WO2017090792A1 - 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치 및 그의 레퍼런스 데이터 획득방법 - Google Patents

유해 물질의 이온 이동도 측정 장치 및 그의 레퍼런스 데이터 획득방법 Download PDF

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noise
measurement signal
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최명철
강정훈
김정환
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한국기초과학지원연구원
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry
    • G—PHYSICS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/161—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission using photoionisation, e.g. by laser

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device and a signal acquisition method thereof, and more particularly, to a device for measuring ion mobility of harmful substances capable of photoionization and a method of obtaining reference data thereof.
  • detectors are almost always used to identify leaks of toxic gases in advance. Furthermore, the detector can be used in various fields such as NBC reconnaissance, air pollution measurement, and hazardous substance detection. Accordingly, the demand for detectors is increasing. Detectors are being developed to have portability, convenience, high sensitivity, and high options.
  • An object of the present invention is to disclose an ion mobility measuring device for a hazardous substance capable of detecting noise.
  • Another object of the present invention is to provide a method of obtaining reference data of an ion mobility measuring device that can improve the reliability.
  • the present invention discloses a method of obtaining reference data of an ion mobility measuring device.
  • the method comprises the steps of: detecting a charge of ions between electrodes to obtain a measurement signal; Isolating the electrode from ions to obtain a noise signal; Aligning the noise signal with the measurement signal; Removing a portion of the signal of the measurement signal that is aligned with the noise signal; And calculating reference data from the remaining signals of the measurement signal.
  • An ion mobility measuring apparatus of a hazardous substance includes a chamber in which a hazardous substance is filled; A plurality of electrodes disposed in the chamber; A laser for irradiating a laser beam to the harmful substance between the electrodes; A detector connected to the plurality of electrodes and detecting ions of the hazardous substance ionized by the laser beam; And an ion filter disposed between the plurality of electrodes, the ion filter insulating the ions from the electrodes to detect noise generated when the ions are generated.
  • the ion mobility measuring device may include an ion filter between the electrodes.
  • the ion filter can insulate ions of harmful substances from the electrodes.
  • the noise signal other than the ion current may be detected together with the ion signal through the detector.
  • the controller may calculate reference data from the measurement signal from which the noise signal is removed. Therefore, the reference data acquisition method of the ion mobility measuring device can improve the reliability.
  • 1 is a flow chart showing a method for detecting a general hazardous substance.
  • FIG. 2 is a view showing a device for measuring the ion mobility of harmful substances according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing another example of the ion mobility measuring device of the harmful substance of FIG.
  • FIG. 4 is a view illustrating the electrodes and the ion filter of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a method of obtaining reference data of the ion mobility measuring apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a graph showing a measurement signal detected from the detector of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a graph illustrating a noise signal detected from the detector of FIG. 2.
  • FIGS. 6 and 7 are graph illustrating measurement signals and noise signals of FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 9 is a graph showing a second measurement peak from which a first measurement peak aligned with the noise peak of FIG. 8 is removed.
  • 1 shows a method of detecting a general harmful substance.
  • a method of detecting a general hazardous substance may include obtaining reference data (S100), initializing a commercial detector (S200), and measuring a hazardous substance (S300).
  • Acquiring reference data may include acquiring reference data of ion mobility of the hazardous substance.
  • Hazardous substances may include toxic substances harmful to the human body.
  • hazardous substances may include petrochemicals of benzene, toluene, and xylene.
  • Hazardous substances may have different values of ionic mobility from species to species. Ion mobility of harmful substances can be detected differently depending on the measurement environment.
  • the ion mobility may vary depending on the structure of the measurement electrode, the measurement frequency, the measurement waveform, and the measurement voltage.
  • the reference data may include data corresponding to the ion mobility of the hazardous substance.
  • Initializing the commercial detector may be a step of installing the reference data of the ion mobility of the hazardous substance in the commercial detector.
