KR102072094B1 - 코로나 방전 이온 소스의 소제 - Google Patents

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Abstract

코로나 방전 지점을 소제하기 위한 시스템 및 기술이 설명된다. 컨트롤러(150)는 코로나 방전 지점(108)의 작동을 제어하도록 코로나 방전 지점(108)에 작동적으로 결합될 수 있다. 컨트롤러(150)와 코로나 방전 지점(108)은 예를 들어 이온 이동도 분광기(IMS) 시스템(100)에 포함될 수 있다. 컨트롤러(150)는, 코로나 방전을 만들드록 추가의 보다 높은 펄스 전압으로 또는 전압없이 제1 시간 간격 동안 작동 전압으로 코로나 방전 지점을 작동시키고, 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안 작동 전압보다 높은 소제 전압으로 코로나 방전 지점(108)을 작동하도록 사용될 수 있다. 코로나 방전 지점(108)의 유효성은 예를 들어 코로나 방전 지점(108)에서 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하고, 코로나 방전으로부터 코로나 방전 지점(108)에서 만들어진 전류를 측정하는 것 등에 의해 모니터될 수 있다.

Description

코로나 방전 이온 소스의 소제{CLEANING OF CORONA DISCHARGE ION SOURCE}
본 발명은 코로나 방전 지점을 소제하기 위한 시스템 및 기술에 관한 것이다.
이온 이동도 분석법은 분자 및 원자와 같은 이온화된 물질을 분리하고 확인하도록 사용될 수 있는 분석 기술을 지칭한다. 이온화된 물질은 캐리어 버퍼 가스에서의 이동도에 기초하여 가스상에서 확인될 수 있다. 그러므로, 이온 이동도 분광기(IMS)는 물질을 이온화하고 결과적인 이온이 검출기에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하는 것에 의해 관심 샘플로부터 물질을 확인할 수 있다. 이온의 비행시간은 그 이온 이동도와 관련되고, 이온 이동도는 이온화된 물질의 질량 및 기하학적 형태에 관련한다. IMS 검출기의 출력은 피크 높이의 스펙트럼 대 드리프트 시간(drift time)으로서 시각적으로 표현될 수 있다. 일부 예에서, 일부 예에서, IMS 검출은 상승된 온도(예를 들어 100℃ 위)에서 수행된다. 다른 예에서, IMS 검출은 가열없이 수행될 수 있다. IMS 검출은 예를 들어 약물, 폭발물 등을 검출하도록 군사 및 보안 응용을 위해 사용될 수 있다. IMS 검출은 또한 질량 분석법, 액체 크로마토그래피 등과 같은 보완 검출 기술과 함께 연구 분석 응용에서 사용될 수 있다.
코로나 방전 지점을 소제하기 위한 시스템 및 기술이 설명된다.
컨트롤러는 코로나 방전 지점의 작동을 제어하도록 코로나 방전 지점에 작동적으로 결합될 수 있다. 컨트롤러와 코로나 방전 지점은 예를 들어 IMS 시스템에 포함될 수 있다. 컨트롤러는, 코로나 방전을 만들도록 추가의 보다 높은 펄스 전압과 함께 또는 펄스 전압없이 제1 시간 간격 동안 작동 전압에서 코로나 방전 지점을 작동시키고, 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안의 작동 전압보다 높은 소제 전압(cleaning voltage)에서 코로나 방전 지점을 작동시키도록 사용될 수 있다. 코로나 방전 지점의 유효성은 예를 들어 코로나 방전 지점에서 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하고, 코로나 방전으로부터 코로나 방전 지점에서 만들어진 전류를 측정하는 것 등에 의해 모니터될 수 있다.
이러한 요약은 상세한 설명에서 다음에 추가로 설명되는 단순화된 형태로 개념의 선택을 도입하도록 제공된다. 이러한 요약은 청구된 요지의 주요 특징 또는 본질적인 특징을 확인하도록 의도되지 않거나, 또는 청구된 요지의 범위를 결정하는 지원으로서 의도되지 않는다.
코로나 방전은 IMS 검출기로 분석하기 위한 관심 샘플로부터의 물질을 이온화하기 위해 사용될 수 있다.
상세한 설명이 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 도면에서, 최좌측 숫자(들)는 도면부호가 처음 나타나는 도면을 확인한다. 설명 및 도면에서의 상이한 예에서 동일한 도면 부호의 사용은 유사 또는 동일 물품을 지시할 수 있다.
도 1a는, 컨트롤러가 본 발명의 예의 실행에 따라서 코로나 방전 지점의 소제를 용이하게 하기 위해 코로나 방전 지점의 작동을 제어하도록 사용될 수 있는, IMS 검출기의 코로나 방전 지점과 작동적으로 결합된 컨트롤러를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 1b는 컨트롤러가 본 발명의 예의 실행에 따라서 코로나 방전 지점의 소제를 용이하게 하기 위해 코로나 방전 지점의 작동을 제어하도록 사용될 수 있는, IMS 검출기와 작동적으로 결합된 컨트롤러를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예의 실행에 따라서 코로나 방전 지점의 소제를 용이하게 하도록 코로나 방전 지점의 작동을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
IMS 검출기는 도체에 전위차를 인가하는 것이 도체 주위에서 유체의 이온화를 통해 전기 방전을 유발하는 지점을 가지는 도체를 포함할 수 있다. 이러한 방전은 도체 주위의 전기장의 변화도가 전도성 영역을 형성하도록 충분히 높지만 아크를 유발하기에는 충분히 높지 않을 때 일어난다. 이러한 전기 방전의 지점은 전형적으로 코로나 방전 지점으로서 지칭된다. 전위차는 IMS 검출기의 전극에 인가되며, 코로나 방전 지점으로부터 이온화된 물질을 움직이는 전기장이 발생된다. 일부 예에서, 이온화된 물질은 게이트를 통해, 그 뒤에 드리프트 공간을 통해 수집기 전극으로 운반될 수 있다.
