내부지름이 2.0 mm 이하인 PTFE와 PE 튜브에 진공장치를 이용하여 튜브 내부의 압력을 감압하여 진공상태를 형성하였다. 진공기밀 후에 반응성 가스를 인입하여 튜브 외부에 장착된 전극을 통하여 고전압의 AC 전압을 인가하여 튜브 내부에 선택적으로 유전체 장벽 방전을 유도하였다. 본 연구에서는 유전율이 3.0 이하로 낮은 PTFE와 PE 튜브에 유전체 장벽방전이 유도될 때 나타나는 전압과 전류의 파형을 분석하여 방전의 개시와 방전의 형태를 조사하였다. 주파수 40 kHz인 AC 전원(PEII, Advanced Energy)과 Loadmatch 모듈을 이용하여 4 kV 이하의 전압을 인가하여 플라즈마 방전 유도하였다. 튜브에 인가고전압 프로브와 전류 프로브를 이용하여 오실로스코프를 I-V 분석을 실시하였고, 실험 결과 대기압 방전에서 유도되는 유전체 장벽방전의 I-V 특성과 달리 방전의 형태가 유전체장벽방전과 글로우방전이 혼합된 형태로 나타났다. 또한 유전체 장벽방전을 통해 튜브 내부에 형성되는 플라즈마에 대한 분석으로 OES 광분석을 실시하여, 방전 시간과 전압 변화에 따른 고분자 표면으로부터 방출되는 활성종에 대한 분석을 실시하였다.
This research has been carried out to develop a low-energy large-aperture pulsed electron beam generator (LELA), 200keV 1A, for industrial applications. One of the most important feature of this electron beam generator is large electron beam cross section of $190cm^2$. Low energy electron beam generators have been used for water cleaning, flue gas cleaning, and pasteurization, etc. In these applications the cross sectionof the e-beam is related to reaction efficiency. Another important feature of this LELA EB generator is easy maintenance because of its simple structure and relatively low vacuum operation compared to the conventional EB generators. The conventional EB generators need to be scanned because the small cross section thermal electron emitters are used in the conventional EB generators which have small EB cross section. In this research, we use the secondary electrons generated by ion bombardment on the HV cathode surface as a electron source. Therefore we can make any shape of EB cross section without scanning.
We have treated polyester fabric with $CF_4,\;C_2F_6,\;SF_6\;and\;C_3F_6$ glow discharge plasmas to develop functional fabrics which preserve moisture transportation and water proofing nature. Modified properties were evaluated by water vapor permeation rate and breakthrough water pressure. The change of surface morphology was observed by SEM. Fiber interstice of the plasma treated fabric was calculated as $0.32{\mu}{\textrm}{m}$, and this value was sufficiently ideal as water repellent material. The moisture transportation of ${CF_4}-treated$ fabric was good as much as untreated fabric, and those of $C_2$F(sub)6-treated, SF(sub)6-treated fabrics were reduced by 1~3%, and that of ${C_3F_6}-treated$ fabric was reduced by 15%. The best treatment condition were 0.06 torr 120 seconds in $CF_4$, 0.05 torr 30 seconds in $SF_6$, 0.08~0.15 torr 90 seconds in $SF_6$ and 0.1 torr 45 seconds in $C_3F_6$ respectively. The grade of moisture transportation effect was $CF_4>C_2F_6>SF_6>>C_3F_6$, and water proofing effect was $C_2F_6{\approx}CF_4>C_3F_6>SF_6$. It was observed by SEM that the thin film was formed on the surface of the treated substrate by the fluorocarbon plasma treatment.
플라즈마 진동 현상은 글로우방전을 이용한 기체크로마토그래프 검출기의 개발 과정에서 측정되었으며 전류의 변화에 비하여 매우 안정하며 낮은 검출한계로 새로운 검출기로의 개발 가능성이 높다. 플라즈마 진동의 최적 조건과 메카니즘을 규명하기 위하여 몇 가지 실험조건을 변화시키며 관찰하였다. 즉, 방전전압(전류), 압력, 그리고 방전전극 간격을 변화시킨 결과 다양한 형태의 진동이 10KHz에서 10MHz까지의 주파수 범위에서 관찰되었다. 특히 방전전극 간격에 따라 낮은 압력과 전압의 조건에서 두 가지 형태의 진동이 나타났다. 한 가지 형태는 positive column 영역에서, 또 다른 하나는 negative glow 영역에서 측정되었다. Positive column 영역보다 negative glow 영역에서 발생된 플라즈마 진동이 훨씬 더 높은 감도 변화와 더 큰 주파수를 보였다.
