KR102588440B1 - 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 회전 진공 챔버가 회전 베이스 플레이트 및 중공 회전 샤프트와 동일한 회전축상에서 회전되므로, 회전 진공 챔버에 동력을 제공하기 위한 복잡한 구성이 필요치 않은 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

Description

회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치{Rotation type plasma treating apparatus}
본 발명은, 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 회전 진공 챔버가 회전 베이스 플레이트 및 중공 회전 샤프트와 동일한 회전축상에서 회전되므로, 회전 진공 챔버에 동력을 제공하기 위한 복잡한 구성이 필요치 않은 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
다양한 산업 분야에서 각종 재료 또는 부품을 플라즈마 처리하여 표면 개질하는 기술이 알려져 있다. 이러한 기술은 각종 부품 소재 또는 재료 등에 소수성 또는 친수성을 부여하는데 많이 이용되고 있다.
한편, 분말 또는 다수의 그래뉼을 포함하는 처리 대상물의 경우, 개개의 분말 입자 또는 개개의 그래뉼을 플라즈마 처리하려면, 많은 경제적 시간적 소모가 뒤따르게 된다. 따라서, 다량의 분말 또는 다수의 그래뉼을 포함하는 처리 대상물을 일괄적으로 플라즈마 처리 장비에 넣고 플라즈마 처리하는 것이 일반적이다. 이 경우, 대부분의 분말 입자 또는 그래뉼들은 플라즈마에 직접 노출되지 않으며, 이는 처리 효율을 크게 떨어트리는 원인이 되고 만다.
이러한 문제를 해결하고자 한국등록특허 제10-1371168호에서는 플라즈마 처리하고자 하는 처리 대상물을 원형의 플라즈마 배럴(4)에 수용시키고, 플라즈마 배럴(4)을 회전시키는 적어도 2개 이상의 회전 롤러(5)가 구비된 진공 챔버(21)에 장착시킨 후 시료를 플라즈마 처리하도록 하고 있다.
이때, 플라즈마를 발생시키기 위하여 진공펌프(8)로 진공 챔버를 배기하고 시료가 담겨진 플라즈마 배럴은 일면이 열린 개구부와 진공 챔버를 통하여 진공 상태가 된다. 그리고, 플라즈마 배럴의 중심축에 설치된 전극과 가스포트(3)를 통하여 플라즈마 배럴 내부에 플라즈마가 형성된다.
그러나, 상기의 기술은 처리 대상물을 수용하는 플라즈마 배럴과 진공 형성을 위한 챔버를 각각 구비하여야 했고, 또한, 플라즈마 배럴을 회전시키기 위한 회전 롤러 역시 적어도 2개 이상 구비하여야 하는 등 공간적, 구동 역학적으로 손실이 많은 문제가 있었다.
KR10-1371168(등록번호) 2014.02.28.
