이온빔 다중실험장치{Multi-experimental apparatus using ion beam}
도 1은 종래기술에 따른 진공챔버가 설치된 이온빔 다중실험장치를 나타내는 간략도이다. 도 2는 종래기술에 따른 대기중 이온빔 실험을 실시하는 모습을 나타내는 간략도이다. 도 3 은 시료장착부재가 제 1 위치에 있는 경우를 보이는 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치의 정단면도이고, 및 도 4는 시료장착부재가 제 2 위치에 있는 경우를 보이는 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치의 정단면도이다. 도 5는 도 3의 AA단면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치의 실시예의 주요부위를 나타내는 도면이다. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 10... 이온빔관 11... 통로 12... 알루미늄막 13... 콜리메이터 20... 진공챔버 21... 구멍 22... 고정장치 23... 시료 110... 이온빔관 111...통로 112... 알루미늄막 113...콜리메이터 120... 진공챔버 121... 진입부 122... 배출부 123... 관통공 124... 알루미늄막 125... 진공형성공간 130... 시료 장착부재 131... 시료 140... 구동수단 141... 샤프트 142... 결합부재 143... 실린더로드 144... 실린더 150... 외부 시료 장착부재 151... 외부 시료 152... 고정대
본 발명은 이온발생기에서 발생된 이온빔을 시료에 조사하는 이온빔 다중실험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 진공상태에서의 이온빔 실험과 대기중에서의 이온빔 실험을 기계적 수단에 의하여 전환가능한 이온빔 다중실험장치에 관한 것이다. 일반적으로 전하를 띤 원자나 분자 및 그 무리를 이온이라 하며, 이온빔이란 그 이온흐름의 덩어리를 말한다. 전기적으로 중성인 원자나 분자로부터 전자를 떼어내면 양전하를 띤 양이온(cation)이 되며, 반대로 별도의 전자를 부착시키면 음이온(anion)이 된다. 이온은 기체를 고온으로 하거나 전기방전(電氣放電 :electrical discharge) 또는 자외선과 같이 짧은 파장의 빛에 의해서(photodissociation) 생긴다. 이와 같이 생성된 이온을 이용한 이온빔분석(Ion Beam Analysis)은 1960년대 초 반도체검출기의 발명과 함께 급격한 발전을 거듭하여 오늘에 이르고 있다. 이온빔 분석의 주요 장비인 입자가속기는 그 이전에도 많이 존재하였으나 주로 핵물리 실험용으로 사용되었으며 분석을 비롯한 응용분야에 사용되기에는 검출 기술이 너무 불편하였다. 그러나, 소규모 가속기의 개발로 인하여 이온빔을 이용한 실험이 활성화되었으며, 이후부터 상기 가속기들로 부터 만들어낼 수 있는 이온빔을 이용한 분석법들이 점차 증가하게 되었다. 현재 이온빔분석은 표면 및 표면근처의 분석수단으로서, 현대의 표면과학 및 반도체를 비롯한 박막소재의 특성평가에 필요불가결한 수단으로 자리잡고 있으며 최근의 초미세 분야의 급격한 발전과 더불어 이온빔분석기술의 활용이 더욱 중요해 지고 있다. 한편, 이온빔 분석방법을 위해서는 복잡한 구성이 요구되며, 이온빔을 생산해내는 입자가속기 이외에도 상기 생산된 이온빔을 원하는 형태로 실험을 수행하는 장치는 다음과 같은 구성이 요구된다. 