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KR20090118501A - Solid sample analysis device - Google Patents

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KR20090118501A
KR20090118501A KR1020080044327A KR20080044327A KR20090118501A KR 20090118501 A KR20090118501 A KR 20090118501A KR 1020080044327 A KR1020080044327 A KR 1020080044327A KR 20080044327 A KR20080044327 A KR 20080044327A KR 20090118501 A KR20090118501 A KR 20090118501A
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KR
South Korea
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solid sample
plasma
unit
flow path
analysis
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020080044327A
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Korean (ko)
Inventor
임흥빈
Original Assignee
단국대학교 산학협력단
램테크놀러지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 단국대학교 산학협력단, 램테크놀러지 주식회사 filed Critical 단국대학교 산학협력단
Priority to KR1020080044327A priority Critical patent/KR20090118501A/en
Publication of KR20090118501A publication Critical patent/KR20090118501A/en
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Abstract

PURPOSE: A solid sample analysis device is provided to facilitate movement and analysis of a desired range and analyze particles emitted from a solid sample. CONSTITUTION: A solid sample analysis device comprises a laser-irradiated unit(105), a plasma generator(107), a first analysis unit(164) and a second analysis unit(166). The laser-irradiated unit emits a laser on the solid sample. An introduction part has an outer pipe supplied with cooling gas. The reactive part is connected to a first flow channel of the introduction part of the inner pipe. The chamber is supplied with the solid sample from the reactive part. The spout unit is positioned within the chamber. The spout unit spouts the cutting gas to the chamber. The first analysis unit is connected to the plasma generator.

Description

고체 시료 분석 장치{Apparatus of analyzing a solid sample}Apparatus of analyzing a solid sample

본 발명은 고체 시료 분석 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 레이저를 조사함에 의해 고체 시료로부터 방출되는 입자를 플라즈마로 생성하여 분석하는 고체 시료 분석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solid sample analysis device, and more particularly, to a solid sample analysis device for generating and analyzing particles emitted from a solid sample by plasma irradiation with a plasma.

2006년 7월 1일부터 유럽 연합(EU)에서는 특정유해물질 환경 규제 사용지침(RoSH : Restriction of Hazardous Substances)을 발효하여 전기, 전자 제품에 카드뮴, 수은, 6가 크롬 등 중금속과 브롬계-난연제(PPB, PBDE) 등과 같은 6가지 물질의 사용에 대하여 규제하고 있다. 언급한 특정유해물질 환경 규제 사용지침의 발효에 의해, 유럽 연합으로 수출되는 모든 전기 전자 제품에 포함되는 중금속 등과 같은 유해 물질이 규제됨으로써 수출에 큰 영향을 초래할 수도 있다. 이에, 최근에는 유럽 연합에서 그 사용을 규제하고 있는 6가지 물질을 포함한 모든 산업에서 사용하고 있는 중금속 등을 간단하게 분석할 수 있는 분석 장치의 필요성이 대두되고 있다. From 1 July 2006, the European Union (EU) has entered into the Restriction of Hazardous Substances (RoSH), which is responsible for heavy metals such as cadmium, mercury, hexavalent chromium and bromine-based flame retardants in electrical and electronic products. The use of six substances (PPB, PBDE) is regulated. Due to the entry into force of the directive on the use of specific hazardous substances in the environment, hazardous substances such as heavy metals in all electrical and electronic products exported to the European Union may be regulated, which may have a significant impact on exports. Recently, there is a need for an analytical device that can easily analyze heavy metals used in all industries including six substances whose use is regulated in the European Union.

상기 분석 장치의 예로서는 유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer : ICP-MS), 이차 이온 질량 분석 장 치(Secondary Ion Mass Spectrometer : SIMS), 엑스-선 형광 분석 장치(XRF), 원자 흡수 분광 분석 장치(Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometer : GFAAS) 등을 들 수 있다.Examples of the analytical apparatus include an inductively coupled plasma-mass spectrometer (ICP-MS), a secondary ion mass spectrometer (SIMS), an X-ray fluorescence spectrometer (XRF), Atomic Absorption Spectrometer (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometer: GFAAS).

여기서, 상기 유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치, 이차 이온 질량 분석 장치 그리고 원자 흡수 분광 분석 장치 등의 경우에는 장치 자체가 매우 크기 때문에 이동성에 제약이 따르고, 장치가 고가이기 때문에 경제적인 제약이 따른다. 특히, 상기 유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치와 원자 흡수 분광 분석 장치는 분석을 위한 시료를 전-처리해야 하기 때문에 분석에 따른 방법이 다소 복잡하고, 시간이 다소 소요되는 제약이 있다. 즉, 상기 유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치와 원자 흡수 분광 분석 장치는 벌크(bulk) 상태의 시료를 대상으로 하는 분석을 용이하게 수행하지 못하는 것이 현실이다. 또한, 상기 유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치에 레이저를 연결하는 장치인 레이저-유도 결합 플라즈마 질량 분석 장치(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer : LA-ICP-MS)는 분석에 따른 감도가 매우 우수하기 때문에 기준치 설정이 용이하지 못한 제약이 있다. 즉, 상기 레이저-유도 결합 플라즈마-질량 분석 장치는 고감도의 분석을 수행하기 때문에 특정유해물질 환경 규제 사용지침에서 요구하는 측정 영역인 다소 감도가 낮은 분석에 적용하기에는 장치의 이동성, 비용, 성능 등에 있어 다소 무리가 있는 것이다. 아울러, 상기 엑스-선 형광 분석 장치의 경우에는 분석을 수행할 때 간섭이 심하여 정확한 분석 데이터를 수득하는 것이 용이하지 못하고, 분석에 따른 감도가 낮으며, 고체 시료의 표면만을 분석할 수 있기 때문에 그 적용이 다소 용이하지 않 다.Here, in the case of the inductively coupled plasma-mass spectrometer, the secondary ion mass spectrometer, and the atomic absorption spectrometer, the mobility of the device itself is very large, and thus the mobility is limited, and the device is expensive, and therefore, economical constraints follow. In particular, since the inductively coupled plasma-mass spectrometer and the atomic absorption spectrometer are required to pre-process a sample for analysis, the method according to the analysis is somewhat complicated and time-consuming. In other words, the inductively coupled plasma-mass spectrometer and the atomic absorption spectrometer cannot easily perform an analysis on a bulk sample. In addition, the laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS), which is a device for connecting a laser to the inductively coupled plasma-mass spectrometer, has excellent sensitivity according to analysis. Therefore, there is a limitation that the reference value is not easy to set. That is, since the laser-induced coupled plasma-mass spectrometer performs a high sensitivity analysis, the mobility, cost, performance, etc. of the device are not applicable to the somewhat less sensitive analysis, which is a measurement area required by the environmental regulations. It is somewhat unreasonable. In addition, in the case of the X-ray fluorescence spectrometer, it is difficult to obtain accurate analytical data due to severe interference when performing the analysis, low sensitivity according to the analysis, and only the surface of the solid sample can be analyzed. It is not easy to apply.

