KR101378301B1 - Particle complex characteristic measurement apparatus exhaust system having particle distribution measurement and calibration module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a particle composite properties measurement apparatus having a module for particle distribution measurement and calibration.
종래 입자 크기 분포를 측정하는 장비로는 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)가 있는데, PBMS는 공기역학 렌즈(Aerodynamic lens), 전자총(Electron Gun), 정전편향장치(Electrostatic Deflector), 패러데이 컵(Faraday cup) 등을 구성요소로 한다.Conventional particle size distribution measuring apparatuses include a particle beam mass spectrometer (PBMS). The PBMS includes an aerodynamic lens, an electron gun, an electrostatic deflector, a Faraday cup, And the like.
PBMS는 저압 환경에서 기체에 포함된 입자를 빔의 형태로 집속 및 가속하여 포화상태에 이르기까지 대전시키고, 대전된 입자를 전기장에 입사시켜 그 진행경로를 변경시킨 후, 분류기에 포집된 입자를 계수하여 입자의 크기 분포를 알 수 있다.In the PBMS, the particles contained in the gas are concentrated and accelerated in the form of a beam in a low pressure environment, and charged to a saturated state. The charged particles enter the electric field to change its traveling path, The size distribution of the particles can be known.
공기역학 렌즈는 에어로졸이 입구로 유입되면, 여러 단계의 렌즈를 거쳐 입자가 중심축으로 집속 되어, 마지막 가속 노즐을 통해 첫 번째 진공 챔버로 집속 및 가속 상태로 유입되고, 함께 유입된 가스는 입자에 비하여 상대적으로 가볍기 때문에 펌프에 의하여 배출되며 입자는 전자총으로 전달된다. 전자총에서는 필라멘트에서 나온 전자(electron) 들이 입자 빔(particle beam)에 충돌하면서, 이차전자(secondary electron)을 방출시켜 포화상태까지 양(+)의 상태로 하전 시킨다. The aerodynamic lens, when the aerosol is introduced into the inlet, is focused on the central axis via the lens of the various stages and is introduced into the focusing and accelerating state through the last acceleration nozzle to the first vacuum chamber, It is discharged by the pump because the particles are relatively light, and the particles are transferred to the electron gun. In the electron gun, the electrons from the filament collide with the particle beam and emit secondary electrons to charge them to a positive state until they reach the saturation state.
정전편향장치는 3장 정도의 매쉬로 구성되는 편향판으로 구성되어, 중간에 배치되는 매쉬 플레이트에 양(+)극의 전압을 인가하여 전기장을 형성시킨다. 이때, 특정 크기의 입자와 특정 전압 사이의 관계가 존재할 수 있는데, 예컨대, 1,000V 전원을 인가할 때에, 200nm 크기의 입자가 임계크기입자라고 할 경우, 패러데이 컵으로 경로가 90도 변경되어 전달되도록 한다.The electrostatic deflecting device is composed of a deflecting plate composed of about three sheets of meshes, and a positive (+) pole voltage is applied to a mash plate arranged in the middle to form an electric field. At this time, there may be a relationship between a specific-size particle and a specific voltage. For example, when a 1,000-V power supply is applied, when a 200-nm particle is a critical-size particle, do.
패러데이 컵은 단순 금속 기판으로, 뒤쪽 면에 전극이 연결된 구성을 가지는데, 입자들이 패러데이 컵에 달라붙게 되면, 입자들이 가지고 있는 양 이온이 전극으로 전달되고, 전극의 전류값을 계측기를 이용하여 측정한다.The Faraday cup is a simple metal substrate with electrodes connected to the back side. When the particles adhere to the Faraday cup, the positive ions held by the particles are transferred to the electrode, and the current value of the electrode is measured do.
