KR100233780B1 - 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템 및 그 조정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질량분석장치의 챔버내부에 장착되는 스키머콘(SKIMMER CONE)의 중심구멍과 반응튜브의 미세한 분출구멍을 일직선상에 정렬시키기 위한 질량분석장치 챔버 내부의 미세구멍 조정시스템 및 미세구멍 조정방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템 및 미세구멍 조정방법에 의하면 부정확한 종래의 육안 관찰에 의한 미세구멍조정이 아니라, 밀폐된 챔버내부의 미세한 구멍에 레이저빔을 조사하고, 생성되는 회절형태를 광센서로 확인하면서 미세구멍을 정렬하는 방식이므로 정확하고, 챔버의 분해/조립과정이 불필요하며, 또한 챔버내의 미세구멍통과시 중간에 이탈하여 발생하는 분석가스의 손실을 최소화 할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Description

질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템 및 그 조정방법

본 발명은 질량분석장치의 챔버내부에 장착되는 스키머콘(SKIMMER CONE)의 중심구멍과 반응튜브의 미세한 분출구멍을 일직선상에 정렬시키기 위한 질량분석장치 챔버 내부의 미세구멍 조정시스템 및 그 조정방법에 관한 것이다.

종래의 질량분석장치는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와같이 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 좌, 상, 하측면(330,370,430)에 설치되어 챔버(10)내부를 외부의 좌, 상, 하측에서 들여다 볼 수 있도록 하는 좌, 상, 하측 윈도우(20,440,430)와, 분석할 가스를 인입하여 배출시키면서 분출구멍(710)을 통해 분석가스의 분자빔을 배출시키도록 상기 챔버(10)의 전, 후측 구멍(350,360)을 관통하여서 착/탈 될 수 있는 반응튜브(700)와, 상기 반응튜브(700)의 분출구멍(710)을 통해 분출되는 분석가스의 분자빔을 중심구멍(610)을 통해 인가받아 샘플링하는 스키머콘(600;SKIMMER CONE)과, 상기 스키머콘(600)으로부터 샘플링된 분자빔을 이온화시켜 분석하는 질량분석부(500)로 구성되어 있었다.

상기 반응튜브(700)는 울트라토르피팅(720)에 의해 상기 챔버(10)의 전, 후측구멍(350,360)에 고정되며, 상기 상, 하, 좌측 윈도우(440,430,20)는 챔버(10)와 맞닫는 부분에 가이드(343)가 설치되어 고정된다.

한편, 상기 챔버(10)내의 스키머콘(600)의 중심구멍(610)과, 상기 반응튜브(700)의 분출구멍(710)이 일렬로 정렬되어야 하며, 이를 위한 종래의 방법은 상기 좌측윈도우(20)에 망원경을 부착하여 챔버(10)내부를 들여다 보면서 상기 중심구멍(610)과 분출구멍(710)을 일렬로 정렬시키거나, 상기 하측윈도우(430)에 빛을 비추고, 상기 상측윈도우(440)를 통해 챔버(10)내부를 들여다보면서 상기 중심구멍(610)과 분출구멍(710)을 일렬로 정렬한후, 챔버(10)를 정상적으로 가동하여 분석가스의 흐름을 확인하고, 원하는 양이 나오지 않으면 상기 과정을 되풀이 하는 방법이 이용되었다.

그런데, 상기와 같은 종래의 정렬방법은 육안으로 보면서 정렬시키는 방법이므로 정확도가 떨어지고, 그 결과 구멍들을 통과하는 분석가스의 이탈에서 오는 손실이 많으며, 이에따라 질량분석이 정확히 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

또다른 문제점은 정렬하는 과정에서 챔버를 분해할 경우 고진공상태를 유지해야 하는 챔버의 진공상태가 불안정하고, 분해 때마다 챔버의 연결부위에 사용하는 부품들을 새것으로 교환해야 하므로 경제적 손실이 발생한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 질량분석장치 챔버내부의 스키머콘의 중심구멍과 반응튜브의 분출구멍을 일렬로 정렬하는데 있어서, 정확하고, 챔버의 분해/조립과정이 불필요하며, 분석가스의 손실량을 최소화 할 수 있는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템 및 미세구멍 조정방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래기술에 의한 질량분석장치의 평단면도,

도 2는 종래기술에 의한 질량분석장치의 종단면도,

도 3은 종래기술에 의한 질량분석장치의 좌측면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템의 구성을 도시한 부분적인 평단면도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치에서 반응튜브를 분리한 후의 종단면도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치의 좌측면도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치의 우측면도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍조정방법을 도시한 플로우챠트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 레이저빔 발생부 200 : 미러부

