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KR100673979B1 - 초미립자 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

초미립자 제조장치 및 그 방법 Download PDF

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KR100673979B1
KR100673979B1 KR1020050022178A KR20050022178A KR100673979B1 KR 100673979 B1 KR100673979 B1 KR 100673979B1 KR 1020050022178 A KR1020050022178 A KR 1020050022178A KR 20050022178 A KR20050022178 A KR 20050022178A KR 100673979 B1 KR100673979 B1 KR 100673979B1
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Abstract

본 발명은 고에너지 광선, 코로나방전 및 전기장에 의하여 반응가스를 나노미터 크기의 초미립자로 제조할 수 있는 초미립자 제조장치 및 그 방법을 개시한다. 고에너지의 광원에 의하여 하우징의 체임버에 고에너지 광선을 주사하고, 반응가스 공급장치로부터 공급되는 반응가스는 반응가스 주입관을 통하여 체임버에 주입한다. 반응가스는 고에너지 광선의 주사에 의하여 다량의 초미립자들을 생성하며, 체임버를 따라 유동하는 초미립자들은 포집판에 의하여 포집한다. 반응가스 주입관과 포집판 사이에 초미립자들의 유동을 유도하는 가스커튼을 형성할 수 있도록 시스가스 공급장치와 시스가스 주입관에 의하여 시스가스를 주입한다. 전원공급장치는 반응가스 주입관에 코로나방전을 일으키는 고전압 또는 전기장을 형성하는 전압을 인가한다. 체임버에 다른 반응가스를 공급한 후 열에너지를 가하면, 다른 반응가스가 열적 화학반응을 일으켜 다량의 다른 초미립자들을 생성하며, 다른 초립자들은 초미립자들에 코팅된다. 본 발명에 의하면, 고에너지 광선의 주사, 코로나방전 및 전기장에 의하여 다양한 반응가스를 나노미터 크기의 균일한 초미립자로 제조할 수 있으며, 초미립자의 생성률과 포집효율을 높일 수 있다. 또한, 이종의 초미립자들을 부착하거나 하나의 초미립자에 다른 하나의 초미립자를 효율적으로 코팅하여 새로운 초미립자를 제조할 수 있다.

Description

초미립자 제조장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING ULTRA-FINE PARTICLES}
도 1은 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제1 실시예의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 초미립자 제조장치에 의하여 제조한 초미립자의 크기분포를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 초미립자 제조방법의 제1 실시예를 설명하기 위하여 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제2 실시예의 구성을 나타낸 단면도,
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 제2 실시예의 초미립자 제조장치에서 전원공급장치에 의하여 반응가스 주입관에 인가되는 고전압을 설명하기 위하여 나타낸 도면들,
도 6은 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제3 실시예의 구성을 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제4 실시예의 구성을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예의 초미립자 제조장치에 의한 초미립자 제조방법의 제2 실시예를 설명하기 위하여 나타낸 흐름도,
도 9는 본 발명에 따른 제4 초미립자 제조장치에서 코로나방전에 의하여 제조한 초미립자의 크기분포를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제5 실시예의 구성을 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제6 실시예의 구성을 나타낸 단면도이다.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 하우징 12: 체임버
20: 반응가스 공급장치 30: 반응가스 주입관
40: 가스 배출관 50: 가스 배출장치
52: 펌프 60: 고에너지 광원
70: 포집판 80: 시스가스 주입관
90: 시스가스 공급장치 100: 전원공급장치
110: 냉각장치 120: 제1 전압강하기
122: 제2 전압강하기 130: 히터
220: 제1 반응가스 공급장치 230: 제1 반응가스 주입관
240: 제2 반응가스 공급장치 250: 제2 반응가스 주입관
본 발명은 초미립자 제조장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고에너지 광선의 조사, 코로나방전 및 전기장의 형성에 의하여 반응가스로부터 나노미터(Nano-meter) 크기의 초미립자를 제조할 수 있는 초미립자 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노미터 크기의 초미립자는 화염 또는 노 등을 이용하여 제조한 후 필터에 의하여 포집하거나 포집판에 부착하여 얻고 있다. 이와 같은 종래기술은 고온에서 초미립자를 제조하기 때문에 많은 에너지가 소요되고, 포집효율이 낮은 단점이 있다. 포집에 실패한 SiO2, Fe2O3 등과 같은 금속산화물의 초미립자는 환경을 오염시키는 문제가 있다. 또한, 고온에서 초미립자가 서로 부착되어 응집되면서 특성을 상실하는 문제를 내포하고 있다.
한편으로, 초미립자의 제조에 이용되고 있는 코로나방전은 기체속 방전의 한 형태로서 2개의 전극 사이에 고전압을 인가하면, 불꽃을 발생하기 이전에 전기장의 강한 부분만이 발광하여 전도성을 갖는 현상을 의미한다. 2개의 전극이 모두 평판 또는 지름이 큰 구(球)와 같은 경우의 전기장은 거의 균일하지만, 1개의 전극 또는 2개의 전극이 니들형(Needle type) 또는 실린더형(Cylinder type)으로 되어 있으면, 그 전극 부근의 전기장이 특히 강해져 부분방전(Partial discharge)이 일어나 게 된다. 코로나방전에 의하여 방전하는 전자들은 부근의 공기분자와 충돌하여 양전하를 띠는 다량의 이온들을 생성하며, 전자들과 양전하의 이온들로 분리되어 있는 상태의 기체는 플라스마(Plasma)라 부르고 있다.
코로나방전이 속하는 플라스마기술은 드라이에칭(Dry etching), 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 플라스마 중합(Polymerization), 표면개질(Surface modification), 스퍼터링(Sputtering), 공기정화 등에 광범위하게 이용되고 있으며, 미국특허 제5,015,845호, 제5,247,842호, 제5,523,566호, 제5,873,523호에서 찾아볼 수 있다.