한편, 정전편향장치를 구성하는 3장의 편향판은 얇은 매쉬로 구성되어 있으며, 외부 2개의 매쉬는 접지되고 접지된 매쉬 형태의 편향판들 사이에 배치되는 편향판에 전압이 인가되어 균일한 전기장을 형성할 수 있다. 일반적으로 상기 편향판들은 90도로 입자를 패러데이 컵으로 보낼 수 있도록, 입자의 진행 방향에 대하여 45도 기울어지게 설치되는데, 만일 상기 매쉬의 평탄도에 문제가 있거나, 설치된 각도가 틀어질 경우, 상기 편향판에 의해 휘어지는 입자의 이동 경로가 상기 패러데이 컵의 중심에서 벗어나 상기 패러데이 컵에서 측정되는 입자의 크기 측정 정확도가 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
On the other hand, the three deflection plates constituting the electrostatic deflecting device is composed of a thin mesh, the outer two meshes are applied to the deflection plate disposed between the grounded and grounded mesh-type deflection plate to generate a uniform electric field Can be formed. In general, the deflection plates are installed at an inclination of 45 degrees with respect to the advancing direction of the particles, so that the particles can be sent to the Faraday cup at 90 degrees. There is a problem that the moving path of the particles bent by the plate is off the center of the Faraday cup, the size measurement accuracy of the particles measured in the Faraday cup may be inferior.
본 발명은 입자의 확산 정도를 측정함으로써, 편향판의 설치 오류를 감지함과 아울러 입자 크기에 따라 최적의 입자 포집장치의 크기를 결정할 수 있는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a particle composite characteristic measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module capable of detecting an installation error of a deflection plate and determining an optimal size of a particle collecting device according to particle size by measuring particle diffusion degree. The purpose is to provide.
본 발명의 다른 목적은 어레이 타입의 입자 포집장치 개발의 기초 데이터 수집용으로 사용할 수 있는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치를 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a particle composite property measurement device having a particle distribution measurement and calibration module that can be used for basic data collection in the development of an array type particle collection device.
본 발명에 의한 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치는 공기역학 렌즈를 포함하는 입자 집속유닛; 일단이 상기 입자 집속유닛과 연결되고, 중진공(1 내지 10-3Torr)으로 내부 압력이 제어되며, 타단에 노즐이 형성되어 상기 입자 집속유닛을 통해 유입된 입자를 가속시키는 제 1 챔버; 일단이 상기 제 1 챔버의 노즐과 연결되며, 고진공(10-3 내지 10-7Torr)으로 내부 압력이 제어되면서 내부에 상기 제 1 챔버에서 가속된 입자를 하전 시키는 전자총이 설치되는 제 2 챔버; 일단이 상기 제 2 챔버와 연결되며, 내부에 특정 전압을 인가하여, 상기 전자 총에서 포화상태까지 하전 된 입자들 중 특정 크기의 입자만을 분류하는 정전편향장치가 설치되는 제 3 챔버; 상기 제 1 및 제 2 챔버와 배기유로로 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 챔버 내부의 기체를 외부로 배출하는 하나의 펌프; 일단이 상기 제 3 챔버와 수직으로 연결되며, 내부에 입자 포집장치가 설치되는 제 4 챔버; 및 상기 입자 포집장치와 정전편향장치 사이의 하전입자 이동 경로 상에 상기 하전입자의 이동 방향과 수직한 가상의 평면 상에서 이동 가능하게 배치되며, 상기 입자 포집장치 보다 작은 지름을 가지는 입자 감지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Particle composite property measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module according to the present invention includes a particle focusing unit including an aerodynamic lens; A first chamber connected to the particle focusing unit at one end, the inner pressure being controlled by a medium vacuum (1 to 10 -3 Torr), and a nozzle formed at the other end to accelerate the particles introduced through the particle focusing unit; A second chamber having an end connected to a nozzle of the first chamber and having an electron gun for charging accelerated particles in the first chamber while controlling an internal pressure at a high vacuum of 10 -3 to 10 -7 Torr; A third chamber having one end connected to the second chamber and having an electrostatic deflecting device for classifying only particles of a specific size among particles charged from the electron gun to a saturated state by applying a specific voltage thereto; One pump connected to the first and second chambers through an exhaust passage and discharging the gas inside the first and second chambers to the outside; A fourth chamber having one end vertically connected to the third chamber and having a particle collecting device installed therein; And moving on an imaginary plane perpendicular to the moving direction of the charged particles on the charged particle moving path between the particle collecting device and the electrostatic deflecting device. It is arranged to be possible, the particle detection unit having a smaller diameter than the particle collecting device; characterized in that it comprises a.