  • a commercial detector may include a gas sensor, a gas detector, and a gas alarm.
  • the commercial detector can be initialized with reference data.
  • Measuring the harmful substance (S300) may be a step of detecting a hazardous substance indoors or outdoors with a commercial detector.
  • Commercially available detectors can detect the type or concentration of a hazardous substance based on reference data.
  • the reference data can determine commercial detector performance.
  • Reference data may be obtained from an ion mobility measuring device of a hazardous substance.
  • FIG. 2 shows an ion mobility measuring apparatus 100 of a hazardous substance according to an embodiment of the present invention.
  • the ion mobility measuring apparatus 100 of a hazardous substance may include a chamber 10, electrodes 20, a laser 30, a detector 40, and a controller 50. ), And an ion filter 60.
  • the chamber 10 may provide a space independent from the outside.
  • the chamber 10 may have an atmospheric environment.
  • the chamber 10 may be filled with hazardous materials 70.
  • chamber 10 may have view ports 12, gas inlet 14, and exhaust 16.
  • the view ports 12 may include a window of the sidewall of the chamber 10. The interior of the chamber 10 can be seen through the view ports 12.
  • Air or noxious substance 70 may be provided in chamber 10 through gas inlet 14.
  • Air or harmful substances 70 in the chamber 10 to the gas inlet 14 may be exhausted through the exhaust port 16.
  • the gas inlet 14 may be connected to a gas supply.
  • the exhaust port 16 can be connected to the pump.
  • the electrodes 20 may be disposed in the chamber 10.
  • the electrodes 20 may include a lower electrode 22 and an upper electrode 24.
  • the lower electrode 22 may be disposed on the lower rod 26 below the chamber 10.
  • the upper electrode 24 may be disposed on the lower electrode 22.
  • the upper electrode 24 may be connected to the upper rod 28.
  • the distance between the lower electrode 22 and the upper electrode 24 may be adjusted by the lower rod 26 and the upper rod 28.
  • the lower electrode 22 and the upper electrode 24 may have a potential difference.
  • the lower electrode 22 may be charged with a negative voltage.
  • the upper electrode 24 can be charged with a positive voltage.
  • the hazardous substance 70 may be provided between the lower electrode 22 and the upper electrode 24.
  • the laser 30 may be disposed outside the chamber 10.
  • the laser 30 may include a first laser 32 and a second laser 34.
  • the first laser 32 may provide the pump light 31 to the second laser 34.
  • the first laser 32 may comprise an Nd-YAG laser.
  • Pump light 31 may have a wavelength of about 1064 nm.
  • the second laser 34 may comprise a dye laser.
  • the second laser 34 can generate the laser beam 33 from the pump light 31.
  • the laser beam 33 may have a wavelength of about 266 nm.
  • the second laser 34 may provide a laser beam 33 between the lower electrode 22 and the upper electrode 24.
  • the laser beam 33 may be provided in the chamber 10 through one of the view ports 12.
  • the laser beam 33 may be provided to the noxious substance 70 between the lower electrode 22 and the upper electrode 24.
  • the hazardous substance 70 may be charged with ions 72.
  • Ion 72 may be a cation.
  • Ions 72 may be trapped in the lower electrode 22.
  • the detector 40 may be connected to the lower electrode 22.
  • the detector 40 may detect the charge of the ions 72 through the lower electrode 22.
  • the detector 40 may be connected to the control unit 50.
  • the controller 50 may acquire the mobility of the ions 72 from the measurement signal of the detector 40.
  • the ionic mobility of the ions 72 determines the drift distance of the ions 72, the peak time of the measurement signal, and the voltage between the lower electrode 22 and the upper electrode 24. It may be divided by (V).
  • the flow distance of the ions 72 may correspond to the distance between the laser beam 33 and the lower electrode 22.
