KR100609396B1 - 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스식별장치 내부에 설치되는 드리프트 튜브 장치에 관한 것으로서, 시료 이온의 드리프트 튜브 내부로의 인입을 규제하는 제1게이트와 드리프트 튜브를 통과한 이온을 콜렉트로 안내하는 제2게이트, 그리고 제1게이트와 제2게이트 사이의 링전극과 링절연체를 일체형으로 만든 드리프트 튜브장치에 대해 개시한다. 본 발명의 드리프트 튜브장치 내부의 높은 전기장은 제1게이트에서 제2게이트로 이온이 가속하는 방향으로 그 크기가 점점 작아지도록 특정한 전압구배를 갖도록 하며, 드리프트 튜브의 외주면 상에는 히터저항을 부착하거나 히터모듈을 프린팅함으로써 드리프트 튜브장치의 열효율을 향상시킨다.
가스식별장치, 이온 필터, 이온 이동도, 전기장, 세라믹 히터

Description

일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치{A DRIFT TUBE APPARATUS OF ONE BODY SEALING STRUCTURE}
도 1은 본 발명이 사용되는 가스 식별 장치 일례의 개략적인 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 식별 장치에 채용되는 이온 필터부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시례의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 도 3의 제1게이트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4(b)는 도 3의 제2게이트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 따른 일 실시례의 보다 개선된 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시례의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 개략적인 사시도이다.
※ 위 참조도면은 본 발명의 이해를 돋구기 위해 첨부된 것으로서, 도면에서 나타나는 구체적인 형상이나 크기 등에 의해 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니함을 밝힌다.
본 발명은 가스를 탐지하고 식별하는 장치에 내장되는 드리프트 튜브장치에 관한 것이다. 가스 식별 장치에 대해서는 공개되지 않은 본 발명가의 대한민국 특허출원 제10-2005-48716호에 개시되어 있다.
가스 식별 장치는, 가스를 탐지하고 식별하는 장치로서, 휴대용으로 용이하게 소지하면서 공기 중의 가스 화합물의 존재를 탐지하고, 탐지된 가스 화합물을 식별함으로써, 유사시 또는 테러시에 사용될 수 있는 화학작용제의 피해를 예방하고, 폭발물과 같은 유해한 물질을 탐지할 뿐만 아니라, 기타 공기 중에 포함되어 있는 화합물 중 특정한 가스를 탐지하고 식별하는 장치이다.
도 1은 이러한 가스 식별 장치의 일례의 내부 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 이러한 예의 가스 식별 장치는 가스 흡입부(1), 시료채취부(2), 이온화부(3), 이온필터부(4), 메인회로부(5), 내부정화부(6), 펌프(7), 전원부(8), 외부 표시수단(9), 밸브(10) 및 배출부(11)를 포함하여 구성된다. 가스 흡입부(1)는 측정하고자 하는 위치에서의 공기를 흡입하며, 시료채취부(2)는 흡입된 공기 중 소량의 가스 시료를 채취하고, 이온화부(3)는 채취된 가스 시료에 대하여 예컨대 고에너지를 가함으로써 플라즈마 상태로 만들어 가스 시료를 이온화하며, 이온필터부(4)는 상기 이온화부(30)에서 들어온 이온화된 가스 시료를 정량적으로 분석하기 위한 이온필터이며, 또한 메인회로부(5)는 상기 이온필터부(4)의 콜렉터로부터 전달받은 각각의 화합물들의 이온질량들의 전기신호를 증폭, 변환, 해석하고, 그 정보를 표 시수단(9)에 표시하며, 그 정보에 기초하여 가스 식별 장치의 동작을 제어하고, 내부 정화부(6)는 식별 장비의 내부를 정화하는 기능을 수행하기 위하여 이온필터부(4) 및 시료채취부(2) 근방과 배관으로 연결되어 있다. 한편, 전원부(8)는 식별 장비의 전체 전원을 제공하며, 펌프(7)는 메인회로의 제어명령에 따라 내부순환 시스템의 순환동력 및 외부 시료 흡입 동력을 제공하게 된다.