따라서 저가이면서 장치 자체가 간단하여 이동이 가능하고, 원하는 분석 범위의 정확한 분석이 가능한 중금속 등을 분석할 수 있는 분석 장치를 요구하고 있는 것이 최근의 현실이다.Therefore, in recent years, there is a demand for an analytical device capable of analyzing heavy metals, which are inexpensive and easy to move because the device itself is simple to perform accurate analysis of a desired analysis range.

본 발명의 목적은 이동이 가능함과 아울러 원하는 분석 범위의 분석을 용이하게 수행할 수 있는 고체 시료 분석 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a solid sample analysis device that can be moved and can easily perform the analysis of the desired analysis range.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 시료 분석 장치는 고체 시료로 레이저를 조사함에 의해 상기 고체 시료로부터 입자를 방출시키는 레이저 조사부와, 상기 고체 시료로부터 방출되는 입자를 플라즈마로 생성하기 위한 플라즈마 생성부 및 상기 플라즈마 생성부와 연결되고, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 X축 방향에서 검출 분석하는 제1 분석부와, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 Y축 방향에서 검출 분석하는 제2 분석부를 구비하는 분석부를 포함한다. 특히, 상기 플라즈마 생성부는 상기 레이저 조사부와 연결되어 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 제1 유로를 갖는 내부관과 상기 내부관을 수납함에 의해 그 사이에 형성됨으로써 상기 내부관의 길이 방향에 대하여 수직 흐름(tangential flow)으로 냉각 가스를 제공받는 외부관을 구비하는 도입부와, 상기 도입부 내부관의 제1 유로와 연결되고, 상기 제1 유로를 통하여 제공되는 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 플라즈마로 생성하는 반응부와, 상기 반응부로부터 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료를 제공받는 챔버와, 상기 챔버 내에 위치하고, 상기 챔버로 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료의 입자가 제공되는 방향과 반대 방향으로 커팅 가스 를 분출하는 분출부를 포함한다.The solid sample analysis device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a laser irradiation unit for emitting particles from the solid sample by irradiating a laser with a solid sample, and generating the particles emitted from the solid sample into a plasma A first analyzer connected to the plasma generation unit and the plasma generation unit to detect and analyze light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma in an X-axis direction, and the solid sample generated by the plasma And an analysis unit including a second analysis unit that detects and analyzes light emitted from the particles of Y in the Y axis direction. In particular, the plasma generating unit is formed between the inner tube having a first flow path connected to the laser irradiator to receive a sample discharged from the solid sample and the inner tube to accommodate the length of the inner tube. An inlet having an outer tube provided with a cooling gas in a tangential flow, and a sample which is connected to a first flow path of the inlet pipe and discharged from the solid sample provided through the first flow path into a plasma; A cutting gas in a direction opposite to a direction in which a reaction part to be produced, a chamber receiving the solid sample generated by the plasma from the reaction part, and positioned in the chamber and in which the particles of the solid sample generated in the plasma are supplied to the chamber are provided. It includes a jet unit for ejecting.

그리고 상기 제1 분석부는 특정 파장의 신호를 추출하는 모노크로미터와, 상기 모노크로미터와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 증폭하는 광증폭튜브 및 상기 광증폭튜브와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있고, 상기 제2 분석부는 전하결합 검출기 및 상기 전하결합 검출기와 연결되고, 상기 전하결합 검출부로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.The first analyzer is connected to a monochromator for extracting a signal having a specific wavelength, and is connected to the optical amplification tube and the optical amplification tube which are connected to the monochromator and amplify the signal provided from the monochromator. And a display unit for displaying a signal provided from the monochromator, and the second analyzer may be connected to a charge coupling detector and the charge coupling detector, and may include a display unit for displaying a signal provided from the charge coupling detector. have.

또한, 상기 분석부는 수 일 내지 수 만ppm 이내를 측정 범위로 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the analysis unit be within a measurement range of several days to several tens of ppm.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 시료 분석 장치는 고체 시료로 레이저를 조사함에 의해 상기 고체 시료로부터 입자를 방출시키는 레이저 조사부와, 상기 고체 시료로부터 방출되는 입자를 플라즈마로 생성하기 위한 플라즈마 생성부 및 상기 플라즈마 생성부와 연결되고, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자 상태를 분석하는 분석부를 포함한다. 특히, 상기 플라즈마 생성부는 폴리디메틸실록산으로 이루어진 플레이트와, 상기 플레이트를 관통하는 유로를 포함하고, 상기 유로를 통하여 상기 플레이트로 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 채널과, 상기 플레이트에 삽입되면서 상기 유로를 중심으로 서로 마주하게 설치되고, 고주파 전력이 인가되는 전극들을 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a solid sample analysis device including a laser irradiation unit for emitting particles from a solid sample by irradiating a laser with a solid sample, and plasma generated particles emitted from the solid sample. And a analyzer connected to the plasma generating unit and the plasma generating unit for analyzing the particle state of the solid sample generated by the plasma. In particular, the plasma generating unit includes a plate made of polydimethylsiloxane, a flow path penetrating the plate, a channel receiving a sample discharged from the solid sample to the plate through the flow path, and being inserted into the plate. The electrodes are installed to face each other with respect to the flow path, and include electrodes to which high frequency power is applied.

그리고 상기 플라즈마 생성부에서 상기 플레이트는 가로 ㅧ 세로가 20 내지 50mm ㅧ 40 내지 70mm일 수 있고, 상기 유로는 0.5 내지 10mm의 직경을 가질 수 있 고, 상기 전극들은 0.1 내지 0.5mm의 두께와 4 내지 8mm의 폭을 가질 수 있고, 상기 전극들은 상기 유로로부터 0.1 내지 1.5mm 이격된 위치에 설치될 수 있다.In the plasma generation unit, the plate may have a horizontal length of 20 to 50 mm to 40 to 70 mm, the flow path may have a diameter of 0.5 to 10 mm, and the electrodes may have a thickness of 0.1 to 0.5 mm and 4 to It may have a width of 8mm, the electrodes may be installed in a position spaced 0.1 to 1.5mm from the flow path.

아울러 상기 분석부는 상기 플라즈마 생성부 채널의 유로 일측에 삽입되는 프로버 및 상기 프로버와 연결되는 디스플레이부를 포함할 수 있다.In addition, the analyzer may include a prober inserted into one side of the channel of the plasma generator channel and a display unit connected to the prober.

또한 상기 분석부는 수 일 내지 수 만ppm 이내를 측정 범위로 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the analysis unit be within a measurement range of several days to several tens of ppm.

이와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 고체 시료 분석 장치는 플라즈마 생성부의 크기가 매우 작기 때문에 분석 장치 자체의 크기 또한 작게 만들 수 있다. 이에, 이동 가능한 분석 장치를 요구하는 최근 시장 분위기에 충분하게 대응할 수 있다. 또한, 수 일 내지 수 만ppm을 그 측정 범위로 하지만 수 일 내지 수 십ppm 또는 수 십 내지 수 백ppm 이내를 측정 범위로도 설정할 수 있기 때문에 보다 정확한 분석이 가능하다.As such, since the size of the plasma sampler is very small, the size of the analyzer may be reduced. Thus, it is possible to sufficiently cope with the recent market atmosphere that requires a movable analysis device. In addition, the measurement range can be set to several days to tens of thousands ppm but within a few days to several tens ppm or tens to hundreds of ppm can be set as the measurement range, thereby enabling more accurate analysis.

