일반기술

세슘 이온을 이용한 기질 표면의 화학분자종 분석방법 및 분석장치

5∼100eV의 에너지를 갖는 Cs 펄스 이온 빔을 기질 표면에 충둘시켜 Cs 이온과 기질 표면에 존재하는 화학분자종(X)의 결합에 의해 CsX+ 집합체 이온을 형성한 다음, 이 집합체 이온의 질량을 분석함으로써 기질 표면에 존재하는 화학분자종을 세슘 이온을 이용하여 동정한다. 한편, 진공 용기, 진공 용기 내에 위치하고 있는 펄스 이온 빔 공급원, 5∼100eV의 에너지를 갖는 Cs 펄스 이온 빔을 기질 표면에 조사하기 위한 펄스 이온 빔 충돌 수단, 분석하고자 하는 기질이 고정되어 있는 기질 지지대 및 기질 표면에서 산란된 이온의 질량을 측정하기 위한 질량 분석 수단을 구비하고 있는 세슘 이온을 이용한 기질 표면의 분석 장치를 형성한다. 5∼100eV 정도의 저에너지 이온 충돌을 이용하므로 분석하고자 하는 기질 표면이 거의 파괴되지 않고, 표면에서 산란된 이온의 질량이 비행시간 측정법으로 검출되므로 기질 표면에서 탈착된 화학종의 질량 측정 범위가 넓어지고, 펄스 이온 빔을 사용하므로 기질 표면에의 전하 쌓임 현상이 감소된다. 그 결과, 절연체 표면 분석도 가능하고, 기질 표면 오염 현상을 방지할 수 있다.고체기질에 존재하는 화학분자종의 동정은 표면화학 및 질량분석 분야에서 매우 중요한 과제이다. 고체 기질의 표면에 존재하는 화학분자종을 동정하는 방법으로는 레이저 탈착 질량 분석방법, 이차이온 질량 분석방법(SIMS) 또는 열 탈착 질량 분석방법이 알려져 있는데, 분석과정에서 금속의 표면에 존재하는 화학분자종이 변화된 상태로 검출되어 정확한 동정이 곤란하다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 분석방법이 이온-표면 반응성 산란 방법인데, 기질 표면이 오염되고 분석시간이 지나치게 길어진다는 문제점이 있다.기존의 문제점을 해결하여 기질을 파괴하지 않음은 물론이고, 기질 표면의 오염도와 분석시간을 감소시킬 수 있으면서 측정강도가 향상된 화학분자종 분석방법과 분석장치를 개발하였다