KR100397426B1 - 이온이동도감지기용 센서장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온이동도감지기용 센서장치에 관한 것으로, 오염지역에서 수행요원이 편리하게 업무수행을 할 수 있을 뿐 아니라, 센서장치를 쉽게 분리하여 교체함으로써 임무수행을 원활히 할 수 있음은 물론, 추출된 이온의 측정시 수집 및 분해능력이 향상되도록 한 이온이동도감지기용 센서장치에 관한 것이다.

본 발명은, 이온 분석기와 연결되어 화학물질의 성분을 분석하도록 설치된 이온이동도감지기용 센서장치에 있어서, 원주면에 다수개의 공기인입구멍(111)이 형성됨과 더불어 일측이 개구(112)된 케이스(110)와, 이 케이스의 내측 소정위치에 상기 공기인입구멍으로 유입되는 공기를 안내하도록 일정간격을 두고 상하로 설치된 환형의 제1,2격판(120,125)과, 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 내측에 일정간격을 갖도록 설치된 고리형상의 제1,2이온추출기(130,135)와, 이 제2이온추출기의 내측에 고정됨과 더불어 측면에 형성된 다수개의 공기유입구멍(141)으로 공기가 유입되고 중앙의 배출구멍(142)으로 공기가 배출됨과 더불어 상기 공기유입구멍과 배출구멍의 사이에 다수개의 전극(143)이 설치된 이온생성부(140)와, 상기 제1,2이온추출기의 사이로 추출된 이온이 퍼지는 것을 방지하도록 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 상부면에 고정되어 일정간격을 유지하도록 설치된 제1,2지연전극판 (150,155)과, 이 제1,2지연전극판의 사이로 유입된 이온을 수집하여 전류를 측정하도록 상기 케이스의 상부내주면에 설치된 파라데이컵(160)과, 상기 공기유입구멍의 어느하나에 상기 전극과 연결된 와이어(143a)와 파라데이컵과 연결된와이어(161)를 연결하여 돌출되게 설치된 커넥터(170)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이온이동도감지기용 센서장치{Cylindrical type ion mobility sensor}

본 발명은 이온이동도감지기용 센서장치에 관한 것으로, 특히 오염지역에서 수행요원이 편리하게 업무수행을 할 수 있을 뿐 아니라, 센서장치를 쉽게 분리하여 교체함으로써 임무수행을 원활히 할 수 있음은 물론, 추출된 이온의 측정시 수집 및 분해능력이 향상되도록 한 이온이동도감지기용 센서장치에 관한 것이다.

일반적으로 이온이동도감지기는 적군의 화학 작용제 공격시 또는 독가스들의 테러시 감시요원이 감시 및 제독능력을 수행할 수 있도록 휴대하여 센서장치에서 감지된 신호를 분석하도록 된 것이다.

종래 이온이동감기지용 센서장치(10)는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이, 펌프(11)로부터 공기와 시료개스가 유입되어 시료개스를 이온화하고 배출구(12a)로 배출되도록 형성된 이온화하우징(12)과, 이 이온화하우징(12)으로 유입된 공기를 안내하는 리니어형 이동관(13)과, 상기 이온화하우징(12)내에 설치된 방전전극(14)과, 이 방전전극(14)에 의해 생성된 이온을 앞쪽으로 추출하도록 이동관(13)의 소정위치에 설치된 추출망(15)과, 이 추출망(15)의 앞쪽으로 설치됨과 더불어 단자(16a)가 상부로 돌출된 다수개의 지연전극판(16)으로 이루어져 도시되지 않은 이온 분석기에 내장된다.

따라서 상기 펌프(11)의 작동에 의해 유입된 공기는 이온화하우징(12)내의 방전전극(14)에서 이온이 생성됨과 더불어 일부는 배출구(12a)로 배출된다.

또 상기 방전전극(14)에서 생성된 이온은 이동관(13)을 통해 추출망(15)에서 추출되고, 상기 지연전극판(16)을 통하여 파라데이컵(17)로 이온전류를 수집하고 이 전류를 분석하는 것으로 되어 있다.