상기 입자 감지유닛은 상기 입자 포집장치를 제거한 후 그 위치에 설치될 수 있다.The particle detection unit may be installed at the position after removing the particle collecting device.
또는, 상기 입자 감지유닛은 상기 하전입자의 이동 방향과 수직한 가상의 평면에 대하여 틸팅 가능하게 설치될 수 있다.Alternatively, the particle detection unit may be installed to be tiltable with respect to a virtual plane perpendicular to the moving direction of the charged particles.
상기 입자 감지유닛은 상기 입자 포집유닛의 지름 방향으로 이동할 수 있다.The particle detecting unit may move in the radial direction of the particle collecting unit.
상기 입자 감지유닛은 상기 입자 포집유닛의 일측 끝단에서 타측 끝단으로 1회 이동하여 하전입자의 분포를 감지할 수 있다.The particle detection unit may detect the distribution of charged particles by moving once from one end of the particle collecting unit to the other end.
상기 입자 감지유닛은 상기 제 4 챔버에 설치될 수 있다.The particle detection unit may be installed in the fourth chamber.
상기 입자 감지유닛은 상기 입자 포집유닛의 영역 내부에서 직선 및 기울임 운동 중 적어도 하나 이상의 움직임을 통해 하전입자의 분포를 감지할 수 있다.The particle detection unit may detect a distribution of charged particles through at least one of linear and tilt motions within the area of the particle collecting unit.
상기 입자 감지유닛은 상기 정전편향장치의 보정이 완료되면 설치 위치에서 제거될 수 있다.The particle detection unit may be removed from the installation position when the correction of the electrostatic deflection device is completed.
상기 정전편향장치는 각도 조절 가능하게 설치될 수 있다.
The electrostatic deflector may be installed to adjust the angle.
본 발명에 따르면, 입자 포집유닛과 정전편향장치 사이 공간에 입자 감지유닛을 설치하여, 입자 포집유닛에 전달되는 입자가 입자 포집유닛의 중앙으로부터 얼마나 쉬프트 되어 분포 되는지를 미리 감지할 수 있어, 이 데이터를 통해 정전편향장치의 설치 각도를 보정하는 것이 가능하다.According to the present invention, by installing a particle detecting unit in the space between the particle collecting unit and the electrostatic deflector, it is possible to detect in advance how much the particles delivered to the particle collecting unit are distributed from the center of the particle collecting unit, this data It is possible to correct the installation angle of the electrostatic deflector through.
또한, 입자 감지유닛을 이용하여 하전입자가 정전편향장치를 통해 입자 포집장치로 전달될 때의 하전입자의 확산 정도를 파악할 수 있기 때문에, 이 정보를 이용하여 입자 포집장치의 최적 크기를 결정할 수 있다. 따라서 어레이 타입의 입자 포집장치의 개발을 위한 데이터 수집이 가능하다.