입자가속기로부터 인출된 이온빔 입자들은 그 입자들의 분포가 균질하지 않으며, 빔의 크기가 원하는 데로 인출되지 않기 때문에, 실험장치내에 원하는 입자의 크기를 가진 구멍이 형성된 콜리메이터를 이온입자의 경로상에 배치시킨다. 또한, 가속기부터 인출되는 이온빔은 대개 그 에너지가 고정되어 있으나, 시료는 다 양하게 교체되어 사용하여야 하므로, 인출되는 이온빔의 에너지를 적절하게 조절하여 시료에 입사시킬 필요가 있다. 이러한 에너지를 조절하기 위한 수단으로 알루미늄막을 사용하고 있다. 이와 같이, 원하는 이온빔을 얻기위해서 콜리메이터와 알루미늄막을 이동경로상에 설치하고 있으며, 콜리메이터와 알루미늄막을 통과한 이온빔이 원하는 시료에 잘 조사될 수 있도록 시료를 이온빔의 이동경로상에 설치하게 된다. 이러한 모습은 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1 은 진공상태에서 시료(23)에 이온빔이 조사되게 하는 모습을 나타내고 있으며, 상기 장치는 이온빔이 통과하는 이온빔관(10)과; 일면에 구멍(21)이 형성되어 있으며 상기 구멍을 통하여 상기 이온빔관(10)의 일단에 연결되고, 그 내부가 진공상태를 유지하고 있는 진공챔버(20)로 구성되어 있다. 상기 이온빔관(10)은 그 내부에 이온빔이 통과할 수 있도록 대략 원통형으로 이루어진 통로(11)가 구비되어 있으며, 상기 진공챔버(20)와 연결되는 이온빔관(10)의 일측에는 소정의 두께를 가진 알루미늄막(12)이 착탈가능하게 부착되어 있고, 상기 진공챔버(20)방향으로 알루미늄막(12)의 전방에는 중앙에 소정의 크기를 가진 원형구멍(미도시)이 형성된 콜리메이터(13)가 착탈가능하게 부착되어 있다. 또한, 상기 진공챔버(20)의 내부에는 고정장치(22)에 의하여 이온빔의 이동경로상에 시료(23)가 고정되어 있다. 도 1의 구성에 따르면, 가속기에서 약 35MeV의 에너지를 갖는 이온빔은 이온빔관(10)의 통로(11)를 통하여 입사된다. 이어서 상기 이온빔은 이온빔관(10)의 일측에 부착된 알루미늄막(12)을 통과하면서 에너지가 감쇄된다. 감쇄된 에너지를 가 진 이온빔은 진행방향의 전방에 위치한 콜리메이터(13)에 의하여 시료(23)에 필요한 크기로 입사단면적이 감축되어 진공챔버(20)의 내부로 입사된다. 진공챔버의 내부로 입사된 이온빔은 계속 진행하여 고정장치(22)에 의하여 고정되어 있는 시료(23)에 조사된다. 한편, 이온빔이 가속될 때 및 시료에 이온빔이 조사되는 될 때, 이온빔 주위에 형성된 방사선이 외부로 누출되는데, 소정이 시간이 경과한 후 이 방사선으로 인한 영향이 사라진 후에, 상기 시료(23)를 진공챔버(20)의 고정장치(22)에서 떼어내고 이온빔에 의한 시료(23)의 영향을 확인하게 된다. 특히, 이와 같은 진공 중에서 실시되는 실험은 실제 진공상태에서 활동하는 인공위성과 우주선에 우주방사선이 조사되는 경우 그 장치들 내부의 기기들의 반응을 알아보는데 주로 사용된다. 한편, 도 1의 구성과 달리 대기중에서의 이온빔이 조사된 경우 각종 기기 및 동식물의 반응을 살펴보기 위한 실험은 도 2의 장치를 통하여 이루어지고 있다. 도 2에 따른 장치에서는 도 1의 장치에서 진공챔버(20)를 제거하고 대기중에 시료(23)를 대기중에 위치하며 이온빔의 조사경로상에 위치한 고정장치(22)에 의하여 고정하고 있는 차이가 있다. 실험자는 대기중에서 실험을 수행하기 위해서는 상술한 바와 같이 콜리메이터(13)와 알루미늄막(12)이 부착된 이온빔관(10)과 시료(23)가 고정되어 있는 고정장치(22)를 준비하고, 상기 이온빔관(10)의 진행경로상에 시료(23)가 조사될 수 있도록 고정장치(22)의 위치를 조정하게 된다. 