상기 이온화부(3)는 양이온 또는 음이온을 생성한다. 상기 시료채취부(2)를 통해 채취된 가스 시료 분자는 공기펌프에 의해서 흡입되어 이온화부(3)로 들어가 이온화원에 의해 분자들은 이온화되고, 이때 양이온 또는 음이온을 생성하게 된다.
플라즈마 크로마토그래피에서 도입되는 기체시료를 이온화시키기 위해서는 높은 주파수를 갖는 레이저 혹은 자외선 영역의 빛을 이용하여 대상 가스시료의 이온화준위 이상으로 분자들을 여기 시키거나, 글로우 방전 혹은 코로나 방전 등의 방법을 이용하여 이온화된 완충기체와 시료 기체의 충돌에 의하여 대상 가스시료를 이온화시키는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 높은 에너지 (일반적으로 70 eV 정도)를 갖는 전자빔을 이용하여 이온화시키는 방법도 사용할 수 있다. 이들 방법들 중 방전이나 전자빔에 의한 방법들은 장치에 사용되는 전압공급장치의 크기가 매우 커서 휴대용 플라즈마 크로마토그래피 시스템에는 적용하기 어려운 실정이다. 예를 들어서 전자빔을 이용한 electron impact 이온화의 경우에는 전자를 발생시키는 필라멘트는 그 크기가 매우 작으나, 필라멘트를 가열하는데 사용되는 전원공급장치는 수 암페어 정도의 출력을 발생시킬 수 있어야 하며, 이러한 장치는 통상적인 플라즈마 크로마토그래피 장치 자체보다 큰 경우가 대부분이다. 이에 반하여 레이저나 자외선 램프를 이용한 광화학적인 이온화 방법들은 이온화 장치의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이온화 방법의 일 실시형태로서, Ni-63 방사성 동위원소를 이용할 수 있다. 이 실시형태에서는 가스 시료를 이온화부 내부로 흡입하는 가스 흡입홀과 방사성 동위원소 지지대 및 반응영역부가 일체로 형성되어 균일 고전압을 인가해 줄 수 있는 구조를 가지며, 이온화부 내부의 양쪽에 장착된 Ni-63 방사선원이 유입된 가스 시료에 약 67KeV의 고에너지를 연속적으로 방출함으로써 유입된 대상 가스 시료를 이온화하고, 가스 흡입홀에 형성된 리펠러에 의해 이온화된 가스시료를 반응영역부 쪽으로 밀어 넣게 된다.
한편, 코로나 방전법은 재봉바늘 형태의 금속전극 tip에 3 ~ 6 kV를 걸어주어 샘플링 오리피스(sampling orifice) 사이에 방전을 일으켜서 분자이온을 생성한다. 이때 시료의 분자이온은 전극과 오리피스 사이에서 생성되며 시료의 운반기체는 연속적으로 전극 주위를 통과하여서 이온화가 일어나게 된다. 코로나 방전법은 Ni-63 방사선원과 거의 유사한 reactant ion spectrum을 얻지만 Ni-63 방사선원과 비교하여 많은 reactant ion intensity를 생성하므로 이온화 효율은 훨씬 높다. 고감도의 분석을 위한 전극의 재질로는 이리디움(iridium)이 사용되며 전극과 샘플링 오리피스의 간격은 약 5 ~10 mm이며 걸어주는 방전전압에 따라 최적화되어야 한다. 반응속도를 높이기 위하여 시료공기의 주입속도를 빠르게 해주어야 한다. 코로나 방전의 방전전류는 약 수십 μA이며 방전전류를 안정화시키기 위하여 수백 MΩ 이상의 고저항을 고전압 전원공급장치에 직렬로 연결해준다. 코로나 방전 소스와 이 온이동도 센서를 결합시킨 질량분석법의 각 조건에서 구한 스펙트럼의 정확한 분석을 위해서는 이온이동도 센서를 quadrupole 질량분석기와 결합하여 각 피크(peak)에 해당하는 분자를 정확히 판별하여야 하며 그리하여 각 시료의 여러 측정조건에 대하여 표준 스펙트럼 데이터베이스를 작성할 수 있다. 코로나 방전법은 전극에 걸어주는 고전압의 전위에 따라 양이온 모드와 음이온 모드로 나누어진다.
