KR100746261B1 - 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온주입장치 등과 같은 하전입자(ion beam) 발생장치의 고압전원 인가장치에 관한 것으로서, (A) 암연결단자가 매설되어 있고, 각 암연결단자의 전극측 말단은 음극과 양극)과 연결되어 있는 연결단자지지판; (B) 상기 연결단자지지판의 암연결단자와 공간적으로 대응되는 숫연결단자를 가지는 X-레이 커넥터 리셉터클: (C) 상기 커넥터 리셉터클의 돌출플랜지부와 상기 하전입자 발생장치의 케이스와의 사이를 밀폐결합시키는 O-링; 및 (D) 상기 X-레이 커넥터 리셉터클에 대응되는 커넥터가 장착된 고압케이블;을 포함하여 구성되는 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하여, 기존 타 분야에서 사용되던 상용화된 고압용 케이블과 커넥터 및 커넥터 리셉터클을 하전입자 발생장치의 전원공급부에 적용할 수 있게 된다.
하전입자, 발생장치, 고압, 전원, 인가, 커넥터, 리셉터클

Description

하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치{A High-Voltage Connector of an Ion Source}
도 1은 연결단자지지판과 커넥터 리셉터클이 결합되기 직전의 모습을 보여주는 개념도.
도 2는 연결단자지지판과 커넥터 리셉터클이 결합되고 케이스와 리셉터클이 O-링을 중간에 두고 밀폐결합된 상태를 보여주는 개념도.
도 3은 커넥터 리셉터클에 대응되는 커넥터가 부착된 고압케이블이 리셉터클에 삽입되는 과정을 보여주는 개념도.
도 4는 커넥터가 리셉터클에 삽입된 상태를 보여주는 개념도.
******** 주요 도면부호의 설명 ********
11. 챔버 12. 양극
13. 음극 14. 절연유조
15. 케이스 20. 연결단자지지판
21, 22. 암연결단자 30. 커넥터 리셉터클
31, 32. 수연결단자 40. O-링
50. 고압케이블 51. 커넥터
본 발명은 이온주입장치 등과 같은 하전입자(ion beam) 발생장치의 고압전원 인가장치에 관한 것으로서, 특히 범용성 있는 상용화된 고압 커넥터를 적용함으로써 보다 안전하고 저렴한 하전입자 발생장치를 제공할 수 있는 고압전원 인가장치에 관한 것이다.
현대 산업이 필요로 하는 고도로 물성이 제어된 물질을 얻기 위해서는 물성 제어가 분자/원자 단위에서 이루어져야 한다. 이러한 고도의 물성 제어를 실현하는 수단으로서 빛, X-선, 전자 및 이온빔 등이 활용되고 있다. 이중 이온빔은 에너지 전달로써의 성질 이외에 물질의 전달이라는 측면을 갖추고 있으며, 고체 내에서 진직성이 좋고, 정량성을 확보할 수 있다는 아주 우수한 특성을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 하전입자(이온빔)은 반도체 뿐만 아니라 기타 금속, 세라믹, 고분자 재료 등 다양한 분야로 그 이용이 확대되고 있다.
이온주입장치는 대략 이온 발생원(ion source), 이온인출부, 질량분석부, 가속부, 수속·편향부, 가스공급부, 진공챔버 등으로 구성되어 있다. 고진공(高眞空) 챔버(vacuum chamber) 내에 있는 이온 발생원에서 플라즈마(plasma)에 의하여 이온화된 원소의 질량에 따라 선별되어 원하는 이온만이 가속되어 이온빔을 형성한 후, 만들어진 이온빔 타깃의 전면에 주사되는 것이다.