또한, 진공상태에서의 실험을 수행하기 위해서는 별도의 진공챔버(20)를 상기 이온빔관(10)과 연결하고 진공챔버(20)내 에 시료를 고정장치(14)에 고정하며 이온빔관의 진행경로에 시료(23)가 조사될 수 있도록 고정장치(22)의 위치를 조정한 후 실험을 수행하게 된다. 그러나, 이러한 일반적인 이온빔 실험장치는 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 진공상태 이온빔 실험에서 대기중 이온빔 실험으로 전환하기 위해서는 진공챔버를 제거해야 하므로, 실험을 위한 장치의 제거에 상당한 시간이 걸리게 되며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 특히, 상술한 바와 같이, 하나의 실험이 끝난 후에는 방사능에 의한 영향이 제거되기까지 상당시간을 차폐된 외부에서 대기하여야 하므로, 실험을 위한 시간적 손실이 상당하다는 문제점이 있다 . 둘째, 수개의 시료를 가지고 실험을 수행해야 하는 경우 실험이 끝날 때까지 실험실과 차폐된 외부에서 실험자가 대기한 후에 시료를 교체해야 하므로, 수개의 시료를 가지고 실험을 수행하는 경우 장시간의 실험시간이 소요되는 문제점이 있다. 셋째, 이온빔이 시료에 조사되는 경우 핵반응등으로 인하여 고온의 열이 발생하게 되는 데, 이러한 고온의 열은 시료를 고정하는 고정장치를 변형시켜 장시간 실험을 수행하기 어렵게 한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 진공상태의 이온빔 실험과 대기중의 이온빔 실험 상호간의 전환이 기계적 수단으로 이루어지게 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 수개의 시료를 가지고 실험을 수행하는 경우 실험이 기계적 수단으로 시료의 교체가 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 시료에 이온빔이 조사되어 고온의 열이 발생하는 경우에도 상기 시료를 고정하는 고정장치가 신속하게 냉각될 수 있게 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 이온빔 다중실험장치는 이온발생기에서 발생된 이온빔을 시료에 조사하는 이온빔 다중실험장치로서, 진공이 형성될 진공형성공간을 가지며, 상기 이온발생기에서 발생된 이온빔의 상기 진공형성공간으로의 진입을 허용하는 진입부와, 상기 내부공간으로 진입된 이온빔이 외부로 배출될 수 있도록 상기 이온빔의 진행경로상에 위치하는 배출부를 가지는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내의 상기 이온빔의 진행경로상의 제1위치와 이온빔의 진행경로로부터 벗어난 제2위치 사이에서 이동 가능하게 설치되고, 상기 시료를 장착할 수 있는 시료 장착부재와, 상기 시료 장착부재를 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동시키기 위한 구동수단을 구비하고 있다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 3의 AA단면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치는 이온빔이 통과하는 이온빔관(110)과; 일면에 진입부(121)가 형성되어 있으며 상기 진입부(121)을 통하여 상기 이온빔의 일단에 연결되고, 그 내부가 진공상태를 유지하고 있는 진공챔버(120)와, 상기 진공챔버(120)로부터 배출된 이온빔이 시료(131)에 조사되고, 상기 진공챔버(120)의 외부에 설치되어 상기 외부 시료(151)를 장착할 수 있는 외부 시료 장착부재(150)로 구성되어 있다. 