본 발명은, 회전 진공 챔버가 회전 베이스 플레이트 및 중공 회전 샤프트와 동일한 회전축상에서 회전되므로, 회전 진공 챔버에 동력을 제공하기 위한 복잡한 구성이 필요치 않은 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 내주연에 교반 날개가 돌출 형성되어 회전 진공 챔버의 회전시 수용된 시료가 원활히 교반되며 전체적으로 균일하게 플라즈마 처리가 가능한 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 타측 내면에 경사 구배가 형성되어 시료의 배출이 용이하고, 일측면에 투명 재질의 윈도우가 구비되어 외부에서 내부의 상황을 관측 용이한 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 타단 외주연에 림이 형성되고, 회전 베이스 플레이트에 로킹 블록이 구비되어서, 로킹 블록을 이용하여 회전 진공 챔버를 고정하므로, 회전 진공 챔버의 탈착이 간편한 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 중공 회전 샤프트가 로터리 조인트에 의해 진공 펌프 등의 구성과 연결되므로, 중공 회전 샤프트와 로터리 조인트를 통해 회전 진공 챔버 내부와 직접 연결되면서도 회전에 제약을 받지 않아 회전 진공 챔버에 음압을 형성하기 위하여 회전 진공 챔버 외측에 별도의 외부 진공 챔버가 불필요한 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 지면으로부터 세워진 방향으로 고정 설치되며 프레임 홀이 관통 형성된 판형의 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 상기 프레임 홀에 회전 가능하게 장착되며 중앙에 플레이트 홀이 형성된 회전 베이스 플레이트; 원통형으로 형성되어 내부가 상기 플레이트 홀에 연통되도록 상기 회전 베이스 플레이트의 타측면에 결합되며, 외부의 동력 제공 장치로부터 회전 동력을 제공받아 회전되어서 상기 회전 베이스 플레이트를 회전시키는 중공 회전 샤프트; 타단이 상기 회전 베이스 플레이트 일측면에 탈착 가능하게 장착되어 상기 회전 베이스 플레이트와 함께 회전되며, 중공된 내부를 갖도록 구성되어 내부에 시료가 수용되되 타단 중심부에 챔버 홀이 개구되어 상기 챔버 홀이 상기 플레이트 홀과 연통되는 회전 진공 챔버; 상기 회전 베이스 플레이트의 타측 방향에서 상기 플레이트 홀 및 상기 챔버 홀을 차례로 관통하여 상기 회전 진공 챔버의 내부로 삽입되는 가스 공급 및 전극 튜브; 상기 회전 진공 챔버의 내측에 구비되며, 상기 가스 공급 및 전극 튜브의 일단에 삽입 장착되어 상기 가스 공급 및 전극 튜브로부터 공급되는 가스를 상기 회전 진공 챔버의 내측으로 방출하고 상기 가스 공급 및 전극 튜브로부터 공급되는 전기를 이용하여 상기 회전 진공 챔버의 내주연과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 튜브 전극;을 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 회전 진공 챔버는 내주연으로부터 돌출되는 복수의 교반 날개가 형성된다.
또한, 본 발명의 상기 회전 진공 챔버는 타측 내면의 형상이 챔버 홀을 향하여 경사 구배로 형성되고, 일면에 투명 재질의 윈도우가 구비되어 외부로부터 내부의 관측이 가능하다.
또한, 본 발명의 상기 회전 진공 챔버는 타측 외주연으로부터 내측 방향으로 인입된 림이 형성되고, 상기 회전 베이스 플레이트의 일측면에는 중심부를 향하여 슬라이딩 가능하게 구비되되 중심부 방향의 단부가 역경사지게 형성된 복수의 로킹 블록이 구비되어서, 상기 로킹 블록이 중심부를 향하여 슬라이딩되었을 때 중심부 방향의 단부가 상기 림의 내측으로 삽입되어 상기 회전 진공 챔버와 상기 회전 베이스 플레이트가 결합된다.
또한, 본 발명은, 진공 펌프; 3개의 포트가 내부에서 연통되도록 구성되어 상기 진공 펌프에 제 1 포트가 연통 결합되고, 상기 가스 공급 및 전극 튜브에 제 2 포트가 연통 결합되는 T커플러; 일단이 상기 중공 회전 샤프트에 연통 결합되고, 타단이 상기 T커플러의 제 3 포트에 연통 결합되되, 상기 중공 회전 샤프트에 결합된 일단이 회전될 때 상기 T커플러에 결합된 타단이 회전되지 않도록 구성된 로터리 조인트;를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 플라즈마 튜브 전극은 상기 가스 공급 및 전극 튜브와 전기 절연체를 사이에 두고 결합되며, 상기 가스 공급 및 전극 튜브와 금속제의 중공 핀으로 연결된다.
또한, 본 발명의 상기 회전 베이스 플레이트의 플레이트 홀 내측에는 상기 가스 공급 및 전극 튜브를 감싸는 형태로 다공성의 필터가 구비되어서 상기 회전 진공 챔버의 배기시 상기 회전 진공 챔버 내의 시료가 외부로 유출되는 것을 방지한다.
