubular shape. The probe 10 may have a circular cross section. When the probe 10 is formed in a tubular shape having a circular cross section, parallel inflow of the liquid sample 202 is possible, and a jet stream forming a conical taper toward the center of the probe 10 can be prevented. That is, a constant material flow into the probe 10 is achieved, inhomogeneity on the surface of the liquid sample 202 to be analyzed is avoided, and an accurate analysis result can be obtained. Meanwhile, the probe 10 may include a first tube 12 provided on the inside, and a second tube 14 provided on the outside with a distance from the first tube 12. A gas passage may be provided in the space between the first pipe 12 and the second pipe 14. In addition, the probe 10 may include a gas filling space 16 communicating with a gas passage therein.

광처리부(20)는 프로브(10) 내부에서 레이저 발생부와 광섬유(100)를 통해 레이저(102)가 조사되는 경로에 구비되어 프로브(10) 내부에 유입된 액체시료(202)에 조사되는 레이저(102)를 집광하고 액체시료(202)에서 발생되는 플라즈마 분광(104)을 수광할 수 있다. 광처리부(20)는 가스 충진공간(16)에 구비될 수 있다. 광처리부(20)는 프로브(10)의 길이방향을 따라 상측에 구비되는 제1 렌즈(22), 제1 렌즈(22)와 이격되어 제1 렌즈(22)의 하부에 구비되는 제2 렌즈(24), 그리고 프로브(10)의 하부에 구비되는 윈도우(26)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(22)와 제2 렌즈(24)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 윈도우(26)는 석영 윈도우를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이 광처리부(20)는 광섬유(100)로부터 액체시료(202)까지 레이저(102)를 전송하고 액체시료(202)까지 전달된 레이저(102)에 의해 발생된 플라즈마 분광(104)을 다시 광섬유(100)로 수광되도록 안내한다. 제1 렌즈(22)와 제2 렌즈(24)는 레이저 발생부에서 발생되어 광섬유(100)를 통해 전달되는 레이저(102)를 액체시료(202)에 집속시킬 수 있다. 제1 렌즈(22)와 제2 렌즈(24)에 의해 액체시료(202)에 집속된 레이저(102)는 액체시료(202)를 타격하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 제1 렌즈(22)와 제2 렌즈(24)에 의해 집속된 레이저(102)에 의해 발생되는 플라즈마 신호는 액체시료(202)를 구성하는 원소의 종류에 따라 다양한 고유의 파장을 갖게 된다.The light processing unit 20 is provided in the path where the laser 102 is irradiated through the laser generating unit and the optical fiber 100 inside the probe 10, and is irradiated to the liquid sample 202 introduced into the probe 10. It is possible to condense 102 and receive plasma spectroscopy 104 generated in the liquid sample 202. The light processing unit 20 may be provided in the gas filling space 16. The light processing unit 20 includes a first lens 22 provided on the image side along the longitudinal direction of the probe 10, and a second lens provided below the first lens 22 by being spaced apart from the first lens 22. 24), and a window 26 provided under the probe 10 may be included. The first lens 22 and the second lens 24 may include a convex lens. The window 26 may comprise a quartz window. As described above, the light processing unit 20 transmits the laser 102 from the optical fiber 100 to the liquid sample 202 and transmits the plasma spectroscopy 104 generated by the laser 102 transmitted to the liquid sample 202. It guides the light to be received by the optical fiber 100 again. The first lens 22 and the second lens 24 may focus the laser 102 generated by the laser generator and transmitted through the optical fiber 100 to the liquid sample 202. The laser 102 focused on the liquid sample 202 by the first lens 22 and the second lens 24 may hit the liquid sample 202 to generate plasma. The plasma signal generated by the laser 102 focused by the first lens 22 and the second lens 24 has various intrinsic wavelengths according to the types of elements constituting the liquid sample 202.

