KR100781193B1 - Microsample analysis device for analyzing density by inletting the microsample of atmosphere - Google Patents

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KR100781193B1 KR1020070028214A KR20070028214A KR100781193B1 KR 100781193 B1 KR100781193 B1 KR 100781193B1 KR 1020070028214 A KR1020070028214 A KR 1020070028214A KR 20070028214 A KR20070028214 A KR 20070028214A KR 100781193 B1 KR100781193 B1 KR 100781193B1
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Abstract

A microsample analysis device for analyzing density by inhaling a microsample of atmosphere is provided to increase a microsample analysis range and the minimum detection density and to reduce the volume of the device by controlling the density within an analysis range. A microsample analysis device for analyzing density by inhaling the microsample of atmosphere includes a microsample concentrating device(300), a microsample diluting device(400), an ion sensor(200), and a CPU(210). The microsample concentrating device concentrates a microsample of atmosphere on an absorption material and analyzes a desorbed microsample when the concentrated microsample is desorbed by adding a voltage. The microsample diluting device absorbs the microsample, controls the microsample within a designated density range and purifies it, and adjusts the purified microsample within a designated density range. The ion sensor detects an absorption signal by absorbing the microsample from the microsample concentrating device or the microsample diluting device. The CPU receives an absorption signal from the ion sensor and analyzes the density of the microsample.

Description

시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치{Microsample analysis device for analyzing density by inletting the microsample of atmosphere}Microsample analysis device for analyzing density by inletting the microsample of atmosphere}

도 1은 본 발명의 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치 및 그 분석방법을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a sample analysis device for analyzing the concentration by aspirating the sample of the present invention and its analysis method.

도 2a는 본 발명의 시료농축장치를 나타낸 블록도이다.Figure 2a is a block diagram showing a sample concentration device of the present invention.

도 2b는 본 발명의 시료농축기를 나타낸 사시도이다.Figure 2b is a perspective view showing a sample concentrator of the present invention.

도 2c는 본 발명의 시료농축기를 나타낸 단면도이다. Figure 2c is a cross-sectional view showing a sample concentrator of the present invention.

도 3은 본 발명의 시료희석장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing a sample dilution apparatus of the present invention.

도 4a는 본 발명의 이온센서의 평면도이다.4A is a plan view of the ion sensor of the present invention.

도 4b는 본 발명의 이온센서의 단면도이다.4B is a cross-sectional view of the ion sensor of the present invention.

본 발명은 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치에 관한 것으로, 특히 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 이하 또는 이상인지를 판단하여 시료를 농축 또는 희석하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sample analyzing apparatus for analyzing a concentration by sucking a sample, and more particularly, to a device for concentrating or diluting a sample by determining whether it is below a predetermined concentration by aspirating a sample in the atmosphere.

급속한 산업화와 생활 수준의 향상에 따라 수반되는 환경오염 문제는 인간의 문화생활을 위협하고 있다. 대기오염이나 수질오염은 이미 지역에 따라 환경 기준치를 초과하여 심각한 문제를 야기하였으며, 그로 인한 피해도 증가하고 있는 상황이다. 심화되는 환경오염 문제는 국지적 차원에서 전 세계적 차원으로 확대되는 경향을 보이고 있다. 지구 온난화, 오존층의 파괴, 산성비, 산업현장의 유해물질 누출, 생태계 파괴 및 해양오염 등의 문제가 대두되면서 환경오염 물질의 극미량 검출에 대한 연구 필요성이 제기되었다. 특히, 인체에 해를 미칠 수 있는 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds)은 우리 주변환경에서 다양한 형태로 존재하고 있을 뿐만 아니라, 거주자 또은 작업자들의 건강에 위해한 요소로 작용되고 있다.The environmental pollution accompanying the rapid industrialization and the improvement of living standards threatens human cultural life. Air pollution and water pollution have already caused serious problems by exceeding environmental standards in some regions, and the damages are increasing. Increasing environmental pollution tends to expand from local to global levels. The problems of global warming, destruction of ozone layer, acid rain, leakage of harmful substances at industrial sites, destruction of ecosystem and marine pollution have raised the necessity of research on detecting trace amount of environmental pollutants. In particular, volatile organic compounds (Volatile Organic Compounds) that can harm the human body exists in various forms in our surroundings, as well as acts as a hazard to the health of residents or workers.

