KR20140078767A - 마이크로프로브를 이용하여 방사 재료를 분석하기 위한 기기 - Google Patents

마이크로프로브를 이용하여 방사 재료를 분석하기 위한 기기 Download PDF

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KR20140078767A
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제롬 라몽타뉴
티에리 블레이
필립 베나르드
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명은 이차적 엔클로저(15)를 장착한 주 엔클로저(11), 주 엔클로저 내에 설치되는, 그리고 에어록(26) 및 운동 물체(20, 22)를 장착한 마이크로프로브(14), 및 이차적 엔클로저로부터 에어록으로, 그리고 에어록으로부터 운동 물체로 이동 가능한 가동식 샘플 지지체(28)를 포함하는 분석 기기(10)에 관한 것이다. 에어록 및 운동 물체의 각각은 가동식 샘플 지지체를 안내하기 위한 각각의 안내 부재(57, 59) 및 가동식 샘플 지지체의 존재를 검출하기 위한 각각의 센서(60)를 포함한다.

Description

마이크로프로브를 이용하여 방사 재료를 분석하기 위한 기기{DEVICE FOR ANALYSING A RADIATING MATERIAL USING A MICROPROBE}
본 발명은 마이크로프로브를 이용하여 방사 재료를 분석하기 위한 기기에 관한 것이다.
본 발명은 특히 핵연료 펠릿으로부터 추출된 샘플을 분석하는데 적용된다.
충격(bombardment) 하의 샘플의 구역에 의해 방출되는 X선, 특히 X선 스펙트럼을 분석함으로써 샘플의 화학 조성을 분석하는 것은 공지되어 있다. 샘플이 전자 충격을 받는지 또는 이온 충격을 받는지의 여부에 따라, 분석을 수행하기 위해 사용되는 장치는 전자 마이크로프로브 또는 이온 마이크로프로브로 지칭될 수 있다.
이러한 목적을 위해, 전자 마이크로프로브는 특히 샘플을 수용하기 위한 분석 체임버, 전자 빔을 방사하기 위한 전자총, 분석 체임버 내에 설치된 샘플 상에 전자 빔을 집속하기 위한 전자 컬럼, 및 전자와 샘플의 재료 사이의 상호작용 중에 샘플에 의해 방출되는 X선을 수광하도록 배치되는 분광계를 포함한다.
샘플의 전부 또는 일부를 분석할 수 있도록 하기 위해, 샘플은 일반적으로 전자 빔의 축선에 수직한 평면의 2 개의 직교 축선을 따라 그리고 전자 빔의 축선을 따라 전자 충격을 받는 포인트-라인 분석 구역을 이동시키는 역할을 하는 XYZ-테이블 상에 설치된다. 분석용 샘플을 지지하는 이러한(3 개의 직교 축선을 따라 이동 가능한) XYZ-테이블을 일반적으로 "운동 물체"라 부른다.
본 장치는 또한 분석 체임버에 연결된 에어록(airlock)을 포함할 수 있고, 여기서 분석 체임버 내의 진공을 완전히 "깨뜨리지" 않은 상태로 에어록 내에 설치된 샘플을 분석 체임버 내에 삽입시킬 수 있도록 부분 진공을 달성하는 것이 가능하다.
이와 같은 장치로 방사성 샘플을 분석하기 위해, 분석 장치 내에 샘플이 삽입되기 전 및 본 장치로부터 샘플이 추출된 후에 샘플을 조작하거나 원격 조작하기 위해 사용되는 글러브 박스를 장착한 차폐 셀(cell) 내에 본 장치를 설치하는 것을 구상할 수 있다. "원격 조작"이라는 용어는, 예를 들면, 수동 그리퍼(gripper) 또는 전자 그리퍼와 같은 본 기술분야의 당업자에게 공지된 수단을 이용하는 원격지로부터의 조작 활동을 포함하기 위해 사용된다.
마이크로프로브를 이용하여 방사 재료를 분석하기 위한 공지된 기기는 충분한 정도의 안전을 보장할 수 없다.
샘플로부터 유래하는 방사성 먼지에 의한 차폐 셀의 오염을 방지하기 위해 글러브 박스로부터 분석 체임버로의 샘플의 밀폐의 어떠한 파열도 방지될 필요가 있다.
심지어 분석 장치가 고장인 경우에도 글러브 박스로부터 운동 물체까지 샘플을 이송할 수 있는 것 및 샘플을 반대 방향으로 이송할 수 있는 것이 또한 필요하고, 이와 같은 이송을 확실하게 모니터링할 수 있는 것이 필요하다.
