• 제목/요약/키워드: 레이저 유기 형광법

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레이저 유도 형광을 이용한 플라즈마 쉬스 내의 전기장의 측정

  • 김혁;송재현;정재철;황기웅
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.258-258
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    • 2010
  • 레이저 유기 형광법은 비침투적인 방법으로 플라즈마를 진단할 수 있는 장점이 있다. 특히 헬륨 플라즈마 내에서 전기장이 존재하는 경우에 헬륨의 에너지 준위가 분리되는 STARK 효과를 이용하여 기판 부근에 발생한 쉬스 내의 전기장을 측정할 수 있다[1]. 그러나 플라즈마의 생성을 위한 RF 소스와 레이저 간의 위상이 동기화 되지 않는 경우엔, 그 결과 값의 보정이 필요하다. 외부의 전기장이 시변하는 경우에 각각의 위상에서 헬륨의 여기종이 느끼는 전기장의 세기는 다르다. 따라서 레이저가 어떤 타이밍에 입사되는 가에 따라 신호의 분리되는 정도가 달라지는데, 레이저와 외부 전기장의 위상을 동기화하지 않은 경우에는 관측된 신호는 각각의 위상에서 여러 가지로 분리된 신호가 더해진 합의 형태로 나타난다. 이는 외부에서 인가된 전기장의 가장 큰 값을 나타낸다고 알려져 있었다[2]. 그러나 레이저 유도 형광 신호는 넓게 분산을 가지므로 이는 보정되어야 한다. 본 연구에서는 각각의 위상에서 출력되는 형광 신호를 구하고 시간의 영역에서 1주기 동안 적분하여 실제로 관측될 레이저 유도 형광신호의 보정치를 계산하였다. 이를 실험적으로 검증하기 위해서 유도 결합 플라즈마 반응 챔버 내에서 플라즈마를 방전시킨 후에, 레이저 유도 형광법을 사용하여 기판 위에 생성된 쉬스 내의 전기장을 측정하였다. 그리고, 랑뮤어 프루브를 이용하여 벌크 플라즈마 내의 플라즈마 전압을 구하고, 이를 적분 상수로 삼아 쉬스 내의 전위 분포를 구하였다. 또한 기판에 인가되는 전압을 직접 측정하여 위에서 구한 전위 분포치와 보정을 한 후의 전위 분포치를 비교, 검토하여 보정치를 검증하였다.

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레이저 유기 형광법을 이용한 자기장이 인가된 유도결합플라즈마의 전기장 특성 연구

  • 송재현;김혁;정재철;황기웅
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.474-474
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    • 2010
  • 현재 반도체시장의 확장으로 인해서 기존의 300mm 웨이퍼에서 450mm의 웨이퍼를 사용하는 공정으로 변화하는 추세이다. 450mm 웨이퍼로 대면적 화되면서 기존 300mm 공정 때보다 훨씬 효율적인 플라즈마 소스 즉, 고밀도이고, 고균등화(high uniformity) 플라즈마 소스를 필요로 한다. 본 논문에서는 고밀도 플라즈마 소스인 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma ; ICP)에 축 방향의 약한 자기장을 인가시킨 자화된 유도결합형 플라즈마(Magnetized Inductively Coupled Plasma : MICP)[1]를 제안하여 기존 ICP와의 차이점을 살펴보았다. 실험 방법으로 레이저 유기 형광법(Laser Induced Fluorescence : LIF)[2]을 이용하여 플라즈마 쉬스(Sheath) 내의 전기장을 외부 자기장의 변화에 따라 높이별로 측정하고 그 결과로부터 쉬스의 전기적 특성을 살펴보았다. 플라즈마의 특성상 탐침이나 전극에 전압을 인가하면 그 주위로 디바이 차폐(Debye Shielding)현상이 일어나서 플라즈마 왜곡이 일어난다. 그렇기에 플라즈마, 특히 플라즈마 쉬스의 특성을 파악하기 위해서 레이저라는 기술을 사용하였다. 레이저는 고가의 장비이고 그 사용에 많은 경험지식(know-how)를 필요로 하지만 플라즈마를 왜곡시키지 않고, 플라즈마의 밀도, 온도, 전기장 등 많은 상수(parameter)들을 얻어 낼 수 있다. 또한 3차원적으로 높은 분해능을 가지고 있는 장점이 있다. 강한 전기장이 있는 곳에서 입자들의 고에너지 준위가 전기장의 세기에 비례하여 분리되는 Stark effect[3] 이론을 이용하여 플라즈마 쉬스내의 전기장을 측정하였다. 실험은 헬륨가스 700mTorr 압력에서 이루어졌다. 기판의 파워를 50W에서 300W까지 변화시키면서 기판에 생기는 쉬스의 전기장의 변화를 살펴보았고, 자기장을 인가한 후 동일한 실험을 하여 자기장의 유무에 따른 플라즈마 쉬스의 전기장 변화를 살펴보았다. 실험결과 플라즈마 쉬스의 전기장의 변화는 기판의 파워와 플라즈마 밀도에 크게 의존함을 알았다. 기판의 파워가 커질수록 쉬스의 전기장은 커지고, 기판에 생기는 Self Bias Voltage역시 음의 방향으로 커짐을 확인 하였다. 또한 자기장을 걸어주었을 경우 쉬스의 두께가 얇아짐으로써 플라즈마의 밀도가 증가했음을 확인 할 수 있었다.

