KR20230007759A - 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치 - Google Patents

고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 및 디스플레이 제조공정에서 정전기 제거를 위해 사용되는 VUV Ionizer 장치에 있어서, 상기 VUV Ionizer장치는 사용되는 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징, 상기 장착용 하우징의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스, 상기 장착용 하우징의 타단에 결합된 방열용팬, 상기 장착용 하우징의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터, 상기 VUV소스 전면에 이격되어 상기 VUV소스로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 외부 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터, 상기 셔터에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드, 상기 VUV소스를 감싸며 상기 장착용 하우징의 일단과 결합되는 방열판 및 외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제공하는 제2 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치 {Fast On-Off Controllable Shutter Type VUV Ionizer}
본 발명은 셔터를 구비한 진공환경 내 정전기 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 및 디스플레이 진공 증착, 박리 등의 제조공정에서 사용되는 정전기 제거 공정에서 공정 시간을 대폭적으로 축소할 수 있는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치에 관한 것이다.
일반적으로 정전기 제거 장치는 반도체 및 LCD, OLED, μ LED 등 디스플레이 제조공정 라인에 설치되어 고압 방전에 의한 표면 손상, 대전에 의한 오염물 흡착 등에 기반한 반도체 및 LCD, OLED, μ LED 등 디스플레이가 훼손되어 생산성이 저하되는 것을 방지한다.
정전기 제거 장치는 코로나 방전을 이용하는 장치와 연엑스선을 이용하는 장치로 구분되며, 코로나 방전을 이용하는 장치는 코로나 방전팁에 흡착된 파티클로 인한 2차 오염, 고전압 방전에 의한 스퍼터링 현상, 이온 밸런스 붕괴에 의한 오존 생성, 일정 사용기간 후 방전팁 세척공정으로 인한 생산라인의 주기적 정지와 그에 따른 생산율 저하 등의 단점 있어, 최근에는 이를 극복할 수 있는 연엑스선을 이용한 장치가 주로 이용되고 있다.
전자의 가속전압이 약 0.12~15keV대에서 발생하는 연엑스선(λ: 0.1nm~10nm)을 이용한 정전기 제거 장치는 연엑스선을 방사하고, 방사된 전리 엑스선이 가지고 있는 에너지가 공기 분자와 충돌하여 상기 공기 분자를 이온화함으로써 제전 대상 물체 표면의 정전기를 제거하는 장치로, 광화학적 반응에 의한 균형 있는 이온 생성으로 overshoot가 없으며, 빠른 제전 속도와 분진 발생이 없어 제전 성능을 향상시킬 수 있고, 압축공기가 필요 없다는 장점이 있어 코로나 방전을 이용하는 정전기 제거 장치의 단점 극복이 가능하다. 특히 연엑스선을 기반으로 하는 Ionizer는 연엑스선이 가지고 있는 에너지를 공기분자에 충돌하였을 때, 이를 양전하를 띤 상태(양이온)와 음의 전하를 띤 상태(음이온)로 분리할 수 있어 압축공기의 필요성이 없으며 2차오염의 문제 극복 및 이온 밸런스 확보가 용이한 잇점으로 많이 활용되는 기술이다.
한편 반도체 및 LCD, OLED, μ LED 등 디스플레이 제조공정 라인에서는 진공 환경하에서 제조하는 공정이 많으며, 이러한 진공 환경하에서는 연엑스선을 이용한 정전기 제거 장치는 전리율(공기분자 중 전리시키는 분자의 수)이 낮아서 진공 중에서의 효과는 극히 미미(이온화율 < 1%)하여 활용이 제한적이며 대신 연엑스선에 인접한 보다 파장이 긴 VUV(진공자외선: λ: ~200nm)가 주로 사용되는데 진공자외선은 진공내 희박한 가스를 고효율의 전리작용을 기반으로 이온화율을 50% 이상 확보할 수 있으며 진공자외선은 일반적으로 중수소(2H 또는 D(Deuterium)) 방전을 통해 구현한다.