시간이 흐르면서, 코로나 방전 지점은 코로나 방전의 유효성을 감소시킬 수 있는 다양한 물질로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 미가열 폭발물 검출기(예를 들어, 주위(대기 또는 실내) 온도에서 작동하는 폭발성 검출기)로, 코로나 방전 지점은 표면 상으로 응축하는 화합물로 코팅될 수 있다(예를 들어, 샘플 프로브가 샘플을 얻기 위해 표면을 닦도록 사용되고, 샘플은 그런 다음 샘플의 일부를 기화시키도록 탈착 장치(desorber)를 사용하여 IMS 검출기로 도입된다). 이러한 물질은 예를 들어, 높은 비등점을 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 예에서, IMS 검출기의 반응 영역 및/또는 입구는 코로나 방전 지점으로 먼지의 침착을 감소시키도록 가열될 수 있다. 그러나, 배터리 구동되는 작은 휴대용 디바이스(예를 들어, 경량, 손파지 검출기 디바이스)에 대하여, 이러한 형태의 일정 가열을 위한 필요 동력은 엄두를 못낼 수 있다.
그 밖에 코로나 방전 지점 상에서 코팅에 의해 감소될 수 있는 유효성을 유지하도록 코로나 방전 지점을 소제하기 위한 기술이 설명된다. 예를 들어, 코로나 방전 지점이 코팅됨으로써, 전기 방전을 유발하도록 점점 높은 전압이 요구될 수 있다. 코로나 방전 지점을 주기적으로 소제하는 것에 의하여, 보다 낮은 전압이 예를 들어 IMS 검출 장비를 작동시키도록 요구될 수 있다. 또한, 이러한 기술은 코로나 방전 불안정성 및/또는 코로나 방전 지점의 실패를 방지할 수 있다. 도 1은 이온 이동도 분광기(IMS) 시스템(100)과 같은 분광기 시스템의 도시이다. 비록 IMS 검출 기술이 본 명세서에 설명될지라도, 다양한 다른 분광기들이 본 발명의 구조, 기술 및 접근으로부터 유익할 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 본 발명의 의도는 이러한 변화를 포용하고 포함하는 것이다.
IMS 시스템(100)은 미가열된(예를 들어, 주위(대기 또는 실내)온도) 검출 기술을 이용하는 분석 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 경량의 폭발물 검출기로서 구성될 수 있다. 그러나, 폭발물 검출기가 단지 예의 방식으로 제공되고 본 발명의 제한이도록 의도되지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 본 발명의 기술은 다른 분석 구성과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 화학제 검출기로서 구성될 수 있다. IMS 시스템(100)은 물질을 관심 샘플로부터 이온화 영역/챔버로 도입하기 위한 샘플 수용 포트를 가지는 IMS 검출기(102)와 같은 검출기 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, IMS 검출기(102)는 샘플링될 공기가 IMS 검출기(102)로 들어가는 입구(104)를 가질 수 있다. 일부 실행에서, IMS 검출기(102)는 IMS 입구(104)와 직렬로 연결되는 가스 크로마토그래피(도시되지 않음)와 같은 다른 디바이스를 가질 수 있다.
입구(104)는 다양한 샘플 도입 접근법을 이용할 수 있다. 일부 예에서, 공기의 유동이 사용될 수 있다. 다른 예에서, IMS 시스템(100)은 입구(104) 내로 물질을 흡인하도록 다양한 유체 및/또는 가스를 사용할 수 있다. 입구(104)를 통하여 물질을 흡인하기 위한 접근법은 팬, 압축 가스, 드리프트 영역/챔버를 통해 유동하는 드리프트 가스에 의해 생성되는 진공 등의 사용을 포함한다. 예를 들어, 주위 환경(예를 들어, 실내 공기)으로부터의 공기가 팬을 사용하여 샘플링 라인으로 흡인되는 경우에, IMS 검출기(102)는 샘플링 라인에 연결될 수 있다. 비록 공기 또는 다른 유체의 스트림이 이온화 영역 내로 샘플 물질을 도입하도록 사용될 수 있을지라도, IMS 시스템(100)은 실질적으로 대기압에서 작동할 수 있다. 다른 예에서, IMS 시스템(100)은 낮은 압력(즉, 대기압보다 낮은 압력)에서 작동할 수 있다. 또한, IMS 시스템(100)은 샘플 소스로부터 물질의 도입을 제공하도록 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터와 같은 열 탈착 장치는 샘플 부분이 입구(104) 내로 흡인될 수 있도록 샘플의 적어도 일부를 기화시키기 위해(예를 들어, 그 가스상으로 들어가도록) IMS 시스템(100)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 샘플 프로브, 스와브(swab), 와이퍼 등이 표면으로부터 관심 샘플을 얻도록 사용될 수 있다. 샘플 프로브는 그런 다음 IMS 시스템(100)의 입구(104)로 샘플을 전달하도록 사용될 수 있다. IMS 시스템(100)은 물질 덩어리를 농축하거나 또는 이온화 영역에 들여보내도록 예비 농축기(pre-concentrator)를 또한 포함할 수 있다.
