KR102578658B1 - 미소 충전 샘플링에 의한 ｐｅｂ 유도 에너지 분석 방법 - Google Patents

미소 충전 샘플링에 의한 ｐｅｂ 유도 에너지 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말 시료나 액상 시료에 대한 미소 충전 샘플링 과정을 통해, 시료에 대한 PEB 유도 에너지 분석 시 문제가 되었던 감도, 균일도, 정밀도, 참값 정확도 등을 모두 향상시키는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 「(a) 상면에 미소(微小) 홈이 형성된 금속기판을 마련하는 단계; (b) 상기 미소 홈에 시료를 충전(充塡, packing)하는 단계; 및 (c) 상기 미소 홈에 시료가 충전된 미소 충전 영역에 PEB(Primary Electron Beam)를 조사(照射)하여 유도된 에너지를 분석하는 단계; 를 포함하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법」을 제공한다.

Description

미소 충전 샘플링에 의한 ＰＥＢ 유도 에너지 분석 방법{Analysis Method of PEB-Induced Energy by Micro-Packing Sampling}
본 발명은 분말 시료나 액상 시료에 대한 미소 충전 샘플링 과정을 통해, 시료에 대한 PEB 유도 에너지 분석 시 문제가 되었던 감도, 균일도, 정밀도, 참값 정확도 등을 모두 향상시키는 기술에 관한 것이다.
PEB(Primary Electron Beam; 일차 전자빔)가 시료에 조사되면 에너지가 SE(Secondary Electrons), BE(Backscattered Electrons), AE(Auger Electrons), 특성 X선(Characteristic X-rays), 적외선(IR), 자외선(UV), 가시광선(Vis.), 광자(Photon), 마이크로웨이브(M/W) 등의 형태로 유도되고, 이들은 검출기를 통해 분석할 수 있다.
이하에서, 상기 SE, BE, AE, X선, IR, UV, Vis., Photon, M/W 등은 'PEB 조사 유도 에너지'라 통칭한다.
검출기 성능이 동등한 경우, 시료의 상태에 따라 검출 감도, 정밀도, 균질도가 달라진다. 일반적으로 두껍고 고밀도 막 시료에서 좋은 신호를 얻어낼 수 있으며, 분말이나 저밀도 시료에서는 검출 감도가 낮아진다. 특히 마이크로 영역을 분석하는 장비는 시료의 밀도가 검출 감도에 절대적인 영향을 준다.
검출기들은 시료에서 PEB 조사 유도 에너지를 종류별로 직접 측정하기도 하지만(EDS, Energy Dispersive Spectroscopy), 흡수되어 사라지는 에너지 대역을 측정(EELS, electron energy loss spectroscopy)하기도 하며, 산란되어 나온 후방전자의 회절을 측정(EBSD, electron backscattered diffration)하기도 한다.
즉, 검출기는 PEB 조사 유도 에너지를 직접 검출하거나, 에너지 손실(흡수) 상태를 측정하거나 후방 산란전자의 회절 상태를 측정하는 방법으로 시료를 분석한다.
한편, 분말시료는 일반적으로 카본 테이프에 흩뿌린 후 가볍게 누르고 강하게 털어내어 카본 테이프에 붙어있는 소량의 분말들을 제외하고는 완전히 털어낸 상태에서 분석이 이루어진다. 이 과정을 거친 분말시료의 상태를 미소 영역에서 보면, 빈 공간들이 많고 3차원적으로 불규칙한 형태를 갖고 있다.
액상시료는 건조 후 분석이 이루어지는데, 고온에서 소결하지 않는 이상 미소 영역에서 볼 때 빈 공간이 많고 불규칙한 점은 전술한 분말시료의 경우와 유사하다.
따라서 분말시료나 건조한 액상시료는 PEB 조사 유도 에너지 감도가 전체적으로 낮으며, 함량이 충분한 원소가 불검출 되는 경우도 많다. 또한 에너지 측정 배율과 방법에 따라 시료 구성 원소들의 함량 오차가 크게 발생하고, 에너지 측정각도에 따라서 함량 오차 또한 크게 발생한다. 결국 PEB 조사 유도 에너지를 통해 분말시료나 액상시료(건조된 것)를 분석할 때에는 감도, 균일도, 정밀도, 참값 정확도가 모두 낮아지는 문제가 발생한다.