이온빔관(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 이온빔이 이동되는 통로(111)와, 알루미늄막(112)과, 콜리메이터(113)를 구비하고 있다. 상기 진공챔버(120)는 진공이 형성된 진공형성공간(125)과, 상기 이온빔관(110)을 통과하여 입사되는 이온빔이 진공형성공간(125)으로 진입을 허용하는 진입부(121)와, 상기 진공형성공간(125)으로 진입된 이온빔이 외부로 배출될 수 있도록 상기 이온빔의 진행경로에 위치하고 있는 배출부(122)로 구성되어 있다. 상기 진입부(121)는 진공챔버(120)에 연결되는 이온빔관(110)의 형상과 대응되는 형상의 구멍으로 이루어져 있다. 다만, 상기 진입부(121)는 반드시 구멍일 필요는 없으며, 이온빔이 통과할 수 있는 구성이라면 무엇이나 가능하다. 즉, 필요에 따라 이온빔의 에너지를 감소시킬 수 있는 알루미늄막이 상기 진입부(121)를 폐쇄하도록 부착될 수 있고, 다른 재질의 막이 폐쇄하도록 부착될 수 있다. 또한, 상기 이온빔관(110)에 형성된 콜리메이터를 상기 진입부(121)에 설치하여 유입되는 입자의 크기를 원하는 정도로 축소시킬 수 있다. 또한 진공형성공간(125)은 직육면체 형상의 진공챔버(120)의 내부를 이루는 공간을 의미하는 것으로, 상기 진공챔버(120)는 진공상태를 유지하고 있다. 이때, 상기 진공을 위하여 상기 진공챔버(120)에 공기를 빼내는 진공장치(미도시)를 구비 할 수 있으며, 또는 이온빔관(110)에 형성된 진공장치에 의하여 이온빔관(110)과 진공챔버(120)가 완전밀폐되도록 연결된 상태에서 상기 이온빔관(110)에 부착된 진공장치를 가동하여 진공챔버(120)의 내부가 진공상태가 되게 할 수 도 있다. 배출부(122)는 진공형성공간(125)에 진입된 이온빔이 외부로 배출될 수 있도록 상기 이온빔의 진행경로에 위치하고 있으며, 상기 진공챔버(120)에 형성되며, 상기 진공챔버(120)의 내부공간으로 진입된 이온빔이 외부로 배출되는 진행경로상에 위치하는 관통공(123)과, 상기 관통공(123)을 폐쇄하도록 부착되는 알루미늄막(124)을 하고 있다. 상기 알루미늄막(124)은 볼트등에 의하여 관통공(123)에 결합고정될 수 있으며, 이러한 고정을 위한 수단은 용접이나 리벳등 기타 완전한 밀폐를 가능하게 하는 수단이라면 무엇이나 가능하다. 또한, 상기 배출부(122)는 진공챔버(120)의 진공을 유지하면서 이온빔이 외부로 배출될 수 있도록 하는 역할을 수행하게 하는 구성이므로, 상기 알루미늄막(124)이 고정장치(미도시)에 의해서 착탈가능하게 부착되지 않고, 진공챔버(120)를 처음 생산할 때 상기 진공챔버(120)에 일체로 성형될 수 있다. 즉, 이온빔이 충분한 에너지를 가지고 통과할 수 있는 두께를 가질 수 있도록 소정의 두께를 가지도록 성형하면 되는데, 통상적으로는 다른 진공챔버(120)의 벽보다는 얇은 두께를 가질 것이다. 또한, 상기 배출부(122)의 구성중 알루미늄막(124)은 그 재질이 언제나 알루미늄만으로 한정될 필요는 없다. 즉, 상술한 바와 같이 이온빔을 원하는 에너지를 가지면서 상기 진공챔버(120) 통과할 수 있게 하는 재료라면, 탄소등과 같은 것도 가능하다. 이상과 같이 구비된 진공챔버(120)에는 진공챔버(120) 내의 상기 이온빔의 진행경로상의 제1위치와 이온빔의 진행경로로부터 벗어난 제2위치 사이에서 이동 가능하게 설치되고, 상기 시료를 장착할 수 있는 시료 장착부재(130); 및 상기 시료 장착부재(130)를 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동시키기 위한 구동수단(140)이 구비된다. 