KR101159761B1 - 입자 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입자 측정 장치에 관한 것으로, 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결하고, 메인 파이프에 별도의 연결관을 장착하여 광 발생부와 광 검출부를 메인 파이프로부터 일정 거리 이격되게 구성함과 동시에 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터를 장착하여 열영동 현상에 의해 온도가 높은 연결관으로부터 온도가 낮은 메인 파이프 측으로 입자가 유동하도록 유도함으로써, 광 발생부 및 광 검출부에 대한 입자의 오염을 방지하여 입자 분포 상태에 대한 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치를 제공한다.

Description

입자 측정 장치{Paticle Measurement Apparatus}

본 발명은 입자 측정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결하고, 메인 파이프에 별도의 연결관을 장착하여 광 발생부와 광 검출부를 메인 파이프로부터 일정 거리 이격되게 구성함과 동시에 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터를 장착하여 열영동 현상에 의해 온도가 높은 연결관으로부터 온도가 낮은 메인 파이프 측으로 입자가 유동하도록 유도함으로써, 광 발생부 및 광 검출부에 대한 입자의 오염을 방지하여 입자 분포 상태에 대한 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 작업 설비 내에 오염 입자가 발생하게 되면, 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있으므로, 고도의 청결 상태가 유지될 수 있도록 클린룸과 같은 청정 설비 내에서 공정이 진행되고 있으며 이러한 설비에서는 오염 입자에 대한 실시간 감시 또한 매우 엄격하게 이루어지고 있다.

따라서, 이러한 설비에서는 설비 내의 오염 입자 측정을 위한 별도의 입자 측정 장치가 사용되고 있으며, 이러한 입자 측정 장치를 통해 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 입자 분포 상태가 측정되고 있다.

이러한 입자 측정 장치는 임의의 측정 챔버 내의 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수 등을 측정하는 것으로, 클린룸 설비 이외에도 대기 오염 입자의 분포 상태를 측정하거나 실험실 등에서 특정 입자의 분포 상태를 측정하기 위해 사용되는 등 매우 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

입자 측정 장치의 종류는 측정 가능한 입자의 크기 또는 측정 방식 등에 따라 다양하게 분류되는데, 통상 나노 수준의 입자를 측정하기 위한 입자 측정 장치로는 빛을 이용한 방식으로 광 산란 방식과 광 흡수 방식으로 크게 대별된다.

광 산란 방식은 측정 챔버 내에 광을 입사한 후 측정 챔버 내부 공간에서 유동하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 파악하는 방식이고, 광 흡수 방식은 측정 챔버 내에 광을 입사한 후 측정 챔버 내부 공간에서 유동하는 입자에 의해 흡수되는 광량을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 파악하는 방식이며, 이 두가지 방식의 입자 측정 장치는 사용자의 필요에 따라 선택적으로 널리 사용되고 있다.

이 중 광 산란 방식의 입자 측정 장치의 원리를 좀 더 자세히 살펴보면, 측정 챔버 내에 하나의 초점을 형성하도록 입사광을 발생시키고, 이러한 입사광과 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생하는 산란광을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 측정하게 된다. 일반적으로 입자의 크기가 0.05μm 내지 4μm 인 경우, 입자의 크기는 입자 크기와 빛의 세기와의 관계를 규명하는 Mie 이론을 적용하여 이론적으로 산출할 수 있는데, 일반적인 광 산란 방식 입자 측정 장치는 이와 같이 이론적으로 산출되는 산란광의 인텐서티와 실제 측정된 산란광의 인텐서티 값을 비교하여 입자의 크기 및 개수를 측정하도록 구성된다.

따라서, 입자 측정 장치는 측정 신뢰도를 높이기 위해 노이즈 발생이 최소화되도록 설계되는데, 이를 위해 입사광을 발생시키는 광 발생부와, 입자로부터 산란된 산란광을 수광하여 검출하는 광 검출부는 외부 입자로부터 오염되지 않도록 진공 상태로 형성된다. 즉, 광 발생부 및 광 검출부에는 입자가 유동하는 공간과 별도로 분리된 진공 영역을 형성하도록 별도의 진공 윈도우가 장착된다.