이외에도, 대기 중에서도 분석 가능함으로써 세관 등과 같은 원하는 장소에서도 충분한 분석이 가능하기 때문에 장소에 구애받지 않고 고체 시료의 분석이 가능하다. 또한, 본 발명에서의 분석 장치는 레이저를 이용하여 분석 시료의 입자를 방출시키기 때문에 분석하고자 하는 고체 시료의 전-처리를 생략할 수 있어 분석에 따른 방법을 간단하게 구현할 수 있고, 시간을 충분하게 단축시킬 수 있다.In addition, since the analysis can be performed in the air, sufficient analysis can be performed at a desired place such as customs, and thus a solid sample can be analyzed anywhere. In addition, since the analysis device of the present invention emits particles of the analytical sample by using a laser, it is possible to omit the pre-treatment of the solid sample to be analyzed, so that the method according to the analysis can be easily implemented, and the time is sufficient. It can be shortened.

아울러 본 발명의 고체 시료 분석 장치는 시료의 특정 농도뿐만 아니라 깊이에 따른 프로파일까지도 그 분석이 가능하기 때문에 분석 범위를 보다 확장시킬 수 있다.In addition, since the solid sample analysis device of the present invention can analyze the profile according to the depth as well as the specific concentration of the sample, it is possible to further expand the analysis range.

언급한 바와 같이 본 발명의 분석 장치는 간단한 구조를 가지면서도 분석 범위에 거의 구애받지 않기 때문에 최근 시장에서 요구하는 사항들을 충분하게 반영할 수 있다. 이에 유럽 연합에서 그 사용을 규제하고 있는 6가지 물질을 포함한 모든 산업에서 사용하고 있는 중금속 등을 간단하게 분석할 수 있는 분석 장치로써 적극적으로 활용할 수 있다.As mentioned, the analysis apparatus of the present invention has a simple structure and is almost independent of the analysis range, and thus can sufficiently reflect the requirements of the recent market. Therefore, it can be actively used as an analytical device that can easily analyze heavy metals used in all industries including six substances whose use is regulated in the European Union.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown in an enlarged scale than actual for clarity of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the term "comprise" or "having" is intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

실시예 1Example 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 시료 분석 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram showing a solid sample analysis device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 고체 시료 분석 장치(100)는 레이저 조사부(105), 플라즈마 생성부(107) 그리고 분석부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the solid sample analyzer 100 includes a laser irradiator 105, a plasma generator 107, and an analyzer 160.

구체적으로, 상기 레이저 조사부(105)는 고체 시료를 수용하고, 상기 고체 시료로 레이저를 조사하는 부재로써, 상기 고체 시료로 레이저를 조사함에 의해 상기 고체 시료로부터 입자를 방출시킨다. 여기서, 상기 고체 시료로 레이저를 조사하는 레이저 조사부(105)의 예로서는 F2 엑시머 레이저(excimer laser), ArF 엑시머 레이저, KrCl 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, XeCl 엑시머 레이저, XeF 엑시머 레이저, 엔디;야그(Nd;YAG) 레이저, 다이오드 레이저, 이산화 탄소 레이저 등을 들 수 있다.Specifically, the laser irradiation unit 105 is a member for receiving a solid sample and irradiating a laser to the solid sample, and emits particles from the solid sample by irradiating a laser to the solid sample. Here, examples of the laser irradiation unit 105 for irradiating the laser with the solid sample include F2 excimer laser, ArF excimer laser, KrCl excimer laser, KrF excimer laser, XeCl excimer laser, XeF excimer laser, Endi; Yag (Nd YAG) lasers, diode lasers, carbon dioxide lasers, and the like.

이와 같이, 본 발명의 실시예 1에서는 레이저 조사부(105)를 사용하여 고체 시료로부터 입자를 방출시키기 때문에 고체 시료에 대한 별도의 전-처리를 생략할 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예 1에서의 고체 시료 분석 장치(100)는 코팅된 상태에 있는 고체 시료뿐만 아니라 벌크 상태의 고체 시료를 분석 대상으로 정할 수 있다.As such, in Example 1 of the present invention, since the particles are emitted from the solid sample by using the laser irradiator 105, a separate pre-treatment for the solid sample may be omitted. Thus, the solid sample analyzing apparatus 100 in Example 1 of the present invention may determine not only the solid sample in the coated state but also the solid sample in the bulk state as an analysis target.

상기 플라즈마 생성부(107)는 도입부(150), 반응부(140), 챔버(100) 그리고 분출부(180)를 포함한다. 특히, 상기 플라즈마 생성부(107)는 본 발명자가 2004년 12월 27일자 특허 출원번호 2004-112838호로 출원하고, 2007년 1월 31일자 특허 등록번호 10-679734호로 등록받은 "플라즈마를 이용한 시료 검출 장치 및 이를 이용한 시료 검출 방법"에 개시된 것과 유사하다.The plasma generation unit 107 includes an introduction unit 150, a reaction unit 140, a chamber 100, and a jet unit 180. In particular, the plasma generation unit 107 is a "detection of the sample using the plasma filed by the inventor of the patent application No. 2004-112838 dated December 27, 2004, and registered as a patent registration number 10-679734 dated January 31, 2007 Device and a sample detection method using the same ".

구체적으로, 상기 플라즈마 생성부(107)에서 상기 도입부(150)는 상기 레이저 조사부(105)와 연결되어 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 부재이고, 상기 반응부(140)는 상기 도입부(150)를 통하여 제공되는 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 플라즈마로 생성하는 부재이고, 상기 챔버(100)는 상기 반응 부(140)로부터 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료를 제공받고, 관찰하는 영역을 제공하는 부재이고, 상기 분출부(180)는 상기 챔버(110) 내에 위치하고, 상기 챔버(110)로 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료의 입자가 제공되는 방향과 반대 방향으로 커팅 가스(cutting gas)를 분출하는 부재이다.Specifically, the introduction unit 150 in the plasma generation unit 107 is connected to the laser irradiation unit 105 is a member receiving a sample emitted from the solid sample, the reaction unit 140 is the introduction unit 150 Is a member for generating a plasma discharged from the solid sample provided through), and the chamber 100 provides an area for receiving and observing the solid sample generated in the plasma from the reaction unit 140. It is a member, the blowing unit 180 is located in the chamber 110, and ejects a cutting gas in a direction opposite to the direction in which the particles of the solid sample generated by the plasma is provided to the chamber 110 It is absent.

