KR100971031B1

KR100971031B1 - 이온 이동도 분광기

Info

Publication number: KR100971031B1
Application number: KR1020100010866A
Authority: KR
Inventors: 우현재; 신명원; 최규섭; 맹석진; 안승건
Original assignee: 주식회사 우주씨앤티
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-07-20

Abstract

이온 상태 시료의 습도를 제어하여 분석 정확도를 향상시키며, 분자량이 큰 시료의 분석을 용이하게 하는 이온 이동도 분광기에 관한 것이다.
이를 위한, 본 발명의 이온 이동도 분광기는, 분석 시료를 이온화 및 이동시키고 이온의 이동도를 검출하여 시료의 성분을 분석하는 것으로서, 전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부와, 샘플링부의 후단에 연결되며 코로나방전을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 이온화부와, 이온화부의 후단에 연결되고, 다수의 이온 소스링과 각 이온 소스링 사이를 절연하는 절연재로 이루어지며, 다수의 이온 소스링의 인가 전압에 의해 전기장을 발생시켜 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관과, 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기, 및 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비된 정제부를 포함한다.

Description

이온 이동도 분광기{ION MOBILITY SPECTROMETRY}

본 발명은 이온 이동도 분광기에 관한 것으로서, 특히 이온 상태 시료의 습도를 제어하여 분석 정확도를 향상시키며, 분자량이 큰 시료의 분석을 용이하게 하는 이온 이동도 분광기에 관한 것이다.

일반적으로, 이온 이동도 분광기(Ion Mobility Spectrometer : IMS)는 공기중의 유해 물질의 존재를 검출하는 것으로서, 마약류, 폭발물, 유해 화학 물질의 감식에 이용되고 있다. 최근에는 이온 이동도 분광기가 산업 공장의 공정 관리, 환경 모니터링, 의료 분야에 넓게 활용되고 있다.

도 1은 종래의 이온 이동도 분광기 단면 구조도로서, 샘플링부(100)와, 이온화부(200)와, 이동도관(300) 및 수집부(400)를 갖는다.

도 1을 참조하면, 샘플링부(100)로 흡입된 시료 가스는 이온화부(200)에서 Ni-63와 같은 방사성 동위원소에서 방출되는 이온화원에 의해 이온화된다.

그리고, 이온화된 시료는 내부에 길이 방향으로 전기장이 형성되어 있는 이동도관(300)의 내부로 유입된다. 이때, 이동도관(300)으로의 이온 유입량은 셔터 그리드(500)를 개방 시간을 조절함으로써 제어한다. 이로써, 이동도관(300)으로 유입된 이온은 수집부(400) 방향으로 각각 서로 다른 이동속도를 가지고 이동하게 된다.

수집부(400)에 시료 이온이 도달하게 되면 시료이온의 전하량에 따라 전류가 발생되므로, 수집부(400)에서 생성된 전류를 증폭기(amplifier) 및 아날로그 디지털 컨버터(analog digital converter)를 이용하여 증폭시킨다. 그리고, 이온의 이동시간에 따른 검출전류를 스펙트럼화 하고, 장비 내부의 조건에 따른 환산이동도(reduced mobility)를 연산하여 분석 시료를 검출 및 식별한다.

그런데, 종래의 기술에서는 분석 시료의 이온화에 Ni-63와 같은 방사선 동위원소를 사용하기 때문에 방사선 피폭에 대한 위험성이 있으며, 대기압 상태가 아닌 특정 압력 조건에서 장비를 운용해야 하는 단점이 있다.

또한, 종래의 기술에서는 다량의 분석 물질이 이온화부로 유입될 경우 이온화부가 포화되어 분석 물질에 대한 분석이 어려운 문제가 있으며, 장비의 재사용을 위한 장비 내부 클리닝 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 분석 대상이 가스 상태가 아닌 고체나 액체 상태일 경우에는 분석이 어려운 단점이 있다.

배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 순환시킴으로써, 이동도관 내부의 드리프트가스에 함유된 습기를 제거할 수 있도록 하는 이온 이동도 분광기를 제공함에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 분자량이 큰 시료를 채집하여 가열시키며 본체에 착탈식으로 장착되는 표본 추출 수단을 분석 시료에 따라 선택적으로 이용하도록 하는 이온 이동도 분광기를 제공함에 있다.

