KR101990892B1 - 이온 이동도 분광기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 이동도 분광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코로나 방전을 이용하여 시료 가스의 이온화를 향상시키는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 이온 이동도 분광기는 전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부; 상기 샘플링부의 후단에 연결되며 코로나 방전을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 이온화부; 상기 이온화부의 후단에 연결되고, 전기장을 발생시켜 상기 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관; 상기 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기; 및 상기 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비된 정제부를 포함하고, 상기 이온화부는, 상대적으로 내측에 형성된 적어도 2개의 제1 원형 홀 및 상기 제1 원형 홀의 외측에 형성되며, 상기 제1 원형홀보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 원형홀을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판의 후단에 위치하는 제2 기판; 및 상기 제2 기판의 후단에 위치하는 제3 기판을 포함한다.

Description

이온 이동도 분광기{Ion Mobility Spectrometer}

본 발명은 이온 이동도 분광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코로나 방전을 이용하여 시료 가스의 이온화를 향상시키는 방안에 관한 것이다.

일반적으로, 이온 이동도 분광기(Ion Mobility Spectrometer; IMS)는 공기 중의 유해 물질의 존재를 검출하는 것으로, 마약류, 폭발물, 유해 화학 물질의 감식에 이용되고 있다.

이온 이동도 분광법을 활용하기 위해서는 전기장 조건에서 기체상의 물질의 화학적 실체를 특정하기 위해 분석의 선행조건으로 물질의 이온화를 위한 장치 또는 장비가 필수적으로 필요하다. 방사성 동위원소를 사용할 경우에는 별도의 외부 전력의 공급없이 물질의 이온화에 사용되는 약 20keV의 고에너지를 연속적으로 방출하여 이온을 형성하기 쉬우며, 이를 통하여 이온화를 시킨 후 생성된 양전자 및 전자 전이에 의한 시료 가스를 이온화하는 방법이다.

도 1은 종래 이온 이동도 분광기 단면 구조로서, 샘플링부, 이온화부, 이동도관 및 수집부를 포함한다. 상술한 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 그리드의 개방시간을 조절함으로써 제어된다. 이로써, 이동도관(300)으로 유입된 이온은 수집부(400) 방향으로 서로 다른 이동속도를 가지고 이동하게 된다.

수집부(400)에 시료 이온이 도달하게 되면 시료 이온의 전하량에 따라 전류가 발생하므로, 수집부(400)에서 생성된 전류를 증폭기 및 ADC를 이용하여 증폭시킨다. 그리고 이온의 이동시간에 따른 검출전류를 스펙트럼화하고, 장비 내부의 조건에 따라 환산 이동도(reduced mobility)를 연산하여 분석 시료를 검출 및 식별한다.

하지만, 방사성 동위원소를 사용할 경우 반감기를 고려하면 100년간 반영구적으로 사용이 가능하고, 별도의 외부전원이 불필요하여 장비를 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 파손 및 누설 등에 의한 방사성 피폭에 대한 우려와 운영 및 관리에 별도의 인원과 비용이 소요된다는 단점이 있다. 또한, 방사성 동위원소로 생성된 고에너지 중 약 절반 정도는 지지체 쪽으로 발산되어 이온화하는데 사용되지 못하며, 전체 고에너지의 약 10%만이 이온화에 사용되므로 이온화 효율이 지극히 낮은 편이다. 이러한 단점들로 현재는 방사성 동위원소로 이온화부를 설계하는 측정 장비의 개발은 감소하는 추세이며, 코로나 방전 방식을 통한 이온화부 설계가 주를 이루고 있다.