그러나 일반적인 입자 측정 장치는 이러한 진공 윈도우가 입자 유동 공간에 노출된 상태로 구성되기 때문에, 그 구조상 입자 유동 공간의 일부 입자들이 진공 윈도우 표면에 부착되어 진공 윈도우를 오염시키게 된다. 이와 같이 진공 윈도우가 오염되면, 진공 윈도우에 부착된 오염 입자들이 노이즈로 작용하여 입사광 또는 산란광에 변화를 발생시키고, 이에 따라 장치의 측정 효율이 저하되고 입자의 분포 상태에 대한 정확한 측정 결과를 얻을 수 없게 되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관에 메인 파이프를 연결하는 방식으로 클린룸 설비의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있는 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 메인 파이프에 별도의 연결관을 장착하여 광 발생부와 광 검출부를 메인 파이프로부터 일정 거리 이격되게 구성함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 어렵게 하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터를 장착하여 열영동 현상에 의해 온도가 높은 연결관으로부터 온도가 낮은 메인 파이프 측으로 입자가 유동하도록 유도함으로써, 광 발생부 및 광 검출부에 대한 입자의 오염 방지 효과를 더욱 향상시킨 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연결관의 내부 공간의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서를 장착하여 연결관 내부 공간의 온도에 따라 히터가 자동으로 동작하여 오염 방지 효과 및 측정 결과의 신뢰도를 자동으로 계속 유지할 수 있는 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 산란광을 이용하여 입자의 분포 상태를 측정하는 입자 측정 장치에 있어서, 클린룸 설비의 공기 배관과 연통되도록 공기 배관의 중단에 연결 결합되는 메인 파이프; 상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 메인 파이프의 내부 공간에 초점이 형성되도록 입사광을 발생시키는 광 발생부; 상기 광 발생부와 대향하는 방향으로 일렬 배치되도록 상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 입사광과 상기 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 수광 검출하는 광 검출부; 및 상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 및 상기 메인 파이프와 광 검출부 사이에 각각 장착되어 상기 광 발생부와 광 검출부를 상기 메인 파이프에 이격되게 연결 결합시키는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치를 제공한다.

이때, 상기 입자 측정 장치는 상기 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 입자 측정 장치는 상기 연결관의 내부 공간에 대한 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 광 발생부는 상기 연결관에 연통되게 결합하는 광 발생부 경통; 상기 광 발생부 경통의 일측 단부에 배치되어 레이저 광을 발생하는 레이저 다이오드; 상기 광 발생부 경통의 내부에 배치되어 상기 레이저 다이오드에서 발생된 레이저 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈; 및 상기 광 발생부 경통의 타측 단부에 밀봉 결합되어 상기 광 발생부 경통을 밀폐시키는 진공 윈도우를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 광 검출부는 상기 연결관에 연통되게 결합하는 광 검출부 경통; 상기 광 검출부 경통의 일측 단부에 배치되어 산란광을 수광 검출하는 검출 센서; 상기 광 검출부 경통의 내부에 배치되어 산란광을 상기 검출 센서로 집광하는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈의 전방에 배치되어 상기 광 발생부의 입사광이 상기 검출 센서에 수광되지 않도록 상기 입사광을 차단하는 빔스토퍼; 및 상기 광 검출부 경통의 타측 단부에 밀봉 결합되어 상기 광 검출부 경통을 밀폐시키는 진공 윈도우를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관에 메인 파이프를 연결하는 방식으로 클린룸 설비의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 메인 파이프에 별도의 연결관을 장착하여 광 발생부와 광 검출부를 메인 파이프로부터 일정 거리 이격되게 구성함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 어렵게 하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터를 장착하여 열영동 현상에 의해 온도가 높은 연결관으로부터 온도가 낮은 메인 파이프 측으로 입자가 유동하도록 유도함으로써, 광 발생부 및 광 검출부에 대한 입자의 오염 방지 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 연결관의 내부 공간의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서를 장착하여 연결관 내부 공간의 온도에 따라 히터가 자동으로 동작하여 오염 방지 효과 및 측정 결과의 신뢰도를 자동으로 계속 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 구조를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 산란광 진행 과정을 개념적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 산란광 진행 과정을 개념적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 반도체 공정 또는 LCD 공정의 설비인 클린룸 설비(10)와 같은 청정 설비의 공기 배관(11)에서 유동하는 입자와 입사광(I)과의 충돌에 의해 발생하는 산란광(R1)을 검출하여 클린룸 설비 내에 존재하는 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수를 측정하는 장치로서, 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)과 연통되게 설치되는 메인 파이프(100)와, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 연통되게 장착되는 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와, 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 개재되는 연결관(400)을 포함하여 구성된다.

