KR101360891B1 - 입자복합특성측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 입자측정장치는, 전자생성 및 집속이 이루어지며, 내부를 진공으로 유지하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임과 결합되는 제 1 챔버; 상기 제 1 챔버의 내부 공간에 설치되는 입자 포집유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 포집된 입자를 광학적으로 측정 가능한 제 1 검출유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 입자를 주입하는 제 2 검출유닛;을 포함하며, 상기 입자 포집유닛은, 상기 제 1 검출유닛의 스테이지 역할과, 상기 제 2 검출유닛으로부터 주입된 입자의 포집 역할을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 입자복합특성측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적인 SEM의 기능과 PBMS의 기능을 하나의 장치로 결합시킨 입자의 크기분포, 형상, 성분을 측정하는 입자복합특성측정장치에 관한 것이다.
종래 입자 크기 분포를 측정하는 기술로는 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)가 있는데, 상기 PBMS장치는, 공기역학 렌즈(Aerodynamic lens), 전자총(Electron Gun), 정전편향장치(Electrostatic Deflector), 패러데이 컵(Faraday cup) 등을 구성요소로 한다.
PBMS는 저압 환경에서 기체에 포함된 입자를 빔의 형태로 집속 및 가속하여 포화상태에 이르기까지 대전시키고, 대전된 입자를 전기장에 입사시켜 그 진행경로를 변경시킨 후, 분류기에 포집된 입자를 계수하여 입자의 크기 분포를 알 수 있다.
공기역학렌즈는, 에어로졸이 입구로 유입되면, 여러 단계의 렌즈를 거쳐 입자가 중심축으로 집속 되어, 마지막 가속 노즐을 통해 첫 번째 진공 챔버로 집속 및 가속 상태로 유입되고, 함께 유입된 가스는 입자에 비하여 상대적으로 가볍기 때문에 터보 펌프에 의하여 배출되며 입자는 전자총으로 전달된다. 전자총에서는 필라멘트에서 나온 전자(electron) 들이 입자 빔(particle beam)에 충돌하면서, 이차전자(secondary electron)을 방출시켜 포화상태까지 양(+)의 상태로 하전 시킨다.
정전편향장치는 3장 정도의 매쉬로 구성되는 편향판으로 구성되어, 중간에 배치되는 매쉬 플레이트에 양(+)극의 전압을 인가하여 전기장을 형성시킨다. 이때, 특정 크기의 입자와 특정 전압 사이의 관계가 존재할 수 있는데, 예컨대, 1,000V 전원을 인가할 때에, 200nm 크기의 입자가 임계크기입자라고 할 경우, 패러데이 컵으로 경로가 90도 변경되어 전달되도록 한다.
패러데이 컵은 단순 금속 기판으로, 뒤쪽 면에 전극이 연결된 구성을 가지는데, 입자들이 패러데이 컵에 달라붙게 되면, 입자들이 가지고 있는 양 이온이 전극으로 전달되고, 전극의 전류값을 계측기를 이용하여 측정한다.
그런데, 이와 같이 구성된 일반적인 PBMS의 구성에 따르면, 포집된 입자의 농도는 계수기의 전류량을 측정하여 간접적으로 추정하여 알 수 있으나, 정확한 값을 알기에는 부족하다. 따라서 정확한 값을 측정하기 위해, 다시 전자 빔을 전자렌즈로 집속하여 입자에 주사하여, 이때 발생하는 이차전자의 양을 영상화함으로써 입자의 실제 크기를 측정할 필요가 있다. 이와 같은 작업을 통해, 영상으로 관찰된 입자의 크기를 이용 및 교정하여 실시간 크기 분포를 교정할 수 있다.
