KR20230001890A - 진공챔버 습도 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 중진공 내지 고진공 상태로 한 쌍의 단자부가 형성된 진공챔버; 상기 단자부에 고전압을 공급하기 위한 고압 발생부; 상기 고압 발생부에서 상기 단자부에 고전압을 인가함에 따라 상기 진공챔버에서 발생되는 미세한 전류 변화량으로 해당 진공챔버 내의 수분의 양을 파악하는 제어모듈; 및 상기 제어회로 모듈과 연결되어 상기 진공챔버의 수분정보를 전달받아 관리자가 해당 진공챔버 내부의 수분정보를 모니터링하기 위한 모니터링부;를 포함하여 진공상태에서 미세한 전류량의 변화량에 따라 수분의 양을 파악함으로써 매우 저가로 고진공에서 습도의 모니터링이 가능한 효과가 있다.

Description

진공챔버 습도 측정 시스템{VACUUM CHAMBER HUMIDITY MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명은 진공챔버 습도 측정 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 중진공~고진공 상태의 진공챔버 내에서 두 개의 단자부를 노출시켜 고전압 발생기를 통해 두 단자부 사이에 전압을 걸어주어 전류가 흐르게 한 후, 진공상태에서 미세한 전류의 변화량에 따라 수분의 양을 파악할 수 있고, 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA)로부터 검출되는 수분 양을 산출하여 동기화를 통해 진공챔버 내의 수분을 정량적으로 검출할 수 있는 진공챔버 습도 측정 시스템에 관한 것이다.

진공챔버 내에서 수분을 감지하기 위해서는 진공챔버에 잔류가스측정기(RGA:Residual Gas Analyzer) 장비를 추가로 장착하여 수분의 양을 검출할 수 있다.

상용 수분센서(디지털식, 정전용량식, 저항식)는 모두 일반 대기압 분위기에서 사용이 가능한 것으로 이러한 상용 수분센서로는 10-2~10-6의 중~고진공 영역의 수분 감지가 불가능하다는 문제점이 있다.

또한, 진공챔버 내 수분을 감지하기 위해서 상용 장비인 잔류가스 측정기(RGA)를 통해 검출이 가능하나, 해당 잔류가스 측정기의 경우 매우 고가의 장비인데다 수~수십m 이상의 양산용 장비에서 수분을 감지하기 위해서는 고가의 RGA를 구간별로 장착하여 모니터링 하여야 하기 때문에 많은 비용이 발생되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0009568호(2008.01.29)

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 10-2~10-6의 중진공~고진공 상태의 진공챔버 내에서 두 개의 단자부를 노출시켜 고전압 발생기를 통해 두 단자부 사이에 전압을 걸어주어 전류가 흐르게 한후, 진공상태에서 미세한 전류량의 변화량에 따라 수분의 양을 파악할 수 있고, 특히, 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA)로부터 검출되는 수분 양을 산출하여 동기화를 통해 진공챔버 내의 수분을 정량적으로 검출할 수 있는 진공챔버 습도 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 중진공 내지 고진공 상태로 한 쌍의 단자부가 형성된 진공챔버; 상기 단자부에 고전압을 공급하기 위한 고압 발생부; 상기 고압 발생부에서 상기 단자부에 고전압을 인가함에 따라 상기 진공챔버에서 발생되는 미세한 전류 변화량으로 해당 진공챔버 내의 수분의 양을 파악하는 제어모듈; 및 상기 제어회로 모듈과 연결되어 상기 진공챔버의 수분정보를 전달받아 관리자가 해당 진공챔버 내부의 수분정보를 모니터링하기 위한 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 제어모듈은 상기 진공챔버 내 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA)로부터 검출되는 수분량을 산출하여 동기화를 통해 정량적으로 상기 진공챔버의 수분정보를 검출하는 MCU;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 상기 고압 발생부에 독립적으로 전원을 공급하는 대용량 배터리; 및 상기 진공챔버 내부의 습도정보를 상기 모니터링부에 무선으로 송신하기 위한 통신모듈;을 더 포함하여 무선형으로 진공챔버의 습도를 측정하여 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 제어모듈은 평상시에 대기전력을 차단하며 일정한 시간에 깨어나 활성화되어 대용량 배터리로부터 상기 고압 발생부로 전력을 공급할 수 있는 나노파워 타이머;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 고압 발생부는 상기 진공챔버의 외부에서 내부로 피드스루를 통해 단자부로 고전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 중진공~고진공 상태의 진공챔버 내에서 두 개의 단자부를 노출시켜 고전압 발생기를 통해 두 단자부 사이에 전압을 걸어주어 전류가 흐르게 한 후, 진공상태에서 미세한 전류량의 변화량에 따라 수분의 양을 파악함으로써 매우 저가로 고진공에서 습도의 모니터링이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 유선형 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 무선형 구성도를 도시한 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한 도면에는 설명에 필요한 구성만을 도시할 수 있으며, 도면에서 도시되지 않았다하여 그 구성이 제거된 것은 아니다. 또한 도면에 도시된 형상은 실제 형상을 도시한 것이 아니고, 이해를 돕기위하여 길이, 폭, 높이, 두께 등을 크게 또는 작게 도시한 것일 수도 있다

