KR100631748B1 - 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및시료 체인지 어셈블리 - Google Patents

진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및시료 체인지 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치는 진공 챔버 내부에서 시료를 분석함에 있어서, 진공 챔버 내부로 시료 홀더의 이송을 용이하게 하고, 이송된 시료 홀더의 장착을 용이하게 하는 것으로서, 시료를 진공 챔버 내부로 이송하여 장착하며, 시료를 부착하는 시료 홀더, 상기 시료 홀더의 일측에 형성되는 삽입구로 삽입되어 삽입구의 다른 측에 결합되는 돌기를 그 선단에 구비하는 커넥션 로드, 및 상기 커넥션 로드의 시료 홀더 반대측에 결합되는 바아(bar)를 포함한다.
방사광, 가속기, 진공 챔버, 시료, 홀더

Description

진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및 시료 체인지 어셈블리 {sample transferring device into a vacuum chamber, multi-purpose sample holder, and sample change assembly}
도 1은 본 발명에 관련하는 방사광 발생장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치를 사용하여 진공 챔버에 시료를 이송하는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에서 시료 홀더를 분해하여 회전 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에서 커넥션 로드의 사시도이다.
도 5는 시료 홀더와 커넥션 로드의 분리 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 시료 홀더와 커넥션 로드의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 진공 챔버 내의 시료 체인지 어셈블리의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에 사용되는 일 실시예에 따른 시료 홀더의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 시료 홀더를 조립한 상태의 측면도이다.
도 10은 도 8의 시료 홀더를 조립한 상태의 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 다기능 시료 홀더를 이용하여 직접 가열 방식으로 시료를 가열하는 상태의 다기능 시료 홀더의 정면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 다기능 시료 홀더를 이용하여 간접 가열 방식으로 시료를 가열하는 상태의 다기능 시료 홀더의 정면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 저온 냉각 방식으로 시료를 냉각하는 상태의 시료 체인지 어셈블리의 부분 단면 사시도이다.
본 발명은 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및 시료 체인지 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 챔버 내부에서 시료를 분석함에 있어서, 진공 챔버 내부로 시료 홀더의 이송을 용이하게 하고, 이송된 시료 홀더의 장착을 용이하게 하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및 시료 체인지 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 새로운 생산기술 및 신소재의 개발, 재료공학, 화학공업, 의학, 재약공업 등과 같은 응용과학으로부터 물리, 화학, 생물학에 이르는 기초과학까지 다양한 연구분야에, 방사광(synchrotron radiation)이 이용되고 있다.
이 방사광을 발생시키는 방사광 발생장치는 전자빔을 거의 빛의 속도로 가속시켜 이것을 저장링으로 입사시키는 전자입사장치(electron injector), 입사된 전 자빔을 정해진 궤도상에서 장시간 동안 계속 회전하도록 하여 전자빔이 커브를 돌 때마다 방사광을 방출케 하는 저장링(storage ring), 및 방출된 방사광을 실험장치까지 이끌고 기타 필요한 장치들을 갖춘 방사광관(beam line)으로 구성된다.
실험장치는 방사광관을 통하여 유도되는 방사광을 이용하여 시료를 분석하도록 진공 챔버를 구성한다. 이 진공 챔버 내부에서 시료 분석을 실시하는 경우, 시료가 부착된 시료 홀더를 3차원 시료 조정기에 연결하여 사용한다.
3차원 시료 조정기 및 시료 홀더는 다양한 기능을 만족하기에는 많은 제약을 가지므로 시료의 종류에 따라 시료 홀더만 교체하거나 때로는 3차원 시료 조정기까지 교체하여 사용된다.
시료의 교체 때마다 진공을 깨고 시료 홀더를 교체한 후 다시 초고진공 상태를 얻기 위해서는 적어도 며칠이 소요되며 굽기 과정에서 사고의 위험성 또한 존재한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 지금까지 많은 시료 이송장치 및 시료 홀더들이 개발되어 왔다. 그러나 시료 홀더의 이송 및 장착 과정에서 잦은 고장과 불편을 발생시켜 분석의 효율성을 떨어뜨리는 원인이 되어 왔다.
일례로 시료를 진공 챔버 내부로 이송하여 장착하기 위하여, 시료가 부착되는 시료 홀더와 이 시료 홀더에 나사 결합되고 소정의 길이를 가지는 바아(bar)가 사용되기도 한다. 이 시료 홀더와 바아는 상호 나사 결합되므로 나사 결합부의 마모시 고장을 유발시키고 이로 인하여 많은 수리비용을 발생시킨다.
