CO와 H₂ 혼합기체에 대한 Quadrupole Mass Spectrometer의 감도 특성

신용현(Y. H. Shin),홍승수(S. S. Hong),정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.3

Quadrupole mass spectrometer는 부분압 측정 및 잔류기체 분석에 널리 이용되고 있는 장비이다. CO, H₂ Ar이 혼합되어 존재할 때 quadrupole mass spectrometer의 감도를 10^(-4)~10^(-8)torr 영역에서 측정하고 단일기체로 존재할 때의 감도와 비교하였다. 그 결과 일정한 부분압을 유지하고 있는 경우라도, 주위 분위기 기체 종류와 분위기 기체 압력에 따라 감도 변화가 심한 것을 알 수 있었다. 따라서 QMS를 부분압 측정이나 조성분석에 이용하기 위해서는 이에 대한 특성조사가 반드시 필요하다. Quadrupole mass spectrometer is a widely used instrument for partial pressure measurement and residual gas analysis. Sensitivities of QMS has been investigated over the pressure range of 10^(-4)~10^(-8)torr for CO, H₂ Ar and their mixed gases. The dependence of the signal developed from a constant partial pressure trace gas as a function of the pressure of matrix gas was studied. The results demonstrated that sensitivities 6f CO, H₂ were greatly influenced by matrix gas species and pressure. Thus for all the quantitive applications, it is necessary to characterize quadrupole mass spectrometer carefully.

Quadrupole Mass Spectrometer의 기체별 감도 특성

신용현(Y. H. Shin),홍승수(S. S. Hong),이철로(C. R. Lee),임재영(J. Y. Leem),박재홍(J. H. Park),정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1

부분압 분석 장비의 감도 측정 시스템을 설계 제작하였다. 이 시스템을 이용하여 부분압측정기기로 많이 쓰이는 Quadrupole Mass Spectrometer의 N₂, O₂, Ar, CO, H₂에 대한 감도를 10^(-4)~10^(-8)torr 영역에서 측정하여 감도의 압력 의존성을 보고 검출 방식, Emission current, Secondary Electron Multiplier 전압 등이 감도에 미치는 영향도 측정하였다. 실험 결과 기체 종류에 따라서는 물론 사용조건에 따라서도 감도의 절대값 변화 및 압력 의존성 변화가 아주 심한 것을 알 수 있었다. 따라서 Quardrupole Mass Spectrometer를 정량적인 측정에 이용하기 위해서는 이에 대한 감도 측정 및 특성조사가 반드시 선행되어야 한다. The calibration system for partial pressure analyzer was designed and set up. Using this system, the linearity of two commercial Quardrupole Mass Spectrometer and the influence of operating parameter (emission current, detection mode, SEM voltage) on the sensitivity has been investigated over the pressure range of 10^(-4)~10^(-8) torr for N₂, O₂, Ar, CO and H₂ gases. Sensitivities of Quadrupole mass spectrometers were greatly influenced not only by gas species but also by operating parameters. Thus for all the quantitive applications, it is necessary to characterize and calibrate quadrupole mass spectrometer carefully.

근적외선 분광법을 이용한 돈분뇨 액비 성분분석기 개발을 위한 기초 연구

최동윤,곽정훈,박치호,정광화,김재환,송준익,유용희,정만순,양창범,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Park, C.H.,Jeong, K.H.,Kim, J.H.,Song, J.I.,Yoo, Y.H.,Chung, M.S.,Yang, C.B. 한국축산환경학회 2007 축산시설환경학회지 Vol.13 No.2