대표적으로, EDS 분석 시 여러 원소들이 저감도로 검출되는 이유를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 시료의 밀도 또는 충전밀도(packing density)가 낮을 때 시료에 포함된 원소의 검출 감도가 저하된다. 특히 분말 시료나 건조된 액상 시료를 종래의 방법에 따라 샘플링할 때에는 샘플링 시료 내에 많은 미소 공간들이 형성되어 시료가 불균일 해진다. 따라서, 측정 영역에 대한 시료의 밀도를 높이는 것은 매우 중요하다.
둘째, EDS 분석을 위한 검출기에 장착되어 있는 윈도우(Be Window 또는 ultra-thin window)는 검출기 내부의 진공을 유지하고 열전도를 차단하는 역할을 하지만, 시료에서 방출된 특성 X-선을 흡수하는 문제도 발생한다. 따라서 X-선이 통과되는 윈도우의 흡수 파장대와 유사한 경우 특성 X-선이 실재 값 대비 일부가 손실된 상태의 양이 검출될 수 있으며, 경량 원소로 갈수록 에너지 손실이 커진다. 따라서 원자번호 1~4는 거의 검출이 되지 않으며, 주기율표 20 이하의 원소 검출에 주의가 필요하다.
셋재, 원자가 전자를 당기고 있는 인력이 EDS 분석을 위해 가해지는 전압(kV) 대비 강할 경우 고에너지를 시료에 가하더라도 전자가 떼어져 나가는 개수가 상대적으로 적어지기 때문에 검출되는 특성 X-선 또한 적어지게 된다. 특히 원자 번호 55~98인 중원소는 감도가 낮은 주 영역이다.
1. 공개특허 10-2020-0097353 "결합된 X선 반사 측정법 및 광전자 분광법을 위한 시스템 및 방법" 2. 공개특허 10-2017-0041848 "분자들을 프로빙, 검출 및 분석하기 위한 광학계 및 검정 칩" 3. 공개특허 10-2016-0132198 "X선 회절분석용 부정방위 파우더시료 충진장치" 4. 공개특허 10-2021-0133526 "지표수 내 유기물의 분석 방법"
종래 저밀도 비균질 분말시료나 액상시료는 PEB(Primary Electron Beam) 조사에 의해 유도되는 에너지 분석 방법으로는 분석하기 어려웠다.
본 발명은 PEB 조사에 의해 저밀도 비균질 분말시료나 액상시료를 고감도로 분석할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 금속기판의 미소 홈에 충전된 시료에 PEB 조사에 의해 유도되어 발생하는 전자, 포톤, X-선 등을 고감도, 고밀도, 고균질도, 고정확도로 얻어내는 방법을 제시한다.
본 발명은 「(a) 상면에 미소(微小) 홈이 형성된 금속기판을 마련하는 단계; (b) 상기 미소 홈에 시료를 충전(充塡, packing)하는 단계; 및 (c) 상기 미소 홈에 시료가 충전된 미소 충전 영역에 PEB(Primary Electron Beam)를 조사(照射)하여 유도된 에너지를 분석하는 단계; 를 포함하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법」을 제공한다.
상기 (c)단계에서 유도된 에너지는 전자, X-선, 포톤 중 어느 하나의 형태이고 상기 에너지 분석은 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectroscopy; EDS), 전자 에너지 손실 분광법(Electron Energy Loss Spectroscopy; EELS) 및 후방 산란 전자 회절(Electron Back Scatter Diffration; EBSD) 중 어느 하나의 원리를 적용하여 실시할 수 있다.
상기 (b)단계의 시료는 경원소 또는 중원소가 포함된 것을 적용하되, 상기 경원소는 P, S, N, C, O, B, F, Na, Mg, Cl 중 어느 하나 이상이고, 상기 중원소는 원자번호 55~98인 원소 중 어느 하나 이상인 것을 적용할 수 있다.
상기 (b)단계는, 상기 금속기판의 미소 홈 위로 분말 시료를 쌓아 분말더미를 형성시키고, 상기 분말더미에 압력을 가하여 상기 미소 홈에 분말 시료를 압밀 충전시키고, 상기 금속기판 상면에 남은 분말 시료를 제거하는 과정으로 실시할 수 있다.
