KR100680760B1 - 가요형 연엑스선 이오나이저 - Google Patents

Abstract

이 발명은 가요형 이오나이저에 관한 것으로서, 1.2 ~ 1.5Å의 파장을 갖는 연엑스선을 발생시키는 헤드부(10), 상기 헤드부로부터 연엑스선이 누출되는 것을 차폐하기 위한 연엑스선 보호부(70), 제어신호 및 제어전압을 헤드부로 공급하는 제어부(30)를 구비하여 이루어지는 연엑스선을 이용하는 이오나이저(100)에 있어서, 상기 연엑스선 보호부(70)는 헤드부(10)의 바깥쪽에 헤드부(10)를 감싸고 있으며, 상기 헤드부(10)와, 상기 제어부(30)와 연결된 고전압 발생부(20)를 연결시켜주는 고압케이블을 외부 충격과 진동으로부터 보호하며 필요에 따라 사용자가 상기 헤드부(10)의 헤드방향을 대전물체를 향해 임의의 각도로 구부릴 수 있도록 해주는 가요관(40), 상기 가요관(40)의 한쪽 끝단과 상기 헤드부(10)를 연결하여 헤드부(10) 내부에 위치한 창에서 발생되는 이온을 대전물체로 방출하도록 해주는 제 1 연결수단(50) 및 상기 가요관(40)의 다른 한쪽 끝단과 이오나이저 본체를 연결하기 위한 제 2 연결수단(60)을 더 구비하여 이루어진다. 이때 상기 고압케이블 내의 고압선들이 서로 영향을 미쳐서 근접거리에서 선간 단락이 일어나는 것과, 상호유도전압이 발생하는 것을 막기 위해 상기 가요관(40)내의 고압선들을 몰딩처리하는 것을 특징으로 한다.

가요형 이오나이저, 광조사식 이오나이저, 연엑스선, 베릴륨 타겟, 텅스텐 창.

Description

가요형 연엑스선 이오나이저{A flexible soft X-ray ionizer}

도 1은 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 사시도.

도 2는 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 제전시간을 나타내는 도면.

도 3은 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 헤드부의 간략화된 내부 구성도.

도 4는 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 이온생성과정을 나타내는 예시도.

도 5는 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 연엑스선보호부의 재질에 따른 차폐능력을 나타내는 곡선.

도 6은 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 헤드부의 측면도(a), 내부구성도(b) 및 평면도(c).

이 분야 종래기술로는 출원인에 의해 출원된 한국특허출원번호 10-2003-56410호와 일본 하마마츠 포토닉스 주식회사의 한국특허 10-0465346 호가 있다.

이 발명의 기술은 정전기 제거장치에 관한 것이다. 특히 이 발명은 광전식 정전기 제거장치를 현장에 설치할 때 장소가 협소하여도 용이하게 정전기 제거장치를 취부할 수 있도록 해주는 기술에 대한 것이다.
한국특허 10-0465346 호에 개시된 바와 같이 종래 정전기 제거장치의 기본 구성은 원리상 벌브, 출력창, 표적, 음극, X-선관, X-선관 구동전원부, 보호용기 및 제어기를 포함하여 이루어진다.

그리고 이 분야의 종래기술에 따른 정전기 제거장치들은 앞의 문헌 정보에서 개시된 특허문헌들에서 보듯이 한결같이 좁은 장소에서는 취부하기가 매우 어려웠다. 그리고 한번 설치되고 나서 생산라인의 변화에 따라 취부 위치를 변경시키고자 하여도 이를 용이하게 취부하기가 어려웠다.

가장 큰 문제가 장소가 협소한 문제였고, 그 다음은 철거 및 재취부가 용이하지 않다는 점이었다. 그리고 헤드부에서 나오는 이온을 대전물체를 향해 정확하게 각을 잡아 설치하는 것이 어려웠다. 그래서 종래에는 별도로 브라켓을 설치해서 천정에 설치되는 것이 보통이었으나, 생산라인마다 많은 대수의 정전기 제거장치가 설치되어 있는 것을 하나하나 다시 위치 조정하여 설치하기란 매우 힘들었다.

그 가장 큰 이유는 정전기 제거장치에서 +이온 및 -이온이 대전물체를 향해 나오는 출구인 헤드가 정전기 제거장치의 몸체 즉 케이스에 일체로 붙어있었기 때문이었다. 따라서 종래의 정전기 제거장치 구조로는 지금까지의 문제점을 해결하기 란 사실상 불가능하였다.