해결되어야 할 다른 문제는 글러브 박스의 내압을 차폐 셀의 내압 미만으로 유지하는 역할을 하는 강제 통기로 인한 기계적 진동이 분석 장치로 전달되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 목적은 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기를 제안하는 것으로, 이 기기는 개선된 것이거나 및/또는 마이크로프로브 분석을 수행하기 위한 공지된 기기의 단점 또는 결점을 적어도 부분적으로 개선한다.
본 발명의 양태에서, 글러브 박스와 같은 이차적 엔클로저(enclosure)를 장착한 차폐 셀과 같은 주 엔클로저로서, 이 주 엔클로저 내에 설치되는 마이크로프로브, 및 에어록을 장착하는 주 엔클로저를 포함하는 분석 기기가 제공되고, 이 기기는 또한 이차적 엔클로저로부터 에어록으로, 그리고 에어록으로부터 운동 물체로 이동 가능한 가동식 샘플 지지체를 포함하고; 더욱이 에어록 및 운동 물체의 각각은 가동식 샘플 지지체가 이동 중일 때 가동식 샘플 지지체를 안내하기 위한 각각의 안내 부재, 및 각각 가동식 지지체의 위치를 모니터링하기 위해 가동식 샘플 지지체의 존재를 검출하기 위한 수단을 포함한다.
운동 물체는 또한 가동식 샘플 지지체를 분석 위치에 유지하는 역할을 하는 (기계적) 지지대를 포함할 수 있다.
바람직하게 분석 기기는 에어록으로부터 운동 물체로, 그리고 다시 역으로 가동식 샘플 지지체를 이동시키기 위한 로드와 같은 슬라이딩 가능한 제어 바를 더 포함한다.
이와 같은 상황 하에서, 가동식 샘플 지지체 및 슬라이딩 제어 바는 제어 바와 가동식 샘플 지지체 사에 기계적 연결부를 제공하기 위해 상호 맞물림되도록 설계되는 각각의 상보적 기계적 커플링 부재를 가질 수 있다.
따라서 분석 기기는 바람직하게 운동 물체 상의 가동식 샘플 지지체의 분석 위치, 및 또한 에어록 내부의 가동식 샘플 지지체의 이송 위치로 커플링 부재를 상호 분리시킬 수 있고, 분석 위치와 이송 위치 사이의 중간인 가동식 샘플 지지체의 모든 위치에서 이와 같은 분리를 방지시키는 로킹 장치를 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 분석 기기는 또한 XYZ-테이블을 구동하는 구동 모터로의 전력 공급 실패의 경우에 운동 물체로부터 에어록으로 가동식 샘플 지지체를 복귀시킬 수 있도록 하기 위해 에어록의 안내 부재와 운동 물체의 안내 부재를 정렬하는 역할을 하는 정렬 수단을 포함한다.
XYZ-테이블의 각각의 축선에 대해, 이들 "수동식" 정렬 수단은 그 축선을 따라 이동시키기 위해 테이블을 구동하기 위한 웜스크류와 맞물리는 구동 휠과 같은 구동 부재를 포함할 수 있고, 이 구동 부재는 주 엔클로저의 벽을 관통하는 조작기 부재에 의해 작동되기에 적합하다.
XYZ-테이블의 각각의 축선에 대해, 바람직하게 이들 정렬 수단은 또한 그 축선을 따라 테이블의 위치를 감지하는 각각의 위치 센서, 및 그 축선을 따라 테이블의 위치를 주 엔클로저의 외부로부터 볼 수 있는 방식으로 표시하고, 그 결과 운전자가 운동 물체 및 에어록 내에 장착된 각각의 안내 부재의 수동 정렬을 달성하기 위해 이들 각각의 축선을 따라 수동으로 XYZ-테이블의 이동을 제어하기 위해 조작기 부재를 작동할 수 있도록 하는 센서에 연결되는 디스플레이 기기를 포함한다.
각각의 안내 부재는 레일 세그먼트를 포함할 수 있고, 그 상면에서 또는 그것에 접촉하여 샘플 지지체는 슬립, 슬라이딩 또는 롤링할 수 있다.
이 목적을 위해, 가동식 샘플 지지체는 안내 부재 상에서 또는 안내 부재를 따라 그 이동을 촉진하기 위해 스키드 및/또는 휠을 장착할 수 있다.
