KR101663707B1 - 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치 - Google Patents

광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 레이저광의 파장 및 선폭을 제어하여 선택되는 원자를 공명이온화하고, 공명이온화된 이온을 질량분석 함으로써, 출력에 요동이 적고 고반복의 동작이 쉬운 광섬유 레이저 광원을 사용하므로 출력 요동 감소에 의한 오차 감소와 고반복 데이터 수집에 의한 오차를 감소시키는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치에 관한 것이다.

Description

광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치{Fiber Laser Based Resonance Ionization Mass Spectrometry Device}
본 발명은 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 레이저광의 파장 및 선폭을 제어하여 선택되는 원자를 공명이온화하고, 공명이온화된 이온을 질량분석 함으로써, 출력에 요동이 적고 고반복의 동작이 쉬운 광섬유 레이저 광원을 사용하므로 출력 요동 감소에 의한 오차 감소와 고반복 데이터 수집에 의한 오차를 감소시키는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치에 관한 것이다.
파이로 공정 등 원자력 산업에서는 동위원소 비율의 측정이 실시간으로 정확하게 이루어져야 한다.
종래에는 여려 화학 공정을 거쳐 공정 내 여러 혼합물질 중 원하는 원소만을 추출하고, 다른 방사선원을 제거한 뒤, 방사선을 측정하는 화학 분석법이 제시되었다.
상기의 화학 분석법은 정확한 화학적 정량분석이 가능하지만, 이는 시간이 오래 소요됨으로써, 실시간으로 동위원소의 분석값이 필요한 파이로 공정에서는 사용하기 어려운 문제점이 있다.
다른 방법으로는 LIBS(Laser Induced Breakdown Spectrometry)가 있으며, 이는 레이저로 샘플을 플라즈마 상태로 만들고, 플라즈마 상태에서 발생하는 형광 중 목표 원자의 고유 전이선에서 발생하는 형광을 측정하여 물질의 조성비를 측정하는 방법이다.
상기 LIBS는 실시간으로 여러 형태의 샘플을 분석할 수 있지만, 레이저와 플라즈마에서 비롯된 요동에 의해 정확한 측정이 어려운 문제점이 있을 뿐만 아니라, 측정 분해능이 작아 동위원소 성분비 측정에 이용하지 못하는 문제점이 있다.
마지막으로 동위원소 비율 측정을 위해 공명이온화의 원소선택 능력과 질량분석기의 질량 선별 능력을 바탕으로 하는 레이저 용발 공명이온화 질량분석법(Laser Ablation Resonance Ionization Mass Spectrometry)이 있다.
이와 유사한 기술로 일본 공개특허공보 제2000-162464호("공명 레이저 이온화 중성 입자 질량 분석 장치 및 분석 방법", 2000.03.16.)가 제시되었다.
그러나 기존에 제시된 레이저 용발 공명이온화 질량분석법은 레이저 용발과 레이저펄스의 요동에서 비롯된 오차가 큰 문제점이 있어, 이를 개선하는 연구가 수행 중이다.
즉, 파이로 고정에서의 동위원소 비율 측정은 쉬운 샘플링과 샘플의 원자화가 수월할 뿐만 아니라, 빠르고 정확한 동위원소 성분비 측정이 가능한 방법이 필요하다.