샘플의 일부는 예를 들어, IMS 검출기(102)의 내부 용적부와 유체 소통하는 다이아프램을 사용하여 IMS 검출기(102) 내로 작은 구멍 입구(예를 들어, 핀홀)를 통해 흡인될 수 있다. 예를 들어, 내부 용적부의 내부 압력이 다이아프램의 움직임에 의해 감압될 때, 샘플의 일부는 입구(104)로부터 핀홀을 통해 IMS 검출기(102) 내로 전달된다. 핀홀을 통과한 후에, 샘플 부분은, 샘플이 코로나 방전 이온화기(예를 들어, 코로나 방전 지점(108)을 가지는)와 같은 이온화 소스를 사용하여 이온화되는 이온화 영역(106)으로 들어간다. 일부 예에서, 코로나 방전 지점(108)은 관심 샘플로부터 물질을 다수의 단계로 이온화할 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점(108)은 이온화 영역(106)에 있는 가스를 이온화하고, 그 뒤에 관심 물질을 이온화하도록 사용되는 코로나를 발생시킬 수 있다. 예의 가스는 질소, 수증기, 공기 중에 포함된 가스 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
실행에서, IMS 검출기(102)는 양 모드, 음 모드, 양 및 음 모드 사이의 스위치 등으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 양 모드에서, 코로나 방전 지점(108)은 관심 샘플로부터 양 이온을 발생시킬 수 있는 한편, 음 모드에서, 코로나 방전 지점(108)은 음 이온을 발생시킬 수 있다. 양 모드, 음 모드, 또는 양 및 음 모드 사이의 스위칭에서, IMS 검출기(102)의 작동은 실행 선호도, 예측된 샘플 형태(예를 들어, 폭발물, 독성 산업 화학제) 등에 의존할 수 있다. 또한, 코로나 방전 지점(108)은 주기적으로 펄싱될 수 있다(예를 들어, 샘플 도입, 게이트 개방, 이벤트의 출현 등에 기초하여).
샘플 이온은 그런 다음 전기장을 사용하여 게이팅 그리드를 향해 유도될 수 있다. 게이팅 그리드는 작은 무리의 샘플 이온이 드리프트 영역에 들어가는 것을 순간적으로 허용하도록 개방될 수 있다. 예를 들어, IMS 검출기(102)는 드리프트 영역(112)의 입구 단부에 있는 전자 셔터 또는 게이트(110)를 포함할 수 있다. 실행에서, 게이트(110)는 드리프트 영역(112)으로의 이온의 진입을 제어한다. 예를 들어, 게이트(110)는 전기 전위차가 인가되거나 또는 제거되는 와이어 메쉬를 포함할 수 있다. 드리프트 영역(112)은 드리프트 영역(112)을 따라서 이온을 흡인하도록 및/또는 드리프트 영역(112)에서 대체로 게이트(110) 반대편에 배치된 검출기를 향하여 이온을 유도하도록 전기장을 인가하기 위해 그 길이를 따라서 이격된 전극(114)들(예를 들어, 포커싱 링)을 가진다. 예를 들어, 전극(114)들을 포함하는 드리프트 영역(112)은 드리프트 영역(112)에서 실질적으로 균일한 전기장을 인가할 수 있다. 샘플 이온은 다양한 샘플 이온의 비행 시간을 분석하기 위하여 분석 장비에 연결될 수 있는 수집기 전극에서 수집될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 영역(112)의 먼 단부에 있는 수집기 플레이트는 드리프트 영역(112)을 따라서 지나가는 이온을 수집할 수 있다.
드리프트 영역(112)은 개별 이온의 이동도에 기초하여 드리프트 영역(112)으로 들어간 이온을 분리하도록 사용될 수 있다. 이온 이동도는 이온 상의 하전, 이온의 질량, 기하학적 형태 등에 의해 결정된다. 이러한 방식에서, IMS 시스템(100)은 비행 시간에 기초하여 이온을 분리할 수 있다. 드리프트 영역(112)은 게이트(110)로부터 수집기로 연장하는 실질적으로 균일한 전기장을 가질 수 있다. 수집기는 이온이 수집기 플레이트를 접촉함으로써 그 하전에 기초하여 이온을 검출하는 수집기 플레이트(예를 들어, 패러데이 플레이트)일 수 있다. 실행에서, 드리프트 가스는 수집기 플레이트로의 이온의 진행 경로에 대해 대체로 반대 방향으로 드리프트 영역(112)을 통해 공급될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 가스는 인접한 수집기 플레이트로부터 게이트(110)를 향해 유동할 수 있다. 예의 드리프트 가스는 질소, 헬륨, 공기, 재순환된 공기(예를 들어, 소제 및/또는 건조된 공기) 등을 포함하지만 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 펌프는 이온의 유동 방향에 거슬러 드리프트 영역(112)을 따라서 공기를 순환시키도록 사용될 수 있다. 공기는 예를 들어 분자체 팩(molecular sieve pack)을 사용하여 건조되고 소제될 수 있다.