과제를 해결하기 위한 본 발명의 일양상에 따른 이온 이동도 분광기는, 분석 시료를 이온화 및 이동시키고 이온의 이동도를 검출하여 시료의 성분을 분석하는 것으로서, 전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부와, 샘플링부의 후단에 연결되며 시료 가스를 코로나 방전을 이용하여 이온화하는 이온화부와, 이온화부의 후단에 연결되고, 다수의 이온 소스링과 각 이온 소스링 사이를 절연하는 절연재로 이루어지며, 다수의 이온 소스링의 인가 전압에 의해 전기장을 발생시켜 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관과, 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기, 및 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비되는 정제부를 포함한다.

여기서, 이온화부에는 시료 가스를 코로나 방전시켜 이온화하도록 상호 이격된 다수의 금속 팁이 구비된다.

그리고, 이동도관의 선단 내부에는 서로 다른 전압을 인가하여 이동도관으로의 이온 유입을 제어하는 이온소스그리드와 셔터그리드가 구비되고, 셔터그리드의 후단에는 이동도관 전단으로 정제공기를 유도하는 어퍼쳐그리드가 구비되며, 수집기의 전단에 콜렉터그리드가 구비된다.

또한, 이동도관의 외주면에는 다수의 히터저항을 갖는 인쇄 회로 기판이 구비된다.

또, 정제부는 이동도관의 후단에 형성된 정제공기 유입구와, 정제공기 유입구 측의 습도를 감지하는 제 1 습도 센서와, 이동도관의 전단에 형성된 정제공기 배기구와, 정제공기 배기구 측의 습도를 감지하는 제 2 습도 센서와, 정제공기를 순환시키는 순환 펌프와, 정제공기 유입구 전단에 배치되는 여과부를 포함한다.

또, 샘플링부와 상기 이온화부 사이에 착탈식으로 결합되며 분석 물질을 가열하여 기화시키는 표본 추출 수단과, 표본 추출 수단을 가열하는 히팅 수단이 더 구비될 수 있다.

여기서, 표본 추출 수단은, 판상의 시료 채집부재와, 시료 채집부재를 지지하는 하부 프레임과, 하부 프레임 양단부 하단에 결합된 한쌍의 베이스 블록과, 하부 프레임 상에 회동 가능하게 연결되며 다수의 격자형 개구부가 형성된 상부 프레임과, 잠금부재를 포함할 수 있다.

이때, 잠금부재는 일측 베이스 블록의 외측면 삽입된 탄성부재와, 탄성부재의 일측에 연결된 걸림부재와, 상부 프레임의 일측 하부에 돌출되며 걸림부재 삽입홀이 형성된 결합부재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 양상에 따르면, 분자체를 이용하여 이동도관 내부의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 흐르는 드리프트가스의 습기를 제거함으로써, 이온의 성분 분석 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또, 본 발명의 다른 양상에 따르면 본체에 착탈식으로 장착되는 표본 추출 수단을 선택적으로 이용하여 분자량이 큰 분석 고체나 액체 상태의 분석 시료를 기화시킴으로써, 분석 시료의 분석을 빠르고 정확하게 할 수 있으며, 고가의 표본추출수단을 사용하지 않음으로써 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 이온 이동도 분광기 단면 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기의 이동도관 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이온 이동도 분광기의 결합 사시도이다.
도 6은 도 5의 표본 추출 수단 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 표본 추출 수단 결합 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기의 이동도관 분해 사시도로서, 본 발명의 실시예는 분석 시료를 이온화 및 이동시키고 이온의 이동도를 검출하여 시료의 성분을 분석하는 이온 이동도 분광기에 관한 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기는 샘플링부(1), 이온화부(2), 이동도관(3), 수집기(4) 및 정제부(5)를 포함한다.

샘플링부(1)는 대기중의 시료 가스를 흡입하기 위하여 최선단에 배치되는 것으로서, 전면에 공기 흡입부(11)가 형성되며 후면이 개방된 흡입 케이스(10)로 이루어진다.

흡입 케이스(10)의 후면에는 전면이 개방된 본체 하우징(20)이 연결되며, 본체 하우징(20)의 내부 선단에 이온화부(2)가 형성된다. 이때, 이온화부(2)에는 흡입 케이스(10) 내부로 흡입된 시료 가스를 안내하는 가스 안내관(12)이 연결된다.

