KR200445465Y1 - 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 시료 도입부, 플라즈마 생성부, 분광 검출부 및 보호부를 포함한다. 시료 도입부는 분석 대상물이 이동되는 진공라인에 체결되어 분석 대상물의 일부를 유입 받고, 플라즈마 생성부는 시료 도입부로부터 일부 유입된 분석 대상물을 플라즈마 상태로 형성한다. 분광 검출부는 플라즈마 생성부에서 생성된 분석 대상물의 분체로부터 방출되는 광을 파장별로 검출하고, 보호부는 분광 검출부에 포함된 윈도우를 커버하면서 상기 광을 투과시키는 개구부를 갖는다. 이러한, 구성을 갖는 검출 장치는 다양한 분석 대상체를 높은 감도로 분석하는 것이 가능할 뿐만 아니라 휴대성 및 반도체 제조설비에 적용하기 용이하다.

Description

플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치{Miniatured Sample Detecting Device Using the Plasma}
본 고안은 플라즈마를 이용한 시료 검출 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 검출 감도의 저하 없이 분석 대상물에 포함된 원자종 및 분자종을 검출할 수 있는 소형화된 검출 장치에 관한 것이다.
이상적인 검출 장치는 분석 결과의 높은 정확도와 정밀도, 낮은 검출 한계, 공존 원소에 의한 낮은 방해 영향, 신속하고 다양한 원소의 분석, 넓은 분석 범위, 시료 처리와 기기 조작의 간편성 등과 같은 조건을 만족시켜야 한다. 오늘날, 산업의 고도화로 특히 석유 화학, 전자, 반도체 등의 산업 분야에서 분석 대상물에 포함된 미량 무기 원소 분석에 대한 까다로운 기술이 많이 요구되고 있다. 또한 환경과 건강에 대한 관심이 증가하면서 임상 및 환경 분야에서 복잡한 매트릭스나 유기 용매 시료 속 원소 분석에 대해 고성능 검출 장치의 활용에 대한 요구가 더욱 증대하고 있다.
상기 분석 대상물에 포함된 원소 분석에 적용되는 고성능 검출 장치인 ICP-AES(ICP-Atomic Emission Spectrometry)나 ICP-MS(ICP-Mass Spectrometry) 외에도 이온 교환 크로마토그래피(Ion-exchange Chromatography; IC)가 직접 연결된 IC-ICP등이 사용되고 있다. 이러한 검출 장치들은 환경, 임상 그리고 반도체 산업 등에서 필수적으로 요구되는 분석 기술에 적용된다.
특히, ICP-AES는 분석 대상물에 포함되어 있는 측정 가능한 원소들을 빠른 시간 내에 정성 및 정량 분석할 수 있기 때문에 원자 흡수 분광법 등과 비교하여 큰 장점을 가지고 있다. 이 방법의 응용 분야로는 제한된 시료의 분석을 수행하는 임상 시료 및 환경 시료의 분석 등이 있다.
상술한 ICP-AES 분석은 대기압 플라즈마에 의해 분해-들뜸, 이온화된 분석 대상물이 방출하는 분석 종의 빛을 검출기로 검출하는 방법에 의해 수행된다. 그러나, 상술한 검출 장치는 챔버를 포함하고 있기 때문에 큰 부피를 갖는다. 따라서, 상기 ICP-AES 분석 검출 장치는 그 부피로 인해 공간이 협소한 반도체 제조 설비에서 내에 장착되어 배출되는 가스의 성분을 검출하기 어려운 문제점을 갖는다. 또한, 그 크기로 인해 작업자가 휴대하기 어려워 다양한 분야에 발생되는 분석 대상물의 분석에 적용하기에 어려움이 존재한다.