210 : 제 1미러 220 : 제 2미러

300 : 챔버 본체 310 : 챔버의 전측면

320 : 챔버의 후측면 330 : 챔버 좌측면

340 : 챔버 우측면 342 : 지지대

343 : 가이드 350 : 챔버의 전측구멍

360 : 챔버의 후측구멍 410 : 좌측 윈도우

420 : 우측 윈도우 500 : 질량분석부

600 : 스키머콘 610 : 스키머콘의 중심구멍

700 : 반응튜브 710 : 반응튜브의 분출구멍

720 : 울트라토르피팅 800 : 광감지부

900 : A/D 변환기 1000 : 컴퓨터

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍조정시스템은 측정용 레이저빔을 발생하는 레이저빔 발생부와, 상기 레이저빔 발생부에서 발생되는 레이저빔의 경로를 조정하는 미러부와, 스키머콘 및 반응튜브가 장착되는 챔버의 좌, 우 측면에 각각 설치되어 상기 미러부에서 유입되는 레이저빔을 투과시키는 좌, 우측 윈도우와, 상기 챔버내부를 외부의 상, 하측에서 관찰할 수 있도록 상기 챔버의 상, 하측면에 각각 설치된 상, 하측 윈도우와, 상기 우측윈도우에 부착되어 광을 검출하는 광감지부와, 상기 광감지부에서 광감지신호를 입력받아 디지털신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부에서 디지털화된 광감지신호를 입력받아 광의 세기를 측정하고, 디스플레이하는 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정방법은 반응튜브를 챔버에서 분리하는 제 1단계와, 레이저빔 발생부에서 레이저빔을 발생하여 미러부를 통해 챔버내에 조사하고, 컴퓨터를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 그 세기가 가장 큰 값이 되도록 상기 미러부를 조정하므로써 스키머콘의 중심구멍을 레이저빔이 통과 하도록 하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 컴퓨터를 통해 관찰된 레이저빔의 세기 중 가장 큰 값을 컴퓨터에 저장하는 제 3단계와, 상기 반응튜브를 챔버의 좌, 우측 관통구멍에 삽입하는 제 4단계와, 컴퓨터를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 그 세기가 상기 제 3단계에서 저장된 레이저빔의 세기와 가장 근접하도록 상기 반응튜브를 조절하므로써 상기 스키머콘의 중심구멍과, 상기 반응튜브의 분출구멍을 일렬로 정렬하는 제 5단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍조정시스템 및 그 조정방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템의 구성을 도시한 부분적인 평단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치에서 반응튜브를 분리한 후의 종단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치의 좌측면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치의 우측면도로서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍조정시스템은 도 4 내지 도 7에 도시한 바와같이 레이저빔 발생부(100)와, 미러부(200)와, 상, 하, 좌, 우측윈도우(440,430,410,420)와, 광감지부(800)와, A/D변환부(900)와, 컴퓨터(1000)로 구성되어 있다.

상기 레이저빔 발생부(100)는 측정용 레이저빔을 발생시키는 역할을 하고, 상기 미러부(200)는 상기 레이저빔 발생부(100)에서 발생되는 레이저빔의 경로를 조정하기위해 상기 레이저빔 발생부(100)에서 레이저빔을 입력받아 일정각도로 반사시켜 그 레이저빔의 경로를 조정하는 제 1미러(210)와, 상기 제 1미러(210)에서 레이저빔을 입력받아 일정각도로 반사시켜 그 레이저빔의 경로를 조정하는 제 2미러(220)로 구성되어 있다.

상기 상, 하측 윈도우(440,430)는 상기 챔버(300)를 외부의 상, 하측에서 관찰할 수 있도록 상기 챔버(300)의 상, 하측면(370,380)에 각각 설치되어 있는 투명창이고, 상기 좌, 우측 윈도우(410,420)는 상기 챔버(300)의 좌, 우측면(330,340)의 중심부에 각각 설치되어 상기 미러부(200)에서 유입되는 레이저빔을 투과시키는 투명창이다.

상기 광감지부(800)는 상기 우측 윈도우(420)의 표면 중앙에 장착되어 상기 반응튜브(700)를 통과하는 레이저빔을 검출하는 광감지센서이며, 지지대(342)에 의해 우측윈도우(420)의 표면에 고정되며, 상기 A/D변환부(900)는 상기 광감지부(800)에서 광감지신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 역할을 하며, 상기 컴퓨터(1000)는 상기 A/D변환부(900)에서 디지털화된 광감지신호를 입력받아 광의 세기를 측정하고, 이를 디스플레이하는 역할을 한다.