한편, 자외선 램프를 이용한 이온화 방법으로서, 펄스형 자외선 램프를 사용할 수 있다. 10.6 eV 의 자외선을 발생시키는 자외선 램프를 이용하여 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene) 등의 유기화합물을 이온화시켜서 플라즈마 크로마토 그래피로 분석하는 것이 알려져 있다. 일반적으로 벤젠계 화합물들의 이온화 준위는 약 6~7 eV 정도로서 10.6 eV는 이온화시키기에 충분한 에너지가 있는 것을 알 수 있다. 이 자외선 램프는 크기가 매우 작아서 기존 플라즈마 크로마토 그래피 장치의 크기를 거의 변화시키지 않으면서도 효과적으로 이온화시킬 수 있는 방법으로 고려된다.
이렇게 생성된 이온은 이온 필터부(4) 내부의 전기장에 의해서 컬렉터 쪽으로 이동하게 된다.
도 2는 가시식별장치에 채용되는 이온필터부(4)의 개략적인 구성을 나타내고 있다.
이온필터부(4)는 상기 이온화부(3)에 의해 이온화된 가스 시료가 유입되며, 내부에 이온필터가 가득 차 있는 것으로서, 다수의 링전극(42)이 구성되어 있는 드리프트 영역이 형성되어 있다. 상기 이온화부(3)에서 유입되는 가스 시료의 이온화 된 화합물 분자의 유입량은 제 1 게이트(41)에 의해 조절되는데, 이 제 1 게이트(41)는 셔터 그리드로서 전기적인 신호에 의해 수백 ㎲ 동안 개방되어 이온화된 화합물 분자의 유입량을 일정하게 유지한다. 드리프트 영역에는 고전압의 전기장이 형성되어 있으며 이온화된 화합물 분자들이 각각 다른 이온 이동도를 가지면서 컬렉터(44)로 드리프트(drift)한다. 드리프트 영역과 컬렉터(44) 사이에는 어퍼쳐 그리드인 제 2 게이트(43)가 형성되어 있으며, 이는 외부에서 발생되어 유입되는 노이즈를 제거하고, 드리프트 영역을 통과한 이온이 컬렉터(44)에 도달할 때까지 일정한 전기장을 유지하여 보다 정확한 측정이 가능하게 한다.
그리고 상기 컬렉터(44)는 금 도금된 스테인리스 스틸로 설계된 전도성 판이며 이온 이동도관 내에 절연되어 삽입되며, 컬렉터에 도달한 이온 질량에 따라 고유의 전류 펄스를 생성한다. 이 조립체는 드리프트 영역에 의해 생기는 전기적인 잡음을 감쇄시켜 주는 제 2 게이트의 뒤에 장착되어 있다. 컬렉터가 생성하는 전류 펄스는 작용제를 이온 이동도관 안으로 들어갈 수 있도록 해주는 제 1 게이트(셔터 그리드)에 의해 발생되는 트리거 신호의 뒤에 나타난다. 작용제의 이동도가 낮으면 펄스는 공기이온에 비하여 뒤에 나타나고 이동도가 높으면 펄스는 공기이온에 대하여 앞쪽에 나타나게 된다. 하지만 이 펄스는 매우 미약한 신호이기 때문에 육안으로 관찰이 불가능함으로 메인회로부(5)의 OP-AMP와 같은 증폭수단(51)에 의하여 증폭하고, 이를 신호처리수단(52)에 의해 처리하여 표시수단에 표시한다.