가동식 샘플 지지체의 존재를 검출하기 위한 각각의 수단은 전자기계적 센서 또는 전자기 센서를 포함할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 에어록의 벽은 에어록의 내부의 가동식 샘플 지지체의 존재를 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하기 위해 투명하다.
샘플의 위치 및 가동식 샘플 지지체의 위치를 모니터링하기 위해, 분석 장치에 장착된 광학현미경에 의해 분석 체임버 내부의 가동식 지지체의 존재의 시각적 모니터링을 촉진하기 위해 가동식 샘플 지지체 상에 가시적 마크가 제공될 수도 있다.
본 실시형태에서, 분석 기기는 또한 이차적 엔클로저에 상기 에어록을 연결하는 중공 구조물을 포함하고, 이 중공 구조물 내에서 가동식 샘플 지지체는 이차적 엔클로저로부터 에어록까지, 그리고 다시 역으로 이송될 수 있도록 이동할 수 있다.
이러한 중공 구조물은 가동식 지지체에 의해 운반되는 샘플로부터 유래하는 방사성 먼지에 의해 주 엔클로저가 오염되는 것을 방지하기 위해 먼지차단 커버를 포함한다.
또한, 이러한 중공 구조물, 및 바람직하게는 상기 먼지차단 커버는 이차적 엔클로저로부터 에어록으로, 이에 따라 분석 장치로의 임의의 진동의 전달을 크게 제한(또는 제거)하기 위해 충분히 낮은 기계적 강성을 발현한다.
하나의 실시형태에서, 본질적으로 중공 구조물은 플라스틱 재료로 제조된 주름진 관형 커버, 특히 벨로브 형태의 커버로 구성된다.
본 발명의 다른 양태, 특징, 및 이점은 어떤 제한성도 갖지 않는 본 발명의 바람직한 실시형태를 도시한 첨부한 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 재료의 샘플을 분석하기 위한 기기의 도식적 측면도이다.
도 2 내지 도 5는 수개의 구별되는 구성으로 이차적 엔클로저(본 실시예에서 글러브 박스로부터 마이크로프로브의 운동 물체로, 그리고 다시 역으로 가동식 샘플 지지체를 이송하기 위한 시스템의 도시적 평면도로서,
도 2에 도시된 구성은 글러브 박스 내의 가동식 샘플 지지체 상에 분석용 샘플을 로딩하는 단계에 대응하고, 이 구성은 또한 이미 분석이 완료된 샘플을 언로딩하는 단계에 대응하고;
도 3에 도시된 구성은 샘플 지지체를 분석 체임버 내로 이송하기 전에 에어록을 비우기 위해 가동식 샘플 지지체를 수용하는 에어록을 폐쇄하는 단계에 대응하고; 이 구성은 또한 분석이 완료된 샘플을 운반하는 가동식 지지체를 수용하는 에어록을 재가압하는 단계에 대응하고;
도 4에 도시된 구성은 로드를 제거하는 단계 및 분석 체임버를 격리하는 단계 전에 슬라이딩 제어 로드에 의해 분석 체임버 내측의 가동식 샘플 지지체를 이송하는 단계에 대응하고; 이 구성은 또한 분석이 완료된 샘플을 운반하는 가동식 지지체를 회수하기 위해 제어 로드를 사용하는 단계에 대응하고;
도 5에 도시된 구성은 가동식 샘플 지지체에 의해 운반되는 샘플을 분석하는 단계에 대응한다.
도 6은 가동식 샘플 지지체의 도식적 사시도이다.
도 7은 에어록의 부분 절제 사시도이다.
명시적으로 또는 암시적으로 반대의 뜻이 특정되지 않는 한, 다양한 도면에서 구조적으로 또는 기능적으로 동일한 요소나 부재는 동일한 도면부호로 표시된다.
특히 도 1을 참조하면, 분석 기기(10)는 차폐 벽(12, 13)에 의해 한정되는 주 엔클로저 또는 "셀"(11)을 포함한다.
셀(11)은 마이크로프로브(14) 및 글러브 박스(15)를 수용한다.
글러브 박스 또는 "이차적 엔클로저"는 덕트(45)와 같은 2 개의 덕트에 의해 환기장치 및 송풍기 팬(도시되지 않음)의 양자 모두에 연결되므로, 글러브 박스에 의해 한정되는 체적은 글러브 박스 내에 존재하는 방사성 가스 또는 먼지에 의해 셀이 오염되는 것을 방지하도록 셀의 압력 보다 낮은 압력으로 유지된다.