따라서, 대기중에 존재하는 인체 유해화합물의 농도를 측정할 측정장비의 필요성이 대두되었는데, 기존의 분석장치는 대기중에 있는 시료를 흡입하여 검출하는 검출기의 성능이 갖는 한계에 의해 일정한 영역의 탐지범위만을 가지며, 일정한 영역 이상의 탐지범위를 갖기 위해서는 고가의 장비를 사용해야만 했던 문제점이 있었다.Therefore, the necessity of measuring equipment for measuring the concentration of human harmful compounds in the air has emerged, but the existing analytical device has limited detection range of a certain area due to the limitation of the detector's ability to inhale and detect samples in the air. In order to have a detection range over a certain area, there was a problem in that expensive equipment had to be used.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 이하 또는 이상인지를 판단하여 시료를 농축 또는 희석하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for concentrating or diluting a sample by inhaling a sample in the atmosphere and determining whether the sample is below or above a predetermined concentration.

본 발명은 중공형의 세라믹 파이프 내부에는 흡착물질이 충진되고, 상기 파이프 외부에는 히터선이 감겨 구성되되, 대기중의 시료가 상기 세라믹 파이프 내부에 인입되어 일정한 시간이 지나면 흡착물질에 시료를 농축하는 시료농축부; 및 상기 히터선에 고온의 전압이 인가되어 농축된 시료가 탈착되면, 상기 시료 농축부로부터 탈착된 시료를 받아 분석하는 시료분석부;를 포함하는 시료농축장치를 제시한다.In the present invention, the hollow ceramic pipe is filled with an adsorbent material, and the heater wire is wound around the outside of the pipe, and a sample in the air is introduced into the ceramic pipe to concentrate the sample on the adsorbed material after a predetermined time. Sample concentration unit; And a sample analyzer configured to receive a sample desorbed from the sample concentrator when the concentrated sample is desorbed by applying a high temperature voltage to the heater wire.

그리고, 본 발명은 흡입된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하는 흡입 유량 조절부; 흡입된 시료를 정화하는 정화부; 상기 정화부에서 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하는 희석 유량 조절부; 및 상기 흡입 유량 조절부와 희석 유량 조절부가 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 시료희석장치를 제시한다.And, the present invention is a suction flow rate adjusting unit for adjusting the amount of the sample sucked to a constant concentration range; Purification unit for purifying the inhaled sample; Dilution flow rate adjusting unit for adjusting the amount of the sample purified by the purification unit in a constant concentration range; And a control unit for controlling the suction flow rate adjusting unit and the dilution flow rate adjusting unit to adjust the amount of the sample to a predetermined concentration range.

또한, 본 발명은 대기중의 시료를 흡착물질에 농축하고, 전압 인가로 농축된 시료가 탈착되면 탈착된 시료를 받아 분석하는 시료농축장치; 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 범위로 조절 및 정화하고, 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하는 시료희석장치; 상기 시료농축장치 또는 시료희석장치로부터 시료를 흡입하여 흡입신호를 검출하는 이온센서; 및 상기 이온센서로부터 흡입신호를 받아 시료의 농도를 분석하는 CPU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치를 제시한다.In addition, the present invention concentrates the sample in the air to the adsorbent material, the sample concentration device for receiving the analyzed sample when the concentrated sample is desorbed by voltage application; A sample dilution device for inhaling a sample in the atmosphere to adjust and purify to a constant concentration range and to adjust the amount of the purified sample to a constant concentration range; An ion sensor which sucks a sample from the sample concentration device or the sample dilution device to detect a suction signal; And a CPU for analyzing the concentration of the sample by receiving the suction signal from the ion sensor.