그러나 니들형 또는 실린더형 전극을 사용하는 종래기술의 플라스마기술들에 있어서는, 전극의 설치로 인하여 장치의 구조가 복잡해지는 문제가 있다. 특히, 니들형 전극의 경우 장시간 사용시 열화에 의하여 쉽게 단선되고, 단선이 발생한 전극에 대한 교체로 인하여 작업성 및 운전성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 코로나방전에 의하여 초미립자의 생성률을 높이는데 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술들의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고에너지 광선의 주사, 코로나방전 및 전기장의 형성에 의하여 반응가스로부터 나노미터 크기의 균일한 초미립자로 제조할 수 있으며, 초미립자의 생성률을 높일 수 있는 초미립자 제조장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 초미립자의 포집효율이 매우 높은 초미립자 제조장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이종의 초미립자들을 부착하거나 하나의 초미립자에 다른 하나의 초미립자를 효율적으로 코팅할 수 있는 초미립자 제조장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 체임버를 가지며, 체임버의 측면에 광학창이 장착되어 있는 하우징과; 하우징의 외측에 설치되어 반응가스를 공급하는 반응가스 공급수단과; 하우징의 상류에 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있고, 반응가스를 내부로 유동하여 체임버에 주입하는 하나 이상의 반응가스 주입관과; 하우징의 하류에 미반응가스를 배출할 수 있도록 장착되어 있는 가스 배출관과; 하우징의 광학창을 통하여 체임버에 주입되는 반응가스로부터 다량의 초미립자들을 생성하는 고에너지 광선을 주사할 수 있도록 설치되어 있는 고에너지 광원과; 체임버의 하류에 상기 초미립자들을 포집할 수 있도록 배치되어 있으며, 접지되어 있는 포집수단과; 반응가스 주입관에 전압을 인가하도록 접속되어 있는 전원공급수단으로 이루어지는 초미립자 제조장치에 있다.
본 발명의 다른 특징은, 고에너지의 광원에 의하여 하우징의 체임버에 고에너지 광선을 주사하는 단계와; 반응가스 공급수단으로부터 공급되는 반응가스를 반응가스 주입관에 공급하는 단계와; 반응가스 주입관을 통하여 고에너지 광선이 주사되는 하우징의 체임버에 반응가스를 주입하여 다량의 초미립자들을 생성하는 단계와; 반응가스 주입관에 전원공급수단에 의하여 전압을 인가하는 단계와; 하우징 의 체임버를 따라 유동하는 초미립자들을 포집수단에 의하여 포집하는 단계로 이루어지는 초미립자 제조방법에 있다.
이하, 본 발명에 따른 초미립자 제조장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 기본이 되는 제1 실시예의 구성이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예의 초미립자 제조장치는 외관을 구성하는 하우징(10)을 구비한다. 하우징(10)에는 초미립자(P)들의 생성을 위한 체임버(Chamber: 12)가 형성되어 있으며, 체임버(12)의 측면에는 광학창(14)이 장착되어 있다.
한편, 하우징(10)의 외측에는 예를 들어 TTIP(Titanium tetraisopropoxide, Ti(OC3H7)4), TEOS(Tetraethoxyorthosilicate, Si(OCH2(H3)4) 등의 전구체(Precursor)로부터 얻은 다양한 반응가스를 공급하는 반응가스 공급장치(20)가 설치되어 있다. 반응가스 공급장치(20)는 반응가스소스(Gas source)와, 반응가스소스와 연결되어 반응가스를 압축하여 공급하는 컴프레서(Compressor)와, 반응가스의 유량을 제어하여 공급하는 질량유량계(Mass Flow Controller, MFC)로 구성할 수 있다. 전구체로부터 얻은 반응가스의 반응가스소스는 전구체를 저장하는 리저버(Reservoir)와, 리저버로부터 공급되는 전구체를 분사하는 노즐과, 노즐로부터 분사되는 전구체를 가열하는 히터로 구성할 수 있다. 컴프레서, 질량유량계, 리저버, 노즐과 히터의 구성 및 작용은 잘 알려진 것이므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. 반응가스는 Ar, N2, He 등의 캐리어가스(Carrier gas)와 혼합하여 공급할 수 있으며, 캐리어가스의 캐리어가스소스는 리저버로 구성할 수 있다.
또한, 하우징(10)의 상류에는 반응가스 공급장치(20)와 파이프라인(Pipe line: 22)에 의하여 연결되는 반응가스 주입관(30)이 장착되어 있다. 반응가스 주입관(30)의 선단은 체임버(12)에 진입되어 있으며 반응가스를 내부로 유동하여 체임버(12)의 상류에 주입한다. 반응가스 주입관(30)의 단면은 원형, 슬릿형 등 다양한 형상으로 구성할 수 있으며, 반응가스 주입관(30)은 필요에 따라 직경 1mm 이하의 노즐, 모세관으로 구성할 수 있다. 하우징(10)의 하류에 가스 배출관(40)이 연결되어 있고, 가스 배출관(40)에는 체임버(12)로부터 반응가스중 반응되지 않은 미반응가스를 강제로 배출하는 가스 배출장치(50)가 장착되어 있다. 가스 배출장치(50)는 반응가스의 흡입력을 발생하여 배출하는 펌프(52), 에어블로워(Air blower)로 구성할 수 있다. 미반응가스는 가스 배출장치(50)와 연결되는 파이프라인을 통하여 잘 알려진 가스스크러버(Gas scrubber)로 보내 처리한다.
제1 실시예의 초미립자 제조장치는 하우징(10)의 체임버(12)에 주입되어 유동하는 반응가스에 대하여 고에너지 광선을 조사하는 고에너지 광원(60)을 구비한다. 광원(60)은 하우징(10)의 외측에 설치되어 있으며, 광원(60)으로부터 출력되는 광선은 하우징(10)의 광학창(14)을 통하여 반응가스에 조사된다. 고에너지 광원(60)은 엑스선 발생기(X-rays generator), 자외선 발생기, 적외선 발생기, 레이저 등으로 구성할 수 있다. 고에너지 광선의 조사에 의한 반응가스의 반응에 의해서는 나노미터 크기의 수많은 초미립자(P)들이 생성된다.
체임버(12)의 하류에는 광선의 조사에 의하여 생성되는 다량의 초미립자(P)들을 포집할 수 있도록 포집수단으로 포집판(70)이 설치되어 있다. 포집판(70)은 체임버(12)의 바닥과 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치되어 있으며 접지되어 있다. 하우징(10)의 외면에는 체임버(12)에 대하여 포집판(70)의 로딩(Loading)과 언로딩(Unloading)을 위하여 열고 닫을 수 있는 도어(16)가 장착되어 있다. 도어(16)는 필요에 따라 게이트밸브(Gate valve)로 구성할 수도 있다. 도 1에 포집판(70)은 체임버(12)의 하류에 설치되어 있는 것이 도시되어 있으나, 포집판(70)의 위치는 필요에 따라 가스 배출관(40)에 배치할 수도 있다. 이 경우, 도어(16)는 가스 배출관(40)의 외면에 장착한다.
