KR102305099B1 - 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기 - Google Patents

혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는, 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 제 1 혼합 가스를 수용하는 노즐 챔버; 상기 노즐 챔버로부터 유입받은 가스를 클러스터 형태로 분사하기 위한 클러스터 노즐; 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터를 이온화하기 위한 이온화부; 및 상기 이온화부에서 이온화된 가스 클러스터에 전위차를 형성함으로써, 상기 이온화된 가스 클러스터를 가속화시킴으로써 외부로 이온 빔을 방출하는 이온 가속부를 포함할 수 있다.

Description

혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기{MIXED GAS CLUSTER ION BEAM GENERATOR AND MASS SPECTROMETER COMPRISING THE SAME}
이하의 설명은 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기에 관한 것이다.
열 전자를 방출하여 이온화 하는 가스 클러스터 이온 빔(Gas Cluster Ion Beam, GCIB)은 고체 물질 및 화합물 이미징에 대한 심층 분석을 위해 사용되고 있다.
가스 클러스터를 생성하기 위해 Ar, CO2, H2O, C60 와 같은 단원자 분자, 이원자 분자 또는 다원자 분자를 사용하고 있으며, 일반적으로 Ar이 보편적으로 사용되고 있다.
하지만, 이러한 가스 클러스터 이온 빔(GCIB)은 액체-금속 이온 빔(Liquid Metal Ion Beam, LMIB)에 비해 이차 이온 생성 효율이 낮으므로 분석용으로 사용하는데 효율이 우수하지 못하였다.
따라서, 질량 분석용으로 적합한 가스 클러스터 이온 빔을 형성하기 위해서, 즉, 이차 이온 생성 효율을 높이기 위해서 일차 이온 빔 밀도가 높은 가스 클러스터 이온 빔을 생성하는 장치 및 방법이 요구되는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는, 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 제 1 혼합 가스를 수용하는 노즐 챔버; 상기 노즐 챔버로부터 유입받은 가스를 클러스터 형태로 분사하기 위한 클러스터 노즐; 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터를 이온화하기 위한 이온화부; 및 상기 이온화부에서 이온화된 가스 클러스터에 전위차를 형성함으로써, 상기 이온화된 가스 클러스터를 가속화시킴으로써 외부로 이온 빔을 방출하는 이온 가속부를 포함할 수 있다.
상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는, 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 상기 가스 클러스터를 선별하여, 상기 이온화부로 전달하기 위한 스키머를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는, 상기 제 1 가스 및 상기 제 2 가스가 혼합된 제 2 혼합 가스를 수용하는 고압 용기를 더 포함하고, 상기 고압 용기로부터 상기 클러스터 노즐을 향하여 유입되는 상기 제 2 혼합 가스의 유압을 조절함으로써, 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터의 사이즈를 조절하기 위한 고압 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 가스의 녹는점은, 상기 제 1 가스의 녹는점보다 낮을 수 있다.
상기 제 1 가스는 아르곤이고, 상기 제 2 가스는 이산화탄소일 수 있다.
상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 20%일 수 있다.
상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 17.5%일 수 있다.
일 실시 예에 따르면 질량 분석기는, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치; 상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에 의해 생성된 가스 클러스터 이온 빔에 의해 타격되는 시료를 지지하기 위한 시료 플레이트; 및 상기 시료의 표면에서 이차적으로 방출되는 이차 이온을 검출하기 위한 분석부를 포함하고, 상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는, 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 수용하는 노즐 챔버; 상기 노즐 챔버로부터 유입받은 가스를 클러스터 형태로 분사하기 위한 클러스터 노즐; 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터를 이온화하기 위한 이온화부; 및 상기 이온화부에서 이온화된 가스 클러스터에 전위차를 형성함으로써, 상기 이온화된 가스 클러스터를 가속화시킴으로써 외부로 이온 빔을 방출하는 이온 가속부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 방법은, 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 클러스터 노즐로 공급하는 단계; 상기 혼합 가스를 클러스터 노즐을 통해 분사하여 가스 클러스터를 형성하는 단계; 가스 클러스터를 이온화시키는 단계; 및 이온화된 가스 클러스터를 가속하여 이온 빔을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 가스의 녹는점은, 상기 제 1 가스의 녹는점보다 낮을 수 있다.
상기 제 1 가스는 아르곤이고, 상기 제 2 가스는 이산화탄소일 수 있다.
상기 혼합 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 20%일 수 있다.
상기 혼합 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 17.5%일 수 있다.