이러한 이유로 반도체 공장, LCD 생산 라인, PDP 생산 라인 등의 현장에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 노력을 다각도로 기울여 왔으나 지금까지 근본적인 해결책이 없었다.

한편 물질 투과성에 따라서 X선을 적정하게 구분 할 때, 얇은 공기층에 의해서도 쉽게 흡수되는 투과성이 낮은 것을 연X선 이라 하고, 뢴트겐 촬영 등에 사용하는 투과성이 높은 것을 경X선 이라고 한다.

연X선의 에너지는 경X선에 비해 약 1/3,000 정도로 극히 낮은 량으로 투과성이 극히 낮아서, 공기중에서도 거의 흡수되는 특징이 있다.

이 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 구조의 정전기 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

< 바람직한 일 실시예 >

이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저는 1.2 ~ 1.5Å의 파장을 갖는 연엑스선을 발생시키는 헤드부(10); 상기 헤드부로부터 연엑스선이 누출되는 것을 차폐하기 위한 연엑스선 보호부(70); 및 제어신호 및 제어전압을 상기 헤드부로 공급하는 제어부(30)(도시되지 않음)를 구비하여 이루어지는 연엑스선을 이용하는 이오나이저에 있어서,
상기 연엑스선 보호부가 상기 헤드부의 바깥쪽에서 상기 헤드부를 감싸고 있으며, 상기 헤드부와 상기 제어부를 연결하는 고압케이블을 외부 충격과 진동으로부터 보호하며 필요에 따라 사용자가 상기 헤드부의 헤드방향을 대전물체를 향해 임의의 각도로 구부릴 수 있도록 해주는 가요관(40);
상기 가요관의 한쪽 끝단과 상기 헤드부를 연결하여 상기 헤드부 내부에 위치한 창에서 발생되는 이온을 대전물체로 방출하도록 해주는 제 1 연결수단(50); 및
상기 가요관의 다른 한쪽 끝단과 상기 제어부와 연결되어 상기 헤드부에 고전압을 공급하는 고전압발생부(20)를 연결하기 위한 제 2 연결수단(60)을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 헤드부는 헤드부의 접지를 처리하기 위한 어스 링(earth ring), 헤드를 보호하기 위한 헤드 캡, 연엑스선을 내보내기 위한 연엑스선관, 연엑스선의 누출을 방지하고 고압선의 피복역할을 하기 위한 실리콘몰딩, 상기 실리콘몰딩의 가이드 역할을 하고 절연보강을 위한 실리콘튜브, 고압용 전선케이블, 상기 전선을 보호하는 전선관 및 헤드를 감싸고 있는 헤드 몸체를 구비하고 있는 것이 특징이다.

그리고 상기 고압케이블 내의 고압선들이 서로 영향을 미쳐서 근접거리에서 선간 단락이 일어나는 것과, 상호유도전압이 발생하는 것을 막기 위해 상기 가요관내의 고압선들을 몰딩처리하는 것을 특징으로 한다.

이 발명에서는 상기 가요관은 이오나이저의 설치와 셋팅을 용이하게 하기 위하여 고압케이블이 통과하는 고압팩 및 상기 고압팩과 분리되어 있는 연엑스선이 나오는 관을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가요관의 길이는 3미터 이내인 것이 바람직하다. 아울러 이온이 발생하고 1초가 지나면 600mm±50mm까지 이온이 도달하며, 2초가 지나면 900±50mmmm, 3초가 지나면 1000mm±50mm까지 도달하며, 도달반경은 1초후 400mm±50mm, 2초후엔 700mm±50mm, 3초후엔 780mm±50mm가 되는 것이 이 발명의 특징이다.

제전시 발진을 하지 않고 전극에서 이물(Particle)이 전혀 발생하지 않는 것을 특징으로 하고, 상기 이오나이저의 창은 베릴륨이고 타겟은 텅스텐이며 벌브 내부의 캐소드에서 가열에 의해 튀어나온 전자가 상기 타겟과 충돌하고 나면 상기 창에서 연엑스선이 상기 헤드부를 통해 대전물체를 향해 방출되고 이들 연 X선에 의해서 가스원자 또는 분자를 직접 이온화하며, 이때 캐소드에는 역방향 전압전원이 인가되고 타겟에는 순방향 전원전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 연엑스선 보호부는 연엑스선이 인체에 미치는 영향을 줄이기 위해 상기 연엑스선을 차폐하기 위하여 동, 알루미늄, 유리, 염화비닐 및 아크릴 가운데 하나를 사용하는 것을 특징으로 하며, 전압이 1kV ~ 100V일 때 제전거리가 200mm이면 제전시간이 0.4sec, 제전거리가 400mm이면 제전시간이 1.0sec, 제전거리가 600mm이면 제전시간이 1.8sec, 제전거리가 800mm이면 제전시간이 3.6sec, 제전거리가 900mm이면 제전시간이 4.8sec, 제전거리가 1,000mm이면 제전시간이 5.8sec인 것을 특징으로 한다.