초점 조절부는 프로브(10) 내부로 공급되는 가스의 흐름을 조절하여 광처리부(20)와 액체시료(202)까지의 초점거리를 일정하게 유지할 수 있다. 광처리부(20)는 고정된 상태이므로 프로브(10) 내부로 유입된 액체시료(202)의 표면 높이가 조절된다. 즉, 초점 조절부는 프로브(10) 내부로 공급되는 가스의 흐름을 조절하여 프로브(10) 내부로 유입된 액체시료(202)의 표면 높이를 조절함으로써 광처리부(20)와 액체시료(202)까지의 초점거리를 일정하게 유지할 수 있다. 초점 조절부는 프로브(10)에 구비되어 가스의 이동을 안내하는 가스통로, 그리고 가스통로에 구비되어 공급되는 가스의 이동을 단속하는 조절밸브를 포함할 수 있다. 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 가스는 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 높은 표면장력을 가지는 액체시료(202)의 프로브(10) 내부 유입을 안내하기 위해 액체시료(202)의 프로브(10) 내부 유입 중에 불활성 가스를 사용하여 프로브(10) 내부에 부압을 가할 수 있다.The focus control unit may maintain a constant focal distance between the light processing unit 20 and the liquid sample 202 by adjusting the flow of gas supplied into the probe 10. Since the light processing unit 20 is in a fixed state, the surface height of the liquid sample 202 introduced into the probe 10 is adjusted. That is, the focus control unit adjusts the flow of the gas supplied into the probe 10 to adjust the height of the surface of the liquid sample 202 introduced into the probe 10 to reach the light processing unit 20 and the liquid sample 202. The focal length of the can be kept constant. The focus control unit may include a gas passage provided in the probe 10 to guide the movement of gas, and a control valve provided in the gas passage to regulate the movement of supplied gas. The gas may include an inert gas. The gas may include argon gas. In order to guide the inflow of the liquid sample 202 into the probe 10 having a high surface tension, a negative pressure may be applied to the inside of the probe 10 by using an inert gas during the inflow of the liquid sample 202 into the probe 10 .

가스통로는 유입통로(31), 제1 이동통로(33), 제2 이동통로(35), 그리고 유출통로(37)를 포함할 수 있다. 유입통로(31)는 프로브(10)의 길이방향을 따라 상부의 일측에 구비되어 가스의 유입을 안내할 수 있다. 제1 이동통로(33)는 유입통로(31)에 연결되어 가스의 하향 이동을 안내할 수 있다. 제1 이동통로(33)의 하부는 개구되어 가스 충진공간(16)과 연통될 수 있다. 제2 이동통로(35)는 제1 이동통로(33)와 대응하는 위치에 구비되며, 가스의 상향 이동을 안내할 수 있다. 제2 이동통로(35)의 하부는 개구되어 가스 충진공간(16)과 연통될 수 있다. 유출통로(37)는 프로브(10)의 길이방향을 따라 상부의 타측에 구비되며, 제2 이동통로(35)에 연결되어 가스의 유출을 안내할 수 있다.The gas passage may include an inlet passage 31, a first moving passage 33, a second moving passage 35, and an outlet passage 37. The inlet passage 31 may be provided at one side of the upper portion along the longitudinal direction of the probe 10 to guide the inflow of gas. The first movement passage 33 may be connected to the inflow passage 31 to guide the downward movement of gas. The lower portion of the first moving passage 33 may be opened to communicate with the gas filling space 16. The second movement passage 35 is provided at a position corresponding to the first movement passage 33 and may guide the upward movement of gas. The lower portion of the second moving passage 35 may be opened to communicate with the gas filling space 16. The outlet passage 37 is provided on the other side of the upper portion along the longitudinal direction of the probe 10 and is connected to the second moving passage 35 to guide outflow of gas.