마이크로프로브(14)는 분석용 샘플(19)을 수용하는 분석 체임버(18)를 향해 전자 컬럼 내에서 수직 축선(17)을 따라 지향되는 전자의 빔을 생성하는 전자총(16)을 포함한다.
이 목적을 위해, 샘플(19)은 이 샘플의 일부가 축선(17) 상에 배치되는 위치로 체임버(18)의 내부의 지지체(20) 상에 설치된다.
마이크로프로브(14)는 전자 빔이 조사되는 샘플이 방출하는 X선을 수광하도록 체임버(18)의 주위에 배치되는 복수의 분광계(21)를 갖는다.
샘플의 넓은 구역을 분석할 수 있도록 하기 위해, 샘플은 축선(17)을 따라, 그리고 이 축선(17)에 수직한 평면의 2 개의 직교 축선을 따라 체임버(18)의 내부에서 이동할 수 있다.
이 목적을 위해, 샘플을 운반하는 지지체(20)는 2개 일조로 이들 3 개의 직교 축선을 따라 이동할 수 있는 테이블(22) 상에 장착된다.
이들 3 개의 축선의 각각을 따르는 테이블(22)의 이동 및 그에 따른 지지체(20) 및 샘플(19)의 이동은 회전식 전기 모터(23)를 작동시킴으로써 달성되고, 이 회전식 전기 모터(23)는 웜스크류(24)가 축선(25)의 주위에서 회전되도록 수평 축선(25)을 따라 연장하는 웜스크류(24)를 구동한다.
공지된 방식에서, 테이블에 연결된, 그리고 스크류(24)와 맞물린 너트(도시되지 않음)는 회전되는 스크류의 작용에 의해 테이블의 이동을 유발한다.
도 1의 명확성을 훼손하지 않도록, 운동 물체(22)를 구동하기 위한 3 개의 구동 시스템(23, 24) 중 하나만이 이 도면에 도시되어 있다.
마이크로프로브(14)는 분석 체임버 내에 샘플을 삽입할 수 있고, 후에 분석이 완료된 후 수평 축선을 따라 체임버로부터 샘플을 추출할 수 있는 에어록(26)을 장착한다.
샘플(19)은 분석 기기(10) 내부에서의 이동을 위해 도 6에 도시된 것과 같은 가동식 지지체 또는 "운반구"(28) 상에 설치된다.
특히 도 6을 참조하면, 운반구(28)는 종축선(29)을 따라 세장형 형상을 갖는다.
운반구(28)는 프레임(30)을 포함하고, 이 프레임(30)의 저면 부분의 2 개의 종방향 측면(32)(도 6에는 이들 측면 중 하나만이 도시됨) 상에는 축선(33)과 같은 횡축선의 주위에서 자유롭게 회전하도록 장착된 7 개의 휠(31)이 장착된다.
이들 휠은 이것이 도 6에서 세그먼트(35, 36)와 같은 안내 레일의 세그먼트 내에 삽입될 수 있도록 축선(29)에 평행한 축선(34)을 따라 정렬된 상태에 있다.
이들 레일의 각각은 상호 직각인 3 개의 실질적으로 평면인 종방향 스트립을 포함하는 채널형 단면을 갖는다.
각각의 레일(35, 36)의 2 개의 평행한 수평 스트립들 사이의 높이(37)는 운반구(28)가 레일(35, 36)의 각각의 수평한 저면 스트립 상에서 주행할 수 있도록 운반구(28)의 휠(31)의 직경에 일치된다.
운반구(28)는 그 상부에 분석용 샘플(19) 및 샘플이 방출하는 X선의 스펙트럼 분석에 의해 샘플(19)을 분석할 때의 기준의 역할을 하기 위한 주지된 특성 및 조성물의 샘플(19a)인 펠릿이나 디스크 형태인 2 개의 샘플(19, 19a)이 각각 설치되는 2 개의 샘플-캐리어 컵(90, 90a)을 수용한다.
컵(90, 90a)의 적어도 하나의 상면에는 가시적 마크(38)가 구비되고, 이 마크는, 운반구가 운동 물체(20, 22) 상의 분석 체임버의 내부의 분석 위치 내에 정확하게 위치되었을 때, 마이크로프로브의 일부를 형성하는 광학현미경(도시되지 않음)을 이용하여 운전자가 볼 수 있다.