또한, 상당한 길이(약 2m 정도)를 가지는 바아는 진공 챔버 밖에서 조작되어 진공 챔버 내부에서 시료 홀더와 결합되므로 시료 홀더와 바아 결합 시, 시료 홀더와의 센터링 문제를 발생시킨다. 이로 인하여 시료 홀더와 바아의 나사 결합부는 조기 마모된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 진공 챔버 내부에서 시료를 분석함에 있어서, 진공 챔버 내부로 시료 홀더의 이송을 용이하게 하고, 이송된 시료 홀더의 장착을 용이하게 하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치, 다기능 시료 홀더, 및 시료 체인지 어셈블리를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치는, 시료를 진공 챔버 내부로 이송하여 장착하며, 시료를 부착하는 시료 홀더, 상기 시료 홀더의 일측에 형성되는 삽입구로 삽입되어 삽입구의 다른 측에 결합되는 돌기를 그 선단에 구비하는 커넥션 로드, 및 상기 커넥션 로드의 시료 홀더 반대측에 결합되는 바아(bar)를 포함한다.
상기 시료 홀더는 상기 시료를 부착하고 상기한 삽입구를 구비하는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트의 내측 상기 삽입구에 대응 배치되어 상기 커넥션 로드의 삽입 방향으로 탄성 결합되는 가이드 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 시료 홀더는 상기 시료를 부착하고 상기 삽입구를 구비하며 이 삽입구의 외측에 가이드 홀을 구비하는 베이스 플레이트, 상기 가이드 홀의 대응 측에 나사 홀을 구비하여 상기 베이스 플레이트의 내측에 배치되는 가이드 플레이 트, 및 상기 베이스 플레이트의 외측에 탄성부재를 개재하여 상기 베이스 플레이트의 가이드 홀로 삽입되어 상기 가이드 플레이트의 나사 홀에 나사 결합되는 나사부재를 포함한다.
상기 삽입구는 그 양측에 상기 커넥션 로드의 선단에 구비되는 돌기의 삽입을 안내하는 돌기 삽입구를 구비한다.
상기 베이스 플레이트는 상기 돌기 삽입구에서 삽입구를 따라 90도 선회 위치에 상기 돌기가 안착되는 돌기 안착 홈을 구비한다.
상기 가이드 플레이트는 상기 커넥션 로드의 선단에 구비된 돌기의 선회를 안내하는 선회 안내 홈을 구비한다.
상기 가이드 플레이트는 상기 선회 안내 홈의 선단에 구비되어 돌기의 선회를 한정하는 선회 한정 홈을 구비한다.
상기 커넥션 로드는 상기 돌기 반대측에 상기 바아와 나사 결합되는 나사부를 구비한다.
상기 커넥션 로드는 상기 돌기와 나사부 사이에 시료 홀더를 보관할 수 있도록 구성되는 지지부, 및 상기 지지부와 돌기 사이의 커넥션 로드 외주에 탄성부재를 개재하여 구비되는 슬리브를 포함한다.
상기 베이스 플레이트는 상기 가이드 플레이트와 결합되는 베이스, 및 상기 베이스와 수직으로 형성되어 시료를 부착하는 제1 플레이트를 포함한다.
상기 시료 홀더는 상기 제1 플레이트의 대향 측 상기 베이스에 결합되어 상기 제1 플레이트와 함께 시료를 부착하는 제2 플레이트, 및 상기 제2 플레이트와 제1 플레이트 사이의 상기 베이스 양측에 각각 결합되어 함께 시료를 부착하는 제3 플레이트와 제4 플레이트를 포함한다.
상기 제2 플레이트, 제3 플레이트, 및 제4 플레이트는 상기 베이스 플레이트와의 사이에 절연부재를 각각 개재하여 결합된다.
상기 제1 플레이트, 제2 플레이트, 제3 플레이트, 및 제4 플레이트는 상기 베이스 반대측 선단에 나사 결합되는 제1 바아, 제2 바아, 제3 바아, 및 제4 바아를 각각 구비하고, 상기 제1 바아, 제2 바아, 제3 바아, 및 제4 바아에는 나사 결합되는 제1 클램프, 제2 클램프, 제3 클램프, 및 제4 클램프를 각각 구비한다.
상기 베이스로부터 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트의 선단에 이르는 거리(L1)는 상기 베이스로부터 상기 제3 플레이트와 제4 플레이트의 선단에 이르는 거리(L2)보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다기능 시료 홀더는, 시료를 부착하여 진공 챔버 내부로 이송하여 시료 체인지 어셈블리에 장착되며, 사각형의 네 변 중, 대향하는 두 변에 각각 배치되고, 각 선단으로 시료를 부착하도록 상호 대향하는 제1 플레이트와 제2 플레이트를 포함한다.