그러나 이와 같은 방법으로 입자복합특성을 측정할 경우, PBMS를 이용한 입자분석과 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용한 영상분석을 별도로 수행해야 하는 번거로움이 있으며, 이러한 실험을 위해 별도의 실험장비를 마련해야 하는 불편함이 있다. 또한 실시간 교정이 불가능하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 하나의 장비에서 PBMS 기능과 SEM의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 구조가 개선된 입자복합특성측정장치 및 이를 이용한 입자복합특성측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 입자측정장치는, 전자생성 및 집속이 이루어지며, 내부를 진공으로 유지하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임과 결합되는 제 1 챔버; 상기 제 1 챔버의 내부 공간에 설치되는 입자 포집유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 포집된 입자를 광학적으로 측정 가능한 제 1 검출유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 입자를 주입하는 제 2 검출유닛;을 포함하며, 상기 입자 포집유닛은, 상기 제 1 검출유닛의 스테이지 역할과, 상기 제 2 검출유닛으로부터 주입된 입자의 포집 역할을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 입자 포집유닛은, 금속 기판으로 마련되며, 후면에 전극이 연결되는 패러데이 컵으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 검출유닛은, 전자 검출기(Electron Detector) (이차전자(secondary electron) 및 후방산란전자 (back-scattered electron) 검출기 등을 포함)와, 엑스레이 검출기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상기 엑스레이 검출기는 Wave Length Dispersive X-ray Spectroscopy (WDS)나 Energy Dispersed X-ray Spectroscopy (EDS) 등 엑스레이(X-ray)를 이용한 성분분석 검출기 중 어느 하나로 구성되는 것이 가능하다.
제 2 검출유닛은, 입자 빔 질량 분광 광도계(PBMS, Particle Beam Mass Spectrometer)로서, 제 2 챔버; 상기 제 2 챔버 내부로 가스와 입자가 섞인 에어로졸을 주입하는 입자 집속유닛; 상기 입자 집속유닛을 통해 유입된 입자를 가속시키는 노즐; 상기 노즐에서 가속된 입자를 하전 시키는 전자 총; 특정 전압을 인가하여, 상기 전자 총에서 포화상태까지 하전 된 입자들 중 특정 크기의 입자만을 분류하는 편향판; 및 상기 편향판에서 분류된 일정한 크기의 입자를 상기 입자 포집유닛으로 주입하는 입자주입부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 챔버는, 상기 제 1 및 제 2 검출유닛이 동일한 면에 설치될 수 있다.
상기 입자 포집유닛은, 상기 메인 프레임에서 생성된 전자궤적에 대해 소정 각도 기울어지는 것이 좋다.
상기 입자 포집유닛은, 상기 제 2 검출유닛에서 주입되는 입자가 포집 될 수 있도록 오목한 형상 및 평평한 형상 중 어느 하나의 형상으로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 챔버 내부 공간을 진공상태로 유지시키는 펌핑유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 펌핑유닛은, 상기 제 1 챔버와 연결되는 제 1 진공라인; 상기 제 2 챔버와 연결되는 제 2 진공라인; 및 상기 제 1 및 제 2 진공라인을 통해 유입된 공기를 한꺼번에 배출하는 하나의 배기 파이프;를 포함하는 것이 좋다.
한편, 상기 제 1 검출유닛에서 광학적으로 측정된 정보를 이용하여, 상기 제 2 검출유닛에서 측정된 값을 실시간으로 보정하는 제어부;를 더 포함하는 것도 가능하다.
본 발명의 최적실시예에 따른 입자복합특성측정장치는, 전자생성 및 집속이 이루어지며, 내부를 진공으로 유지하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임과 결합되는 제 1 챔버; 상기 제 1 챔버의 내부 공간에 설치되는 입자 포집유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 포집된 입자를 광학적으로 측정하는 전자 검출기(Electron detector)와, 엑스레이 검출기를 구비한 제 1 검출유닛; 상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 입자를 주입하는 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)로 구성되는 제 2 검출유닛; 및 상기 제 1 검출유닛의 검출 정보를 이용하여, 상기 제 2 검출유닛에 측정값을 보정하는 제어부;를 포함하며, 상기 제 1 챔버는 상기 제 1 및 제 2 검출유닛의 공유 공간으로 설정되어, 상기 제 1 챔버 내부에 설치된 상기 입자 포집유닛은, 상기 제 1 검출유닛의 스테이지 역할과, 상기 제 2 검출유닛으로부터 주입된 입자 포집 역할을 동시에 수행하고, 상기 제 1 및 제 2 검출유닛은, 동일한 방향에서 상기 입자 포집유닛을 포커싱 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하나의 장비를 이용하여, 기존의 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)의 기능과 SEM(Scanning Electron Microscope)의 기능을 동시에 구현할 수 있기 때문에, 실험의 정확도와 편의성을 향상시킬 수 있으며 동시에 입자의 크기, 농도, 형상, 성분등과 같은 여러 특성을 분석할 수 있다.