즉, 상기 방전전극(14)에서 생성된 화학물질의 이온이 추출망(15)의 전기장에 의해 가속되어 이동관(13)내에서 이동하게 되고, 이때 이온의 질량차이에 따라 선형 챔버인 이동관(13)내에서의 운동속도는 달라지게 된다.

이에 따른 각각의 이온은 파라데이컵(17)에 도달하는 시간이 달라지게 되고 이 차이에 대한 신호를 분석함으로써 화학물질의 성분을 분석할 수 있게 된다.

그러나 상기 방전전극(14)의 부분과 리니어형 이동관(13)의 결합시 상기 방전전극(14)에서 생성된 이온이 이동관(13)을 통해 다단계의 지연전극판(16)으로 이동하도록 되어, 구조가 복잡하고 선형구조로서 민감도 및 이온화수집효율이 매우적은 문제점이 있었다.

또 이러한 센서장치는 이온분석기내에 내장되어 설치되므로 들고 다니면서 사용하게 되므로 수행요원의 측정임무 수행시 다른 작업이나 조치를 병행하기에 매우 불편하였다.

이에 따라 이온이 상기 이동관(13)을 따라 1차원적으로 입사되면서 측정신호의 감쇠원인이 되어 측정효율이 낮은 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 이온이 원주의 전체방향 즉, 2차원으로 이온이 추출되도록 구성하여, 이온 전류의 수집효율을 개선함은 물론 단위부피당 이온의 집속 밀도가 낮아져 공간전하 효과가 감소되어 분해능력과 효율이 향상되도록 한 이온이동도감지기용 센서장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또 다른 목적은, 방독면의 정화통에 착탈가능하도록 구성됨과 더불어 구조가 간단하고 부피가 적으며 무게가 가벼워 오염지역에서 수행요원이 편리하게 업무수행을 할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 센서장치의 사시도,

도 2는 본 발명의 센서장치가 방독면의 정화통에 조립된 상태의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 센서장치의 전극설치부가 이온추출기에 설치된 상태를 나타내는 상세도,

도 4는 도 2의 A - A선 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 센서장치가 방독면의 정화통에 설치됨과 더불어 신호분석기와 케이블로 연결된 상태를 나타내는 설명도,

도 6은 본 발명의 다른예에 따른 센서장치의 단면도,

도 7은 종래 이온이동도감지기용 센서장치를 나타내는 사시도,

도 8은 도 7의 종단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 센서장치 110: 케이스

111: 공기인입구멍 112: 개구

112a: 안착부 120,125: 제1,2격판

130,135: 제1,2이온추출기 140: 이온생성부

141: 공기유입구멍 142: 배출구멍

143: 전극 143a: 와이어

150,155: 제1,2지연전극판 160: 파라데이컵

161: 와이어 170: 커넥터

500; 펌프

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이온 분석기와 연결되어 화학물질의 성분을 분석하도록 설치된 이온이동도감지기용 센서장치에 있어서, 원주면에 다수개의 공기인입구멍이 형성됨과 더불어 일측이 개구된 케이스와, 이 케이스의 내측 소정위치에 상기 공기인입구멍으로 유입되는 공기를 안내하도록 일정간격을 두고 상하로 설치된 환형의 제1,2격판과, 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 내측에 일정간격을 갖도록 설치된 고리형상의 제1,2이온추출기와, 이 제2이온추출기의 내측에 고정됨과 더불어 측면에 형성된 다수개의 공기유입구멍으로 공기가 유입되고 중앙의 배출구멍으로 공기가 배출됨과 더불어 상기 공기유입구멍과 배출구멍의 사이에 다수개의 전극이 설치된 이온생성부와, 상기 제1,2이온추출기의 사이로 추출된 이온이 퍼지는 것을 방지하도록 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 상부면에 고정되어 일정간격을 유지하도록 설치된 제1,2지연전극판과, 이 제1,2지연전극판의 사이로 유입된 이온을 수집하여 전류를 측정하도록 상기 케이스의 상부내주면에 설치된 파라데이컵과, 상기 공기유입구멍의 어느하나에 상기 전극과 연결된 와이어와 파라데이컵과 연결된 와이어를 연결하여 돌출되게 설치된 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 상기 케이스의 개구가 형성된 외주면에는, 방독면의 정화통에 착탈가능하게 결합되도록 절곡된 안착부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 케이스의 개구를 통해 공기를 강제흡입하도록 상기 제2격판의 하부에 펌프가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이온이동도감지기용 센서장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 센서장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 센서장치가 방독면의 정화통에 조립된 상태의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 센서장치의 전극설치부가 이온추출기에 설치된 상태를 나타내는 상세도이고, 도 4는 도 2의 A - A선 단면도이다.