본 고안의 일 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 검출 장치보다 크기가 50% 이상 소형화되고, 분석 대상물의 실시간 모니터링할 수 있는 플라즈마를 이용한 소형화된 신호 검출 장치를 제공하는데 있다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장치는 시료 도입부, 플라즈마 생성부, 분광 검출부 및 보호부를 포함하는 구성을 갖는다. 상기 시료 도입부는 분석 대상물이 이동되는 진공라인에 체결되어 상기 진공 라인으로부터 상기 분석 대상물의 일부 또는 전체를 유입 받는다. 상기 플라즈마 생성부는 분석 대상물이 이동되는 시료 도입부에 체결되고, 상기 시료 도입부로부터 일부 유입된 상기 분석 대상물을 플라즈마 상태로 여기 시켜 상기 분석 대상물의 분체를 형성한다. 상기 분광 검출부는 상기 플라즈마 생성부에 인접되도록 위치하고, 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 분석 대상물의 분체로부터 방출되는 광을 파장별로 검출한다. 상기 보호부는 상기 분광 검출부에 분체가 흡착되어 상기 분광 검출부의 검출 감도가 감소되는 것을 방지하기 위해 상기 분광 검출부에 포함된 윈도우를 커버하면서 상기 광을 투과시키는 개구부를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 시료 도입부와 상기 플라즈마 생성부는 상기 제1 플랜지에 의해 체결되고, 상기 플라즈마 생성부와 상기 분광 검출부는 상기 제2 플랜지에 의해 체결되는 구조를 갖는다.
또한, 상기 시료 검출 장치는 상기 시료 도입부 내부에 일부 삽입되어 상기 진공 라인에 체결된 시료 도입부 내에서 흐르는 분석 대상물의 일부를 상기 플라즈마 생성부의 내부로 유입시키는 제1 유로와 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 분석 대상물의 분체를 상기 시료 도입부를 통해 진공라인으로 배출시키는 제2 유로를 포함하는 분석 대상물 유/출입부를 더 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 분석 대상물 유/출입부는 상기 플라즈마 생성부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물을 유입 받는 입구가 형성된 제1 유로를 갖는 유입관과 상기 플라즈마 생성부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물의 분체가 배출되는 출구가 형성된 제2 유로를 갖는 배출관을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
다른 예로서, 상기 분석 대상물 유/출입부는 상기 플라즈마 반응부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 분석 대상물을 유입 받는 입구가 형성된 반구형 실린더 형상의 유로를 갖는 유입관과 상기 유입관이 삽입됨으로 인해 정의되는 제2 유로를 포함하는 배출관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소형화 검출 장치는 상기 분석 대상물 유/출입 부에 포함된 제1 유로에 체결되고, 상기 제1 유로를 통해 유입되는 상기 분석 대상물을 상기 플라즈마 생성부의 중심으로 포커싱 되도록 제공하는 중심채널 형성부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안의 소형화 시료 검출 장치는 부피가 큰 챔버를 포함하고 있지 않아 작업자가 휴대할 수 있을 정도로 경량화 및 소형화된 크기를 가질 수 있다. 따라서, 상기 소형화된 시료 검출 장치를 이용하여 분석 대상체의 분석종을 분석할 경우 공간의 제약이 따르지 않을 뿐만 아니라 작업자가 각각의 설비에서 분석 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 상기 시료 검출 장치는 소형화되었음에도 불구하고 중심채널 형성부, 분석 대상물 유/출입부, 보호부 등의 추가적인 구성요소를 포함하고 있어 기존의 챔버를 갖는 검출 장치와 동일 또는 그 이상의 검출 감도를 갖고 상기 분석 대상물을 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 고안은 여기서 설명되어 지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 오히려, 여기서 개시되는 실시예들은 본 고안의 사상이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 고안의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 고안에 일 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장 치(100)는 크게 분석 대상물을 유입 받는 시료 도입부(110), 도입되는 분석 대상물을 플라즈마 상태로 형성하는 플라즈마 생성부(120), 상기 분석 대상물의 분체로부터 방출되는 광의 세기를 검출하는 분광 검출부(140) 및 상기 분광 검출부에 포함된 윈도우를 커버하는 보호부(160)등을 포함하는 구성을 갖는다.