또한, 전자 빔을 전자렌즈로 집속 하여 입자에 주사하기 때문에, 이때 발생하는 이차전자의 양을 영상화하여 입자의 실제크기를 관찰할 수 있기 때문에, 영상으로 관찰된 입자 크기를 이용하여 교정함으로써, 실시간으로 크기 분포를 교정하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 입자복합특성측정장치의 개념도, 그리고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 입자측정장치를 첨부된 도면과 함께 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 입자복합특성측정장치의 개념도, 그리고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흐름도이다.
본 발명에 의한 입자복합특성측정장치는, 메인 프레임(10), 제 1 검출유닛(20), 제 1 챔버(30), 제 2 검출유닛(40), 입자 포집유닛(50) 및 펌핑유닛(60)을 포함한다.
메인 프레임(10)은 대략 중력에 대하여 수직한 방향으로 설치되며, 대략 원통형상으로 마련되는 것이 좋다. 또한, 상기 메인 프레임(10)은, 내부가 기밀 처리되도록 구성될 수 있으며, 진공처리를 위한 진공배관이 설치되어, 상기 메인 프레임(10)의 내부 공간을 진공 상태로 유지할 수 있다.
제 1 검출유닛(20)은 전자검출기(21)와 엑스레이 검출기(22)를 포함할 수 있다. 상기 전자 검출기(21)는, 기존에 공지된 SEM(전자주사현미경)의 구성을 그대로 사용하는 것이 가능하다. 전자주사현미경의 구조와 관련된 문헌으로는, 대한민국 공개특허 제2010-0095668호(2010.09.01. 공개)에 구체적으로 기재되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 제 1 검출유닛(20)에는, 추가적으로 성분분석용 검출기 (WDS, EDS 등) 모듈을 더 구비할 수도 있고, 도시된 바와 같이, 엑스레이 검출기(X-ray detector)(22)를 포함하는 성분분석용 검출기 (WDS, EDS등)을 구성할 수 있다. 상기 엑스레이 검출기(22)는 전자현미경에 부착되어 시료의 성분을 분석하는 장비로서 고 에너지의 전자 빔이 시편과 반응하여 시편의 구조 및 화학조성정보를 포함한 다양한 신호(signal) 중 특성 엑스레이(characteristic X-ray) 를 이용하여 시편의 성분을 분석할 수 있다.
상기 성분분석용 검출기에는, 입자 빔에 의한 내각 전자의 방출로 원자에 발생하는 하방천이(deexcitation) 과정 동안 생성되는 특성 엑스레이의 에너지를 이용하는 EDS와 특성 엑스레이의 파장과 양을 측정하여 정성분석과 정량분석을 하는 WDS 등이 있다.
EDS는 엑스레이 검출에 주로 Si(Li) 또는 Ge 반도체 소자가 가장 널리 이용되고 있으며, WDS에 비하여 피크(peak)의 분해능과 정량분석시의 정밀도 떨어지는 단점이 있으나 조작이 매우 간단하여 초보자도 쉽게 사용할 수 있으며 신호수집 시간이 짧아 많은 양의 데이터를 처리할 수 있어 폭넓게 사용될 수 있다.