본 발명은, 회전 진공 챔버가 회전 베이스 플레이트 및 중공 회전 샤프트와 동일한 회전축상에서 회전되므로, 회전 진공 챔버에 동력을 제공하기 위한 복잡한 구성이 필요치 않은 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 내주연에 교반 날개가 돌출 형성되어 회전 진공 챔버의 회전시 수용된 시료가 원활히 교반되며 전체적으로 균일하게 플라즈마 처리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 타측 내면에 경사 구배가 형성되어 시료의 배출이 용이하고, 일측면에 투명 재질의 윈도우가 구비되어 외부에서 내부의 상황을 관측 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버의 타단 외주연에 림이 형성되고, 회전 베이스 플레이트에 로킹 블록이 구비되어서, 로킹 블록을 이용하여 회전 진공 챔버를 고정하므로, 회전 진공 챔버의 탈착이 간편한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 중공 회전 샤프트가 로터리 조인트에 의해 진공 펌프 등의 구성과 연결되므로, 중공 회전 샤프트와 로터리 조인트를 통해 회전 진공 챔버 내부와 직접 연결되면서도 회전에 제약을 받지 않아 회전 진공 챔버에 음압을 형성하기 위하여 회전 진공 챔버 외측에 별도의 외부 진공 챔버가 불필요한 효과가 있다.
도 1 은 종래의 플라즈마 처리 장치의 단면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치의 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치의 회전 진공 챔버의 절개 사시도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치의 부분 분리 절개 사시도.
이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 지면으로부터 세워진 방향으로 고정 설치되며 프레임 홀이 관통 형성된 판형의 지지 프레임(100)과, 지지 프레임(100)의 프레임 홀에 회전 가능하게 장착되며 중앙에 플레이트 홀이 형성된 회전 베이스 플레이트(110)와, 원통형으로 형성되어 내부가 플레이트 홀에 연통되도록 회전 베이스 플레이트(110)의 타측면에 결합되며, 외부의 동력 제공 장치로부터 회전 동력을 제공받아 회전되어서 회전 베이스 플레이트(110)를 회전시키는 중공 회전 샤프트(300)와, 타단이 회전 베이스 플레이트(110) 일측면에 탈착 가능하게 장착되어 회전 베이스 플레이트(110)와 함께 회전되며, 중공된 내부를 갖도록 구성되어 내부에 시료가 수용되되 타단 중심부에 챔버 홀(220)이 개구되어 챔버 홀(220)이 플레이트 홀과 연통되는 회전 진공 챔버(200)와, 회전 베이스 플레이트(110)의 타측 방향에서 플레이트 홀 및 챔버 홀(220)을 차례로 관통하여 회전 진공 챔버(200)의 내부로 삽입되는 가스 공급 및 전극 튜브(400)와, 회전 진공 챔버(200)의 내측에 구비되며, 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 일단에 삽입 장착되어 가스 공급 및 전극 튜브(400)로부터 공급되는 가스를 회전 진공 챔버(200)의 내측으로 방출하고 가스 공급 및 전극 튜브(400)로부터 공급되는 전기를 이용하여 회전 진공 챔버(200)의 내주연과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 튜브 전극(410)을 포함하여 구성된다.
지지 프레임(100)은, 회전 베이스 플레이트(110)가 회동 가능하게 장착될 수 있도록 장착대 역할을 하며, 이를 위하여 판형으로서 지면으로부터 세워진 방향으로 고정 설치되며 프레임 홀이 관통 형성된다.
프레임 홀에는 회전 베이스 플레이트(110)가 회동 가능하게 장착되며, 프레임 홀의 내주연과 회전 베이스 플레이트(110)의 사이에는 베어링 등이 구비될 수 있다.