조절밸브는 유입통로(31)에 구비되어 가스의 유입량을 조절하는 제1 유량 조절밸브(38a), 그리고 유출통로(37)에 구비되어 가스의 유출량을 조절하는 제2 유량 조절밸브(38b)를 포함할 수 있다. 제1 유량 조절밸브(38a)와 제2 유량 조절밸브(38b)를 구비함에 따라 가스의 유입량과 가스의 유출량을 각각 조절하여 프로브(10) 내부의 가스 압력을 조절할 수 있다. 또한, 프로브(10) 내부에 기밀을 유지할 수 있다.The control valve includes a first flow control valve 38a provided in the inflow passage 31 to control the inflow amount of gas, and a second flow control valve 38b provided in the outflow passage 37 to control the outflow amount of gas. Can include. As the first flow rate control valve 38a and the second flow rate control valve 38b are provided, the gas pressure inside the probe 10 can be controlled by respectively adjusting the inflow amount and the outflow amount of gas. In addition, it is possible to maintain airtightness inside the probe 10.

상기한 바와 같이 기밀이 유지되는 프로브(10) 내에 레이저 에너지 집광과 분광신호 수광이 가능하도록 광학기기를 포함한 광처리부(20)를 구비하고 액체시료(202)의 표면 뿐만 아니라 액체 내부에 원소 분포도의 측정도 가능하도록 구현할 수 있다. 필요한 경우, 액체시료(202)의 표면과 원소 분포도를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.As described above, a light processing unit 20 including an optical device is provided in the probe 10, which is kept airtight, so that laser energy condensing and spectral signal reception are possible, and the distribution of elements in the liquid as well as the surface of the liquid sample 202 is provided. It can be implemented to enable measurement. If necessary, a measuring unit for measuring the surface and element distribution of the liquid sample 202 may be further included.

레이저 유도 플라즈마 분광법에서 조사되는 레이저(102)가 측정하고자 하는 물체의 표면에 정확한 초점을 맞추는 것이 중요한데, 액체의 표면 유동으로 인해 측정오차를 감소시킬 필요가 있다. 특히, 액체시료(202)의 경우 시료표면의 유동성 그리고 레이저(102)가 조사될 때 발생하는 물질의 되튐 현상 때문에 광학기기의 오염 또는 작은 신호 발생 등 측정이 어렵다. 본 발명의 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치는 프로브(10) 내에 공급되는 불활성 가스의 압력을 조절하여 광처리부(20)의 렌즈와 액체시료(202)까지의 초점거리를 일정하게 유지할 수 있고 액체시료(202)로부터 되튐 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 액체의 표면 또는 액체물질 안의 구성 성분을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 액체의 되튐 현상에 의한 오염과 액체시료(202) 표면의 유동성에 의한 측정오차를 감소시킬 수 있다.In laser induced plasma spectroscopy, it is important that the laser 102 irradiated accurately focuses on the surface of the object to be measured, and it is necessary to reduce the measurement error due to the surface flow of the liquid. In particular, in the case of the liquid sample 202, it is difficult to measure such as contamination of an optical device or generation of a small signal due to the fluidity of the sample surface and the bounce phenomenon of the material generated when the laser 102 is irradiated. In the laser-induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention, the focal length between the lens of the light processing unit 20 and the liquid sample 202 is constant by adjusting the pressure of the inert gas supplied into the probe 10. It can maintain and can suppress the bounce phenomenon from the liquid sample 202. Accordingly, it is possible to more accurately measure the surface of the liquid or the constituent components in the liquid substance, and it is possible to reduce contamination due to the bounce phenomenon of the liquid and measurement errors due to the fluidity of the surface of the liquid sample 202.