한국등록특허 제10-0971031호(발명의 명칭: 이온 이동도 분광기) 한국등록특허 제10-1578091호(발명의 명칭: 음이온 발생을 위한 이온이동도 센서를 이용한 유해가스 탐지장치)

본 발명이 해결하려는 과제는 코로나 방전을 이용하여 분석 가스를 이온화하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 분석 가스의 이온화 정도를 향상시키는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 분석 가스의 이온화 정도를 향상시켜 유해 가스의 검출을 용이하게 하는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 이온 이동도 분광기는 전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부; 상기 샘플링부의 후단에 연결되며 코로나 방전을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 이온화부; 상기 이온화부의 후단에 연결되고, 전기장을 발생시켜 상기 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관; 상기 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기; 및 상기 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비된 정제부를 포함하고, 상기 이온화부는, 상대적으로 내측에 형성된 적어도 2개의 제1 원형 홀 및 상기 제1 원형 홀의 외측에 형성되며, 상기 제1 원형홀보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 원형홀을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판의 후단에 위치하는 제2 기판; 및 상기 제2 기판의 후단에 위치하는 제3 기판을 포함한다.

기존 1개나 2개의 전극을 이용하여 시료 가스를 이온화하였으나, 본 발명에 따른 이온 이동도 분광기는 4개의 전극을 이용하여 시료 가스를 이온화함으로서 기존 대비하여 시료 가스의 이온화도를 향상시켰으며, 이로 인해 유해 가스를 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다.

이외에도 기존에는 서로 극성이 상이한 전극이 동일 선상에 위치하도록 배치하였으나, 본 발명은 공간을 효율적으로 사용할 수 있도록 서로 극성이 상이한 전극이 90°로 배치되도록 한다.

도 1은 종래 이온 이동도 분광기 단면 구조를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 이온 이동도 분광기를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 이온 이동도 분광기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 이온화부의 구성을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 내지 제3 기판이 결합된 상태를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 전극이 형성된 이온화부의 구조를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 상에 형성된 전극에 전원을 공급하는 예를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명이 일실시 예에 따른 전극팁의 개수에 따른 이온화도를 도시한 그래프이다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 이온 이동도 분광기를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 이온 이동도 분광기의 단면도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 이온 이동도 분광기는 샘플링부, 이온화부, 이동도관, 수집기 및 정제부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 이온 이동도 분광기에 포함될 수 있다.

샘플링부(1)는 대기 중의 시료 가스를 흡입하기 위하여 최선단에 배치되는 것으로, 전면에 공기 흡입부(11)가 형성되며, 후면이 개방된 흡입 케이스(10)로 구성된다.

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 것으로 상호 이격되고 바늘 형상을 갖는 다수의 전극 팁(21)을 갖는다.

본 발명에서 제안하는 이온화부의 상세 구성에 대해서는 후술하기로 한다. 이때, 각 전극 팁(21)은 방전 전압에 최적화되는 간격을 유지해야 한다. 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.

이온도관(3)은 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 것으로서, 본체 하우징(20) 내부의 이온화부(2) 후방에 설치된다. 이동도관(3)의 선단에는 캐리어 가스 유입구(311)와 캐리어 가스 배기구(312)가 형성된다. 즉, 이온 이동도 검출을 위해 이온화된 시료 가스만 이동도관(3) 내부로 유입시키고, 이온화되지 않은 시료 가스는 외부로 배출시켜야 한다. 따라서, 이동도관의 선단에서 캐리어 가스 유입구(311)로 캐리어 가스를 유입시켜, 이온화되지 않은 시료 가스를 캐리어 가스와 함께 캐리어 가스 배기구(312)로 배출시킨다.

이동도관(3)의 캐리어 가스 유입구(311) 후단에는 이온소스 그리드(34), 셔터 그리드(35) 및 어퍼쳐 그리드(36)가 각각 순차로 배치된다. 이온소스 그리드(34)와 셔터 그리드(35)는 인가되는 전압 차를 이용하여 이동도관 내부로 유입되는 이온을 제어한다. 즉, 이온소스 그리드(34)와 셔터 그리드(35)에 동일한 전압이 인가되거나, 이온소스 그리드(34)에 인가되는 전압이 셔터 그리드(35)에 인가되는 전압보다 높을 경우에는 이동도관 내부로 이온 유입이 이루어진다. 반면 이온소스 그리드(34)에 인가되는 전압이 셔터 그리드(35)에 인가되는 전압보다 낮을 경우, 이동도관 내부로의 이온 유입이 이루어지지 않는다. 따라서, 이온소스 그리드(34)와 셔터 그리드(35)에 인가되는 전압을 서로 다르게 함으로써, 이동도관(3) 내부로의 이온 유입을 제어할 수 있게 된다.

