KR100332802B1 - Ｕｖ 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막성능 평가 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 챔버 내부의 진공도에 영향을 주지 않으면서 플라즈마로 연속 중합되는 고분자막을 갖는 시료의 표면 특성을 비접촉식으로 평가하기 위하여, 챔버 내부로 UV를 투과할 수 있는 투과부와, 상기 투과부의 직상에 설치되는 UV 측정 프로브와, 상기 UV 측정 프로브와 연결된 UV 스펙트로미터로 이루어지고, 상기 투과부는 챔버내의 진공도를 유지할 수 있도록 밀봉 설치되는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치에 관한 것이다.
종래에는 고분자 중합체를 합성하여 시료표면을 개질시키기 위하여, 높은 에너지(수십 keV ~ 수MeV)를 이용한 이온주입(ion implantation)이나 이온빔 조사(ion irradiation)방법을 이용하거나, 비교적 낮은 에너지(0 ~ 수keV)의 입자를 생성하는 이온원(ion source)을 이용하는 이온빔 스퍼터링(ion beam sputtering deposition)이나 다중 이온원 증착(multi ion beam deposition) 또는 이온도움 증착(ion assisted deposition)을 이용하여 고분자를 시료표면에 증착하는 방법을 사용하였다.
그러나 이러한 방법은 비교적 높은 에너지와 저진공상태를 요구하기 때문에, 고분자의 합성이 용이하지 않고, 소요되는 비용이 높은 단점이 있었다.
따라서, 낮은 에너지와 저진공상태에서 시료기판위에 고분자 중합체를 형성시킬 수 있는 플라즈마를 이용한 표면처리방법이 개발되었다. 상기 방법에서는, 챔버내에 진공을 인가하고, 합성하고자 하는 물질의 모노머(monomer)들로 된 반응성 가스를 일정량 챔버 내부로 주입한 후, 전력공급장치를 사용하여 직류 또는 고주파로 방전시키면, 그 반응성 가스의 플라즈마가 발생하고, 그 중 소정의 이온들이 시료기판 또는 전극으로 이동하여 그 위에 소정의 고분자 중합체를 합성시킨다. 이때, 반응가스의 종류 및 혼합비율, 직류전류·전압, 고주파전력 또는 증착시간 등에 따라 여러 가지 다양한 화학결합이 이루어져, 표면강도, 접착·흡착, 친수·소수성과 같은 필요한 물성을 가지는 고분자 중합물을 시료표면에 증착시킴으로써, 시료기판의 고유한 성질에는 영향을 주지 않고 시료표면을 개질시킬 수 있다.
이러한 플라즈마를 이용한 종래의 고분자 중합 장치는 도 1의 구성을 갖는다. 플라즈마를 이용한 고분자 중합은 가스 주입구 (7)와, 가스 배기구 (8)와, 진공 펌프 (9) 및 시료에 전위차를 발생시키는 전극 (3)을 갖는 중합 챔버 (1)내에서 이루어지고, 시료 (2)를 풀림 챔버 (4)에서 롤러 (6)를 거쳐 감김 챔버 (5) 방향으로 이송시키면서 진공 펌프 (9)를 기동시켜 챔버 내부의 압력을 조절하고 전극 (3)에 의해 시료에 전위차를 발생시키면, 가스 주입구 (7)를 통해 주입된 반응가스가 시료 (2) 표면상의 유도되면서 플라즈마가 방전된다. 플라즈마 방전시 반응가스들의 분자 결합이 끊어지게 되고, 끊어진 결합과 활성화된 양이온이나 음이온들이 결합하여 전극 사이로 진행하는 시료 (2) 표면에 고분자 중합물이 형성된다.
그러나, 이와 같이 연속적으로 처리되어 감김 챔버 (5)내에서 다시 코일 형태로 감기게 되는 시료 (2)의 표면에 중합된 고분자막의 성능을 평가할 필요성이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 연속적으로 처리되는 시료가 감김 챔버로 도입되기 전에 성능을 평가하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마를 이용한 표면처리장치의 모식도이다.
도 2는 UV 스펙트로미터 설치 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 3은 본 발명에 따라 UV 프로브 및 투과부가 설치된 예를 보여준다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1: 중합챔버 2: 시료
3: 전극 4: 풀림 챔버
5: 감김 챔버 6: 롤러
7: 가스 주입구 8: 가스 배기구
9: 진공펌프
이에, 본 발명은 챔버 내부로 UV를 투과할 수 있는 투과부와, 상기 투과부의 직상에 설치되는 UV 측정 프로브와, 상기 UV 측정 프로브와 연결된 UV 스펙트로미터로 이루어지고, 상기 투과부는 챔버내의 진공도를 유지할 수 있도록 밀봉 설치되는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치를 제공한다.