상기 제1 플레이트와 제2 플레이트는 전원에 연결되어, 시료의 직접 가열을 가능하게 한다.
상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 대향하는 다른 두 변에 각각 배치되는 제3 플레이트와 제4 플레이트를 포함한다. 이 제3 플레이트와 제4 플레이트는 열선을 구비할 수 있다. 이 열선은 전원에 연결되어 시료의 간접 가열을 가능하게 한다.
또한, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트는 전원에 연결되어, 시료의 직접 가열을 가능하게 하고, 이와 동시에, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 대향하는 다른 두 변에 각각 배치되는 제3 플레이트와 제4 플레이트를 포함하며, 이 제3 플레이트와 제4 플레이트는 열선을 구비하여 시료의 간접 가열을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 시료 체인지 어셈블리는 진공 챔버 내부에 구비되어 시료를 부착한 시료 홀더가 장착되며, 그 일측에 액체 충전부를 구비하여, 이에 저온의 액체를 공급하여 열전도로 시료시의 저온 냉각을 가능하게 한다.
이하에서, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련하는 방사광 발생장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치를 사용하여 진공 챔버에 시료를 이송하는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
이 도면들을 참조하면, 방사광 발생장치(100)에서 발생된 방사광은 각 실험장치(200)로 공급되어, 각종 실험 및 시료의 분석에 사용된다.
이 방사광 발생장치(100)는 전자입사장치(110)를 통하여 거의 빛의 속도로 가속된 전자빔을 저장링(120)으로 입사시키고, 입사된 전자빔을 저장링(storage ring, 120)의 궤도에서 장시간 동안 계속 회전시켜 전자빔이 커브를 돌 때마다 방 사광을 방출케 하며, 이 방사광을 방사광관(beam line, 130)을 통하여 실험장치(200)로 공급하도록 구성되어 있다.
이 방사광 발생장치(100)는 공지의 것이 사용될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
상기 실험장치(200)는 실험의 종류 및 분석할 대상 시료에 따라 다양하게 구성될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명도 생략한다. 이 실험장치(200)는 진공 하에서 시료를 분석하는 진공 챔버(210)를 포함한다. 이 진공 챔버(210)는 하나씩 독립적으로 구비될 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 다수로 연결될 수도 있다.
이 진공 챔버(210)는 이의 내부에서 시료를 분석할 때, 시료 홀더(300)를 장착하기 위한 3차원 시료 조정기(미도시)를 구비한다. 이 3차원 시료 조정기는 도 7에 도시된 바와 같은 시료 체인지 어셈블리(220)를 구비한다. 시료 홀더(300)는 이 시료 체인지 어셈블리(220)의 고정 홀더(230)에 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치는 상기 시료 홀더(300)를 진공 챔버(210) 내부로 용이하게 이송하고, 이송된 시료 홀더(300)를 시료 체인지 어셈블리(220)의 고정 홀더(230)에 용이하게 장착할 수 있도록 구성되어 있다. 이 시료 이송장치는 시료 홀더(300)와 커넥션 로드(400) 및 바아(500)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에서 시료 홀더를 분해하여 회전 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시 료 이송장치에서 커넥션 로드의 사시도이며, 도 5는 시료 홀더와 커넥션 로드의 분리 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 시료 홀더와 커넥션 로드의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
이 도면들을 참조하면, 시료 홀더(300)는 시료를 부착하도록 형성되며, 커넥션 로드(400)와 결합될 수 있도록 삽입구(310)를 구비한다. 시료를 부착하는 구조는 다양하게 형성되므로 여기서 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이 시료 홀더(300)는 시료를 부착하고 삽입구(310)를 구비하는 베이스 플레이트(320)와, 이 베이스 플레이트(320)의 내측 삽입구(310)에 대응 배치되어 커넥션 로드(400)의 삽입 방향(i)으로 탄성 구조를 형성하여 결합되는 가이드 플레이트(330), 및 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330)를 결합하는 나사부재(340)를 포함한다.
이 가이드 플레이트(330)와 베이스 플레이트(320)의 탄성 결합 구조를 형성하기 위하여, 베이스 플레이트(320)는 삽입구(310)의 외측에 가이드 홀(321)을 구비하고, 가이드 플레이트(330)는 가이드 홀(321)의 대응 측에 나사 홀(331)을 구비하여 베이스 플레이트(320)의 내측에 배치되며, 나사부재(340)는 탄성부재(341)를 개재하여 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330)를 상호 결합시킨다.