이온화부(2)는 가스 안내관(12)을 통해 유입되는 시료 가스를 코로나 방전시켜 이온화하는 것으로서, 상호 이격되고 바늘 형상을 갖는 다수의 전극 팁(21)을 갖는다. 이때, 각 전극 팁(21)은 방전 전압에 최적화되는 간격을 유지해야 한다. 예를 들어, 전극 팁(21)에 5V의 전압이 인가될 경우 1mm이하의 간격을 갖도록 배치한다. 이러한 구성에 따라, 이온화부(2)는 다수의 전극 팁(21)에 전압을 인가하여 유입되는 시료 가스를 코로나 방전시켜 이온화한다.

이때, 흡입 케이스(10) 내부에는 시료 흡입이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 흡입팬(13)이 설치된다.

이동도관(3)은 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 것으로서, 본체 하우징(20) 내부의 이온화부(2) 후방에 설치된다. 이동도관(3)은 다수의 이온 소스링(31)과 각 이온 소스링(31) 사이를 절연하는 절연재(32)가 적층된 구조를 갖는다. 이때, 다수의 이온 소스링(31)은 중앙에 중공부(331)가 형성된 사각링(33)의 내부에 삽입 장착된다.

이러한 구성에 따른 이동도관(3)은 다수의 이온 소스링(31)에 인가되는 전압에 의해 그 내부에 전기장을 형성하여, 이온을 전단에서 후단 방향으로 이동시킨다. 이때, 각각의 이온 소스링(31)은 저항에 의해 서로 접속된다. 일반적으로, 이온은 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하므로, 각각의 이온 소스링(31)에 접속된 저항은 전단에서 후단 방향으로 점차 작아지도록 함이 바람직하다. 저항은 각각의 이온 소스링(31)에 개별적으로 납땜 부착 설치하거나, 인쇄 회로 기판 상에 다수의 저항을 형성하고, 각 저항이 각각의 이온 소스링(31)에 전기적으로 접속되도록 인쇄 회로 기판을 부착 설치할 수 있다.

이동도관(3)의 선단에는 캐리어 가스 유입구(311)와 캐리어 가스 배기구(312)가 형성된다. 즉, 이온 이동도 검출을 위해 이온화된 시료가스만 이동도관(3) 내부로 유입시키고, 이온화되지 않은 시료 가스는 외부로 배출시켜야 한다. 따라서, 이동도관(3)의 선단에서 캐리어 가스 유입구(311)로 캐리어 가스를 유입시켜, 이온화되지 않은 시료가스를 캐리어 가스와 함께 캐리어 가스 배기구(312)로 배출시킨다.

이동도관(3)의 캐리어 가스 유입구(311) 후단에는 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35) 및 어퍼쳐그리드(36)가 각각 순차로 설치된다. 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35) 및 어퍼쳐그리드(36)는 각각 이온 소스링(31)에 장착된다.

이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35)는 인가되는 전압 차를 이용하여 이동도관(3) 내부로의 이온 유입을 제어한다. 즉, 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35)에 동일한 전압이 인가되거나, 이온소스그리드(34)에 인가되는 전압이 셔터그리드(35)에 인가되는 전압보다 높을 경우에는 이동도관(3) 내부로 이온 유입이 이루어진다. 반면, 이온소스그리드(34)에 인가되는 전압이 셔터그리드(35)에 인가되는 전압보다 낮을 경우 이동도관(3) 내부로의 이온 유입이 이루어지지 않는다. 따라서, 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35)에 인가되는 전압을 서로 다르게 함으로써, 이동도관(3) 내부로의 이온 유입을 제어할 수 있게 된다.

어퍼쳐그리드(36)는 이동도관(3) 전단으로 정제공기를 유도한다. 즉, 어퍼쳐그리드(36)가 없는 경우에는 이동도관(3)의 내부에 이온화되지 않은 시료가 침투하여 분석에 영향을 주게된다. 따라서, 어퍼쳐그리드(36)로 가스 흐름을 유도함으로써 정제된 드리프트가스가 이동도관(3)의 전단으로 흐르도록 함으로써 이온화되지 않은 시료가 유입되는 것을 방지한다.

