우리 연구진이 이차이온 질량분석기 성능을 획기적으로 높일 수 있는 신개념 클러스터 이온빔 생성기술을 개발했다. 세계 최고 성능 질량분석장비 개발이 가능할 전망이다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 최명철 연구장비개발부 연구원팀이 혼합 기체를 활용한 기체 클러스터 이온빔 장치를 개발, 이차이온 질량분석기에 결합해 성능을 개선하는데 성공했다고 10일 밝혔다.
기체 클러스터 이온빔은 고압 불활성 기체를 클러스터로 변환해 이온빔으로 출력, 시료를 식각 및 이온화시키는 역할을 한다. 이차이온질량분석기에서 사용하는 분석용 이온빔이다.
개발한 혼합기체 클러스터 이온빔은 혼합기체 비율에 따라 분석 시료 특성에 맞게 원하는 분해능으로 최적화된 질량이미징 분석을 가능케 한다. 혼합 기체 종류와 비율에 따라 생성 이온빔 출력, 크기가 달라지게 된다.
연구결과 아르곤 대비 15% 이산화탄소를 혼합했을 때 공간분해능, 감도, 표면가공정밀도 등 분석특성 전반에 걸쳐 이온빔 성능이 획기적으로 향상되는 것으로 나타났다.
이산화탄소 비율을 높여 이온빔 공간분해능이 단일기체 사용시 보다 30% 이상 개선되며 표면가공정밀도는 5배 이상 향상된 성능을 확보할 수 있었다. 질량분석 감도는 아르곤 대비 15% 이산화탄소 혼합비율에서 250% 이상 증가하는 것으로 나타났다.
이를 통해 그동안 분석할 수 없었던 유기재료, OLED 디스플레이, 생체조직 시료를 고분해능으로 질량분석이 가능하게 된다. 암을 비롯한 생체조직 구조분석 및 진단, 신약 개발 등 다양한 연구 산업분야에 활용될 수 있다.
최명철 연구원은 “혼합기체 클러스터 이온빔 장치는 기존 전통적인 방식을 한 단계 끌어올린 신기술로, 유기물 및 생체 등 초정밀 시료 질량이미징 분석을 가능하게 한 점에서 의미가 크다”며 “국내특허 등록을 완료했고, 전문기업에 기술이전 추진 등 앞으로 사업화 성과가 기대된다”고 말했다.
신형식 KBSI 원장은 “KBSI는 연구현장에서 꼭 필요하지만 수입에만 의존했던 기초과학연구에 있어서 중요한 기반인 연구장비 핵심기술 개발과 국산화를 위한 연구를 수행 중”이라며 “이번 연구결과도 향후 이차이온질량분석장비 및 새로운 표면처리장비 개발에 핵심적인 연구장비로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