또한, 본 발명은 시료분석방법에 있어서, 시료농축장치가 대기중의 시료를 흡착물질에 농축하고, 전압 인가로 농축된 시료가 탈착되면 탈착된 시료를 받아 분 석하는 단계; 시료희석장치가 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 범위로 조절 및 정화하고, 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하는 단계; 이온센서가 상기 시료농축장치 또는 시료희석장치로부터 시료를 흡입하여 흡입신호를 검출하는 단계; 및 CPU가 상기 이온센서로부터 흡입신호를 받아 시료의 농도를 분석하는 단계;를 포함하는 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치의 시료분석방법을 제시한다.In another aspect, the present invention provides a sample analysis method, comprising: a sample concentrating device concentrating a sample in the atmosphere on an adsorbent material and receiving and analyzing the desorbed sample when the concentrated sample is desorbed by voltage application; A sample dilution device inhaling a sample in the atmosphere to adjust and purify to a predetermined concentration range, and to adjust the amount of the purified sample to a predetermined concentration range; Detecting, by an ion sensor, a suction signal from the sample concentration device or the sample dilution device; And a CPU analyzing the concentration of the sample by receiving a suction signal from the ion sensor.

이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 통하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치 및 그 분석방법을 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시료분석장치는 시료농축장치(300), 시료희석장치(400), 이온센서(200) 및 CPU(210)를 포함한다.1 is a block diagram showing a sample analysis device for analyzing the concentration by aspirating the sample of the present invention and its analysis method. As shown in FIG. 1, the sample analyzing apparatus includes a sample concentrating apparatus 300, a sample dilution apparatus 400, an ion sensor 200, and a CPU 210.

시료흡입구(100)를 통하여 흡입된 시료는 제1밸브(110)가 열리면 정화장치(120)로 이동하여 정화된다. 그리고, 시료의 농도가 CPU(210)에서 분석 가능하지 않게 낮거나 높으면 제2밸브(130)가 열려 시료농축장치(300) 또는 시료희석장치(400)로 시료를 보내어 시료를 농축하거나 희석한다. 여기서, 시료농축장치(300)는 대기중의 시료를 흡착물질에 농축하고, 전압 인가로 농축된 시료가 탈착되면 탈착된 시료를 받아 분석한다. 그리고, 시료희석장치(400)는 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 범위로 조절 및 정화하고, 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절한다.The sample sucked through the sample suction port 100 is moved to the purification apparatus 120 and purified when the first valve 110 is opened. And, if the concentration of the sample is too low or high to be analyzed by the CPU 210, the second valve 130 is opened to send the sample to the sample concentrator 300 or the sample dilution device 400 to concentrate or dilute the sample. Here, the sample concentrating device 300 concentrates the sample in the atmosphere to the adsorbent material, and when the sample concentrated by voltage application is desorbed, the sample concentrate is received and analyzed. Then, the sample dilution device 400 inhales the sample in the atmosphere to adjust and purify to a constant concentration range, and to adjust the amount of the purified sample to a constant concentration range.

농축 또는 희석된 시료는 제3밸브(160)가 열려 이온화원(170)으로 이동하여 시료를 이온화한다. 이때, 이온화원(170)에서 이온화된 시료는 펌프(180)에 의하여 시료배출구(190)를 통하여 배출된다.The concentrated or diluted sample is moved to the ionization source 170 by opening the third valve 160 to ionize the sample. At this time, the sample ionized in the ionization source 170 is discharged through the sample outlet 190 by the pump 180.

이온화원(170)에서 이온화된 시료는 이온센서(200)로 보내어진다. 이온센서(200)는 시료농축장치(300) 또는 시료희석장치(400)로부터 시료를 흡입하여 흡입신호를 검출한다. 여기서, 이온센서(200)는 수 nA 정도의 극히 작은 전류값을 측정하여 증폭기를 이용하여 전류값을 전압값으로 변경하고, 전압값을 일정한 크기 이상으로 증폭하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. The sample ionized at the ionization source 170 is sent to the ion sensor 200. The ion sensor 200 detects a suction signal by sucking a sample from the sample concentration device 300 or the sample dilution device 400. Here, the ion sensor 200 measures an extremely small current value of about nA, changes the current value to a voltage value using an amplifier, and amplifies the voltage value to a predetermined size or more to convert an analog signal into a digital signal.

CPU(210)는 상기 이온센서(200)로부터 흡입신호를 받아 시료의 농도를 분석한다. 그리고, CPU(210)에서 디지털 신호를 처리하면 표시부에서 농도를 표시하게 된다.The CPU 210 receives the suction signal from the ion sensor 200 and analyzes the concentration of the sample. When the CPU 210 processes the digital signal, the display unit displays the density.