이 나사부재(340)는 탄성부재(341)를 개재하여 베이스 플레이트(320)의 외측에서 가이드 홀(321)로 삽입되고, 이 가이드 플레이트(330)의 나사 홀(331)에 나사 결합된다. 이 탄성부재(341)는 커넥션 로드(400)의 삽입 반대 방향(j)으로 탄성력을 발생시켜, 커넥션 로드(400)를 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 고정시킬 때 체결력을 유지시키거나, 체결이 해제된 상태에서, 커넥션 로드(400)를 인출할 때 인출 방향(w)으로 자동 인출되게 하는 인출력을 제공하게 된다.
상기 가이드 홀(321)은 삽입구(310)의 외측 베이스 플레이트(320)에 하나로 구비될 수 있으나 다수로 구비되는 것이 바람직하며, 다수로 구비되는 경우 이웃하는 가이드 홀(321)과 같은 간격을 형성하는 것이 바람직하다. 이 가이드 홀(321)이 다수로 구비되는 경우, 이에 대향하는 나사 홀(331)도 가이드 홀(321)과 같은 개수로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 시료 홀더(300)를 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 여기서 커넥션 로드(400)의 일부에 대하여 먼저 설명한다.
이 커넥션 로드(400)는 그 선단에 돌기(410)를 구비한다. 이 돌기(410)는 커넥션 로드(400)의 선단과 함께 삽입구(310)로 삽입되어 삽입구(310)의 삽입 방향으로부터 벗어난 다른 위치에서 걸림으로써 커넥션 로드(400)와 시료 홀더(300)의 결합 구조를 형성한다. 이 돌기(410)는 본 실시예에서와 같이 커넥션 로드(400)에 일체로 형성될 수도 있고, 커넥션 로드(400)의 직경 방향으로 삽입 인출 구조(미도시)로 형성될 수 있다.
상기 삽입구(310)는 커넥션 로드(400)의 선단을 삽입 인출시키기도 하면서, 커넥션 로드(400)의 회전에 의하여 그 선단을 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 고정시키는 작용을 할 수 있게 한다. 이를 위하여 삽입구(310)는 커넥션 로드(400)의 선단 구조에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 커넥션 로드(400)의 선단에 돌기(410)를 구비하므로, 삽입 구(310)는 돌기(410)의 삽입 인출을 안내하도록 그 직경 방향 양측에 돌기 삽입구(311)를 구비한다.
이 돌기 삽입구(311)와 함께 상기 베이스 플레이트(320)는 돌기 안착 홈(322)을 구비한다. 이 돌기 안착 홈(322)은 돌기 삽입구(311)에서 삽입구(310)를 따라 90도 선회 위치에 구비되어, 커넥션 로드(400)가 탄성부재(341)의 탄성력을 받음으로써 상기 돌기(410)를 안착시킬 수 있게 한다. 이로 인하여 커넥션 로드(400)의 선단에 시료 홀더(300)가 안정적으로 고정되고, 진공 챔버(210) 내부로의 시료 이송이 보다 안정적으로 진행될 수 있다.
상기 가이드 플레이트(330)는 커넥션 로드(400)의 선단에 구비된 돌기(410)의 선회를 안내하는 선회 안내 홈(332)을 구비한다. 이 선회 안내 홈(332)은 서로 대향하는 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 틈을 형성하여 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에서 돌기(410)의 선회를 원활하게 한다.
또한, 가이드 플레이트(330)는 선회 안내 홈(332)의 선단에 선회 한정 홈(333)을 구비한다. 이 선회 한정 홈(333)은 베이스 플레이트(320)의 돌기 안착 홈(322)의 대향 측에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 선회 한정 홈(333)은 선회 안내 홈(332)의 선단에서 커넥션 로드(400)의 선단에 구비된 돌기(410)의 선회를 제한하고, 이 상태에서 돌기 안착 홈(322)과 함께, 커넥션 로드(400)의 돌기(410)를 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 안정된 상태로 안착시킬 수 있다.
상기와 같이 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330)를 포함하는 시료 홀더(300)는 다양하게 구성될 수 있으며, 여기서는 커넥션 로드(400)와의 결합 관계를 설명하기 위하여 실제 시료를 장착하는 구조를 생략한 단순 구조로 예시되어 있다.
상기에서 부분적으로 설명된 커넥션 로드(400)는 돌기(410) 반대측에 나사부(420)를 구비한다. 이 나사부(420)는 바아(500)와 나사 결합될 수 있게 하여, 진공 챔버(210) 외부에서 바아(500)를 조작함으로써 커넥션 로드(400)를 통하여 시료 홀더(300)를 취급할 수 있게 한다.