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레이저에 의한 모의 진공차단기 내 구리입자들의 거동 계측 (Measurement of behaviour of Cu particles in simulated VCB using laser)

  • 최준영;전용우;하장호;김정배;박원주;이광식
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
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    • pp.543-546
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    • 2000
  • 본 논문에서는, 모의 진공차단기 내에서의 구리 증기입자의 공간적 및 시간적 밀도분포를 레이저유기형광법 (LIF)에 의해 계측하였다. 레이저 트리거 방전에 의해 생성된 어블레이션(ablation) 플라즈마에서의 구리입자를 324.75nm의 Nd:YAG 레이저를 이용하여 여기시키고, 이때 여기준위에서 기저준위로 천이할 때의 형광신호(510.55nm)를 분광기 및 광전자증배관을 이용하여 계측하였다. 음극점으로부터 넓은 각도를 가지고 전자가 튀어나오며, 넓은 범위에 걸쳐 전자나 이온이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한 음극으로부터 8mm ( x=0, y=8mm 진 위치에서 가장 강한 신호와, 2mm ( x=0, y=2mm 가장 약한 신호를 얻을 수 있었다.

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논 엘레멘트 믹서의 혼합 메커니즘에 관한 수치해석적 검토 (Numerical Analysis Study of the Mixing Mechanism of Non-element Mixer)

  • 유선호
    • 한국분무공학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.1-6
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    • 2015
  • Visualization of the mixing pattern in a non-element mixer was carried out using laser induced fluorescence(LIF) to evaluate characteristics of mixer consisting of the main flow pipe and branch flow pipes. The branch flows were injected periodically with the period $T_{in}$ normal to the main flow, and rhodamine B was mixed into the most upstream branch flow to visualize mixing pattern in the main flow pipe by LIF. The length of boundary line L of the LIF image was measured. In this study, a numerical analysis was performed to identify the mixing process of the non-element mixer, and the results were compared with experimental results. Each result was almost the same. When the number of branch flows is increased, the mixing pattern became complicated and was supposed to become chaotic. The length of boundary line L increased exponentially with an increase in the number of branch flows.

7 Diethylaminocoumarin (DEAC) 레이져 염료의 광물리적 파라미터, 광분해, 형광 소광 및 Convolutive Voltammetry (Photophysical Parameters, Photodecomposition, Fluorescence Quenching and Convolutive Voltammetry of 7-Diethylaminocoumarin (DEAC) Laser Dye)

  • El-Daly, S.A.;El-Hallag, I.S.
    • 대한화학회지
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    • 제54권1호
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    • pp.13-22
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    • 2010
  • 7 diethylaminocoumarin (DEAC) 레이저 염료의 광물리적 특성들을 다양한 용매에서 측정하였다. DEAC의 방출 스펙트럼은 양이온성(CTAC) 미셀과 음이온성(SDS) 미셀에서 측정하였고, 레이저 파라미터는 아세톤, 다이옥산, 에탄올 및 dimethylforamide (DMF)과 같은 여러 가지 용매에 대하여 계산하였다. DEAC의 광반응성은 366 nm 빛을 사용하여 $CCl_4$ 용매에서 연구하였고, 광화학 수득률 (${\Phi}_c$)과 속도 상수(k)도 결정하였다. picric acid (PA), tetracyanoethylene (TCNE), 7,7,8,8-tetracynoquinonedimethane (TCNQ)등의 유기 수용체와 DEAC의 상호 작용에 대한 연구는 acetonitrile ($CH_3CN$) 용액에서 형광을 측정하므로 써 수행하였다. DEAC의 전기화학적 연구는 백금 전극을 사용하여 0.1 mol/L tetrabutyl ammonium perchlorate (TBAP)/$CH_3CN$ 용액에서 순환 전류-전압법, convolutive voltammetry 및 디지털 시뮬레이션을 조합하여 수행하였고, 전기화학 파라미터도 결정하였다.

배기가스 플라즈마에서의 레이저유기형광법(LIF)에 의한 $NO_x$ 계측 ($NO_x$ Measurement of Exhaust Gas plasma by Laser Induced Fluorescence Spectroscopy)

  • 전용우;하장호;박원주;이광식;최상태;윤영대
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 1999년도 학술대회논문집-국제 전기방전 및 플라즈마 심포지엄 Proceedings of 1999 KIIEE Annual Conference-International Symposium of Electrical Discharge and Plasma
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    • pp.95-98
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    • 1999
  • This paper describes preliminary discussions on spatial distribution of NO density, which is mostly contained in simulated NOX exhaust, between a wire-cylinder geometry discharge gaps by using Laser Induced Fluorescence(LIF) Spectroscopy. Spatial distribution of NO density will be measured with varying NO concentrations from 166 to 644[ppm] and diameters of central electrode from 6 to 10mm. Pulsed Nd:YAG laser, Optical Parametric Oscillator(OPO), and Frequency Doubler are used to excite NO molecules to their excited state.

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디젤배기가스의 레이저유기형광법에 의한 NOx 계측 (NOx Measurement of Diesel Exhaust Gas by Laser Induced Fluorescence)

  • 전용우;최준영;하장호;박원주;이광식;최상태;윤영대
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 E
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    • pp.2256-2258
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    • 1999
  • This paper describes preliminary discussions on spatial distribution of NO density, which is mostly contained in simulated NOx exhaust, between a wire-cylinder geometry discharge gaps by using Laser Induced Fluorescence(LIF) Spectroscopy, Spatial distribution of NO density will be measured with varying NO concentrations from 166 to 644 [ppm] and diameters of central electrode from 6 to 10mm. Pulsed Nd:YAG laser. Optical Parametric Oscillator(OPO), and Frequency Doubler are used to excite NO molecules to their excited state.

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