회전 베이스 플레이트(110)는, 회전 진공 챔버(200)가 일측면에 탈착될 수 있도록 장착면을 제공함과 동시에 회전 진공 챔버(200)와 함께 회전됨으로써 회전 진공 챔버(200)에 회전 구동력을 제공하는 역할을 한다.
이러한 회전 베이스 플레이트(110)의 일측면에는 회전 진공 챔버(200)가 탈착 가능하게 장착되고, 타측면은 중공 회전 샤프트(300)와 결합된다. 이때, 중공 회전 샤프트(300)는 회전 베이스 플레이트(110)와 용접 등으로 완전히 결합되는 반면, 회전 진공 챔버(200)는 탈착 가능한 형태로 장착되기 때문에, 회전 진공 챔버(200)의 결합시 결합부의 밀폐를 위하여 환형의 오링(112)이 회전 베이스 플레이트(110)의 일측면 또는 회전 진공 챔버(200)의 타측면에 구비될 수 있다.
한편, 회전 베이스 플레이트(110)의 중앙부는 관통되어 플레이트 홀이 형성되며, 플레이트 홀을 통하여 회전 진공 챔버(200)와 중공 회전 샤프트(300)가 연통되어서 가스 공급 및 전극 튜브(400)가 삽입되거나 또는 회전 진공 챔버(200) 내부의 배기를 할 수 있도록 구성된다.
그리고, 회전 베이스 플레이트(110)와 회전 진공 챔버(200)의 결합을 위하여 회전 베이스 플레이트(110)의 일측면에는 로킹 블록(111)이 구비된다. 로킹 블록(111)은 회전 진공 챔버(200)가 장착되는 부분의 외측에서 플레이트 홀의 중심부를 향하여 슬라이딩 가능하게 구성되며, 중심부 방향의 단부가 역경사지게 형성된다. 즉, 중심부 방향의 단부가 회전 베이스 플레이트(110)의 일측면에 접한 부분으로부터 멀어질수록 더 중심부 방향으로 돌출되는 형태인 것이다. 이러한 로킹 블록(111)은 중심부 방향으로 슬라이딩되었을 때 하술할 회전 진공 챔버(200)의 외주연에 형성된 림(230)의 내측으로 삽입되어 회전 진공 챔버(200)를 고정하게 된다.
중공 회전 샤프트(300)는, 회전 베이스 플레이트(110)에 회전 구동력을 전달하고 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 회전 진공 챔버(200)로의 진입로를 제공하며 회전 진공 챔버(200)의 배기 가스를 진공 펌프에 제공하는 역할을 한다.
이를 위하여 중공 회전 샤프트(300)는 원통형으로 형성되어 내부가 플레이트 홀에 연통되도록 회전 베이스 플레이트(110)의 타측면에 결합되며, 외부의 동력 제공 장치로부터 회전 동력을 제공받아 회전되어서 회전 베이스 플레이트(110)를 회전시키게 된다.
중공 회전 샤프트(300)는 일단이 회전 베이스 플레이트(110)에 용접 등으로 견고히 밀폐 고정되고, 타단은 로터리 조인트(310)에 연통 결합된다.
중공 회전 샤프트(300)는 외주연이 풀리, 기어, 벨트 등으로 외부의 모터와 연결되어 회전 동력을 제공받으며, 회전 베이스 플레이트(110)와 결합된 상태이므로 회전 베이스 플레이트(110)와 함께 회전되고, 회전 베이스 플레이트(110)는 회전 진공 챔버(200)와 결합된 상태이므로 결과적으로 회전 진공 챔버(200)도 중공 회전 샤프트(300)와 함께 회전되는 구조이다.
회전 진공 챔버(200)는, 시료를 수용하여 교반하면서 시료가 플라즈마에 의해 처리될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위하여 타단이 회전 베이스 플레이트(110)의 일측면에 탈착 가능하게 장착되고, 회전 베이스 플레이트(110)와 함께 회전되며, 중공된 내부를 갖도록 구성되어 내부에 시료가 수용되되 타단 중심부에 챔버 홀(220)이 개구되어 챔버 홀(220)이 플레이트 홀과 연통되도록 구성된다.