상술한 구성을 갖는 소형화된 시료 검출 장치(100)는 분석 대상물을 포함하는 분석 대상물이 이동되는 진공라인(50)에 체결되어 상기 분석 대상물의 분석종을 그 종류 및 그 함량을 검출한다. 본 고안의 일 실시예에 따른 상기 시료 도입부(110)는 분석 대상물이 이동되는 진공라인(50)에 체결되고, 상기 진공라인(50)에서 흐르는 분석 대상물의 샘플을 상기 플라즈마 생성부로 제공하는 역할을 한다. 일 예로서, 상기 진공라인(50)은 반도체 소자를 제조하기 위한 플라즈마 식각 장치, 물리기상 증착 장치, 화학기상 증착 장치, 원자층 증착 장치 등과 같은 설비에서의 가스 배출라인(50)에 해당한다. 따라서, 상기 분석 대상물은 반도체 제조공정 또는 세정 공정에서 발생되는 배기가스인 것이 바람직하다. 일 예로서, 상기 시료 도입부는 T 자형 상을 갖는 관 또는 곁가지형 구조를 갖는 관을 사용할 수 있다.
플라즈마 생성부(120)는 상기 분석 대상물의 샘플을 유입시키는 시료 도입부(110)에 제1 플랜지(112)에 의해 체결되고, 상기 시료 도입부(110)로부터 일부 도입되는 분석 대상물에 유도 전력을 인가하여, 상기 분석 대상물을 플라즈마 상태로 여기 시켜 특정 파장을 갖는 분석 대상물의 분체들을 형성하는 유닛이다.
구체적으로 플라즈마 생성부(120)는 도입되는 분석 대상물을 플라즈마 상태로 형성하기 위해 플라즈마 생성관(122)을 감싸는 로드 코일(Load Coil;124)를 포 함한다. 특히, 상기 플라즈마 생생부는 상기 로드 코일(124)에 파워를 인가하기 위한 매칭 박스(126) 및 RF 발진기(128)를 더 포함할 수 있다. 상기한 플라즈마 생성관(122)은 석영 또는 세라믹 또는 사파이어로 제작된 것이 바람직하다.
즉, RF 전력(파워)이 인가되는 로드 코일이 권취된 플라스마 생성부(120)는 그 내부로 도입되는 분석 대상물을 플라스마 상태로 여기 시킨다. 이때의 상기 플라즈마 생성부(120)의 내부 압력은 자체적으로 결정되는 것이 아니라 진공 라인에 연결된 진공펌프의 작동에 의한 상기 진공라인의 내부 압력에 따라 결정된다. 상기 인가되는 RF 전력에 의해 형성된 플라즈마는 상기 분석 대상물에 포함된 분석물과 아르곤 가스를 각종 원자, 이온, 라디칼, 분자 등으로 쪼개진 분석물의 분체를 포함한다. 상기 분체는 각 종의 상태에 따라 각각의 성분의 특성에 대응되는 광을 방출하게 된다. 즉, 상기 광은 각종 이온, 라디칼 등이 에너지를 받아 여기 상태로 존재하다가 기저 상태로 되면서 에너지가 방출됨으로 인해 형성된다.
본 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장치(100)는 상기 제1 플랜지(112)에 결합되어 상기 시료 도입부(110)로 유입되는 분석 대상물을 상기 플라즈마 생성부(120) 내부로 원활하게 유입시키는 동시에 플라즈마 상태를 대상물을 진공 라인(120)으로 배출시키는 시료 샘플러(130)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 분석 대상물의 도입을 저 농도로 유입시켜 검출 감도를 향상시킬 수 있는 시료 샘플러인 유/출입부(130)를 더 포함한다.
구체적으로, 상기 분석 대상물의 유/출입부(130)는 그 하단에 형성된 걸림턱에 의해 상기 제1 플랜지(112)에 결합되고, 그 상부가 시료 도입부(110) 내부로 삽 입되는 구조 갖는다. 특히, 상기 분석 대상물 유/출입부(130)는 상기 시료 도입부(110)에서 흐르는 분석 대상물의 일부를 저 농도로 상기 플라즈마 생성부(120)의 내부로 유입시키는 제1 유로(미도시)와 상기 플라즈마 생성부(120)에서 생성된 분석 대상물의 분체를 상기 시료 도입부(110)를 통해 진공라인으로 배출시키는 제2 유로(미도시)를 포함하는 구조를 갖는다.