일본 공개특허공보 제2000-162464호("공명 레이저 이온화 중성 입자 질량 분석 장치 및 분석 방법", 2000.03.16.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광섬유 레이저광의 파장 및 선폭을 제어하여 선택되는 원자를 공명이온화하고, 공명이온화된 이온을 질량분석 함으로써, 출력에 요동이 적고 고반복의 동작이 쉬운 광섬유 레이저 광원을 사용하므로 출력 요동 감소에 의한 오차 감소와 고반복 데이터 수집에 의한 오차를 감소시키는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 내부에 샘플이 장착되는 진공챔버; 진공상태의 상기 진공챔버 내부의 샘플로 레이저광을 입사시켜 레이저 용발(laser ablation)에 의해 샘플을 원자화하는 원자화광원부; 광섬유를 기반으로 하는 레이저광원이되, 레이저광을 상기 진공챔버 내부로 입사시켜 원자를 공명이온화시키는 이온화광원부; 및 상기 이온화광원부에 의해 공명이온화되어 발생된 이온의 질량을 분석하는 질량분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 이온화광원부는 분포 궤환형 레이저(DFB, Distributed Feedback Laser)를 씨앗광원으로 사용하는 레이저광발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저광발생부는 씨앗광원을 펄스화하는 음향광학변조기와, 씨앗광원의 출력을 증폭시키는 광섬유증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 이온화광원부는 상기 레이저광발생부에서 발생된 레이저광의 파장을 변환시키는 파장변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 파장변환부는 제2고조파레이저광으로 변환시키는 제2고조파변환부; 및 제3고조파레이저광으로 변환시키는 제3고조파변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온화광원부는 상기 레이저광발생부에서 발생된 레이저광의 선폭을 변환시키는 선폭변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 질량분석부는 상기 진공챔버 일측에 일단이 관통되어 형성되며, 공명이온화된 이온이 이동하는 이동로; 상기 진공챔버 내부에 구비되며, 공명이온화된 이온을 상기 이동로 타단방향으로 이동시키기 위한 전기장을 발생시키는 가속판(acceleration plate); 및 상기 이동로 타단에 형성되며, 공명이온화된 이온의 이동시간을 측정하여 분석하는 분석부;를 포함하는 시간비행 질량분석장치(time-of-flight mass spectrometer)인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 질량분석부는 상기 이동로 일단에 형성되며, 상기 분석부로 이동하는 이온의 방향을 제어하는 편향판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진공챔버는 상기 원자화광원부의 원자화에 의해 발생된 플라즈마를 제거하는 플라즈마제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 상기 질량분석부에서 분석 결과값을 공급받되, 분석 결과값의 평균값과 표준편차를 측정하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 광섬유 레이저를 기반으로 하는 광원의 레이저광을 이용하여 선택되는 원자를 공명이온화하고, 공명이온화된 이온을 질량분석함으로써, 출력이 안정된 광섬유 기반의 광원을 이용하므로 측정 오차가 감소할 뿐만 아니라, 고반복율에서의 신호처리 데이터수를 10Hz 또는 100Hz에서 수백kHz로 증가시켜 통계적으로 오차를 감소시키는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 광섬유 레이저를 기반으로 하는 광원을 이용함으로써, 중간 레이저의 정렬이 필요가 없으며, 유지보수가 수월할 뿐만 아니라, 크기가 작아 사람들의 출입이 어려운 구역에 설치되어 이용 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 광섬유 레이저를 기반으로 하는 광원을 이용하되, 분포 궤환형 레이저를 씨앗광원으로 사용함으로써, 레이저광의 선폭 및 파장의 제어가 쉬울 뿐만 아니라, 음향광학변조기의 제어에 의한 반복율 제어가 자유로운 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 파이로 공정에 필요한 동위원소 분석기술에 이용 가능함으로써, 파이로 공정 기술의 상용화를 앞당겨 방사성폐기물의 양을 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 나타낸 또 다른 도면.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치를 나타낸 또 다른 도면이다.
본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 파이로 공정 등 원자력 산업에서 특정원소(선택되는 원소)의 동위원소 비율을 측정하기 위한 장치로서, 그 구성은 크게 내부에 샘플(1)이 장착되는 진공챔버(100), 상기 진공챔버(100) 내부의 샘플(1)을 원자화하는 원자화광원부(200), 상기 원자화광원부(200)에 의해 원자화된 원자를 공명이온화하는 이온화광원부(300) 및 상기 이온화광원부(300)에 의해 공명이온화된 이온의 질량을 분석하는 질량분석부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진공챔버(100)는 선택되는 동위원소 비율의 측정을 위한 샘플(1)이 내부에 장착되며, 진공상태를 유지할 수 있는 진공챔버로서, 그 형상 및 진공유지 방법에는 다양한 실시예가 가능하므로 한정하지 않음은 물론이다.