어퍼쳐 그리드(36)는 이동도관(3) 전단으로 정제공기를 유도한다. 즉, 어퍼쳐 그리드(36)가 없는 경우에는 이동도관(3) 내부에 이온화되지 않는 시료가 침투하여 분석에 영향을 주게 된다. 따라서, 어퍼쳐 그리드(36)로 가스 흐름을 유도함으로써 정제된 드리프트 가스(drift gas)가 이동도관(3)의 전단으로 흐르도록 함으로써 이온화되지 않은 시료가 유입되는 것을 방지한다.

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

한편, 수집기(4)는 이동도관(3)의 후단에 설치되어, 시료 이온이 도달시 이온 전하량에 따른 고유의 전류를 발생한다. 이 때 발생하는 전류는 미약하기 때문에 도면에 도시되지는 않았으나, 발생 전류를 증폭기와 ADC를 이용하여 증폭할 수 있다.

정제부(5)는 정제공기를 이온의 이동 방향과 반대인 이동도관의 후단에서 전단 방향으로 이동시킨다. 즉, 분사체에 의해 순도가 보장되는 정제공기가 이온 이동의 반대방향으로 흐르도록 함으로써, 드리프트 가스로 작용하여 이온화된 분자와 충돌하며 분리를 돕도록 한다.

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

정제공기 유입구(51)는 수집기(4) 전단이 이온 소스링 벽면을 관통하도록 형성된다. 그리고 정제공기 유입구(51) 측면에는 제1 습도센서(55)가 설치된다.

정제공기 배기구(52)는 이동도관(3)의 전단 즉, 셔터 그리드(35)와 어퍼쳐 그리드(36) 사이에 배치되는 이온 소스링의 벽면을 관통하도록 형성된다. 그리고 정제공기 배기구(52) 측에는 제2 습도센서(56)가 설치된다.

순환펌프(53)는 정제공기를 정제공기 유입구(51)로 공급하고, 이동도관 내부의 정제공기를 정제공기 배기구로 배출시킴으로써, 이동도관의 후단에서 전단 방향으로 가스유로가 형성되도록 한다.

여과부(54)는 분자체를 함유한 것으로서, 정제공기 배기구를 통해 배기되는 드리프트 가스에 함유된 습기를 제거한다. 이때, 분자체는 정제공기의 상대 습도가 15%RH 이하가 되도록 하기 위해, 0.5%RH 이하의 습도를 갖는 것이 바람직하다. 그리고 정제부(5)는 제1 습도센서(55), 제2 습도센서(56)의 감지 결과에 따라 분자체의 공급을 제어한다.

이하에서는 이온 이동도 분광기의 작용에 대해 알아보도록 한다.

우선, 증기 상태의 분석 시료가 공기 흡입부로 흡입되고, 흡입된 시료 가스는 전극팁에서 발생되는 코로나방전에 의해 이온화된다.

그리고, 이온소스 그리드와 셔터 그리드에 인가된 전압에 의해 이온이 이동도관 내부로 유입된다. 여기서, 이동도관 내부로 이온이 유입되도록 하기 위해서는 이온소스 그리드와 셔터 그리드에 동일한 전압을 인가하거나, 이온소스 그리드에 셔터 그리드에 인가되는 전압보다 높은 전압을 인가한다. 반대로, 이동도관으로의 이온 유입을 차단할 경우는 이온소스 그리드에 셔터 그리드에 인가되는 전압보다 낮은 전압을 인가한다.