In addition, the particle detection unit can be used to determine the degree of diffusion of charged particles when the charged particles are delivered to the particle collecting device through the electrostatic deflector, so that the optimal size of the particle collecting device can be determined using this information. . Therefore, data collection for the development of an array type particle collecting device is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치의 개념도,
도 2는 정전편향장치에 의해 휘어져 입자 포집유닛으로 전달되는 입자의 경로를 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 감지유닛의 이동 방법을 도시한 개략도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 입자 감지유닛을 이용하여 입자 포집장치에 전달되는 입자의 분포를 측정한 그래프, 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 감지유닛의 이동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a particle composite property measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module according to an embodiment of the present invention;
2 is a conceptual diagram schematically showing a path of particles bent by an electrostatic deflector and delivered to a particle collecting unit;
Figure 3 is a schematic diagram showing a method of moving the particle detection unit according to an embodiment of the present invention,
4 and 5 are graphs measuring the distribution of particles delivered to the particle collecting device using the particle detection unit according to the present invention, and
6 is a view schematically showing a moving device of the particle detection unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치를 첨부된 도면과 함께 설명한다.Hereinafter, an apparatus for measuring a particle composite property having a particle distribution measuring and calibrating module according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치의 개념도, 도 2는 정전편향장치에 의해 휘어져 입자 포집유닛으로 전달되는 입자의 경로를 개략적으로 도시한 개념도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 감지유닛의 이동 방법을 도시한 개략도, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 입자 감지유닛을 이용하여 입자 포집장치에 전달되는 입자의 분포를 측정한 그래프, 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 감지유닛의 이동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a particle composite property measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing the path of the particles bent by the electrostatic deflector to the particle collection unit 3 is a schematic view illustrating a method of moving a particle detection unit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are distributions of particles delivered to a particle collecting device using the particle detection unit according to the present invention. 6 is a graph illustrating a moving device of a particle detection unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치는 입자 집속유닛(10), 제 1 챔버(20), 제 2 챔버(30), 제 3 챔버(40), 펌프(50), 제 4 챔버(60) 및 입자 감지유닛(100)을 포함할 수 있다.Particle complex characteristic measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module according to the present invention is the