또한 상기 (b)단계는, 상기 금속기판의 미소 홈 위로 액상 시료를 과량 떨어뜨리고, 상기 액상 시료를 건조시킨 후, 상기 금속기판 상면에 남은 건조 물질을 제거하는 과정으로 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 구체적 효과는 다음과 같다.
1. 종래의 분말 시료나 액상 시료 샘플링 방법으로는 PEB 유도 에너지 분석 결과를 신뢰하기 어려웠다. 특히 경원소나 중원소 분석은 용이하지 않았다. 본 발명은 금속기판의 미소 홈에 시료를 충전하는 방법을 통해 3차원 고밀도 샘플링이 이루어지며, 이에 따라 분석 방향에 관계없이 신뢰성 높은 시료 성분 분석이 가능하다. 특히 주기율표 20번 이하의 경원소 중 유기원소인 P, S, N, C, O, 전이금속을 제외한 무기원소인 B, F, Na, Mg, F, Cl, 그리고 원자 번호가 55~98인 중원소의 검출에 우수한 효과를 나타낸다.
2. 미소 홈에는 분말 시료를 압밀 충진시킬 수 있을 뿐 아니라, 미소 홈 내에 액상 시료 드롭과 건조가 반복되며 함유 원소의 농축이 이루어짐에 따라 화학약품이나 음용수/빗물/오폐수 등에 포함된 미량성분이나 미세플라스틱 등의 분석이 가능하게 된다. 또한 세라믹, 산화물, 박막, 필름, 코팅물 등에 대한 물성 정보와 경시변화, 화학변화 등에 대한 신뢰성 있는 분석 결과를 손쉽게 제공할 수 있다.
3. 본 발명 적용을 통해 종래 기술로는 분석하기 어려웠던 액상 시료(용액, 슬러리, 잉크, 페이스트, 용매, 환경수, 바닷물, 수돗물, 강물 등)에 대한 미량원소 분석이 가능하다.
[도 1]은 금속기재 상면에 형성시킬 수 있는 미소 홈의 유형을 나열하여 도시한 것이다.
[도 2]는 미소 홈의 다양한 형상을 나타내는 단면도이다.
[도 3]은 카본 테이프를 이용하는 종래의 분말 시료 샘플링 방식에 따라 하이드로시아파타이트 분말을 샘플링한 것에 대한 FE-SEM 사진이다.
[도 4]는 금속기판 상면에 형성된 미소 홈에 분말 시료를 충전하는 과정을 나타낸 모식도이다.
[도 5]는 금속기판 상면에 형성된 미소 홈에 액상 시료를 충전하는 과정을 나타낸 모식도이다.
[도 6]은 하나의 금속기판을 구획하여 구획된 영역별로 시료를 달리 적용하여 분석이 이루어지도록 하는 방법의 모식도이다.
[도 7]은 사포를 이용하여 금속기판 상면에 불규칙적인 라인형 미소 홈을 형성시킨 후 하이드록시아파타이트 분말 시료를 상기 미소 홈에 압밀 충전한 상태의 FE-SEM 사진이다.
[도 8]은 사포를 이용하여 금속기판 상면에 불규칙적인 라인형 미소 홈을 형성시킨 후 삼인산칼슘을 물에 개어 떨어뜨린 후 건조하여 샘플링 한 것의 FE-SEM 사진이다.
[도 9]는 금속기판 상면에 마이크로 금속 메쉬 구조를 갖는 TEM 그리드를 부착하여 형성된 규칙적인 미소 홈에 분말형 하이드록시아파타이트 분말시료를 압밀 충전한 상태의 FE-SEM 사진이다.
[도 10]은 금속기판 상면에 마이크로 금속 메쉬 구조를 갖는 TEM 그리드를 부착하여 형성된 규칙적인 미소 홈에 떨어뜨린 후 건조-압착하여 샘플링을 한 것의 FE-SEM 사진이다.