여기서, 이온의 유입과 동시에 이온화되지 않은 시료 가스는 캐리어 가스 유입구로 유입된 캐리어 가스와 함께 캐리어 가스 배출구로 배출된다.

이동도관 내부로 유입된 이온은 이동도관 내부에 형성된 자기장에 의해 수집기 측으로 이동한다. 이때, 내부에 드리프트 가스 흐름을 형성한 후에 정제가스 배출구로 배출된다. 이에 따라, 이동도관의 내부는 습도가 낮아지고 불순물이 제거된다.

이후, 수집기에 도달한 이온에 의해 발생되는 전류는 증폭기 및 ADC에 의해 일정 비율로 증폭된다. 그리고, 이온의 이동시간에 따라 검출전류는 스펙트럼화되고, 장비 내부의 조건에 따로 환산 이동도(reduced mobility)에 따라 연산됨으로써 시료가 분석된다.

본 발명에서 제안하는 코로나 방전은 바늘 형태의 금속전극 팁에 3 내지 6kV를 걸어주어 방전을 일으켜 분석분자이온을 생성한다. 이하에서는 본 발명에서 제안하는 이온화부의 구성에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 이온화부의 구성을 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 이온화부의 구성에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 4에 의하면, 이온화부(2)는 제1 기판(21), 제2 기판(22) 및 제3 기판(23)을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 이온화부에 포함될 수 있다.

제1 기판(21)은 일정 두께를 가지며, 내측에 원형의 제1 영역이 형성되며, 제1 영역의 외측에는 제2 영역이 형성된다. 제1 영역 상에는 4개의 제1 원형홀(211)이 형성된다. 4개의 제1 원형홀(211)은 제1 영역의 중심을 기준으로 각각 90°의 간격으로 배치된다.

제2 영역은 제1 영역에 형성된 제1 원형홀(211)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 원형홀(212)이 형성된다. 제2 원형홀(212)을 통해 외부의 시료 가스가 유입된다.

제2 기판(22)은 제1 기판(21)의 후단에 배치되며, 중앙에 제3 원형홀(221)이 형성된다. 제3 원형홀(221)의 직경은 제1 기판(21)과 제2 기판(22)이 겹쳐진 상태에서 제3 원형홀(221)의 내부에 제1 원형홀(211)이 모두 배치될 수 있는 직경을 갖는다.

또한, 제2 기판(22)은 제3 원형홀(221)로부터 연장된 장공홀(222)이 형성된다. 제1 기판(21)과 제2 기판(22)을 겹친 상태에서 제2 원형홀(212)과 장공홀(222)은 서로 연결된다. 따라서 제2 원형홀(212)로 유입된 시료 가스는 장공홀(222), 제3 원형홀(221)을 통해 제1 원형홀(211)로 이동한다. 제2 기판(22)은 이동도관(2)을 구성하는 부품과의 연동을 위해 다수의 칩이 형성된다.

제3 기판(23)은 제2 기판(22)의 후단에 배치되며, 4개의 제4 원형홀(231)이 형성된다. 제4 원형홀(231)의 직경은 다른 원형홀의 직경에 비해 상대적으로 작은 직경을 갖는다. 제4 원형홀(231)의 내부로 전극팁이 인입되므로, 제4원형홀(231)은 전극팁이 인입될 수 있는 직경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제4 원형홀(231)이 형성된 지점은 제1 원형홀(211)이 형성된 지점에 형성된다. 제3 기판(23)은 전극팁의 구동 및 기타 이온화부의 구동을 위한 다수의 칩이 형성된다.

본 발명은 제3 기판(23)에 형성된 제4 원형홀(231) 내부로 각각 4개의 전극팁이 인입되며, 제1 원형홀(211) 상에 각각 4개의 전극팁이 형성된다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 내지 제3 기판이 결합된 상태를 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 내지 제3 기판이 결합된 상태에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 5(a)는 제2 기판과 제3 기판이 결합된 상태를 도시하고 있으며, 도 5(b)는 제1 기판 내지 제3 기판이 결합된 상태를 도시하고 있다.