입자 집속유닛(10)은 일반적으로 공기역학 렌즈 등으로 이루어지는 에어로졸(가스와 입자의 혼합) 집속 기구로서, 가스와 입자로 이루어진 에어로 졸을 상기 제 2 챔버(30)의 내부에 설치되는 전자총(32)의 중앙으로 집속 시킬 수 있다. 상기 입자 집속유닛(10)은 일반적으로 공기역학 렌즈(aerodynamic lens)로 구성되나, 이를 한정하는 것은 아니며, 가스와 입자를 동시에 집속할 수 있는 구성이라면, 어떠한 것이든 사용 가능하다. 상기 입자 집속유닛(10)을 통해 유입되는 가스와 입자는 상기 제 1 및 제 2 챔버(20)(30) 사이에 형성되는 노즐(22)을 통해 상기 전자총(32)을 향해 가속될 수 있다.The
제 1 챔버(20)의 일단에는 입자 집속유닛(10)과 연결되는 연결부가 형성될 수 있으며, 내부 압력은 중진공(1 내지 10-3Torr)으로 형성되는 것이 좋다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 챔버(20)의 압력은 10-3Torr로 유지될 수 있다. 제 1 챔버(20) 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있도록, 상기 제 1 챔버(20)에는 제 1 압력 게이지(21)가 설치되며, 입자 집속유닛(10)을 통해 제 1 챔버(20)에 유입된 기체를 배출하기 위한 제 1 유로(51)가 펌프(50)와 연결될 수 있다.The
제 2 챔버(30)는 일단은 상기 제 1 챔버(20)와 연결되고 타단은 제 3 챔버(30)와 연결되며, 내부 압력은 고진공(10-3Torr 내지 10-7Torr)로 형성될 수 있다. 제 2 챔버(30) 내부 압력은 10-5Torr로 형성되는 것이 좋다. 제 2 챔버(30) 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있도록, 상기 제 2 챔버(30)에는 제 2 압력 게이지(31)가 설치되며, 상기 입자 집속유닛(10)을 통해 유입된 기체 중, 상기 제 1 챔버(20)에서 미처 배출되지 못한 기체를 배출하기 위한 제 2 유로(52)가 펌프(50)와 연결될 수 있다. 제 2 챔버(30)의 내부에는 상기 노즐(22)을 통해 가속된 입자를 포함하는 가스를 포화상태가 될 때까지 하전(electric charge) 시킬 수 있는 전자총(32)이 설치될 수 있다.The
제 3 챔버(40)는 내부에 정전편향장치(42)가 설치될 수 있다. 정전편향장치(42)는 입자의 크기를 분류하기 위한 것으로, 특정 전압을 부하로 걸어 특정 크기의 입자만을 페러데이 컵과 같은 입자 포집유닛(61) 측으로 전달할 수 있다. 정전편향장치(42)는 입자 집속유닛(10)을 통해 유입되는 에어로졸에 포함된 입자궤적이 수직으로 변경될 수 있도록 구성될 수 있는데, 일반적으로 하전 된 입자의 진입 방향에 대하여 45도 각도를 가지도록 배치될 수 있다. 따라서 상기 입자 포집유닛으로 전달된 입자들이 가지고 있는 양이온이 상기 입자 포집유닛의 배면에 설치된 전극으로 전달되어 상기 전극에서 검출된 전류값을 소정의 계측기로 측정될 수 있다. The
상기 정전편향장치(42)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 내지 제 3 편향판(42a)(42b)(42c)을 포함할 수 있는데, 제 1 및 제 3 편향판(42a)(42c)은 접지되고, 제 2 편향판(42b)에 전원이 인가되어 하전 된 입자를 후술할 입자 포집유닛(61)으로 전달할 수 있다. 상기 정전편향장치(42)는 매쉬 형태로 마련되는 것이 좋다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정전편향장치(42)는 상기 제 1 내지 제 3 편향판(42a~42c)의 매쉬 구조가 변형되거나 각도가 틀어질 경우, 하전입자가 후술할 입자 포집장치(61)의 중심에 정확하게 전달되지 못할 수도 있기 때문에, 각도 변경 가능하게 설치되어 적절한 각도로 보정될 수 있도록 마련될 수 있다. 이러한 각도 변경은 수동으로 이루어질 수도 있고, 소정의 제어부 및 이동유닛을 이용하여 자동으로 조정하는 것도 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the
펌프(50)는 제 1 및 제 2 챔버(20)(30) 내부를 진공에 가까운 상태로 형성하기 위해 설치되는 것으로, 상기한 바와 같이 제 1 챔버(20)의 내부 압력은 10-3Torr, 제 2 챔버(30) 내부의 압력은 10-5Torr가 되도록 각 챔버들(20)(30)에 유입된 기체를 챔버 바깥으로 배출할 수 있다. 이때, 상기 입자 집속유닛을 통해 유입되는 에어로졸의 입자는 기체에 비해 관성력이 크기 때문에, 펌프(50)의 영향을 받지 않으나, 기체는 펌프(50)에 의해 제 1 및 제 2 챔버(20)(30)의 바깥쪽으로 배출될 수 있다. 한편, 기존에는 제 1 챔버(20)의 중진공 형성을 위한 펌프와 제 2 챔버(30)의 고진공 형성을 위한 펌프를 개별적으로 설치하였으나, 본 발명은 제 2 챔버(30)의 고진공 형성을 위한 펌프를 이용하여 제 1 챔버(20)의 중진공 형성을 수행할 수 있도록 제 1 및 제 2 유로(51)(52)로 구성되는 배기유로로 연결될 수 있다. 상기 펌프(50)는 확산 펌프, 터보분자 펌프, 흡착 펌프, 저온냉각 펌프, 이온 펌프, 크라이오 펌프(cryo pump), 승화 펌프 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 펌프(50)는 일정한 속도로 동작하는 것이 바람직하다.The
제 4 챔버(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 챔버(40)와 90도를 이루도록 연결될 수 있으며, 내부에 입자 포집장치(61)가 설치될 수 있다. 상기 입자 포집장치(61)는 페러데이 컵으로 마련될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
입자 감지유닛(100)은 상기 제 4 챔버(60)의 상기 입자 포집장치(61)와 제 3 챔버(40)의 정전편향장치(42) 사이의 입자 이동 경로 상에 배치될 수 있는데, 그 일 실시예로 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 챔버(60)의 내부에 상기 입자 포집장치(61)와 간섭되지 않는 위치에 배치되는 것이 가능하다.The