그리고, 챔버 홀(220)을 통해 가스 공급 및 전극 튜브(400)가 인입되어 회전 진공 챔버(200)의 내부에서 플라즈마 튜브 전극(410)과 결합된다. 이러한 플라즈마 튜브 전극(410)을 통해 가스 공급 및 전극 튜브(400)로부터 제공된 가스가 회전 진공 챔버(200) 내부로 방출되고, 플라즈마 튜브 전극(410)의 표면에 전기가 공급되면서 회전 진공 챔버(200) 내주연과의 사이에 플라즈마를 형성하면서 시료가 처리되게 된다.
회전 진공 챔버(200)는 회전시에 수용된 시료가 내주연을 따라 이동되다가 중력에 의해 낙하하면서 교반되게 되는데, 이때 시료가 구르지 않고 단순히 미끄러지기만 하여 교반이 안될 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 회전 진공 챔버(200)는 내주연으로부터 돌출되는 복수의 교반 날개(210)가 형성되어 시료가 원활히 교반될 수 있도록 구성된다. 교반 날개(210)는 회전축과 평행한 형태로 구성될수도 있고 또는 회전축에 대하여 사선 형태로 구성될수도 있다. 또는 교반 날개(210)가 길게 이어진 형태가 아닌 짧은 형태의 회전 날개들이 상호 지그재그 형태로 배열되도록 구성될수도 있다.
한편, 회전 진공 챔버(200)는 타측 내면, 즉, 챔버 홀(220)이 형성된 단부의 내측면의 형상이 챔버 홀(220)을 향하여 경사 구배로 형성되고, 반대측 일면에 투명 재질의 윈도우(240)가 구비되어서 외부로부터 내부의 관측이 가능하도록 구성된다. 타측 내면의 경사 구배는 회전 진공 챔버(200)를 회전 베이스 플레이트(110)로부터 탈거하여 기울였을 때 내부의 시료가 회전 진공 챔버(200)의 외측으로 용이하게 배출될 수 있도록 45도 내지 85도인 것이 바람직하다. 그리고 윈도우(240)는 회전 진공 챔버(200)의 내부 시료 및 플라즈마 발생 상황을 외부에서 관찰할 수 있도록 하는 역할을 한다.
또한, 회전 진공 챔버(200)의 타측 외주연에는 내측 방향으로 인입된 림(230)이 형성된다. 림(230)은 환형으로 외주연 전체에 형성될수도 있고, 또는, 회전 베이스 플레이트(110)의 로킹 블록(111)이 구비된 방향에만 형성될수도 있다. 이러한 림(230)에 로킹 블록(111)의 중심부측 단부가 삽입되어 회전 진공 챔버(200)를 회전 베이스 플레이트(110)에 견고히 장착할 수 있게 된다. 이때, 림(230)의 형상 역시 타측 방향으로부터 일측 방향으로 경사지게 형성될 수 있는데, 로킹 블록(111)이 중심부 방향으로 슬라이딩될수록 회전 진공 챔버(200)를 회전 베이스 플레이트(110) 방향으로 가압할 수 있도록 림(230)의 경사도는 로킹 블록(111)의 중심부측 단부가 이루는 경사도보다 더 작은 경사도를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 로킹 블록(111)의 중심부측 단부의 경사면 중 중심부에 가까운 부분이 림(230)의 경사면에 접함으로써 로킹 블록(111)을 중심부 방향으로 슬라이딩시킬수록 림(230)이 회전 베이스 플레이트(110) 방향으로의 가압력을 받을 수 있도록 구성되는 것이다.
가스 공급 및 전극 튜브(400)는, 회전 진공 챔버(200)의 내측으로 가스를 공급하고 플라즈마 생성을 위한 전기를 공급하는 역할을 하며, 이를 위하여 회전 베이스 플레이트(110)의 타측 방향에서 플레이트 홀 및 챔버 홀(220)을 차례로 관통하여 회전 진공 챔버(200)의 내부로 삽입되도록 구성된다.
