탄소 나노 구조 이온 발생기를 이용한 초소형 질량 분석기 - 황정수 (The Graduate School, Ajou University, 2006)
본 논문은 탄소 나노 튜브를 이용 전계 방출을 통한 이온 발생기와 이온 분석기를 포함한 초소형 질량 분석기의 제작과 시험에 관한 것이다. 기존에 연구되었던 열전자 방식의 전자 방출원의 취약점을 극복하고 레이저에 의한 이온화 방식에 따른 소형화의 어려움을 해결하기 위해 전계 방출 특성이 뛰어난 탄소 나노 구조를 통해 다량의 전자를 발생시키고 시료의 이온화를 용이하게 한다. 또한 고진공, 고전압을 필요로한 기존 장비에 비해 마이크로머시닝 기술에 의해 제작되어 초소형 질량 분석기는 크기의 소형화 뿐만아니라 비교적 저진공, 저전압에서 시료의 분석을 가능하게 한다. 소형화를 통한 저가의 질량 분석기를 제작할 수 있다. 초소형 질량 분석기는 상․하판으로 구성되어 있다. 상판에는 생성된 이온이 비행 시간에 따라 질량대 전하(mass to charge)비로 분해되는 방법을 이용하여 분석하는 Timg of Flight(TOF)방식에 필요한 전극이 제작되고, 하판에는 전기도금을 통해 촉매층을 만들고 HFCVD로 탄소 나노 구조를 성장시켜 뛰어난 전계 방출 특성을 갖는 이온 발생기를 제작한다. 각 구성요소를 실험하여 동작 여부를 확인한 후 상․하판을 결합시켜 초소형 질량 분석기를 완성한다. 제작된 질량 분석기의 크기는 11 × 11 × 1 ㎜ 이고, 진공 상태의 진공 챔버에 장착하고 시료로 perfluorotributylamin (PFTBA)를 소량 주입하여 4.5 × 10-6 Torr 상태에서 동작 실험을 하여 이온 신호를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 초소형 질량 분석기의 제작 가능성을 확인하였다.
학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :전자공학과,2006. 2