하전입자 발생장치에서 하전입자가 발생되기 위해서는 내부 양극(anode)과 음극(cahode) 사이에서 고전압 방전이 일어나야 한다. 따라서 양극과 음극에 고압선이 인가되어야 한다. 때문에 각 부품간의 전기적 절연이 필수적이며, 특히 고전압이 인가되는 하전입자 발생장치와 케이스가 절연된 상태로 결합될 수 있도록 절연세라믹관이 중간에 이종접합되어 있다. 나아가 상기 절연유조 내부는 진공챔버의 일말단, 절연세라믹관 및 커버에 의해 밀폐되어 있으며 밀폐공간 내에 절연을 위한 절연유가 채워져 있게 된다. 물론, 고전압 인가를 위한 전기공급선 및 가스공급관도 절연재가 사용된다. 따라서 하전입자 발생장치는 절연세라믹관 및 절연유조 내부공간의 절연유에 의해 완벽하게 외부(케이스)와 전기적으로 차단된다.
상기 절연유조 내부에는 다양한 구성부품들, 예를들면 전기공급선, 가스공급관, 냉각수관, 오일펌프 유출입관, 트랜스포머 등이 장착되어 있다. 이때 전기공급선을 음극 및 양극에 연결하는 것은 절연유조 내부가 매우 복잡하기 때문에 용이하지 않아 하전입자 발생장치의 조립과 유지보수를 위한 해체·결합이 매우 어려운 것이 현실이다.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 간편하게 절연유조를 밀폐하면서도 고전압 연결을 가능하게 하는 새로운 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절연유조(14)가 있는 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치에 있어서, (A) 각각 음극(13) 및 양극(12) 암연결단자(21, 22)가 매설되어 있고, 각 암연결단자(21, 22)의 전극측 말단은 전선에 의해 각각 진공챔버(11)의 음극(13)과 양극(12)과 연결되어 있으며, 상기 하전입자 발생장치의 진공챔버(11)측 전극과 소정간격 이격되어 장착된 절연성 연결단자지지판(20); (B) 상기 연결단자지지판(20)의 음극(13) 및 양극(12) 암연결단자(21, 22)와 공간적으로 대응되는 음극(13) 및 양극(12) 숫연결단자(31, 32)를 가지는 X-레이 커넥터 리셉터클(30): (C) 상기 커넥터 리셉터클(30)의 돌출플랜지(33)부와 상기 하전입자 발생장치의 케이스(15)와의 사이를 밀폐결합시키는 O-링(40); 및 (D) 말단에 상기 X-레이 커넥터 리셉터클(30)에 대응되는 커넥터(51)가 장착된 고압케이블(50);을 포함하여 구성되는 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치에 관한 것이다. 본 발명에서 상기 커넥터 리셉터클(30)의 숫연결단자(31, 32)와 상기 연결단자지지판(20)의 암연결단자(21, 22)가 밀착결합되었을 때 상기 커넥터 리셉터클(30)의 돌출플랜지(33) 하단이 하전입자 발생장치의 케이스(15)와 밀착결합되어 절연유조(14)의 절연유가 외부로 유출되는 것을 방지한다.
본 발명에서 상기 연결단자지지판(20)과 X-레이 커넥터 리셉터클(30)은 각각 의 암연결단자(21, 22) 및 숫연결단자(31, 32)를 매개로 전기적으로 결합되고, 상기 X-레이 커넥터 리셉터클(30)과 하전입자 발생장치의 케이스(15)는 O-링(40)을 중간에 두고 긴밀하게 결합된다. 이 상태에서 고압케이블(50)의 말단에 결합된 X-레이 커넥터(51)가 탈착가능하도록 삽입됨으로써 궁극적으로 하전입자 발생장치의 음극(13)과 양극(12)에 고압전류를 공급할 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위하여 공기공급장치, 냉각장치 등의 표현은 생략하였다.
도 1은 연결단자지지판(20)과 커넥터 리셉터클(30)이 결합되기 직전의 모습을 보여주는 개념도이고, 도 2는 양자가 결합되고 케이스(15)와 리셉터클이 O-링(40)을 중간에 두고 밀폐결합된 상태를 보여주는 개념도이다. 도 3은 커넥터 리셉터클(30)에 대응되는 커넥터(51)가 부착된 고압케이블(50)이 리셉터클에 삽입되는 과정을 보여주는 개념도이고, 도 4는 양자가 결합된 상태를 보여주는 개념도이다.