도 5(a)에 의하면, 제2 기판 상에 형성된 제3 원형홀의 내측에 제3 기판에 형성된 제4 원형홀이 배치됨을 알 수 있다.

도 5(b)에 의하면, 제2 기판과 제3 기판이 결합된 상태에서 제1 기판의 결함된 상태를 도시하고 있다. 제1 기판에 형성된 제2 원형홀은 제2 기판에 형성된 장공홀의 일부에 연결된다. 따라서 제2 원형홀로 유입된 분석 가스는 장공홀을 통해 제3 원형홀로 이동하여, 제3 원형홀로 이동한 분석 가스는 제1 원형홀로 이동한다. 물론 상술한 바와 같이 제1 원형홀과 제3 원형홀은 연결된다.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 이온화부에 전극팁이 형성된 상태를 도시하고 있다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 전극팁이 형성된 이온화부에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 6에 의하면, 제1 극성을 갖는 제1 전극팁(24)은 제1 기판(21)상에 형성된다. 특히 제1 전극팁(24)은 제1 기판(21)상에 밀착된 상태에서 제1 전극팁(24)의 종단이 제1 원형홀(211)의 중앙에 위치한다. 즉, 제1 전극팁(24)의 종단을 제외한 나머지 부분은 제1 기판(21)에 밀착된다.

이에 비해 제2 극성을 갖는 제2 전극팁(25)은 제3 기판(23)상에 형성된 제4 원형홀(231) 내부로 인입된 상태에서 제2 전극팁(25)이 종단이 제1 기판(21) 상에 위치한다. 부연하여 설명하면, 제2 전극팁(25)은 제3 기판(23)에 형성된 제4 원형홀(231) 및 제2 기판(22)에 형성된 제3 원형홀(221)을 관통하여 제1 기판(21)의 제1 원형홀(211) 상에 위치한다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 두 개의 전극팁이 형성된 방향은 하나의 축 상에 형성되는 것이 아니라 서로 직각 방향이 되도록 형성된다. 부연하여 설명하면, 본 발명은 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 전극팁을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 것이 아니라 서로 다른 극성을 갖는 8개의 전극팁을 이용하여 시료 가스를 이온화한다. 따라서, 본 발명은 전극팁의 배치가 중요하며, 따라서 종래와 달리 하나의 축상에 전극팁을 형성하는 것이 아니라 서로 직각 방향을 갖도록 전극팁을 함께 형성함으로써 이동도관 전 단계에 장착해야하는 공간적 제한 문제를 해결하고 이온량을 최대로 생성하기 위한 효율적인 전극팁을 배치할 수 있다.

또한 전극팁 사이의 간격은 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 이하가 되도록 하며, 효과적으로 시료 가스가 유입되도록 다수의 팬을 형성한다.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 상에 형성된 전극팁에 전원을 공급하는 예를 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 기판 상에 형성된 전극팁에 전원을 공급하는 방안에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 7에 의하면, 각 전극팁은 5V의 전압을 걸어 방전을 수행하며, 전극팁의 전단에는 방전전류를 안정화시키기 위해 약 300㏁의 저항을 연결하여 약 10㎂ 방전전류가 흐르게 한다.

제작된 이온화부는 청음을 통해 방전상태를 확인할 수 있다. 정상 동작하는 전극팁의 경우에는 방전속도가 균일하며, 방전시 발생되는 소리 역시 강약이 없이 동일하다. 4개의 방전 포인트에서 동시에 방전이 되지 않거나 일부 약한 방전시 소리에 강약이 발생된다.

또한, 전극팁의 방전상태는 스펙트럼의 상대로도 확인이 가능이 가능하며, 방전이 원활할 경우에는 일정한 스펙트럼이, 방전이 원활하지 않을 경우에는 높낮이가 불규칙한 스펙트럼이 검출된다.

하기 표 1은 전극팁의 개수가 2개인 경우와 전극팁의 개수의 4개인 경우의 이온화율을 나타내고 있다.