운반구(28)의 2 개의 종방향 단부 중 하나에는 축선(29)에 대해 수직으로 연장되는, 그리고 프레임에 고정되는 플레이트(39)가 구비되고, 이 플레이트(39)는 제 1 커플링 부재를 내부에 형성하도록 절제된 노치(40)를 구비한다.
노치(40)의 형상 및 치수는 마이크로프로브의 일부를 형성하는 제어 로드(42)(도 1 내지 도 5에 41 및 42가 도시되어 있다)의 단부에 제공되는 러그(41)와 같은 제 2 커플링 부재의 형상 및 치수에 적합되므로, 이들 2 개의 상보적 기계적 커플링 부재는 로드(42)와 운반구(28) 사이의 "일시적" 기계적 연결부를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제어 로드(42)는 축선(27)을 따라 연장되고, 이 축선을 따라 연장되는 누설방지 관형 시스(sheath; 43)의 내부에서 마찬가지로 이 축선을 따르는 병진 운동 및 이 축선의 주위에서 회전 운동으로 이동할 수 있도록 장착된다.
시스(43)의 2 개의 종방향 단부 중 제 1 종방향 단부는 에어록(26)에 결합되고, 제 2 종방향 단부는 폐쇄된다.
운동 전달 부재(44)는 시스(43)의 주위에서 그리고 시스(43)를 따라 슬라이딩하도록 축선(27)에 대해 슬라이딩 가능하게 장착된다.
이 전달 부재(44)는 이 부재(44)의 축선(27)을 따르는 병진 운동 및 축선(27)을 중심으로 하는 회전 운동이 제어 바(42)에 전달되도록 자기 연결부(magnetic connection)에 의해 제어 바 또는 제어 로드(42)에 연결된다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 슬라이딩 가능한 제어 바(42)는 샘플 지지체 운반구(28)를 에어록으로부터 운동 물체로, 그리고 다시 역으로 이동시키는 역할을 한다.
분석 기기는 또한 복수의 조작기 부재(46)를 갖고, 각각은 그 단부 중 제 1 단부에 클램프와 같은 그리퍼(또는 조작기) 공구(48)가 제공된, 그리고 제 2 단부에 조작기 공구(48)에 연결되는 핸들과 같은 제어 공구(49)가 제공된 바(47)를 포함한다.
각각의 부재(46), 특히 각각의 바(47)는 셀(11)의 벽(13)을 관통하는 오리피스(130-132)를 통해 연장되므로 셀(11)의 외부에 위치하여 제어 공구(49) 상에 작용을 가하는 작업자는 셀(11)의 내부에 위치된 고려 대상의 부재(46)의 그리퍼 공구(48)를 작동시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5에서, 각각의 그리퍼 공구(48)는 항상 화살표의 선단으로 표시되고, 한편 제어 공구(49)는 검정색 마름모꼴로 도시적으로 표시된다.
따라서, 도 1에 도시된 조작기 부재(46)로 인해 작업자는 이 부재에 작용을 가함으로써 이 부재의 그리퍼 공구가 구동 휠(50)에 맞물리게 할 수 있고, 구동 휠 자체는 도면에서 꺾인 선으로 도식적으로 표시된 기계적 전달 연결부(62)를 통해 테이블(22)의 이동을 구동하기 위해 사용되는 3 개의 웜스크류(24)의 각각의 하나와 맞물린다.
이것으로 인해, 특히 XYZ-테이블의 구동 모터에 대한 전력 공급의 실패 시에, 작업자는 제어 공구(49)를 수동으로 작용을 가함으로써 분석 체임버 내에 존재하는 샘플 지지체(20)를 에어록에 샘플을 이송시키기 위한 수단과 정렬시킬 수 있다.
이것에 의해, 이하에서 설명되는 에어록의 안내 레일은 운동 물체의 안내 레일과 정렬될 수 있게 된다.
테이블(22)의 각각의 축선에 대해, 분석 기기는 그 축선을 따라 테이블의 위치를 감지하는 위치 센서(도시되지 않음), 및 그 축선을 따라 테이블의 위치를 표시하기 위해 센서에 연결되는, 그리고 셀(11)의 외측의 위치에서 볼 수 있는 디스플레이 기기(도시되지 않음)를 갖는다.
일예로서, 테이블의 각각의 이동 축선에 대해, 테이블(22)의 위치를 제어하기 위한 이 기기는 본질적으로 구동 휠(50)과 맞물리는 회전 계수기(revolution counter), 트랜스미션(62), 및/또는 스크류(24)로 구성될 수 있다.