보다 구체적으로, 상기 챔버(110)는 플라즈마의 생성으로 분해-이온화된 고체 시료의 입자(분체)를 제공받는 공간을 포함하며, 상기 반응부(140)가 상기 챔버(110)의 일 측면에 위치한다. 아울러, 상기 챔버(110)에는 상기 분석부(160)가 위치하는 적어도 1개의 윈도우(126)가 형성될 수 있다. 이에, 상기 윈도우(126)와 근접 영역에 상기 분석부(160)를 위치시킴으로써 상기 플라즈마로 형성한 고체 시료의 입자로부터 방출되는 광을 분석한다. 특히, 본 발명에서는 상기 분석부(160)가 제1 분석부(164) 및 제2 분석부(166)를 포함하기 때문에 상기 윈도우(126) 또한 2개를 형성한다.More specifically, the chamber 110 includes a space that receives particles (powder) of the decomposition-ionized solid sample by generating plasma, and the reaction unit 140 is located at one side of the chamber 110. do. In addition, at least one window 126 in which the analyzer 160 is positioned may be formed in the chamber 110. Accordingly, the light emitted from the particles of the solid sample formed by the plasma is analyzed by placing the analyzer 160 near the window 126. In particular, in the present invention, since the analysis unit 160 includes the first analysis unit 164 and the second analysis unit 166, the window 126 also forms two.

상기 반응부(140)는 상기 챔버(110)의 일 측면에 구비되고, 상기 도입부(150)를 통하여 제공되는 고체 시료의 입자에 유도 전력을 인가하여 플라즈마 상태로 생성하여 이를 상기 챔버(110) 내부로 제공한다. 특히, 상기 반응부(140)는 상기 반응부(140)와 인접하는 도입부(150) 단부를 감싸는 로드 코일(load coil;142), 상기 로드 코일(142)에 파워를 인가하기 위한 매칭 박스(144), RF 발진기(146) 등을 구비한다. 또한 상기 반응부(140)는 상기 챔버(100)와 인접하는 단부에 플라즈마를 응집시키기 위한 냉각부(148)를 더 포함하기도 한다. 이에, 상기 RF 발진기(146)에 의해 RF 파워가 상기 로드 코일(142)로 인가됨으로써 상기 반응 부(140) 내부로 제공되는 고체 시료의 입자가 플라즈마로 형성되는 것이다.The reaction unit 140 is provided at one side of the chamber 110, and generates an inductive power to a particle of a solid sample provided through the introduction unit 150 to generate a plasma state, and thereby, the inside of the chamber 110. To provide. In particular, the reaction unit 140 includes a load coil 142 surrounding an end of the introduction unit 150 adjacent to the reaction unit 140, and a matching box 144 for applying power to the load coil 142. ), An RF oscillator 146 and the like. In addition, the reaction unit 140 may further include a cooling unit 148 for agglomerating plasma at an end portion adjacent to the chamber 100. Accordingly, the RF power is applied to the load coil 142 by the RF oscillator 146 to form particles of the solid sample provided into the reaction unit 140 into plasma.

상기 분출부(180)는 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자(분체)가 상기 챔버(110)의 윈도우(126)에 흡착되는 현상을 미연에 방지하기 위해 커팅 가스를 분출하는 부재로써, 고체 시료의 입자의 흡착 방지는 상기 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자가 제공되는 역방향으로 커팅 가스를 분출함으로서 이루어진다. 이에, 상기 분출부(180)는 상기 챔버(110) 내에 구비되어 X축 방향으로 배치된 상기 챔버(110)의 윈도우(126)를 커버하고, 상기 반응부(140)에서 제공되는 플라즈마로 생성한 고체 입자의 시료가 제공되는 반대 방향으로 커팅가스(cutting gas)를 분출한다.The blowing unit 180 is a member that ejects the cutting gas to prevent the particles (powder) of the solid sample generated by the plasma adsorbed to the window 126 of the chamber 110 in advance, The adsorption of particles is prevented by ejecting the cutting gas in the reverse direction where the particles of the solid sample produced by the plasma are provided. Thus, the ejection unit 180 covers the window 126 of the chamber 110 provided in the chamber 110 in the X-axis direction, and is generated by plasma provided from the reaction unit 140. The cutting gas is ejected in the opposite direction to which a sample of solid particles is provided.

그리고 상기 분출부(180)가 상기 챔버(110) 내에 존재하지 않는다면, 상기 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자가 상기 반응부(140)로부터 제1 분석부(164) 방향으로 분출되기 때문에 상기 챔버(110)의 윈도우(126)에 흡착된다. 이와 같이, 상기 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자가 상기 윈도우(126)에 흡착될 경우에는 분석 효율이 저하되기 때문에 상기 분출부(180)를 사용하여 상기 커팅 가스를 분출시키는 것이다.If the ejection unit 180 is not present in the chamber 110, particles of the solid sample generated by the plasma are ejected from the reaction unit 140 in the direction of the first analysis unit 164. It is adsorbed by the window 126 of the 110. As such, when the particles of the solid sample generated by the plasma are adsorbed to the window 126, the analysis efficiency is lowered, and thus the cutting gas is ejected by using the blowing unit 180.

또한 상기 분출부(180)는 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자가 상기 챔버(110) 내에서 재결합하여 형성된 재결합물이 상기 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자을 흡수는 것을 방지하기 위해 상기 재결합물이 광 검출 영역으로부터 벗어나도록 하기 위한 역할도 수행한다.In addition, the ejection unit 180 may prevent the recombination formed by recombination of particles of the solid sample generated by plasma in the chamber 110 to absorb the particles of the solid sample generated by the plasma. It also serves to deviate from the detection area.

아울러 상기 분출부(180)는 커팅 가스가 분출되는 개구부를 갖는 커버 부(184)와 상기 커버부(184)의 내부 공간으로 커팅 가스를 제공하는 공급부(186)를 포함한다. 여기서, 상기 커버부(184)는 상기 윈도우(126)를 커버하면서 형성되는 그 내부 공간이 콘(Cone)형상, 반구 형상, 삼각 형상 등을 가질 수 있다. 그리고, 상기 커팅 가스의 예로서는 아르곤 가스, 질소 가스 등을 들 수 있다.In addition, the blowing unit 180 includes a cover 184 having an opening through which the cutting gas is ejected, and a supply unit 186 providing cutting gas to the inner space of the cover 184. Here, the cover portion 184 may have a cone shape, a hemispherical shape, a triangular shape, and the like, the inner space formed while covering the window 126. And as an example of the said cutting gas, argon gas, nitrogen gas, etc. are mentioned.

상기 도입부(150)는 상기 레이저 조사부(105)와 연결되어 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 제1 유로를 갖는 내부관(152)과 상기 내부관(152)을 수납함에 의해 그 사이에 형성됨으로써 상기 내부관(152)의 길이 방향에 대하여 수직 흐름(tangential flow)으로 냉각 가스를 제공받는 외부관(154)을 포함하는 이중 구조를 갖는다. 여기서, 상기 냉각 가스는 아르곤 가스 등을 포함할 수 있고, 상기 도입부(150)의 외부관(154) 일측에 상기 도입부(150) 길이 방향을 기준으로 수직 방향으로 설치되는 부재(156)을 통하여 제공된다.The introduction part 150 is formed between the inner tube 152 and the inner tube 152 having a first flow path connected with the laser irradiator 105 to receive a sample discharged from the solid sample. As a result, it has a dual structure including an outer tube 154 provided with cooling gas in a tangential flow with respect to the longitudinal direction of the inner tube 152. Here, the cooling gas may include argon gas and the like, and is provided through a member 156 installed in a vertical direction with respect to a length direction of the introduction part 150 at one side of the outer tube 154 of the introduction part 150. do.