포집판(40)은 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 유리기판, 필터 등을 사용할 수 있다. 실리콘 웨이퍼 위에 초미립자(P)들을 포집하는 것에 의해서는 반도체의 제조 공정에 적용할 수 있으며, 유리기판 위에 초미립자(P)들을 포집하는 것에 의해서는 TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display), PDP(Plasma display panel), EL(Electro luminescent) 등 평면디스플레이장치의 제조 공정에 적용할 수 있다.
한편, 하우징(10)의 상류에는 반응가스 주입관(30)의 주위를 둘러싸도록 예를 들어 Ar, N2 등의 시스가스(Sheath gas)를 주입하기 위한 시스가스 주입관(80)이 장착되어 있고, 시스가스 주입관(80)은 파이프라인(92)을 통하여 시스가스를 공급 하는 시스가스 공급장치(90)와 연결되어 있다. 시스가스 공급장치(90)는 잘 알려진 리저버, 컴프레서와 질량유량계로 구성할 수 있다.
시스가스 주입관(80)을 통하여 하우징(10)의 체임버(12)에 주입되는 시스가스는 도 1에 일점쇄선으로 도시되어 있는 바와 같이 시스가스 주입관(80)의 하방을 둘러싸 초미립자(P)들의 유동을 차단하는 가스커튼(Gas curtain: 82)을 형성한다. 시스가스에 의하여 형성되는 가스커튼(82)은 층류(Laminar flow)이며, 가스커튼(82)의 내측과 외측간 유체와 초미립자(P)들의 흐름은 차단되게 된다. 또한, 가스커튼(82)은 초미립자(P)들의 확산을 방지하고 초미립자(P)들이 포집판(70)에 원활하게 포집되도록 초미립자(P)들의 유동을 층류로 유도한다. 따라서, 하우징(10)의 체임버(12)를 따라 유동하는 초미립자(P)들이 하우징(10)의 내면에 부착되지 않아 초미립자(P)들의 손실을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 실시예의 초미립자 제조장치는 반응가스 주입관(30)에 전원을 인가하도록 접속되어 있는 전원공급장치(100)를 구비한다. 전원공급장치(100)는 초미립자(P)들이 반응가스 주입관(30)과 포집판(70)의 사이의 전압차에 의하여 포집효율이 증가되도록 반응가스 주입관(30)에 전압을 인가한다.
지금부터는, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 초미립자 제조방법에 대한 제1 실시예를 설명한다.
도 1을 함께 참조하면, 우선 제1 실시예의 초미립자 제조장치를 준비한다(S10). 제1 실시예의 초미립자 제조장치가 준비되면, 시스가스 공급장치(90)의 작동에 의하여 시스가스 주입관(80)을 통하여 하우징(10)의 체임버(12)에 시스가스를 주입하여 가스커튼(82)을 형성한다(S12). 하우징(10)의 체임버(12)에 공급되는 시스가스는 하류로 흘러 도 1에 일점쇄선으로 도시되어 있는 바와 같이 반응가스 주입관(30)과 포집판(70) 사이에 체임버(12)를 둘러싸는 가스커튼(82)을 형성한다.
또한, 고에너지 광원(60)의 작동에 의하여 하우징(10)의 체임버(12)에 고에너지 광선을 주사하고(S14), 반응가스 공급장치(20)의 작동에 의하여 반응가스 주입관(30)에 반응가스를 공급한다(S16). 반응가스 주입관(30)는 내부로 반응가스를 유동하여 하우징(10)의 체임버(12)에 반응가스를 주입한다(S18). 하우징(10)의 체임버(12)에 주입되는 반응가스는 고에너지 광선에 반응하게 되며, 반응가스의 반응에 의하여 수많은 나노미터 크기의 초미립자(P)들이 생성된다(S20). 고에너지 광원(60)의 작동에 의하여 출력되는 고에너지의 광선은 하우징(10)의 광학창(14)을 통하여 체임버(12)를 따라 유동하는 반응가스에 조사된다. 고에너지의 광선이 반응가스에 조사되면, 반응가스의 분자구조가 바뀌면서 증기압이 낮은 반응가스의 성분이 응축되어 수많은 나노미터 크기의 초미립자(P)들이 생성된다.
제1 실시예의 초미립자 제조장치에 의하여 제조되는 초미립자의 크기분포를 알아보기 위하여 Fe(CO)5와 N2를 혼합한 반응가스를 하우징(10)의 체임버(12)에 주입한 후, 파장 1.2∼1.5nm의 소프트 엑스선(Soft X-rays)을 주사하여 생성되는 초미립자의 크기분포를 측정하여 도 2의 그래프에 나타냈다. 도 2의 그래프를 보면, 초미립자는 크기분포에서 알 수 있듯이 대략 10nm로 극히 미세하며, 입자직경(Dp)이 18.75nm일 때 기하표준편차(
Figure 112005014012322-pat00001
)는 1.24이다. 기하표준편차(
Figure 112005014012322-pat00002
)가 1일 때 입자직 경들이 완전히 전부 동일한 것을 나타내므로, 제1 실시예의 초미립자 제조장치에 의하여 거의 일정한 크기의 입자들이 제조됨을 알 수 있다.
다음으로, 전원공급장치(100)의 작동에 의하여 반응가스 주입관(30)에 전압을 인가한다(S22). 반응가스 주입관(30)에 인가되는 전압에 의하여 반응가스 주입관(30)과 포집판(70) 사이에 전기장이 형성되고, 이 전기장에 의하여 초미립자(P)들이 하전된다(S24).
펌프(52)의 작동에 의하여 초미립자들(P), 미반응가스와 시스가스는 체임버(12)로부터 가스 배출관(40)을 향하여 유동시키고(S26), 체임버(12)를 따라 유동하는 초미립자(P)들은 포집판(70)의 상면에 포집한다(S28). 이때, 가스커튼(82)은 초미립자(P)들의 확산을 방지하고 초미립자(P)들이 포집판(70)에 원활하게 포집되도록 초미립자(P)들의 유동을 층류로 유도한다. 따라서, 하우징(10)의 체임버(12)를 따라 유동하는 초미립자(P)들이 하우징(10)의 내면에 부착되지 않아 손실이 최소화된다. 또한, 하전된 초미립자(P)들은 전기장 속에서 가속되어 포집판(70)의 상면에 보다 빠르게 포집된다. 마지막으로, 미반응가스와 시스가스는 펌프(52)와 연결되어 있는 가스스크러버로 보내 정화한다(S30).