도 2a는 본 발명의 시료농축장치를 나타낸 블록도이고, 도 2b 및 도 2c는 각각 본 발명의 시료농축기를 나타낸 사시도 및 단면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 시료농축장치(300)는 시료농축부(310)와 시료분석부(320)를 포함한다.Figure 2a is a block diagram showing a sample concentrating device of the present invention, Figure 2b and Figure 2c is a perspective view and a cross-sectional view showing a sample concentrator of the present invention, respectively. As shown in FIG. 2A, the sample concentrating device 300 includes a sample concentrating unit 310 and a sample analyzing unit 320.

시료농축부(310)는 시료농축기를 포함하는데, 시료농축기는 도 3b 및 도 3c와 같이 중공형의 세라믹 파이프(310a)로 구성된다. 중공형의 세라믹 파이프(310a)의 내부에는 흡착물질(310d)이 충진되고, 그 외부에는 히터선(310b)이 감겨 있다. 대기중의 시료가 상기 세라믹 파이프 내부에 인입되어 일정한 시간이 지나면 흡착물질(310d)에 시료(310c)를 농축하게 된다. 흡착물질(310d)은 활성탄, 몰레큘러시브(molecular sieves), 테넥스(Tenax), 세라믹 울 또는 글라스 울(glass wool)이 이용된다. 히터선으로는 열전도율이 좋은 니크롬선이 사용된다.The sample concentrator 310 includes a sample concentrator, which is composed of a hollow ceramic pipe 310a as shown in FIGS. 3B and 3C. The inside of the hollow ceramic pipe 310a is filled with the adsorbent material 310d, and the heater wire 310b is wound around the outside of the hollow ceramic pipe 310a. The sample in the air is introduced into the ceramic pipe and the sample 310c is concentrated on the adsorbent material 310d after a predetermined time. As the adsorbent 310d, activated carbon, molecular sieves, Tenex, ceramic wool or glass wool are used. As the heater wire, a nichrome wire having good thermal conductivity is used.

충진된 흡착물질(310d)의 가열온도는 저항의 크기와 가열시간에 의해 정해지 는데, 저항의 크기에 반비례하고 가열시간에 비례하는 값을 얻을 수 있다. 온도가 높을수록 흡착물질(310d)에 흡착된 시료를 더 잘 탈착시킨다. 옴의 법칙(I = V/R)에 따르면, 저항이 작을수록 더 높은 온도를 얻을 수 있는데, 시료농축기를 사용할 경우에는 그렇기 않은 경우와 비교하여 신호의 크기를 5배 이상 증가시켜 감도를 높일 수 있다.The heating temperature of the filled adsorbent material 310d is determined by the size of the resistance and the heating time, which is inversely proportional to the size of the resistance and proportional to the heating time. The higher the temperature, the better the sample adsorbed on the adsorbent material 310d. According to Ohm's law (I = V / R), the smaller the resistance is, the higher the temperature can be obtained. When using the sample concentrator, the sensitivity can be increased by more than 5 times the size of the signal compared to the other case. have.

시료분석부는 시료분석기를 포함하는데, 시료분석기는 히터선(310b)에 고온의 전압이 인가되어 농축된 시료(310c)가 탈착되면, 시료농축기로부터 탈착된 시료(310c)를 받아 분석한다.The sample analyzer includes a sample analyzer. When the sample 310c concentrated by applying a high voltage to the heater wire 310b is detached, the sample analyzer receives the sample 310c removed from the sample concentrator and analyzes the sample 310c.

도 3은 본 발명의 시료희석장치를 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시료희석장치(400)는 흡입 유량 조절부(410), 정화부(420), 희석 유량 조절부(430), 제어부(440) 및 희석 시료 배출부(450)를 포함할 수 있다. 흡입 유량 조절부(410), 정화부(420), 희석 유량 조절부(430), 제어부(440) 및 희석 시료 배출부(450)는 각각 흡입 유량 조절기, 정화기, 희석 유량 조절기, 제어기 및 희석 시료 배출기를 포함하고 있다.3 is a block diagram showing a sample dilution apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3, the sample dilution apparatus 400 includes a suction flow rate controller 410, a purifier 420, a dilution flow rate controller 430, a controller 440, and a dilute sample discharger 450. It may include. The suction flow rate controller 410, the purifier 420, the dilution flow rate controller 430, the controller 440, and the dilution sample outlet 450 are the suction flow rate regulator, the clarifier, the dilution flow rate regulator, the controller, and the diluted sample, respectively. It contains an ejector.