우선, "제 1 위치" 및 "제 2 위치"에 대해서 용어설명하면, 상기 제 1 위치란 진공챔버(120)내의 진공형성공간(125)에 입사되는 이온빔의 진행경로상에 시료(131)가 위치된 경우, 즉 시료(131)에 이온빔이 조사되는 경우의 시료(131)의 위치를 제 1 위치(도 5에서 실선으로 도시)로 정의하며, 상기 이온빔의 진행경로로부터 벗어난 위치 즉, 시료(131)에 이온빔이 조사되지 않는 경우의 시료(131)의 위치를 제 2 위치(도 5에서 점선으로 도시)로 정의한다. 시료 장착부재(130)는 시료(131)를 고정수단(미도시)등에 의하여 시료(131)가 움직이지 않도록 고정하는 부재로써, 상기 고정수단으로는 시료(131)를 용이하게 착탈가능하게 하는 수단이라면 볼트, 클립등 무엇이나 가능하다. 상기 시료(131)는 상술한 시료 장착부재(130)에 장착되어 제 1 위치와 제 2 위치사이를 이동하게 되는 데, 상기 위치이동을 위하여 구동수단(140)이 구비되어 있다. 상기 구동수단(140)은 진공챔버(120)내에 이온빔의 진행방향을 따라서 길게 설치된 원형봉단면의 샤프트(141)와, 상기 시료 장착부재(130)에 일단이 결합되며 샤프트(141)에 회전가능하게 끼워져 있는 결합부재(142)와, 상기 시료 장착부재(130)의 타단에 회전가능하게 힌지연결되어 있는 실린더로드(143)와, 상기 왕복운동시키며 그 일단이 고정되어 있는 실린더(144)로 구성되어 있다. 상기 실린더(144)는 진공챔버(120)의 외부에 고정설치되어 있으며, 상기 실린더로드(143)는 상기 실린더의 작동에 따라 진공챔버(120)를 관통하여 직선운동하게 된다. 상기 구동수단(140)은 상술한 구성이외에도 시료 장착부재(130)가 위치이동가능한 것이면, 무엇이나 가능하다. 예를 들어, 샤프트(141), 실린더로드(143), 실린더(144)를 사용하지 않고, 상기 결합부재(142)를 모터에 직접 연결시켜서 상기 모터(미도시)의 회전에 따라 시료 장착부재(130)가 제 1 위치와 제 2 위치사이를 위치이동가능하게 할 수 있다. 또한, 상기 구동수단(140)으로 진공챔버(120)의 벽에 부착된 레일(미도시)과, 상기 레일을 따라서 슬라이드 이동하는 결합부재 및 상기 결합부재가 직선방향으로 슬라이드 이동하도록 구동력을 제공하는 선형모터(미도시)로 구성될 수 있으며, 상기 레일을 따라서 시료 장착부재(130)가 제 1 위치와 제 2 위치사이를 직선으로 이동할 수 있다. 이상에서 진공챔버(120) 및 진공챔버(120)와 연결된 장치들에 관하여 살펴보았다. 상기 진공챔버(120)의 외부에는 상기 배출부(122)를 통해 상기 진공챔버 (120)로부터 배출된 이온빔이 상기 진공챔버(120) 내의 시료 장착부재(130)에 장착된 시료(131)와는 다른 외부 시료(151)에 조사될 수 있도록, 상기 진공챔버(120)의 외부에 설치되어 상기 외부 시료(151)를 장착할 수 있는 외부 시료 장착부재(150)를 더 구비하고 있다. 상기 "외부 시료"란 진공챔버(120)의 내부에 설치되는 시료(131)와 구별되게 하기 위한 용어일 뿐 상기 진공챔버(120) 내부에 설치되는 시료(131)와 다른 종류의 시료(131)를 의미하는 것은 아니다. 상기 외부 시료 장착부재(150)는 상기 진공챔버(120)내의 시료 장착부재(130)와 동일한 구성으로써, 대기중에서 시료(131)를 고정가능하게 하는 수단이라면 무엇이나 가능하다. 