본 발명은 이러한 구조의 가스 식별 장치 중에서, 상기 이온필터부(4)의 드 리프트 튜브장치에 대한 것이다. 드리프트 튜브장치는 이온화부에서 이온화된 양이온 또는 음이온을 일정한 전장구배를 유지하면서 컬렉터쪽으로 이동시켜줄 필요가 있으며, 가스 식별장치의 전체 조립구조를 고려할 때 최대한 간명한 구조일 필요가 있다. 종래에는 이온필터부의 실링을 위하여 이중 실링 구조의 드리프트 튜브장치를 채택하여 왔으나, 이중 실링 구조는 드리프트 튜브장치 자체의 크기뿐만 아니라, 가스식별장치의 전체 사이즈를 증가시키는 문제점이 있다. 또한 이중실링 구조는 드리프트 튜브장치가 이중으로 실링되기 때문에 그것을 제조함에 있어 다소 복잡하고 비용도 높게 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 개량된 일체형 드리프트 튜브장치를 제공한다.
이온화부에서 이온화된 가스 화합물의 양이온 또는 음이온을 드리프트 튜브장치를 통과시킴에 있어서, 일정한 전장구배를 형성하여 보다 정확한 화합물의 검출 및 측정이 가능하도록 함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 드리프트 튜브장치의 이온화 효율을 높일 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
경제적으로 보자면, 보다 간단한 구조의 드리프트 튜브장치를 제공함으로써 제조에 편리성 및 제조단가의 절약을 제시함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 그 일실례를 통해, 공기 중의 가스 화합물의 정량분석 및 식별을 수행하는 가스 식별 장치의 내부 이온필터의 드리프트 튜브장치에 있어서,
다수의 세라믹 링절연체와; 상기 각 세라믹 링절연체의 사이에 링절연체의 지름과 동일한 지름으로 금속실링으로 접합되며, 링절연체와 교대로 적층되고 실링되어 하나의 관상 튜브를 형성하는, 다수의 링전극과; 상기 관상튜브의 입구로서, 이온화된 가스 시료 분자를 상기 관상튜브 안으로 인입하는 것을 규제하는 제 1 게이트와; 상기 관상튜브의 출구로서, 상기 관상튜브에서 가속화된 이온이 통과하는 제 2 게이트와; 상기 관상튜브에 적층된 상기 링전극 사이마다 형성되어 링전극에 전기적으로 연결되는 분압고저항으로서, 그 분압고저항의 크기가 이온이 가속화되는 방향으로 단계적으로 작아지도록 상기 관상튜브 외주면 상에 부착되는 다수의 분압고저항;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시례를 통해, 공기 중의 가스 화합물의 정량분석 및 식별을 수행하는 가스 식별 장치의 내부 이온필터의 드리프트 튜브장치에 있어서,
관상튜브 모양의 세라믹 링절연체와; 상기 세라믹 링절연체에 내부면에, 상기 세라믹 링절연체에 내부면에, 균일하게 도포되는 저항도포층과; 상기 관상튜브의 입구로서, 이온화된 가스 시료 분자를 상기 관상튜브 안으로 인입하는 것을 규제하는 제 1 게이트와; 상기 관상튜브의 출구로서, 상기 관상튜브에서 가속화된 이온이 통과하는 제 2 게이트; 및 상기 관상튜브의 한쪽 끝에서 상기 제 1 게이트와 상기 세라믹 링절연체 사이에 금속접합되는 링전극과, 상기 관상튜브의 다른 한쪽 끝에 형성되며 상기 제 2 게이트가 상기 세라믹 링절연체에 금속접합되도록 하는 링전극;을 포함하여 구성되는 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치를 제공한다.
바람직하게는, 위와 같은 본 발명의 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치의 바람직한 실시례를 통해, 상기 관상튜브 외부 표면에 부착되는 히터저항 또는 프린팅된 히터모듈을 더 포함함으로써 열효율을 향상시키는 것이 좋다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 원칙적으로 관련된 공지기능 혹은 공지 구성 등 이미 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한 설명이 편의를 위하여 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성은 동일한 참조번호를 부여한다.
-제1실시례-
도 3은 본 발명의 일시례의 드리프트 튜브장치(100)의 개략적인 단면구성을 나타내고 있다.
드리프트 튜브장치(100)는 다수의 세라믹 링절연체(20)와 다수의 링전극(21)이 동일한 지름을 가지면서 교대로 적층되고 실링된다. 절연체(20)와 전극(21)은 링상이며, 적층된 전체 드리프트 튜브장치(100)는 관상튜브 모양이다.