가스 공급 및 전극 튜브(400)는 플라즈마 워킹 가스와 플라즈마 발생을 위한 RF 전원을 플라즈마 튜브 전극(410)에 제공하며, 외부의 플라즈마 전원 장치 및 가스 공급 장치에 연결된다.
가스 공급 및 전극 튜브(400)의 단부는 금속제인 플라즈마 튜브 전극(410)의 중심에 삽입되며, 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 외주연과 플라즈마 튜브 전극(410)의 내주연 사이에는 전기 절연체가 채워진다. 그리고, 가스 공급 및 전극 튜브(400)와 플라즈마 튜브 전극(410)은 금속제의 중공 핀으로 연결되어 전기가 통할 수 있도록 구성된다.
이러한 가스 공급 및 전극 튜브(400)는 하술할 T커플러(320)를 지나 로터리 조인트(310)를 지나 중공 회전 샤프트(300)와 회전 베이스 플레이트(110)를 관통하여 회전 진공 챔버(200)의 내부로 인입되는데, 이때 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 외주연은 회전 베이스 플레이트(110)의 플레이트 홀 내주연과 이격된 상태가 된다. 따라서, 회전 진공 챔버(200)의 가스를 배기할 때에 회전 진공 챔버(200) 내의 시료가 가스에 딸려서 유출되지 않도록 회전 진공 챔버(200)의 내주연과 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 내주연 사이에 가스 공급 및 전극 튜브(400)를 감싸는 형태로 다공성의 필터(113)가 구비된다.
플라즈마 튜브 전극(410)은, 금속재의 원통형으로 형성되어 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 외측으로 삽입된다. 이러한 플라즈마 튜브 전극(410)과 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 사이에는 전기 절연체가 위치되며, 플라즈마 튜브 전극(410)과 가스 공급 및 전극 튜브(400)는 금속성의 중공핀으로 서로 연결된다.
플라즈마 튜브 전극(410)은 하나 이상의 가스 분출구가 형성되어 가스 공급 및 전극 튜브(400)로부터 공급된 가스를 회전 진공 챔버(200)의 내측으로 분출할 수 있도록 구성된다.
플라즈마 튜브 전극(410)은 가스 공급 및 전극 튜브(400)로부터 제공된 전원이 공급되어서 회전 진공 챔버(200)의 내주연과의 사이에 플라즈마를 형성하고, 이에 따라 회전 진공 챔버(200)에 수용된 시료가 플라즈마에 의해 처리되게 된다.
한편, 회전 진공 챔버(200) 내부의 가스를 외부로 배출하기 위하여 진공 펌프가 구비된다. 그러나, 진공 펌프의 음압을 회전 진공 챔버(200) 내부로 제공하기 위해서는 진공 펌프가 중공 회전 샤프트(300)와 연통되어야 하는데, 중공 회전 샤프트(300)가 회전중에 있으므로 진공 펌프를 중공 회전 샤프트(300)에 곧바로 결합될수는 없다.
따라서, 중공 회전 샤프트(300)가 회전되더라도 그 타측 방향의 구성들은 회전하지 않아도 되도록 로터리 조인트(310)가 구비된다.
로터리 조인트(310)는 일측 방향과 타측 방향이 밀폐되면서 상호 회전되는 구조로서, 일단이 중공 회전 샤프트(300)에 연통 결합되고 타단이 T커플러(320)의 제 3 포트에 연통 결합된다.
이때, T커플러(320)는 3개의 포트가 내부에서 연통되는 연결 부재로서, 제 1 포트로는 진공 펌프가 연통되고, 제 2 포트로는 가스 공급 및 전극 튜브(400)가 결합되고, 제 3 포트로는 로터리 조인트(310)가 연통 결합되어서, 가스 공급 및 전극 튜브(400)가 로터리 조인트(310)를 지나 회전 진공 챔버(200)에 이르도록 하면서도 회전 진공 챔버(200)와 진공 펌프가 연통될 수 있도록 하는 역할을 한다.