실행에서, IMS 검출기(102)는 관심 물질의 확인을 촉진하도록 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, IMS 검출기(102)는 검량체(calibrant) 및/또는 도판트 성분을 함유하는 하나 이상의 셀을 포함할 수 있다. 검량체는 이온 이동도의 측정을 검량하도록 사용될 수 있다. 도판트는 간섭 이온의 이온화를 방지하도록 사용될 수 있다. 도판트는 샘플 물질과 결합되어, 홀로 샘플 물질에 대응하는 이온보다 효과적으로 검출될 수 있는 이온을 형성하도록 이온화될 수 있다. 도판트는 하나 이상의 입구(104), 이온화 영역(106) 및/또는 드리프트 영역(112)에 제공될 수 있다. IMS 검출기(102)는 IMS 검출기(102)의 작동 동안 상이한 위치에, 가능하게 상이한 횟수로 도판트를 제공하도록 구성될 수 있다. IMS 검출기(102)는 IMS 시스템(100)의 다른 구성요소의 작동과 도판트 전달을 조화하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(150)는 이온이 수집기 플레이트에 도달함으로써 수집기 플레이트 상에서 하전의 변화를 검출할 수 있다. 그러므로, 컨트롤러(150)는 그 대응하는 이온으로부터 물질을 확인할 수 있다. 실행에서, 컨트롤러(150)는 드리프트 영역(112)을 따라서 상이한 이온의 비행 시간의 스펙트럼을 만들기 위해 게이트(110)의 개방을 제어하도록 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(150)는 게이트(110)에 인가된 전압을 제어하도록 사용될 수 있다. 게이트(110)의 작동은 이벤트 등의 발생 시에 주기적으로 일어나도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(150)는 이벤트(예를 들어, 코로나 방전)의 발생 등에 기초하여 게이트(110)가 얼마나 길게 주기적으로 개방 및/또는 폐쇄되는지를 조정할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 이온화 소스의 모드(예를 들어, IMS 검출기(102)가 양 또는 음 모드에 있는지)에 기초하여 게이트(110)에 인가되는 전기 전위를 스위칭할 수 있다. 일부 예에서, 컨트롤러(150)는 폭발물 및/또는 화학제의 존재를 검출하여 표시자(158) 상에 이러한 약제의 경고 또는 표시를 제공하도록 구성될 수 있다.
실행에서, 하나 이상의 그 구성요소를 포함하는 IMS 시스템(100)은 컴퓨터 제어 하에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어(예를 들어, 고정 논리 회로), 수동 처리, 또는 그 조합을 사용하여 본 명세서에 설명된 IMS 시스템(100)의 구성요소 및 기능을 제어하도록 IMS 시스템(100)에 또는 그 안에 포함될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "컨트롤러", "기능성", "서비스" 및 "논리"는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 IMS 시스템(100)을 제어하는 것과 관련하여 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어의 조합을 나타낸다. 소프트웨어 실행의 경우에, 모듈, 기능성 또는 논리는 프로세서(예를 들어, CPU 또는 CPU들)에서 실행될 때 특정 과제를 수행하는 프로그램 코드를 나타낸다. 프로그램 코드는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 메모리 디바이스(예를 들어, 내부 메모리 및/또는 하나 이상의 유형 매체(tangible media)) 등에 저장될 수 있다. 본 명세서에 설명된 구조, 기능, 접근법 및 기술은 다양한 프로세서를 가지는 다양한 상업용 컴퓨터 플랫폼에서 실행될 수 있다.
예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, IMS 검출기(102)는 IMS 검출기(102)를 제어하기 위한 컨트롤러(150)와 결합될 수 있다. 컨트롤러(150)는 처리 시스템(152), 통신 모듈(154), 및 메모리(156)를 포함할 수 있다. 처리 시스템(152)은 컨트롤러(150)를 위한 처리 기능성을 제공하며, 임의의 수의 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 또는 다른 처리 시스템 및 컨트롤러(150)에 의해 평가되거나 또는 발생된 데이터 및 다른 정보를 저장하기 위한 상주 또는 외부 메모리를 포함할 수 있다. 처리 시스템(152)은 본 명세서에서 설명된 기술을 실행하는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 실행할 수 있다. 처리 시스템(152)은 이를 형성하는 물질 또는 본 발명에서 이용된 처리 메카니즘에 의해 한정되지 않고, 그리하여, 반도체(들) 및/또는 트랜지스터(예를 들어, 전자집적회로(IC) 구성요소를 사용하는) 등을 통해 실시될 수 있다. 통신 모듈(154)은 IMS 검출기(102)의 구성요소들과 통신하도록 작동적으로 구성된다. 통신 모듈(154)은 또한 처리 시스템(152)과 통신 가능하게 결합된다(예를 들어, 입력을 IMS 검출기(102)로부터 처리 시스템(152)에 통신하기 위하여). 통신 모듈(154) 및/또는 처리 시스템(152)은 또한 인터넷, 셀룰러 전화 네트워크, 근거리 통신망(LAN), 광역망(WAN), 무선 네트워크, 공중전화 네트워크, 인트라넷 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 다른 네트워크와 통신하도록 구성될 수 있다.