일 실시 예의 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기에 의하면, 혼합 가스의 최적의 혼합 비율을 설정하여 보다 높은 일차 이온 빔 밀도와 이차 이온의 이온화 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에서 사용되는 가스의 혼합 비율에 따라서 측정되는 이차 이온의 세기의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에서 사용되는 가스의 혼합 비율에 따라서 측정되는 일차 이온 빔의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치를 포함하는 질량 분석기를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에서 사용되는 가스의 혼합 비율에 따라서 측정되는 이차 이온의 세기의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에서 사용되는 가스의 혼합 비율에 따라서 측정되는 일차 이온 빔의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)는 이종의 혼합 가스를 통해 형성된 클러스터를 이온원으로 사용하여 가스 클러스터 이온 빔(GCIB, Gas Cluster Ion Beam)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)는 제 1 가스에, 제 1 가스 보다 녹는점이 낮은 이종의 제 2 가스를 혼합하여 가스 클러스터(C)를 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)는, 노즐 챔버(11), 고압 용기(12), 클러스터 노즐(14), 고압 밸브(13), 스키머(15), 이온화부(17), 이온 가속부(18), 제어부(19)를 포함할 수 있다.
노즐 챔버(11)는, 가스 클러스터(C)를 형성하기 위해 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 수용할 수 있다. 노즐 챔버(11)는 클러스터 노즐(14)에 연결되어, 노즐 챔버(11) 내에 수용된 제 1 가스는 클러스터 노즐(14)을 통해 분사될 수 있다.
예를 들어, 제 1 가스는 아르곤(Ar)일 수 있다. 다만, 제 1 가스는 아르곤(Ar) 뿐만 아니라, 물(H2O) 또는 풀러렌(C60, fullerene)과 같은 단원자, 이원자 또는 다원자 분자의 가스가 사용될 수도 있다는 점을 밝혀둔다.
고압 용기(12)는 가스 클러스터(C)를 형성하기 위한 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 수용할 수 있다. 여기서, 노즐 챔버(11)에 수용된 혼합 가스를 "제 1 혼합 가스"라고 하고, 고압 용기(12)에 수용된 혼합 가스를 "제 2 혼합 가스"라고 할 수 있다. 한편, 제 1 혼합 가스 및 제 2 혼합 가스는 수용된 위치를 기준으로 구별한 것으로써, 성분 및 조성이 서로 동일할 수 있음을 밝혀 둔다. 고압 용기(12)는 클러스터 노즐(14)에 연결되어, 고압 용기(12) 내에 수용된 제 2 혼합 가스는 제 1 혼합 가스와 마찬가지로, 클러스터 노즐(14)로 공급될 수 있다.
예를 들어, 제 2 가스는 이산화탄소(CO2)일 수 있다. 다만, 제 2 가스는 이산화탄소 뿐만 아니라, 제 1 가스보다 녹는점(melting point)이 낮은 다른 이종의 가스가 사용될 수도 있다는 점을 밝혀둔다.
클러스터 노즐(14)은, 노즐 챔버(11) 및 고압 용기(12)로부터 전달받은 제 1 가스 및 제 2 가스를 가스 클러스터(C) 형태로 분사할 수 있다. 예를 들어, 클러스터 노즐(14)은 노즐 챔버(11) 및 고압 용기(12)로부터 전달받은 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)가 혼합된 가스를 고속으로 팽창시켜 다수의 분자 군집으로 이루어진 가스 클러스터(C)를 생성할 수 있다.
고압 밸브(13)는, 고압 용기(12)로부터 클러스터 노즐(14)로 제 2 혼합 가스가 유입되는 유로에 설치되어 클러스터 노즐(14)로 공급되는 제 2 혼합 가스의 유압을 조절할 수 있다.
고압 밸브(13)의 조절에 따라서 클러스터 노즐(14)로 유입되는 혼합 가스(예: 제 1 혼합 가스 및 제 2 혼합 가스)의 유압이 조절될 수 있다. 이와 같은 방식을 통하여, 클러스터 노즐(14)에 의해 분사되는 가스 클러스터의 사이즈가 조절될 수 있다.
스키머(15)는, 클러스터 노즐(14)로부터 분사되는 가스 클러스터(C) 중 이온화 소스로 사용하기 위한 가스 클러스터(C)를 선별할 수 있다.
예를 들어, 스키머(15)는 클러스터 노즐(14)과 이온화부(17) 사이에 위치하여 클러스터 노즐(14)로부터 분사되는 가스 클러스터(C) 중 이온화부(17)를 향해 이동하지 않는 가스 클러스터(C)를 걸러내는 역할을 할 수 있다.
이온화부(17)는, 클러스터 노즐(14)을 통해 분사된 가스 클러스터(C)를 이온화시킬 수 있다. 이온화부(17)는 내부에 수용된 가스 클러스터(C)에 전자를 충돌시킴으로써 가스 클러스터(C)를 이온화시킬 수 있다.