본 발명은, 이온 분석기와 연결되어 화학물질의 성분을 분석하도록 된 이온이동도감지기용 센서장치에 있어서, 원주면에 다수개의 공기인입구멍(111)이 형성됨과 더불어 일측이 개구(112)된 케이스(110)와, 이 케이스(110)의 내측 소정위치에 상기 공기인입구멍(111)으로 유입되는 공기를 안내하도록 일정간격을 두고 상하로 설치된 환형의 제1,2격판(120,125)과, 상기 케이스(110)의 내측상부면과 제1격판(120)의 내측에 일정간극을 갖도록 직각으로 설치된 환형고리형상의 제1,2이온추출기(130,135)와, 이 제2이온추출기(135)의 내측에 고정됨과 더불어 측면에 형성된 다수개의 공기유입구멍(141)으로 공기가 유입되고 중앙의 배출구멍(142)으로 공기가 배출됨과 더불어 상기 공기유입구멍(141)과 배출구멍(142)의 사이에 다수개의 전극(143)이 설치된 이온생성부(140)와, 상기 제1,2이온추출기(130,135)의 사이로 추출된 이온이 퍼지는 것을 방지하도록 상기 케이스(110)의 내측상부면과 제1격판(120)의 상부면에 고정되어 상호간에 일정간격을 유지하도록 설치된 환형판 형상의 제1,2지연전극판(150,155)과, 이 제1,2지연전극판(150,155)의 사이로 유입된 이온을 수집하여 전류를 측정하도록 상기 케이스(110)의 상부내주면에 설치된 파라데이컵(Faraday cup:160)과, 상기 공기유입구멍(141)의 어느하나에 상기 전극(143)과 연결된 와이어(143a)와 파라데이컵(160)과 연결된 와이어(161)를 연결하여 후술하는 이온 분석기와 연결하는 와이어하네스에 결합되도록 돌출되는 커넥터(170)를 포함한다.

여기서 상기 제1,2이온추출기(130,135)는 본 실시예에서 상기 케이스(110)와 제1격판(120)에 나사체결식으로 고정되어 있으나 용접등에 의해 고정될 수 있음은물론이다.

그리고 상기 제2이온추출기(135)에 이온생성부(140)가 고정된 것은 본 실시예에서 나사식으로 결합되어 있으나 용접등에 의해 고정될 수 있음은 물론이다.

또한 상기 전극(143)은 이온생성부(140)에 형성된 공기유입구멍(141)의 위치에 설치되는 것이 이온 생성효율이 최고에 달하게 될 것임은 당연하다.

한편 상기 케이스(110)의 개구(112)에는 도 1과 도 2 및 도 5와 같이, 방독면(200)의 정화통(210)에 착탈가능하게 결합되도록 절곡된 안착부(112a)가 형성되어 있다.

따라서 상기 방독면(200)의 정화통(210)에 센서장치(100)가 설치됨과 더불어 커넥터(170)에 와이어하네스(300)를 매개로 이온 분석기(400)와 연결한 후 오염지역에서 활동하게 되면, 상기 정화통(210)을 통해 호흡이 이루어지면 상기 공기인입구멍(111)과 제1,2격판(120,125) 및 정화통(210)을 통해 공기가 유입되게 된다.

이때 상기 공기인입구멍(111)으로 유입된 공기중의 일부는 상기 이온생성부(140)의 공기유입구멍(141)으로 들어가 전극(143)에 의해 음이온 또는 양이온을 생성하게 되고 일부 공기는 배출구멍(142)으로 배출되면서 정화통(210)으로 유입된다.