  • the distance between the laser beam 33 and the lower electrode 22 and the voltage V between the lower electrode 22 and the upper electrode 24 are determined by the set value of the ion mobility measuring apparatus 100 of the hazardous substance. Can be determined.
  • the peak time of the measurement signal may correspond to the peak time from the time of incidence of the laser beam 33 to the time of detection of the ions 72.
  • the peak time of the measurement signal may be different for each kind of ions 72. That is, when the peak time of the measurement signal is obtained, the control unit 50 may calculate the reference data.
  • the ion filter 60 may be disposed inside the chamber 10.
  • the ion filter 60 may be disposed outside the lower electrode 22 and the upper electrode 24 when the ion 72 is detected.
  • the ion filter 60 may be disposed outside the chamber 10.
  • FIG. 3 shows another example of the ion mobility measuring apparatus 100 of the hazardous substance of FIG. 2.
  • the ion filter 60 may be disposed between the lower electrode 22 and the upper electrode 24 upon detecting noise of the measurement signal.
  • the ion filter 60 may be disposed between the laser beam 33 and the lower electrode 22.
  • the ion filter 60 may be disposed under the laser beam 33 and in contact with the lower electrode 22.
  • the ion filter 60 may insulate the lower electrode 22 from the ions 72.
  • the chamber 10, the laser 30, the detector 40, and the control unit 50 may have the same configuration as that of FIG. 2.
  • FIG. 4 shows the electrodes 20 and the ion filter 60 of FIG. 3.
  • the ion filter 60 may transmit ultraviolet light 74.
  • the ion filter 60 may include an ultraviolet transmission filter.
  • it may include a monochromatic filter quartz or a monochromatic filter film.
  • Ultraviolet light 74 may be generated upon collision of laser beam 33 with hazardous material 70.
  • the ultraviolet light 74 may be incident to the lower electrode 22 and the upper electrode 24.
  • the ultraviolet light 74 may drop the voltage between the lower electrode 22 and the upper electrode 24 by the photoelectric effect. The voltage drop can act as noise in the measurement of ions 72. That is, the ultraviolet light 74 may be detected as a noise signal of the measurement signal of the ions 72.
  • FIG. 5 shows an example of a method of obtaining reference data of the ion mobility measuring apparatus 100 of FIG. 2.
  • FIG. 6 shows the measurement signal 80 detected from the detector 40 of FIG. 2.
  • the control unit 50 obtains the measurement signal 80 of the ions 72 through the detector 40 (S110).
  • the measurement signal 80 may have a first measurement peak 82 and a second measurement peak 84.
  • the first measurement peak 82 can be detected at a first peak time t 1 from the start time 0.
  • the second measurement peak 84 can be detected at a second peak time t 2 after the first measurement peak 82.
  • the control unit 50 determines whether there is noise (S120). If the peaks of the measurement signal 80 are plural, the control unit 50 may determine that there is noise in the measurement signal 80. In the case of FIG. 6, the control unit 50 may determine that there is noise of the measurement signal 80. In contrast, if the peak of the measurement signal 80 is one, the control unit 50 may determine that there is no noise of the measurement signal 80.
  • FIG. 7 shows a noise signal 90 detected from the detector 40 of FIG. 2.
  • the control unit 50 obtains a noise signal 90 (S130).
  • the noise signal 90 may have a noise peak 92.
  • the noise peak 92 may be detected at the first peak time t 1 from the start time 0.
  • the controller 50 aligns the noise signal 90 with the measurement signal 80 (S140).
  • the first measurement peak 82 can be aligned with the noise peak 92.
  • the first measurement peak 82 can be generated by the noise peak 92.
  • the first measurement peak 82 of the measurement signal 80 may be detected by the ultraviolet light 76 rather than the ions 72.
  • the second measurement peak 84 can be detected by the ions 72.
  • the ultraviolet light 76 can be detected at the lower electrode 22 at a faster rate than the ions 72.