흡입 유량 조절기는 흡입된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절한다. 그리고, 정화기는 흡입된 시료를 정화하고, 희석 유량 조절기는 정화기에서 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절한다. 또한, 제어기는 흡입 유량 조절기와 희석 유량 조절기가 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하도록 제어하고, 희석 시료 배출기는 흡입 유량 조절기와 희석 유량 조절기에서 일정한 농도 범위로 조절된 시료를 배출한다.Suction flow regulators control the amount of sample drawn into a constant concentration range. Then, the purifier purifies the sample sucked in, and the dilution flow controller adjusts the amount of the sample purified in the purifier to a constant concentration range. In addition, the controller controls the suction flow regulator and the dilution flow regulator to adjust the amount of the sample to a constant concentration range, and the dilution sample ejector discharges the sample adjusted to the constant concentration range in the suction flow regulator and the dilution flow regulator.

대기중의 시료가 도 2a의 시료분석기에서 분석 가능한 농도로 존재할 때, 제어기의 제어에 의해 희석 유량 조절기는 닫히고, 흡입된 시료 전부가 흡입 유량 조절기를 통해 시료분석기로 이동하게 된다. 희석 농도비는 1이 되어 시료분석기에서 분석된 농도값에 환산인자 1을 곱하여 그 값을 얻게 된다. 고농도의 시료가 흡입되어 시료분석기의 검출값이 최대치에 이르면, 제어기의 제어에 의해 희석 유량 조절기가 열리고, 흡입 유량 조절기로부터 흡입되는 유량값과 섞여 농도가 희석된다. 희석은 1:1, 1:10, 1:100의 비율로 되며, 희석된 시료를 분석하여 얻은값에 각각 환산인자 2, 10, 100을 곱하여 최종 농도값을 확인할 수 있다.When the sample in the air is present at a concentration that can be analyzed by the sample analyzer of FIG. 2A, the dilution flow regulator is closed by the control of the controller, and all the sucked samples are moved to the sample analyzer through the suction flow regulator. The dilution concentration ratio is 1, and the value obtained by multiplying the conversion factor 1 by the concentration value analyzed by the sample analyzer is obtained. When a high concentration of the sample is aspirated and the detection value of the sample analyzer reaches a maximum value, the dilution flow regulator is opened by the control of the controller, and the concentration is diluted by mixing with the flow rate value sucked from the suction flow regulator. Dilution is in the ratio of 1: 1, 1:10, 1: 100, and the final concentration value can be confirmed by multiplying the factors obtained by analyzing the diluted sample by 2, 10, and 100 conversion factors, respectively.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 이온센서의 평면도 및 단면도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(510)에 일정한 두께로 백금 전극 박막(520)이 증착되고, 일정한 간격의 전극 피치 간격을 갖는 검출 전극(530) 및 고전압 전극(540)이 실리콘 기판(510)에 증착되되, 상기 증착된 실리콘 기판(510)의 하부면에는 일정한 크기의 사각형 모양의 윈도우를 형성하고, 실리콘 기판(510)의 하면에서 상면을 관통하는 개구부(550)가 형성된다. 개구부(550)의 형상은 실리콘 기판(510)의 면 방위에 따라 정해진다.4A and 4B are plan and cross-sectional views of the ion sensor of the present invention, respectively. As shown in FIGS. 4A and 4B, the platinum electrode thin film 520 is deposited on the silicon substrate 510 at a constant thickness, and the detection electrode 530 and the high voltage electrode 540 having the electrode pitch intervals at regular intervals are formed. Deposited on the silicon substrate 510, the bottom surface of the deposited silicon substrate 510 to form a rectangular window of a predetermined size, the opening 550 penetrating the upper surface on the lower surface of the silicon substrate 510 is formed do. The shape of the opening 550 is determined according to the surface orientation of the silicon substrate 510.