예를 들어, 이온화부(17)는 이온화된 가스 클러스터(C)를 가속시킬 방향을 따라 이격되어 설치되는 복수개의 전극(171)을 포함할 수 있고, 해당 복수개의 전극(171)에 전위 차를 형성함으로써 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 조사 방향을 따라서 가스 클러스터(C)를 가속시킬 수 있다.
이온 가속부(18)는 이온화부(17)에서 이온화된 가스 클러스터(C)를 고 에너지로 가속하여 외부로 출력되는 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 이온 가속부(18)는 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 조사 방향을 따라서 배치되는 복수개의 전극(181)을 구비할 수 있고, 복수개의 전극(181)에서 형성되는 전위 차이를 통해 이온화된 가스 클러스터(C)를 가속시킬 수 있다.
예를 들어, 이온 가속부(18)의 복수개의 전극(181)에 인가하는 전압을 통해 외부로 조사되는 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 속도, 에너지, 밀도 또는 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 형성하는 가스 클러스터(C)의 크기 또는 분자 개수 등이 조절될 수 있다.
제어부(19)는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)에서 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스 클러스터(C)를 생성하고, 가스 클러스터(C)를 이온화 시켜 가스 클러스터 이온 빔(I1) 외부로 방출하는 과정을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(19)는 고압 밸브(13)를 조절하여 클러스터 노즐(14)로 유입되는 혼합 가스의 유압을 조절할 수 있다.
아래의 표 1과 도 3을 참조하면, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 가스를 통해 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 생성하는 경우, 실제 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 비율에 따라서 생성되는 이차 이온의 세기를 실험적으로 계측한 데이터를 확인할 수 있다.
여기서, 혼합 가스 클러스터의 폭격으로 생성된 이차 이온은 유기발광소재에 사용되는 TPBI [2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)] 로써, 이차 이온의 세기가 증가한다는 것은, 질량 분석기의 분석감도 증가를 의미한다.
Mixed gas (%) Intensity (a. u.)
Ar 100% 0.00119
CO2 5% 0.00172
CO2 10% 0.00365
CO2 15% 0.00425
CO2 20% 0.00324
… …
CO2 100% 0.00236
표 1 및 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 가스에서 이산화탄소(CO2)의 비율이 0% 내지 15% 범위 구간에서 이산화탄소(CO2)의 혼합량이 증가할수록, 이차 이온의 세기가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 이산화탄소(CO2)의 비율이 10% 내지 20% 범위 구간, 더 바람직하게는 10% 내지 17.5% 범위 구간에서 나머지 구간보다 현저하게 높은 이차 이온이 형성된다는 점을 알 수 있다.
특히, 이산화탄소(CO2)의 비율이 5% 내지 10% 범위의 구간에서는 이차 이온의 세기의 증가율이 인접한 다른 구간들에 비해 급격하게 증가하는 점을 확인할 수 있고, 이후, 이산화탄소(CO2) 비율이 17.5% 내지 20% 범위의 구간에서는 이차 이온의 세기의 감소율이 인접한 다른 구간들에 급격하게 감소하는 점을 확인할 수 있다.
결과적으로, 이산화탄소(CO2)의 비율이 10% 내지 17.5% 범위 구간에서의 이차 이온의 세기는, 이산화탄소(CO2)의 비율이 5% 미만인 구간에 대비하여, 무려 약 247% (0.00425 χ 0.00172) 높고, 이산화탄소(CO2)의 비율이 20% 초과하는 구간에 대비하여, 무려 약 131% (0.00425 χ 0.00324) 높은 현저한 효과가 있음을 발견할 수 있었다.
결과적으로, 혼합된 가스에서 이산화탄소(CO2)의 비율이 10% 내지 17.5%가 되도록 조절함으로써, 아르곤(Ar)을 단독으로 사용하는 경우보다 3 배 이상 높은 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 형성할 수 있는 것은 물론, 그외의 나머지 이산화탄소(CO2)의 혼합 비율에서 달성할 수 있는 가스 클러스터 이온 빔(I1)보다 현저하게 높은 수치의 밀도를 달성할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 가스를 통해 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 생성하는 경우, 실제 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 비율에 따라서 생성되는 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 전류의 크기를 실험적으로 계측한 데이터를 확인할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)의 혼합 가스에서 이산화탄소(CO2)의 비율이 10% 내지 20% 범위 구간에서 형성되는 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 전류 값이 나머지 이산화탄소(CO2) 혼합 비율에서 측정된 전류 값보다 크게 측정되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 혼합 가스(예: 제 1 혼합 가스 및/또는 제 2 혼합 가스)에서 이산화탄소(CO2)의 비율이 10% 내지 20%, 더 바람직하게는 10% 내지 17.5%가 되도록 조절함에 따라 이차 이온의 세기를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가스 클러스터 이온 빔(I1)의 전류 역시 증가시킬 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치를 포함하는 질량 분석기를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 질량 분석기(2)는, 도 1 및 도 2에 도시된 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)를 일차 이온 빔 소스로 사용하여 측정하고자 하는 시료(23)에 조사하여 방출되는 이차 이온(I2)의 질량의 측정을 통해 상기 시료(23)의 성분을 분석하는 비행 시간형(Time of Flight, TOF) 이차 이온 질량 분석기(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)일 수 있다.