도에서도 볼 수 있듯이, 상기 연결단자지지판(20)은 절연된 상태로 챔버(11)와 이격되어 있으며, 내부에 각각 챔버(11)의 음극(13) 및 양극(12)과 연결된 두 개의 암연결단자(21, 22)가 내장되어 있다. 커넥터 리셉터클(30)의 말단에는 상기 연결단자지지판(20)의 암연결단자(21, 22)에 대응되는 수연결단자가 형성되어 있는데, 이들 수연결단자의 반대편은 리셉터클의 내부로 후술할 커넥터(51)의 수단자에 대응되는 암단자가 내장되어 있다.
본 발명에서 상기 연결단자지지판(20)~케이스(15) 사이의 거리는 사용되는 리셉터클의 길이와 일치되도록 설계된다. 따라서 커넥터(51)의 수연결단자와 연결단자지지판(20)의 암연결단자(21, 22)가 충분히 결합되면 리셉터클의 돌출플랜지(33)와 케이스(15)가 접촉하게 된다. 이때 상기 돌출플랜지(33)와 케이스(15) 사이는 절연성 O-링(40)으로 밀폐된다.
이 상태(도 2)가 본 발명에 의한 하전입자 발생장치에 고압전원이 공급되지 않은 상태 즉, 보통 가동이 중단된 상태이다. 하전입자 발생장치를 작동시키기 위해서 상기 커넥터 리셉터클(30)에 대응되는 고압케이블(50)의 커넥터(51)가 상기 리셉터클에 삽입된다. 커넥터(51)가 충분히 삽입되면 상기 커넥터(51)의 수단자가 상기 리셉터클 내부의 암단자에 삽입되면서 고압전류 인가라인이 완성된다.
본 발명에서 상기 X-레이 커넥터(51) 및 커넥터 리셉터클(30)은 종래 상용화되고 있는 것을 활용할 수 있다. 이들의 재질은 절연성이면서 취급이 용이한 어떠한 것이라도 적용이 가능하다.
본 발명에 의하여, 기존 타 분야에서 사용되던 상용화된 고압용 케이블과 커넥터 및 커넥터 리셉터클을 하전입자 발생장치의 전원공급부에 적용할 수 있게 된다. 따라서 하전입자 발생장치의 안정성과 신뢰성을 높힐 뿐만 아니라 장치의 부 피를 대폭 줄일 수 있으면서도 절연유조 내의 절연유가 전원공급장치를 통해 누출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 절연유조(14)가 있는 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치에 있어서,
    (A) 각각 음극(13) 및 양극(12) 암연결단자(21, 22)가 매설되어 있고, 각 암연결단자(21, 22)의 전극측 말단은 전선에 의해 각각 진공챔버(11)의 음극(13)과 양극(12)과 연결되어 있으며, 상기 하전입자 발생장치의 진공챔버(11)측 전극과 소정간격 이격되어 장착된 절연성 연결단자지지판(20);
    (B) 상기 연결단자지지판(20)의 음극(13) 및 양극(12) 암연결단자(21, 22)와 공간적으로 대응되는 음극(13) 및 양극(12) 숫연결단자(31, 32)를 가지는 X-레이 커넥터 리셉터클(30):
    (C) 상기 커넥터 리셉터클(30)의 돌출플랜지(33)부와 상기 하전입자 발생장치의 케이스(15)와의 사이를 밀폐결합시키는 O-링(40);
    (D) 말단에 상기 X-레이 커넥터 리셉터클(30)에 대응되는 커넥터(51)가 장착된 고압케이블(50);을 포함하여 구성되며,
    상기 커넥터 리셉터클(30)의 숫연결단자(31, 32)와 상기 연결단자지지판(20)의 암연결단자(21, 22)가 밀착결합되었을 때 상기 커넥터 리셉터클(30)의 돌출플랜지(33) 하단이 하전입자 발생장치의 케이스(15)와 밀착결합되는 것을 특징으로 하는 하전입자 발생장치의 고압전원 인가장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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