도 4에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제2 실시예의 구성이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 제2 실시예의 초미립자 제조장치는 제1 실시예의 하우징(10), 반응가스 공급장치(20), 반응가스 주입관(30), 가스 배출관(40), 가스 배출장치(50), 고에너지 광원(60), 포집판(70), 시스가스 주입관(80)과 시스가스 공급장치(90)와 전원공급장치(100)를 구비한다.
전원공급장치(100)는 반응가스 주입관(30)에 고전압을 인가하도록 접속되어 있다. 전원공급장치(100)는 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이 6kv 이상의 직류정전압을 인가하거나 도 5b 내지 도 5f에 도시되어 있는 바와 같은 펄스를 갖는 6kv 이상의 고전압을 인가한다. 반응가스 주입관(30)의 팁(Tip: 32)에서는 전원공급장치(100)에 의한 고전압의 인가에 의하여 코로나방전이 일어나고, 도 4에 은선으로 도시되어 있는 바와 같이 반응가스 주입관(30)의 팁(32)으로부터 부분방전에 의하여 코로나방전영역(34)이 형성된다. 예를 들어, 팁(32)의 직경이 1mm 이하인 경우에는 팁(32)으로부터의 부분방전에 의하여 대략 반경 1mm 이하의 코로나방전영역(34)이 형성된다. 코로나방전영역(34)에는 고에너지를 갖는 다량의 이온들과 전자들이 생성되고, 이온들과 전자들은 반응가스를 분해하여 나노미터 크기의 수많은 초미립자(P)들을 생성한다. 제2 실시예의 초미립자 제조장치의 전원공급장치(100)에 의해서는 제1 실시예의 초미립자 제조장치의 전원공급장치(100)와 마찬가지로 반응가스 주입관(30)에 전기장을 형성하는 전압을 인가할 수도 있다.
또한, 제2 실시예의 초미립자 제조장치는 포집판(70)의 하면에 설치되는 냉각장치(110)를 구비하며, 냉각장치(110)는 포집판(70)의 냉각에 의하여 초미립자(P)들의 포집효율이 증가시킨다. 냉각장치(110)의 작동에 의하여 포집판(70)이 냉각되면, 열영동 효과에 의하여 초미립자(P)들이 체임버(12)의 상류에서 하류로 원활하게 유동되어 포집판(70)에 포집된다. 냉각장치(110)는 공지의 냉매를 순환시키는 증발기, 열전냉각소자모듈(Thermal electronic cooler module)로 구성할 수 있다. 증발기의 냉매는 포집판(70)의 열을 흡수하여 냉각시키며, 증발기에 의한 냉각 방식은 냉각용량이 큰 경우 유용하다. 열전냉각소자모듈은 펠티어소자(Peltier device)의 흡열과 발열에 의하여 포집판(70)을 냉각시키며, 열전냉각소자모듈에 의한 냉각방식은 냉각용량이 작은 경우 유용하다. 이러한 냉각장치(110)는 제1 실시예의 초미립자 제조장치의 포집판(70)에 적용할 수 있다.
도 6에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제3 실시예의 구성이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 제3 실시예의 초미립자 제조장치는 제2 실시예의 초미립자 제조장치와 동일한 하우징(10), 반응가스 공급장치(20), 반응가스 주입관(30), 가스 배출관(40), 가스 배출장치(50), 고에너지 광원(60), 포집판(70), 시스가스 주입관(80), 시스가스 공급장치(90), 전원공급장치(100)와 냉각장치(110)를 구비한다.
전원공급장치(100)는 반응가스 주입관(30)에 고전압을 인가하도록 접속되어 있으며, 고전압의 인가에 의하여 반응가스 주입관(30)의 팁(32)으로부터 부분방전에 의한 코로나방전영역(34)이 형성된다. 전원공급장치(100)에는 제1 전압강하기(120)가 연결되어 있고, 제1 전압강하기(120)는 하우징(10)에 접속되어 있다. 제1 전압강하기(120)에 의하여 전원공급장치(100)로부터 인가되는 고전압이 강하되며, 이에 따라 반응가스 주입관(30)에 인가되는 고전압과 동일한 극성의 저전압이 하우징(10)에 인가된다. 또한, 제1 전압강하기(120)에는 제1 전압강하기(120)에 의하여 강하된 전압을 다시 강하시키는 제2 전압강하기(122)가 연결되어 있고, 제2 전압강하기(122)는 접지되어 있다. 제1 전압강하기(120)와 제2 전압강하기(122)의 저항값이 동일한 경우, 반응가스 주입관(30)과 하우징(10) 사이에 인가되는 전압은 하우 징(10)과 접지 사이에 인가되는 전압과 동일하게 된다.
제1 및 제2 전압강하기(120, 122)는 하우징(10)과 반응가스 주입관(30) 사이에 전압차가 형성되도록 가변저항기나 고정저항기를 사용할 수 있다. 또한, 하나의 전원공급장치(100)와 제1 및 제2 전압강하기(120, 122) 대신에 하우징(10)과 반응가스 주입관(30) 각각에 접속되는 두개의 전원공급장치들을 사용할 수도 있다. 이 경우, 하나의 전원공급장치에 의해서는 반응가스 주입관(30)에 고전압의 전원을 인가하고, 다른 하나의 전원공급장치에 의해서는 하우징(10)에 저전압의 전원을 인가한다.
한편, 광학창(14)의 하부에 위치하는 하우징(10)의 외측에는 체임버(12)에 열에너지를 부여하는 가열수단으로 히터(130)가 설치되어 있다. 히터(130)의 열에너지에 의하여 초미립자(P)들의 결정성장(Crystal growth)이 일어나게 된다. 이러한 히터(130)는 제1 및 제2 실시예의 초미립자 제조장치에 동일하게 적용할 수 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제4 실시예의 구성이 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 제4 실시예의 초미립자 제조장치는 제3 실시예의 초미립자 제조장치의 하우징(10), 반응가스 공급장치(20), 반응가스 주입관(30), 가스 배출관(40), 가스 배출장치(50), 고에너지 광원(60), 포집판(70), 시스가스 주입관(80), 시스가스 공급장치(90), 전원공급장치(100), 냉각장치(110), 제1 및 제2 전압강하기(120, 122), 히터(130)와 동일한 하우징(10), 제1 반응가스 공급장치(220), 제1 반응가스 주입관(230), 가스 배출관(40), 가스 배출장치(50), 고에너지 광원(60), 포집판(70), 시스가스 주입관(80)과 시스가스 공급장치(90), 전원공급장치(100), 냉각장치(110), 제1 및 제2 전압강하기(120, 122), 히터(130)를 구비한다.