  • FIG. 9 shows a second measurement peak 84 with the first measurement peak 82 aligned with the noise peak 92 of FIG. 8 removed.
  • the control unit 50 removes a part of the measurement signal 80 aligned with the noise signal 90 (S150). According to one example, the control unit 50 removes the first measurement peak 82 aligned with the noise peak 92 and uses the modified measurement signal 81 with the second measurement peak 84 as a single peak.
  • the control unit 50 calculates reference data (S160)
  • the second peak time t 2 of the second measurement peak 84 may be calculated as reference data. 50 may record and / or store the calculated reference data in a database (not shown), therefore, the reference data may be reliable because noise is removed and calculated by the modified measurement signal 81. .
  • the control unit 50 calculates the reference data from the time of the measurement peak (not shown) of the measurement signal 80 ( S160).
  • the reference data may include data corresponding to the mobility of the ions 72.

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Abstract

본 발명은 유해물질의 이온 이동도 측정 장치 및 그의 레퍼런스 데이터 획득방법을 개시한다. 그의 방법은, 전극 사이의 이온의 전하를 검출하여 측정 신호를 획득하는 단계와, 상기 전극을 이온으로부터 절연시켜 노이즈 신호를 획득하는 단계와, 상기 노이즈 신호를 상기 측정 신호에 정렬하는 단계와, 상기 노이즈 신호와 정렬되는 상기 측정 신호의 일부 신호를 제거하는 단계와, 상기 측정 신호의 나머지 신호로부터 레퍼런스 데이터를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

유해 물질의 이온 이동도 측정 장치 및 그의 레퍼런스 데이터 획득방법
본 발명은 측정 장치 및 그의 신호 획득방법에 관한 것으로, 상세하게는 Photoionization이 가능한 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치 및 그의 레퍼런스 데이터 획득방법에 관한 것이다.
최근 화학 공장에서 유독가스 유출 사고가 종종 발생하고 있다. 유독가스 유출은 인명 피해 또는 화재와 같은 대형 사고를 발생시킬 수 있다. 산업 현장에서는 유독 가스의 유출을 사전에 파악하기 위해 검출기가 거의 필수적으로 사용되고 있다. 나아가, 검출기는 화생방 정찰, 대기오염 측정, 유해 물질 탐지 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 따라서, 검출기의 수요는 증가하고 있는 실정이다. 검출기는 휴대성, 편의성, 고감도, 및 고 선택사양을 갖도록 개발되고 있다.
본 발명의 과제는 노이즈를 검출할 수 있는 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치를 개시한다.
또한 본 발명의 다른 과제는 신뢰성을 증진 할 수 있는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득 방법을 개시한다. 그의 방법은, 전극 사이의 이온의 전하를 검출하여 측정 신호를 획득하는 단계; 상기 전극을 이온으로부터 절연시켜 노이즈 신호를 획득하는 단계; 상기 노이즈 신호를 상기 측정 신호에 정렬하는 단계; 상기 노이즈 신호와 정렬되는 상기 측정 신호의 일부 신호를 제거하는 단계; 및 상기 측정 신호의 나머지 신호로부터 레퍼런스 데이터를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 유해물질의 이온 이동도 측정 장치는, 유해 물질이 충진되는 챔버; 상기 챔버 내에 배치된 복수개의 전극들; 상기 전극들 사이의 상기 유해 물질에 레이저 빔을 조사하는 레이저; 상기 복수개의 전극들에 연결되고, 상기 레이저 빔에 의해 이온화되는 상기 유해 물질의 이온을 검출하는 검출기; 및 상기 복수개의 전극들 사이에 배치되고, 상기 이온을 상기 전극들로부터 절연하여 상기 이온의 발생 시에 유발되는 노이즈를 상기 전극들에 검출시키는 이온 필터를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이온 이동도 측정 장치는 전극들 사이의 이온 필터를 포함할 수 있다. 이온 필터는 유해 물질의 이온들을 전극들로부터 절연시킬 수 있다. 이온전류가 아닌 노이즈 신호는 검출기를 통해 이온신호와 같이 검출될 수 있다. 제어 부는 노이즈 신호가 제거된 측정 신호로부터 레퍼런스 데이터를 계산할 수 있다. 따라서, 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득 방법은 신뢰성을 증진할 수 있다.