상기 원자화광원부(200)는 진공상태의 상기 진공챔버(100) 내부에 장착된 샘플(1)로 레이저광을 입사시켜 레이저 용발(laser ablation)에 의해 샘플(1)을 원자화하는 것을 특징으로 한다.
상기 이온화광원부(300)는 광섬유를 기반으로 하는 레이저광원으로서, 레이저광을 상기 진공챔버(100) 내부로 입사시킴으로써, 상기 원자화광원부(200)의 원자화에 의해 형성된 원자(중성원자)를 공명이온화시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 이온화광원부(300)는 분포 궤환형 레이저(DFB, Distributed Feedback Laser)를 씨앗광원으로 사용하는 하는 레이저광발생부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 레이저광발생부(310)는 씨앗광원을 펄스화하는 음향광학변조기(acoustic optic modulator)와 씨앗광원의 출력을 증폭시키는 광섬유증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 이온화광원부(300)의 레이저광발생부(310)는 광섬유를 기반으로 하는 레이저광을 발생시키되, 씨앗광원으로 분포 궤환형 레이저를 사용하며, 씨앗광원의 출력을 증폭하여 출력 요동이 작고, 고반복율에서의 동작이 쉬울 뿐만 아니라, 기존의 펄스형 레이저광원에 비해 생성된 펄스의 안정성이 뛰어나며, 레이저광의 파장 변환 및 선폭 변환이 용이한 장점이 있다.
또한, 광섬유 기반의 레이저광원은 고체 기반 레이저광원에 비해 반복율을 높게 조절할 수 있는 장점이 있다.
즉, 오차는
Figure 112015012162978-pat00001
(N은 측정회수)과 반비례하기 때문에, 반복율이 높을수록 측정 오차를 감소시키므로, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 고반복율에 따른 정밀 측정에 유리한 장점이 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 파장의 변환 및 선폭의 변환이 용이하므로, 선택되는 동위원소에 따라 광이온화구도를 각각 적용하여 이에 따른 파장을 발생시킬 수 있다.
이 때, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치의 이온화광원부(300)는 상기 레이저광발생부(310)에서 발생된 레이저광의 파장을 변환시키는 파장변환부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파장변환부(320)는 상기 레이저광발생부(310)에서 발생된 레이저광을 제2고조파레이저광으로 변환시키는 제2고조파변환부(321)와 제3고조파레이저광으로 변환시키는 제3고조파변환부(322)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 제2고조파변환부(321) 및 제3고조파변환부(322)를 포함하는 파장변환부(320)는 목표 원자의 공명전이선에 맞는 파장으로 변환시켜, 공명이온화할 수 있다.
일반적으로 공명이온화하기 위한 파장영역은 자외선의 파장영역이나, 여기준위에서의 가시광선이 될 수 있으므로 한정하지 않는다.
다시 말해, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 파장의 변환이 용이한 광섬유 기반의 레이저광원을 이용하며, 파장 변환에 의한 안전성이 뛰어난 분포 궤환형 레이저를 씨앗광원으로 이용함으로써, 선택되는 원자의 공명전이선에 맞도록 상기 파장변환부(320)에 의해 파장을 변환시켜 특정원소(선택되는 원소)만 공명이온화할 수 있다.
이는 원소 선택적 이온화가 가능한 장점이 있다.
예를 들어, 플루토늄과 이온화구도가 유사한 가돌리니움(gadolinium)의 경우, 공명하기 위한 공명전이선이 999
Figure 112015012162978-pat00002
내지 30197
Figure 112015012162978-pat00003
로서, 상기 레이저발생부에서 1027nm의 씨앗광원과 광섬유증폭기를 사용한다.