코로나 방전 등에 의하여 이온화된 시료는 드리프트 튜브장치(100) 내에서 가속화되어 컬렉터 쪽으로 이동한다. 이온화된 시료가 효과적으로 가속화되기 위해 서는 드리프트 튜브장치(100) 내에 고전압의 전기장에 걸려야 하며, 시료가 들어오는 입구에서 시료가 나가는 출구 방향으로 전기장의 세기가 작아져야 한다. 즉, 일정한 전장구배가 드리프트 튜브장치(100) 내에 형성될 필요가 있으며, 이를 위하여, 적층된 단위 링전극 간에 걸리는 전기장의 세기를 분압고저항(22)에 의하여 조절한다.
드리프트 튜브장치(100)의 입구인 제1게이트(41)에서 드리프트 튜브장치(100)의 출구인 제2게이트(43) 방향으로, 예컨대 분압고저항 R1, R2, R3에 있어서, 그 저항의 크기는 "R1＞R2＞R3"의 관계가 되며, 따라서 R1과 연결되는 링전극(21) 간의 전기장의 크기 E1, R2과 연결되는 링전극(21) 간의 전기장의 크기 E2, R3과 연결되는 링전극(21)간의 전기장의 크기 E3를 비교하면, "E1＞E2＞E3"의 관계가 성립된다.
이러한 분압고저항(22)는 드리프트 튜브장치(100)의 외주면의 특정부위에 부착된다. 각각 개별적으로 납땜 부착될 수도 있으나, 하나의 부착부재(23)를 통해 모든 분압고저항(22)을 적층된 개별 링전극(21)과 전기적으로 연결되도록 하면서 동시에 부착한다.
한편, 관상튜브인 드리프트 튜브장치(100)의 양끝에는 2개의 게이트가 접합된다.
제1게이트(41)는 가스시료 분자의 양이온 또는 음이온을 상기 드리프트 튜브장치(100)안으로 인입하는 것을 규제한다. 이러한 제1게이트(41)는 평행한 선들이 교대로 있는 2장의 어레이로서 특정 전압을 가해 이온들이 드리프트 영역으로 흘러들어가게 되고, 다른 전압을 가해 이온의 이동방향이 편향되도록 하여 드리프트영역으로의 인입을 규제한다.
본 발명에서 결합되는 상기 제1게이트(41)의 구체적인 구조는 도 4(a)에 도시되어 있다. 제1게이트(41)는 2개의 어레이(410)(420)로 이루어지며, 양측의 어레이(410)(420) 사이에 존재하는 게이트를 두고, 일측의 어레이(410)의 다수의 전극편(411)들은 게이트를 가로질러 타측의 어레이(420)로 뻗쳐 있고(닿지 않는다), 타측의 어레이(420)의 다수의 전극편(421)들은 게이트를 가로질러 다시 일측의 어레이(410)로 뻗쳐 있지만 역시 닿지 않도록 구성된다. 이렇게 전극편(411)(421)들이 교대로 촘촘히 그물망을 설치하는 까닭은, 드리프트 튜브장치(100) 안으로 시료 이온들이 들어가는 것을 규제할 때에(즉 게이트를 닫을 때에), 시료 이온들이 게이트를 가로지르는 상기 전극편(411)(421)들에 충돌하여 튜브장치 안으로 들어오지 못하도록 하기 위함이다. 예컨대 제1게이트(41)의 2개의 어레이(410)(420) 중 한쪽에 특정 기준전압을 인가하고 다른 어레이에는 다른 크기의 전압을 인가하면 상기 시료분자의 이온들은 상대적으로 전압이 낮은 어레이에 충돌하여 드리프트 튜브장치(100) 안으로 들어가는 것이 차단되는 원리이다.
도 4(b)는 드리프트 영역을 통과한 이온들이 튜브 밖으로 탈출하여 증폭을 위해 컬렉터쪽으로 모이도록 하는 제2게이트(43)의 구조를 개략적으로 나타내고 있다. 원형 내부에는 정육각형 모양의 홀들이 촘촘히 구성된다.