도 1은 일반적인 유해 물질을 검출하는 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 전극들과 이온 필터를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6은 도 2의 검출기로부터 검출되는 측정 신호를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 2의 검출기로부터 검출되는 노이즈 신호를 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 측정 신호와 노이즈 신호를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 8의 노이즈 피크에 정렬된 제 1 측정 피크가 제거된 제 2 측정 피크를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 챔버, 박막, 코팅은 일반적인 반도체 및 장치 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 일반적인 유해 물질을 검출하는 방법을 보여준다.
도 1을 참조하면, 일반적인 유해 물질을 검출하는 방법은 레퍼런스 데이터를 획득하는 단계(S100), 상용 검출기를 초기화하는 단계(S200), 및 유해 물질을 측정하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
레퍼런스 데이터를 획득하는 단계(S100)는 유해 물질의 이온 이동도의 레퍼런스 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 유해 물질은 인체에 해로운 독성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유해 물질은 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌의 석유화학성분을 포함할 수 있다. 유해 물질은 종류마다 다른 값의 이온 이동도를 가질 수 있다. 유해 물질의 이온 이동도는 측정 환경에 따라 다르게 검출될 수 있다. 예를 들어, 이온 이동도는 측정 전극의 구조, 측정 주파수, 측정 파형, 및 측정 전압에 따라 달라질 수 있다. 일 에에 따르면, 레퍼런스 데이터는 유해 물질의 이온 이동도에 대응되는 데이터를 포함할 수 있다.
상용 검출기를 초기화하는 단계(S200)는 유해 물질의 이온 이동도의 레퍼런스 데이터를 상용 검출기에 설치하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상용 검출기는 가스 센서, 가스 검출기, 및 가스 경보기를 포함할 수 있다. 따라서, 상용 검출기는 레퍼런스 데이터에 의해 초기화될 수 있다.
유해 물질을 측정하는 단계(S300)는 상용 검출기로 실내 또는 실외의 유해 물질을 검출하는 단계일 수 있다. 상용 검출기는 레퍼런스 데이터에 근거하여 유해 물질의 종류 또는 농도를 검출할 수 있다. 따라서, 레퍼런스 데이터는 상용 검출기 성능을 결정할 수 있다. 레퍼런스 데이터는 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치로부터 획득될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치(100)를 보여준다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치(100)는 챔버(10), 전극들(20), 레이저(30), 검출기(40), 제어 부(50), 및 이온 필터(60)를 포함할 수 있다.
챔버(10)는 외부로부터 독립된 공간을 제공할 수 있다. 챔버(10)는 대기 환경을 가질 수 있다. 이와 달리, 챔버(10)는 유해 물질(70)로 충진될 수 있다. 예를 들어, 챔버(10)는 뷰 포트들(12), 가스 주입 구(14), 및 배기구(16)를 가질 수 있다. 뷰 포트들(12)은 챔버(10) 측벽의 윈도우를 포함할 수 있다. 챔버(10) 내부는 뷰 포트들(12)을 통해 보여질 수 있다. 공기 또는 유해 물질(70)은 가스 주입 구(14)를 통해 챔버(10) 내에 제공될 수 있다. 가스 주입 구(14)로 챔버(10) 내의 공기 또는 유해 물질(70)은 배기구(16)를 통해 배기될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 가스 주입 구(14)는 가스 공급 부에 연결될 수 있다. 배기구(16)는 펌프에 연결될 수 있다.