한편, 제1 반응가스 주입관(230)은 파이프라인(222)을 통하여 제1 반응가스 공급장치(220)에 연결되어 있다. 제4 실시예의 초미립자 제조장치는 제2 반응가스 공급장치(240)와 제2 반응가스 주입관(250)을 구비한다. 제2 반응가스 주입관(250)은 광학창(14)과 히터(130) 사이에 위치되도록 하우징(10)의 외면 일측에 장착되어 있으며 제2 반응가스 공급장치(240)와 파이프라인(242)에 의하여 연결되어 제2 반응가스 공급장치(240)로부터 공급되는 제2 반응가스를 체임버(12)에 주입한다.
지금부터는, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 초미립자 제조방법에 대한 제2 실시예를 설명한다. 제2 내지 제4 실시예의 초미립자 제조장치 각각의 작용은 기본적으로 동일하고 부분적으로만 차이가 있으므로, 제2 실시예의 초미립자 제조방법은 제4 실시예의 초미립자 제조장치의 작용을 위주로 설명한다.
도 7을 함께 참조하면, 우선 제4 실시예의 초미립자 제조장치를 준비한다(S100). 제4 실시예의 초미립자 제조장치가 준비되면, 시스가스 공급장치(90)의 작동에 의하여 시스가스 주입관(80)을 통하여 하우징(10)의 체임버(12)에 시스가스를 주입하여 가스커튼(82)를 형성한다(S102). 하우징(10)의 체임버(12)에 공급되는 시스가스는 하류로 흘러 도 7에 일점쇄선으로 도시되어 있는 바와 같이 하우징(10)과 포집판(70) 사이에 코로나방전영역(34)을 둘러싸는 가스커튼(82)을 형성한다.
전원공급장치(100)의 작동에 의하여 제1 반응가스 주입관(230)에 고전압을 인가하여 코로나방전을 발생한다(S104). 전원공급장치(100)에 의하여 제1 반응가스 주입관(230)에는 직류정전압의 고전압이 인가되고, 이 고전압은 제1 전압강하기(120)를 통하여 저전압으로 강하되어 하우징(10)에 인가된다. 제1 반응가스 주입관(230)의 팁(232)에서는 전원공급장치(100)로부터 인가되는 고전압에 의하여 코로나방전이 일어난다. 코로나방전에 의하여 도 7에 은선으로 도시되어 있는 바와 같이 제1 반응가스 주입관(230)의 팁(232)으로부터 코로나방전영역(234)이 형성된다. 제1 반응가스 주입관(230)에는 전원공급장치(100)에 의하여 예를 들어 8∼10kv 정도의 고전압을 인가하였을 때 코로나방전이 일어난다.
다음으로, 제1 반응가스 공급장치(220)의 작동에 의하여 파이프라인(222)에 연결되어 있는 제1 반응가스 주입관(230)에 예를 들어 TEOS로부터 얻은 제1 반응가스를 공급한다(S106). 제1 반응가스는 제1 반응가스 주입관(230)을 통하여 하우징(10)의 체임버(12)에 주입된다(S108). 제1 반응가스 주입관(230)을 통하여 코로나방전영역(234)으로 주입되는 제1 반응가스는 코로나방전영역(234)의 고에너지 이온들과 전자들에 의하여 분해되어 나노미터 크기의 수많은 제1 초미립자(P1)들을 생성한다(S110). 이때, TEOS로부터 얻은 제1 반응가스에 의해서는 SiO2의 제1 초미립자(P1)들을 얻을 수 있다.
도 9의 그래프를 보면, 코로나방전에 의하여 생성된 제1 초미립자(P1)들은 초미립자의 크기분포에서 알 수 있듯이 10nm 정도로 극히 미세하며, 입자직경(Dp)이 13.21nm일 때 기하표준편차(
Figure 112005014012322-pat00003
)는 1.07이다. 기하표준편차(
Figure 112005014012322-pat00004
)가 1일 때 입자직경들이 완전히 전부 동일한 것을 나타내므로, 본 발명에 따라 거의 일정한 크기의 입자들이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 제1 초미립자(P1)들은 이온들에 의하여 동일한 극성으로 하전되므로, 제1 초미립자(P1)들간에는 전기적 척력이 발생하여 응집되지 않는 특성을 갖는다. 제1 초미립자(P1)들의 온도는 코로나방전영역(234)을 벗어나면 상온으로 유지되기 때문에 제1 초미립자(P1)들간의 충돌에 의한 융합(Coalescence)은 발생되지 않는다.
도 7을 다시 참조하면, 고에너지 광원(60)의 작동에 의하여 하우징(10)의 체임버(12)에 고에너지 광선을 주사하면(S112), 제1 반응가스의 반응에 의하여 수많은 나노미터 크기의 제1 초미립자(P1)들이 생성된다(S114). 고에너지의 광선이 반응가스에 조사되면, 반응가스의 분자구조가 바뀌면서 증기압이 낮은 반응가스의 성분이 응축되어 수많은 나노미터 크기의 제1 초미립자(P1)들을 생성한다. 이와 같은 코로나방전과 고에너지 광선의 주사를 병행하여 반응가스의 초미립자 생성율을 증가시킬 수 있다.
다음으로, 펌프(52)의 작동에 의하여 제1 초미립자들(P1), 미반응가스와 시스가스는 체임버(12)로부터 가스 배출관(40)을 향하여 유동시킨다(S116). 제2 반응가스 공급장치(240)의 작동에 의하여 파이프라인(242)에 연결되어 있는 제2 반응가 스 주입관(250)에 예를 들어 TTIP로부터 얻은 제2 반응가스를 공급하면, 제2 반응가스 주입관(250)을 통하여 하우징(10)의 체임버(12)를 따라 유동하는 제1 초미립자(P)들의 주위에 제2 반응가스가 주입된다(S118). 히터(130)의 작동에 의하여 하우징(10)의 체임버(12)에 열에너지를 가하면, 열에너지의 부여에 의하여 제2 반응가스가 열적 화학반응을 일으키게 되고, 체임버(12)의 하류로 유동되는 제1 초미립자(P1)들의 표면에는 열적 화학반응을 일으킨 제2 초미립자(P2)들이 코팅된다(S120). 이때, 제1 반응가스에 의하여 생성되는 SiO2에 제2 반응가스에 의하여 생성되는 TiO2가 코팅되며, TiO2가 코팅되어 있는 SiO2를 제조할 수 있다. 그리고 하우징(10)에는 제1 반응가스 주입관(230)에 인가되는 고전압과 동일한 극성의 저전압이 인가되어 있기 때문에 초미립자(P1)들이 부착되지 않는다. 따라서, 초미립자(P1)들의 손실이 최소화되어 포집효율을 크게 높일 수 있다.