그리고 공기흡수율은 제전거리가 10cm이면 0%, 30cm이면 93%, 50cm이면 96%, 60cm 내지 100cm이면 100%인 것을 특징으로 하며, 상기 이오나이저는 Exposure, HPCP, Rubbing 및 PI costing process, TFT-LCD, STN-LCD, OLED, LTPS, HTPS, PDP 가 포함되는 FPD(Flat Panel Display) 공정, 원형의 spot 제전이 필수적인 반도체 공정, 클래스 10 ~ 1000의 청정 환경 공정, 플라스틱 표면도장, 인쇄공정 및 나노테크산업에 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한 잔류 전위가 ±5V 이내인 것과, 정전기 제거영역이 130°를 갖는 광대역(wide beam) 무발진형 정전기 제거장치인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제 1 연결수단 및 제 2 연결수단은 각각 상기 가요관의 양끝단에 형성된 나사부와 이 나사부를 조여주기 위한 너트부로 이루어지는 것이 특징이다.

이하 첨부 도면들을 참조하여 이 발명의 구성 및 동작원리에 대하여 보다 자세히 설명한다. 도 1의 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 사시도에서 보듯이 이 발명에서는 헤드부(10)를 정전기 제거장치 본체(100) 밖으로 꺼집어 내었으며 이때 헤드와 본체(제어기)는 가요관(flexible tube)(40)을 써서 연결한다. 이렇게 하는 이유는 가요관 내부에 고압케이블이 있는데, 이 고압케이블은 외부 충격과 진동 등에 매우 취약한 편이기 때문이다. 비록 대전체의 전류는 매우 작지만 전압이 매우 높기 때문에(예로서 10,000볼트) 주의를 요하며, 이러한 이유로 고압케이블을 가요관으로 보호하고 있다.

이렇게 가요관을 써서 헤드부를 정전기 제거장치의 본체 밖으로 내어 놓으면 여러가지 이로운 점이 많다. 첫째, 정전기 제거장치의 설치가 용이해지고, 설치 장소에 그다지 구애를 받지 않는다. 그리고 라인의 변경으로 인해 헤드부의 각도를 조정할 필요가 있을 경우 현장에서 각도를 쉽게 셋팅할 수 있다.

그리고 정전기 제거장치에서는 X선관의 애노드에 고전압을 공급하는 고전압 팩과 X선이 나오는 관은 분리되는 것이 좋다. 그것은 설치와 셋팅문제가 용이해지기 때문이다.

한편 고압선이 서로 영향을 미치며 근접거리에서는 선간 단락이 일어날 수 있다. 그래서 상호유도전압의 발생을 줄이기 위해 고압선을 몰딩처리하는 것이 바람직하다.

가요관의 길이는 가급적이면 짧게하는 것이 바람직하다. 통상적으로 1미터 이내의 것을 많이 사용하나, 3미터짜리도 가능하다.

이 발명의 제전시간(Decay time)을 그림으로 나타내면 도 2와 같으며 종래 기술에 비해 제전시간이 빠른 것을 확인할 수 있다. 이 발명에 다른 이오나이저에서 이온이 발생하고 1초 정도가 지나면 약 600mm까지 이온이 도달하며, 2초 정도가 지나면 약 900mm, 3초 정도가 지나면 약 1000mm까지 도달하며, 도달반경은 1초후 약 400mm, 2초후엔 약 700mm, 3초후엔 약 780mm정도가 됨을 확인할 수 있다.

이 발명은 코로나 방전에 의해 이온을 발생시키는 코로나 방전식 Ionizer와는 달리 연 X선에 의해서 가스원자 또는 분자를 직접 이온화해서 정전기의 대전을 방지하기 위해 개발된 신개념의 정전기제거장치이다.

종래 코로나 방전식 제전기는 작동시 전극에서 발진을 하므로 Particle이 발생하여 주기적인 관리가 필요하였다. 그러나, 광조사식 제전기는 코로나 방전식 제전기와 달리 제전시 발진을 하지 않으므로, 전극에서 Particle이 전혀 발생하지 않는다.