메모리(156)는 가능하게 본 명세서에서 설명된 단계들을 수행하도록 소프트웨어 프로그램들 및/또는 코드 세그먼트와 같은 컨트롤러(150)의 작동과 관련된 다양한 데이터, 또는 처리 시스템(152) 및 컨트롤러(150)의 다른 구성요소들에 명령하는 다른 데이터를 저장하도록 저장 기능성을 제공하는 컴퓨터 판독 가능한 매체의 예이다. 그러므로, 메모리(156)는 IMS 시스템(100)(그 구성요소를 포함하는)을 작동시키기 위한 명령의 프로그램, 스펙트럼 데이터 등과 같은 데이터를 저장할 수 있다. 비록, 단일 메모리(156)가 도시되었을지라도, 메모리(예를 들어, 유형, 비일시적 메모리)의 광범위한 형태 및 조합이 이용될 수 있다. 메모리(156)는 처리 시스템(152)과 일체일 수 있거나, 독립형 메모리를 포함할 수 있거나, 또는 양자의 조합일 수 있다.
메모리(156)는, Random Access Memory(RAM), Readonly Memory(ROM), Flash 메모리(예를 들어, Secure Digital(SD) 메모리카드, 미니-SD 메모리 카드, 및/또는 마이크로 SD 메모리 카드), 자기 메모리, 광 메모리, Universal Serial Bus(USB) 디바이스, 하드디스크 메모리, 외부 메모리, 및 다른 형태의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체와 같은 제거성 및 비제거성 메모리 구성요소를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 실행에서, IMS 검출기(102) 및/또는 메모리(156)는 Subscriber Identity Module(SIM) 카드, Universal Subscriber Identity Module(USIM) 카드, Universal Integrated Circuit Card(UICC) 등에 의해 제공되는 메모리와 같은 제거성 Integrated Circuit Card(ICC) 메모리를 포함할 수 있다.
실행에서, 다양한 분석 디바이스들은 본 명세서에 설명된 구조, 기술, 접근법 등의 사용을 만들 수 있다. 그러므로, 비록 IMS 시스템(100)이 본 명세서에 설명되었을지라도, 다양한 분석 장비가 설명된 기술, 접근법, 구조 등의 사용을 만들 수 있다. 이러한 디바이스들은 제한된 기능성(예를 들어, 박형 디바이스) 또는 강건한 기능성(예를 들어, 두꺼운 디바이스)로 구성될 수 있다. 그러므로, 디바이스의 기능성은 디바이스의 소프트웨어 또는 하드웨어 리소스, 예를 들어, 처리 전력, 메모리(예를 들어, 데이터 저장 용량), 분석 능력 등에 관련할 수 있다.
본 발명에 따라서, 실행될 수 있는 시스템, 구성요소, 기술, 모듈 및 접근법이 기술되었으면, 상기의 시스템, 구성요소, 기술, 모듈 및 접근법으로 실시될 수 있는 샘플 절차가 지금 설명된다.
예의 절차
다음의 설명은 이전에 설명된 IMS 시스템(100) 구성요소, 기술, 접근법, 및 모듈을 이용하여 실시될 수 있는 절차를 설명한다. 각각의 절차의 양태는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합으로 실시될 수 있다. 절차는 하나 이상의 디바이스(예를 들어, 분광기, 컴퓨터 시스템 제어 분광기 또는 분광기 구성요소)에 의해 수행되는 작업을 특정하는 블록들의 세트로서 도시되며, 각각의 블록에 의한 작업을 수행하기 위해 반드시 도시된 순서로 제한되지 않는다. 다음의 설명의 부분에서, 도 1의 IMS 시스템(100)가 참조될 것이다.
도 2는 코로나 방전 지점을 소제하고 그 밖에 코로나 방전 지점의 코팅에 의해 감소될 수 있는 유효성을 유지하도록 코로나 방전 지점이 주기적으로 작동되는 예의 실행에서의 절차(200)를 도시한다. 예를 들어, 도 1을 참조하여, IMS 시스템(100)의 코로나 방전 지점(108)은 소제 작업을 위해 주기적으로 사용될 수 있다. 이러한 것은 소제 기간 후에 전압에 대해 개선된 코로나 응답을 제공한다. 실행에서, 절차(200)는 컴퓨터 제어 하에 수행된다. 예를 들어, 도 1을 계속 참조하여, 컨트롤러(150)는 코로나 방전 지점(108)의 작동을 제어하도록 사용될 수 있다. 일부 예에서, 절차(200)는 작동 동안 연속 방전을 만드는 코로나 방전 지점과 함께 사용될 수 있다. 다른 예에서, 절차(200)는 보다 짧은 시간-스케일로, 즉 코로나 방전 지점의 불연속 작업을 이용하여 펄스를 만드는 코로나 방전 지점과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 펄스 사이의 비활성 기간들이 있는 펄싱된 실행으로, 코로나 방전 지점은 코팅 결과에 더욱 민감할 수 있다.
