• 한국방사선학회논문지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.101-106
• /
• 2018

다층박막거울은 높은 반사 효율로 엑스선을 단색화 하는데 많이 사용되고 있다. 반사되는 엑스선의 파장은 두께주기와 입사각도에 의해 결정되고, 반사율은 층수와 표면 거칠기에 크게 의존하게 된다. 다층박막거울은 중원소와 경원소가 번갈아 적층되어 있는 구조로 되어 있으며 각 계면에서의 거칠기를 고려해야 한다. 본 논문에서는 두께 변화 W/Si 다층박막거울에서 계면 거칠기와 상호확산을 동시에 고려하여 반사율을 조사하였다. 두께 변화 다층박막거울은 균일한 다층박막거울에 비해 반사율은 감소하나 각도 및 에너지 반치폭이 넓은 특징을 보였으며, 상호확산에 따른 반사율의 저하가 크게 증가하였다. 이론적인 설계값에 가까운 반사율을 획득하기 위해서는 다층박막거울을 제작 할 때 나타나는 상호확산의 효과를 고려하여 설계함으로써 목적에 부합하는 최적의 다층박막거울을 설계하고 제작할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.17-22
• /
• 2018

다층박막거울은 규소나 게르마늄과 같은 단결정 회절소자를 대체할 수 있는 광학소자로 수 나노미터 두께의 인공적인 회절 평면을 갖는다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울에서 박막의 두께 변화에 따른 첫 번째 브래그 각도 및 반사율 저하를 조사하였다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울은 $0.55^{\circ}$ 및 17.5 keV에서 최대 반사율을 나타내도록 설계되었고 72.67%의 반사율을 보였다. 텅스텐 및 규소의 박막 두께가 동일하게 변화되었을 때 첫 번째 브래그 각도의 변화 및 반사율 저하가 관찰되었다. 다층박막거울에서 텅스텐 박막중 하나의 층에서만 두께 변화가 있을 때는 반사율의 변화는 없지만 포락선의 요철이 관찰되었다. 무작위적인 가우시안 두께 변화에서도 반사율 저하가 관찰되었다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울에서 두께 변화에 따른 반사율의 저하를 통해 제작되는 다층박막거울의 공차를 예측할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.23-28
• /
• 2009

단색 엑스선은 적은 방사선 피폭으로 대조도가 높은 의료영상을 만들 수 있다. 엑스선 튜브와 다층박막 거울을 결합하면 높은 플루언스의 단색 엑스선을 얻을 수 있다. 몰리브덴(Mo) 타깃을 갖는 엑스선 튜브에서 Mo 특성방사선(17.5keV)을 높은 반사율로 획득하기 위한 W/C 다층박막 거울의 최적화를 수행하였다. 반사율이 최대가 되는 조건에서 두께주기와 두께비를 결정하였다. 최적 설계된 다층박막 거울에 대한 두께주기와 브래그 정렬에 대한 공차를 구하였다. 증착(deposition) 공차 0.2nm와 회전정렬 공차 ${\pm}0.01^{\circ}$에서 이론 반사율의 85% 이상에 해당하는 반사율이 얻어질 수 있다. 다층박막 거울을 이용하면 높은 플루언스의 특성방사선을 얻어 낼 수 있기 때문에 의료영상 획득 장치에 많이 사용될 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제33권3호
• /
• pp.179-184
• /
• 2010

나노 공간분해능을 갖는 영상을 얻기 위한 경엑스선 현미경 시스템에서는 단색 엑스선이 요구된다. 엑스선관에서 발생되는 화이트 빔으로부터 8.4 keV의 텅스텐 $L_{\alpha}$ 특성방사선을 84% 이상 반사시킬 수 있는 5.65 nm의 단위막 두께를 가지는 C/W 다층박막 거울을 설계하였고, 이온빔 스파터링 장치를 이용하여 $50{\times}50\;mm$ 크기로 제작하였다. 제작된 C/W 다층박막 거울은 99.5% 이상의 균일도(Uniformity)를 가지며, TEM 사진을 이용해 그 구조를 확인하였다. 8.05 keV의 구리 특성방사선을 광원으로 하는 엑스선 반사율 측정 장치를 이용한 다층박막 거울의 반사율을 측정함으로써 C/W 다층박막 거울의 8.4 keV에서의 반사율을 예상할 수 있었다. 제작된 C/W 다층박막 거울과 엑스선관을 이용하여 8.4 keV의 특성방사선을 획득함으로써 단색 엑스선을 획득하였다. 이때의 반사율은 77.1%였고, 단색 엑스선의 반치폭은 0.21 keV이었다. 엑스선관에서 높은 효율로 단색 엑스선을 획득할 수 있어 실험실 규모의 경엑스선 현미경 장치의 광원으로써 사용될 수 있는 가능성을 확인하였고, 다층박막 거울의 단위막 두께를 수 나노미터로 제작한다면 17.5 keV의 몰리브덴 특성방사선에 해당하는 단색 엑스선을 얻어 유방촬영에도 적용할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.69-75
• /
• 2020

다층박막 거울은 산업뿐만 아니라 의료 분야에서도 사용되고 있다. 층수가 40인 W/C 다층박막 거울의 성능을 평가하기 위해 엑스선회절분석기로 엑스선반사율을 측정하였다. 40층의 각 층에 대해 두께, 밀도, 계면거칠기를 획득하기 위하여 유전 알고리즘이 사용된다. 기존의 균일 무작위 선택을 하면 해가 수렴하지 않거나 수렴하더라도 오차가 커지는 문제가 발생하여 개선이 요구되었다. 유전 알고리즘의 적합도를 계산하는 시간을 단축하기 위해 C/C++로 병렬 프로그래밍하였다. 제작된 유전 알고리즘은 세대수의 증가와 개체군의 증가에 대해 선형적인 시간 증가를 보여 우수한 scalability를 보였다. 유전 알고리즘의 선택을 균일과 가우시안 무작위를 1:1로 하여 해의 수렴을 보다 안정적으로 개선하였다. 개선된 유전 알고리즘은 다층 박막 거울과 같이 층의 개수가 수십 층 이상이 되는 시료의 각 층의 특성을 파악하는데 적용할 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.118-118
• /
• 2013

DMM은 방사광가속기의 백색광으로부터 단색광을 추출하기 위해 두 개의 다층 박막 (multilayer) 거울을 사용하는데, 첫 번째 거울은 Bragg 반사를 통해 분광을 하여 단색광을 생산하는 용도이고, 두 번째 거울은 이 단색광을 반사시켜 지면과 평행하게 출사되게 하기 위함이다. 일반적으로 사용되는 DCM (Double Crystal Monochromator)과의 차이점은, Bragg 반사를 위해 DCM에서는 결정을 사용하는 반면 DMM은 밀도차이가 많이나는 두 종류의 물질을 교대로 쌓아 올린 다층 박막을 사용한다는 것이다. 다층 박막의 주기가 곧 Bragg 반사에서의 d-spacing이 되며, X-선 분광의 목적으로 사용되는 d-spacing은 10-50 $\AA$ 사이이다. DCM이 0.01% 대의 우수한 에너지 분해능을 보이는데 비해, DMM은 1% 정도이다. 이 때문에 출사광의 밝기가 DCM에 비해 100배 밝은 특징이 있어서 에너지 분해능보다 광량이 더 중요한 응용에서 DMM이 사용된다. X-선 영상이나 방사선치료가 바로 이러한 응용에 해당한다. DMM은 포항가속기연구소와 (주) 벡트론에서 공동 설계하였으며, (주)벡트론에서 제작하였다. 그림 1에 DMM의 외형과 내부 구조를 나타내었다. Bragg 각의 조절 범위는 0.24-0.9도 이다. 입사광과 출사광의 수직 방향 offset을 10 mm로 유지하기 위해 두 번째 다층 박막이 수평방향으로 1,000 mm 가량 이동할 수 있어야 한다. 이를 위해 두 대의 고니오미터 stage를 사용하여 각각 첫 번째 및 두 번째 다층 박막의 위치와 방향을 제어한다. 첫 번째 다층 박막을 제어하는 고니오미터 stage는 하부가 전체 프레임에 고정되어 있고, 이 고니오미터의 회전축에서 Bragg 각을 조절한다. 두 번째 다층 박막을 제어하는 고니오미터 stage는 높이방향과 수평방향으로 이동이 가능하다. 다층 박막의 pitch는 고니오미터의 회전축에서 조절한다. 그리고 tilt stage를 사용하여 다층 박막의 roll을 조절한다.

• 한국광학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.139-146
• /
• 2015

본 논문에서는 유전체 다층 거울을 이용해 구성된 파브리-페롯 미소공진 구조가 유기발광다이오드(OLED)의 광효율에 미치는 영향을 유한차분 시간영역법과 광선추적법을 결합해 분석하였다. SiN과 $SiO_2$ 층을 교대로 쌓아 구성한 유전체 다층박막의 적용은 미소공진 효과를 강화시켜 OLED의 발광 스펙트럼의 협소화를 유도하였고 광추출효율도 수 % 증가하였다. 유전체 다층박막의 두께를 최적화함으로써 특정 파장에 대해 미소공진 효과를 일으킬 수 있었고 이는 OLED 발광색의 순도를 증가시키는데 활용될 수 있다. 광추출효율을 극대화하는 전자수송층의 최적 두께는 발광파장에 따라 달라졌는데, 이는 유기층 물질이 보이는 굴절률의 분산 때문인 것으로 생각된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
• /
• 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
• /
• pp.180-181
• /
• 2000

일반적으로 광통신이나 고출력 레이저에 사용되는 광학 소자들 중 고반사율의 거울은 특정 파장과 특정 각도에 대해서만 민감하도록 설계되어 있다. 이것을 여러 파장의 빛을 여러 각도로 입사시키더라도 높은 반사율을 얻는다면, 소자의 효율을 향상시키는데 상당한 효과를 볼 수 있다. 은이나 알루미늄의 금속박막으로 제작되는 금속 거울은 제작하기 쉽고 입사파장과 금속의 재질에 관련되어 90 %이상의 반사율을 갖지만, 특정한 각도에서는 빛이 금속 내에 있는 자유 전자들에 의해 상당량 흡수되어 버린다. 따라서 금속 거울은 에너지의 손실이 적어야 하는 광통신이나 고출력 레이저와 같은 응용분야에는 사용될 수 없다. 이러한 흡수가 거의 없는 유전체 거울은 고굴절률과 저굴절률의 층이 λ$_{0}$/4의 광학 두께를 가지고 주기적으로 반복되는 구조를 갖는다. 이러한 λ$_{0}$/4 유전체 다층 박막계는 1-차원 photonic 결정 구조와 동일하게 다룰 수 있는데, 1-차원 photonic 결정 구조가 모든 입사각도에 대해서 전방향 반사를 보인다는 것을 이론과 실험적으로 증명하였다[1-3]. (중략)

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제4권4호
• /
• pp.33-36
• /
• 2010

고 에너지 X선을 이용하는 응용에서 다층박막 거울은 매우 유용하다. 고 에너지 X선은 매우 짧은 다층박막 두께주기를 요구한다. 두께주기가 수 나노미터로 매우 짧기 때문에 다층박막을 형성하는 층들은 서로 계면 거칠기나 상호확산에 영향을 준다. 3.25nm의 두께주기를 갖는 C/W 다층박막 거울에서 1nm의 탄소 층의 특성을 살펴보았다. 탄소의 두께가 1nm로 매우 얇아도 텅스텐과 탄소의 층들은 매우 균일하게 증착되었으며, 탄소층은 미세구조가 없는 미정질 구조를 보였다. 투과전자현미경의 회절 영상을 통해서 텅스텐과 탄소의 상호확산이 발생했다는 것을 알수있었다.

• 한국광학회지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.11-15
• /
• 1992

본 연구에서는 집적 거울 etalon에서 spacer층에서의 흡수율과 다층박막의 경계에서 발생되는 산란 손실 그리고 입사빔의 focusing등에 의한 효과를 해석한다.