전극팁 개수	# of corona discharge	# of hitting to collector (counts on ADC)	비고
4극	900	1019
2극	599	699

표 1에서 나타내고 있는 바와 같이 4개의 전극팁을 갖는 코로나 방전이 2개의 전극팁을 갖는 코로나 방전에 비해 약 1.5배 정도의 이온화 효율이 높은 것을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명이 일실시 예에 따른 전극팁의 개수에 따른 이온화도를 도시한 그래프이다. 이하 도 8을 이용하여 전극팁의 개수에 따른 이온화도에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 8에 의하면, 가로축은 시간이며, 세로축은 이온화도를 나타낸다. 또한, 적색으로 표현된 그래프는 전극팁의 개수가 2개인 경우이며, 흑색으로 표현된 그래프는 전극팁의 개수가 4개인 경우이다.

도 8에 도시된 바와 같이 전극팁의 개수가 4개인 경우가 전극팁의 개수가 2개인 경우에 비해 상대적으로 이온화도가 높은 것을 알 수 있으며, 이는 상술한 표 1의 결과와 동일함을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 전극팁의 개수를 증가시켜 시료 가스의 이온화도를 향상시키는 방안을 제안한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

2: 이온화부 21: 제1 기판
22: 제2 기판 23: 제3 기판
211: 제1 원형홀 212: 제2 원형홀
221: 제3 원형홀 222: 장공홀
231: 제4 원형홀 24: 제1 전극팁
25: 제2 전극팁

Claims (5)

1. 전면에 형성된 공기 흡입부로 시료 가스를 흡입하는 샘플링부;
   상기 샘플링부의 후단에 연결되며 코로나 방전을 이용하여 시료 가스를 이온화하는 이온화부;
   상기 이온화부의 후단에 연결되고, 전기장을 발생시켜 상기 이온화된 시료 가스의 이동 경로를 제공하는 이동도관;
   상기 이동도관의 후단에 설치되어 시료 이온 도달시 전하량에 따라 발생되는 전류를 검출하는 수집기; 및
   상기 이동도관의 이온 이동 방향과 반대 방향으로 분자체를 통과한 정제공기를 이동시키도록 이동도관의 둘레 일측에 구비된 정제부를 포함하고,
   상기 이온화부는,
   상대적으로 내측에 형성된 적어도 2개의 제1 원형 홀 및 상기 제1 원형 홀의 외측에 형성되며, 상기 제1 원형홀보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 원형홀을 포함하는 제1 기판;
   상기 제1 기판의 후단에 위치하는 제2 기판; 및
   상기 제2 기판의 후단에 위치하는 제3 기판을 포함하며,
   상기 제2 기판은,
   상기 제1 기판과 밀착된 상태에서 상기 제2 원형홀과 연결되는 장공홀;
   상기 장공홀과 연결되며, 적어도 두 개의 상기 제1 원형홀과 연결되도록 상기 제1 원형홀보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제3 원형홀이 형성됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
   
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3. 제 1항에 있어서, 상기 제3 기판은,
   상기 제2 기판 상에 형성된 제3 원형홀과 연결되는 상기 제1 기판 상에 형성된 제1 원형홀의 개수와 동일한 개수를 갖는 제4 원형홀이 형성됨을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 제1 기판 상에는
   일부가 상기 제1 기판에 밀착된 상태에서 종단이 상기 제1 원형홀의 중심에 위치하는 제1 전극팁이 형성되며,
   상기 종단은 제1 전극팁의 종단임을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제3 기판 상에 형성된 제4 원형홀 및 상기 제2 기판 상에 형성된 제3 원형홀에 인입된 상태에서 상기 제1 전극팁의 종단으로 일정 거리 이격된 상태를 갖도록 종단이 제1 기판 상에 위치하는 제2 전극팁을 포함하며,
   상기 제1 전극팁이 형성된 방향과 제2 전극팁이 형성된 방향은 직각임을 특징으로 하는 이온 이동도 분광기.

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