한편, 제2 초미립자(P2)들이 코팅되어 있는 제1 초미립자(P1)들은 포집판(70)에 포집된다(S122). 냉각장치(110)의 작동에 의하여 포집판(70)을 냉각하면, 열영동 효과에 의하여 제2 초미립자(P2)들이 코팅되어 있는 초미립자(P1)들이 체임버(12)의 상류에서 하류로 원활하게 유동되어 포집판(70)에 포집된다. 마지막으로, 제1 및 제2 반응가스 중 미반응가스와 시스가스는 펌프(52)와 연결되어 있는 가스스크러버로 보내 정화한다(S124).
도 10에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제5 실시예가 도시되어 있 다. 도 10을 참조하면, 제5 실시예의 초미립자 제조장치에 있어서는 4개의 반응가스 주입관(30a∼30d)들이 중공형 연결관(36)에 의하여 일체형으로 연결되어 있으며, 연결관(36)은 반응가스 공급장치(20)의 파이프라인(22)에 연결되어 있다. 전원공급장치(100)는 연결관(36)에 고전압을 인가하고, 반응가스 주입관(30a∼30d)들의 팁(32)과 이격되어 있는 포집판(70)은 접지되어 있다. 도 10에는 4개의 반응가스 주입관(30a∼30d)들이 도시되어 있으나, 반응가스 주입관들의 개수는 필요에 따라 가감할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 제5 실시예의 초미립자 제조장치에 있어서는, 전원공급장치(100)에 의하여 연결관(36)에 고전압이 인가되면, 반응가스 주입관(30a∼ 30d)들 각각의 팁(32)에서 코로나방전이 일어나 코로나방전영역(34)을 형성하므로, 하나의 반응가스 주입관을 사용할 때보다 많은 양의 초미립자(P)들을 생성할 수 있다. 또한, 반응가스 주입관(30a∼30d)들에 의하여 하우징(10)의 체임버(12)에 반응가스를 균일하게 주입하여 고에너지 광원(60)으로부터 출사되는 광선에 의하여 반응가스의 생성률을 증가시킬 수 있다. 제5 실시예의 초미립자 제조장치를 구성하는 반응가스 주입관(30a∼30d)들은 제1 내지 제4 실시예들 각각의 초미립자 제조장치에 적용할 수 있다.
도 11에는 본 발명에 따른 초미립자 제조장치의 제6 실시예가 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 제6 실시예의 초미립자 제조장치는 하우징(310), 제1 및 제2 반응가스 공급장치(320a, 320b), 제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b), 가스 배출관(340), 가스 배출장치(350), 제1 및 제2 고에너지 광원(360a, 360b), 포집판 (370)과 제1 및 제2 전원공급장치(380a, 380b)를 구비한다.
제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b)은 하우징(310)의 일측과 타측에 소정의 거리를 두고 대향되도록 각각 장착되어 있고, 제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b)의 팁(332a, 332b)은 하우징(310)의 체임버(312)에 진입되어 있다. 제1 반응가스 주입관(330a)은 하우징(310)의 체임버(312)에 제1 반응가스를 공급하는 제1 반응가스 공급장치(320a)와 파이프라인(322a)과 연결되어 있으며, 제2 반응가스 주입관(330b)은 하우징(310)의 체임버(312)에 제1 반응가스와 다른 제2 반응가스를 공급하는 제2 반응가스 공급장치(320b)와 파이프라인(322b)과 연결되어 있다.
또한, 가스 배출관(340)은 제1 반응가스 주입관(330a)과 제2 반응가스 주입관(330b) 사이의 중앙에 정렬되도록 하우징(310)의 하부 중앙에 연결되어 있고, 가스 배출장치(350)의 펌프(352)는 가스 배출관(340)의 하류에 장착되어 있다. 포집판(370)은 도어(342)를 통하여 가스 배출관(340)의 내측에 로딩 및 언로딩되며 접지되어 있다. 하우징(310)의 하부 양측에 제1 및 제2 광학창(314a, 314b)이 각각 장착되어 있고, 제1 및 제2 고에너지 광원(360a, 360b) 각각은 제1 및 제2 광학창(314a, 314b)을 통하여 하우징(310)의 체임버(312)에 주입되는 제1 및 제2 반응가스에 고에너지 광선을 주사한다.
제1 전원공급장치(380a)와 제2 전원공급장치(380b)는 제1 반응가스 주입관(330a)과 제2 반응가스 주입관(330b) 각각에 반대극성의 고전압을 인가하여 제1 반응가스 주입관(330a)의 팁(332b)과 제2 반응가스 주입관(330b)의 팁(332b)으로부터 코로나방전이 일어나게 한다. 예를 들어 제1 전원공급장치(380a)는 제1 반응가스 주입관(330a)에 양극의 고전압을 인가하고, 제2 전원공급장치(380b)는 제2 반응가스 주입관(330b)에 음극의 고전압을 인가한다.
제1 및 제2 반응가스 공급장치(320a, 320b)는 이종의 제1 및 제2 반응가스를 파이프라인(322a, 322b)에 연결되어 있는 제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b) 각각에 공급한다. 제1 반응가스 주입관(330a)의 코로나방전영역(334a)을 통과하는 제1 초미립자(P1)들은 양극으로 하전되고, 제2 반응가스 주입관(330b)의 코로나방전영역(334b)을 통과하는 제2 초미립자(P2)들은 음극으로 하전된다. 양극을 띠는 제1 초미립자(P1)들과 음극을 띠는 제2 초미립자(P2)들은 제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b) 사이의 중간영역에서 서로 부착된다. 따라서, 제1 초미립자(P1)들과 제2 초미립자(P2)들이 일정한 비율로 혼합되어 있는 초미립자 혼합물을 얻을 수 있다.