따라서, 로터리 조인트(310)에 의해 중공 회전 샤프트(300)가 회전하더라도 로터리 조인트(310)의 타단에 결합된 T커플러(320), 가스 공급 및 전극 튜브(400) 및 진공 펌프가 회전되지 않게 된다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 사용 상태를 살펴보면, 먼저 플라즈마 처리를 하고자 하는 초미세분말(나노파우더) 부터 수 mm 크기의 시료를 회전 진공 챔버(200)의 내부에 수용시킨다. 그리고, 회전 진공 챔버(200)를 회전 베이스 플레이트(110)에 밀착시킨 후 로킹 블록(111)을 중심부 방향으로 슬라이딩시켜 회전 베이스 플레이트(110)와 회전 진공 챔버(200)가 단단히 고정되도록 한다.
이후 진공 펌프를 구동하여 회전 진공 챔버(200) 내부의 공기를 배출함으로써 회전 진공 챔버(200) 내부의 베이스 압력을 10-5 torr 에서 10-2 torr 범위로 유지시킨다.
그리고, 가스 공급 및 전극 튜브(400)를 통하여 워킹 가스를 공급하여 회전 진공 챔버(200) 내부의 압력을 10-2 torr 에서 1 torr 범위내로 유지시킨 후 가스 공급 및 전극 튜브(400)를 통해 플라즈마 튜브 전극(410)에 교류 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.
이후 외부 동력 장치를 구동하여 중공 회전 샤프트(300)를 회전시키면 회전 진공 챔버(200)가 회전하며 시료가 교반 및 플라즈마 처리되어 시료의 모든 면이 균일하게 플라즈마 처리되게 된다.
시료의 플라즈마 처리 과정이 완료되면 가스 공급 및 전극 튜브(400)의 가스 공급 및 전원 공급을 중지시킨 후 진공 펌프를 구동하여 회전 진공 챔버(200) 내부의 가스를 배기하게 된다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 회전 진공 챔버(200)가 회전 베이스 플레이트(110) 및 중공 회전 샤프트(300)와 동일한 회전축상에서 회전되므로, 회전 진공 챔버(200)에 동력을 제공하기 위한 복잡한 구성이 필요치 않은 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버(200)의 내주연에 교반 날개(210)가 돌출 형성되어 회전 진공 챔버(200)의 회전시 수용된 시료가 원활히 교반되며 전체적으로 균일하게 플라즈마 처리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버(200)의 타측 내면에 경사 구배가 형성되어 시료의 배출이 용이하고, 일측면에 투명 재질의 윈도우(240)가 구비되어 외부에서 내부의 상황을 관측 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 회전 진공 챔버(200)의 타단 외주연에 림(230)이 형성되고, 회전 베이스 플레이트(110)에 로킹 블록(111)이 구비되어서, 로킹 블록(111)을 이용하여 회전 진공 챔버(200)를 고정하므로, 회전 진공 챔버(200)의 탈착이 간편한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 중공 회전 샤프트(300)가 로터리 조인트(310)에 의해 진공 펌프 등의 구성과 연결되므로, 중공 회전 샤프트(300)와 로터리 조인트(310)를 통해 회전 진공 챔버(200) 내부와 직접 연결되면서도 회전에 제약을 받지 않아 회전 진공 챔버(200)에 음압을 형성하기 위하여 회전 진공 챔버(200) 외측에 별도의 외부 진공 챔버가 불필요한 효과가 있다.