상기 분석부(160)는 상기 플라즈마 생성부(107) 특히 상기 챔버(110)의 윈도우(126) 근방 영역에 위치하게 연결되고, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 X축 방향에서 검출 분석하는 제1 분석부(164)와, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 Y축 방향에서 검출 분석하는 제2 분석부(166)를 포함한다. 특히, 상기 제1 분석부(164)는 특정 파장의 신호를 추출하는 모노크로미터(monochromator)와, 상기 모노크로미터와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 증폭하는 광증폭튜브(photo multi tube : PMT) 및 상기 광증폭튜브와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2 분 석부(166)는 전하결합 검출기(charge coupled detector : CCD) 및 상기 전하결합 검출기와 연결되고, 상기 전하결합 검출부로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.The analysis unit 160 is connected to the plasma generating unit 107, in particular, a region near the window 126 of the chamber 110, and the X-axis light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma. The first analyzer 164 detects and analyzes in the direction, and the second analyzer 166 detects and analyzes the light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma in the Y-axis direction. In particular, the first analyzer 164 is a monochromator (monochromator) for extracting a signal of a specific wavelength, the optical amplification tube (photo amplifier) is connected to the monochromator, and amplifies the signal provided from the monochromator It may include a multi tube (PMT) and the optical amplifier tube, the display unit for displaying a signal provided from the monochromator. The second analysis unit 166 may include a charge coupled detector (CCD) and a display unit connected to the charge coupled detector and displaying a signal provided from the charge coupled detector.

이에, 상기 제1 분석부(164)는 모노크로미터에 의해 영역대별로 분해된 파장의 일정 영역에서 플라즈마로 생성한 고체 시료 입자의 피크를 정밀하게 분석할 수 있고, 상기 제2 분석부(166)는 UV 영역과 가시광선 영역의 파장 범위에서 플라즈마로 생성한 고체 시료 입자의 피크 변화를 검출할 수 있다. 즉, 상기 제1 분석부(164)와 제2 분석부(166)를 이용하여 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광의 세기를 X축 방향과 Y축 방향에서 동시에 검출하기 때문에 단파장 영역과 장파장 영역 동시에 분석이 가능한 것이다. 또한, 본 발명의 실시예 1에서는 상기 플라즈마로 생성한 고체 시료의 입자에 대한 물리적인 분해-이온변화 과정을 직접적으로 모니터링 할 수 있는 특성을 갖는다.Accordingly, the first analyzer 164 may precisely analyze the peaks of the solid sample particles generated by plasma in a predetermined region of wavelengths decomposed for each region by the monochromator, and the second analyzer 166 ) Can detect the peak change of the solid sample particles generated by the plasma in the wavelength range of the UV region and the visible light region. That is, since the intensity of light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma using the first analyzer 164 and the second analyzer 166 is detected simultaneously in the X-axis direction and the Y-axis direction, The long wavelength region can be analyzed simultaneously. In addition, Example 1 of the present invention has a characteristic that can directly monitor the physical decomposition-ion change process for the particles of the solid sample generated by the plasma.

언급한 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 시료 분석 장치(100)는 레이저 조사부(105), 플라즈마 생성부(107) 그리고 분석부(160)를 포함한다. 특히, 상기 플라즈마 생성부(107)는 그 크기가 매우 작기 때문에 이동성에 별다른 제약을 받지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 고체 시료 분석 장치(100)를 사용할 경우에는 수 일 내지 수 만ppm을 그 측정 범위로 할 수 있으나, 본 발명의 실시예 1에서는 수 내지 수십ppm으로 측정 범위를 한정할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 시료 분석 장치(100)는 고체 시료의 표면 분석 뿐만 아니라 고체 시료의 표면 아래 부분의 벌크(bulk) 영역도 측정할 수 있는 장점이 있다.As mentioned above, the solid sample analyzing apparatus 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a laser irradiator 105, a plasma generator 107, and an analyzer 160. In particular, since the plasma generating unit 107 is very small in size, it can be confirmed that mobility is not restricted. In addition, when the solid sample analysis apparatus 100 is used, the measurement range may be several days to several thousand ppm, but in Example 1 of the present invention, the measurement range may be limited to several tens of ppm. In addition, the solid sample analysis apparatus 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention has the advantage of measuring not only the surface analysis of the solid sample but also the bulk region of the lower part of the surface of the solid sample.

따라서, 상기 고체 시료 분석 장치(100)는 이동 가능하면서도 정확한 분석을 요구하는 최근 시장 분위기에 충분하게 대응할 수 있다.Accordingly, the solid sample analysis device 100 may sufficiently cope with the recent market atmosphere requiring mobile and accurate analysis.

실시예 2Example 2

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 고체 시료 분석 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic block diagram showing a solid sample analysis device according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 고체 시료 분석 장치(200)는 레이저 조사부(201), 플라즈마 생성부(203) 그리고 분석부(206)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the solid sample analyzer 200 includes a laser irradiator 201, a plasma generator 203, and an analyzer 206.

상기 레이저 조사부(201)의 경우에는 언급한 도 1의 고체 시료 분석 장치(100)의 레이저 조사부(105)와 동일한 구성을 갖기 때문에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the laser irradiation unit 201 has the same configuration as the laser irradiation unit 105 of the solid sample analysis device 100 of FIG. 1, detailed description thereof will be omitted.

그리고 상기 플라즈마 생성부(203)는 플레이트(205), 채널(202) 그리고 전극들(204a, 204b)을 포함한다. 특히, 상기 플라즈마 생성부(203)는 본 발명자가 2004년 12월 21일자 특허 출원번호 2004-109107호로 출원하고, 2005년 12월 5일자 특허 등록번호 10-535768호로 등록받은 "플라즈마 생성 장치 및 이를 이용한 분석 시스템"에 개시된 것과 유사하다.The plasma generator 203 includes a plate 205, a channel 202, and electrodes 204a and 204b. In particular, the plasma generating unit 203 is a "plasma generating device and the present inventor filed with the patent application No. 2004-109107 dated December 21, 2004, and registered as a patent registration number 10-535768 dated December 5, 2005 Similar to those described in "Analysis System Used."

구체적으로, 상기 플라즈마 생성부(203)는 폴리디메틸실록산으로 이루어지는 플레이트(205)와 상기 플레이트(205)를 관통하는 유로(202a)로 이루어지는 채널(202)을 포함한다. 즉, 상기 플라즈마 생성부(203)는 상기 채널(202)로서의 유로(202a)를 갖는 플레이트(205)를 포함하는 것이다. 여기서, 상기 채널(202)은 상 기 레이저 조사부(201)와 연결되는 구조를 갖는다. 즉, 상기 채널(202)의 유로(202a)를 통하여 상기 레이저 조사부(201)에 의해 상기 고체 시료로부터 방출되는 입자를 제공받는 구조를 갖는 것이다.Specifically, the plasma generation unit 203 includes a plate 205 made of polydimethylsiloxane and a channel 202 made of a flow path 202a passing through the plate 205. That is, the plasma generation unit 203 includes a plate 205 having a flow path 202a as the channel 202. Here, the channel 202 has a structure connected to the laser irradiation unit 201. That is, it has a structure that receives the particles emitted from the solid sample by the laser irradiation unit 201 through the flow path 202a of the channel 202.