상기와 같은 요소들로 구성된 본 발명의 일실예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템을 이용한 미세구멍 조정방법에 대하여 다음도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍조정방법을 도시한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.

먼저, 스텝(S1)에서는 울트라토르피팅(720)을 풀어, 반응튜브(700)를 챔버(300)에서 분리시키고, 스텝(S2)에서는 레이저빔 발생부(100)에서 레이저빔을 발생시키고, 미러부(200)를 적당히 조절하여 좌측윈도우(410)에 레이저빔을 조사시킨후, 컴퓨터(1000)를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 상기 레이저빔의 세기가 최대가 되도록 상기 미러부(200)를 정밀하게 조정한다. 이때, 레이저빔이 스키머콘(600)의 중심구멍을 정확히 관통하는 것이다.

스텝(S3)에서는 상기 스텝(S2)에서 컴퓨터(1000)에 의해 관찰된 레이저빔의 최대세기를 저장하고, 스텝(S4)에서는 반응튜브(700)를 챔버(300)의 전, 후측 구멍(350,360)에 삽입하며, 스텝(S5)에서는 반응튜브(700)의 분출구멍(710)이 스키머콘(600)의 중심구멍(610)과 마주보도록 대략 조정하고, 상기 컴퓨터(1000)를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 그 세기가 상기 스텝(S3)에서 저장된 레이저빔의 세기와 가장 근접하도록 상기 반응튜브(700)를 조절한 후, 울트라토르피팅(720)을 잠근다. 이때는 상기 스키머콘(600)의 중심구멍(610)과 상기 반응튜브(700)의 분출구멍(710)이 일렬로 정확히 정렬된 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템 및 그 조정방법에 의하면 부정확한 종래의 육안 관찰에 의한 미세구멍조정이 아니라, 밀폐된 챔버내부의 미세한 구멍에 레이저빔을 조사하고, 생성되는 회절형태를 광센서로 확인하면서 미세구멍을 정렬하는 방식이므로 정확하고, 챔버의 분해/조립과정이 불필요하며, 또한 챔버내의 미세구멍통과시 중간에 이탈하여 발생하는 분석가스의 손실을 최소화 할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (5)

1. 측정용 레이저빔을 발생하는 레이저빔 발생부와, 상기 레이저빔 발생부에서 발생되는 레이저빔의 경로를 조정하는 미러부와, 스키머콘 및 반응튜브가 장착되는 챔버의 좌, 우 측면에 각각 설치되어 상기 미러부에서 유입되는 레이저빔을 투과시키는 좌, 우측 윈도우와, 상기 챔버내부를 외부의 상, 하측에서 관찰할 수 있도록 상기 챔버의 상, 하측면에 각각 설치된 상, 하측 윈도우와, 상기 우측윈도우에 부착되어 광을 검출하는 광감지부와, 상기 광감지부에서 광감지신호를 입력받아 디지털신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부에서 디지털화된 광감지신호를 입력받아 광의 세기를 측정하고, 디스플레이하는 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 하는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 미러부는 상기 레이저빔 발생부에서 레이저빔을 입력받아 일정각도로 반사시켜 그 레이저빔의 경로를 조정하는 제 1미러와, 상기 제 1미러에서 레이저빔을 입력받아 일정각도로 반사시켜 그 레이저빔의 경로를 조정하는 제 2미러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 좌, 우측 윈도우는 상기 챔버의 좌, 우측면 중앙에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광센서는 상기 우측 윈도우의 표면 중앙에 장착되는 것을 특징으로 하는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정시스템.
5. 반응튜브를 챔버에서 분리하는 제 1단계와, 레이저빔 발생부에서 레이저빔을 발생하여 미러부를 통해 챔버내에 조사하고, 컴퓨터를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 그 세기가 가장 큰 값이 되도록 상기 미러부를 조정하므로써 스키머콘의 중심구멍을 레이저빔이 통과 하도록 하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 컴퓨터를 통해 관찰된 레이저빔의 세기 중 가장 큰값을 컴퓨터에 저장하는 제 3단계와, 상기 반응튜브를 챔버의 좌, 우측 관통구멍에 삽입하는 제 4단계와, 컴퓨터를 통해 레이저빔의 세기를 관찰하면서, 그 세기가 상기 제 3단계에서 저장된 레이저빔의 세기와 가장 근접하도록 상기 반응튜브를 조절하므로써 상기 스키머콘의 중심구멍과, 상기 반응튜브의 분출구멍을 일렬로 정렬하는 제 5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 질량분석장치 챔버내부의 미세구멍 조정방법.

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