커넥션 로드(400)는 돌기(410)와 나사부(420) 사이에 시료 홀더를 보관할 수 있도록 시료 홀더의 형상에 대응하여 형성되는 지지부(430)를 구비하고, 이 지지부(430)와 돌기(410) 사이의 커넥션 로드(400)의 외주에 탄성부재(440)를 개재하여 슬리브(450)를 구비한다. 이 슬리브(450)는 탄성부재(440)의 탄성력에 의하여 돌기(410) 측으로 향하는(k) 작용력을 받게 된다.
따라서 탄성부재(440)와 슬리브(450)는 커넥션 로드(400)의 선단을 삽입구(310)로 삽입하여(i) 돌기(410)를 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 안착하는 경우, 상기한 탄성부재(341)의 탄성 작용(j)을 더하여, 커넥션 로드(400)를 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이에 고정시킬 때 체결력을 유지시키거나, 체결을 해제한 후, 커넥션 로드(400)를 인출할 때 인출 방향(w)으로 자동 인출되게 하는 인출력을 제공하게 된다.
한편, 진공 챔버(210) 내에서 시료를 분석하기 위하여, 먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 실험자는 바아(500)에 커넥션 로드(400)를 결합하고, 이 커넥션 로드(400)를 시료 홀더(300)에 삽입(i)하고 선회 안내 홈(332)의 방향으로 회전(r)시켜 돌기(410)와 시료 홀더(300)가 결합한 상태에서, 바아(500)를 취급하여 시료 홀더(300)를 진공 챔버(210) 내부로 투입하여, 시료 체인지 어셈블리(220)의 고정 홀더(230)에 삽입(i) 장착한다.
이 상태에서 돌기(410)는 베이스 플레이트(320)와 가이드 플레이트(330) 사이의 돌기 안착 홈(322)과 선회 한정 홈(333) 사이에 위치한다. 그리고 탄성부재(341)는 가이드 플레이트(330)를 베이스 플레이트(320) 측으로 향하는 작용력을 가하고, 또 다른 탄성부재(440)는 슬리브(450)를 통하여 베이스 플레이트(320) 측으로 향하는 작용력을 가함으로써 돌기(410)가 돌기 안착 홈(322)에 안착되려는 작용력을 가한다. 즉 탄성부재(341)와 탄성부재(440)는 커넥션 로드(400)와 시료 홀더(300)의 체결력을 강화시키는 작용을 한다.
또한, 시료 홀더(300)가 진공 챔버(210) 내의 고정 홀더(230)에 장착되면, 실험자는 커넥션 로드(400)를 선회 안내 홈(332)을 따라 상기 회전(r)의 반대 방향으로 회전(cr)시켜 돌기(410)가 시료 홀더(300)의 결합 해제 상태에서, 커넥션 로드(400)를 인출시켜(w) 시료 홀더(300)와 분리하고, 바아(500)를 진공 챔버(210)로부터 인출(w)함으로써 시료 홀더(300)의 고정 홀더(230)에의 장착을 완료한다.
이 상태에서 돌기(410)는 베이스 플레이트(320)의 돌기 삽입 홈(311)에 위치한다. 그리고 탄성부재(341)는 가이드 플레이트(330)를 베이스 플레이트(320) 측으로 향하는 작용력을 가하고, 또 다른 탄성부재(440)는 슬리브(450)를 통하여 베이 스 플레이트(320) 측으로 향하는 작용력을 가함으로써 돌기(410)가 돌기 삽입 홈(311)으로부터 인출되려는 작용력을 가한다. 즉 탄성부재(341)와 탄성부재(440)는 커넥션 로드(400)를 시료 홀더(300)로부터 인출을 용이하게 하는 작용을 한다.
상기와 같은 취급을 반복적으로 수행함으로써, 실험자는 진공 챔버(210) 내에서 시료 처리를 위한 시료 홀더(300)의 이송 및 장착 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시료 체인지 어셈블리(220)는 다수의 고정 홀더(230)를 구비한다. 이 고정 홀더(230)는 외곽을 형성하는 하우징(231)과 이 하우징(231)의 내측에 시료 홀더(300)가 장착되는 가이드(232)를 구비한다. 이 가이드(232)는 시료 홀더(300)의 삽입(i)을 유도하도록 그 전방 측에 경사면(232a)을 형성하고, 내측에는 시료 홀더(300)의 안정된 장착을 위하여 평면(232b)을 형성하며, 그 후방 측에는 시료 홀더(300)의 삽입(i)을 한정하는 스토퍼(232c)를 형성하고 있다.
이 시료 체인지 어셈블리(220)는 시료 홀더(300)에 부착되는 시료의 다양한 처리를 위하여, 고정 홀더(230)를 통하여 시료 홀더(300) 및 이에 부착되는 시료에 전원을 공급하는 전선(240)들을 구비하고 있다. 도 7은 편의상 전선(240)의 일부만을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에 사용되는 일 실시예에 따른 시료 홀더의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 시료 홀더를 조립한 상태의 측면도이며, 도 10은 도 8의 시료 홀더를 조립한 상태의 정면도이다.