본 발명은 분말상 또는 액상 시료를 간단한 샘플링 방법을 통해 고밀도로 집적시키는 과정을 거침으로써, 시료에서 유도되는 PEB 조사 유도 에너지(E, BE, AE, X-선, 포톤 등)의 검출 감도, 균일도, 정밀도, 참값 정확도 등을 향상시키는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법에 관한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
Ⅰ. 본 발명의 단계별 세부 사항
본 발명은 「(a) 상면에 미소(微小) 홈이 형성된 금속기판을 마련하는 단계; (b) 상기 미소 홈에 시료를 충전(充塡, packing)하는 단계; 및 (c) 상기 미소 홈에 시료가 충전된 미소 충전 영역에 PEB(Primary Electron Beam)를 조사(照射)하여 유도된 에너지를 분석하는 단계; 를 포함하는미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법」을 제공한다.
1. (a)단계
상기 (a)단계는 시료의 미소 충전을 위한 기판을 마련하는 단계이다. 본 발명에서는 상면에 미소(微小) 홈이 형성된 금속기판을 마련한다. PEB 조사(照射) 시 표면 전류를 잘 흐르게 하기 위해(Surface charge up 방지) 금속기판을 적용하는 것이다.
상기 미소 홈은 PEB 유도 에너지 검출기의 종류와 측정 영역에 따라 검출기의 측정 영역을 충분히 포섭할 수 있도록 직경과 깊이를 설정할 수 있다. 백그라운드 영향을 고려할 경우 미소 홈의 폭은 측정하려는 배율에서 검출기 측정영역의 1.2배 이상이 되어야 한다. 미소 홈의 깊이는 시료 상태나 전자빔 침투 깊이, 시료 감응 깊이 등을 고려하여 시료를 쉽게 팩킹할 수 있는 깊이를 범위에서 선정하는 것이 바람직하다. 또한 미소 홈 깊이 결정 시 미소 홈 형성 방법을 함께 검토해야 한다. 상기 미소 홈의 깊이가 얕으면 충전 효율성이 떨어질 수 있으며, 너무 깊으면 재사용시 오염물이 잔류할 수 있는 문제점이 있다.
예를 들어 PEB 유도 에너지 검출기가 FE-TEM인 경우에는 전자 투과 원리를 반영해야 하기 때문에 미소 홈의 깊이가 나노미터 수준(수 ㎚에서 수백 ㎚)으로 얕아야 하지만, 검출기의 측정영역이 10㎛인 경우 미소 홈의 폭과 깊이는 각각 12~20㎛, 50㎛ 정도로 형성시킬 수 있다.
시료 분말의 크기가 마이크로미터 수준인 경우 미소 홈의 폭과 깊이는 ㎜ 단위로 결정하는 것이 바람직하며, 시료가 나노분말인 경우 상기 미소 홈의 폭을 수십~수백 ㎛로 형성시키고, 상기 미소 홈의 깊이는 레이저 가공 기술에 따라 달라질 수 있다.
또한 시료 양이 충분할 경우 충전(packing) 과정의 편의를 위해 미소 홈의 폭과 깊이를 ㎜ 단위로 형성시킬 수 있다.
상기 미소 홈은 [도 1]에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 구성할 수 있으며, 평면으로 볼 때 원형, 타원형, 사각형, 라인형, 격자형, 불규칙형 등으로 다양화 할 수 있다. 상기 미소 홈 바닥의 형태도 [도 2]에 도시된 바와 같이 다양하게 형성시킬 수 있다.
레이저나 드릴을 사용하여 상기 금속기판에 다양한 폭과 깊이의 미소 홈을 형성시킬 수 있고, 사포 등을 이용하여 불정형적이고 불규칙적인 미소 홈을 형성시킬 수도 있다. 역으로, 상기 금속기판 상면에 금속메쉬를 적층시키거나 마이크로 메쉬 형태의 템 그리드(Tem Grid)를 적층시킴으로써 결국 금속기판 상면에 미소 홈이 형성된 결과를 얻을 수 있다.
제1항에서,
상기 (a)단계는 미소 홈이 형성된 금속기판 상면에 비산화성 금속을 코팅하는 것을 특징으로 하는 미소 충전 시료의 PEB 유도 에너지 분석 방법.
2. (b)단계
상기 (b)단계는 상기 미소 홈에 시료를 충전(充塡, packing)하는 단계이다.