한편, 제1 및 제2 반응가스 주입관(330a, 330b) 중 어느 하나, 예를 들어 제2 반응가스 주입관(330b)은 접지하고, 제2 전원공급장치(380b)는 제거할 수 있다. 이 경우, 제1 전원공급장치(380a)에 의하여 제1 반응가스 주입관(330a)에 고전압이 인가되면, 제1 반응가스 주입관(330a)과 제2 반응가스 주입관(330b) 사이에 고전위차가 발생하여 제1 반응가스 주입관(330a)의 팁(332a)과 제2 반응가스 주입관(330b)의 팁(332b)에서 코로나방전이 일어나게 된다.
제6 실시예의 초미립자 제조장치는 제1 및 제2 초미립자(P1, P2)들과 그 초 미립자 혼합물의 유동이 원활하도록 Ar, N2, He 등의 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급장치(390)와 캐리어가스 주입관(392)을 더 구비한다. 캐리어가스 주입관(392)은 하우징(310)의 상부에 가스 배출관(340)과 정렬되도록 장착되어 있고 캐리어가스 공급장치(390)와 파이프라인(394)을 통하여 연결되어 있다. 캐리어가스 공급장치(390)의 작동에 의하여 캐리어가스 주입관(392)에 공급되면, 캐리어가스는 캐리어가스 주입관(392)을 통하여 체임버(312)의 상류에 주입된다. 캐리어가스는 체임버(312)의 상류에서 하우징(310)의 체임버(312)를 따라 유동하면서 초미립자 혼합물을 가스 배출관(340)으로 유도한다. 따라서, 포집판(370)의 상면에 포집되는 초미립자 혼합물의 포집효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명에 따라 초미립자들을 제조하는 실시가능한 여러 실시예들에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 초미립자 제조장치 및 그 방법에 의하면, 고에너지 광선의 주사,및 코로나방전 및 전기장의 형성에 의하여 다양한 반응가스를 나노미터 크기의 균일한 초미립자로 제조할 수 있으며, 초미립자의 생성률과 포집효율을 크게 높일 수 있다. 또한, 이종의 초미립자들을 부착하거나 하 나의 초미립자에 다른 하나의 초미립자를 효율적으로 코팅하여 새로운 초미립자를 간편하고 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (22)

  1. 체임버를 가지며, 상기 체임버의 측면에 광학창이 장착되어 있는 하우징과;
    상기 하우징의 외측에 설치되어 반응가스를 공급하는 반응가스 공급수단과;
    상기 하우징의 상류에 상기 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있고, 상기 반응가스를 내부로 유동하여 상기 체임버에 주입하는 하나 이상의 반응가스 주입관과;
    상기 하우징의 하류에 미반응가스를 배출할 수 있도록 장착되어 있는 가스 배출관과;
    상기 하우징의 광학창을 통하여 상기 체임버에 주입되는 상기 반응가스로부터 다량의 초미립자들을 생성하는 고에너지 광선을 주사할 수 있도록 설치되어 있는 고에너지 광원과;
    상기 체임버의 하류에 상기 초미립자들을 포집할 수 있도록 배치되어 있으며, 접지되어 있는 포집수단과;
    상기 반응가스 주입관에 전압을 인가하도록 접속되어 있는 전원공급수단으로 이루어지는 초미립자 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 상류에 상기 반응가스 주입관을 둘러싸도록 장착되어 있는 시스가스 주입관과, 상기 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 상기 초미립자들의 유동을 유도하는 가스커튼을 형성할 수 있도록 상기 시스가 스 주입관에 시스가스를 공급하는 시스가스 공급수단을 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전원공급수단은 상기 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 전기장이 형성되어 상기 초미립자들이 하전되도록 상기 반응가스 주입관에 전압을 인가하도록 구성되어 있는 초미립자 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전원공급수단은 상기 반응가스 주입관에 코로나방전을 일으키는 고전압을 인가하도록 구성되어 있으며, 상기 전원공급수단으로부터 인가되는 고전압을 저전압으로 강하하여 상기 하우징에 인가하는 제1 전압강하기와, 상기 제1 전압강하기에 연결되며 접지되어 있는 제2 전압강하기를 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 포집수단의 하면에 장착되어 상기 포집수단을 냉각하는 냉각수단을 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 열에너지를 가할 수 있도록 상기 하우징의 외면에 장착되어 있는 히터를 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  7. 체임버를 가지며, 상기 체임버의 측면에 광학창이 장착되어 있는 하우징과;
    상기 하우징의 외측에 설치되어 제1 반응가스를 공급하는 제1 반응가스 공급수단과;
    상기 하우징의 상류에 상기 제1 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있고, 상기 제1 반응가스를 내부로 유동하여 상기 체임버에 주입하는 하나 이상의 제1 반응가스 주입관과;
    상기 하우징의 하류에 미반응가스를 배출할 수 있도록 장착되어 있는 가스 배출관과;
    상기 하우징의 광학창을 통하여 상기 체임버에 주입되는 상기 제1 반응가스로부터 다량의 제1 초미립자들을 생성하는 고에너지 광선을 주사할 수 있도록 설치되어 있는 고에너지 광원과;
    상기 하우징의 외측에 설치되어 상기 제1 반응가스와 다른 제2 반응가스를 공급하는 제2 반응가스 공급수단과;
    상기 제1 초미립자들이 유동하는 상기 체임버의 중류에 상기 제2 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있으며, 상기 제2 반응가스를 내부로 유동하여 상기 체임버에 주입하는 하나 이상의 제2 반응가스 주입관과;
    상기 하우징의 외면에 설치되어 있고, 상기 제1 초미립자들을 상기 제2 반응가스의 열적 화학반응에 의하여 얻어지는 다량의 제2 초미립자들에 의하여 코팅할 수 있도록 열에너지를 제공하는 히터와;