전극들(20)은 챔버(10) 내에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 전극들(20)은 하부 전극(22)과 상부 전극(24)을 포함할 수 있다. 하부 전극(22)은 챔버(10) 하부의 하부 로드(26) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(24)은 하부 전극(22) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(24)은 상부 로드(28)에 연결될 수 있다. 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이의 거리는 하부 로드(26)과 상부 로드(28)에 의해 조절될 수 있다. 하부 전극(22)과 상부 전극(24)은 전위차를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(22)은 음의 전압으로 대전될 수 있다. 상부 전극(24)은 양의 전압으로 대전될 수 있다. 유해 물질(70)은 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이에 제공될 수 있다.
레이저(30)는 챔버(10) 외부에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 레이저(30)는 제 1 레이저(32) 및 제 2 레이저(34)를 포함할 수 있다. 제 1 레이저(32)는 펌프 광(31)을 제 2 레이저(34)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저(32)는 Nd-YAG 레이저를 포함할 수 있다. 펌프 광(31)은 약 1064nm의 파장을 가질 수 있다. 제 2 레이저(34)는 섹소 레이저(dye laser)를 포함할 수 있다. 제 2 레이저(34)는 펌프 광(31)으로부터 레이저 빔(33)을 생성할 수 있다. 레이저 빔(33)은 약 266nm의 파장을 가질 수 있다. 제 2 레이저(34)는 레이저 빔(33)을 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이에 제공할 수 있다. 레이저 빔(33)은 뷰 포트들(12) 중의 하나를 통해 챔버(10)의 내에 제공될 수 있다. 레이저 빔(33)은 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이의 유해 물질(70)에 제공될 수 있다. 유해 물질(70)은 이온(72)으로 대전될 수 있다. 이온(72)은 양이온일 수 있다. 이온(72)은 하부 전극(22)에 포획될 수 있다.
검출기(40)는 하부 전극(22)에 연결될 수 있다. 검출기(40)는 하부 전극(22)을 통해 이온(72)의 전하를 검출할 수 있다. 검출기(40)는 제어 부(50)에 연결될 수 있다.
제어 부(50)는 이온(72)의 이동도를 검출기(40)의 측정 신호로부터 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 이온(72)의 이동도(ionic mobility)는 이온(72)의 유동 거리(drift distance)를 측정 신호의 피크 시간과, 하부 전극(22) 및 상부 전극(24) 사이의 전압(V)으로 나눈 값일 수 있다. 예를 들어, 이온(72)의 유동 거리는 레이저 빔(33)과 하부 전극(22) 사이의 거리에 대응될 수 있다. 레이저 빔(33)과 하부 전극(22) 사이의 거리와, 하부 전극(22) 및 상부 전극(24) 사이의 전압(V)은, 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치(100)의 설정 값에 의해 결정될 수 있다. 측정 신호의 피크 시간은 레이저 빔(33)의 입사 시점부터 이온(72)이 검출된 시점까지의 피크 시간에 대응될 수 있다. 측정 신호의 피크 시간은 이온(72)의 종류마다 다를 수 있다. 즉, 측정 신호의 피크 시간이 획득되면, 제어 부(50)는 레퍼런스 데이터를 계산할 수 있다.
이온 필터(60)는 챔버(10)의 내부에 배치될 수 있다. 이온 필터(60)는 이온(72) 검출 시에 하부 전극(22)과 상부 전극(24)의 외곽에 배치될 수 있다. 이와 달리, 이온 필터(60)는 챔버(10)의 외부에 배치될 수도 있다.
도 3은 도 2의 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치(100)의 다른 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 이온 필터(60)는 측정 신호의 노이즈의 검출 시에 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 이온 필터(60)는 레이저 빔(33)과 하부 전극(22) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이온 필터(60)는 레이저 빔(33)의 아래에 배치되고, 하부 전극(22) 상에 접촉될 수 있다. 이온 필터(60)는 하부 전극(22)을 이온(72)으로부터 절연할 수 있다. 챔버(10), 레이저(30), 검출기(40), 및 제어 부(50)는 도 2의 구성과 동일할 수 있다.