메인 파이프(100)는 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 연통되도록 공기 배관(11)의 중단에 연결 결합되는데, 일반적인 배관 연결 방법을 따라 플랜지 결합 방식으로 결합될 수 있다. 즉, 메인 파이프(100)의 길이 방향 양단에 외측 방향으로 돌출된 플랜지부(101)가 형성되고, 이러한 플랜지부(101)를 통해 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)과 결합될 수 있다. 따라서, 메인 파이프(100)는 공기 배관(11)의 일부로서 기능하며 공기 배관(11)의 공기 흐름이 그대로 유지되도록 설치된다. 즉, 클린룸 설비(10)는 내부 공간에서 공기의 일정 흐름을 유도하여 청정 환경을 유도하도록 구성되는데, 이러한 공기 흐름을 위해 공기 배관(11)을 설치하게 된다. 따라서, 공기 배관(11)으로는 클린룸 설비(10)의 내부 공간으로부터 공기가 유입됨과 동시에 클린룸 설비(10)의 내부 공간에 부유하는 오염 입자가 함께 유입되어 유동하게 된다. 이러한 구조에 따라 메인 파이프(100)를 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 동일 배관을 이루도록 설치하게 되면, 메인 파이프(100)의 내부 공간에는 실제 공기 배관(11)과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생하게 되어 이후 설명할 입자의 분포 상태에 대한 측정을 정확하고 용이하게 수행할 수 있다. 한편, 메인 파이프(100)의 외주면에는 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)가 내부 공간과 연통되도록 연결관(400)을 통해 장착되는데, 이러한 연결관(400)과의 결합을 위해 메인 파이프(100)의 외주면에는 외향 돌출된 연결부(110)가 형성된다. 이러한 연결부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 내부 공간과 연결관(400)이 서로 연통되도록 외향 돌출된 관통홀의 형태로 형성된다.

광 발생부(200)는 메인 파이프(100)의 내부 공간에 초점(F)이 형성되도록 입사광(I)을 발생시키는 장치로, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 연통되게 장착되는데, 입사광(I)으로 레이저 광이 적용될 수 있도록 레이저 다이오드(220)와, 레이저 다이오드(220)로부터 발생된 레이저 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈(230)를 포함하여 구성된다. 레이저 다이오드(220)로부터 발생된 레이저 광은 일정 크기의 방출 각도를 가지며, 이러한 레이저 광은 포커싱 렌즈(230)를 통해 포커싱되며 메인 파이프(100) 내부 공간의 특정 지점에 초점(F)을 형성한다. 이때, 포커싱 렌즈(230)는 다수개 장착될 수 있으며, 메인 파이프(100)의 종류 및 포커싱 거리 등 측정 조건에 따라 포커싱 렌즈(230)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 입사광(I)의 초점(F) 위치는 도 4에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 중앙부에 형성되는 것이 바람직하나, 이와 달리 메인 파이프(100)의 가장 자리 부분에 형성될 수도 있으며, 이는 측정 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 광 발생부(200)는 이러한 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)를 수용 장착할 수 있도록 광 발생부 경통(210)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 광 발생부 경통(210) 내부 공간이 분리 구획될 수 있도록 별도의 진공 윈도우(240)가 더 구비된다. 즉, 광 발생부(200)는 광 발생부 경통(210)의 내부 공간에 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)가 배치되고, 이러한 광 발생부 경통(210)의 내부 공간이 진공 윈도우(240)에 의해 분리 구획됨으로써, 메인 파이프(100) 내부 유동 입자에 의한 광 발생부(200) 내부 공간의 오염이 방지되도록 구성된다. 이때, 진공 윈도우(240)는 광 발생부 경통(210)의 메인 파이프(100)를 향하는 일단부에 장착되어 광 발생부 경통(210)이 메인 파이프(100)의 내부 공간으로부터 분리 구획되도록 하고 이에 따라 내부에 장착된 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)를 보호할 수 있도록 구성된다.