입자 감지유닛(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입자 포집장치(61)의 지름 보다 작은 지름을 가지도록 형성되며, 상기 입자 포집장치(61)의 내부 공간부에 x축 또는 y축, x 및 y축 방향 모든 방향으로 움직일 수 있으며 앞, 뒤로 기울일 수 있도록 설치될 수 있다. 다만, 상기 이동방향은 하전입자의 이동 궤적에 대하여 수직한 평면상에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 입자 감지유닛(100)의 지름은 상기 입자 포집장치(61)의 지름보다 작게 형성되는 것이 좋은데, 보다 정밀한 스캐닝 작업을 위해 입자 포집장치 지름의 5% 내외의 크기로 마련될 수 있다. 예컨대, 입자 포집장치(61)의 지름을 100mm라고 할 때, 입자 감지유닛(100)의 지름은 5mm로 마련될 수 있다. 만일 입자의 크기가 커질 경우에는 이에 대응되도록 크게 형성되는 것이 바람직하다.The diameter of the
상기 입자 감지유닛(100)은 상기 정전편향장치(42)에서 편향된 하전입자를 상기 입자 포집장치(61) 보다 먼저 포집 하여 분포를 살펴볼 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입자 포집장치(61)의 지름 범위 내에서 x축이나 y축 방향으로 이동하면서 상기 정전편향장치(42)에서 편향된 하전입자를 감지할 수 있다. The
이때, 하전입자의 지름에 따라 도 4 및 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이 평균 전류량의 퍼센트(%)로 하전입자의 분포를 확인할 수 있다. At this time, the distribution of the charged particles can be confirmed as a percentage (%) of the average amount of current as shown in the graphs of FIGS. 4 and 5 according to the diameter of the charged particles.
도 4는 하전입자의 지름이 100nm일 경우, 패러데이 컵으로 마련되는 입자 포집장치(61)의 중심 위치를 0mm로 설정할 때, 상기 입자 감지유닛(100)의 지름을 각각 5, 10, 20mm로 변경시켜 하전입자의 분포를 측정한 그래프 이다. 이때, x축은 입자 포집장치(61)의 중심 위치이고, y축은 동일 위치에서의 입자 감지유닛(100)의 전류 측정값과 입자 포집장치(61)의 전류 측정값의 비율을 백분율로 표시한 것이다. 4 shows that when the diameter of the charged particles is 100 nm, the diameter of the
정전편향장치(42)의 설정이 정확할 경우, 입자 포집장치(61)의 중심에서 가장 많은 하전입자가 검출되고, 양 끝단으로 갈수록 하전입자의 양이 줄어들게 된다. 정전편향장치(42)가 틀어질 경우, 틀어진 각도에 따라 중심 부분이 쉬프트 될 수 있는데, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 입자 감지유닛(100)에서 감지된 하전입자의 최대값이 입자 포집장치(61)의 중심과 정렬되지 못하고 x축의 양(+) 또는 음(-)의 방향으로 쉬프트 되면, 쉬프트 된 거리를 이용하여 역으로 정전편향장치(42)의 틀어진 각도를 계산하여 이를 보정하는 것이 가능하다.When the setting of the
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 하전입자의 지름이 200nm일 경우, 입자 감지유닛(100)의 지름이 5mm로 마련되었을 경우 양 끝단에서의 측정값이 0에 수렴하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 입자의 크기에 따라서 확산도가 달라지기 때문에 200nm의 입자의 경우 100nm 입자에 비하여 확산이 덜 된 것을 의미한다. 이를 이용하여 최적화된 입자 포집장치(61)의 지름을 설정하는 것이 가능하다.On the other hand, as shown in Figure 5, when the diameter of the charged particles is 200nm, when the diameter of the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 감지유닛(100)의 스캐닝 움직임을 형성하기 위한 다양한 구성이 가능한데, 도 6은 그 일 예로 조절 핸들(51)과 스크류(52)를 이용하여 입자 감지유닛(100)의 위치를 조절할 수 있는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.On the other hand, various configurations for forming a scanning movement of the
도시된 바와 같이 상기 스크류(52)는 제 4 챔버(60)의 일측 벽면에 삽입되어, 조절 핸들(51)의 회전동작에 연동하여 상기 입자 감지유닛(100)의 위치를 일정하게 움직일 수 있는데, 이 경우 상기 입자 감지유닛(100)은 상기 입자 포집장치(61)의 면적 범위 내에서 일정 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 상기 입자 감지유닛(100)이 상기 스크류(52)의 회전에 의해 돌아가는 것을 방지하기 위한 가이드 부재가 마련될 수도 있다. As shown in the drawing, the
한편, 도 6은 일 예로서, 스크류 구조 이외에도 가이드 레일 등을 이용하여 다양하게 상기 입자 감지유닛(100)을 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 수동 또는 자동으로 왕복 이송시킬 수 있는 구성이라면 어떠한 것이든 적용 가능하다.On the other hand, Figure 6, as an example, in addition to the screw structure may be installed to move the