본 시험은 근적외선분광법을 이용한 돈분뇨 액비의 질소, 인산, 칼리, 수분 및 유기물의 분석 가능성을 구명하고, 이를 활용한 분석기의 개발을 목적으로 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 돈분뇨 액비시료는 $400{\sim}2,500nm$ 대역의 근적외선을 시료에 투과하여 측정하였으며, 동일시료에 대한 습식분석 결과, N, $P_2O_5,\;K_2O$, 수분 및 유기물 함량은 각각 1,555mg/l, 302mg/l, 240mg/l, 98.8%, 0.53%로 조사되었다. 2. 근적외선 분광광도법을 이용한 분석에서 N, $P_2O_5,\;K_2O$, 수분 및 유기물에 대한 RSQ ($r^2$, R, Coefficient of determination)는 각각 0.9190, 0.9749, 0.5046, 0.9883 및 0.9777이었고 SEC(Standard Error of Calibration)는 2.1649, 0.5019, 1.9252, 0.1180 및 0.0789였다. 3. 액비에 대한 이화학적 습식분석과 NIR 흡수스펙트럼 측정결과를 비교 분석하여 돈 분뇨 액비에 포함된 질소, 인산, 칼리, 수분 및 유기물 함량을 실시간으로 분석하고 액비 성분량을 자동 계산할 수 있는 알고리즘을 도입한 액비분석 프로그램을 작성하였다. 4. 액비 성분분석 시작기는 근적외선(NIR : Near InfraRed)을 받아들여 실시간으로 액비성분의 흡수율을 측정하는 광검출장치(NIR Spectrometer), 근적외선 Light Source로부터 나오는 빛을 반사시키는 반사경, 액비성분 분석용 시료를 넣어 측정하는 Cell Mount, $400{\sim}2,500nm$ 대역의 가시광선-근적외선을 방출하는 Tungsten halogen lamp, NIR Spectrometer와 Tungsten halogen lamp로 전압을 입력시켜 주는 Power Supply Module 및 전체를 Black Anodizing한 외형으로 구성되었다. 5. 실험결과, 칼리를 제외한 액비내 모든 성분이 광을 흡수하는 강도는 성분의 농도에 비례하였으며 원시 스펙트럼의 중첩 제거 및 빛의 산란보정을 통해 액비의 질소, 인산성분, 수분 및 유기물 함량을 측정하는데 효과적으로 이용할 수 있을 것으로 사료되며, 분광분석법을 이용한 액비성분 분석기 개발이 완료되면 현장에서 신속하고 정확한 분석이 가능할 것으로 판단된다. This study was conducted to measure Nitrogen(N), Phosphate($P_2O_5$), Potassium ($K_2O$), Organic matter(OM) and Moisture content of liquid pig manure by Near Infrared Spectroscopy(NIRS) and to develop an alternative and analytical instrument which are used for measurement of N, $P_2O_5$, $K_2O$, OM, and Moisture contents for liquid pig manure. The liquid pig manure sample's transmittance spectra were measured with a NIRS in the wavelength range of 400 to 2,500 nm. Multiple linear regression and partial least square regression were used for calibrations. The correlation coefficient(RSQ) and standard error of calibration(SEC) obtained for nitrogen were 0.9190 and 2.1649, respectively. The RSQ for phosphate, potassium, organic matter and moisture contents were 0.9749, 0.5046, 0.9883 and 0.9777, and the SEC were 0.5019, 1.9252, 0.1180 and 0.0789, respectively. These results are indications of the rapid determination of components of liquid pig manure through the NIR analysis. The simple analytical instrument for liquid pig manure consisted of a tungsten halogen lamp for light source, a sample holder, a quartz cell, a SM 301 spectrometer for spectrum analyzer, a power supply, an electronics, a computer and a software. Results showed that the simple analytical instrument that was developed can approximately predict the phosphate, organic matter and moisture content of the liquid pig manure when compared to the analysis taken by NIRS. The low predictability value of potassium however, needs further investigation. Generally, the experiment proved that the simple analytical instrument was reliable, feasible and practical for analyzing liquid pig manure.

고진공 영역의 진공게이지 특성연구

홍승수(S.S. Hong),신용현(Y.H. Shin),임재영(J.Y. Leem),박재홍(J.H. Park),이철로(C.R. Lee),정광화(K.H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1

당 연구실에서 개발 제작된 동적교정방법을 이용한 고진공표준기를 사용하여 10^(-6)~10^(-3) torr 영역에서 가장 널리 쓰이는 spinning rotor gauge와 열음극 전리 진공게이지들의 특성을 상품화되어 사용되는 방법대로 측정하여 조사하여 보았다. 게이지들의 직선성, 단기간(15일)에 행해진 반복측정에서의 scattering을 조사하였고 또한 N₂, CO, He, H₂, O₂, Ar 가스에 대한 감도와 압력을 올릴 때와 내릴 때의 hysteresis를 조사하였다. The characteristics of spinning rotor gauges and hot cathode ionization gauges, most widely used HV to UHV gauges, were studied in the pressure range of 10^(-6)~10^(-3) torr. The linearities and data scatterings in the time period of 15 days were investigated and also the sensitivities and the hysteresis in the up-down measurements in the N₂, CO, He, H₂, O₂, Ar gases.