광 검출부(300)는 광 발생부(200)에 의해 발생된 입사광(I)과 입사광(I)의 초점(F) 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광(S)을 수광하여 검출한다. 산란광(S)은 입자로부터 모든 방향으로 발생되기 때문에, 광 검출부(300)는 이러한 산란광(S)의 일부를 집광하여 검출할 수 있도록 산란광(S)을 집광하는 집광 렌즈(330)와, 집광 렌즈(330)에 의해 집광된 산란광(S)을 검출하는 검출 센서(320)를 포함하여 구성된다. 따라서, 입사광(I)이 입자와 충돌하여 산란광(S)이 발생하면, 산란광(S) 중 일부는 집광 렌즈(330)에 의해 집광되어 검출 센서(320)로 전송되며, 검출 센서(320)에 의해 산란광(S)의 인텐서티가 측정된다. 이와 같이 측정된 산란광(S)의 인텐서티는 별도의 연산부(미도시)를 통해 Mie 이론 등을 적용한 이론적인 값과 비교하여 입자의 크기를 연산 측정한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 입자가 메인 파이프(100) 내부 공간에서 일정한 흐름 방향으로 유동하는 경우, 입자가 입사광(I)의 초점(F) 영역을 통과할 때마다 산란광(S)이 발생하게 되므로, 연산부는 이러한 산란광(S) 발생 횟수를 통해 입자의 개수를 연산 측정한다.

한편, 광 검출부(300) 또한 광 발생부(200)와 마찬가지 방식으로 집광 렌즈(330)와 검출 센서(320)를 내부에 수용 장착하는 광 검출부 경통(310)을 더 포함하며, 이러한 광 검출부 경통(310) 내부 공간이 분리 구획될 수 있도록 별도의 진공 윈도우(350)가 더 구비된다. 이러한 구조를 통해 광 검출부 경통(310)의 내부 공간은 메인 파이프(100)의 내부 유동 입자에 의한 오염이 방지되도록 구성된다. 이때, 진공 윈도우(350)는 광 검출부 경통(310)의 메인 파이프(100)를 향하는 일단부에 장착되어 광 검출부 경통(310)이 메인 파이프(100)의 내부 공간으로부터 분리 구획되도록 하고 이에 따라 내부에 장착된 검출 센서(320)와 집광 렌즈(330)를 보호할 수 있도록 구성된다.

연결관(400)은 메인 파이프(100)와 광 발생부(200) 사이 및 메인 파이프(100)와 광 검출부(300) 사이에 각각 장착되어 광 발생부(200)와 광 검출부(300)를 메인 파이프(100)로부터 일정 거리 이격되게 연결 결합시킨다. 즉, 메인 파이프(100)와 광 발생부(200) 사이에 결합되는 연결관(400)은 중공의 원통형상으로 형성되어 일단이 메인 파이프(100)의 연결부(110)에 장착되며 타단이 광 발생부 경통(210)에 장착된다. 또한, 메인 파이프(100)와 광 검출부(300) 사이에 결합되는 연결관(400)은 일단이 메인 파이프(100)의 연결부(110)에 장착되며 타단이 광 검출부 경통(310)에 장착된다. 따라서, 광 발생부 경통(210) 및 광 검출부 경통(310)은 이러한 연결관(400)을 통해 메인 파이프(100)에 결합되는데, 이때, 광 발생부 경통(210) 및 광 검출부 경통(310)은 연결관(400)의 거리만큼 메인 파이프(100)로부터 이격되게 결합된다.

