일반기술

금속표면에서 전자충격탈리 된 이온의 비행시간 측정기술

전자총 (electron gun)에서 나오는 전자 빔은 별도의 function box에 가해지는 200 us 구형파 펄스에 의해 제어되며, 이 펄스는 이온 검출기들의 동기신호로도 사용된다. Ortec 556H 고전압 공급기에서 발생된 전압은 제작된 고저항 전압분배기를 통하여 micro channel plate (MCP)의 입력과 출력단자에 연결된다. 시편에서 탈리된 이온은 미세 금선으로 가공된 망 (mesh)과 증폭 효율이 105인 MCP를 통하여 pre-amplifier로 연결되었다. 증폭된 MCP 이온 출력은 컴퓨터에 내장된 microchannel scaler와 자체 프로그램에 의해서 ASCII 파일로 저장하기도 하고 컴퓨터에서 바로 분석도 가능하다. 그림 1은 자체 설계로 제작된 실험장치 개략도이고 그림 2는 Cu 표면에서 탈착된 이온이 MCP까지의 비행시간 (time of flight) 예이며 그림 3은 저온 Cu 표면에 흡착된 Kr에 전자총을 쏘아서 MCP를 통과한 이온의 비행시간 측정결과이다. 자체 설계된 이 장치는 저온 표면에 물리 흡착된 희가스 이온들의 비행시간 측정이 약 5 % 오차범위 이내에서 가능한 기술이다<장점> 보통 시편에서 탈착된 이온의 수가 충분하지 않으면 검출이 어렵거나 불가능하지만 본 기술에서는 이온 통과효율을 높이기 위하여 미세 금그믈망 (gold mesh)을 사용하였을 뿐만 아니라 이온 증폭율이 십만 배에 달하는 MCP를 사용하여 탈리된 이온의 증폭이 가능하므로 검출효과를 극대화 할 수 있다. <기대 효과> 현재 열음극 전리진공게이지의 그리드나 에노드 등에서 방출되는 전자충격 이온 때문에 초고진공이나 극고진공 측정 계측기 개발에 어려움을 겪고 있으나, 이 기술을 이용하면 금속표면에서의 전자충격탈리 이온에 대한 연구가 가능하므로 궁극적으로는 초고진공이나 극고진공 계측이 가능한 게이지 개발에 활용될 수 있다.