또한, 실제 운영중인 시설이나 장치에서 저장된 액체물질의 구성성분의 변화를 알고자 할 때, 기존의 기술은 샘플채취와 시간이 소요되고 샘플의 대표성 문제가 큰 이슈가 되었다. 본 발명의 실시예에 따른 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치는 실시간으로 현장에서 장치에 설치하여 운영 중에도 액체물질 안에 구성 성분을 측정할 수 있다. 그리고 프로브(10) 내부로 공급되는 가스의 유량을 조절하여 일정한 초점거리를 유지하도록 함으로써 보다 정확한 액체시료(202)의 측정이 가능하다. 따라서, 액체물질의 구성성분을 실시간으로 모니터링 하는 장치로 활용할 수 있다.In addition, when trying to know the change in the composition of the liquid substance stored in the facility or device in operation, the existing technology takes time to collect a sample, and the problem of representativeness of the sample has become a big issue. The laser-induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample according to an embodiment of the present invention can be installed in a field in real time to measure constituent components in a liquid substance even during operation. In addition, by adjusting the flow rate of the gas supplied into the probe 10 to maintain a constant focal length, it is possible to measure the liquid sample 202 more accurately. Therefore, it can be used as a device that monitors the constituents of liquid substances in real time.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this is also It is natural to fall within the scope of the present invention.

10 ; 프로브 12 ; 제1 관
14 ; 제2 관 16 ; 가스 충진공간
20 ; 광처리부 22 ; 제1 렌즈
24 ; 제2 렌즈 26 ; 윈도우
31 ; 유입통로 33 ; 제1 이동통로
35 ; 제2 이동통로 37 ; 유출통로
38a ; 제1 유량 조절밸브 38b ; 제2 유량 조절밸브
100 ; 광섬유 102 ; 레이저
104 ; 플라즈마 분광 202 ; 액체시료10; Probe 12; Section 1
14; Subsection 2 16; Gas filling space
20; Light processing unit 22; First lens
24; Second lens 26; window
31; Inflow passage 33; 1st passage
35; Second moving passage 37; Outflow passage
38a; First flow rate control valve 38b; 2nd flow control valve
100; Optical fiber 102; laser
104; Plasma spectroscopy 202; Liquid sample

Claims (16)