특히 도 2 내지 도 5를 참조하면, 분석 기기는 글러브 박스(15)로부터 에어록(26)으로, 그리고 에어록으로부터 운동 물체에 의해 운반되는 지지체 (20)로, 그리고 다시 역으로 샘플 지지체 운반구(28)를 수송하기 위한 시스템을 포함한다.
운반구(28)를 글러브 박스(15)로부터 에어록(26)까지 이송하기 위해, 본 기기는 실질적으로 수평한, 그리고 축선(27)에 대해 임의의 각을 이루는, 예를 들면, 축선(27)에 대해 실질적으로 수직한 축선(51)을 따라 에어록에 대해 병진 이동할 수 있도록 장착되는 이송 구조물(63)을 포함한다.
이러한 목적을 위해, 이송 구조물(63)은 축선(51)을 따라 연장되는, 그리고 도 7에 도시된 바와 같이 에어록(26)을 한정하는 구조물에 고정되는 세장형 레일(99) 상에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다.
이 이송 구조물(63)은 축선(51)을 따라 연장되는 세장형 바(52) 및 이 바(52)의 제 1 단부에 고정되는 축선(27)에 평행한 2 개의 레일 세그먼트(35, 36)를 갖는다.
바(52)는 그 제 2 단부에 작업자가 작동하는 조작기 부재(46)의 그리퍼 공구(48)에 의해 축선(51)을 따라 바를 이동시킬 수 있는 돌출부(64)를 갖는다.
레일 세그먼트(35, 36)는 도 6에 도시된 것과 동일할 수 있고, 상호 대면하고, 각각 이들이 지지하는 운반구(28)의 2 개의 열의 휠 중 하나를 수용할 수 있다.
이송 구조물(63)은 바(52)에 고정되는, 그리고 에어록을 배기(evacuation)할 수 있도록 에어록의 측벽(54)에 제공되는 개구(55)를 폐쇄하는 역할을 하는 플레이트(53)를 포함한다.
마이크로프로브는 에어록(26)으로부터 분석 체임버(18)를 격리시키는 역할을 하는, 그리고 체임버 내에 진공을 형성할 수 있는 게이트 밸브(56)를 포함한다.
에어록(26); (축선(27)을 따라) 에어록과 일치하여 체임버(18)의 내부에서 연장되는 고정된 구조물(89); 및 운동 물체에 의해 운반되는 지지체(20)의 각각은, 운반구가 에어록으로부터 지지체(20)로, 그리고 다시 역으로 축선(27)을 따라 이동되는 중에, 운반구(28)를 안내하기 위한 각각의 쌍의 레일(57-59)을 포함한다.
레일(57-59)은 등간격을 갖는다. 레일(57, 58)은 축선(27)에 평행한 2 개의 축선을 따라 정렬되어 있다. 지지체(20)에 고정되는 레일(59)은 또한 운동 물체의 하나의 위치에서 레일(57, 58)과 정렬되므로 레일(58, 59) 사이에서 운반구(28)의 이송이 가능해진다.
위에서 설명한 바와 같이, 운반구를 에어록 내로 복귀시킬 수 있도록 레일(58, 59) 사이의 이 상호 정렬의 위치를 달성하기 위해 운동 물체의 구동 모터가 작동 불가인 경우, 3 개의 각각의 웜스크류(24)의 3 개의 구동 휠(50)을 작동시킴으로써 이들 레일을 정렬시키는 것이 가능하다.
또한, 에어록(26) 및 지지체(20)의 각각은 운반구(28)의 존재를 검출하기 위한 센서(60)를 포함한다.
지지체(20)는 또한 운반구(28)를 지지체(20) 상의 분석 위치에 유지시킬 수 있는 기계적 지지대(61)를 포함한다.
특히 도 2 내지 도 5를 참조하면, 분석 기기는 다음과 같이 사용될 수 있다.
분석용 재료의 샘플(19)이 (도시되지 않은 수단에 의해) 글러브 박스(15) 내에 설치된다.
조작기 부재(46)의 제어 핸들(49) 상에 작용을 가하는 작업자는 이송 구조물(63)의 레일(35, 36)에 맞물리는 자체의 휠을 갖는, 그리고 도 2에 도시된 구성에서와 같이 축선(27)과 평행한 그 종축선(29)을 갖는 운반구(28)의 컵(90) 내에 샘플(19)을 설치할 수 있다.