이 때, 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저광을 가돌리니움의 전이선에서 공명하는 레이저광으로 변환시키기 위해, 적외선 레이저광의 제2고조파레이저광(가시광선, 진공파장 514nm)과 제3고조파레이저광(자외선, 진공파장 342nm)을 발생시킨 후, 상기 진공챔버 내부로 가시광선과 자외선을 입사시킴으로써, 가돌리니움 원자와 공명이온화할 수 있다.
즉, 파장의 변환을 통해 가돌리니움 원자만을 선택하여 공명이온화할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치의 상기 이온화광원부(300)는 상기 레이저광발생부(310)에서 발생된 레이저광의 선폭을 변환시키는 선폭변환부(미도시)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 원자를 선택적으로 이온화하는 과정에서 입사하는 레이저광의 선폭이 좁으면 구성 동위원소의 성분비가 왜곡되는 문제점이 있다.
상기의 동위원소의 성분비가 왜곡되는 것을 최소화하기 위해, 인위적으로 상기 선폭변환부를 이용하여 적외선 레이저광의 선폭을 증가시킬 수 있다.
이 때, 선폭변환부는 위상변조방식(phase modulation)으로 레이저광의 선폭을 확대시킬 수 있으며, 위상변조방식의 주파수와 세기에 따라 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치의 이온화광원부는 상기 파장변환부를 통해 원소 선택성이 있으며, 상기 선폭변환부의 선폭 제어에 따라 동위원소 선택성까지 있는 장점이 있다.
이 때, 동위원소 비율을 정밀하게 측정하기 위해서는 동위원소 에너지준위 범위까지 포함하는 선폭을 가지는 레이저광을 사용해야하므로, 레이저광의 선폭을 자외선영역에서 수GHz 정도로 확대시키는 것이 권장되나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.
아울러, 상기에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 원소 선택적 이온화 과정을 거쳐 동중원소의 영향이 미미하므로, 상기 질량분석부(400)는 시간비행 질량분석장치(time-of-flight mass spectrometer) 또는 작은 질량분석기를 이용하여 해당원소를 질량별(동위원소별)로 분석할 수 있다.
상기 시간비행 질량분석장치를 이용하는 질량분석부의 경우, 상기 질량분석부(400)는 상기 진공챔버(100) 일측에 일단이 관통되어 형성되며, 공명이온화된 이온이 이동하는 이동로(410)와 상기 진공챔버(100) 내부에 구비되며, 공명이온화된 이온을 상기 이동로(410) 타단방향으로 이동시키기 위한 전기장을 발생시키는 가속판(420) 및 상기 이동로(410) 타단에 형성되며, 공명이온화된 이온의 이동시간을 측정하여 분석하는 분석부(430)를 포함할 수 있다.
상기 가속판(420)은 상기 진공챔버(100) 내부에 구비되며, 이온화된 이온을 상기 이동로(410) 타단방향으로 이동시키기 위한 전기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 분석부(430)는 상기 이동로(410) 타단에 형성되는 것이 권장되며, 이온화된 이온의 이동시간을 측정하여 분석하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 질량분석부(400)는 상기 이동로(410) 일단에 형성되며, 상기 분석부(430)로 이동하는 이온의 방향을 제어하는 편향판(440)을 더 포함할 수 있다.
상기 편향판(440)은 이온의 이동 방향을 제어하여 이온신호 획득의 최적화를 위해 전기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
다만, 상기에 기재된 시간비행 질량분석장치는 공지된 기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.
물론, 상기 질량분석부(400)는 상기에 기재된 바에 한정하지 않고, 마그네틱 섹터(magnetic sector) 방식, 사중극자(quadrupole) 방식 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
아울러, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 상기 원자화광원부(200)의 레이저 용발에 의해 샘플을 원자화하므로, 중성원자뿐만 아니라, 전자 및 2가이온 등 하전된 입자도 많이 생성되게 된다.