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 블록도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 진공챔버(100), 고압 발생부(200), 제어회로 모듈(300), 및 모니터링부(400)를 포함한다.

상기 진공챔버(100)는 10-2~10-6의 중진공~고진공 상태이고, 고전압을 공급받을 수 있게 내부로 연결되어 외부로 노출된 한 쌍의 이격된 단자부(110)가 형성되어 있다.

상기 고압 발생부(200)는 상기 진공챔버(100)의 단자부(110)와 연결되어 해당 단자부(110)에 고전압을 인가해 준다.

상기 고압 발생부(200)는 소정의 전압을 인가해 주면 고압으로 승압하여 출력해 주는 구성으로, 예를 들면 입력전압 DC 3V~6V로 400kV까지 승압해 줄 수 있는 고압 발생부 일수 있다.

상기 진공챔버(100)의 이격되어 있는 상태의 상기 단자부(110)에 고전압을 인가해 주면, 이격된 상태에 있는 상기 진공챔버(100)의 단자부(110) 사이에 전류가 흐르게 된다.

상기 고압 발생부(200)는 상기 진공챔버(100)의 외부에서 내부로 피드스루를 통해 단자부(110)로 고전압을 인가한다.

상기 피드스루는 진공챔버(100) 내에서 진공 상태, 열 등을 모니터링 하는 신호 인터페이스 기능과 진공 상태 누설을 방지할 수 있는 기능을 한다.

또한, 상기 진공챔버(100)는 상기 피드스루로 연결된 데이터 케이블을 통해 상기 제어회로 모듈(300)와 연결된다.

상술한 바와 같이 상기 단자부(110) 사이에 전류가 흐르는 것은, 상기 진공챔버(100) 내에 매개체가 존재하기 때문이다.

보다 구체적으로, 상기 진공챔버(100) 내에 파티클(Particle), 또는 수분 등과 같은 매개체가 존재하여 상기 고압 발생부(200)에서 이격된 상태에 있는 한 쌍의 단자부(110)에 고전압이 인가된 경우 진공상태에서 미세한 전류가 흐르게 되는 것이다.

고진공 상태에서 상기 진공챔버(110)의 단자부(110) 사이에 흐르는 전류는 nA~pA 정도 이다.

상기 제어회로 모듈(300)는 언급한 바와 같이 상기 진공챔버(100)와 데이터 케이블로 연결되어 진공상태에서 흐르는 전류 정보를 수신한다.

상기 제어회로 모듈(300)의 MCU(마이크로 컨트롤러_Micro Controller Unit:310)는 미세한 전류 변화량을 산출한 후 , 해당 전류 변화량에 따라 상기 진공챔버(100) 내의 수분의 양을 파악할 수 있다.

이때, 상기 MCU(310)는 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA: Residual Gas Analyzer)로부터 검출되는 수분 양을 산출하여 동기화를 통해 상기 진공챔버(100) 내의 수분을 정량적으로 검출한다.

상기 모니터링부(400)는 상기 제어회로 모듈(300)과 유선으로 연결되는 구성으로 상술한 바와 같이 상기 MCU(310)가 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA)로부터 검출되는 수분량을 산출하여 동기화를 통해 정량적으로 검출한 상기 진공챔버(100)의 수분정보를 전달받아 관리자가 진공챔버 내부의 수분정보를 모니터링할 수 있도록 한다.