상기 시료 홀더(300)는 다양한 요구의 실험에 적절히 사용될 수 있도록 형성된다. 상기에서는 커넥션 로드(400)와 결합되는 시료 홀더(300)의 구조를 중심으로 설명하였고, 여기서는 시료를 부착하는 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 8 내지 도 10은 그 일례를 도시하며 이하에서 이를 참조하여 설명한다.
이 시료 홀더(300)는 상기한 바와 같이 베이스 플레이트(320), 가이드 플레이트(330), 및 나사부재(340)를 구비한다.
이 베이스 플레이트(320)는 가이드 플레이트(330)가 결합되고 상기 삽입구(310)가 형성되는 베이스(323)와 제1 플레이트(324)를 포함한다. 제1 플레이트(324)는 베이스(323)에 수직하는 상태로 형성되어, 베이스(323)의 반대측 선단에 시료를 부착할 수 있도록 구성된다.
시료 홀더(300)는 상기와 같은 제1 플레이트(324)에 더하여 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)를 포함하여, 다양한 조건으로 시료를 부착하여 이 시료의 분석을 가능하게 한다. 이 제1 플레이트(324), 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)는 시료 홀더(300)에서 사각형의 네 변에 각각 배치된다.
제2 플레이트(325)는 제1 플레이트(324)의 대향 측 베이스(323)에 제1 플레이트(324)와 대향하는 자세로 결합되어, 상기 제1 플레이트(324)와 함께 그 선단에 시료를 부착한다.
제3 플레이트(326) 및 제4 플레이트(327)는 제2 플레이트(325)와 제1 플레이트(324) 사이의 베이스(323) 양측에 각각 결합되어 상호 대향하는 자세를 유지하 며, 함께 시료를 부착한다.
제1 플레이트(324), 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)는 상기한 바와 같이 시료만을 부착하는 것이 아니라 시료의 분석 조건에 따라 시료를 부착하거나 열선 등을 부착할 수도 있다.
또한, 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)는 베이스 플레이트(320)와의 사이에 절연부재(350)를 개재하여 나사(380) 결합된다. 편의상, 절연부재(350)는 도 8에 생략되고 도 9 및 도 10에 도시되어 있다.
상기 제1 플레이트(324), 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)는 베이스(323) 반대측 선단에 시료를 부착하기 위하여, 그 선단에 나사(360) 결합되는 제1 바아(361), 제2 바아(362), 제3 바아(363), 및 제4 바아(364)를 각각 구비한다.
또한, 제1 바아(361), 제2 바아(362), 제3 바아(363), 및 제4 바아(364)는 몰리브덴(Mo : molybdenum)으로 형성되며, 그 일측 나사(370) 결합되는 제1 클램프(271), 제2 클램프(272), 제3 클램프(273), 및 제4 클램프(274)를 각각 구비한다.
따라서, 시료는 제1 바아(361)와 제1 클램프(271) 사이, 제2 바아(362)와 제2 클램프(272) 사이, 제3 바아(363)와 제3 클램프(273), 및 제4 바아(364)와 제4 클램프(274) 사이에 각각 고정되어 시료 홀더(300)에 부착된다.
시료의 분석 조건의 다양화를 위하여, 제1 플레이트(324), 제2 플레이트(325), 제3 플레이트(326), 및 제4 플레이트(327)는 베이스(323)로부터 그 선단에 이르는 거리(L1, L2)가 동일한 크기를 가지는 구조로 형성될 수도 있고, 도시된 바와 같이, 상기 거리(L1, L2)가 서로 다른 크기를 가지는 구조로 형성될 수도 있다.
즉, 상기 베이스(323)에서 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)의 선단에 이르는 거리(L1)는 베이스로(323)부터 제3 플레이트(326)와 제4 플레이트(327)의 선단에 이르는 거리(L2)보다 크게 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)에 시료를 부착하여 시료를 직접 가열할 수 있고, 또한 제3 플레이트(326)와 제4 플레이트(327)에 열선을 더 부착하여 시료를 간접적으로 가열할 수 있으며, 시료를 직접 가열함과 동시에 간접 가열할 수도 있다.
이와 같이 진공 챔버(210) 내에서 시료 및 시료 홀더(300)를 가열함으로써, 진공 챔버(210) 내의 입자들을 제거하여 시료의 정확한 분석을 가능하게 한다. 이 가열 과정은 진공 챔버(210) 내에서 시료를 분석하면서 수없이 여러 차례로 반복된다.