제 1 챔버(30)는 상기 제 1 검출유닛(20)과 후술할 제 2 검출유닛(40)이 동일한 측면에 배치되어, 상기 제 1 챔버(30) 내부 공간(31)에 설치되는 입자 포집유닛(50)을 상기 제 1 및 제 2 측정유닛(20)(40)이 같은 방향으로 바라볼 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 챔버(30)의 내부 공간(31)은 진공상태를 유지하도록 구성되는 것이 좋으며, 이를 위해 제 1 진공라인(61)이 바닥면 측에 연결되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제 1 진공라인(61)은 상기 제 2 검출유닛(40)의 내부 공기를 배출하여, 진공상태를 만들어주는 제 2 진공라인(62)과 연결되어, 동일한 펌핑유닛(60)으로 배기동작을 수행할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 진공라인(61)(62)은 배기 파이프(63)를 공유하여, 하나의 배기 파이프(63)로 상기 제 1 및 제 2 챔버(30)(41) 내부의 공기를 배출하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 따르면, 복수 개의 펌핑유닛(60)을 구비할 필요가 없기 때문에, 제조 단가를 절감할 수 있으며, 배기유로 공유를 통해 장비를 보다 소형화할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 상기 제 1 챔버(30) 내부 공간(31)에는, 입자 포집유닛(50)이 설치될 수 있는데, 상기 입자 포집유닛(50)은, 상기 메인 프레임(10)에 설치된 소정의 전자생성유닛으로부터 방출되는 전자궤적(electron trajectory)(화살표 A)에 대하여, 소정 각도(α) 기울어진 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 각도(α)는 소정의 제어유닛에 의해 가변 가능하며, 필요에 따라 사용자가 직접 수동으로 조절하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 입자 포집유닛(50)은 패러데이 컵으로 마련되는 것이 좋다. 상기 패러데이 컵으로 구성된 입자 포집유닛(50)은 단순 금속 기판으로, 뒤쪽 면에 전극이 연결된 구성을 가지는데, 입자들이 패러데이 컵에 달라 붙게 되면, 입자들이 가지고 있는 양 이온이 전극으로 전달되고, 전극의 전류값을 계측기를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 상기 패러데이 컵으로 마련된 입자 포집유닛(50)은, 금속 기판으로 마련되며, 후면에 전극이 연결되고 전극주위에 절연체를 사용하여 외부 노이즈를 차폐할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
제 2 검출유닛(40)은 일반적으로 많이 사용되는 PBMS 장비로 마련되는 것이 좋으며, 제 2 챔버(41), 입자 집속유닛(42), 노즐(43), 전자 총(44, electron gun), 편향판(deflector)(45), 및 입자주입부(46)를 포함한다.
제 2 챔버(41)의 내부는 상기 제 2 진공라인(62)과 연결되며, 상기 제 2 진공라인(62)은 상기 제 1 진공라인(61)과 함께 공통의 펌핑유닛(60)으로 내부 공기를 외부로 배출할 수 있다.
입자 집속유닛(42)은, 일반적으로 공기역학렌즈 등으로 이루어지는 에어로졸(가스와 입자의 혼합) 집속 기구로서, 가스와 입자로 이루어진 에어로 졸을 상기 전자총(43)의 중앙으로 집속 시킬 수 있다. 상기 입자 집속유닛(42)은 일반적으로 공기역학렌즈(aerodynamic lens)로 구성되나, 이를 한정하는 것은 아니며, 가스와 입자를 동시에 집속할 수 있는 구성이라면, 어떠한 것이든 사용 가능하다.
노즐(43)은 상기 입자 집속유닛(42)을 통해 유입되는 가스와 입자를 가속하여, 상기 전자 총(44)을 향해 가속시킨다.
전자 총(44)은, 상기 노즐(43)을 통해 유입된 입자를 포함한 가스를 포화상태가 될 때까지 하전(electric charge) 시킨다.
편향판(45)(deflector)은 입자의 크기를 분류하기 위한 것으로, 특정 전압을 부하로 걸어, 특정 크기의 입자만을 상기 입자 포집유닛(50) 측으로 전달한다. 이때, 상기 편향판(45)은 상기 입자 집속유닛(42)을 통해 유입되는 에어로졸에 포함된 입자궤적(particle trajectory)이 수직으로 변경될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하나, 이를 한정하는 것은 아니며, 장치 구성에 따라 상기 입자 포집유닛(50)에 정확하게 포커싱이 될 수 있도록 자동 또는 수동으로 그 각도를 조절하는 것도 가능하다.
입자주입부(46)는 상기 편향판(45)을 통해 분류된 일정한 크기의 입자를 상기 입자 포집유닛(50)에 주입한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 특징은, 기존의 SEM와 PBMS의 기능을 하나의 장비로 통합하여 사용하는 것에 있는데, 이를 위해, 상기 제 1 챔버(30)의 내부에 설치된 패러데이 컵으로 마련된 입자 포집유닛(50)은, 상기 PBMS 등으로 구성된 제 2 검출유닛(40)을 통해 유입된 입자들이 달라붙어, 입자들이 가지고 있는 양이온이 상기 입자 포집유닛(40)의 배면에 설치된 전극으로 전달되어, 상기 전극에서 검출된 전류값을 소정의 계측기로 측정하고, 이와 함께, 상기 입자 포집유닛(50)을 상기 전자 검출기(21)의 스테이지로 사용한다.