종래와 같이 카본 테이프로 분말 시료를 샘플링하거나 액상 시료를 드립하여 건조할 경우, 2차원상 저밀도의 얇은 샘플링이 이루어졌고, 그 결과 경원소나 중원소에 대한 PEB 유도 에너지 분석이 용이하지 않았다.
[도 3]은 카본 테이프를 이용한 일반적인 방법으로 하이드로시아파타이트(hydroxyapatite) 분말을 샘플링한 것의 FE-SEM 사진이다. 샘플링된 시료는 비어있는 공간을 포함하여 매우 불규칙하고, 3차원적인 불균일도를 갖는다. 이 경우 전자현미경의 배율과 PEB 유도 에너지 분석을 위한 에너지 측정 방향과 위치에 따라 측정값이 크게 변하는 문제가 있다.
본 발명은 본 (b)단계를 통한 미소 3차원 고밀도 샘플링으로 PEB 유도 에너지 분석시 에너지 측정 방향에 상관없이 좋은 신호를 얻을 수 있다. 본 발명을 적용하여 분석할 때 종래 방법에 비해 구체적으로 효과가 있는 원소들은 주기율표 20번 이하의 경원소 중 유기원소인 P, S, N, C, O 및 전이금속을 제외한 무기원소 B, F, Na, Mg, F, Cl, 그리고 원자 번호가 55~98인 중원소들이다.
따라서 본 (b)단계의 시료는 경원소 또는 중원소가 포함된 것을 적용하되, 상기 경원소는 P, S, N, C, O, B, F, Na, Mg, Cl 중 어느 하나 이상이 포함되고, 상기 중원소는 원자번호 55~98인 원소 중 어느 하나 이상이 포함된 시료를 적용할 수 있다.
분석 대상 시료가 분말 시료인 경우, 상기 (b)단계는 [도 4]에 도시된 바와 같이 상기 금속기판의 미소 홈 위로 분말 시료를 쌓아 분말더미를 형성시키고, 상기 분말더미에 압력을 가하여 상기 미소 홈에 분말 시료를 압밀 충전시키고, 상기 금속기판 상면에 남은 분말 시료를 제거하는 과정(컷팅, 털기, 밀어내기 등)으로 실시하여 미소 3차원 고밀도 샘플링이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 분석 대상 시료가 액상 시료(용액, 잉크, 슬러리, 페이스트 등)인 경우, 상기 (b)단계는 [도 5]에 도시된 바와 같이 상기 금속기판의 미소 홈 위로 액상 시료를 과량(미소 홈의 공간 부피보다 많은 양) 떨어뜨리고, 상기 액상 시료를 건조시킨 후, 상기 금속기판 상면에 남은 건조 물질을 제거하는 과정으로 실시할 수 있다. 상기 액상 시료 건조 후 미소 홈 위로 건조된 분말더미가 형성된 경우에는 전술한 바와 같이 상기 분말더미에 압력을 가하여 상기 미소 홈에 분말 시료를 압밀 충전시킴으로써 미소 3차원 고밀도 샘플링이 이루어지도록 할 수 있다.
[도 6]은 금속기판 상면을 구획하여 하나의 금속기판에 여러 가지 시료를 팩킹할 수 있도록 하는 것의 모식도이다. 구획된 영역별로 미소 홈에 시료를 팩킹하는 방법도 다르게 적용할 수 있다(액상 드롭, 분말 압착 등)
3. (c)단계
상기 (c)단계는 상기 미소 홈에 시료가 충전된 미소 충전 영역에 PEB(Primary Electron Beam)를 조사(照射)하여 유도된 에너지를 분석하는 단계이다.
본 (c)단계에서 유도되는 에너지는 전자, X-선, 포톤 중 어느 하나일 수 있으며, 유도 에너지 종류에 따라 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectroscopy; EDS), 전자 에너지 손실 분광법(Electron Energy Loss Spectroscopy; EELS) 및 후방 산란 전자 회절(Electron Back Scatter Diffration; EBSD) 중 어느 하나의 원리를 적용하여 에너지 분석을 실시할 수 있다.