다음에 작업자는 부재(46)의 그리퍼 공구(48)의 돌출부(64)를 맞물리게 할 수 있고, 플레이트(53)가 에어록의 벽(54)에 가압될 때까지, 그리고 레일(35, 36)이 도 3에 도시된 구성에서와 같이 레일(57-59)과 동시에 정렬될 때까지 구조물(63)이 에어록(26)을 향해 축선(51)을 따라 슬라이딩하도록 할 수 있다.
이러한 구성에서, 밸브(56)는 폐쇄되고, 벽(54)에 제공되어 있는 관통 개구(55)는 플레이트(53)에 의해 폐쇄되므로, 결정된 진공에 도달하도록 에어록(26)의 내부에 흡인력이 형성된다.
일단 원하는 진공이 달성되면, 운동 전달 부재(44) 상에 작용하는 조작기 부재의 그리퍼 공구(48)에 의해 도 1에 도시된 조작기 부재(46) 상에 작업자가 작용을 가함으로써, 예를 들면, 바(42)를 병진 운동 및 회전 운동시킴으로써, 제어 바(42)의 단부에 제공되는 커플링 부재(41)는 운반구(28)의 플레이트(39)에 제공되는 노치(40) 내에 맞물림된다.
다음에 밸브(56)가 개방된 상태에서, 운반구(28)가 운동 물체(22)에 의해 운반되는 지지체(20) 상의 지지대(61)와 맞물릴 때까지 작업자는 운반구(28)를 레일(35, 36) 상에서, 다음에 레일(57) 상에서, 다음에 레일(58) 상에서, 그리고 다음에 레일(59) 상에서 연속적으로 주행시킬 수 있고, 도 4에 도시된 구성에 대응하는 이 상태에서, 작업자는 부재(44) 및 바(42)를 통해 동일한 조작기 부재(46) 상에 작용을 가함으로써 이것을 실행한다.
다음에, 예를 들면, 작업자가 부재(44) 상에 작용을 가함으로써 바(42)를 병진 운동 및 회전 운동시킴으로써 제어 바(42)의 커플링 부재(41)는 운반구(28)의 커플링 부재(39, 40)로부터 분리될 수 있고, 바(42)는 동일한 방식으로 도 5에 도시된 바와 같이 시스(43) 내로 복귀하기 위해 축선(27)을 따라 슬라이딩하도록 이동될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 운반구(28)의 분석 위치에서, 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 에어록의 내부의 운반구(28)의 이송 위치에서 운반구(28)가 바(42)로부터 분리되도록 허용하고, 동시에 이들 2 개의 위치 사이의 운반구(28)의 모든 중간 위치에서 이와 같은 분리를 방지하는 로킹 수단은 바(42)에 고정되는 러그 및 이 러그가 맞물리는 트랙(시스의 내부에 제공됨)을 포함할 수 있으므로 바(42)는 이들 2 개의 위치에서만 축선(27)을 중심으로 피봇될 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 샘플 캐리어 운반구(28)의 위치가 센서(60)에 의해 모니터링되는 것 이외에도, 에어록의 상벽(66)에 투명 윈도우(65)를 제공함으로써 글러브 박스와 분석 체임버 사이에서 이송되는 중에 운반구를 수용하는 에어록의 영역에 걸쳐 시각 검사가 수행될 수 있다.
이러한 시각 검사는 셀(11)의 내부에 설치되는, 그리고 윈도우(65)에서 방향(67)을 주시하는 카메라(68)에 의해 수행될 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 분석 기기는 에어록을 글러브 박스에 연결하는 벨로즈(69)를 포함하고, 운반구(28)가 글러브 박스로부터 에어록으로, 그리고 다시 역으로 이송될 수 있도록 운반구(28)는 벨로즈의 내부에서 이동할 수 있다.
이와 같은 먼지차단 벨로즈는 셀(11)이 운반구(28)에 의해 운반되는 샘플에 의한 오염되는 것을 방지할 수 있고, 그리고 글러브 박스로부터 에어록의 벽 및 마이크로프로브로의 진동의 전달을 제한하거나 제거할 수 있다.