도 3은 이 발명의 포토 이오나이저의 헤드부의 구조예를 보여주고 있다. 그리고 도 4는 이 발명의 포토 이오나이저의 이온화 과정을 보여준다. 간략히 설명하면 먼저 음극선에서 전자를 발생시키면 이들 전자는 텅스텐 타겟(target)에 부딪히고 베릴륨 창을 통과하면서 높은 에너지의 양자 에너지를 갖는 연엑스선(soft X-ray)이 공기중의 개스나 원자와 부딪쳐 +, - 이온을 만든다. 이때 캐소드에는 -고전압을 인가해준다.

그리고 이 발명의 연엑스선 보호부(70)는 연엑스선으로부터 인체에 미치는 영향을 최소화 하기 위해 연엑스선을 차폐하기 위하여 동판을 사용하는 것이 바람직하다. 도 5에서 보듯이 차폐효과가 알루미늄판, 유리, 염화비닐판 및 아크릴판의 순으로 효과가 있음을 알 수 있다. 그러나 현실적으로 경제성 등을 고려하여 염화비닐판 또는 아크릴판을 차폐시에 많이 사용하고 있다.

도 6은 이 발명에 따른 가요형 연엑스선 이오나이저의 외관도의 한 실시예를 보여주고 있다. 종래 기술과 비교해보면 아래 표 1과 같다.

항목		이 발명	종래기술	이 발명의 장점
제전 방식		연엑스선방사(1.2~1.5옹스트론)	연엑스선방사(1.2옹스트론)
연엑스선관 형식		빔 투과형	빔투과형
관	관전압	최대 9.5KeV	최대 9.5KeV	특별히 방사선관리자가 불필요함.
	관전류	150㎂	150㎂
입력전원		교류100~230V, 50/60Hz, 최대 10VA	교류110V±10%, 최대 10VA	전압 및 주파수가 제한없음.
사용시간	보증시간	10,000시간	1,000시간	수명이 확장됨
	사용시간	12,000시간	8,000시간
안전기능		원격 온/오프를 나타내는 인터록킹 연엑스선 방사	원격 온/오프를 나타내는 인터록킹 연엑스선 방사
이온평형		최대 ±5V 이내
제전시간		1kV ~ 100V 거리 200mm - 0.4sec 400mm - 1.0sec 600mm - 1.8sec 800mm - 3.6sec 900mm - 4.8sec 1,000mm - 5.8sec	1kV ~ 100V 거리 200mm - 0.5sec 400mm - 0.9sec 600mm - 2.0sec 800mm - 4.0sec 900mm - 5.0sec 1,000mm - 6.0sec
공기흡수율		거리 10cm - 0% 30cm - 93% 50cm - 96% 60cm - 100% 80cm - 100% 90cm - 100% 100cm - 100%	거리 10cm - 25% 30cm - 55% 50cm - 75% 80cm - 86% 90cm - 90% 100cm - 93% 110cm - 100%

이처럼 이 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 이 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 이 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이 발명의 실시로 인해 소형화된 노즐 타입의 포토 헤드(photo head)로 제전을 할 수 있어서 종래 광조사식 이오나이저의 설치상 곤란한 공정에 사용할 수 있다. 특히 협소한 공정에서도 설치가 가능하다는 장점이 있고, 정확한 제전 포인트에 적용할 수 있다. 그리고 공정설비의 개조없이 설치가 가능해서 설치가 자유롭다.

Exposure, HPCP, Rubbing 및 PI costing process 등에 적용할 경우 효과가 뛰어나다. 이 외에도 TFT-LCD, STN-LCD, OLED, LTPS, HTPS, PDP와 같은 FPD(Flat Panel Display) 공정과, 원형의 spot 제전이 필수적인 반도체 공정, 프라스틱 표면도장, 인쇄공정 및 나노테크산업에 적합하다. 또한 설치시 발생하는 설비걸림의 문제도 없다.

또한 이 발명은 클래스 10 ~ 1000의 청정 환경 공정(반도체, LCD, PDP, 플라스틱 도장 및 인쇄공정 등)에 적합한 광조사식 정전기 제거장치이다. 특별한 입자가 발생하지 않고, 보수가 필요없으며, 높은 이온밀도 생성이 가능하고, 추가적인 CDA(건조공기) 또는 N₂가 필요없고, ±5볼트의 이온 밸런스 달성이 가능하고, 오존 가스의 발생이 0.0001ppm 이하이다. 그리고 특성파장대로서 1.2~1.5Å의 연엑스선을 사용하므로 전리 에너지가 커서 공기중의 가스분자 또는 원자를 직접 이온화 할 수 있다.