또한, 본 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장치(100)는 상기 시료 도입부(110)에서 유입되는 분석 대상물을 상기 플라즈마 생성부(120)의 중심으로 포커싱 되도록 제공하는 유체 중심채널(Central channel) 형성부(150)를 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 유체의 중심채널 형성부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 깔때기 형상을 가질 수 있다.
분광 검출부(140)는 상기 플라즈마 생성부(120)에 인접되도록 위치하고, 상기 플라즈마 생성부(120)에서 생성된 상기 분석 대상물의 분체로부터 방출되는 광을 파장별로 검출할 수 있다.
구체적으로 상기 분광 검출부(140)는 제2 플랜지(114)에 의해 상기 플라즈마 생성부(120)와 체결되고, 윈도우(142), 집광(collimating)렌즈(144), 광 센서(146) 및 신호 변환부(transducer;미도시)를 포함하는 구성을 갖는다.
상기 윈도우(142)는 진공을 유지하며 광 신호를 분광 검출부로 통과시키기 위한 유닛으로 상기 분석 대상체의 분체에서 생성된 광을 투과할 수 있는 유리, 석영 또는 사파이어 재질을 갖는다. 상기 집광 렌즈(144)는 상기 분석 대상체의 분체에서 생성된 광을 평행한 광을 갖도록 조준하여 상기 광 센서(146)로 광이 제공되 도록 한다.
상기 광 센서(146)는 상기 집광 렌즈(144)를 통해 유입된 광을 파장별로 분석한다. 상기 광 센서(146)의 예로서는 광 증폭관(Photo Multiplier Tube) 및 CCD(Charge Coupled Device) 등을 예를 들 수 있다, 특히, 상기 광 센서(146)는 UV 영역과 가시광선 영역의 파장 대에서 상기 분석 대상체에 포함된 분석물의 피크 변화를 실시간 동시 검출이 가능한 CCD(Charge Coupled Device)센서인 것이 바람직하다. 상기 광 센서(146)에 의해 검출된 광은 피코암메터(Pico-Ammeter)와 같은 신호 변환부를 사용하여 전류로 전환하고, 전류로 전환된 데이터를 처리하여 측정되는 광의 세기를 측정할 수 있다. 또한, 상기 분광 검출부는 파장 분산을 위해서는 단색화 또는 다색화 장치를 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 광센서가 CCD 검출기일 경우 다색화 장치가 일체화 되며 자체 A/D 컨버터로 바로 디지털 신호처리가 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 광센서가 CCD 검출기일 경우 크기가 작아 플라즈마 생성부에 일체형 형태로 직접 장착이 가능하며, 상기 플라즈마 생성부와 분리될 경우 광섬유(optical fiber)에 의해 집광렌즈와 연결될 수 있다.
상기 보호부(160)는 상기 윈도우(142)를 커버하도록 상기 분광 검출기에 채결된다. 상기 보호부(160)는 상기 분광 검출장치에 윈도우에 상기 플라즈마 생태로 여기된 분석 대상물의 분체가 흡착되는 현상을 방지할 뿐만 아니라 플라즈마에 의해 윈도우가 손상되는 것을 방지할 수 있어 시료의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로 상기 보호부(160)는 개구가 형성된 콘(Cone)형상, 개구가 형성된 반구 형상, 개구가 형성된 삼각 형상을 갖는다. 상기 보호부(160)의 형상은 별도로 표시하지 않고 생략한다. 본 실시예에서는 상기 보호부(160)는 개구가 형성된 콘 형상을 갖는 것이 바람직하고, 그 내부는 공간이 존재한다. 일 예로서, 상기 소형화된 시료 검출 장치는 상기 보호부 내부로 불활성 가스를 제공하는 가스 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 공급부를 통해 제공되는 불활성 가스는 상기 플라즈마 발생관 내부를 세정할 수 있다.