또한, 상기 입자 포집유닛(40)으로 주사된 입자들은, 바로 전자 및 엑스레이 검출기(20)를 이용하여, 바로 영상화 처리를 통해 입자의 크기분포를 측정자가 실시간으로 관찰할 수 있다. 이 경우, 측정자가 육안으로 관찰한 입자크기의 값과 상기 계측기 등을 이용하여 측정된 입자의 크기의 값에 차이가 있을 경우, 소정의 제어부 등을 이용하여, 상기 계측기의 출력 값을 보정할 수 있도록 구성하면, 항상 정확하게 입자의 크기를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 입자복합특성측정장치의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, SEM 역할을 수행하는 제 1 검출유닛(20) 측에서 이루어지는 광학 측정 단계들과, PBMS 역할을 수행하는 제 2 검출유닛(40) 측에서 이루어지는 입자 주입 단계들로 구성될 수 있다.
제 1 검출유닛(20)에서는 전자가 생성되고(S10), 생성된 전자가 집속 되어(S20) 상기 제 2 검출유닛(40)으로부터 공급받은 입자와 스테이지 역할을 수행하는 입자 포집유닛(50)에서 입자를 충돌시킨다(S30).
전자가 입자와 충돌하면, 이차전자와 산란전자 (특히, 후방산란전자)의 방출이 이루어지며 (S50), 이러한 전자의 검출을 통하여 입자의 형상과 크기를 측정할 수 있고 (S51), 동시에 엑스레이가 방출되어(S40), 방출된 엑스레이를 이용하여 입자의 화학성분을 측정할 수 있다 (S41).
한편, 제 2 검출유닛(40) 측에서는, 입자 집속유닛(42)을 통해 화살표 B(도 1 참조)의 궤적으로 입자가 제 1 챔버(30)의 내부 공간(31)으로 주입된다. 즉, 상기 입자 집속유닛(42)은 가스와 입자가 섞인 상태의 에어로졸을 제 2 챔버(41)의 내부로 유입시킨다(S110). 유입된 입자는 하전 및 집속 되어(S120), 노즐(43)에서 가스와 입자가 분리되면서 입자 가속이 이루어지고(S130), 편향판(45)에 전달된 입자는 일정 크기의 입자만이 필터링 되어(S140), 입자주입부(46)를 통해 스테이지 역할을 수행하는 입자 포집유닛(50)으로 주입된다(S150). 상기 입자 포집유닛(50)에서 입자가 포집 되면(S160), 포집된 입자는 상기 제 1 검출유닛(20) 측에서 광학적으로 검출됨과 아울러, 전류 측정을 통해 입자 농도 등의 정보를 검출할 수 있다(S161).
이상과 같이 구성된 본 발명에 따르면, 상기 입자 포집유닛(50)의 전극으로는 측정된 전류의 양으로 입자 농도를 파악할 수 있으며, 상기 입자 포집유닛(50)으로 포집된 입자의 형태는 이차전자 및 후방산란전자검출기 등으로 구성된 전자 검출기(20)를 이용하여 광학적으로 파악할 수 있고, 에너지분산 엑스레이 분광분석 등을 이용하여 성분을 분석할 수 있기 때문에, 한 번에 입자의 광학적 분포와 형상 및 성분은 물론, 크기 분포까지 한 번에 파악할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 메인 프레임 20; 제 1 검출유닛
21; 전자 검출기 (이차전자, 후방산란전자 등)
22; 엑스레이 (X-선) 검출기
30; 제 1 챔버 31; 내부 공간
40; 제 2 검출유닛 41; 제 2 챔버
42; 입자집속유닛 43; 노즐
44; PBMS 전자 총 45; 편향판
46; 입자주입부 50; 입자 포집유닛
60; 펌핑유닛 61; 제 1 진공라인
62; 제 2 진공라인 63; 배기파이프
A; 전자궤적 B; 입자궤적
21; 전자 검출기 (이차전자, 후방산란전자 등)
22; 엑스레이 (X-선) 검출기
30; 제 1 챔버 31; 내부 공간
40; 제 2 검출유닛 41; 제 2 챔버
42; 입자집속유닛 43; 노즐
44; PBMS 전자 총 45; 편향판
46; 입자주입부 50; 입자 포집유닛
60; 펌핑유닛 61; 제 1 진공라인
62; 제 2 진공라인 63; 배기파이프
A; 전자궤적 B; 입자궤적
Claims (11)
- 전자생성 및 집속이 이루어지며, 내부를 진공으로 유지하는 메인 프레임;
상기 메인 프레임과 결합되는 제 1 챔버;
상기 제 1 챔버의 내부 공간에 설치되는 입자 포집유닛;
상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 포집된 입자를 광학적으로 측정 가능한 전자 검출기(Electron detector)와, 엑스레이 검출기를 포함하는 제 1 검출유닛;
상기 제 1 챔버에 상기 입자 포집유닛을 바라보도록 설치되어, 상기 입자 포집유닛에 입자를 주입하는 입자 빔 질량 분광 광도계(PBMS, Particle Beam Mass Spectrometer)로 마련되는 제 2 검출유닛; 및
상기 제 1 검출유닛의 검출 정보를 이용하여, 상기 제 2 검출유닛의 측정값을 보정하는 제어부;를 포함하며,
상기 제 1 챔버는 상기 제 1 및 제 2 검출유닛의 공유 공간으로 설정되고,
상기 입자 포집유닛은,