그리고 상기 플레이트(205)의 크기는 제한적이지는 않지만, 마이크로 칩 단위로 제조하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 플레이트(205)는 가로가 약 20 내지 50mm인 것이 바람직하고, 세로가 약 40 내지 70mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 가로가 약 25 내지 45mm인 것이 바람직하고, 세로가 약 45 내지 60mm인 것이 더욱 바람직하다.The plate 205 is not limited in size, but is preferably manufactured in microchip units. Therefore, the plate 205 is preferably about 20 to 50 mm in width, and preferably about 40 to 70 mm in length. In addition, the width is preferably about 25 to 45 mm, more preferably about 45 to 60 mm.

상기 채널(202)인 유로(202a)의 경우에는 상기 플레이트(205)를 제조할 때 함께 제조되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 플레이트(205)를 제조하기 위한 성형에서 성형틀의 설계를 상기 유로(202a)를 갖는 것으로 고려함으로서 상기 유로(202a)를 플레이트(205)를 제조할 때 함께 제조할 수 있다. 아울러 상기 유로(202a)의 직경은 약 0.5 내지 10mm인 것이 바람직하고, 약 0.5 내지 5mm인 것이 보다 바람직하고, 약 2mm인 것이 가장 바람직하다.In the case of the channel 202, the flow path 202a, the channel 202 is preferably manufactured together when the plate 205 is manufactured. That is, the flow path 202a can be manufactured together when the plate 205 is manufactured by considering the design of the mold as having the flow path 202a in the molding for manufacturing the plate 205. In addition, the diameter of the flow path 202a is preferably about 0.5 to 10mm, more preferably about 0.5 to 5mm, most preferably about 2mm.

이와 같이, 상기 플라즈마 생성부(203)는 상기 플레이트(205)에 유로(202a)를 마련함으로서 상기 플라즈마를 생성할 때 상기 유로(202a)로 고체 시료로부터 방출되는 입자의 제공이 이루어진다.In this way, the plasma generating unit 203 provides the flow path 202a in the plate 205 to provide the particles emitted from the solid sample to the flow path 202a when generating the plasma.

그리고 상기 플라즈마 생성부(203)는 상기 플레이트(205)에 삽입되면서 상기 유로(202a)를 중심으로 서로 마주하게 설치되는 전극들(204a, 204b)을 포함한다. 즉, 상기 전극들(204a, 204b)을 상기 유로(202a)를 중심으로 상부와 하부 각각에 설치되면서 서로 마주하는 것이다. 그리고, 상기 전극들(204a, 204b)이 삽입되는 부위 또한 상기 유로(202a)의 형성에서와 마찬가지로 상기 플레이트(205)를 제조하기 위한 성형에서 성형틀의 설계를 상기 전극들(204a, 204b)이 삽입될 부위를 갖는 것으로 고려함으로서 용이하게 제조할 수 있다. 그리고, 상기 전극들(204a, 204b)이 상기 유로(202a)로부터 약 0.1mm 미만으로 이격되게 설치될 경우에는 상기 전극들(204a, 204b)이 서로 접촉할 위험이 있기 때문에 바람직하지 않고, 약 1.5mm를 초과하도록 이격되게 설치될 경우에는 상기 전극들(204a, 204b)에 인가되는 고주파 전력의 효율성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로 상기 전극들(204a, 204b)은 상기 유로(202a)로부터 약 0.1 내지 1.5mm 이격되게 설치되는 것이 바람직하고, 약 0.3 내지 1.0mm 이격되게 설치되는 것이 보다 바람직하고, 약 0.5mm 이격되게 설치되는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 전극들(204a, 204b) 각각은 약 0.1 내지 0.5mm의 두께와 약 4 내지 8mm의 폭을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 플레이트(205)가 마이크로 칩 단위로 구현되기 때문이다. 또한, 전기 저항과 가격 등을 고려할 경우 상기 전극들(204a, 204b)은 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.The plasma generation unit 203 includes electrodes 204a and 204b which are inserted into the plate 205 and are installed to face each other with respect to the flow path 202a. That is, the electrodes 204a and 204b face each other while being installed at upper and lower portions with respect to the flow path 202a, respectively. In addition, the site where the electrodes 204a and 204b are inserted also has a design of a mold for forming the plate 205 as in the formation of the flow path 202a. It can be easily prepared by considering having a site to be inserted. In addition, when the electrodes 204a and 204b are spaced apart from the flow passage 202a by less than about 0.1 mm, the electrodes 204a and 204b are not preferable because they may be in contact with each other. When spaced apart to exceed mm, the efficiency of the high frequency power applied to the electrodes 204a and 204b is not preferable. Therefore, the electrodes 204a and 204b are preferably installed about 0.1 to 1.5 mm apart from the flow path 202a, more preferably about 0.3 to 1.0 mm apart, and are disposed about 0.5 mm apart from each other. Most preferred. In addition, each of the electrodes 204a and 204b may be formed to have a thickness of about 0.1 to 0.5 mm and a width of about 4 to 8 mm. This is because the plate 205 is implemented in microchip units. In addition, in consideration of electrical resistance and price, the electrodes 204a and 204b are preferably made of copper.

이와 같이, 상기 플라즈마 생성부(205)는 상기 전극들(204a, 204b)을 마련함으로서 상기 전극들(204a, 204b)에 고주파 전력을 인가함으로서 상기 유로(102a)로 제공되는 고체시료의 입자를 플라즈마로 형성할 수 있다.As such, the plasma generation unit 205 provides the electrodes 204a and 204b to apply the high frequency power to the electrodes 204a and 204b to plasma particles of the solid sample provided to the flow path 102a. It can be formed as.

언급한 바에 의하면 본 발명의 실시예 2에 의하면 고체 시료 분석 장치(200)의 플라즈마 생성부(203)를 마이크로 칩 단위를 가지면서 안정적인 운용이 가능하 게 구현함으로써 그 이동성은 물론이고 원하는 범위의 분석을 정확하게 수행할 수 있다.As mentioned above, according to the second embodiment of the present invention, the plasma generation unit 203 of the solid sample analysis device 200 has a microchip unit so as to enable stable operation, and thus the mobility as well as the analysis in the desired range. Can be done accurately.