또한, 상기 입자 감지유닛(100)은 제 4 챔버(60)가 아니라 제 3 챔버(40)에 설치될 수도 있으며, 입자 포집장치 대신에 설치될 수 있다. 상기 입자 포집장치(61)와 간섭되지 않는 위치라면 어떠한 곳이라도 설치될 수 있다.In addition, the
이상과 같은 본 발명에 따르면, 하전입자가 정확하게 입자 포집장치(61)의 중심에 전달될 수 있도록 정전편향장치(42)가 정확한 각도로 설치되었는지의 여부를 입자 감지유닛(100)에서 측정되는 전류값을 이용하여 획득되는 하전입자의 분포를 통해 확인할 수 있다. 정전편향장치(42)의 설치 각도에 문제가 있을 경우, 상기 입자 감지유닛(100)에서 측정된 전류값을 이용하여 정전편향장치(42)의 틀어진 각도를 보정하여, 하전입자가 입자 포집장치(61)의 중심에 정확하게 전달될 수 있도록 상기 정전편향장치(42)의 설치 각도를 보정할 수 있다. 또한 입자의 확산 정도를 측정함으로써 입자 포집장치의 최적화된 크기를 결정하고 어레이 타입의 입자 포집장치를 개발하는 기초 연구 장치로 사용이 가능하다.According to the present invention as described above, the current measured in the
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
10; 입자 집속유닛 20; 제 1 챔버
21; 제 1 압력 게이지 30; 제 2 챔버
31; 제 2 압력 게이지 32; 전자총
40; 제 3 챔버 42; 정전편향장치
50; 펌프 60; 제 4 챔버
61; 입자 포집장치 100; 입자 감지유닛10; A
21; A
31; A
40; A
50;
61; A
Claims (9)
일단이 상기 입자 집속유닛과 연결되고, 중진공(1 내지 10-3Torr)으로 내부 압력이 제어되며, 타단에 노즐이 형성되어 상기 입자 집속유닛을 통해 유입된 입자를 가속시키는 제 1 챔버;
일단이 상기 제 1 챔버의 노즐과 연결되며, 고진공(10-3 내지 10-7Torr)으로 내부 압력이 제어되면서 내부에 상기 제 1 챔버에서 가속된 입자를 하전 시키는 전자총이 설치되는 제 2 챔버;
일단이 상기 제 2 챔버와 연결되며, 내부에 특정 전압을 인가하여, 상기 전자 총에서 포화상태까지 하전 된 입자들 중 특정 크기의 입자만을 분류하는 정전편향장치가 설치되는 제 3 챔버;
상기 제 1 및 제 2 챔버와 배기유로로 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 챔버 내부의 기체를 외부로 배출하는 하나의 펌프;
일단이 상기 제 3 챔버와 수직으로 연결되며, 내부에 입자 포집장치가 설치되는 제 4 챔버; 및
상기 입자 포집장치와 정전편향장치 사이의 하전입자 이동 경로 상에 상기 하전입자의 이동 방향과 수직한 가상의 평면 상에서 이동 가능하게 배치되며, 상기 입자 포집장치 보다 작은 지름을 가지는 입자 감지유닛;을 포함하는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
A particle focusing unit including an aerodynamic lens;
A first chamber connected to the particle focusing unit at one end, the inner pressure being controlled by a medium vacuum (1 to 10 -3 Torr), and a nozzle formed at the other end to accelerate the particles introduced through the particle focusing unit;
A second chamber having an end connected to a nozzle of the first chamber and having an electron gun for charging accelerated particles in the first chamber while controlling an internal pressure at a high vacuum of 10 -3 to 10 -7 Torr;
A third chamber having one end connected to the second chamber and having an electrostatic deflecting device for classifying only particles of a specific size among particles charged from the electron gun to a saturated state by applying a specific voltage thereto;
One pump connected to the first and second chambers through an exhaust passage and discharging the gas inside the first and second chambers to the outside;
A fourth chamber having one end vertically connected to the third chamber and having a particle collecting device installed therein; And
Movement on an imaginary plane perpendicular to the movement direction of the charged particles on the charged particle movement path between the particle collecting device and the electrostatic deflecting device. Particle distribution characteristics measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module comprising a; particle detection unit having a diameter smaller than the particle collecting device is arranged possible.
