Instytut Fotonowy
Complete Kelvin Probe 켈빈 프로브 (일함수 측정기)
완전히 새로운 Kelvin Probe
Kelvin Probe는 지난 150년 동안 사용되어 온 장비입니다. 이는 전위차 (CPD, Contact Potential Difference)를 측정하지만, 이것이 일함수 (Work Function)의 변화인지 Tip의 변화인지 알 수 없었습니다.
Complete Kelvin Probe는 이러한 단점을 완벽히 보완해, CPD가 표면 또는 팁에서 기반하는지 확실히 측정할 수 있습니다.
샘플-Tip CPD
주변 온도(녹색) 및 상대 습도(주황색)를 포함하는 샘플 팁 접촉 전위차(파란색)
샘플-접지 CPD
주변 온도(녹색)와 상대 습도(주황색)를 가진 샘플-접지 접촉 전위차(빨간색). 샘플-팁 변화의 작은 부분만을 나타냅니다.
Tip-접지 CPD
주변 온도(녹색)와 상대 습도(주황색)를 가진 팁-접지 접촉 전위차(금색). 대부분의 CPD 변화가 팁 표면의 변화 때문임을 보여줍니다.
Kelvin Probe 구성
- 컨트롤러
- Kelvin Probe 와 Probe Tip,
- Faraday Cage
세부 구성
- Protective bay : 실험 후 Probe Tip을 보호
- Laser pointer : 영역을 직접 표시
- Light source : 기계가 Faraday Cage로 덮여 있을 때, 샘플 처리를 도와주는 광원
- Laser barrier : 샘플에서 Probe Tip의 거리를 정확히 탐색
- Golden Probe Tip
- Sample holder
- Motorized XY Table
Probe Tip
켈빈 프로브 기기의 가장 중요한 부분은 프로브 팁입니다. 기준 전극은 직경 2.5mm의 Au 메시로 만들어졌습니다. 샘플 위 0.5mm 거리에서도 높은 신호를 제공합니다. 따라서 검사하는 샘플 표면이 거칠거나 광택이 나는지는 중요하지 않습니다. 팁 진동은 전자석으로 생성됩니다.
프로브 팁은 Instytut Fotonowy Sp. z o.o.에서 완전히 설계 및 제조한 구성 요소입니다.
Sample stands
켈빈 프로브 장비는 두 가지의 샘플 스탠드를 가지고 있습니다.
전도성 기판의 샘플을 위한 바닥 접촉 스탠드
비전도성 기판용 상부 접촉 스탠드
Faraday Cage
전체 장비는 Faraday Cage로 덮여 있어 주변 빛과 전자기장으로부터 장비를 보호합니다.
Gas-tight Faraday Cage with inert gas flow system
CPD의 측정은 온도, 습도, 먼지, 화학적 오염 물질 등의 환경적 요인에 민감한 경우가 많기 때문에, Kelvin Probe는 불활성 가스 흐름 시스템이 있는 Faraday Cage의 밀폐형 버전 내부에 배치될 수 있습니다.
Laser barrier
Kelvin Probe는 레이저 배리어 시스템을 갖추고 있습니다. 이 시스템은 샘플 기판을 자동으로 감지합니다. 프로브가 검사하는 샘플에 접근할 때마다 샘플 표면과 프로브 팁 사이의 정확한 거리가 20µm 정밀도로 측정됩니다.
Sample illumination
샘플은 프로브 팁 위에 위치한 광섬유에서 측정하는 동안 조명될 수 있습니다. 프로브 팁은 빛을 통과시킵니다. 광섬유 입력의 빛은 LED 리볼버, 모노크로메이터와 결합된 제논 램프 또는 원하는 다른 유형의 광원에 의해 제공될 수 있습니다.
Specifications
일반 사양
- 중량 : 15kg
- 크기 : 40x40x45cm,
- PC connectivity: USB 2.0
- Power supply: 230 V, 50 Hz or 115 V, 60 Hz
- Measurement technique: 2-channel lock-in-amplifier,
- Laser barrier : 자동으로 표면을 찾아 tip이 표면에 부딪히는 것을 방지
- Auxiliary sensors: humidity, temperature
- Small lamp
- Laser pointer : 표면의 특정 영역을 표시
- Sample holders:
– Freely shaped solid state with top contact holder,
– Bottom contact holder
– Electrochemical holder
X-Y Stage
- 전동 방식, 50x50mm size, 50x50mm 이동 가능
Faraday Cage
- 2가지 종류 : 표준형 / gas-tight with inert gas flow system
측정 Unit
- Bias voltage range: -5 ÷ 5 V
- Voltage measurement resolution: 0.15 mV
- Current ranges: 300 nA, 30 nA, 3 nA, 300 pA
Probe Tip
- Probe Tip type: Au mesh, 2.5 mm in diameter
- Tip positioning resolution in vertical axis: 20 µm
- 자동 공진 주파수 스캐닝
- 진동 진폭 조정 가능
- Tip 잔류 전류를 자동으로 제거,
- Partial transparency for the light,
- Typical CPD measurement distance: 0.2 – 1 mm
측정 예시 : 알루미늄 표면 - 샘플 표면의 전기적 전위 분포
측정 예시 : 알루미늄 표면 - 측정 중 습도
측정 예시 : 샘플 표면의 전기적 전위 분포
측정 예시 : 측정 중 공기 습도
측정 예시 : 알루미늄 표면 - 측정 중 주변 온도
측정 예시 : 표면의 CPD 값 평가
측정 예시 : 측정 중 주변 온도