또한, 일 예로서 상기 소형화된 시료 검출 장치(100)는 상기 분석 대상물의 검출 감도를 향상시키기 위해 상기 분광 검출부(140)의 내부 및 윈도우(142)의 온도를 약 50 내지 500℃로 상승시키는 히터(미도시) 또는 열선(미도시)을 더 포함할 있다. 바람직하게는 상기 히터는 약 50 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열할 수 있다.
상기 히터 또는 열선은 상기 플라즈마 생성관(122)을 가열할 수 있도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 히터 또는 열선은 상기 분광 검출부(140)의 윈도우(142) 및 집광 렌즈(146)를 가열하기 위해 분광 검출부의 하우징 내에 구비될 수 있다. 상기 히터 또는 열선에 의한 가열은 플라즈마 발생부(120)와 윈도우(142)의 가열이 주 대상이며 상기 가열에 의해 상기 윈도우에 불순물이 증착의 최소 및 검출 신호의 안정화 등을 목적으로 한다.
상술한 구성들을 갖는 시료 검출 장치(100)는 챔버를 포함하지 않아 길이 약 40 내지 300mm이고, 높이가 40 내지 200mm으로 충분히 소형화될 수 있기 때문에 휴대성이 용이할 뿐만 아니라 협소한 공간을 반도체 제조설비 내에 적용될 수 있다. 바람직하게는 시료 검출 장치(100)는 길이가 150 내지 200mm이고, 높이가 90 내지 180mm로 소형화 될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 따른 소형화된 시료 검출 장치에 적용되는 중심채널 형성부를 나타내는 도이다.
도 2를 참조하면, 상기 유체의 중심채널 형성부(150)는 진공 라인에서 유입되는 분석 대상물을 집중시키는 몸체(152)와 상기 몸체에 의해 집중된 분석 대상물을 상기 플라즈마 생성부(120)의 중심으로 포커싱 되도록 유입시키는 노즐(154)을 포함한다. 일 예로서, 상기 유체 중심채널 형성부(150)의 몸체(152)와 상기 노즐(152)이 일체형으로 체결된 일체형 구조 또는 상기 몸체(152)와 노즐(154)이 분리되는 분리형 구조를 가질 수 있다.
따라서, 상기 유체 중심채널 형성부(150)에 의해 상기 분석 대상물이 플라즈마 생성부(120)의 중심으로 제공됨으로 인해 상기 플라즈마 생성부(120)의 내부 중심에는 분석 대상물의 플라즈마 채널(channel)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 생성부(120) 내에서 상기 분석 대상물의 플라즈마 채널의 형성으로 인해 상기 분광 검출부(140)에 의해 검출되는 분석 대상물의 분석종의 검출 감도는 약 30 내지 80% 향상될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 시료 검출 장치에 적용되는 본 고안의 일 실시예 따른 유/출입부를 나타내는 도이다.
도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 상기 유/출입부(130a)는 입구(132a)를 갖는 유입관(134a)과, 출구(136a)를 갖는 배출관(138a)을 포함하는 이중관의 구성을 갖는다.
구체적으로 상기 유입관(134a)은 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물을 유입 받는 입구(132a)가 형성되어 있고, 상기 입구(132a)를 통해 분석 대상물이 유입되는 제1 유로를 갖는다. 상기 유입관(134a)은 실린더 형상을 갖고, 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에 해당하는 제1 단부는 폐쇄되어 있는 반면에 상기 플라즈마 생성부와 마주보는 제2 단부는 오픈된 구조를 갖는다. 특히, 상기 유입관(134a)에 형성된 입구(132a)는 상기 시료 도입부(110) 내에서 흐르는 분석 대상물의 진행 방향과 마주보도록 형성되어 있다.