상기 입자 포집유닛의 지름 방향으로 이동하는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 1, wherein the particle detection unit,
Particle composite characteristic measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module moving in the radial direction of the particle collecting unit.
상기 입자 포집유닛의 일측 끝단에서 타측 끝단으로 1회 이동하여 하전입자의 분포를 감지하는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 3, wherein the particle detection unit,
Particle composite characteristic measurement device having a particle distribution measurement and calibration module for moving the one time from one end of the particle collecting unit to the other end to detect the distribution of charged particles.
상기 제 4 챔버에 설치되는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 1, wherein the particle detection unit,
Particle complex characteristic measurement apparatus having a particle distribution measurement and calibration module installed in the fourth chamber.
상기 입자 포집유닛의 영역 내부에서 직선 및 기울임 운동 중 적어도 하나 이상의 움직임을 통해 하전입자의 분포를 감지하는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 1, wherein the particle detection unit,
And a particle distribution measuring and calibrating module for detecting a distribution of charged particles through at least one of linear and tilting movements within an area of the particle collecting unit.
상기 정전편향장치의 보정이 완료되면 설치 위치에서 제거되는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 1, wherein the particle detection unit,
And a particle distribution measuring and calibrating module which is removed from the installation position when the correction of the electrostatic deflecting device is completed.
상기 입자 포집장치를 제거한 후 그 위치에 설치되는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.
The method of claim 1, wherein the particle detection unit,
And a particle distribution measuring and calibrating module installed at the position after removing the particle collecting device.
각도 조절 가능하게 설치되는 입자 분포 측정 및 교정용 모듈을 가지는 입자 복합특성 측정장치.The electrostatic deflector of claim 1,
Particle compound characteristic measurement device having a particle distribution measurement and calibration module installed to adjust the angle.
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KR1020130011028A KR101378301B1 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Particle complex characteristic measurement apparatus exhaust system having particle distribution measurement and calibration module |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20000035421A (en) * | 1998-11-11 | 2000-06-26 | 가네꼬 히사시 | Method of analyzing organic contaminant in gas |
KR20040070341A (en) * | 2001-10-22 | 2004-08-07 | 센서즈,인크. | Vehicle particulate analysis method and apparatus |
KR20050073609A (en) * | 2002-11-06 | 2005-07-14 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | Microparticle-based methods and systems and applications thereof |
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2013
- 2013-01-31 KR KR1020130011028A patent/KR101378301B1/en active IP Right Grant
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