초소형 질량 분석기를 위한 이온화원 제작
The Fabrication of Ionization Source for Micro Mass Spectrometer
- 주제(키워드) Mass spectrometer , Ionization source , carbon nanotube
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 양상식
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009829
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 탄소나노튜브로 된 전자방출원을 이용한 초소형 질량분석기의 제작과 실험에 관한 것이다. 기존에 연구되었던 열전자방식의 전자방출원은 방출되는 전자의 양과 수명에 있어서 단점이 발견됐다. 이것을 전계방출 특성이 뛰어난 탄소나노튜브를 이용한 전자방출원으로 대체하면 큰 전류를 얻을 수 있으며 기계적, 전기적, 화학적 특성이 우수하여 긴 수명과 강한 내구성을 보여준다. 또한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 기존 고가의 대형장비를, 휴대가 가능하고 저렴한 소형장비로 제작할 수 있다. 초소형 질량분석기는 유리 기판과 실리콘 기판으로 구성되어 있다. 유리 기판에는 이온분석기로써 생성된 이온이 비행 시간에 따라 질량대전하비 (mass to charge ratio)로 분석되는 비행시간형 (TOF : Time-Of-Flight) 방식에 필요한 전극을 제작한다. 실리콘 기판에는 전자방출원으로써 금속과 같은 특성을 가진 High doping 실리콘 웨이퍼에 게이트 전극을 패터닝을 통하여 형성한 뒤 탄소나노튜브 성장을 위하여 다시 패터닝을 하고 100μm 건식식각을 한다. 촉매는 스퍼터링으로 증착하고 열화학기상증착법 (HFCVD)을 이용하여 탄소나노튜브를 성장 시켜준다. 탄소나노튜브 전자방출원은 1.2 × 0.6 mm의 직사각형 모양에 탄소나노튜브를 성장시켜 제작하였다. 제작된 초소형 질량분석기의 크기는 18.5 × 17 × 2 mm3 이고 5 × 10-6 Torr의 진공 챔버에 장착되어 동작실험을 확인하였다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 2 장 초소형 질량 분석기의 원리 6
2. 1 탄소 나노 튜브를 이용한 전자 방출원 6
2. 2 비행 시간차 질량 분석법 9
제 3 장 초소형 질량 분석기의 구조 12
3. 1 시뮬레이션 12
3. 2 설계 16
제 4 장 초소형 질량 분석기의 제작 공정 19
4. 1 유리 기판 제작 19
4. 2 실리콘 기판 제작 21
제 5 장 실험과 결과 26
5. 1 제작 시 문제점 해결 26
5. 2 특성 실험 방법 29
5. 3 특성 실험 결과 31
제 6 장 결 론 39
참 고 문 헌 40
Abstract 42
Appendix A 44