그리고, 이동도관(3)의 외주면에는 이동도관(3) 내부의 온도를 상승시키기 위한 다수의 히터저항을 갖는 인쇄 회로 기판(P)이 부착될 수 있다.

한편, 수집기(4)는 이동도관(3)의 후단에 설치되어, 시료 이온의 도달시 이온 전하량에 따른 고유의 전류를 발생한다. 이때, 발생하는 전류는 미약하기 때문에 도면에 도시되지는 않았으나, 발생 전류를 증폭기(amplifier) 및 아날로그 디지털 컨버터(analog digital converter)를 이용하여 증폭할 수 있다.

이때, 수집기(4)의 전단의 이온 소스링(31)에는 콜렉터그리드(37)가 장착된다. 즉, 수집기(4) 측에서는 미러효과에 의해 수집기(4) 측에서 유도 전계가 형성되므로, 콜렉터그리드(37)는 미러효과를 방지하기 위하여 설치된다.

한편, 정제부(5)는 정제공기를 이온의 이동 방향과 반대인 이동도관(3)의 후단에서 전단 방향으로 이동시킨다. 즉, 분자체(molecular sieve)에 의해 순도가 보장되는 정제공기(cleaned air)가 이온 이동의 반대방향으로 흐름도록 함으로써, 드리프트가스(drift gas)로 작용하여 이온화된 분자와 충돌하며 분리를 돕도록 한다.

여기서, 정제부(5)는 정제공기 유입구(51)와 정제공기 배기구(52)와, 순환 펌프(53), 및 여과부(54)를 포함한다.

정제공기 유입구(51)는 수집기(4) 전단의 이온 소스링(31) 벽면을 관통하도록 형성된다. 그리고, 정제공기 유입구(51) 측에는 제 1 습도 센서(55)가 설치된다.

정제공기 배기구(52)는 이동도관(3)의 전단, 즉 셔터그리드(35)와 어퍼쳐그리드(36) 사이에 배치되는 이온 소스링(31)의 벽면을 관통하도록 형성된다. 그리고, 정제공기 배기구(52) 측에는 제 2 습도 센서(56)가 설치된다.

순환 펌프(53)는 정제공기를 정제공기 유입구(51)로 공급하고, 이동도관(3) 내부의 정제공기를 정제공기 배기구(52)로 배출시킴으로써, 이동도관(3)의 후단에서 전단 방향으로 가스 유로가 형성되도록 한다.

여과부(54)는 분자체(molecular sieve)를 함유한 것으로서, 정제공기 배기구(52)를 통해 배기되는 드리프트 가스에 함유된 습기를 제거한다. 이때, 분자체는 정제공기의 상대 습도가 15%RH 이하가 되도록 하기 위하여, 0.5%RH 이하의 습도를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 정제부(5)는 제 1 습도 센서(55)와 제 2 습도 센서(56)의 감지 결과에 따라 분자체의 공급을 제어한다.

이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이온 이동도 분광기의 작용을 설명하도록 한다.

우선, 증기 상태의 분석 시료가 공기 흡입부(11)로 흡입되고, 흡입된 시료 가스는 전극팁(21)에서 발생되는 코로나방전에 의해 이온화된다.

그리고, 다수의 이온 소스링(31)에 인가된 전압에 의해 이동도관(3) 내부에 전기장이 형성된다. 이때, 이동도관(3) 내부의 전기장은 이동도관(3)의 전단에서 후단으로 갈수록 감소함이 바람직하다.

그리고, 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35)에 인가된 전압에 의해 이온이 이동도관(3) 내부로 유입된다. 여기서, 이동도관(3) 내부로 이온이 유입되도록 하기 위해서는 이온소스그리드(34)와 셔터그리드(35)에 동일한 전압을 인가하거나, 이온소스그리드(34)에 셔터그리드(35)에 인가되는 전압보다 높은 전압을 인가한다. 반대로, 이동도관(3)으로의 이온 유입을 차단할 경우는 이온소스그리드(34)에 셔터그리드(35)에 인가되는 전압보다 낮은 전압을 인가한다.