현재 반도체 및 LCD, OLED, μ LED 등 디스플레이 제조공정 라인에서 사용되는 VUV Ionizer는 내열성 및 내구성에 한계가 있는 유리관형 튜브를 기반으로 제조되고 있으며, 유리관내의 필라멘트에서 방출된 전자에 의해 플라즈마가 유도된 후 안정화 시간을 거쳐 제전에 효과적인 중수소 방전이 일어나므로 온-오프 타임이 1분이상 소요되기 때문에 전체 공정상에 Time Lag가 있어 이러한 공정 Time Lag를 단축하는 것이 전체 생산 효율화를 꾀하는데 핵심으로 이에 대한 개선이 지속적으로 연구되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 진공 환경하에서 사용되는 VUV Ionizer로부터 방사되는 Vacuum UV를 필요에 따라 즉각적으로 온-오프 제어할 수 있도록 고속으로 개폐가 가능한 셔터를 구비한 VUV Ionizer를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치는 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징, 상기 장착용 하우징의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스, 상기 장착용 하우징의 타단에 결합된 방열용팬, 상기 장착용 하우징의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터, 상기 VUV소스 전면에 이격되어 상기 VUV소스로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 외부 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터, 상기 셔터에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드, 상기 VUV소스를 감싸며 상기 장착용 하우징의 일단과 결합되는 방열판 및 외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제공하는 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
반도체 및 디스플레이 제조공정에서 정전기 제거를 위해 사용되는 VUV Ionizer 장치에 있어서, 상기 VUV Ionizer장치는 사용되는 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징, 상기 장착용 하우징의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스, 상기 장착용 하우징의 타단에 결합된 방열용팬, 상기 장착용 하우징의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터, 상기 VUV소스 전면에 이격되어 상기 VUV소스로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 외부 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터, 상기 셔터에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드, 상기 VUV소스를 감싸며 상기 장착용 하우징의 일단과 결합되는 방열판 및 외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제공하는 제2 커넥터를 포함하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치일 수 있다.
상기 VUV 소스는 추가적으로 내열성과 내구성이 향상된 세라믹 기반의 Tube로 구현될 수 있으며, 상기 셔터는 리프 Type의 셔터인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 셔터는 포칼 플레인 셔터의 형식을 취할 수도 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치에 따르면, VUV Ionizer에 의하지 않고 셔터에 의해 VUV의 방사를 제어할 수 있어 기존의 유리관형 VUV Ionizer 자체에 의해 On-Off되는 방식에 비해 플라즈마 안정화를 위한 시간을 요구하지 않아 전체적인 공정 Time Lag를 줄여줄 수 있어 정전기 제거를 위한 공정 Time을 대폭 축소할 수 있다.
또한, 잦은 On-Off에 의해 급격히 수명이 감소되는 필라멘트 전자원의 신뢰성도 높힐 수 있는 장점이 있다.
도 1은 반도체 및 LCD, OLED, μ LED 등 디스플레이 제조공정 중 진공 환경하에서 사용되는 정전기 제거 장치의 개략도이다.