상기 외부시료 장착 부재(150)는 고정대(152)에 의하여 지지되며, 상기 외부 시료(151)가 진공챔버(120)에서 배출된 이온빔에 조사될 수 있는 위치에 설치하도록 한다. 이상에서 살펴본 구성을 가진 본 발명에 따른 장치는 다음과 같이 작동한다. 도 1과 같이, 가속기에서 약 35MeV의 에너지를 갖는 이온빔은 이온빔관(110)의 통로(111)를 통하여 입사되고, 이어서 상기 이온빔은 이온빔관(110)의 일측에 부착된 알루미늄막(112)을 통과하면서 에너지가 감쇄되며, 감쇄된 에너지를 가진 이온빔은 진행방향의 전방에 위치한 콜리메이터(113)에 의하여 시료(131)에 필요한 크기로 입사단면적이 감축되어 진공챔버(120)의 내부로 입사된다. 이상과 같이 진공챔버(120)의 내부로 입사된 이온빔은 계속 진행하여 시료 장착부재(130)에 고정되어 있는 시료(131)에 조사된다. 이때 시료 장착부재(130)는 제 1 위치에 위치하게 된다. 이온빔에 의하여 조사가 완료된 시료(131)는 실험이 완료된 후에 진공챔버(120)에서 꺼내 실험결과를 확인한다. 실험자가 만약 이상에서 살펴본 진공상태에서의 실험을 완료한 후 즉시 대기중에서의 이온빔 실험을 동시에 진행하고자 할 때에는, 이온빔 다중실험장치와 차폐된 외부에서 실린더(144)를 가동하여, 실린더로드(143)는 신축시키고, 이에 상기 실린더로드(143)와 힌지연결되어 있는 결합부재(142)가 샤프트(141)를 중심으로 회전하여 시료 장착부재(130)가 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하게 된다. 이러한 모습은 도 5 에 도시되어 있다. 시료 장착부재(130)가 제 2 위치로 이동함에 따라 진공챔버(120)내에 입사되는 이온빔은 배출부(122)에 형성된 알루미늄막(124)을 통과하여 대기중으로 입사된다. 이어서, 상기 대기중의 이온빔은 외부 시료 장착부재(150)에 장착된 외부 시료(151)에 조사된다. 이상과 같이 진공상태와 대기중에서의 이온빔 실험을 모두 완료하면, 소정 시간이 흘러 방사선으로 인한 영향이 사라진 후에, 상기 시료(131)를 진공챔버(120)의 시료 장착부재(130)에서 떼어내고, 외부 시료(151)를 외부 시료 장착부재(150)로부터 떼어낸다. 상기 시료 장착부재(130)가 제1 위치 및 제 2 위치를 이동하여 이온빔 실험을 수행하는 모습은 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 실시예는 다음과 같은 변형예도 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 진공챔버(120)내에 하나의 시료 장착부재(130)를 설치한 장치에 관하여 설명하였으나, 상기 시료 장착부재(130)는 진공챔버(120)내에 복수개를 설치하는 것도 가능하다. 즉, 이온빔의 진행경로상에 다수의 시료 장착부재(130)를 설치하고, 하나의 샤프트(141)에 의하여 상기 시료 장착부재(130)들을 회전가능하게 연결하여, 시료 장착부재(130)는 각각의 구동수단(140)에 의하여 위치이동시키게 된다. 이상과 같이 다수의 시료 장착부재(130)를 진공챔버(120)내에 설치하면 종류가 다른 수개의 시료(131)를 이용하여 단 시간내에 복수의 실험을 수행할 수 있다. 즉, 시료(131)가 부착된 수개의 시료 장착부재(130)의 어느 하나만을 우선 제 1 위치에 이동시키고, 다른 시료 장착부재(130)는 제 2 위치에 이동시킨다. 