여기서, 이온의 유입과 동시에 이온화되지 않은 시료 가스는 캐리어 가스 유입구(311)로 유입된 캐리어 가스와 함께 캐리어 가스 배출구(312)로 배출된다.

이동도관(3) 내부로 유입된 이온은 이동도관(3) 내부에 형성된 자기장에 의해 수집기(4) 측으로 이동한다. 이때, 정제가스 유입구(51)로 여과부(54)의 분자체를 통과한 정제공기가 유입되고, 유입된 정제가스는 이동도관(3) 내부에 드리프트 가스 흐름을 형성한 후에, 정제가스 배출구(52)로 배출된다. 이에 따라, 이동도관(3)의 내부는 습도가 낮아지고 불순물이 제거된다.

이후, 수집기(4)에 도달한 이온에 의해 발생되는 전류는 증폭기(amplifier) 및 아날로그 디지털 컨버터(analog digital converter)에 의해 일정 비율로 증폭된다. 그리고, 이온의 이동시간에 따른 검출전류는 스펙트럼화되고, 장비 내부의 조건에 따른 환산이동도(reduced mobility)에 따라 연산됨으로써 시료가 분석된다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이온 이동도 분광기의 결합 사시도이고, 도 6은 도 5의 표본 추출 수단 분해 사시도이며, 도 7은 도 5의 표본 추출 수단 결합 사시도로서, 상술한 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 표본 추출 수단(6)과 표본 추출 수단(6)을 가열하기 위한 히팅 수단(7)이 구비된다. 표본 추출 수단(6)은 샘플링부(1)와 이온화부(2) 사이 착탈식으로 장착되어, 마약류와 같이 분자량이 커 기화시키기 어려운 물질을 고온으로 가열하여 기화시킨다.

히팅 수단(7)은 표본 추출 수단(6)의 양측에 열을 가하기 위하여 이동도관(3) 전단의 본체 하우징(20)에 설치된다.

표본 추출 수단(6)은 시료 채집부재(61), 하부 프레임(62), 베이스 블록(63), 상부 프레임(64), 및 잠금부재(65)를 포함한다.

시료 채집부재(61)는 액체나 고체 상태의 시료를 문질러 표면에 시료를 흡착시킬 수 있는 판상 구조로서, 종이, 섬유, 금속포일, 고분자필름과 같은 유연성 재질을 이용할 수 있다. 일반적으로, 금속 포일이 250~300℃에서도 잔류방출이 일어나지 않고, 가격이 저렴하므로 금속포일을 이용하는 것이 바람직하다.

하부 프레임(62)은 시료 채집부재(61)를 지지하는 것으로서, 하부 프레임(62)에는 시료 채집부재(61)에 히팅 수단(7)의 열을 효율적으로 전달하도록 다수의 격자형 개구부(621)가 형성된다. 그리고, 하부 프레임(62)의 양단부 하단에는 한쌍의 베이스 블록(63)이 연결된다. 또한, 하부 프레임(62)의 일측단부에는 외측 방향으로 돌출된 손잡이부(622)가 형성된다.

상부 프레임(64)은 하부 프레임(62) 상에 회동 가능하게 연결되는 것으로서, 하부 프레임(62)의 타측 단부 상에 회동부재(66)로 연결된다. 그리고, 상부 프레임(64)에는 시료 채집부재(61)에 히팅 수단(7)의 열을 효율적으로 전달하도록 다수의 격자형 개구부(641)가 형성된다.

잠금부재(65)는 상부 프레임(64)과 하부 프레임(62)을 체결하여 시료 채집부재(61)을 하부 프레임(62) 상에 고정하기 위한 것으로서, 탄성부재(651)와, 걸림부재(652) 및 결합부재(653)를 포함한다. 탄성부재(651)는 일측 베이스 블록(63)의 외측면에 삽입되고, 걸림부재(652)는 탄성부재(651)의 일측에 돌출되게 연결된다. 그리고, 결합부재(653)는 상부 프레임(64)의 일측 하부에 돌출된 것으로서, 결합부재(653)에는 걸림부재 삽입홀(653a)이 형성된다. 아울러, 하부 프레임(62)의 손잡이부(622)에는 결합부재(653)가 관통할 수 있도록 수직홀(622a)이 형성된다. 이러한 구성에 따라, 상부 프레임(64)을 하부 방향으로 회동시켜 결합부재(653)를 수직홀(622a)에 삽입하면, 탄성력에 의해 걸림부재(652)가 걸림부재 삽입홀(653a)에 삽입되는바, 하부 프레임(62)과 상부 프레임(64)이 체결된다.