본 논문은 글로우방전 질량분석법(Glow Discharge Mass Spectrometry: GDMS)을 이용하여 구리 박막내의 미량 불순물의 농도분석과 음의 기판 바이어스에 대한 구리 박막내의 불순물의 농도변화에 대해서 고찰하였다. 구리 박막은 실리콘 기판 위에 비질량 분리형 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -50 V의 기판 바이어스를 걸은 상태에서 증착하였다. 전기를 통하지 않는 분석 샘플의 경우, 직류(DC) GDMS에 의한 분석시, 샘플 표면에서의 charge-up 효과에 의해 분석에 어려움이 있었지만, 본 실험에서는 간편하게 분석이 가능하도록 샘플을 알루미늄 포일(foil)로 감싸서 구리 박막으로부터 실리콘 기판 뒤의 샘플 홀더까지 전기적 접촉이 이루어지도록 하였다. 구리 타겟과 증착된 구리 박막들에 대한 GDMS 분석결과에 의해서, 전체적으로 박막내의 불순물의 양이 음의 기판 바이어스에 의해 줄어듦으로써 구리 박막의 전체 순도를 높일 수 있다는 것을 알게 되었다. 음의 기판 바이어스에 의한 불순물들의 농도변화는 각각의 불순물의 이온화 포텐셜의 차이에 의한 것으로, 박막 증착시 플라즈마내의 Penning ionization effect와 본 논문에서 제시한 이온화 과정에 의해 각 불순물의 농도변화가 설명되어질 수 있었다. 또한, 기판 위에서의 구리 이온들의 충격에 의한 cleaning effect도 박막내의 불순물의 농도변화에 기여했다고 판단된다.
방전을 이용한 화학반응기의 기본 모델은 관통형 속 빈 음극 방전셀을 응용하였다. 최근 글로우 방전은 원자분광학에 있어서 방출원으로서의 역할과 더불어 원자화 장치로서 점차적으로 그 연구의 범위를 넓혀가고 있으며, 미량분석, 철강분석, 표면 분석 등에 널리 사용되고 있으며 타 분석 기기와의 접목 등을 통하여 상당한 기술적 성과가 이루어지고 있다.1 또한 본 연구 이전에 기초적인 글로우방전의 성질과 방출 특성에 대해서도 여러 차례 재검토된 바 있어 본 실험에 활용할 수 있었다.2-3 지난 1993년에는 저온의 플라즈마를 이용하여 대기중의 유독가스의 처리에 대한 연구가 발표되었으며, 이 논문에 의하면 연속적인 공기의 흐름 하에서 직류 글로우 방전을 이용하면 유해성 가스인 SO2와 NO의 제거가 가능하다고 보고되었다.4 이를 바탕으로 본 연구에서는 안정적인 공기 플라즈마의 형성과 관통형 양, 음극관 안으로 모든 흐름공기가 음 글로우(Negative glow)영역을 통과하도록 고효율 반응기를 설계하였다. 현재 본 연구에서 디자인한 속 빈 음극관 형 글로우 방전은 경제성이 우수하며 사용하기 쉽다는 것 외에도 방출원 으로서의 장점도 제공함을 관찰하였다.
접촉 글로우방전 전기분해(CGDE)는 일반적인 전기분해와 다르게 높은 전압에서 전극과 전극을 둘러싼 전해질 사이에 글로우 방전에 의한 플라즈마가 형성돼 일어나는 전기분해다. 본 연구에서는 먼저 NaCl 용액에서 CGDE 거동을 파악하고 그리고 CGDE에 의한 후코이단의 저분자화에 대해 연구하였다. NaCl 전해질에서 CGDE 과정이 시작되면 전압 증가에 따라 글로우 방전이 활발하게 되고 그에 따라 전류밀도가 감소하고 온도가 내려갔다. 반응시간에 따른 후 코이단의 분자량 변화로부터 저분자화반응은 1차 반응속도 식을 따름을 보였다. CGDE에 의해 후코이단의 분자량이 처음의 약 1/40로 감소하였으며, CGDE 저분자화 과정에서 황산기 함량과 fucos 함량의 감소가 없었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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