질량 분석기(2)는, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)와, 측정 할 시료(23)가 배치되는 시료 플레이트(21)와, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)에서 조사되는 일차 이온 빔(I1)이 시료(23)에 조사되어 방출되는 이차 이온(I2)을 분석하는 분석부(22)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 분석부(22)는, 시료(23)로부터 방출되는 이차 이온(I2)을 비행 방향을 따라서 전달받는 이온 통과부(221)와, 이온 통과부(221)에 설치되어 입사되는 이차 이온(I2)을 검출하는 검출부(223)와, 이온 통과부(221)에 설치되어 이차 이온(I2)이 검출부(223)를 향해 진행되도록 증폭 및 유도하는 마이크로 채널 플레이트(222)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 질량 분석기(2)에 의하면, 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치(1)를 통해 높은 밀도를 갖는 가스 클러스터 이온 빔(I1)을 형성할 수 있으므로 시료(23)로부터 방출되는 이차 이온(I2)의 수율을 증가시킬 수 있다.
다시 말하면, 에너지 확산 폭이 작고, 밀도가 높은 일차 이온 빔(I1)을 시료(23)에 조사할 수 있음에 따라, 시료(23)의 이차 이온화 효율을 증대시킬 수 있고, 결과적으로 질량 분석기(2)의 분석 성능이 향상될 수 있다.
또한, 깊이 방향 분석을 위한 일차 이온 빔(I1)의 전류를 증가시킬 수 있어서, 시료(23)의 분석에 필요한 시간 역시 단축시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 제 1 혼합 가스를 수용하는 노즐 챔버;
    상기 노즐 챔버로부터 유입받은 가스를 클러스터 형태로 분사하기 위한 클러스터 노즐;
    상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터를 이온화하기 위한 이온화부; 및
    상기 이온화부에서 이온화된 가스 클러스터에 전위차를 형성함으로써, 상기 이온화된 가스 클러스터를 가속화시킴으로써 외부로 이온 빔을 방출하는 이온 가속부를 포함하고,
    상기 제 1 가스는 아르곤이고, 상기 제 2 가스는 이산화탄소이고,
    상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는,
    상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 상기 가스 클러스터를 선별하여, 상기 이온화부로 전달하기 위한 스키머를 더 포함하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는,
    상기 제 1 가스 및 상기 제 2 가스가 혼합된 제 2 혼합 가스를 수용하는 고압 용기를 더 포함하고,
    상기 고압 용기로부터 상기 클러스터 노즐을 향하여 유입되는 상기 제 2 혼합 가스의 유압을 조절함으로써, 상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터의 사이즈를 조절하기 위한 고압 밸브를 더 포함하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 17.5%인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치.
  8. 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치;
    상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치에 의해 생성된 가스 클러스터 이온 빔에 의해 타격되는 시료를 지지하기 위한 시료 플레이트; 및
    상기 시료의 표면에서 이차적으로 방출되는 이차 이온을 검출하기 위한 분석부를 포함하고,
    상기 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치는,
    제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 수용하는 노즐 챔버;
    상기 노즐 챔버로부터 유입받은 가스를 클러스터 형태로 분사하기 위한 클러스터 노즐;
    상기 클러스터 노즐에 의해 분사되는 가스 클러스터를 이온화하기 위한 이온화부; 및
    상기 이온화부에서 이온화된 가스 클러스터에 전위차를 형성함으로써, 상기 이온화된 가스 클러스터를 가속화시킴으로써 외부로 이온 빔을 방출하는 이온 가속부를 포함하고,
    상기 제 1 가스는 아르곤이고, 상기 제 2 가스는 이산화탄소이고,
    상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 질량 분석기.
  9. 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 혼합 가스를 클러스터 노즐로 공급하는 단계;
    상기 혼합 가스를 클러스터 노즐을 통해 분사하여 가스 클러스터를 형성하는 단계;
    가스 클러스터를 이온화시키는 단계; 및
    이온화된 가스 클러스터를 가속하여 이온 빔을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 가스는 아르곤이고, 상기 제 2 가스는 이산화탄소이고,
    상기 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합된 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 혼합 가스에서 이산화탄소의 비율은 10% 내지 17.5%인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 방법.
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