코로나 방전 지점은 제1 시간 간격 동안 제1(작동) 전압(예를 들어, 직류(DC) 전압)으로 작동될 수 있다(블록 210). 예를 들어, 코로나 방전 지점은 제1 시간 간격 동안 약 800볼트(800 V)의 전압으로 연속하여 작동될 수 있다. 이러한 전압이 단지 예의 방식으로 제공되는 것이며, 본 발명의 제한을 의미하는 것이 아니라는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 코로나 방전 지점은 제1 시간 간격 동안 하나 이상의 다른 전압으로 작동될 수 있다. 일부 예에서, 코로나 방전 지점의 작업은 코로나 방전 지점이 예를 들어, 펄싱된 실행에서 불연속으로 작동될 때와 같이 제1 시간 간격 후에 즉시 중지할 수 있다(블록 212). 다른 불연속 예에서, 추가의 높은 전압은 짧은 시간 간격 동안 인가되고 그런 다음 제거될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점은 제1 시간 간격의 펄스 부분 동안 인가된 1.5 킬로볼트(1.5 kV)의 높은 전압과 함께 약 800 볼트(800 V)의 연속 전압으로 작동될 수 있다. 이러한 실행에서, 약 800 볼트(800 V)의 전압은 코로나 방전 지점의 제1(작동) 전압으로서 지칭된다. 본 발명의 목적을 위하여, 코로나 방전 지점 작동을 참조하여 용어 "연속"은 전압이 연속으로 인가되는 동안의 작동을 포함할 수 있다. 그러나, 결과적인 코로나 방전은 연속이거나 간헐적일 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전은 코로나 방전 지점이 물질로 점점 코팅될 때와 같이, 연속 전압이 코로나 방전을 만드는데 불충분할 때 산발적일 수 있다.
그런 다음, 코로나 방전 지점은 제1 시간 간격 후의 제2 시간 간격 동안 제1 전압보다 높은 제2(소제) 전압으로 작동될 수 있다(블록 220). 예를 들어, 코로나 방전 지점은 제2 시간 간격 동안 약 2000 볼트(2 kV)의 전압으로 작동될 수 있다. 이 전압이 단지 예의 방식으로 제공되는 것이고 본 발명의 제한을 의미하지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 코로나 방전 지점은 제2 시간 간격 동안 하나 이상의 다른 전압으로 작동될 수 있다. 또한, 제2 전압이 코로나 방전 지점의 제1(작동) 전압보다 클 수 있지만, 제1 시간 간격 동안 사용된 코로나 방전 지점의 다른 전압보다 적거나, 같거나 또는 클 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 예를 들어, 코로나 방전 지점이 약 1.5 킬로볼트(1.5 kV)의 펄스 전압과 함께 약 800 볼트(800 V)의 연속 전압으로 작동되는 이전의 예에서, 제2 전압은 1.5 킬로볼트(1.5 kV)보다 작거나, 1.5 kV와 같거나, 또는 1.5 kV보다 클 수 있다. 실행에서, 코로나 방전 지점은 적어도 대략 2초(2 sec) 내지 대략 10분(10 min) 지속하는 제2 시간 기간 동안 작동될 수 있다. 예를 들어, 특정예에서, 코로나 방전 지점은 대략 10초(10 sec) 동안 연속으로 작동될 수 있다. 제2 전압에서 코로나 방전 지점의 연속 작동은 코로나 방전 지점으로부터 잔류물을 제거할 수 있는 부식 환경을 생성할 수 있다. 일부 예에서, 코로나 방전 지점의 작동은 코로나 방전 지점이 예를 들어, 펄싱된 실행에서 불연속으로 작동될 때와 같이 제2(소제) 시간 간격 후에 즉시 중지할 수 있다(블록 222). 그러나, 다른 실행에서, 코로나 방전 지점은 이전에 설명된 바와 같이 계속 작동할 수 있다.
제2 시간 간격 동안의 소제 기간 후에, 전압은 감소되고, 코로나 방전 지점의 작동은 예를 들어 그 정상 펄스 또는 연속 모드로 복귀할 수 있다. 그런 다음, 후속 작동 동안, 코로나 방전 지점의 유효성은 개선될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점은 제2 시간 간격 후의 제3 시간 간격 동안 작동 전압으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점은 펄싱된 작동을 위한 추가의 높은 전압으로 또는 전압없이 제3 시간 간격 동안 약 800 볼트(800 V)의 전압으로 작동될 수 있다. 이러한 전압이 단지 예의 방식으로 제공되는 것이며, 본 발명의 제한을 의미하지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 코로나 방전 지점은 제3 시간 간격 동안 하나 이상의 다른 전압으로 작동될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 코로나 방전 지점이 예를 들어, 펄싱된 실행에서 불연속으로 작동될 때와 같이 코로나 방전 지점의 작동은 제3 시간 간격 후에 즉시 중지할 수 있다. 다른 실행에서, 코로나 방전 지점은 계속 작동될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점은 이전에 설명된 바와 같은 제1 시간 간격의 펄스 부분 동안 인가된 약 1.5 킬로볼트(1.5 kV)의 높은 전압과 함께 약 800 볼트(800 V)의 연속 전압으로 작동될 수 있다.