그러므로 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치의 진공챔버(100) 내부에는 상기 원자화광원부(200)의 원자화에 의해 발생된 플라즈마를 제거하는 플라즈마제거부(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마제거부(110)의 플라즈마 제거방법은 이온제거전극을 구비하여 제거할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다양한 플라즈마 제거 방법 실시예가 가능함은 물론이다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는 상기 질량분석부(400)에서의 분석 결과값을 공급받되, 분석 결과값의 평균값과 표준편차를 측정하는 신호처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 신호처리부는 평균값과 표준편차를 측정하는 전자보드 또는 이의 알고리즘을 포함하는 장치일 수 있으며, 한정하지 않고 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 진공챔버
110 : 플라즈마제거부
200 : 원자화광원부
300 : 이온화광원부
310 : 레이저광발생부
320 : 파장변환부
321 : 제2고조파변환부
322 : 제3고조파변환부
400 : 질량분석부
410 : 이동로
420 : 가속판
430 : 분석부
440 : 편향판
1 : 샘플

Claims (10)

  1. 내부에 샘플(1)이 장착되는 진공챔버(100);
    진공상태의 상기 진공챔버(100) 내부의 샘플(1)로 레이저광을 입사시켜 레이저 용발(laser ablation)에 의해 샘플을 원자화하는 원자화광원부(200);
    광섬유를 기반으로 하는 레이저광원이되, 레이저광을 상기 진공챔버(100) 내부로 입사시켜 원자를 공명이온화시키는 이온화광원부(300); 및
    상기 이온화광원부(300)에 의해 공명이온화되어 발생된 이온의 질량을 분석하는 질량분석부(400);를 포함하되,
    상기 진공챔버(100)는
    상기 원자화광원부(200)의 원자화에 의해 발생된 플라즈마를 제거하는 이온제거전극이 구비되는 플라즈마제거부(110)를 포함하며,
    상기 이온화광원부(300)는
    레이저광의 파장 변환 및 선폭 변환이 용이한 분포 궤환형 레이저(DFB, Distributed Feedback Laser)를 씨앗광원으로 사용하되, 씨앗광원을 펄스화하는 음향광학변조기와, 씨앗광원의 출력을 증폭시키는 광섬유증폭기를 포함하는 레이저광발생부(310)와,
    상기 레이저광발생부(310)에서 발생된 레이저광의 파장을 선택되는 원자의 공명전이선에 맞도록 변환시키는 파장변환부(320) 및
    상기 레이저광발생부(310)에서 발생된 레이저광의 선폭을 변환시키는 선폭변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 파장변환부(320)는
    제2고조파레이저광으로 변환시키는 제2고조파변환부(321); 및
    제3고조파레이저광으로 변환시키는 제3고조파변환부(322);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 질량분석부(400)는
    상기 진공챔버(100) 일측에 일단이 관통되어 형성되며, 공명이온화된 이온이 이동하는 이동로(410);
    상기 진공챔버(100) 내부에 구비되며, 공명이온화된 이온을 상기 이동로 타단방향으로 이동시키기 위한 전기장을 발생시키는 가속판(420); 및
    상기 이동로(410) 타단에 형성되며, 공명이온화된 이온의 이동시간을 측정하여 분석하는 분석부(430);를 포함하는 시간비행 질량분석장치(time-of-flight mass spectrometer)인 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 질량분석부(400)는
    상기 이동로(410) 일단에 형성되며, 상기 분석부(430)로 이동하는 이온의 방향을 제어하는 편향판(440)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치는
    상기 질량분석부(400)에서 분석 결과값을 공급받되, 분석 결과값의 평균값과 표준편차를 측정하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 기반 공명이온화 질량분석 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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