100 : 지지 프레임 110 : 회전 베이스 플레이트
111 : 로킹 블록 112 : 오링
113 : 필터
200 : 회전 진공 챔버 210 : 교반 날개
220 : 챔버 홀 230 : 림
240 : 윈도우
300 : 중공 회전 샤프트 310 : 로터리 조인트
320 : T커플러
400 : 가스 공급 및 전극 튜브 410 : 플라즈마 튜브 전극

Claims (7)

  1. 지면으로부터 세워진 방향으로 고정 설치되며 프레임 홀이 관통 형성된 판형의 지지 프레임;
    상기 지지 프레임의 상기 프레임 홀에 회전 가능하게 장착되며 중앙에 플레이트 홀이 형성된 회전 베이스 플레이트;
    원통형으로 형성되어 내부가 상기 플레이트 홀에 연통되도록 상기 회전 베이스 플레이트의 타측면에 결합되며, 외부의 동력 제공 장치로부터 회전 동력을 제공받아 회전되어서 상기 회전 베이스 플레이트를 회전시키는 중공 회전 샤프트;
    타단이 상기 회전 베이스 플레이트 일측면에 탈착 가능하게 장착되어 상기 회전 베이스 플레이트와 함께 회전되며, 중공된 내부를 갖도록 구성되어 내부에 시료가 수용되되 타단 중심부에 챔버 홀이 개구되어 상기 챔버 홀이 상기 플레이트 홀과 연통되는 회전 진공 챔버;
    상기 회전 베이스 플레이트의 타측 방향에서 상기 플레이트 홀 및 상기 챔버 홀을 차례로 관통하여 상기 회전 진공 챔버의 내부로 삽입되는 가스 공급 및 전극 튜브;
    상기 회전 진공 챔버의 내측에 구비되며, 상기 가스 공급 및 전극 튜브의 일단에 삽입 장착되어 상기 가스 공급 및 전극 튜브로부터 공급되는 가스를 상기 회전 진공 챔버의 내측으로 방출하고 상기 가스 공급 및 전극 튜브로부터 공급되는 전기를 이용하여 상기 회전 진공 챔버의 내주연과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 튜브 전극;
    진공 펌프;
    3개의 포트가 내부에서 연통되도록 구성되어 상기 진공 펌프에 제 1 포트가 연통 결합되고, 상기 가스 공급 및 전극 튜브에 제 2 포트가 연통 결합되는 T커플러;
    일단이 상기 중공 회전 샤프트에 연통 결합되고, 타단이 상기 T커플러의 제 3 포트에 연통 결합되되, 상기 중공 회전 샤프트에 결합된 일단이 회전될 때 상기 T커플러에 결합된 타단이 회전되지 않도록 구성된 로터리 조인트;
    를 포함하는 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 진공 챔버는 내주연으로부터 돌출되는 복수의 교반 날개가 형성된 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 진공 챔버는 타측 내면의 형상이 챔버 홀을 향하여 경사 구배로 형성되고, 일면에 투명 재질의 윈도우가 구비되어 외부로부터 내부의 관측이 가능한 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 진공 챔버는 타측 외주연으로부터 내측 방향으로 인입된 림이 형성되고,
    상기 회전 베이스 플레이트의 일측면에는 중심부를 향하여 슬라이딩 가능하게 구비되되 중심부 방향의 단부가 역경사지게 형성된 복수의 로킹 블록이 구비되어서,
    상기 로킹 블록이 중심부를 향하여 슬라이딩되었을 때 중심부 방향의 단부가 상기 림의 내측으로 삽입되어 상기 회전 진공 챔버와 상기 회전 베이스 플레이트가 결합되는 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 튜브 전극은 상기 가스 공급 및 전극 튜브와 전기 절연체를 사이에 두고 결합되며, 상기 가스 공급 및 전극 튜브와 금속제의 중공 핀으로 연결되는 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전 베이스 플레이트의 플레이트 홀 내측에는 상기 가스 공급 및 전극 튜브를 감싸는 형태로 다공성의 필터가 구비되어서 상기 회전 진공 챔버의 배기시 상기 회전 진공 챔버 내의 시료가 외부로 유출되는 것을 방지하는 회전형 진공 챔버 플라즈마 처리 장치.
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