상기 배출관(138a)은 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에서 상기 플라즈마 상태로 여기된 분석 대상물의 분체가 배출되는 출구(136a)가 형성되어 있고, 상기 출구(136a)를 통해 분석 대상물이 배출되는 제2 유로를 갖는다. 상기 배출관(138a)은 실린더 형상을 갖고, 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에 해당하는 제1 단부는 폐쇄되어 있는 반면에 상기 플라즈마 생성부(120)와 마주보는 제2 단부는 오픈된 구조를 갖는다. 특히, 상기 배출관(138a)에 형성된 출구(136a)는 상기 플라즈마 생성부에서 플라즈마 상태로 여기된 분석 대상물이 상기 진공라인을 통해 용이하게 배출되도록 하기 위해 흐르는 분석 대상물의 진행 방향과 대응되도록 형성되어 있다. 일 예로서, 상기 이중관 구조를 갖는 유/출입부(130a)는 단일관 내부에 격벽을 형성함으로서 형성될 수 있다. 즉, 상기 유입관(134a)과 상기 배출관(138a)은 상기 단일관 내부에 격벽을 형성함으로서 정의될 수 있다. 일 예로서, 상기 유/출입부(130a)의 외 측면에는 상기 제1 플랜지(112) 또는 플라즈마 생성부에 체결될 수 있는 걸림턱과 오링이 존재한다.
도 4는 도 1 에 도시된 시료 검출 장치에 적용되는 본 고안의 다른 실시예 따른 유/출입부를 나타내는 도이다.
도 4를 참조하면, 본 고안의 다른 실시예에 따른 유/출입부(130b)는 입구를 갖는 유입관(134b) 및 양측단이 오픈된 구조를 갖는 배출관(138b)을 포함하는 이중관 구조를 갖는다. 구체적으로 상기 유입관은(134b) 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물을 유입 받는 입구(132b)가 형성되어 있고, 상기 입구(132b)를 통해 분석 대상물이 유입되는 제1 유로를 갖는다. 상기 유입관(134b)은 반구형 실린더 형상을 갖고, 상기 시료 도입부(110)에 삽입되는 부분에 해당하는 제1 단부는 폐쇄되어 있는 반면에 상기 플라즈마 생성부와 마주보는 제2 단부는 오픈된 구조를 갖는다. 특히, 상기 유입관(134b)에 형성된 입구(132b)는 상기 시료 도입부(110) 내에서 흐르는 분석 대상물의 진행 방향과 마주보도록 형성되어 있다.
상기 배출관(138b)은 원형의 실린더 형상을 갖는 관으로 상기 유입관(134b)의 길이보다 짧고, 상기 유입관(134b)이 삽입 또는 체결될 수 있는 직경을 갖는다. 특히, 상기 배출관(138b)은 상기 유입관(134b)이 삽입 또는 체결됨 인해 정의되는 제2 유로를 갖는다. 즉, 상기 제2 유로는 상기 배출관(138b)에 상기 유입관(134b)이 삽입 또는 체결되고 남은 여분의 공간으로서 상기 플라즈마 생성부(120)에서 생성된 대상물의 분체가 상기 시료 도입부(110)를 통해 상기 진공라인으로 배출되는 통로이다. 일 예로서, 상기 배출관(138b)의 외 측면에는 상기 제1 플랜지(112) 또는 플라즈마 생성부에 체결될 수 있는 걸림턱과 오링이 존재한다.
시료 샘플러의 존재여부에 따른 검출 장치의 감도 측정
도 1에 도시된 구성을 갖는 플라즈마를 이용한 소형화된 검출장치에서 시료 샘플러(유체 유/출입부)가 존재할 경우(A)와 존재하기 않을 경우(B)에 따른 클로로포름의 분석종의 검출 감도의 변화를 측정하였다. 그 결과가 하기 표 1에 개시되어 있다.