길이방향을 따라 일측에 개구부를 구비한 중공형의 프로브,
상기 프로브 내부에서 레이저가 조사되는 경로에 구비되어 상기 프로브 내부에 유입된 액체시료에 조사되는 레이저를 집광하고 상기 액체시료에서 발생되는 플라즈마 분광을 수광하는 광처리부, 그리고
상기 프로브 내부로 공급되는 가스의 흐름을 조절하여 상기 광처리부와 상기 액체시료까지의 초점거리를 일정하게 유지하는 초점 조절부
를 포함하며,
상기 초점 조절부는
상기 프로브에 구비되어 상기 가스의 이동을 안내하는 가스통로, 그리고
상기 프로브는 내부에 상기 가스통로와 연통되는 가스 충진공간을 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.A hollow probe having an opening on one side along the longitudinal direction,
A light processing unit provided in the path to which the laser is irradiated inside the probe to condense the laser irradiated to the liquid sample introduced into the probe and to receive plasma spectroscopy generated from the liquid sample, and
A focus control unit that maintains a constant focal length between the light processing unit and the liquid sample by adjusting the flow of gas supplied into the probe
Including,
The focus adjustment unit
A gas passage provided in the probe to guide the movement of the gas, and
The probe is a laser induced plasma spectroscope for a liquid sample including a gas filling space in communication with the gas passage. 제1항에서,
상기 프로브는 관 형상인 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 1,
The probe is a laser-induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample having a tubular shape. 제2항에서,
상기 프로브는 원형 단면을 구비하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In paragraph 2,
The probe is a laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample having a circular cross section. 제3항에서,
상기 프로브는
내측에 구비되는 제1 관, 그리고
상기 제1 관과 간격을 두고 외측에 구비되는 제2 관을 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In paragraph 3,
The probe is
A first tube provided inside, and
Laser induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample comprising a second tube provided outside the first tube and spaced apart. 제1항에서,
상기 개구부를 통해 상기 액체시료에 조사되는 레이저를 발생하는 레이저 발생부, 그리고
상기 프로브의 타측에 구비되며, 일측이 상기 프로브의 내부로 삽입되는 광섬유를 더 포함하며,
상기 레이저 발생부로부터 발생된 레이저는 상기 광섬유로 전달되어 상기 광처리부를 통해 상기 액체시료에 조사되는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 1,
A laser generator for generating a laser irradiated to the liquid sample through the opening, and
Further comprising an optical fiber provided on the other side of the probe, and one side is inserted into the inside of the probe,
The laser generated from the laser generating unit is transmitted to the optical fiber and irradiated to the liquid sample through the light processing unit. 제1항에서,
상기 광처리부는
상기 프로브의 길이방향을 따라 상측에 구비되는 제1 렌즈,
상기 제1 렌즈와 이격되어 제1 렌즈의 하부에 구비되는 제2 렌즈, 그리고
상기 프로브의 하부에 구비되는 윈도우를 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 1,
The light processing unit
A first lens provided on the image side along the length direction of the probe,
A second lens spaced apart from the first lens and provided under the first lens, and
Laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample comprising a window provided under the probe. 제6항에서,
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈는 볼록 렌즈를 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In paragraph 6,
The first lens and the second lens is a laser induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample comprising a convex lens. 제6항에서,
상기 윈도우는 석영 윈도우를 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In paragraph 6,
The window is a laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample comprising a quartz window. 제1항에서,
상기 초점 조절부는
상기 가스통로에 구비되어 공급되는 가스의 이동을 단속하는 조절밸브를 더 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 1,
The focus adjustment unit
Laser induced plasma spectroscopic apparatus for a liquid sample further comprising a control valve provided in the gas passage to regulate the movement of the supplied gas. 제9항에서,
상기 가스통로는
상기 프로브의 길이방향을 따라 상부의 일측에 구비되어 상기 가스의 유입을 안내하는 유입통로,
상기 유입통로에 연결되어 상기 가스의 하향 이동을 안내하는 제1 이동통로,
상기 제1 이동통로와 대응하는 위치에 구비되며, 상기 가스의 상향 이동을 안내하는 제2 이동통로, 그리고
상기 프로브의 길이방향을 따라 상부의 타측에 구비되며, 상기 제2 이동통로에 연결되어 상기 가스의 유출을 안내하는 유출통로
를 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 9,
The gas passage
An inlet passage provided at one side of the upper portion along the length direction of the probe to guide the inflow of the gas,
A first movement passage connected to the inflow passage to guide downward movement of the gas,
A second movement passage provided at a position corresponding to the first movement passage and guiding the upward movement of the gas, and
An outlet passage provided on the other side of the upper portion along the length direction of the probe and connected to the second moving passage to guide the outflow of the gas
Laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample comprising a. 삭제delete 제10항에서,
상기 광처리부는 상기 가스 충진공간에 구비되는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 10,
The light processing unit is a laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample provided in the gas filling space. 제12항에서,
상기 제1 이동통로의 하부는 개구되어 상기 가스 충진공간과 연통되는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 12,
The lower portion of the first moving passage is opened to communicate with the gas filling space. 제13항에서,
상기 제2 이동통로의 하부는 개구되어 상기 가스 충진공간과 연통되는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 13,
The lower portion of the second moving passage is opened to communicate with the gas filling space. 제10항에서,
상기 조절밸브는
상기 유입통로에 구비되어 상기 가스의 유입량을 조절하는 제1 유량 조절밸브, 그리고
상기 유출통로에 구비되어 상기 가스의 유출량을 조절하는 제2 유량 조절밸브
를 포함하는 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 10,
The control valve is
A first flow rate control valve provided in the inflow passage to adjust the inflow amount of the gas, and
A second flow rate control valve provided in the outflow passage to control the outflow amount of the gas
Laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample comprising a. 제1항에서,
상기 가스는 불활성 가스인 액체시료용 레이저 유도 플라즈마 분광장치.In claim 1,
The gas is an inert gas laser induced plasma spectroscopy apparatus for a liquid sample.
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