상기와 같은 시료 홀더(300)에 시료를 부착하여 진공 챔버(210) 내부로 이송하여, 시료 체인지 어셈블리(220)에 장착하여 시료를 가열하는 방법은 도 11 내지 도 12에 예시되어 있다.
도 11은 본 발명에 따른 다기능 시료 홀더를 이용하여 직접 가열 방식으로 시료를 가열하는 상태의 다기능 시료 홀더의 정면도이다. 이 다기능 시료 홀더는 상기한 시료 홀더(300)를 그대로 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 각 구성에 대 한 구체적인 설명을 생략하고 추가되는 구성에 대하여 설명한다.
이 직접 가열 방식은 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)에 시료(s)를 부착하고, 이 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)에 직접 전원을 공급하여, 시료(s)를 직접 가열한다.
도 12는 본 발명에 따른 다기능 시료 홀더를 이용하여 간접 가열 방식으로 시료를 가열하는 상태의 다기능 시료 홀더의 정면도이다.
이 간접 가열 방식은 제3 플레이트(326)와 제4 플레이트(327)에 열선(f)을 설치하고, 이 열선(f) 상측의 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)에 시료(s)를 부착하여, 제3 플레이트(326)와 제4 플레이트(327)에 전원을 공급하여, 시료(s)를 간접 가열한다.
또한, 도 12의 간접 가열 상태에서, 제1 플레이트(324)와 제2 플레이트(325)에도 전원을 공급하면, 시료(s)를 직접 가열 방식으로 가열할 수도 있다. 즉 직접 가열 방식과 간접 가열 방식으로 선택적으로 또는 두 방식을 혼용하여 시료(s)를 가열할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 저온 냉각 방식으로 시료를 냉각하는 상태의 시료 체인지 어셈블리의 부분 단면 사시도이다.
이 시료 체인지 어셈블리는 상기한 시료 체인지 어셈블리(220)를 그대로 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 각 구성에 대한 구체적인 설명을 생략하고 추가되는 구성에 대하여 설명한다.
이 도면을 참조하면, 이 시료 체인지 어셈블리(220)는 시료(s) 및 시료 홀더 (300)를 저온으로 냉각할 수 있도록 이루어진다.
이 저온 냉각 방식은 시료 체인지 어셈블리(220)의 일측에 저온의 액체를 공급함으로써, 시료 체인지 어셈블리(220)와 이에 구비되는 고정 홀더(230) 및 이 고정 홀더(230)에 장착된 시료 홀더(300) 그리고 이 시료 홀더(300)에 부착된 시료(s)를 통한 열전도 현상을 이용하여 시료를 냉각시킨다.
이 저온 냉각 방식은 시료(s)를 냉각시켜 저온 상태를 유지시키므로 시료(s)의 x 선 분석을 낮은 온도에서도 가능하게 한다. 저온의 액체에는 액화질소가 이용될 수 있다.
시료 체인지 어셈블리(220)에서 저온의 액체가 공급되는 충전부(250)는 열전도성이 우수한 알루미늄으로 형성될 수 있고, 이 충전부(250)에서 고정 홀더(230)를 연결하는 목부(260)는 열전도성이 우수한 무산소 구리로 형성될 수 있으며, 또한 충전부(250)와 목부(260)는 상기 재질 중 어느 한 재질로 형성될 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치는 시료를 부착하는 시료 홀더에 삽입구를 형성하고, 커넥션 로드를 이 삽입구로 삽입 회전하여 그 선단에 구비되는 돌기를 삽입구의 다른 측에 결합하고, 이 상태의 커 넥션 로드에 바아를 결합하여, 진공 챔버 외부에서 바아를 조작하여 시료 홀더를 진공 챔버 내부로 이송하고, 이 시료 홀더를 진공 챔버 내의 시료 체인지 어셈블리에 장착한 후, 바아를 조작하여 커넥션 로드를 반대로 회전하여 시료 홀더로부터 커넥션 로드를 분리하여 인출함으로써, 진공 챔버 내부로 시료 홀더의 이송을 용이하게 하고, 이송된 시료 홀더의 장착을 용이하게 한다.