Claims (16)

  1. 마이크로프로브(14)를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기(10)로서, 상기 기기는,
    - 이차적 엔클로저(enclosure; 15)를 장착한 주 엔클로저(11);
    - 상기 주 엔클로저 내에 설치되고, 운동 물체(20, 22)를 장착한 마이크로프로브(14);
    - 상기 주 엔클로저 내에 설치되고, 마이크로프로브 및 이차적 엔클로저에 연결되는 에어록(airlock; 26); 및
    상기 이차적 엔클로저로부터 상기 에어록으로, 그리고 상기 에어록으로부터 상기 운동 물체로 이동 가능한 가동식 샘플 지지체(28)를 포함하고;
    상기 에어록과 상기 운동 물체의 각각은 상기 가동식 샘플 지지체를 이동하는 상태에서 안내하기 위한 각각의 부재(57, 59) 및 상기 가동식 샘플 지지체의 존재를 검출하기 위한 각각의 수단(60)을 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 물체는 가동식 샘플 지지체를 분석 위치에 유지하는 역할을 하는 지지대(61)를 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에어록으로부터 상기 운동 물체까지, 그리고 다시 역으로 상기 가동식 샘플 지지체를 이동시키기 위한 슬라이딩 가능한 제어 바(42)를 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가동식 샘플 지지체 및 상기 슬라이딩 제어 바는 상기 제어 바와 상기 가동식 샘플 지지체 사이에 기계적 연결부를 제공하기 위해 상호 맞물리도록 설계되는 각각의 상보적 커플링 부재(39-41)를 갖는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분석 위치라고 지칭되는 상기 운동 물체 상의 상기 가동식 샘플 지지체의 위치, 및 또한 상기 이송 위치라고 지칭되는 상기 에어록 내부의 상기 가동식 샘플 지지체의 위치로 상기 커플링 부재를 상호 분리시킬 수 있고, 동시에 상기 분석 위치와 상기 이송 위치 사이의 중간인 상기 가동식 샘플 지지체의 모든 다른 위치에서 이와 같은 분리를 방지시키는 로킹 장치를 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운동 물체의 구동 모터(23)에 전력 공급을 실패한 경우, 상기 에어록의 안내 부재(57)와 상기 운동 물체의 안내 부재(59)를 정렬하기 위한 정렬 수단을 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 운동 물체의 각각의 운동 축선에 대해, 상기 정렬 수단은 상기 축선을 따라 상기 운동 물체를 구동하기 위한 웜스크류(24)와 맞물리는 구동 부재(50)를 포함하고, 상기 구동 부재는 상기 주 엔클로저의 벽(13)을 통과하는 조작기 부재(46)에 의해 작동 가능한, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 운동 물체의 각각의 축선에 대해, 상기 정렬 수단은 상기 축선을 따르는 상기 운동 물체의 위치를 감지하는 위치 센서, 및 상기 주 엔클로저의 외측으로부터 볼 수 있는 방식으로 상기 축선을 따르는 상기 운동 물체의 위치를 표시하기 위해 상기 센서에 연결되는 디스플레이 기기를 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 부재 중 적어도 하나는 레일 세그먼트(35, 36, 57-59)를 포함하고, 상기 레일 세그먼트 상에서 또는 상기 레일 세그먼트에 접촉한 상태로 상기 가동식 샘플 지지체는 슬립, 슬라이딩, 또는 롤링될 수 있는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동식 샘플 지지체에는 상기 안내 부재 상에서 또는 상기 안내 부재를 따라 자체의 이동을 촉진하기 위해 스키드 및/또는 휠(31)을 장착한, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어록의 벽(65)은 투명한, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동식 샘플 지지체는 가시적 마크(38)를 포함하는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차적 엔클로저에 상기 에어록을 연결하는 중공 구조물(69)을 포함하고, 상기 중공 구조물 내에서 상기 가동식 샘플 지지체는 상기 이차적 엔클로저로부터 상기 에어록까지, 그리고 다시 역으로 이송될 수 있도록 이동할 수 있는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 중공 구조물(69)은 상기 이차적 엔클로저로부터 상기 에어록으로 임의의 진동의 전달을 제한하기 위해 낮은 기계적 강성을 발현하는 먼지차단(dustproof) 커버를 포함하고, 상기 중공 구조물은 플라스틱 재료로 제조된 주름진 관형 커버, 특히 벨로즈 형태의 커버로 본질적으로 구성될 수 있는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 엔클로저는 차폐 벽(12, 13)에 의해 한정되는, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차적 엔클로저는 상기 주 엔클로저의 내압보다 낮은 압력으로 유지되는 글러브 박스인, 마이크로프로브를 이용하여 재료를 분석하기 위한 기기.
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