도 4는 도 3의 전극들(20)과 이온 필터(60)를 보여준다.
도 4를 참조하면, 이온 필터(60)는 자외선 광(74)을 투과시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 이온 필터(60)는 자외선 투과 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단색 필터 퀄즈(quartz) 또는 단색 필터 필름을 포함할 수 있다. 자외선 광(74)은 레이저 빔(33)과 유해 물질(70)의 충돌 시에 발생될 수 있다. 자외선 광(74)은 하부 전극(22)과 상부 전극(24)으로 입사될 수 있다. 자외선 광(74)은 광전 효과에 의해 하부 전극(22)과 상부 전극(24) 사이의 전압을 강하시킬 수 있다. 전압 강하는 이온(72)의 측정의 노이즈로 작용할 수 있다. 즉, 자외선 광(74)은 이온(72)의 측정 신호의 노이즈 신호로 검출될 수 있다.
도 5는 도 2의 이온 이동도 측정 장치(100)의 레퍼런스 데이터 획득 방법의 일 예를 보여준다. 도 6은 도 2의 검출기(40)로부터 검출되는 측정 신호(80)를 보여준다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제어 부(50)는 검출기(40)를 통해 이온(72)의 측정 신호(80)를 획득한다(S110). 일 예에 따르면, 측정 신호(80)는 제 1 측정 피크(82)와 제 2 측정 피크(84)를 가질 수 있다. 제 1 측정 피크(82)는 시작 시점(0)으로부터 제 1 피크 시간(t1)에 검출될 수 있다. 제 2 측정 피크(84)는 제 1 측정 피크(82) 이후의 제 2 피크 시간(t2)에 검출될 수 있다.
다음, 제어 부(50)는 노이즈가 있는지를 판단한다(S120). 측정 신호(80)의 피크들이 복수이면, 제어 부(50)는 측정 신호(80)의 노이즈가 있는 것으로 판단할 수 있다. 도 6의 경우, 제어 부(50)는 측정 신호(80)의 노이즈가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 측정 신호(80)의 피크가 하나이면, 제어 부(50)는 측정 신호(80)의 노이즈가 없는 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 도 2의 검출기(40)로부터 검출되는 노이즈 신호(90)를 보여준다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 제어 부(50)는 노이즈 신호(90)를 획득한다(S130). 일 예에 따르면, 노이즈 신호(90)는 노이즈 피크(92)를 가질 수 있다. 노이즈 피크(92)는 시작 시점(0)으로부터 제 1 피크 시간(t1)에 검출될 수 있다.
도 8은 도 6 및 도 7의 측정 신호(80)와 노이즈 신호(90)를 보여준다.
도 5 및 도 8을 노이즈 신호(90)가 있으면, 제어 부(50)는 노이즈 신호(90)을 측정 신호(80)에 정렬시킨다(S140). 제 1 측정 피크(82)는 노이즈 피크(92)에 정렬될 수 있다. 제 1 측정 피크(82)는 노이즈 피크(92)에 의해 생성될 수 있다. 측정 신호(80)의 제 1 측정 피크(82)는 이온(72)이 아닌 자외선 광(76)에 의해 검출될 수 있다. 제 2 측정 피크(84)는 이온(72)에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 자외선 광(76)은 이온(72)보다 빠른 속도로 하부 전극(22)에 검출될 수 있다.
도 9는 도 8의 노이즈 피크(92)에 정렬된 제 1 측정 피크(82)가 제거된 제 2 측정 피크(84)를 보여준다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 제어 부(50)는 노이즈 신호(90)와 정렬되는 측정 신호(80)의 일부를 제거한다(S150). 일 예에 따르면, 제어 부(50)는 노이즈 피크(92)에 정렬된 제 1 측정 피크(82)를 제거하고, 제 2 측정 피크(84)를 단일 피크로 하는 수정된 측정 신호(81)를 생성한다.