일부 예에서, 코로나 방전 지점의 건강은 모니터될 수 있으며, 소제 기간은 감소된 코로나 방전 지점 유효성에 응답하도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전 지점의 유효성은 모니터될 수 있다(블록 230). 펄싱된 구성에서, 유효성은 코로나 방전 지점이 충분히 더러워진 것으로 결정될 때, 방전 지점에 응축된 물질을 제거하기 위하여 연속 코로나 방전이 유도될 수 있도록 모니터될 수 있다. 그러므로, 피드백은 검출 작동 동안 및/또는 소제 작동 동안 코로나 방전의 유효성에 관하여 수집될 수 있다. 이러한 피드백은 소제 빈도, 소제 기간, 인가된 전압, 유도된 전류 등과 같은 그러나 이에 한정되지 않는 소제 작동의 하나 이상의 특징을 제어하도록 사용될 수 있다. 검출 시스템의 하나 이상의 구성요소들은 코로나 방전 지점의 건강을 모니터하도록 사용될 수 있으며, 피드백 루프는 시스템의 소제 작동을 조정하도록 사용될 수 있다. 따라서, 블록 220에서 설명된 작동은 측정된 성능, 설계 선호도 등에 의존하여 반복적으로 및/또는 IMS 시스템의 규칙적인 작동 사이에 수행될 수 있다.
코로나 방전 지점의 유효성은 코로나 방전 지점에서 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하는 것에 의해 모니터될 수 있다(블록 232). 예를 들어, 코로나 방전 지점이 먼지를 받음으로써, 방전을 만드는데 필요한 전압은 증가할 수 있다. 방전을 만드는데 필요한 전압은 검출 작동 동안 및/또는 소제 작동 동안 측정될 수 있다. 예를 들어, 필요한 전압은 소제 공정이 얼마나 잘 진행하는 가를 모니터하도록 소제 작동 동안 측정될 수 있다. 필요한 전압은 검출 작동 동안과 같이 소제 기간 사이에 또한 측정될 수 있다. 실행에서, 코로나 방전 지점은 작동될 수 있으며, 작동은 요구된 전압이 측정되는 동안 정지될 수 있으며, 그런 다음 소제 작동은 다시 시작될 수 있다. 이러한 공정은 충분한 작동 효율이 달성될 때까지 반복될 수 있다. 다른 예에서, 코로나 방전 지점은 계속 작동될 수 있는 한편, 하나 이상의 소제 조치들이 얻어진다.
코로나 방전을 만드는데 필요한 전압은 또한 소제 작동을 위한 적절한 전압을 결정하도록 측정될 수 있다. 예를 들어, 방전을 만드는데 요구되는 전압은 측정될 수 있으며, 소제 동안 방전 지점을 작동시키기 위한 전압은 측정된 전압으로 또는 그 위로 설정될 수 있다. 전압 대신에 또는 전압에 추가하여 하나 이상의 작동 특징이 코로나 방전 지점의 유효성 및/또는 소제 모드에서 코로나 방전 지점을 작동시키기 위한 요구된 작동 특징을 결정하도록 사용될 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 예를 들어, 코로나 방전 지점의 유효성은 코로나 방전 지점에서의 코로나 방전으로부터 만들어진 전류를 측정하는 것에 의해 모니터될 수 있다(블록 234). 일부 예에서, 전류 전극의 작동 특징 및/또는 IMS 검출 시스템의 전류 전극을 위한 전치 증폭기(preamplifier)의 작동과 관련된 특징은 소제 작동의 유효성을 추정하도록 모니터될 수 있다. 하나 이상의 이러한 특징들은 소제 작동 동안 코로나 방전 지점의 작동 특징을 설정하도록 또한 사용될 수 있다. 다른 예에서, 별도의 검출 장비는 IMS 검출 시스템의 반응 영역에 포함될 수 있다(예를 들어, 코로나 방전으로부터 이온 전류를 측정하도록).
또한, IMS 검출 시스템의 구성요소들은 작동 유효성 및/또는 소제 유효성의 결정을 용이하게 하도록 다양한 모드에서 작동될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 게이팅 그리드는 소제 유효성에 관한 보다 많은 시간 의존 정보를 모으도록 검출 작동 동안 개방되는 것보다 소제 작동 동안 더욱 긴 개방 구성으로 남게 될 수 있다. 다른 실행에서, 게이팅 그리드는 코로나 방전에 대해 보다 정확한 측정치를 얻도록 폐쇄 배향으로 남게 될 수 있다. 규칙적인 소제 기간들은 내부 디바이스 건강 체크 및/또는 디바이스 유지의 부분으로서 계획될 수 있다. 소제 작동은 IMS 검출 시스템의 정상적인 작동의 부분으로서 또한 실행될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 소제 사이클은 디바이스가 활성화, 비활성화 등일 때마다 개시될 수 있다. 일부 예에서, 소제 작동은 배터리 충전 사이클 동안 개시될 수 있다. 추가적으로, 소제는 IMS 검출 시스템의 작동 파라미터에 기초하여 개시될 수 있다. 예를 들어, 소제 작동의 기간은 증분적으로 증가될 수 있다(예를 들어, 디바이스가 연속으로 작동됨으로써 기간에서의 연장).