이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 광 발생부(200)와 광 검출부(300)가 장착된 메인 파이프(100)를 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 직접 연결함으로써, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 공기 배관(11)과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비(10)의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관(11)에 메인 파이프(100)를 연결함으로써 클린룸 설비(10) 의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있다.

이때, 메인 파이프(100)에 별도의 연결관(400)을 장착하여 광 발생부(200)와 광 검출부(300)를 메인 파이프(100)로부터 일정 거리 이격되게 구성함으로써, 메인 파이프(100) 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)로 유입되는 것을 어렵게 하고, 이에 따라 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.

즉, 일반적인 입자 측정 장치는 입자의 유동 공간과 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 거리가 근접하여 광 발생부(200)와 광 검출부(300)에 측정 대상인 오염 입자가 부착되고, 이와 같이 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)에 부착된 오염 입자가 노이즈로 작용함으로써, 입자 분포 상태에 대한 정확한 측정 결과를 얻기가 어려웠는데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 연결관(400)을 통해 입자의 유동 공간인 메인 파이프(100)와 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와의 이격 거리가 증가하여 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 오염이 방지된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 연결관(400)의 내부 공간을 가열하는 히터(500)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 히터(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 바(bar) 형상으로 연결관(400)의 내측면에 삽입되는 방식으로 구성될 수 있으나, 이와 달리 연결관(400)의 외주면을 감싸는 형태로 구성될 수도 있는 등 다양한 형태로 변경 가능할 것이다.

이와 같이 히터(500)가 장착되면, 연결관(400)의 내부 공간이 부분적으로 가열되어 온도가 증가하게 되고, 이에 따라 연결관(400) 내부 공간의 온도가 메인 파이프(100) 내부 공간의 온도보다 높게 형성되면, 메인 파이프(100) 내부 공간을 유동하는 입자가 연결관(400) 측으로 유입되는 현상은 열영동 효과(Thermophoresis Effect)에 의해 더욱 방지된다. 열영동 현상이란 온도가 높은 곳에서 온도가 낮은 곳으로 입자가 유동하게 되는 현상으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 히터(500)에 의해 연결관(400)의 온도가 증가하게 되면, 열영동 현상에 의해 입자는 온도가 높은 연결관(400)으로부터 온도가 낮은 메인 파이프(100) 측으로 유동하게 되므로, 연결관(400)에 의한 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 오염 방지 효과는 더욱 배가된다 할 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 연결관(400)의 내부 공간에 대한 온도를 측정하는 온도 센서(600)를 더 포함할 수 있고, 이러한 온도 센서(600)에 의해 측정된 연결관(400)의 내부 공간 온도에 따라 히터(500)의 동작 여부를 자동 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 동작 상태를 제어할 수 있는 별도의 제어부(미도시)가 구성되며, 이러한 제어부는 온도 센서(600)로부터 연결관(400) 내부 공간의 측정 온도값을 인가받아 히터(500)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.

이때, 온도 센서(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 내부 공간에도 장착될 수 있으며, 제어부는 이를 통해 메인 파이프(100)의 내부 공간 온도와 연결관(400)의 내부 공간 온도를 비교하여 일정 온도차 이하로 내려간 경우에만 히터(500)가 작동되도록 제어할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 이와 같이 연결관(400) 및 히터(500)를 통해 메인 파이프(100)의 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)로 유입되지 않도록 구성되고, 이에 따라 메인 파이프(100)의 내부 공간을 유동하는 입자의 흐름이 더욱 균일하게 형성될 수 있으므로 이로 인한 산란광(S)의 발생 또한 더욱 정확하여 입자 분포 상태에 대한 더욱 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 광 발생부(200)에서는 초점(F)이 메인 파이프(100)의 내부 공간에 위치하도록 입사광(I)을 발생시키고, 광 검출부(300)에서는 열영동 현상에 의해 입사광(I)의 초점(F) 영역을 집중적으로 통과하는 입자에 의해 발생하는 산란광(S)을 수광 검출하여 입자의 분포 상태를 파악하기 때문에 더욱 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다.