도 5는 도 3의 구성을 바탕으로 하여 열효율을 증가시키기 위하여 제안된 본 발명의 다른 실시례를 나타내고 있다.
이온화부에서 이온화된 시료 분자의 양이온 또는 음이온은 드리프트 튜브장치(100)의 입구링(19)를 통해 인입되어 2개의 어레이(410)(420)로 이루어진 제1게이트(41)를 통과하여 튜브 안으로 들어간다. 시료 이온은 다수개의 링절연체(20)가 적층되고, 그 적층된 링절연체(20) 사이 사이에 링전극(21)이 금속접합 되며 실링되어 있고, 외주면 상에는 분압고저항(22)이 부착되어 있으며, 계단식으로 떨어지는 일정한 크기의 전압구배가 형성되어 있는 이온필터를 통과한다. 이때 열효율을 높이기 위하여 드리프트 튜브의 외부 표면상에 미리 결정된 크기를 갖는 히터저항(50)를 부착하고 이를 전압인가장치와 전기적으로 연결한다. 히터저항을 통해 발생된 열은 드리프트 튜브 안의 온도를 상승시켜주며, 이로써 드리프트 튜브장치(100)의 열효율을 증가시켜준다.
-제2실시례-
도 6 및 도 7은 일체형 드리프트 튜브장치(100)의 다른 실시례의 개략적인 구성을 나타낸다.
본 실시례의 드리프트 튜브는 입구링(19), 제1게이트(41), 금속링전극(21), 세라믹 절연체(25), 금속링전극(21), 제2게이트(43), 출구링(24)이 실링접합된 하나의 일체형 드리프트 튜브장치이다. 이러한 실시례는 상기 링전극(21)과 세라믹 링절연체(20)의 적층구조의 각 단위 층마다 금속 실링 접합에 만전을 기하여야 하 는 제1실시례보다 양쪽 끝의 링전극(21)을 제외하고는 그 안쪽에 별도의 접합층을 갖지 않기 때문에 실링의 면에서 더욱 우수하다.
양끝을 제외하고 원형 관상의 드리프트 튜브는 세라믹 절연체(25)로 이루어진다. 그러나 세라믹 절연체(25)의 내부는 그림에서는 도시하지 않았으나, 저항층이 도포되어 있다. 세라믹 절연체(25) 내부에 액체저항물질을 균일하게 도포한 후 900℃ 정도의 고온에서 대략 30분 동안 가열 건조하여 저항도포층을 형성한다. 그리고 이 저항도포층은 드리프트 튜브의 양쪽 끝에 금속 접합되는 링전극(21)과 전기적으로 연결되며, 양 전극에 사이에 걸리는 고전압을 통해 튜브 내부에는 높은 전기장이 형성된다. 드리프트 튜브의 한쪽 끝은 고전압이 걸리고 다른 쪽 끝은 그라운드 전위로 되기 때문에, 드리프트 튜브 내에서 균일하게 도포되는 저항물질로 인하여 튜브 내의 전기장도 일정한 기울기의 전압구배를 갖게 된다.
한편, 본 실시례에서는 위 제1실시례와는 달리 세라믹 절연체(25)가 링전극과 교대로 적층되는 구조가 아니라, 관상튜브 형태의 단일 세라믹 절연체(25)로 이루어졌기 때문에, 드리프트 튜브장치의 열효율을 증가시키기 위한 수단을 제1실시례와 달리 강구할 수 있다. 즉 세라믹 절연체(25)의 외주면의 특정 부위에 소정의 저항값을 갖는 히터모듈(51)을 프린팅하는 것이 가능하고, 세라믹 절연체(25)의 외주면에 직접 프린팅된 상기 히터모듈(51)을 전원과 전기적으로 연결하여, 전도에 의해 발생하는 열을 통해 드리프트 튜프 내의 이온필터의 기능을 더욱 활성화할 수 있다. 제1실시례의 경우에는 적층된 링전극(21)의 존재 때문에 드리프트 튜브 외주면상에 히터모듈을 프린팅할 수는 없고 소정의 크기를 갖는 히터저항을 부착할 수 있을 뿐이다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시례에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서의 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.