컨트롤러는 코로나 방전 지점의 작동을 제어하도록 코로나 방전 지점에 작동적으로 결합될 수 있다. 컨트롤러와 코로나 방전 지점은 예를 들어 IMS 시스템에 포함될 수 있다. 컨트롤러는, 코로나 방전을 만들도록 추가의 보다 높은 펄스 전압과 함께 또는 펄스 전압없이 제1 시간 간격 동안 작동 전압에서 코로나 방전 지점을 작동시키하고, 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안의 작동 전압보다 높은 소제 전압에서 코로나 방전 지점을 작동시키도록 사용될 수 있다. 코로나 방전 지점의 유효성은 예를 들어 코로나 방전 지점에서 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하고, 코로나 방전으로부터 코로나 방전 지점에서 만들어진 전류를 측정하는 것 등에 의해 모니터될 수 있다.
비록 본 발명의 요지가 구조적 특징부 및/또는 방법론적인 작용에 대해 특정하여 설명되었을지라도, 첨부된 청구항들에서 한정된 요지가 반드시 설명된 특정 특징부 또는 작용으로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 비록 다양한 구성이 설명되었을지라도, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소들 등은 본 발명으로부터 벗어남이 없이 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 오히려, 특정 특징부 및 작용은 청구항을 실행하는 예의 형태로서 개시된다.

Claims (20)

  1. 코로나 방전을 만들기 위한 코로나 방전 지점을 포함하는 이온 이동도 분광기(IMS) 검출기; 및
    상기 코로나 방전 지점을 작동시키기 위하여 상기 IMS 검출기와 작동적으로 결합되고, 상기 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격 동안 작동 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동시키고, 상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안 상기 작동 전압보다 큰 소제 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성된 처리 시스템;을 포함하되,
    상기 처리 시스템은
    상기 코로나 방전 지점에서 상기 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 수용하는 것에 의해 또는 상기 코로나 방전으로부터 상기 코로나 방전 지점에서 만들어진 전류를 수용하는 것에 의해 상기 코로나 방전 지점의 유효성을 결정하도록 구성되는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 시스템은 상기 코로나 방전 지점이 상기 제1 시간 간격 후에 즉시 작동을 중지하도록 구성되는 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 시스템은 상기 코로나 방전 지점이 상기 제2 시간 간격 후에 즉시 작동을 중지하도록 구성되는 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 시스템은
    상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제2 시간 간격에 이어지는 제3 시간 간격 동안 상기 소제 전압보다 낮은 제2 작동 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성되는 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 시스템은
    상기 코로나 방전 지점의 유효성의 감소에 응답하여 상기 소제 전압에서 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성되는 시스템
  7. 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격 동안 작동 전압으로 코로나 방전 지점을 작동시키는 단계;
    상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안 상기 작동 전압보다 높은 소제 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동시키는 단계;
    상기 코로나 방전 지점의 유효성을 모니터링하고 상기 코로나 방전 지점의 모니터링된 유효성에 기초하여 상기 소제 전압을 조정하는 단계;를 포함하되,
    상기 코로나 방전 지점의 유효성을 모니터링하는 단계는,
    상기 코로나 방전 지점에서 상기 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하거나 또는 상기 코로나 방전으로부터 상기 코로나 방전 지점에서 만들어진 전류를 측정하는 단계인 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 시간 간격 후에 상기 코로나 방전 지점의 작동을 즉시 중지시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제2 시간 간격 후에 상기 코로나 방전 지점의 작동을 즉시 중지시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제2 시간 간격에 이어지는 제3 시간 간격 동안 상기 소제 전압보다 낮은 제2 작동 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 모니터링에 기초하여 상기 소제 전압에서 상기 코로나 방전 지점을 언제 작동시킬 것인지를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 코로나 방전을 만들기 위한 코로나 방전 지점; 및
    상기 코로나 방전을 제어하기 위하여 상기 코로나 방전 지점과 작동적으로 결합되며, 상기 코로나 방전을 만들도록 제1 시간 간격 동안 작동 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동시키고, 상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제1 시간 간격에 이어지는 제2 시간 간격 동안 상기 작동 전압보다 높은 소제 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성되는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는 상기 코로나 방전 지점의 유효성을 모니터링 하도록 구성되되,
    상기 코로나 방전 지점에서 코로나 방전을 만드는데 필요한 전압을 측정하는 것에 의해 또는 상기 코로나 방전으로부터 상기 코로나 방전 지점에서 만들어진 전류를 측정하는 것에 의해 상기 코로나 방전 지점의 유효성을 모니터링하도록 구성되는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 제1 시간 간격에 후에 상기 코로나 방전 지점의 작동을 즉시 중지시키도록 구성되는 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 제2 시간 간격 후에 상기 코로나 방전 지점의 작동을 즉시 중지시키도록 구성되는 장치.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 코로나 방전을 만들도록 상기 제2 시간 간격에 이어지는 제3 시간 간격 동안 상기 소제 전압보다 낮은 제2 작동 전압으로 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성되는 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 코로나 방전 지점의 유효성의 감소에 응답하여 상기 소제 전압에서 상기 코로나 방전 지점을 작동하도록 구성되는 장치.
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