정적법을 이용한 중진공 국가표준기 개발

홍승수,임인태,신용현,정광화,Hong S. S.,Lim I. T.,Shin Y. H.,Chung K. H. 한국진공학회 2005 Applied Science and Convergence Technology Vol.14 No.2

부피가 다른 세 개의 진공용기를 조합하여 정적법 (static expansion method)을 이용한 중진공영역의 국가표준기를 개발하였다. 이 장치를 이용하여 133pa 범위의 용량형 진공게이지 (capacitance diaphragm gauge)를 교정하여 국제표준화기구의 측정불확도 표현지침에 따라 분석하였다. 그 결과 표준압력 0.553Pa에서의 확장불확도 (expanded uncertainty)가 95% 신뢰수준 (confidence level), 포함인자 (coverage factor) k=2에서 $2.628\times10^{-3}Pa$로 우수한 성능을 보였다. We developed a national medium vacuum standard by static expansion method. A 133 Pa capacitance diaphragm gauge was calibrated and analysed according to the document of 'Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement' of ISO. The results showed that the expanded uncertainty of $2.628\times10^{-3}$ Pa at $95\%$ confidence level and coverage factor of k=2.

크라이오 펌프를 이용한 스테인레스 스틸 고진공용기 배기에서 2차 냉각판 온도와 용기 내부의 기체 부분압 관계

홍승수,임종연,신용현,정광화,Hong S. S.,Lim J. Y.,Shin Y. H.,Chung K. H.,Arakawa Ichiro 한국진공학회 2004 Applied Science and Convergence Technology Vol.13 No.4

Recently, the importance of clean vacuum and partial pressure measurement of gas species has been increased in the vaccum process. In this study, the partial pressures of $H_2$, He, C, N, $O_2$, $H_2O $, Ar/2, $N_2$(CO), Ar, $CO_2$ were measured by residual gas analyzer according to temperature of cryogenic pump which is used to clean vacuum generation and compared. The experimental results showed that the cryopanel temperature was reached to 12K after 72 minutes of pumping and after 25hours, the partial pressures in percent were 24.9 %, 6.6%, 5.5 %, 2.2 %, 3.8%, 30.7%, 6.5%, 6.1 %, 5.5%, 8.2% for $H_2$, He, C, N, $O_2$, $H_2O $, Ar/2, $N_2$, Ar, $CO_2$ respectively. The dominant gases were $H_2$ and $H_2O $, and the partial pressures were relatively high compare to other gases. 최근에는 진공공정에서 용기내의 청정도와 잔류기체의 부분압에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 청정진공 발생에 많이 사용되고 있는 크라이오 펌프의 냉각판 온도에 따른 $H_2$, He, C, N, $O_2$, $H_2O$, Ar/2, $N_2$(CO), Ar, $CO_2$의 부분압을 잔류기체분석기로 측정하여 비교하였다. 크라이오 펌프를 켜고 약 72분이 지났을 때 펌프의 냉각판 온도가 12K에 도달하였으며, 25시간이 경과하여 온도가 충분하게 낮아졌을 때 부분압은 $H_2$, He, C, N, $O_2$, $H_2O$, Ar/2, $N_2$, Ar, $CO_2$순으로 24.9%, 6.6%, 5.5%, 2.2%, 3.8%, 30.7%, 6.5%, 6.1%, 5.5 %, 8.2%로 $H_2$와 $H_2O $압력이 상대적으로 높은 것을 알 수 있었다.

기체의 성질

정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.2

As이온이 주입된 Si의 구조적 특성 연구

문영희(Y.H. Mun),배인호(I.H. Bae),김말문(M.M.Kim),한병국(B.K. Han),김창수(C.S. Kim),홍승수(S.S. Hong),신용현(Y.H. Sin),정광화(K.H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.3