검출 전극(530)은 실리콘 기판(510)을 상하로 관통하는 사각형 모양의 개구부(550)에 위치하여 고정된다. 대기가스가 실리콘 기판(510)의 하부에서 유입되어 상부로 유출되면서 검출 전극(530)의 상부에 위치한 이온화원에서 조사되는 에너지에 의해 이온화 과정이 용이하게 발생하도록 한다. 이온화된 이온과 전자에 의한 ㎀ 전류 변화를 검출하도록 검출 전극(530)과 고전압 전극(540)의 전극 피치 간격 은 20㎛ ~ 1㎜로 하는 것이 바람직하다. 고전압 전극(540)에 120V의 전압을 인가하여 검출 전극(530)의 전류 변화를 ㎀ 단위로 측정할 수 있다.The detection electrode 530 is positioned and fixed in a rectangular opening 550 penetrating the silicon substrate 510 up and down. As the atmospheric gas flows in from the lower portion of the silicon substrate 510 and flows out, the ionization process is easily generated by the energy irradiated from the ionization source located on the upper portion of the detection electrode 530. The electrode pitch interval between the detection electrode 530 and the high voltage electrode 540 is preferably 20 μm to 1 mm so as to detect a change in the amperage current caused by the ionized ions and electrons. By applying a voltage of 120 V to the high voltage electrode 540, the current change of the detection electrode 530 may be measured in units of ㎀.

검출 전극(530)의 이온화 에너지에 대한 손상과 긴 수명의 신뢰성을 유지하기 위하여 검출 전극(530)의 상면은 보호막을 형성하고, 이온 에칭 공정으로 소정의 검출 전극(530)을 형성한다.In order to maintain the damage to the ionization energy of the detection electrode 530 and the reliability of the long life, the upper surface of the detection electrode 530 forms a protective film, and the predetermined detection electrode 530 is formed by an ion etching process.

상기 이온센서의 제조방법은 다음과 같다.The method of manufacturing the ion sensor is as follows.

실리콘 기판(510)에 두께 10㎛의 백금 전극 박막(520)을 증착한다. 그리고, 포토리소그래피 공정으로 전극 피치 간격 100㎛의 빗살 패턴의 검출 전극(530) 및 고전압 전극(540)을 실리콘 기판(510)에 증착한다. 또한, 포토리소그래피 공정으로 실리콘 기판(510)의 하부면에 일정한 크기의 사각형 모양의 윈도우를 형성한다. 또한, 마이크로머시닝 공정으로 KOH 용액에서 이방성 식각하여 실리콘 기판(510)의 하면에서 상면을 관통하는 피라미드 형상의 개구부(550)를 형성한다.A platinum electrode thin film 520 having a thickness of 10 μm is deposited on the silicon substrate 510. In the photolithography process, a detection electrode 530 and a high voltage electrode 540 having a comb tooth pattern having an electrode pitch interval of 100 μm are deposited on the silicon substrate 510. In addition, a photolithography process forms a rectangular window of a predetermined size on the lower surface of the silicon substrate 510. In addition, anisotropic etching is performed in the KOH solution by a micromachining process to form an opening 550 having a pyramidal shape penetrating the upper surface of the silicon substrate 510.

본 발명의 박막 검출 전극(530)을 사용하여 인체 유해 화합물의 이온화로 발생되는 ㎀의 미소 전류 변화를 측정하는 방식은 종래기술에 비하여 정밀한 측정에 용이하다. 그리고, 이온센서의 구조를 소형화할 수 있고, 검출 전극(530) 및 고전압 전극(540)이 안정적으로 밀착 고정되어 접촉 저항을 줄일 수 있다. 또한, 실리콘 기판(510)의 개구부(550)에 검출 전극(530)이 위치하여 유입되는 대기가스를 빠른 시간에 측정하고, 낮은 가격에도 대량 생산할 수 있다.By using the thin film detection electrode 530 of the present invention, the method of measuring the small current change of the power generated by the ionization of a harmful compound of the human body is easier to measure precisely than in the prior art. In addition, the structure of the ion sensor can be miniaturized, and the detection electrode 530 and the high voltage electrode 540 are stably tightly fixed to reduce the contact resistance. In addition, the detection electrode 530 is positioned in the opening 550 of the silicon substrate 510 to measure the flow of atmospheric gas at a fast time and mass production at a low price.