여기서, 상기 챔버는 홀을 갖고, 상기 투과부는 그 홀안에 상기 챔버의 진공도를 유지할 수 있도록 밀봉 설치되는 것이 바람직하고, 이 경우 상기 프로브의 높이를 조절할 수 있는 프로브 지지대가 챔버 외벽에 추가적으로 설치되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 여기서 상기 투과부는 수정 (SiO2) 또는 칼슘 불화물 (CaF2)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 발명자들은 플라즈마를 이용하여 재료 표면상에 고분자막을 중합하는 공정이 진행되는 중합 챔버내의 진공도가 유지되어야 한다는 점을 인식하고, 이와 같이 중합된 고분자막을 갖는 시료를 비접촉식으로 평가하기 위한 방법으로 UV 스펙트로미터 (UV spectrometer)가 바람직하다는 전제하에, 중합 챔버의 진공도에 영향을 주지 않으면서 비접촉식으로 중합된 고분자막의 성능을 평가할 수 있는 방법을 연구한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 비접촉식으로 시료 표면상에 중합된 고분자막의 성능을 평가하기 위한 방법으로는 UV 스펙트로미터를 이용하는 것이 가장 바람직하지만, 중합 챔버내의 진공도를 그대로 유지할 필요성이 있다. 따라서, 도 2에서와 같이 UV 프로브 (11)를 연속 플라즈마 중합 챔버 (1)와 감김 챔버 (5) 사이의 통로내에 부착하는 경우, 플라즈마 중합 챔버 (1)내의 진공도에 영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 중합 챔버내에 설치된 UV 프로브 (11)를 손쉽게 다루는 것이 어려워지게 된다. 여기서 상기 UV 프로브 (11)는 UV 스펙트로미터 (12)에 케이블 (13)을 통해 연결되어 있다.
따라서, 본 발명에서는 UV 프로브 (11)를 챔버 외부에 설치한 것을 특징으로 한다. 도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 모습이다. UV 프로브 (11)를 설치하기 위하여 챔버 외벽에 홀과 같은 구조를 만들고 앞에 투과부 (14)를 설치한 것이다. 이 투과부 (14)는 도 3에서 보는 것과 같이 투과부 지지대 (16)로 고정할 수 있게 되어 있으며, UV 프로브 (11)은 도 3에서 보듯이 UV 프로브 지지대 (15)에 고정되어 쉽게 UV 프로브 (11)의 높낮이를 조절할 수 있도록 되어 있다. 즉, 투과부 (14)는 챔버 내부의 진공도에 영향을 주지 않도록 밀봉 설치되어야 한다. 여기서는 투과부 지지대 (16)를 설치함으로써 밀봉 설치될 수도 있지만, 다른 형식으로, 예를 들면 챔버 외벽 자체에 투과부를 형성하는 것 역시 가능할 것이다. 또한, 도 3은 챔버 외벽에 홀과 같은 구조를 만드는 것을 예로 들고 있지만, 전술한 바와 같이 챔버 외벽 자체에 투과부를 형성하는 것 역시 가능하다. 이 경우에도 UV 프로브 (11)는 투과부 (14) 직상에 설치될 것이다. 이와 같이, 본 발명에서는 챔버 내부의 진공 상태에 영향을 주지 않으면서 손쉽게 UV 스펙트로미터를 다툴 수 있게 되었다. 또 다른 장점으로는 투과부의 설치에 의하여 UV 프로브 (11) 센서를 보호할 수 있게 되었다.
투과부의 재질은 UV 빛을 잘 투과할 수 있는 재질로 만들어야 한다. UV 스펙트로미터의 파장은 200 내지 900 nm 이므로 이 파장에 잘 투과하는 수정 (SiO2) 또는 칼슘 불화물 (CaF2)로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 챔버 내부의 진공도에 영향을 주지 않으면서 플라즈마로 연속 중합되는 고분자막을 갖는 시료의 표면 특성을 비접촉식으로 평가할 수 있게 된다.
Claims (4)
- 챔버 내부로 UV를 투과할 수 있는 투과부와, 상기 투과부의 직상에 설치되는 UV 측정 프로브와, 상기 UV 측정 프로브와 연결된 UV 스펙트로미터로 이루어지고, 상기 투과부는 챔버내의 진공도를 유지할 수 있도록 밀봉 설치되는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 챔버는 홀을 갖고, 상기 투과부는 그 홀안에 상기 챔버의 진공도를 유지할 수 있도록 밀봉 설치되는 것을 특징으로 하는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치.
- 제 2 항에 있어서, 추가적으로 상기 프로브의 높이를 조절할 수 있는 프로브 지지대가 챔버 외벽에 설치된 것을 특징으로 하는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과부는 수정 또는 칼슘 불화물인 것을 특징으로 하는 UV 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막 성능 평가 장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |