이온빔 소스는 반도체 및 디스플레이 공정에 있어, 표면 에칭 및 증착 등 여러 응용 분야에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에 사용된 원형 이온빔 소스는 선형 이온빔 소스의 가장자리에서의 특성 분석을 위해 제작되었으며, 높은 직류전압과 자기장 공간에서 플라즈마를 방전시키고 발생된 이온들을 가속시켜 높은 에너지의 이온빔을 발생시킨다. 이온빔 특성 분석을 위해 전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 개발하였다. 전위지연 탐침은 격자판에 전압을 인가하여 선택적으로 이온을 수집하고, 이온의 에너지분포함수를 측정한다. 패러데이 탐침은 이온 수집기와 가드링으로 구성되어 수집기 표면에 일정한 플라즈마 쉬스를 형성하여 정확한 이온전류밀도를 측정한다. 본 연구에서는, 아르곤 기체를 이용하여 기체유량(8~12 sccm) 및 방전전압(1~2 kV)에 따라 방전전류 16~54 mA, 소모전력 16~108 mW의 특성을 보였다. 운전압력은 0.4~0.54 mTorr이며, 이온소스로부터 18 cm 거리에서 이온전류밀도와 이온에너지분포를 측정하였다. 또한, 중공음극선을 이용하여 인위적으로 전자를 이온 소스에서 발생된 플라즈마에 공급하고 이온빔 및 플라즈마의 특성 변화를 위 시스템에서 분석하였다.
우리에게 잘 알려져 있지 않은 강장동물 히드라는 뛰어난 세포 분열 능력을 가지고 있다. 출아(무성생식)를 하면서도 환경에 따라 유성생식을 하기도 하는 몇 안 되는 생물 중 하나인 히드라는 재생능력이 강하여 몸의 200분의 1만 잘려도 재생을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 히드라의 재생능력을 높은 에너지인 플라즈마에 노출시켜 보았다. 플라즈마는 열, 빛, 화학 활성종, 이온, 전자를 발생하며 이 중 열 및 화학적 자극을 중심으로 관찰하였다. 생물이 수용할 수 있는 열에너지를 넘게 받는다면 그 성질이 변하는 점을 이용해 액체 방전소스를 이용하여 플라즈마의 열적인 효과를 주었고, DBD소스로는 약 염기를 띠는 라디칼(활성종)용액을 배양액으로 만들어 히드라에게 배양시켜 히드라의 생장능력 변화를 알아보았다. 생장능력의 변화는 히드라의 개체 수를 통해 관찰하였다. 플라즈마를 발생시키는 소스는 다양하며 그 중 이번 실험에서는 액체 방전 소스와 DBD를 이용하였다. 액체방전 소스는 누전을 막기 위해 세라믹 관에 금속선을 넣어 고전압을 인가하여 방전하였고, DBD(Dielectric Barrier Discharge의 약어)는 유전체 장벽을 이용하여 기체를 방전시키는 방식이다. DBD는 주로 살균 용도로 연구 중이며, DBD는 주변 기체들을 반응시켜 라디칼을 상당히 만들어 낼 수가 있다. 한편, 생물학에서 주목 받고 있는 히드라는 200분의 1만 잘려도 재생이 되는 재생능력을 갖고 있다. 히드라의 이러한 생장 및 재생속도는 생체모방 기술로도 주목을 받고 있다. 이번 실험은 최근 연구되고 있는 플라즈마의 효과를 히드라에 적용한 것으로 플라즈마의 간접적인 영향이 히드라에 어떠한 영향을 줄 것인지 알아보았다. 간접적인 영향으로는 크게 열적인 요인과 화학적인 요인으로 나누어 관찰하였다. 실험을 통해 히드라의 변화를 알아보고 그 결과가 실용가능한지를 알아보고자 한다.