도 2는 VUV Ionizer에서 주로 사용되는 유리관 기반의 VUV Tube 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치의 제품구성 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치를 결합한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치의 셔터의 개폐에 따른 VUV 방출 및 미방출을 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치내에 장착된 세라믹 기반의 VUV Tube 사진이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 또한, 본 출원에서, 상부, 하부, 상단, 하단과 같이 상하를 포함하는 표현은 절대적인 높이에 따른 구분이 아니라, 장치의 내부 공간을 중심으로 한 상대적인 위치를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 일반적인 진공환경 하에서 정전기 제거를 위해 사용되는 VUV Ionizer를 포함한 제반 장치들의 개략적인 그림이며 도 2는 VUV Ionizer에 범용으로 사용되는 VUV Tube 제품 사진이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, LED/OLED의 디스플레이 및 반도체등의 제조공정에서 필요한 공정을 수행하기 이전에 진공 내의 정전기 제거를 수행하는 공정이 요구되며 이를 위해 Vacuum Chamber와 VUV Ionizer를 Vacuum Flange를 통해 결합한 장치를 사용하며, 이러한 VUV Ionizer는 유리를 기반으로 하는 VUV Tube를 일반적으로 사용한다. 진공 환경 내에서는 코로나 방전식의 이오나이저는 진공내에서는 구동이 불가하고 연엑스선 이오나이저는 이온화 효율이 낮아 사용하지 않는 편이다. 진공 환경 내에서는 매후 희박한 가스의 전리작용(이온화율 50% 이상) 구현을 위해 파장이 200nm급의 진공자외선(Vaccum ultra violet: VUV)이 사용되며 이러한 진공자외선은 중수소 방전을 통해 구현하는 기술이다. 현재의 반도체 및 디스플레이 제조공정에서 사용하는 진공자외선 튜브는 도 2에 도시된 유리관기반의 VUV Tube를 사용하고 있으며, 유리관기반의 VUV Tube는 Tube내의 Filament에서 방출된 전자에 의해 진공 내에서 플라즈마가 유도되는데 일반적으로 플라즈마는 초기에는 불안정한 상태를 거쳐 안정화 상태로 전이되며, 안정화 상태에서 제전에 효과적인 중수소 방전이 일어나기 때문에 제조공정에서 플라즈마의 안정화 시간은 제조공정의 Time Lag로 간주되므로 이러한 Time Lag를 줄이기 위한 제반 시도를 추진하고 있다.
본 발명은 이러한 Time Lag를 줄이기 위한 대안으로 제시된 기술로 이에 대해 이후 도 3 내지 도 6을 통해 상세히 기술토록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치의 제품구성 사진이며 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치를 결합한 사진이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치의 셔터의 개폐에 따른 VUV 방출 및 미방출을 도시한 사진이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치는 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징(350), 상기 장착용 하우징(350)의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스(320), 상기 장착용 하우징(350)의 타단에 결합된 방열용팬(340), 상기 장착용 하우징(350)의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터(330), 상기 VUV소스(320) 전면에 이격되어 상기 VUV소스(320)로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터 (310), 상기 셔터(310)에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드(360) 및 상기 VUV소스(320)를 감싸며 상기 장착용 하우징(350)의 일단과 결합되는 방열판 (380) 및 외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제2 커넥터(370)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 장착용 하우징(350)의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스(320) 전면에 소정의 거리만큼 이격된 셔터 (310)는 제2 커넥터(370)를 통해 연결된 메인 콘트롤러(미도시)로부터 제공되는 신호에 따라 셔터를 개폐할 수 있다. 본 발명에서 제시된 것처럼 셔터를 통해 VUV를 외부로 방출/미방출하는 것은 기존의 VUV 소스로부터 VUV를 방출하는 방식에 비해 플라즈마의 안정화를 위해 필요한 Time lag을 절대적으로 줄일 수 있어 전체 공정 시간을 축소할 수 있다.
본 발명에서 상기 셔터(310)는 리프 Type의 셔터로 구성하였으나, 이에 한정하지 않고 개폐가 용이한 다른 Type의 셔터, 예를 들어 포컬 플레인 셔터로도 구성할 수 있다.
상기 제1 커넥터(330)는 상기 장착용 하우징(350)의 측부에 형성되고, 메인 장비로부터 전원 및 구동 신호를 수신하여 상기 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치(300)에 제공하는 역할을 수행한다.
상기 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치(400)은 도 4에 도시된 바와 같이 장착용 하우징(350))에 볼트 또는 나사 등의 체결 부재를 결합시킬 수 있는 체결 구멍을 형성하고, 상기 방열판(380)이 상기 체결 구멍을 통해 상기 장착용 하우징(350)을 압박하여 상기 방열판(380)을 고정 시킬 수 있으며 위에서 설명한 볼트 또는 나사 등의 체결 부재 외에 다양한 방법이 이용될 수 있다.