이상에서 상세히 밝힌 본 발명에 따르면, 이온화부에서 이온화된 가스 화합물의 양이온 또는 음이온을 드리프트 튜브장치를 통과시킴에 있어서, 계단식으로 드리프트 튜브 내부의 전기장 크기의 차이를 만들기 위하여, 일정한 전장구배를 형성하고, 이를 통해 드리프트 튜브 내의 이온필터들과의 반응 및 시료 이온들의 가속을 더욱 원활하게 하는 효과가 있다. 이를 통해 시료 화합물의 정확한 검출 및 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 드리프트 튜브장치를 이온화된 시료분자의 양이온 또는 음이온의 인입을 규제하는 제1게이트부터 개별 이온 이동도에 따라 가속된 이온들을 콜렉트로 방출되도록 안내하는 제2게이트까지를 하나의 구성요소로서 일체로 만들었기 때문에, 제조에 간편함이 있으며, 경량화를 도모할 수 있고, 무엇보다 물 또는 오염물질로부터의 실링대책이 유리하다.
또한, 드리프트 튜브 외주면에 별도의 히터저항 또는 히터모듈을 부착하거나 프린팅하고 이를 전원과 전기적으로 연결함으로써 드리프트 튜브 내의 열효율을 높 이고, 이온필터와의 반응 및 이온 가속의 활성화하여 가스 식별 장치의 성능향상에 기여할 수 있다.
본 발명의 효과로서 명시되지 않은 것이라 하더라도 본 발명의 특유한 구성에서 당업자가 용이하게 기대할 수 있는 효과라면, 본 발명의 효과로 포함될 수 있음을 첨언한다.

Claims (4)

  1. 공기 중의 가스 화합물의 정량분석 및 식별을 수행하는 가스 식별 장치의 내부 이온필터의 드리프트 튜브장치에 있어서,
    다수의 세라믹 링절연체;
    상기 각 세라믹 링절연체의 사이에 링절연체의 지름과 동일한 지름으로 금속 접합되며, 링절연체와 교대로 적층되고 실링되어 하나의 관상 튜브를 형성하는, 다수의 링전극;
    상기 관상튜브의 입구로서, 이온화된 가스 시료 분자를 상기 관상튜브 안으로 인입하는 것을 규제하는 제 1 게이트;
    상기 관상튜브의 출구로서, 상기 관상튜브에서 가속화된 이온이 통과하는 제 2 게이트; 및
    상기 관상튜브에 적층된 상기 링전극 사이마다 형성되어 링전극에 전기적으로 연결되는 분압고저항으로서, 그 분압고저항의 크기가 이온이 가속되는 방향으로 단계적으로 작아지도록 상기 관상튜브 외주면 상에 부착되는 다수의 분압고저항;을 포함하여 구성되는 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관상튜브 외부 표면에 부착되는 히터저항을 더 포함하는 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치.
  3. 공기 중의 가스 화합물의 정량분석 및 식별을 수행하는 가스 식별 장치의 내부 이온필터의 드리프트 튜브장치에 있어서,
    관상튜브 모양의 세라믹 링절연체;
    상기 세라믹 링절연체에 내부면에, 균일하게 도포되는 저항도포층;
    상기 관상튜브의 입구로서, 이온화된 가스 시료 분자를 상기 관상튜브 안으로 인입하는 것을 규제하는 제 1 게이트;
    상기 관상튜브의 출구로서, 상기 관상튜브에서 가속화된 이온이 통과하는 제 2 게이트;
    상기 관상튜브의 한쪽 끝에서 상기 제 1 게이트와 상기 세라믹 링절연체 사이에 금속접합되는 링전극과, 상기 관상튜브의 다른 한쪽 끝에 형성되며 상기 제 2 게이트가 상기 세라믹 링절연체에 금속접합되도록 하는 링전극;을 포함하여 구성되는 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관상튜브 외부 표면에 프린팅된 히터모듈을 더 포함하는 일체형 실링구조의 드리프트 튜브장치.
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