한편 상기 전극(143)에 의해 생성된 이온은 상기 제1,2이온추출기(130,135)이온을 추출하고 제1,2지연전극판(150,155)에 의해 이온의 퍼짐을 방지하면서 파라데이컵(160)에서 이온의 수집 및 전류를 수집하여 커넥터(170)와 와이어하네스 (300)를 통해 신호 분석기(400)에서 이온신호를 분석하게 된다.

따라서 상기 센서장치(100)를 방독면(200)의 정화통(210)에 설치하고 신호 분석기(400)를 분석자의 몸에 설치한다면 손이 자유로와 업무수행이 용이하게 된다.

또 상기 공기인입구멍(111)을 통해 유입된 공기가 이온분석기(140)의 공기유입구멍(141)을 통해 전극(143)에서 이온이 생성되면 제1,2이온추출기(130,135)의 방사방향으로 추출되면서 제1,2지연전극판(150,155)에 의해 안내되어 파라데이컵 (160)으로 수집되므로, 공간 전하효과도 감소되어, 측정신호의 강도를 현저히 증대시킬 수 있어 분해능력이 개선된다.

즉, 상기 제1,2이온추출기(130,135)와 제1,2지연전극판(150,155)는 환형태의 판형상으로 되어 이온이 방사방향으로 추출되어 공간전하 효과가 감소되므로 추출된 이온의 측정시 분해능력이 향상된다.

한편 도 6에 도시된 것과 같이 상기 케이스(110)의 개구(112)를 통해 상기 제2격판(125)의 하부에 공기를 강제흡입하도록 펌프(500)등을 설치하게 되면 방독면(200)의 정화통(210)이 아닌 별도로 휴대하여 오염지역에서 업무를 수행하는 것도 가능하게 된다.

상기와 같이 설명한 바와 같이 본 발명의 이온이동도감지기용 센서장치에 의하면, 이온이 원주의 전체방향으로 진행하면서 추출되도록 하여, 단위부피당 이온의 집속 밀도가 낮아져 공간전하 효과가 감소되어 측정 신호의 강도가 현저히 증대되므로 분해능력과 효율이 향상되는 효과가 있다.

또 방독면의 정화통에 착탈가능하도록 구조가 간단하고 부피가 적으며 무게가 가벼워 오염지역에서 수행요원이 편리하게 업무수행을 할 수 있는 효과가 있다.

한편 본 발명의 바람직한 실시예에 의거 설명하였으나, 당해 기술분야의 업자라면 본 발명의 사상과 기술적수단으로 부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 이온 분석기와 연결되어 화학물질의 성분을 분석하도록 센서장치가 설치된 이온이동도감지기에 있어서,

   원주면에 다수개의 공기인입구멍이 형성됨과 더불어 일측이 개구된 케이스와, 이 케이스의 내측 소정위치에 상기 공기인입구멍으로 유입되는 공기를 안내하도록 일정간격을 두고 상하로 설치된 환형의 제1,2격판과, 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 내측에 일정간격을 갖도록 설치된 고리형상의 제1,2이온추출기와, 이 제2이온추출기의 내측에 고정됨과 더불어 측면에 형성된 다수개의 공기유입구멍으로 공기가 유입되고 중앙의 배출구멍으로 공기가 배출됨과 더불어 상기 공기유입구멍과 배출구멍의 사이에 다수개의 전극이 설치된 이온생성부와, 상기 제1,2이온추출기의 사이로 추출된 이온이 퍼지는 것을 방지하도록 상기 케이스의 내측상부면과 제1격판의 상부면에 고정되어 일정간격을 유지하도록 설치된 제1,2지연전극판과, 이 제1,2지연전극판의 사이로 유입된 이온을 수집하여 전류를 측정하도록 상기 케이스의 상부내주면에 설치된 파라데이컵과, 상기 공기유입구멍의 어느하나에 상기 전극과 연결된 와이어와 파라데이컵과 연결된 와이어를 연결하여 돌출되게 설치된 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온이동도감지기용 센서장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스의 개구가 형성된 외주면에는, 방독면의 정화통에 착탈가능하게결합되도록 절곡된 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 이온이동도감지기용 센서장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스의 개구를 통해 공기를 강제흡입하도록 개구에 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 이온이동도감지기용 센서장치.