Ⅱ. 시험예
1. 샘플링 모델
[도 7]은 사포를 이용하여 금속기판 상면에 불규칙적인 라인형 미소 홈을 형성시키고, 삼인산칼슘을 묽게 개어 상기 라인 홈에 과량 떨어뜨린 후 건조하여 샘플링한 것의 FE-SEM 사진이다. 불규칙적으로 형성된 라인 홈에 시료가 팩킹된 상태를 확인할 수 있다. 압밀 충전을 하지 않더라도 액상 시료의 과량 투여 및 건조에 의해 기본적인 팩킹 효과가 나타남을 알 수 있다(이하 '모델 1').
[도 8]은 사포를 이용하여 금속기판 상면에 불규칙적인 라인형 미소 홈을 형성시키고, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite) 분말 시료를 전술한 과정에 따라 압밀 충전한 상태의 FE-SEM 사진이다. 라인형 미소 홈 내에 시료가 불규칙적으로 팩킹된 상태를 확인할 수 있다(이하 '모델 2').
[도 9]는 마이크로 금속 메쉬 구조를 갖는 TEM 그리드를 금속기판 상면 위에 부착시킴으로써 형성된 규칙적인 미소 홈에 하이드록시아파타이트 분말 시료를 압밀 충전으로 팩킹한 상태의 FE-SEM 사진이다. 규칙적 패턴으로 형성된 미소 홈 내에 시료가 팩킹된 상태를 확인할 수 있다(이하, '모델 3').
[도 10]은 마이크로 금속 메쉬 구조를 갖는 TEM 그리드를 금속기판 상면 위에 부착시킴으로써 형성된 규칙적인 미소 홈에 삼인산칼슘을 물에 개어 떨어뜨린 후 건조-압착 과정을 거쳐 샘플링한 것의 FE-SEM 사진이다. 규칙적 패턴으로 형성된 미소 홈 내에 시료가 팩킹된 상태를 확인할 수 있다(이하, '모델 4').
2. EDS 분석
(1) 샘플링 방식별 동일 시료 분석 결과 비교
아래 [표 1]은 종래 방식으로 샘플링한 시료와 상기 모델 1 내지 모델 4에 대한 EDS 분석 결과를 정리한 것이다. 일반적인 FE-SEM에 EDS 분석장치가 구비되어 있기 때문에 FE-SEM 홀더에 시편을 장착하여 PEB 조사로 유도되는 특성 X선(characteristic X-rays)을 EDS 방법으로 분석하였다.
전술한 바와 같이 하이드록시 아파타이트 시료는 분말 시료로서 카본 테이프로 분말 시료를 샘플링하는 것이 기존 방법이고, 삼인산칼슘 시료는 액상 시료로서 기판에 떨어뜨린 후 건조시켜 샘플링하는 것이 기존 방법이다.
위의 [표 1]에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 모델 1 내지 모델 4 분석 시 P 함량에 대한 감도 및 정확도가 향상되고 분석 방향에 대한 균일도가 우수한 것으로 나타났다.
(2) 시료별 분석 결과 비교
아래 [표 2]는 위의 모델 1 및 모델 2에 적용된 방법을 기초로 하여 시료를 바꾸어 EDS 분석을 실시한 결과를 정리한 것이다. 측정원소가 B, O, C, Cl, S, P, Na, Mg, Ca 인 경우 모두 양호한 결과를 보여주며, 특히 종래 방법 적용시 미량 성분이 검출되지 않았던 것과 달리 본 발명 적용시에는 미량 성분들도 모두 검출할 수 있음을 보여준다. 이 내용은 EDS 분석시 분석 대상 성분의 존부 판단 결과를 좌우하는 매우 중요한 사항이다.
(3) 수질 분석 결과 비교
상기 (a)단계에서는 미소 홈이 형성된 금속기판 상면에 비산화성 금속을 코팅하여 EDS 분석 시 백그라운드 오염물의 개입이 차단되도록 할 수 있다.
수질 분석을 위해 모델 1에 적용된 방법을 기초로 시료를 샘플링 하되, 구리기판을 사포로 처리하여 미소 홈을 형성시킨 후 오염물을 제거하기 위해 에탄올/아세톤 용액으로 30분간 초음파 세척 후 워싱하였다.
