KR100273471B1 - 음극선루미느센스측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선 루미느센스 측정 장치에 관한 것으로, 특히 분말형 또는 박막형 형광체의 음극선 광 특성, 즉 방출 스펙트럼, 밝기, 색순도 등을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적인 형광체의 음극선 루미느센스 측정 장치는 전자총이 고정되어 형광체의 원하는 부위를 측정하고자 할 때 시료를 움직이거나, 시료 장착시 시료를 주사 된 전자총 위치에 놓아야 하는 어려움이 있다. 또한 방출 된 빛의 광 특성을 측정하기 위하여 분광기를 사용하는데, 진공 챔버의 검출장치를 통과한 빛 중 일부만이 분광기에 측정됨으로 측정 감도가 매우 떨어지는 단점이 있다.

본 발명에서는 한꺼번에 많은 시료를 부착 할 수 있으며, 진공 챔버의 윈도우를 통과한 빛을 집속렌즈 장치로 집속시켜 방출 빛을 측정하므로써 감도를 높힐뿐만 아니라 정확하게 측정할 수 있도록 하였다. 또한 다수의 검출창을 가지고 있으므로 시료를 투과한 빛 및 시료에서 반사된 빛을 다수의 광 측정기기로 동시에 측정할 수 있으며, 색도기를 장착하여 휘도와 색순도를 동시 측정할 수 있도록 하였다.

Description

음극선 루미느센스 측정 장치{Cathodoluminescence measurement system}

본 발명은 음극선 루미느센스(Chathodoluminescence) 측정 장치에 관한 것으로, 특히 분말형 또는 박막형 형광체의 음극선 광 특성, 즉 방출 스펙트럼(emission spectrum), 밝기(brightness), 색순도(CIE coordinate) 등을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

음극선 튜브(Cathode ray tube)나 저 전계 방출 디스플레이(FED)용 형광체의 광 특성은 디스플레이에서 매우 중요하다. 따라서, 고 휘도, 고 색순도의 형광체를 개발하기 위해서는 다양한 분석 방법을 사용하여 그 광 특성을 조사하여야 한다. 특히, 색순도, 휘도, 방출 스펙트럼 등의 형광 특성을 정확하고 빠르게 측정하는 것이 매우 중요하다.

일반적인 형광체의 음극선 루미느센스 측정 장치는 전자총(electron gun)이 고정되어 있어, 형광체의 원하는 부위를 측정하고자 할 때 시료를 움직이거나 시료 장착시 시료를 주사되는 전자총 위치에 놓아야 하는 단점이 있다. 또한 방출된 빛의 광 특성을 측정하기 위하여 분광기를 사용하는데, 진공 챔버의 검출창을 통과한 빛 중 일부만이 분광기에 측정됨으로 측정 감도가 매우 떨어진다.

도면을 통하여 종래의 음극선 루미느센스 측정 장치를 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 종래의 음극선 루미느센스 측정 장치의 구성도로써, 분말형 또는 박막형 형광체의 음극선 루미느센스를 측정하기 위한 장치이다. 이 측정 장치는 도면에 도시된 것과 같이, 진공 챔버(11)의 진공도를 유지하는 터보 분자 펌프(12) 및 로터리 펌프(13)로 이루어진 진공펌프 시스템과, 진공 챔버(11)에 고정되어 장착된 전자총(14) 및 시료의 투과된 빛을 측정하기 위하여 전자총(14)과 시료 장착대(15)의 일직선 상의 챔버(11) 측벽에 형성된 검출창(16)으로 구성된다. 이 투과된 빛은 분광기(17)로 입사되어 형광체의 음극선 루미느센스를 측정하게 된다. 시료에서 반사된 빛을 측정하기 위해서 또다른 검출창(18)을 구성하여 광 특성을 측정하기도 한다. 이러한 종래의 장치는 주로 시료를 한 개씩 장착하여 측정하는데, 다수의 시료를 측정하는 경우에는 원하는 진공도를 얻기 위하여 장시간이 소요될 뿐 아니라, 방출된 빛 중의 일부만이 분광기에서 검출되므로 감도가 떨어지는 단점이 있다. 또한 전자총(14)이 챔버(11)에 고정되어 있으므로, 형광체의 원하는 부위를 측정하고자 할 때 시료를 움직이거나, 시료 장착시 시료를 주사 된 전자총(14) 위치에 놓아야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하여 다수의 시료를 동시에 장착할 수 있고, 원하는 시료 부위에 전자를 주사할 수 있으며, 측정 감도 및 정확도를 높일 수 있는 음극선 루미느센스 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음극선 루미느센스 측정 장치는, 다수의 검출창이 부착된 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 장착되어 상, 하, 좌, 우로 이동이 가능한 전자총과, 상기 진공 챔버 내에 장착되어, 다수의 시료 장착이 가능하고 시료 장착대 회전기와 연결되어 360 °회전이 가능한 시료 장착대와, 상기 진공 챔버의 검출창에 부착된 집속렌즈를 갖는 광 집속렌즈 장치와, 상기 광 집속렌즈 장치에 광섬유로 연결되어 시료의 광 특성을 측정하는 광 측정 기기로 구성된 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 음극선 루미느센스 측정 장치의 구성도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 루미느센스 측정 장치의 구성도.

도 3은 도 2a의 A-A를 따라 절단한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 루미느센스 측정 장치의 광 집속렌즈 장치 구성도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉

11 및 21 : 진공 챔버 12, 13 및 22 : 진공 펌프 시스템

14 및 23 : 전자총 15 및 24 : 시료 장착대

16, 18, 25 및 26 : 검출창 17, 29 및 45 : 분광기

27 : 색도기 28 : 광 집속렌즈 장치

30 : 전류 측정기 31 : 시료 장착대 회전기

41, 42 및 43 : 광 집속 렌즈 44 : 광섬유

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 루미느센스 측정 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 A-A를 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 루미느센스 측정 장치의 광 집속렌즈 장치 구성도이다.