그리고 상기 분석부(206)는 상기 유로(202a)의 일측에 삽입되는 프로버(206a)와 연결되면서 상기 플라즈마 생성부(203)를 사용하여 생성한 플라즈마 즉, 고체 시료의 입자의 상태를 분석하기 위한 분석부(206)를 포함한다. 여기서, 상기 프로버(206a)는 상기 유로(202a)의 일측에 삽입되는 구조이기 때문에 상기 프로버(206a)의 직경은 상기 유로(202a)의 직경보다 작아야 한다. 따라서, 상기 프로버(206a)는 매우 가늘어야 하기 때문에 광섬유로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 분석부(206)는 상기 프로버(206a)에 의해 전달되는 신호를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(206b)를 포함하는 것이 바람직하다.The analyzer 206 is connected to the prober 206a inserted into one side of the flow path 202a to analyze the state of the plasma generated using the plasma generator 203, that is, the particles of the solid sample. It includes an analysis unit 206 for. Here, since the prober 206a is inserted into one side of the flow path 202a, the diameter of the prober 206a should be smaller than the diameter of the flow path 202a. Therefore, since the prober 206a must be very thin, it is preferable that the prober 206a is made of an optical fiber. In addition, the analysis unit 206 preferably includes a display unit 206b for displaying a signal transmitted by the prober 206a.

이에 따라, 상기 플라즈마 생성부(203)를 사용하여 생성하는 플라즈마 상태의 고체 시료 입자를 상기 분석부(206)를 통하여 용이하게 분석할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 생성 부(203)의 휴대가 가능하기 때문에 원하는 장소에서 언제라도 고체 시료의 분석이 가능하다.Accordingly, the solid sample particles in the plasma state generated using the plasma generator 203 can be easily analyzed through the analyzer 206. That is, since the plasma generating unit 203 is portable, the solid sample can be analyzed at any time at a desired place.

상기 고체 시료 분석 장치(200)의 플라즈마 생성부(203)의 운용에서 상기 유로(202a)에서 플라즈마가 생성되기 때문에 상기 플라즈마에 의하여 상기 프로버(206a)가 손상될 수 있다. 그러므로 상기 플라즈마에 기인한 스퍼터링으로부터 상기 프로버(206a)의 손상을 충분하게 저지하기 위하여 상기 유로(202a)로 퍼지 제공하는 퍼지 가스 제공 라인(208)을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 퍼지 가스 제공 라인(208)은 상기 플라즈마가 생성되는 부위인 전극들(204a, 204b)과 상 기 프로버(206a) 사이에 설치되는 것이 가장 효율적이다. 또한, 상기 퍼지 가스 제공 라인(208)은 상기 유로(202a)와 수직하게 연결되는 것이 바람직한데, 특히 상기 유로(202a)로 제공되는 가스의 진행 방향을 기준으로 수직하게 연결되는 것이 가장 바람직하다. 이는, 상기 유로(202a)로 제공되는 가스의 진행 방향을 기준으로 수직하게 퍼지 가스가 제공될 경우 상기 플라즈마로부터 상기 프로버(206a)를 가장 효율적으로 보호할 수 있기 때문이다.Since the plasma is generated in the flow path 202a in the operation of the plasma generator 203 of the solid sample analyzer 200, the prober 206a may be damaged by the plasma. Therefore, it is preferable to include a purge gas providing line 208 that purges the flow path 202a to sufficiently prevent damage of the prober 206a from sputtering due to the plasma. In particular, the purge gas providing line 208 is most efficiently installed between the electrodes 204a and 204b, which are the sites where the plasma is generated, and the prober 206a. In addition, the purge gas providing line 208 is preferably connected perpendicularly to the flow path 202a, and particularly preferably vertically connected to the flow direction of the gas provided to the flow path 202a. This is because the prober 206a can be most efficiently protected from the plasma when the purge gas is provided perpendicularly to the traveling direction of the gas provided to the flow path 202a.

또한, 상기 고체 시료 분석 장치(200)의 플라즈마 생성부(203)의 운용에서 상기 유로(202a)의 일측에 상기 프로버(206a)가 삽입되어 있기 때문에 상기 유로(202a)로 제공되는 고체 시료의 입자의 배출을 방해한다. 따라서, 상기 플라즈마 생성부(203)는 상기 유로(202a)로 제공되는 고체 시료의 입자와 상기 퍼지 가스를 배출하기 위한 배출 라인(210)을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 배출 라인(210)은 상기 전극들(204a, 204b)과 상기 퍼지 가스 제공 라인(208) 사이에 형성되는 것이 바람직한데, 상기 전극들(204a, 204b)로부터 약 4 내지 5mm 이격된 위치에 연결되는 것이 보다 바람직하다. 특히, 상기 배출 라인(210)은 상기 전극들(204a, 204b)로부터 약 4.5mm 이격된 위치에 연결되는 것이 가장 바람직하다.In addition, since the prober 206a is inserted into one side of the flow path 202a in the operation of the plasma generation unit 203 of the solid sample analysis device 200, the solid sample provided to the flow path 202a may be formed. Interfere with the release of particles. Therefore, the plasma generation unit 203 preferably includes a discharge line 210 for discharging the particles of the solid sample provided to the flow path 202a and the purge gas. In particular, the discharge line 210 is preferably formed between the electrodes 204a, 204b and the purge gas providing line 208, about 4 to 5 mm away from the electrodes 204a, 204b. More preferably connected to. In particular, the discharge line 210 is most preferably connected to a position about 4.5mm away from the electrodes (204a, 204b).

따라서, 상기 고체 시료 분석 장치(200)는 상기 플라즈마 생성부(203)를 사용하여 생성된 플라즈마 상태의 고체 시료 입자를 상기 분석부(206)를 통하여 분석을 수행한다. 그리고 상기 퍼지 가스 제공 라인(208)으로 퍼지 가스를 제공하여 상기 프로버(206a)의 안정성을 꾀하고, 상기 배출 라인(210)을 통하여 상기 유로(202a)에 잔류하는 고체 시료의 입자를 배출시킨다.Therefore, the solid sample analyzing apparatus 200 analyzes the solid sample particles in the plasma state generated using the plasma generating unit 203 through the analyzing unit 206. The purge gas is supplied to the purge gas providing line 208 to stabilize the prober 206a and to discharge particles of the solid sample remaining in the flow path 202a through the discharge line 210. .

이와 같이, 상기 고체 시료 분석 장치(200)는 마이크로 칩 단위의 플라즈마 생성부(203)를 포함하기 때문에 원하는 장소에서 언제라도 플라즈마 상태의 고체 시료의 입자를 분석할 수 있다. 또한, 상기 고체 시료 분석 장치(200)를 사용할 경우에는 수 일 내지 수 만ppm을 그 측정 범위로 적용할 수도 있으나, 본 발명의 실시예 2에서는 수십 내지 수백ppm으로 측정 범위를 한정할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 시료 분석 장치(100)는 고체 시료의 표면 분석 뿐만 아니라 고체 시료의 표면 아래 부분의 벌크(bulk) 영역도 측정할 수 있는 장점이 있다.As such, since the solid sample analyzing apparatus 200 includes the plasma generation unit 203 in units of microchips, the solid sample analyzing apparatus 200 may analyze particles of the solid sample in the plasma state at any time. In addition, when using the solid sample analysis device 200 may be applied to the measurement range of several days to tens of thousands of ppm, in Example 2 of the present invention can limit the measurement range to tens to hundreds of ppm. In addition, the solid sample analysis apparatus 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention has the advantage of measuring not only the surface analysis of the solid sample but also the bulk region of the lower part of the surface of the solid sample.