다른 실시예로써 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 무선형으로 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템은 이동하는 기구물에 장착되어 외부로 진공챔버 내부의 수분정보를 송신할 수 있는 시스템으로 단자부(110)가 형성된 진공챔버(100), 고압 발생부(200), 제어회로 모듈(300), 및 모니터링부(400)로 구성된 유선형에 대용량 배터리(500), 통신모듈(600)이 더 포함된고, 상기 제어회로 모듈(300)에 나노파워 타이머(320)를 더 포함한다.

특히, 본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템의 제어회로 모듈(300)은 MCU(310)와 평상시에는 대기전력을 차단하며 일정한 시간에 깨어나 활성화되어 대용량 배터리(500)로부터 고압 발생부(200)로 전력을 공급할 수 있는 나노파워 타이머(320)로 구성된다.

무선형에서 추가되는 상기 대용량 배터리(500)는 무선형의 특성상 유선으로 전압을 공급받을 수 없기 때문에 상기 고압 발생부(200)에 전압을 공급하기 위한 구성이다.

본 발명에 따른 진공챔버 습도 측정 시스템이 무선형으로 실시되는 경우 무선으로 상기 통신모듈(600)을 통해 상기 진공챔버(100) 내부의 습도정보를 알려준다.

무선 시스템의 특성상, 유선형과 같이 실시간으로 상기 진공챔버(100) 내부의 습도정보를 수집하여 상기 통신모듈(600)을 통해 상기 모니터링부(400)로 전달하는 경우 상기 대용량 배터리(500)의 방전주가기 짧을 것으로 예상됨에 따라 상기 제어회로 모듈(300)은 실시간이 아닌 특정한 주기에 따라 습도정보를 외부 모니터링부(400)로 송신하도록 상기 통신모듈(600)을 제어한다.

상기 제어회로 모듈(300)는 상기 나노파워 타이머(320)를 제어하여 설정된 시간에만 상기 대용량 배터리(500)에서 상기 통신모듈(600)과 상기 고압 발생부(200)로 전원이 인가되고 차단되도록 함으로써 대기전력을 효과적으로 차단할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 진공챔버
200 : 고압 발생부
300 : 제어회로 모듈
310 : MCU
320 : 나노파워 타이머
400 : 모니터링부
500 : 대용량 배터리
600 : 통신모듈

Claims (6)

1. 중진공 내지 고진공 상태로 한 쌍의 단자부(110)가 형성된 진공챔버(100);
   상기 단자부(110)에 고전압을 공급하기 위한 고압 발생부(200);
   상기 고압 발생부(200)에서 상기 단자부(110)에 고전압을 인가함에 따라 상기 진공챔버(100)에서 발생되는 미세한 전류 변화량으로 해당 진공챔버(100) 내의 수분의 양을 파악하는 제어모듈(300); 및
   상기 제어회로 모듈(300)과 연결되어 상기 진공챔버(100)의 수분정보를 전달받아 관리자가 해당 진공챔버(100) 내부의 수분정보를 모니터링하기 위한 모니터링부(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버 습도 측정 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어모듈(300)은
   상기 진공챔버(100) 내 진공도의 변화에 따른 전류량과 잔류가스측정기(RGA)로부터 검출되는 수분량을 산출하여 동기화를 통해 정량적으로 상기 진공챔버(100)의 수분정보를 검출하는 MCU(310);를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버 습도 측정 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 고압 발생부(200)에 독립적으로 전원을 공급하는 대용량 배터리(500); 및
   상기 진공챔버(100) 내부의 습도정보를 상기 모니터링부(400)에 무선으로 송신하기 위한 통신모듈(600);를 더 포함하여 무선형으로 진공챔버의 습도를 측정하여 전달하는 것을 특징으로 하는 진공챔버 습도 측정 시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어모듈(300)은
   평상시에 대기전력을 차단하며 일정한 시간에 깨어나 활성화되어 대용량 배터리(500)로부터 상기 고압 발생부(200)로 전력을 공급할 수 있는 나노파워 타이머(320);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공챔버 습도 측정 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 고압 발생부(200)는
   상기 진공챔버(100)의 외부에서 내부로 피드스루를 통해 단자부(110)로 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 진공챔버 습도 측정 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제어모듈(300)은
   상기 진공챔버(100) 내에 파티클(Particle), 또는 수분에 해당하는 매개체가 존재하여 상기 고압 발생부(200)에서 이격된 상태에 있는 한 쌍의 단자부(110)에 고전압이 인가된 경우 진공상태에서 미세하게 흐르는 전류로 진공챔버의 습도를 측정하는 것을 특징으로 하는 진공챔버 습도 측정 시스템.

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