장착용 하우징(350)은 아노다이즈 알루미늄의 원통형상으로 하여 다른 부품들이 나사 결합을 통해 손쉽게 결합될 수 있도록 하였으나, 다른 형태 및 재질이라도 무관하다. 또한 방열용팬(340)은 VUV 소스(320)의 반대편에 위치하도록 하였으며 방열판(380)은 중앙에 중공으로 셔터(310)를 안치하고 장착용 하우징(350)과 나사 결합할 수 있도록 하여 고정되게 하였다. 일반적으로 방열판(380)은 방열판은 쿨러 없이 열을 빨리 발산시켜야 하므로 방열판의 열 발산에 유리한 대형크기로 제작되며 일반적으로 열전도율이 높은 알루미늄 소재를 사용하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치의 셔터의 개폐에 따른 VUV 방출 및 미방출을 도시한 사진이다.
도 5를 참조하면, 셔터가 Open되면 셔터 내측에 위치한 VUV Tube로부터 별도의 플라즈마 안정화 시간 없이 이미 형성되어 있는 VUV를 외부로 용이하게 방출할 수 있으며, 셔터를 Closed하면 VUV Tube로부터 방사되는 VUV를 즉각적으로 외부 방출 억제할 수 있게 된다. 이러한 셔터의 개폐를 통해 VUV Ionizer에서 플라즈마 안정화를 위한 기존의 안정화 시간을 불요하게 할 수 있다.
도 6을 참조하면 기존의 유리기반의 VUV Tube에 비해 내열성 및 내구성을 향상시킨 세라믹 기반의 Tube로, 세라믹과 금속간 브레이징 기술을 적용하여 구현한 방식으로 본 발명에서는 유리관 기반외에도 이러한 세라믹 기반의 Tube를 적용할 수 있다. 세라믹 기반의 Tube의 세부 구성은 기존의 유리기반 Tube와 유사하기 때문에 별도의 설명은 생략한다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 유리 기반 VUV 튜브 310 : 셔터
320 : VUV 소스 330 : 제1 커넥터
340 : 방열용팬 350 : 장착용 하우징
360 : 솔레노이드 370 : 제2 커넥터
380 : 방열판 400 : 셔터용 VUV Ionizer
600: 세라믹 기반 VUV 튜브

Claims (6)

  1. 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징;
    상기 장착용 하우징의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스;
    상기 장착용 하우징의 타단에 결합된 방열용팬;
    상기 장착용 하우징의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터;
    상기 VUV소스 전면에 이격되어 상기 VUV소스로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 외부 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터;
    상기 셔터에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드;
    상기 VUV소스를 감싸며 상기 장착용 하우징의 일단과 결합되는 방열판; 및
    외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제공하는 제2 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 VUV 소스는
    세라믹 기반의 Tube인 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셔터는
    리프 Type의 셔터인 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치.
  4. 반도체 및 디스플레이 제조공정에서 정전기 제거를 위해 사용되는 VUV Ionizer 장치에 있어서, 상기 VUV Ionizer장치는,
    사용되는 각종 부품을 장착할 수 있는 장착용 하우징;
    상기 장착용 하우징의 일단에 결합되어 VUV를 생성하고 방사하는 VUV 소스;
    상기 장착용 하우징의 타단에 결합된 방열용팬;
    상기 장착용 하우징의 측부에 결합되어 외부에서 제공되는 전원 및 구동 신호와 연결 가능한 제1 커넥터;
    상기 VUV소스 전면에 이격되어 상기 VUV소스로부터 방출되는 Vacuum UV를 외부로 방출/미방출토록 외부 셔터 콘트롤러 신호에 따라 개폐되는 셔터;
    상기 셔터에 자기장을 형성하여 Vacuum UV를 제어하는 솔레노이드;
    상기 VUV소스를 감싸며 상기 장착용 하우징의 일단과 결합되는 방열판; 및
    외부로부터 제공되는 셔터 콘트롤러 신호를 제공하는 제2 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 VUV 소스는
    세라믹 기반의 Tube인 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 셔터는
    리프 Type의 셔터인 것을 특징으로 하는 고속 온-오프 제어가 가능한 셔터형 VUV Ionizer 장치.
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