이온빔 실험을 수행한 후 이어서 제 2 위치에 있는 시료 장착부재(130) 중 하나를 제 1 위치로 이동시키고, 제 1 위치에서 실험이 끝난 시료(131)를 가진 시료 장착부재(130)는 제 2 위치로 이동시켜서, 이온빔실험을 수행한다. 또한, 상기 실시예를 다음과 같이 변형할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 외부 시료 장착부재(150)는 외부에서 고정되도록 설치하는 구성을 나타내었지만, 상기 외부 시료 장착부재(150)도 진공챔버(120)내의 시료 장착부재(130)와 동일하게 제 1 위치와 제 2 위치사이를 이동가능하도록 하는 구동수단(140)을 구비할 수 있다. 이와 같은 구동수단(140)을 구비한 경우에는 하나의 외부 시료 장착부재가 아닌 다수개의 외부 시료 장착부재(130)를 구비하여, 제 2 실시예와 마찬가지로 다수개의 시료(131)를 순차적으로 실험할 수 있으며, 이는 시료(131)를 설치하는 데 드는 시간을 절약할 수 있게 한다. 한편, 상기 실시예 또는 변형예들은 각각 필요에 의하여 어느 하나를 선택할 수 있으며, 동시에 복합적으로 사용될 수 있다. 즉, 진공챔버(120)내에서 시료 장착부재(130)를 복수개 이동가능하게 설치할 수 있으며, 진공챔버(120)의 외부에서도 상기 외부 시료 장착부재를 복수개 이동가능하게 설치할 수 있다. 이와 같은, 실시예들의 조합은 사용자의 실험조건에 맞추어 얼마든지 변경가능한 것으로 이외에도 상기 실시예들의 다른 변형된 조합은 얼마든지 가능하다. 한편, 본 발명에 대한 실시예의 구성 중 시료장착부재는 다음과 같은 구성을 추가할 수 있다. 이러한 추가되는 구성은 시료 장착부재(130)에 냉각수단(160)을 구비한 장치에 관한 것으로 도 6에 도시되어 있다. 상기 냉각수단(160)은 시료 장착부재(130)의 내부에 형성된 냉각관(161)과, 상기 냉각관(161)의 단부에 연결되며 냉각수를 공급하는 냉각튜브(162)와, 상기 냉각튜브(162)에 연결되어 있는 냉각펌프(163)로 구성된다. 이러한 구성을 가진 냉각수단(160)은 냉각펌프(163)로부터 공급된 냉각수를 냉각튜브(162)를 통하여 냉각관(161)으로 공급하게 된다. 공급된 냉각수는 시료 장착부재의 내부를 순환하면서, 고온인 상기 시료 장착부재(130)가 일정한 온도가 될 수 있도록 유지시킨다. 상기 냉각수단(160)에서 상기 냉각수는 시료 장착부재(130)의 내부에 내장된 냉각관(161)내부를 흐르고 있지만, 외부로 노출되어 상기 시료 장착부재(130)를 감싸는 형태가 될 수 있으며, 이 경우에는 냉각관이 필요없게 된다. 또한, 냉각튜브는 합성수지재료로 구성되는 것이 바람직하나, 기타 플라스틱 및 알루미늄으로 구성될 수 있으며, 부착방식도 착탈식 또는 일체형 중 어느것이나 실험조건에 맞추에 사용될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 냉각수단(160)은 시료 장착부재에 설치되는 것으로 기술하였으나, 외부 시료 장착부재에도 설치되어 냉각을 수행할 수 있다.
이상에서 설시한 본 발명에 따른 이온빔 다중실험장치는 진공상태의 이온빔 실험과 대기중의 이온빔 실험 상호간의 전환이 기계적 수단에 의하여 이루어 질 수 있도록 하여, 다양한 종류의 실험을 신속하게 수행할 수 있게 한다. 또한, 상기 이온빔의 이동경로 내에 기계적으로 위치이동가능한 시료 장착부재를 다수개 설치하는 경우 단시간내에 수개의 시료에 대한 이온빔 실험을 수행할 수 있다. 또한, 시료에 이온빔이 조사되어 고온의 열이 발생하는 경우에도 상기 시료를 고정하는 시료 장착부재에 냉각수단이 구비되어 있어 일정한 온도가 유지될 수 있게 한다. |
