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GD-MS

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GD-MS는 GD(glow discharger) 부분과 MS(mass spectroscopy) 부분이 결합된 장비이다.
가장 핵심 적인 부분은 GD(glow discharger) 부분이다.

이로인해 취해지는 강력한 이점이 있다.

바로 ‘전처리 없이 시료도입 가능😀’ 하다는 것이다.

이게 무슨 강력한 이점 이냐고 말할수도 있지만
필자의 경우 수 없이도 많은 전처리 중 오염을 보았다.🤦🏻‍♀️

그렇기 때문에 전처리에서 오는 오염을 차단하고
고강도, 고내성을 가진 시료에는 GD-MS가 단연 독보적이다.

이어서 아래 그림으로 장비를 보면서
대략적인 구동 원리를 보자.

cone은 MS도입부에 있는 선별 장치이다.

가장 주의깊게 볼 점은 바로 글로우 방전으로 시료가 분해되는 과정이다.
글로우 방전은 샘플 표면에 전하를 인가하여 표면을 이온화시키고, 이를 통해 화학적 성분을 분석한다.

발생한 이온들은 질량 분석기에 전달되어 원소의 질량과 분포를 정확하게 측정한다.
이로써 글로우 방전 질량분석기는 샘플의 표면에서의 화합물 분포 및 농도에 대한 풍부한 정보를 확인할 수 있다.

장비명

글로우 방전 질량분석(Glow Discharge Mass Spectrometry)

GD-MS 대표 분석물질

  1. 금속 합금: 금속 합금의 성분 및 함량을 정확하게 분석하는 데 활용됩니다. 예를 들어, 금, 은, 구리 등이 함유된 합금의 성분을 확인할 수 있습니다.
  2. 반도체 소재: 반도체 산업에서는 반도체 소재의 순도와 함량을 분석하는 데에 GD-MS가 많이 사용됩니다.
  3. 표면 처리 물질: 금속 또는 비금속 표면에 적용된 코팅이나 플레이팅 물질의 분석에 활용됩니다.
  4. 세라믹 소재: 금속이나 비금속 세라믹 소재에서 원소의 분포와 함량을 분석하는 데 사용됩니다.
  5. 지구화학적 샘플: 지질학 및 지구화학에서는 지각 샘플에서 다양한 원소의 분포를 연구하는 데 활용됩니다.
  6. 생물학적 샘플: GD-MS는 조직이나 뼈 등 생물학적인 샘플에서 원소의 분포를 조사하는 데에도 사용될 수 있습니다.

단위검출한계

구분내용
액체 가능한가요?불가능하다.😞
검출한계는요?ppbw1 가능합니다.
장점이 뭐에요?– 최대 99.99999 % (7N)의 순도 인증 가능
– 깊이 별 트레이스2 및 울트라 트레이스 분포 측정
*뎁스프로파일링3 가능
– 미립자 물질 및 엔지니어링 코팅의 화학적 특성
– H를 제외한 모든 안정 동위 원소에 대한 전체 분석
글로우방전이 적용되는 면적은요?5-8mm
(개인적으로 봤을 떄 꽤 넓다 방전 특성상 광역이기 때문일 것이다.)
* 특정 영역을 보는 것은 비추천이다.
가격은요?샘플당 약 825달러 이고 반도체 원료물질은 930달러 이다.
그냥 930달러라고 이해하면 편하다.😗
뎁스프로파일링 가능 영역nm ~ 수백 µm

시편규격

타입크기(mm)기타
Y2O3, B4C20 x 20 x 2~3*양면 폴리싱 필수
Al2O32 x 2 x 20바타입 제작
Si, SiC2 x 2 x 20
20~25 x 20~25 x 1~5 		바타입 제작(선택)
쿠폰타입제작(선택)
Powder선택적으로 가능(임의규격)
파우더로 송부하면 시편 제작 진행		*추천 사항
1.쿠폰타입(제작)
– 균질성 필요
-10g 이상
2. 바타입(제작)
– 3g 이상

장비이론

글로우 방전 질량분석기(GD-MS)는 고체 표면에서의 원소 분석에 사용되는 분석 기기로, 글로우 방전을 이용하여 샘플 표면에서 이온화된 입자를 생성하고, 이를 질량 분석하여 화합물의 성분과 함량을 결정하는 데에 쓰입니다. 아래는 GD-MS 장비의 주요 이론과 작동 원리에 대한 간략한 설명입니다:

  1. 글로우 방전: GD-MS의 핵심은 글로우 방전입니다. 글로우 방전은 샘플 표면에 전하를 가해하여 그 위에서 플라즈마를 생성하는 과정입니다. 이렇게 생성된 플라즈마에서는 샘플이 이온화되고 화합물로 분해됩니다.
  2. 이온화: 글로우 방전으로 생성된 플라즈마에서 샘플 표면의 원소들이 이온화됩니다. 이 때, 각 원소는 특정한 이온 상태로 변하게 되며, 이 이온들이 질량 분석을 위한 질량 분석기로 전송됩니다.
  3. 질량 분석: 질량 분석기에서는 이온화된 입자의 질량을 정확하게 측정합니다. 일반적으로 편집자 질량 분석기 (quadrupole mass analyzer)나 탄도 질량 분석기 (time-of-flight mass analyzer) 등이 사용됩니다. 각각의 원소는 특정한 질량을 가지므로, 이를 측정함으로써 원소의 정체성과 농도를 결정할 수 있습니다.
  4. 감도 및 해상도: GD-MS의 성능은 감도와 해상도에 크게 의존합니다. 감도는 측정된 신호의 강도로, 미량의 물질도 감지할 수 있는 민감성을 나타냅니다. 해상도는 측정된 물질들이 얼마나 잘 구분되는지를 나타내며, 더 높은 해상도는 더 정확한 분석을 가능하게 합니다.

이와 같이 GD-MS는 글로우 방전을 이용하여 표면에서의 화합물 분석을 수행하는데, 이는 산업, 화학, 지질학, 환경 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

EAG 보유 장비

EAG 분석 장비 검출한계 및 스펙

참조 동영상

대략적인 시료 장착과 cone의 교체를 볼 수 있는 동영상이다.

시료 장착 동영상보기

의뢰방법(EAG)

  • 분석 요청 순서
  1. 담당자에게 분석관련 내용을 메일 및 전화로 전달합니다.
    • 샘플 정보 및 분석목적 등의 정보 등을 전달 하면 됩니다.
  2. 담당자로부터 견적서를 받습니다.
    • 담당자는 견적서 (Quotation)을 작업번호 (Job#)를 송부합니다.
    • 의뢰자는 견적 확인후, 견적서(Quote#)에 동의 후
      발주서(commercial invoice)를 메일로 회신한다.
  3. 샘플을 준비한다.
    • 샘플은 위에 샘플 규격을 참조하세요.
  4. EAG로 보낸다.
    •  샘플 포장면에 Job#를 표기하여, 미국 랩으로 국제특송으로 발송
    • GDMS의 경우, 통상적으로 뉴욕주에 있는 Syracuse Lab으로 보내 주시게 됩니다.
    • 주소: Eurofins EAG Materials Science, LLC 103 Commerce Blvd. Liverpool, NY 13088 USA Tel: +1 (315) 431-9900 (수령인 : Joanna Kelly / S0OQZ860)
  5. 발송정보를 담당자에게 송부한다.
    • 시편발송후 시편의 ID(시편명)와 운송장번호(송장 바코드 아래 will pay 숫자)
      를 담당자에게 송부한다.
  6. 비용을 처리한다.
    • 분석비용은 분석이 끝난후 30일 이내에 뒤사에서 EAG로 직접 송금진행
    • 인보이스를 첨부하여 전표작성한다.(달러로 진행)
  1. “ppb”와 “ppbw”는 모두 농도를 나타내는 단위로 사용되지만, 그 차이는 어떤 방식으로 농도가 계산되느냐에 있습니다.
    ppb (parts per billion): 이는 일반적으로 부피 기준으로 농도를 표현합니다. 예를 들어, 1 ppb는 어떤 물질이 다른 물질 중에 10억분의 1의 부피 비율로 존재함을 나타냅니다.
    ppbw (parts per billion by weight): 이는 무게 기준으로 농도를 나타냅니다. “ppbw”는 물질의 무게 비율로 나타내어지며, 주로 물질이 고체나 액체 상태일 때 사용됩니다. 예를 들어, 1 ppbw는 어떤 물질이 다른 물질 중에 10억분의 1의 무게 비율로 존재함을 나타냅니다.
    즉, 주요 차이점은 농도를 나타내는 기준이 부피냐 무게냐에 있습니다. “ppb”는 부피를 기준으로 하고, “ppbw”는 무게를 기준으로 합니다. ↩︎
  2. 지질층, 간단하게 layer를 의미한다. ↩︎
  3. 뎁스(depth) 프로파일링은 코팅의 원소 분석과 층간 성분 및 조성비의 변동 추이를 평가하는 중요한 기법 ↩︎

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