미소 홈이 형성된 클린 구리기판의 미량 불순물 영향을 줄이기 위해 고순도 백금 스퍼터링을 통해 구리기판 상면을 코팅하였다. 이 과정을 통해 상기 미소 홈 내부까지 백금이 코팅되며, 이에 따라 상기 구리기판이 백금(Pt)기판과 같은 역할을 한다.
클린 환경에서 위와 같이 전처리된 기판을 가열하여 미소 홈에 떨어뜨린 수둣물이 건조되면서 수돗물속에 포함된 유기물질과 무기성분들이 농축되도록 한 후 EDS 분석을 실시하였다.
아래 [표 3]에 나타난 바와 같이 본 발명에 따라 샘플링한 시험예에서 Na 함량 감도가 증가되었으며, 카본 성분이 검출되었다. 카본 성분의 검출은 수돗물 속 미세플라스틱 성분이 있음을 보여주는 중요한 사실이며, 상기 미소 홈 내부에서의 농축 효과에 의해 빗물, 하천 등의 성분 분석, 수돗물, 정수물, 시판 음용수 등의 수질 검사에도 본 발명이 적용될 수 있음을 보여준다.
종래 기술 적용시 수돗물, 바닷물, 빗물 등에 혼합된 미량 경원소들에 대한 EDS 분석은 일부 알카리금속을 제외하고는 거의 불가능 했으나, 본 발명 적용을 통해 종래 기술로는 분석하기 어려웠던 액상 시료(용액, 슬러리, 잉크, 페이스크, 용매, 환경수, 바닷물, 수돗물, 강물 등)에 대한 미량원소 분석이 가능하게 된 점도 유의미한 효과이다.
이상에서 EDS 분석 결과를 이용하여 본 발명의 효과를 설명하였으나, 본 발명은 시료의 미소 충전 샘플링을 통해 PEB 유도 에너지의 측정 방향과 측정 위치에 관계없이 시료에 포함된 성분의 함량 등을 고감도로 균일하게 측정할 수 있으며, 결국 참값에 가깝게 정밀한 측정이 이루어진다는 점에 특징이 있는 것이다. 따라서 미소 충전 샘플링 시료에 대한 EELS, EBSD 분석에 관해서도 위와 동일한 설명이 가능하다.
본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 시험예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이전 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
해당없음

Claims (9)

  1. (a) 상면에 미소(微小) 홈이 형성된 금속기판을 마련하는 단계;
    (b) 상기 미소 홈에 시료를 충전(充塡, packing)하는 단계; 및
    (c) 상기 미소 홈에 시료가 충전된 미소 충전 영역에 PEB(Primary Electron Beam)를 조사(照射)하여 유도된 에너지를 분석하는 단계; 를 포함하며
    상기 (c)단계에서 유도된 에너지는 전자, X-선, 포톤 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 (c)단계의 에너지 분석은 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectroscopy; EDS), 전자 에너지 손실 분광법(Electron Energy Loss Spectroscopy; EELS) 및 후방 산란 전자 회절(Electron Back Scatter Diffration; EBSD) 중 어느 하나의 원리를 적용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 (a)단계는 금속기판 상면에 템 그리드(TEM Grid)를 적층시킴으로써 상기 미소 홈을 형성시키는 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 (a)단계는 미소 홈이 형성된 금속기판 상면에 비산화성 금속을 코팅하는 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 (b)단계의 시료는 경원소 또는 중원소가 포함된 것을 특징으로 하는 미소 충전 시료의 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 경원소는 P, S, N, C, O, B, F, Na, Mg, Cl 중 어느 하나 이상이고, 상기 중원소는 원자번호 55~98인 원소 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 (b)단계는,
    상기 금속기판의 미소 홈 위로 분말 시료를 쌓아 분말더미를 형성시키고,
    상기 분말더미에 압력을 가하여 상기 미소 홈에 분말 시료를 압밀 충전시키고,
    상기 금속기판 상면에 남은 분말 시료를 제거하는 과정으로 실시하는 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
  9. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 (b)단계는,
    상기 금속기판의 미소 홈 위로 액상 시료를 과량 떨어뜨리고,
    상기 액상 시료를 건조시킨 후,
    상기 금속기판 상면에 남은 건조 물질을 제거하는 과정으로 실시하는 것을 특징으로 하는 미소 충전 샘플링에 의한 PEB 유도 에너지 분석 방법.
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