Claims (19)

  1. 시료를 진공 챔버 내부로 이송하여 장착하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치에 있어서,
    끝에 시료를 부착하는 시료 홀더,
    상기 시료 홀더의 일측에 형성되는 삽입구로 삽입되어 삽입구의 다른 측에 결합되는 돌기를 그 선단에 구비하는 커넥션 로드,
    상기 시료 홀더와 상기 커넥션 로드의 결합을 상기 이송 방향으로 탄성 지지하도록 상기 시료 홀더와 상기 커넥션 로드 중 적어도 한 곳에 구비되는 탄성부재, 및
    상기 커넥션 로드의 시료 홀더 반대측에 결합되는 바아(bar)를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료 홀더는 상기 시료를 부착하고 상기한 삽입구를 구비하는 베이스 플레이트, 및
    상기 베이스 플레이트의 내측 상기 삽입구에 대응 배치되어 상기 커넥션 로드의 삽입 방향으로 탄성 결합되는 가이드 플레이트를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료 홀더는 상기 시료를 부착하고 상기 삽입구를 구비하며 이 삽입구의 외측에 가이드 홀을 구비하는 베이스 플레이트,
    상기 가이드 홀의 대응 측에 나사 홀을 구비하여 상기 베이스 플레이트의 내측에 배치되는 가이드 플레이트, 및
    상기 베이스 플레이트의 외측에 상기 탄성부재를 개재하여 상기 베이스 플레이트의 가이드 홀로 삽입되어 상기 가이드 플레이트의 나사 홀에 나사 결합되는 나사부재를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 삽입구는 그 양측에 상기 커넥션 로드의 선단에 구비되는 돌기의 삽입을 안내하는 돌기 삽입구를 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 돌기 삽입구에서 삽입구를 따라 90도 선회 위치에 상기 돌기가 안착되는 돌기 안착 홈을 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 상기 커넥션 로드의 선단에 구비된 돌기의 선회를 안내하는 선회 안내 홈을 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 상기 선회 안내 홈의 선단에 구비되어 돌기의 선회를 한정하는 선회 한정 홈을 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥션 로드는 상기 돌기 반대측에 상기 바아와 나사 결합되는 나사부를 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 커넥션 로드는 상기 돌기와 나사부 사이에 시료 홀더를 보관할 수 있도록 구성되는 지지부, 및
    상기 지지부와 돌기 사이의 커넥션 로드 외주에 상기 탄성부재를 개재하여 구비되는 슬리브를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 가이드 플레이트와 결합되는 베이스, 및
    상기 베이스와 수직으로 형성되어 시료를 부착하는 제1 플레이트를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 시료 홀더는 상기 제1 플레이트의 대향 측 상기 베이스에 결합되어 상 기 제1 플레이트와 함께 시료를 부착하는 제2 플레이트, 및
    상기 제2 플레이트와 제1 플레이트 사이의 상기 베이스 양측에 각각 결합되어 함께 시료를 부착하는 제3 플레이트와 제4 플레이트를 포함하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 플레이트, 제3 플레이트, 및 제4 플레이트는 상기 베이스 플레이트와의 사이에 절연부재를 각각 개재하여 결합되는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 플레이트, 제2 플레이트, 제3 플레이트, 및 제4 플레이트는 상기 베이스 반대측 선단에 나사 결합되는 제1 바아, 제2 바아, 제3 바아, 및 제4 바아를 각각 구비하고,
    상기 제1 바아, 제2 바아, 제3 바아, 및 제4 바아에는 나사 결합되는 제1 클램프, 제2 클램프, 제3 클램프, 및 제4 클램프를 각각 구비하는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 베이스로부터 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트의 선단에 이르는 거리 (L1)는 상기 베이스로부터 상기 제3 플레이트와 제4 플레이트의 선단에 이르는 거리(L2)보다 크게 형성되는 진공 챔버 내부로의 시료 이송장치.
  15. 시료를 부착하여 진공 챔버 내부로 이송하여 시료 체인지 어셈블리에 장착되는 시료 홀더에 있어서,
    베이스 플레이트,
    상기 베이스 플레이트의 네 변 중, 대향하는 두 변에 각각 배치되고, 각 선단으로 시료를 부착하는 제1 플레이트와 제2 플레이트, 및
    상기 베이스 플레이트에 구비되어 상기 이송 방향으로 탄성력을 탄성부재를 포함하는 다기능 시료 홀더.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트는 전원에 연결되는 다기능 시료 홀더.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 대향하는 다른 두 변에 각각 배치되는 제3 플레이트와 제4 플레이트를 포함하며,
    상기 제3 플레이트와 제4 플레이트는 열선을 구비하는 다기능 시료 홀더.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트에는 전원을 연결되고,
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 대향하는 다른 두 변에 각각 배치 되는 제3 플레이트와 제4 플레이트에 열선을 구비하는 다기능 시료 홀더.
  19. 진공 챔버 내부에 구비되어 시료를 부착한 시료 홀더가 장착되는 시료 체인지 어셈블리에 있어서,
    상기 시료 체인지 어셈블리는 그 일측에 액체 충전부를 포함하는 시료 체인지 어셈블리.
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