그리고 이 발명은 오존생성도 거의 없고, 별도의 공기 및 질소가 불필요하며, 질소, 일곤 등의 불활성 가스 중에서도 정전기 제거가 가능하다. 또한 먼지 발 생이 전혀 없고, 유지 및 보수가 불필요하다.

이 발명의 다른 장점은 고농도의 이온 및 전자를 생성할 수 있기 때문에 상당히 단시간 내에 정전기 제전이 가능하고, 또한 잔류 전위를 거의 ±5V 이내로 저하시킬 수 있고, 코로나 방전식 정전기제거장치에서는 불가능한 불활성가스(N2, Ar)의 분위기 중에서도 정전기 제거가 가능하다는 점이다.

그리고 이 발명은 정전기 제거영역이 130°를 갖는 광대역(wide beam) 무발진형 정전기 제거장치이다.

Claims (15)

1.2 ~ 1.5Å의 파장을 갖는 연엑스선을 발생시키는 헤드부;

상기 헤드부로부터 연엑스선이 누출되는 것을 차폐하기 위한 연엑스선 보호부; 및

제어신호 및 제어전압을 상기 헤드부로 공급하는 제어부를 구비하여 이루어지는 연엑스선을 이용하는 이오나이저에 있어서,

상기 연엑스선 보호부가 상기 헤드부의 바깥쪽에 있으며, 상기 헤드부와 상기 제어부를 연결하는 고압케이블을 외부 충격과 진동으로부터 보호하며 필요에 따라 사용자가 상기 헤드부의 헤드방향을 대전물체를 향해 임의의 각도로 구부릴 수 있도록 해주는 가요관;

상기 가요관의 한쪽 끝단과 상기 헤드부를 연결하여 상기 헤드부 내부에 위치한 창에서 발생되는 이온을 대전물체로 방출하도록 해주는 제 1 연결수단; 및

상기 가요관의 다른 한쪽 끝단과 상기 제어부와 연결되어 상기 헤드부에 고전압을 공급하는 고전압발생부를 연결하기 위한 제 2 연결수단을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이저.

제 1 항에 있어서, 상기 헤드부는

헤드부의 접지를 처리하기 위한 어스 링(earth ring);

헤드를 보호하기 위한 헤드 캡;

연엑스선을 내보내기 위한 연엑스선관;

연엑스선의 누출을 방지하고 고압선의 피복역할을 하기 위한 실리콘몰딩;

상기 실리콘몰딩의 가이드 역할을 하고 절연보강을 위한 실리콘튜브;

고압용 전선케이블;

상기 전선을 보호하는 전선관; 및

헤드를 감싸고 있는 헤드 몸체를 구비하고 있는 것이 특징인, 가요형 연엑스선 이오나이저.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고압케이블 내의 고압선들이 서로 영향을 미쳐서 근접거리에서 선간 단락이 일어나는 것과, 상호유도전압이 발생하는 것을 막기 위해 상기 가요관내의 고압선들을 몰딩처리하는 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이저.

제 1 항에 있어서, 상기 가요관은 이오나이저의 설치와 셋팅을 용이하게 하기 위하여

고압케이블이 통과하는 고압팩; 및

상기 고압팩과 분리되어 있는 연엑스선이 나오는 관을 포함하는 것이 특징인, 가요형 연엑스선 이오나이저.

제 1 항에 있어서, 상기 가요관의 길이는 3미터 이내인 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이저.

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제 1 항에 있어서, 상기 이오나이저의 창은 베릴륨이고 타겟은 텅스텐이며 벌브 내부의 캐소드에서 가열에 의해 튀어나온 전자가 상기 타겟과 충돌하고 나면 상기 창에서 연엑스선이 상기 헤드부를 통해 대전물체를 향해 방출되고 이들 연 X선에 의해서 가스원자 또는 분자를 직접 이온화하며, 이때 캐소드에는 역방향 전압전원이 인가되는 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이저.

제 1 항에 있어서, 상기 연엑스선 보호부는 연엑스선이 인체에 미치는 영향을 줄이기 위해 상기 연엑스선을 차폐하기 위하여 동, 알루미늄, 유리, 염화비닐 및 아크릴 가운데 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이 저.

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제 1 항에 있어서, 잔류 전위가 ±5V 이내인 것을 특징으로 하는, 가요형 연엑스선 이오나이저.

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제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연결수단 및 제 2 연결수단은 각각 헥사곤 소켓 볼트인 것이 특징인, 가요형 연엑스선 이오나이저.

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