    상기 체임버의 하류에 배치되어 있으며, 상기 제2 초미립자들이 코팅되어 있 는 상기 제1 초미립자들을 포집하는 포집수단으로 이루어지는 초미립자 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 하우징의 상류에 상기 제1 반응가스 주입관을 둘러싸도록 장착되어 있는 시스가스 주입관과, 상기 제1 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 상기 제1 초미립자들의 유동을 유도하는 가스커튼을 형성할 수 있도록 상기 시스가스 주입관에 시스가스를 공급하는 시스가스 공급수단을 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제1 반응가스 주입관에 코로나방전을 일으킬 수 있는 고전압을 인가하는 전원공급수단이 더 접속되어 있고, 상기 포집수단은 접지되어 있으며, 상기 전원공급수단으로부터 인가되는 고전압을 저전압으로 강하하여 상기 하우징에 인가하는 제1 전압강하기와, 상기 제1 전압강하기에 연결되며 접지되어 있는 제2 전압강하기를 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 포집수단의 하면에 장착되어 상기 포집수단을 냉각하는 냉각수단을 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  11. 체임버를 가지며, 상기 체임버의 양측에 제1 및 제2 광학창이 장착되어 있는 하우징과;
    상기 하우징의 외측에 설치되어 제1 반응가스를 공급하는 제1 반응가스 공급 수단과;
    상기 체임버의 일측에 상기 제1 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있고, 상기 제1 반응가스를 내부로 유동하여 상기 체임버에 주입하는 하나 이상의 제1 반응가스 주입관과;
    상기 체임버의 하류에 미반응가스를 배출할 수 있도록 장착되어 있는 가스 배출관과;
    상기 하우징의 제1 광학창을 통하여 상기 체임버에 주입되는 상기 제1 반응가스로부터 다량의 제1 초미립자들을 생성하는 고에너지 광선을 주사할 수 있도록 설치되어 있는 제1 고에너지 광원과;
    상기 하우징의 외측에 설치되어 상기 제1 반응가스와 다른 제2 반응가스를 공급하는 제2 반응가스 공급수단과;
    상기 체임버의 타측에 상기 제2 반응가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있고, 상기 제2 반응가스를 내부로 유동하여 상기 체임버에 주입하는 하나 이상의 제2 반응가스 주입관과;
    상기 하우징의 제2 광학창을 통하여 상기 체임버에 주입되는 상기 제2 반응가스로부터 상기 제1 초미립자들과 서로 부착되는 다량의 제2 초미립자들을 생성하는 고에너지 광선을 주사할 수 있도록 설치되어 있는 제2 고에너지 광원과;
    상기 체임버의 하류에 배치되어 있으며, 상기 제1 초미립자들에 부착되어 있는 상기 제2 초미립자들을 포집하는 포집수단으로 이루어지는 초미립자 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응가스 주입관 각각에 코로나방전을 일으킬 수 있는 고전압을 인가하는 제1 및 제2 전원공급수단이 더 접속되어 있는 초미립자 제조장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 하우징의 외측에 설치되어 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급수단과, 상기 하우징의 일측에 상기 캐리어가스 공급수단과 연결되도록 장착되어 있으며 상기 제1 및 제2 초미립자들이 서로 부착되는 상기 제1 및 제2 반응가스 주입관 사이의 상기 체임버에 상기 캐리어가스를 내부로 유동하여 공급하는 캐리어가스 주입관을 더 구비하는 초미립자 제조장치.
  14. 고에너지의 광원에 의하여 하우징의 체임버에 고에너지 광선을 주사하는 단계와;
    반응가스 공급수단으로부터 공급되는 반응가스를 반응가스 주입관에 공급하는 단계와;
    상기 반응가스 주입관을 통하여 상기 고에너지 광선이 주사되는 상기 하우징의 체임버에 상기 반응가스를 주입하여 다량의 초미립자들을 생성하는 단계와;
    상기 반응가스 주입관에 전원공급수단에 의하여 전압을 인가하는 단계와;
    상기 하우징의 체임버를 따라 유동하는 상기 초미립자들을 포집수단에 의하여 포집하는 단계로 이루어지는 초미립자 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 상기 초미립자들의 유동을 유도할 수 있도록 시스가스에 의하여 가스커튼을 형성하는 단계를 더 포함하는 초미립자 제조방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 포집수단을 냉각수단에 의하여 냉각하는 단계를 더 포함하는 초미립자 제조방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 반응가스 주입관로부터 상기 포집수단으로 유동하는 상기 초미립자들의 주위에 상기 반응가스와 다른 반응가스를 공급하는 단계와, 상기 다른 반응가스에 열에너지를 제공하여 상기 다른 반응가스의 열적 화학반응에 의하여 다량의 다른 초미립자들을 생성하는 단계와, 상기 초미립자들을 상기 다른 초미립자들에 의하여 코팅하는 단계를 더 포함하는 초미립자 제조방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 전원공급수단에 의하여 전원을 인가하는 단계에서는 상기 반응가스 주입관과 상기 포집수단 사이에 전기장이 형성되어 상기 초미립자들이 하전되도록 전압을 인가하는 초미립자 제조방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 전원공급수단에 의하여 전원을 인가하는 단계에서는 상기 반응가스 주입관에서 코로나방전을 일어나도록 고전압을 인가하는 초미립 자 제조방법.
  20. 제1 고에너지의 광원에 의하여 하우징의 체임버에 고에너지 광선을 주사하는 단계와;
    제1 반응가스 공급수단으로부터 공급되는 제1 반응가스를 제1 반응가스 주입관에 공급하는 단계와;
    상기 제1 반응가스 주입관을 통하여 상기 제1 고에너지 광원의 고에너지 광선이 주사되는 상기 하우징의 체임버에 상기 제1 반응가스를 주입하여 다량의 제1 초미립자들을 생성하는 단계와;
    제2 고에너지의 광원에 의하여 상기 하우징의 체임버에 고에너지 광선을 주사하는 단계와;
    제2 반응가스 공급수단으로부터 공급되는 상기 제1 반응가스와 다른 제2 반응가스를 제2 반응가스 주입관에 공급하는 단계와;
    상기 제2 반응가스 주입관을 통하여 상기 제2 고에너지 광원의 고에너지 광선이 주사되는 상기 하우징의 체임버에 상기 제2 반응가스를 주입하여 다량의 제2 초미립자들을 생성하는 단계와;
    상기 제1 초미립자들에 상기 제2 초미립자들을 부착하는 단계와;
    상기 제1 초립자들에 부착되어 있는 상기 제2 초립자들을 포집수단에 의하여 포집하는 단계로 이루어지는 초미립자 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제1 초립자들에 부착되어 있는 상기 제2 초립자들을 상기 포집수단으로 유도하는 캐리어가스를 상기 하우징의 체임버에 주입하는 단계를 더 포함하는 초미립자 제조방법.
  22. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응가스 주입관 각각에 코로나방전을 일으키도록 제1 및 제2 전원공급수단에 의하여 극성이 서로 다른 고전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 초미립자 제조방법.
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