(100) Si 웨이퍼에 고농도의 As이온을 주입한 후 여러가지 열적 어닐링 처리를 하였을 때 이온 주입층 내부에 나타나는 격자변형층(strained layer)과 깊이 방향의 변형률 분포(strain depth distribution)를 X-ray 로킹 커브 측정과 로킹커브 시뮬레이션(simulation)을 통하여 살펴 보았다. 어닐링 처리전의 비정질/결정질층 계변인 약 1400Å 깊이에서 일정한 두께의 결함층이 형성되어 있다는 것을 알 수가 있었다. 그리고 As 농도분포 및 총 결함 분포(net defect distribution)를 각각 SIMS와 TRIM code를 이용하여 구하였다. 600℃ 열처리한 시료에서 로킹커브 분석에 의해 나타난 positive 변형은 오직 0.14 ㎛ 하단에서 나타나고 있었다. 이것은 본 실험의 이온주입 조건에서 생성되는 비정질 층의 두께가 0.14 ㎛ 임을 간접적으로 보여주고 있는 것이며, TRIM-Code로부터 분석된 결과와 잘 일치하고 있었다. 또한 로킹커브의 분석에 의해 나타나는 positive 변형의 원인은 이온 주업에 의해 형성된 비정질/단결정 계면(amorphous/crystalline interface) 하단의 잉여 interstitial에 의한 영향이라 판단된다. Strained layers and strain depth profile of high dose As ion implanted (100) Si wafer annealed at various temperatures have been investigated by means of X-ray double crystal diffractometry (X-ray DCD). The results obtained by x-ray rocking curve analysis showed a defect layer at the original amorphous/ crystalline interface of 1400Å depth. In addition arsenic ion concentration profiles and defect distributions in depth were obtained by the SIMS and TRIM-code simulation. The positive strain depth profile determined from the rocking curve analysis were only presented under 0.14 ㎛ from the surface for samples annealed at 600℃. The result was shown that the thickness of amorphous layer is 0.14 ㎛ indirectry, and it was good agreement with the TRIM-Code simulation. Additionally, it could be thought that the positive strain have been affected residual interstitial atoms under the amorphous/crystalline interface formed by ion implantation.

이온 주입된 Si에서 도우펀트의 확산거동 및 결정성 회복

문영희(Y. H. Mun),이동건(D. K. Lee),심성엽(S. Y. Sim),김동렬(D. Y. Kim),배인호(I. H. Bae),김말문(M. M. Kim),한병국(B. K. Han),하동한(D. H. Ha),정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.3

As^+와 P^+ 이온들이 주입된 실리콘에서, 주입 이온들의 확산 및 실리콘의 재결정화에 열처리(thermal annealing)가 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 여기서 이온 주입량은 실리콘 표면영역을 비정질화하기에 충분한 양이였다. 이온 주입 시 실리콘 내부에 생성된 손상(damage)들을 제거하기 위해, 온도와 시간을 변화시켜 가며 시편을 전기로 속에서 열처리하였다. 그러나 이때 야기된 도우펀트들의 과도적인 확산(transient enhanced diffusion)에 의해서 접합 깊이는 예측한 것보다 더욱 깊은 곳에서 나타났다. 이러한 과도적인 확산은 주로 이온 주입으로 인해 야기된 시편들의 손상(damage)들을 제거하기 위한 열처리 과정동안 일어난 것으로 생각된다. 이것은 SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)와 SUPREM Ⅳ simulation에 의해서 확인할 수가 있었다'. As^+, P^+ 이온이 주입된 실리콘의 결정성 회복을 Raman 분광법을 이용하여 조사하였다. We have studied on the effect of thermal annealing on the dopant diffusion and the recrystallization in the As^+ or P^+ implanted amorphous silicon layer. The specimen was annealed in conventional furnace annealing in order to eliminate the damage induced by ion implantation. The junction depth is considered to be shifted to deeper site due to the transient enhanced diffusion of dopants during the process of thermal annealing. The diffusion of dopants during the furnace annealing was measured using SIMS and SUPREM Ⅳ simulation. The recrystallization of amorphous silicon layer, formed by ion implantation was studied by Raman experiment.

As 이온이 주입된 단결정 실리콘(100)의 전기적 활성화 연구

이동건(D. K. Lee),문영희(Y. H. Mun),손정식(J. S. Son),김동렬(D. Y. Kim),배인호(I. H. Bae),김말문(M. M. Kim),한병국(B. K. Han),정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.1

Hall 효과 측정을 이용하여 As^+이 주입된 단결정 실리콘의 열처리 조건에 따른 활성화 과정을 연구하였다. 주입된 이온의 농도 분포는 SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)와 SUPREM Ⅳ 모의 실험으로 조사하였다. 열처리 온도가 증가함에 따라 활성층의 전자 면 농도 증가가 뚜렷이 나타났으며, Hall 이동도의 온도 의존성 측정으로 주입된 도우즈에 따라 이온 주입층의 활성화에 필요한 열처리 온도가 달라져야함을 알 수 있었다. 그리고, 접합 손실전류의 감소는 800℃ (30분)의 열처리에서 현저하게 나타났다. We studied activation process of As^+ implanted Si(l00) according to annealing conditions by using Hall effect measurement. Depth profiles were measured by SIMS(secondary ion mass spectroscopy) and SUPREM Ⅳ computer simulation. It was found that sheet carrier concentration become different clearly in proportion to the increasing of annealing temperature, and that the annealing temperature has to vary according to dose for activation of implanted layer by measuring temperature dependence of Hall mobility. And, decreasing of junction leakage current was shown clearly above 800℃ (30 min).