다음, 제어 부(50는 레퍼런스 데이터를 계산한다(S160). 일 예에 따르면, 제 2 측정 피크(84)의 제 2 피크 시간(t2)은 레퍼런스 데이터로 계산될 수 있다. 이후, 제어 부(50)는 계산된 레퍼런스 데이터를 데이터 베이스(미도시)에 기록 및/또는 저장할 수 있다. 따라서, 레퍼런스 데이터는 노이즈가 제거되어 수정된 측정 신호(81)에 의해 계산되기 때문에 신뢰성을 가질 수 있다.
노이즈 신호(90)의 유무 판단 단계(S130)에서 측정 신호(80)의 노이즈가 없으면, 제어 부(50)는 레퍼런스 데이터를 측정 신호(80)의 측정 피크(미도시)의 시간으로부터 계산한다(S160). 레퍼런스 데이터는 이온(72)의 이동도에 대응되는 데이터를 포함할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 전극 사이의 이온의 전하를 검출하여 측정 신호를 획득하는 단계;
    상기 전극을 이온으로부터 절연시켜 노이즈 신호를 획득하는 단계;
    상기 노이즈 신호를 상기 측정 신호에 정렬하는 단계;
    상기 노이즈 신호와 정렬되는 상기 측정 신호의 일부 신호를 제거하는 단계; 및
    상기 측정 신호의 나머지 신호로부터 레퍼런스 데이터를 계산하는 단계를 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 신호의 피크의 개수에 따라 상기 측정 신호의 노이즈가 있는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 신호의 피크가 복수 개이면, 상기 노이즈는 존재하는 것으로 판단되고, 상기 측정 신호의 피크가 단일하면, 상기 노이즈는 존재하지 않는 것으로 판단되는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 데이트는 상기 측정 신호의 상기 피크의 시간으로부터 계산되는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 신호는:
    제 1 피크 시간을 갖는 제 1 측정 피크; 및
    상기 제 1 피크 시간 이후의 제 2 피크 시간을 갖는 제 2 측정 피크를 포함하되,
    상기 노이즈 신호는 상기 제 1 피크 시간에 정렬되는 제 1 노이즈 피크를 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 데이터를 계산하는 단계는 상기 제 2 측정 피크의 시간으로부터 상기 레퍼런스 데이터를 계산하는 단계를 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 신호의 일부 신호를 제거하는 단계는 상기 제 1 노이즈 피크에 정렬된 상기 제 1 측정 피크를 제거하는 단계를 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  8. 상기 측정 신호의 일부 신호를 제거하는 단계는
    상기 제 2 측정 피크를 단일 피크로 갖는 수정된 측정 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 이온 이동도 측정 장치의 레퍼런스 데이터 획득방법.
  9. 유해 물질이 충진되는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치된 복수개의 전극들;
    상기 전극들 사이의 상기 유해 물질에 레이저 빔을 조사하는 레이저;
    상기 복수개의 전극들에 연결되고, 상기 레이저 빔에 의해 이온화되는 상기 유해 물질의 이온을 검출하는 검출기; 및
    상기 복수개의 전극들 사이에 배치되고, 상기 이온을 상기 전극들로부터 절연하여 상기 이온의 발생 시에 유발되는 노이즈를 상기 전극들에 검출시키는 이온 필터를 포함하는 유해물질의 이온 이동도 측정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이온 필터는 상기 레이저 빔과 상기 유해 물질의 충돌에 의해 생성되는 자외선 광을 투과하는 자외선 투과 필터를 포함하는 유해 물질의 이온 이동도 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자외선 투과 필터는 상기 전극들 중의 하나와 상기 레이저 빔 사이에 배치되고, 상기 레이저 빔과 평행하게 배치되는 유해물질의 이온 이동도 측정 장치.
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