[표 1]
평균 검출감도 증감율(%)
A(without sampler) B(with sampler)
C(247nm) 2893.33 4166.67 44.01
Ar(687nm) 4031.67 4273.33 5.99
Cl(834nm) 2064.33 2707.00 31.13
Cl(838nm) 9477.27 12261.67 29.44
상기 표1을 참조하면, 클로로포름에 포함된 247nm 파장을 갖는 탄소의 검출 감도는 약 44%가 향상되었고, 834nm의 파장을 갖는 염소의 검출감도는 약 31%가 향상되었으며, 838nm의 파장을 갖는 염소의 검출 감도는 약 29% 정도 향상되었음을 알 수 있었다. 즉, 소형화된 검출 장치에 샘플러를 적용하였을 경우 검출감도가 약 30% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안의 소형화 시료 검출 장치는 부피가 큰 챔버를 포함하고 있지 않아 작업자가 휴대할 수 있을 정도로 경량화 및 소형화된 크기를 가질 수 있다. 따라서, 상기 소형화된 시료 검출 장치를 이용하여 분석 대상체의 분석종을 분석할 경우 공간의 제약이 따르지 않을 뿐만 아니라 작업자가 각각의 설비에서 분석 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 상기 시료 검 출 장치는 소형화되었음에도 불구하고 중심채널 형성부, 분석 대상물 유/출입부, 보호부 등의 추가적인 구성요소를 포함하고 있어 기존의 챔버를 갖는 검출 장치와 동일 또는 그 이상의 검출 감도를 갖고 상기 분석 대상물을 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 고안에 일 실시예에 따른 소형화된 시료 검출 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 따른 소형화된 시료 검출 장치에 적용되는 중심채널 형성부를 나타내는 도이다.
도 3은 도 1에 도시된 시료 검출 장치에 적용되는 본 고안의 일 실시예 따른 유/출입부를 나타내는 도이다.
도 4는 도 1 에 도시된 시료 검출 장치에 적용되는 본 고안의 다른 실시예 따른 유/출입부를 나타내는 도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 진공라인 110 : 시료 도입부
120 : 플라즈마 생성부 130 : 유/출입부
140 : 분광 검출부 150 : 중심채널 형성부
160 : 보호부

Claims (8)

  1. 분석 대상물이 이동되는 진공라인에 체결되어 상기 진공 라인으로부터 상기 분석 대상물을 유입 받는 시료 도입부;
    제1 플랜지에 의해 상기 시료 도입부와 체결되고, 상기 시료 도입부으로 유입되는 상기 분석대상물을 플라즈마 상태로 여기시켜 상기 분석 대상물의 분체를 형성하는 플라즈마 생성부;
    제2 플랜지에 의해 상기 플라즈마 생성부와 체결되고, 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 분석 대상물의 분체로부터 방출되는 광을 파장별로 검출하는 분광 검출부; 및
    상기 분광 검출부에 분체가 흡착되어 상기 분광 검출부의 검출 감도가 감소되는 것을 방지하기 위해 상기 분광 검출부에 포함된 윈도우를 커버하면서 상기 광을 투과시키는 개구부를 갖는 보호부를 포함하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 시료 도입부 내부에 삽입되고, 상기 진공 라인에 체결된 시료 도입부 내에서 흐르는 분석 대상물의 일부를 상기 플라즈마 생성부의 내부 로 유입시키는 제1 유로와 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 분석 대상물의 분체를 상기 진공라인으로 배출시키는 제2 유로를 포함하는 분석 대상물 유/출입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분석 대상물 유/출입부는
    상기 플라즈마 생성부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물을 유입 받는 입구가 형성된 제1 유로를 갖는 유입관; 및
    상기 플라즈마 생성부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물의 분체를 배출되는 출구가 형성된 제2 유로를 갖는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 분석 대상물 유/출입부는
    상기 플라즈마 생성부와 마주보는 부분이 개폐된 구조를 갖고, 상기 시료 도입부에 삽입되는 부분에서 상기 분석 대상물을 유입 받는 입구가 형성된 반구형 실린더 형상의 유로를 갖는 유입관; 및
    상기 유입관이 삽입되어 상기 유입관에 의해 정의되는 제2 유로를 포함하는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 분석 대상물 유/출입부의 제1 유로에 체결되고, 상기 제1 유로를 통해 유입되는 상기 분석 대상물을 상기 플라즈마 생성부의 중심으로 포커싱 되도록 제공하는 중심채널 형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호부는 중심에 개구가 형성된 콘(Cone)형상, 반구 형상 또는 삼각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서, 검출 감도를 향상시키기 위해 상기 분광 검출부의 내부 및 윈도우의 온도를 50 내지 500℃ 상승시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 소형화된 시료 검출 장치.
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