이상에서 살펴본 바와 같은 대기중의 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치 및 그 분석방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.As described above with reference to the accompanying drawings, the technical analysis of the sample analysis device and the analysis method for analyzing the concentration by aspirating the sample in the air as described above, but this is illustrative of the best embodiment of the present invention It is not intended to limit the invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 탐지할 수 없을 정도의 극미량의 시료분석시 일정한 시간 동안 시료를 분석 가능한 농도로 농축하고, 분석범위 이상의 고농도 흡입시 시료 희석을 통해 분석범위 내의 농도로 제어할 수 있다. 이를 통하여 시료검출범위를 기존보다 1000배 이상 증가시킬 수 있다. 그리고, 검출 전극이 적은 접촉저항으로 수 nA의 전류 변화를 검출하고, 최저의 탐지 농도를 증가시키며, 장치의 소형화를 가능하게 한다.The present invention can be controlled to a concentration within the analysis range by diluting the sample to an analytical concentration for a predetermined time when analyzing a trace amount of the sample not detectable, and a sample dilution at a high concentration inhalation above the analysis range. Through this, the sample detection range can be increased more than 1000 times. Then, the detection electrode detects a current change of several nA with a small contact resistance, increases the minimum detection concentration, and enables the device to be miniaturized.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 대기중의 시료를 흡착물질에 농축하고, 전압 인가로 농축된 시료가 탈착되면 탈착된 시료를 받아 분석하는 시료농축장치; A sample concentrating device for concentrating a sample in the atmosphere to an adsorbent material and receiving the desorbed sample when the concentrated sample is desorbed by voltage application; 대기중의 시료를 흡입하여 일정한 농도 범위로 조절 및 정화하고, 정화된 시료의 양을 일정한 농도 범위로 조절하는 시료희석장치;A sample dilution device for inhaling a sample in the atmosphere to adjust and purify to a constant concentration range and to adjust the amount of the purified sample to a constant concentration range; 상기 시료농축장치 또는 시료희석장치로부터 시료를 흡입하여 흡입신호를 검출하는 이온센서; 및An ion sensor which sucks a sample from the sample concentration device or the sample dilution device to detect a suction signal; And 상기 이온센서로부터 흡입신호를 받아 시료의 농도를 분석하는 CPU;A CPU for receiving a suction signal from the ion sensor and analyzing a concentration of a sample; 를 포함하며, Including; 상기 이온센서는 실리콘 기판에 일정한 두께로 백금 전극 박막이 증착되고, 일정한 간격의 전극 피치 간격을 갖는 검출 전극 및 고전압 전극이 실리콘 기판에 증착되되, 상기 실리콘 기판의 하부면에는 일정한 크기의 윈도우를 형성하고, 실리콘 기판의 하면에서 상면을 관통하는 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치.The ion sensor is a thin film of platinum electrode deposited on a silicon substrate with a predetermined thickness, and a detection electrode and a high voltage electrode having a predetermined electrode pitch interval of a predetermined thickness are deposited on the silicon substrate, the bottom surface of the silicon substrate to form a window of a constant size And an opening through the upper surface of the lower surface of the silicon substrate, wherein the sample is suctioned and the concentration is analyzed. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전극 피치 간격은 20㎛ ~ 1㎜인 것을 특징으로 하는 시료를 흡입하여 농도를 분석하는 시료분석장치.The electrode pitch interval is a sample analysis device for analyzing the concentration by sucking the sample, characterized in that 20㎛ ~ 1mm. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6227645A (en) 1985-07-29 1987-02-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Gas sampling apparatus
KR20060044145A (en) * 2004-11-11 2006-05-16 건국대학교 산학협력단 Sample gas trap apparatus with a adsorbent trap for a odor and voc

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6227645A (en) 1985-07-29 1987-02-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Gas sampling apparatus
KR20060044145A (en) * 2004-11-11 2006-05-16 건국대학교 산학협력단 Sample gas trap apparatus with a adsorbent trap for a odor and voc

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