금속 기판으로 마련되며, 후면에 전극이 연결되는 패러데이 컵으로 마련되어, 상기 제 1 검출유닛의 스테이지 역할과 상기 제 2 검출유닛으로부터 주입된 입자의 포집 역할을 동시에 수행하고,
상기 제 1 및 제 2 검출유닛은, 동일한 방향에서 상기 입자 포집유닛을 포커싱 하는 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 제 2 검출유닛은,
제 2 챔버;
상기 제 2 챔버 내부로 가스와 입자가 섞인 에어로졸을 주입하는 입자 집속유닛;
상기 입자 집속유닛을 통해 유입된 입자를 가속시키는 노즐;
상기 노즐에서 가속된 입자를 하전 시키는 전자 총;
특정 전압을 인가하여, 상기 전자 총에서 포화상태까지 하전 된 입자들 중 특정 크기의 입자만을 분류하는 편향판; 및
상기 편향판에서 분류된 일정한 크기의 입자를 상기 입자 포집유닛으로 주입하는 입자주입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 입자 포집유닛은,
상기 메인 프레임에서 생성된 전자궤적에 대해 소정 각도 기울어진 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 입자 포집유닛은,
상기 제 2 검출유닛에서 주입되는 입자가 포집 될 수 있도록 오목한 형상 및 평평한 형상 중 어느 하나의 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 챔버 내부 공간을 진공상태로 유지시키는 펌핑유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 펌핑유닛은,
상기 제 1 챔버와 연결되는 제 1 진공라인;
상기 제 2 챔버와 연결되는 제 2 진공라인; 및
상기 제 1 및 제 2 진공라인을 통해 유입된 공기를 한꺼번에 배출하는 하나의 배기 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자복합특성측정장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 검출유닛에서 광학적으로 측정된 정보를 이용하여, 상기 제 2 검출유닛에서 측정된 값을 실시간으로 보정하는 제어부;를 더 포함하는 입자복합특성측정장치.
- 삭제
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| KR20130116986A KR20130116986A (ko) | 2013-10-25 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160052863A (ko) | 2014-10-29 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | 입자빔 질량분석기 및 이를 이용한 입자 측정 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3294228B2 (ja) * | 2000-01-28 | 2002-06-24 | 理化学研究所 | 微粒子計測装置、微粒子捕集装置および微粒子分析装置 |
| KR100772488B1 (ko) * | 2006-02-28 | 2007-11-05 | (주)에이치시티 | 입자측정장치 및 방법 |
| JP4078257B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2008-04-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料寸法測定方法及び荷電粒子線装置 |
| KR101104213B1 (ko) * | 2009-09-28 | 2012-01-09 | 한국표준과학연구원 | 입자 빔 질량 분석기 |
-
2012
- 2012-04-17 KR KR1020120039524A patent/KR101360891B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3294228B2 (ja) * | 2000-01-28 | 2002-06-24 | 理化学研究所 | 微粒子計測装置、微粒子捕集装置および微粒子分析装置 |
| JP4078257B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2008-04-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料寸法測定方法及び荷電粒子線装置 |
| KR100772488B1 (ko) * | 2006-02-28 | 2007-11-05 | (주)에이치시티 | 입자측정장치 및 방법 |
| KR101104213B1 (ko) * | 2009-09-28 | 2012-01-09 | 한국표준과학연구원 | 입자 빔 질량 분석기 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160052863A (ko) | 2014-10-29 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | 입자빔 질량분석기 및 이를 이용한 입자 측정 방법 |
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