본 연구는 기존에 제안한 방전 AND gate PDP의 문제점을 개선한 연구결과로서 AND gate를 구성하는 DC 방전의 극성을 반대로 설계하여 인접 주사전극에 대한 cross talk 문제를 개선하였다. 또한 기존의 AND gate의 동작이 공간전하에 의한 방전의 비선형성에 의존한 것과는 달리 본 연구에서 제안한 AND gate는 방전 회로에 따라 인가전압이 변화하는 것을 이용한 NOT 논리를 AND gate에 부가하여 동작이 한층 안정해 졌다. 실험 결과4개의 수평 주사전극에 대해 선택적인 어드레스 방전이 가능하였으며 각각 34V와 70V의 AND 방전 및 Data 방전의 동작마진을 얻을 수가 있었다.
초음속 유동에서의 공기 방전에 대한 기체 (회전) 온도를 측정하는 과정이 자세하게 소개되었다. 초음속 유동에서는 직접적인 온도 측정이 어려우므로 질소 분자 이온 스펙트럼의 광학적 발광 분광법을 이용하는 비침투 방식의 측정법이 사용되었다. 질소 분자 이온의 발광 스펙트럼 구조를 이해하기 위하여 발광선의 세기를 나타내는 관계식들에 대한 자세한 설명이 소개되었다. 유도된 발광 스펙트럼의 표현식을 이용하여 질소 이온의 first negative system을 구현하였고 실험으로 측정된 스펙트럼과 비교하였다. 합성 스펙트럼과 측정된 스펙트럼들은 밴드 스펙트럼 전 범위에 걸쳐서 6-8%의 상대오차 이내로 서로 일치함을 보여주었다. 마하 3의 초음속 경계층에서 25 mA의 직류 방전에 의한 기체 온도 분포 곡선을 측정한 결과 온도값이 최대 약 350 K인 선형적인 변화를 보여주었다.
본고에서는 기체중에서 전자의 전이과정을 관찰하기 위하여 많이 적용되어지는 방법에 대해서 기초적인 사항만 언급을 하였으나 이러한 technique를 사용함으로써 전하의 공간적인 분포상태를 파악할 수 있으며 avalanch의 전자나 이온의 이동으로 인하여 외부회로에 전류를 발생시키는데 이것은 amplifier와 oscilloscope에 의하여 측정을 할 수 있다. 또한 인가한 전계의 작용으로 전자가 양극으로 이동할 때 충돌전리작용에 의하여 새로운 전자를 생성할 뿐만 아니라 여기방사작용에 의하여 광자를 생성시킨다. 이러한 광자는 photomultiplier나 image-intensifier를 사용하므로써 감지할 수 있다. 이러한 결과로부터 우리는 전이현상의 기본적인 Data 즉 전자, 양이온 및 음이온의 이동속도, 전리계수 .alpha.와 부착계수 .eta.등을 유도할 수 있다.
한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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pp.3-8
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1990
방전여기 방식의 KrF 엑사이머 레이저의 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 개발하여 방전중의 KrF 형성, 탈여기 및 흡수채널에서 완충가스의 영향을 이론적으로 해석하였다. 생성효율은 Ne 완충가스에서 He보다 2.2배 정도 높았으며, KrF의 탈여기는 He과 Ne 완충가스에서 각각 50%, 30% 정도의 비율을 차지하였다. 그러나 흡수 과정에서는 완충가스의 영향이 크지 않은 것을 알 수 있었다.
고압 나트륨-수은 방전에서 파인 D선의 파란 날개아 빨간 날개 최대값의 이동과 분압 사이의 관계들을 나타내는 식을 유도했고 이식으로 실험을 해서 타당성과 유용성을 검증했다. 반데르 왈스 모델이 나트륨과 수은 원자 사이의 상호작용에 대한 계산으로서 사용된다. 모노크로메타로부터 쉽게 측정되어지는 변수 (빨간 날개 최대값의 이동과 파란 날개 최대값의 이동)로부터 나트륨-수은 방전에서의 나트륨, 수은 압력을 구하는데 유용하고 편리한 식을 유도하였고 이를 이용하여 400W 나트륨등의 나트륨 분압을 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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