이때, 광 발생부(200)와 광 검출부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 양측에 위치하도록 일렬 배치될 수 있으나, 이와 달리 직각 방향이나 특정 각도를 이루도록 배치될 수도 있으며, 이는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광(S)이 사방으로 발생하기 때문에 가능한 구조이다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발생부(200)와 광 검출부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 상호 대향하는 방향으로 일렬 배치되는데, 이 경우 광 검출부(300)에는 광 발생부(200)의 입사광(I)이 직접 수광되지 않도록 입사광(I)을 차단하는 별도의 빔스토퍼(340)가 광 검출부 경통(310) 내부에 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 광 발생부(200)로부터 발생된 입사광(I)이 입자와 충돌하지 않는 경우, 입사광(I)은 초점(F)을 통과하여 계속 전진 진행하게 되는데, 이러한 입사광(I)이 검출 센서(320)에 수광되면 이는 검출 센서(320)에서 노이즈로 작용하게 되므로, 이러한 입사광(I)이 검출 센서(320)에 수광되지 않도록 별도의 빔스토퍼(340)가 장착되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 입자와의 충돌에 의해 발생된 산란광(S) 중 빔스토퍼(340) 영역을 벗어난 산란광(S) 만이 검출 센서(320)에 수광되며, 이러한 전방 산란 검출 방식은 다른 방식에 비해 더욱 정확한 측정 결과를 제공할 수 있을 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 메인 파이프 200: 광 발생부
300: 광 검출부 400: 연결관
500: 히터 600: 온도 센서

Claims (5)

1. 삭제
2. 산란광을 이용하여 입자의 분포 상태를 측정하는 입자 측정 장치에 있어서,
   클린룸 설비의 공기 배관과 연통되도록 공기 배관의 중단에 연결 결합되는 메인 파이프;
   상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 메인 파이프의 내부 공간에 초점이 형성되도록 입사광을 발생시키는 광 발생부;
   상기 광 발생부와 대향하는 방향으로 일렬 배치되도록 상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 입사광과 상기 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 수광 검출하는 광 검출부;
   상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 및 상기 메인 파이프와 광 검출부 사이에 각각 장착되어 상기 광 발생부와 광 검출부를 상기 메인 파이프에 이격되게 연결 결합시키는 연결관; 및
   상기 연결관의 내부 공간을 가열하는 히터
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연결관의 내부 공간에 대한 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 광 발생부는
   상기 연결관에 연통되게 결합하는 광 발생부 경통;
   상기 광 발생부 경통의 일측 단부에 배치되어 레이저 광을 발생하는 레이저 다이오드;
   상기 광 발생부 경통의 내부에 배치되어 상기 레이저 다이오드에서 발생된 레이저 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈; 및
   상기 광 발생부 경통의 타측 단부에 밀봉 결합되어 상기 광 발생부 경통을 밀폐시키는 진공 윈도우
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 광 검출부는
   상기 연결관에 연통되게 결합하는 광 검출부 경통;
   상기 광 검출부 경통의 일측 단부에 배치되어 산란광을 수광 검출하는 검출 센서;
   상기 광 검출부 경통의 내부에 배치되어 산란광을 상기 검출 센서로 집광하는 집광 렌즈;
   상기 집광 렌즈의 전방에 배치되어 상기 광 발생부의 입사광이 상기 검출 센서에 수광되지 않도록 상기 입사광을 차단하는 빔스토퍼; 및
   상기 광 검출부 경통의 타측 단부에 밀봉 결합되어 상기 광 검출부 경통을 밀폐시키는 진공 윈도우
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
   

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