이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 분석 시료의 상태에 따라 표본 추출 수단을 선택적으로 이용할 수 있다. 즉, 분자량이 작은 증기 상태의 시료를 샘플링할 경우 표본 추출 수단을 이용하지 않고, 샘플링부로 직접 시료 가스를 흡입하고, 마약류처럼 분자량이 커서 기화하기 어려운 시료를 샘플링할 경우에는, 시료 채집부재에 시료를 마찰시켜 채취한 후에 표본 추출 수단을 결합시킨 다음 이를 가열하는 방법을 이용할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 샘플링부 10 : 흡입 케이스
2 : 이온화부 20 : 본체 하우징
21 : 전극팁
3 : 이동도관 31 : 이온 소스링
32 : 절연재 33 : 사각링
34 : 이온소스그리드 35 : 셔터그리드
36 : 어퍼쳐그리드 37 : 콜렉터그리드
4 : 수집기
5 : 정제부
51 : 정제공기 유입구 52 : 정제공기 배기구
53 : 순환 펌프 54 : 여과부
55 : 제 1 습도 센서 56 : 제2 습도 센서
6 : 표본 추출 수단 7 : 히팅 수단

Claims

분석 시료를 이온화 및 이동시키고 이온의 이동도를 검출하여 시료의 성분을 분석하는 이온 이동도 분광기에 있어서,
전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부;
상기 샘플링부의 후단에 연결되며 코로나 방전을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 이온화부;
상기 이온화부의 후단에 연결되고, 다수의 이온 소스링과 각 이온 소스링 사이를 절연하는 절연재로 이루어지며, 상기 다수의 이온 소스링의 인가 전압에 의해 전기장을 발생시켜 상기 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관;
상기 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기;
상기 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비된 정제부를 포함하고,
상기 이동도관의 선단 내부에는 서로 다른 전압을 인가하여 이동도관으로의 이온 유입을 제어하는 이온소스그리드와 셔터그리드가 구비되고,
상기 셔터그리드의 후단에는 상기 이동도관 전단으로 정제공기를 유도하는 어퍼쳐그리드가 구비되며,
상기 수집기의 전단에 콜렉터그리드가 구비됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
제 1항에 있어서,
상기 이온화부에는 코로나방전을 이용하여 시료 가스를 이온화시키도록 상호 이격된 다수의 금속 팁이 구비됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
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제 1항에 있어서,
상기 이동도관의 외주면에는 다수의 히터저항을 갖는 인쇄 회로 기판이 구비됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분석기.
제 1항에 있어서,
상기 정제부는,
상기 이동도관의 후단에 형성된 정제공기 유입구와,
상기 정제공기 유입구 측의 습도를 감지하는 제 1 습도 센서와,
상기 이동도관의 전단에 형성된 정제공기 배기구와,
상기 정제공기 배기구 측의 습도를 감지하는 제 2 습도 센서와,
상기 정제공기를 순환시키는 순환 펌프와,
상기 정제공기 유입구 전단에 배치되는 여과부를 포함함을 특징으로 하는 이온 이동도 분석기.
제 1항에 있어서,
상기 샘플링부와 상기 이온화부 사이에 착탈식으로 결합되며 분석 물질을 가열하여 기화시키는 표본 추출 수단과,
상기 표본 추출 수단을 가열하는 히팅 수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
제 6항에 있어서,
상기 표본 추출 수단은,
판상의 시료 채집부재와,
상기 시료 채집부재를 지지하는 하부 프레임과,
상기 하부 프레임 양단부 하단에 결합된 한쌍의 베이스 블록과,
상기 하부 프레임 상에 회동 가능하게 연결되며 다수의 격자형 개구부가 형성된 상부 프레임과,
상기 일측 베이스 블록의 외측면 삽입된 탄성부재와, 탄성부재의 일측에 연결된 걸림부재와, 상기 상부 프레임의 일측 하부에 돌출되며 걸림부재 삽입홀이 형성된 결합부재로 이루어지는 잠금부재를 포함함을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.