따라서 상기 고체 시료 분석 장치(200)는 이동 가능하면서도 정확한 분석을 요구하는 최근 시장 분위기에 충분하게 대응할 수 있다.Therefore, the solid sample analysis device 200 may sufficiently cope with the recent market atmosphere requiring mobile and accurate analysis.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 시료 분석 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram showing a solid sample analysis device according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 고체 시료 분석 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic block diagram showing a solid sample analysis device according to a second embodiment of the present invention.

Claims (7)

고체 시료로 레이저를 조사함에 의해 상기 고체 시료로부터 입자를 방출시키는 레이저 조사부;A laser irradiator which emits particles from the solid sample by irradiating a laser with a solid sample; 상기 고체 시료로부터 방출되는 입자를 플라즈마로 생성하기 위하여, 상기 레이저 조사부와 연결되어 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 제1 유로를 갖는 내부관과 상기 내부관을 수납함에 의해 그 사이에 형성됨으로써 상기 내부관의 길이 방향에 대하여 수직 흐름(tangential flow)으로 냉각 가스를 제공받는 외부관을 구비하는 도입부와, 상기 도입부 내부관의 제1 유로와 연결되고, 상기 제1 유로를 통하여 제공되는 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 플라즈마로 생성하는 반응부와, 상기 반응부로부터 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료를 제공받는 챔버와, 상기 챔버 내에 위치하고, 상기 챔버로 상기 플라즈마로 생성된 고체 시료의 입자가 제공되는 방향과 반대 방향으로 커팅 가스를 분출하는 분출부를 포함하는 플라즈마 생성부; 및In order to generate the particles emitted from the solid sample into the plasma, the inner tube having a first flow path connected with the laser irradiation unit for receiving the sample discharged from the solid sample is formed therebetween by accommodating the inner tube. An inlet having an outer tube provided with a cooling gas in a tangential flow with respect to a longitudinal direction of the inner tube, and connected to a first flow path of the inlet inner pipe and provided through the first flow path; A reaction unit for generating a plasma discharged from the sample into a plasma, a chamber for receiving a solid sample generated by the plasma from the reaction unit, the chamber is located in the chamber, the particles of the solid sample generated by the plasma is provided to the chamber A plasma generation unit including a blowing unit for ejecting the cutting gas in a direction opposite to the direction of the cutting gas; And 상기 플라즈마 생성부와 연결되고, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 X축 방향에서 검출 분석하는 제1 분석부와, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료의 입자로부터 발광되는 광을 Y축 방향에서 검출 분석하는 제2 분석부를 구비하는 분석부를 포함하는 고체 시료 분석 장치.A first analyzer connected to the plasma generator and configured to detect and analyze light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma in an X-axis direction, and light emitted from the particles of the solid sample generated by the plasma; Solid-state analysis device including an analysis unit having a second analysis unit for detecting and analyzing in the Y-axis direction. 제1 항에 있어서, 상기 제1 분석부는 특정 파장의 신호를 추출하는 모노크로 미터(monochromator)와, 상기 모노크로미터와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 증폭하는 광증폭튜브(photo multi tube : PMT) 및 상기 광증폭튜브와 연결되고, 상기 모노크로미터로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고, 상기 제2 분석부는 전하결합 검출기(charge coupled detector : CCD) 및 상기 전하결합 검출기와 연결되고, 상기 전하결합 검출부로부터 제공되는 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 시료 분석 장치.According to claim 1, wherein the first analyzer is a monochromator (monochromator) for extracting a signal of a specific wavelength, the optical amplifier tube connected to the monochromator, and amplifies a signal provided from the monochromator (photo a multi tube (PMT) and a display unit connected to the optical amplifier tube and displaying a signal provided from the monochromator, wherein the second analyzer includes a charge coupled detector (CCD) and the charge coupled detector And a display unit connected to the display unit and displaying a signal provided from the charge coupling detection unit. 제1 항에 있어서, 상기 분석부는 수 일 내지 수 만ppm 이내를 측정 범위로 하는 것을 특징으로 하는 고체 시료 분석 장치.According to claim 1, wherein the analysis unit is a solid sample analysis device, characterized in that the measurement range within a few days to tens of thousands ppm. 고체 시료로 레이저를 조사함에 의해 상기 고체 시료로부터 입자를 방출시키는 레이저 조사부;A laser irradiator which emits particles from the solid sample by irradiating a laser with a solid sample; 상기 고체 시료로부터 방출되는 입자를 플라즈마로 생성하기 위하여, 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane) : PDMS)으로 이루어진 플레이트와, 상기 플레이트를 관통하는 유로를 포함하고, 상기 유로를 통하여 상기 플레이트로 상기 고체 시료로부터 방출되는 시료를 제공받는 채널과, 상기 플레이트에 삽입되면서 상기 유로를 중심으로 서로 마주하게 설치되고, 고주파 전력(RF power)이 인가되는 전극들을 포함하는 플라즈마 생성부; 및In order to generate the particles emitted from the solid sample into a plasma, a plate made of poly (dimethylsiloxane (PDMS)), and a flow path through the plate, the solid sample through the flow path to the plate A plasma generation unit including a channel receiving a sample emitted from the electrode and an electrode inserted into the plate so as to face each other around the flow path and to which RF power is applied; And 상기 플라즈마 생성부와 연결되고, 상기 플라즈마로 생성된 상기 고체 시료 의 입자 상태를 분석하는 분석부를 포함하는 고체 시료 분석 장치.And an analyzer configured to be connected to the plasma generator and to analyze a particle state of the solid sample generated by the plasma. 제4 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부에서 상기 플레이트는 가로 ㅧ 세로가 20 내지 50mm ㅧ 40 내지 70mm이고, 상기 유로는 0.5 내지 10mm의 직경을 갖고, 상기 전극들은 0.1 내지 0.5mm의 두께와 4 내지 8mm의 폭을 갖고, 상기 전극들은 상기 유로로부터 0.1 내지 1.5mm 이격된 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 고체 시료 분석 장치.According to claim 4, wherein the plate in the plasma generating unit is horizontal to vertical length of 20 to 50mm ㅧ 40 to 70mm, the flow path has a diameter of 0.5 to 10mm, the electrode has a thickness of 0.1 to 0.5mm and 4 to It has a width of 8mm, the electrode is a solid sample analysis device, characterized in that installed in a position spaced 0.1 to 1.5mm from the flow path. 제4 항에 있어서, 상기 분석부는 상기 플라즈마 생성부 채널의 유로 일측에 삽입되는 프로버 및 상기 프로버와 연결되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 시료 분석 장치.The solid sample analysis device of claim 4, wherein the analysis unit comprises a prober inserted into one side of a channel of the plasma generation unit channel and a display unit connected to the prober. 제4 항에 있어서, 상기 분석부는 수 일 내지 수 만ppm 이내를 측정 범위로 하는 것을 특징으로 하는 고체 시료 분석 장치.The solid sample analysis device of claim 4, wherein the analysis unit has a measurement range within several days to several tens of ppm.
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