먼저 도 2a에 도시된 것과 같이, 10^-7Torr 이하의 진공을 유지할 수 있도록 이온 펌프(ion pump), 터보 분자 펌프(turbo molecular pump) 및 로터리 펌프(rotary pump)로 이루어진 진공 펌프 시스템(22)이 진공 챔버(21)에 장착되고, 전자총(23)은 상, 하, 좌, 우로 움직일 수 있어 원하는 시료 부위에 전자 빔(electron beam)을 조사할 수 있도록 한다. 시료 장착대(24)는 다수의 시료 장착이 가능하도록 구성하고, 광 집속렌즈 장치(focusing lens system ; 28)를 이용하여 검출창을 통과한 빛을 집속시켜 분광기(spectrophotometer ; 29)에서 측정되도록 한다.

특히, 시료 장착대(24)는 도 3에 도시된 것과 같이, 시료 장착대 회전기(31)를 이용하여 360。까지 회전 가능하도록 구성한다. 따라서 다수가 장착된 시료중 원하는 시료를 선택하여 측정할 수 있다.

상기와 같이 다수의 시료장착 영역을 구비하여 이를 회전시킴으로써 상기 전자총(23)의 전자 빔 주사위치로 시료를 이동시킬 수 있는 상기 시료장착대(24)는 다양한 형태로 구성될 수 있는 데, 이에 대한 예를 도시한 것이 도 2b이다. 상기 도 2b에 도시한 바와 같이, 시료장착대(24)는 원형으로 패널의 가장자리를 따라 다수의 시료장착부가 위치되도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 구성됨에 따라 사용자는 시료장착대(24)를 회전하면서, 원하는 시료가 장착된 시료장착부가 전자총(23)의 전자 빔 주사위치로 이동되게 할 수 있다.

이러한 장치의 장점은 원하는 진공도를 얻기 위한 최소 진공 소요 시간이 시료의 갯수와 크게 상관 없으므로, 한 번에 다수의 시료를 장착함으로써 시료당 진공 유지 시간을 단축하는데 있다.

전자 빔 조사에 따라 시료에서 방출된 빛은 광 집속렌즈 장치(28)을 사용하여 검출창을 통과한 빛을 분광기(29)에 많이 도달하게 하므로서 검출 한계를 높힐 수 있다. 또한 다수의 검출창(25 및 26)을 구성하여 동시에 다양한 광 특성을 측정할 수 있도록 한다. 즉, 시료를 투과한 빛의 특성은 전자총과 일직선 상에 형성된 검출창(25)을 통해 측정하고, 시료에서 반사된 빛의 특성은 또다른 검출창을 통하여 색도계(chromameter ; 27)로 입사시켜 휘도와 색순도등 다양한 광 특성을 동시에 측정할 수 있다.

도 4는 검출창을 통과한 발광 빛(emission light)을 다수의 광 집속렌즈(41, 42 및 43)를 이용하여 집속시켜 광섬유(optical fiber ; 44)를 통하여 분광기(45)에 입사되도록 하는 광 집속렌즈 장치이다. 이 장치를 이용하므로써 검출창을 통과한 빛을 집속시켜 광 측정 장치에 전달하므로써 감도와 신뢰성을 향상시킨다.

따라서 본 발명에서 제안된 장치를 사용하므로써, 다수의 시료를 장착하여 시료당 측정 시간을 줄이고, 검출창을 통과한 빛을 광 집속렌즈 장치로 집속시켜 분광기에 도달하게 하므로써 검출 감도를 높일 수 있다. 또한, 다수의 검출창을 통하여 동시에 다양한 광 특성 측정이 가능한 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 첫 째, 한꺼번에 많은 시료를 부착할 수 있으므로 시료당 측정 시간을 줄일 수 있다. 둘 째, 진공 챔버의 검출창을 통과한 빛을 광집속렌즈 장치로 집속 시켜 방출 빛을 측정하므로써 감도를 높힐 수 있을 뿐만 아니라 정확하게 측정할 수 있다. 셋 째, 다수의 검출창을 가지고 있으므로 시료를 투과한 빛, 시료에서 반사된 빛을 분광기로 동시에 측정할 수 있으며, 색도계를 장착하므로서 휘도와 색순도등 다양한 광 특성을 동시에 측정할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 음극선 루미느센스 측정장치에 있어서,

   내부가 진공상태인 진공 챔버와,

   상기 진공 챔버를 원하는 진공도로 유지시키는 진공펌프 시스템과,

   상기 진공 챔버의 일축에 고정 설치되어 전자 빔을 조사하는 전자총과,

   상기 진공챔버의 내부에 설치되며, 회전시 상기 전자총의 전자 빔 조사위치로 선택적으로 이동될 수 있는 다수의 시료장착부를 구비하는 시료장착대와,

   상기 진공 챔버를 통해 상기 시료장착대와 연결되어, 상기 시료장착대를 사용자에 의해 회전가능하게 하는 조작부인 시료장착대 회전기와,

   상기 진공챔버의 표면에 설치되며, 상기 전자총의 전자 빔 조사위치에 장착된 시료로부터 반사되거나 투과된 광이 외부로 배출될 수 있도록 하는 다수의 검출창과,

   상기 다수의 검출창 중 어느 하나에 연결되어, 외부로 배출되는 광을 집속하는 집속렌즈 장치와,

   상기 광 집속렌즈 장치에 광섬유로 연결되어 광 집속렌즈로부터 출력되는 광을 통해 시료의 광특성을 측정하는 광 측정 기기로 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선 루미느센스 측정장치.

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