• Analytical Science and Technology
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• v.26 no.4
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• pp.235-244
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• 2013

Detection of halogens using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) in open air is very difficult since their strong atomic emission lines are located in VUV region. In NIR region, there are other emission lines of halogens through electronic transitions between excited states. However, these lines undergo Stark broadening severely. We report the observation of the emission lines of halogens in laser-induced plasma (LIP) spectra in NIR region using a helium gas flow. Particularly, the emission lines of iodine at 804.374 and 905.833 nm from LIPs have been observed for the first time. In the helium ambient gas, Stark broadening of the emission lines and background continuum emission could be suppressed significantly. Variations of the line intensity, plasma temperature, and electron density with the helium flow rate was investigated. Detection of chlorine and bromine in flame retardant of rubbers was demonstrated using this method. Finally, we suggest a pulsed helium gas jet as a practical and ecomonical helium gas source for the LIBS analysis of halogens in open air.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1457-1458
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• 2006

좁은 공간에 고출력 고에너지 레이저를 집속할 때 발생하는 고밀도, 고에너지 플라즈마 연구는 상태방정식, 실험실 천체물리, 전자가속 둥 기초 분야 뿐 아니라 X-선 및 극자외선 광원 개발, 원전 유지보수 등 다양한 산업 활용 분야를 갖고 있어 최근 미국, 프랑스, 일본, 중국 등 선진강대국에서 크게 주목 받고 있는 연구 분야이다. 한국원자력연구소는 물리나 광학의 원천기술 뿐 아니라 미래 산업에 파급효과 큰 플라즈마 기반 연구를 위하여 1 kJ급 고에너지 Nd:Glass 레이저 시설을 구축하고 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.44 no.9
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• pp.789-795
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• 2016

Laser-induced combustions and explosions generated by high laser irradiances were explored by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The laser used for target ablation is a Q-switched Nd:YAG laser with 7 ns pulse duration at wavelength of 1064 nm laser energies from 40 mJ to 2500 mJ ($6.88{\times}10^{10}-6.53{\times}10^{11}W/cm^2$). The plasma light source from aluminum detected by the echelle grating spectrometer and coupled to the gated ICCD(a resolution (${\lambda}/{\Delta}{\lambda}$) of 5000). This spectroscopic study has been investigated for obtaining both the atomic/molecular signals of aluminum-oxygen and the calculated ambient condition such as plasma temperature and electron density. The essence of the paper is observing specific electron density ratio which can support the processes of chemical reaction and combustion between ablated aluminum plume and oxygen from air by inducing high laser energy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.232-232
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• 1999

교류형 플라즈마 방전 표시기(AC Plasma Display Panel, AC PDP)에 사용되는 플라즈마는 그 부피가 너무 작아서 플라즈마에 변화를 일으키지 않고 그 물성을 관측하기란 쉬운일이 아니다. 그래서 주로 PDP 내의 물성을 관측하는 데 시뮬레이션에 의존하게 된다. 그 물성중에 PDP내의 전계 분포에 대한 정보는 방전의 형성 및 소멸에 대한 많은 단서를 제공하고 있다. 특히 AC PDP의 경우, 유전체에 형성되는 벽적하(wall charge)가 방전의 형성 및 PDP 구동에 중요한 역할을 하는데, 이는 PDP 내의 전계 분포를 살펴봄으로써 대략 예측할 수 있다. 본 연구에서는 시뮬레이션에 의존하지 않고, 직접 레이저 유도 형광법을 이용하여 AC PDP 내의 전계를 측정하였다. 방전 가스인 헬륨(He)의 에너지 준위는 전계의 크기에 따라 에너지 준위가 변화하여, Rydberg(n$\geq$8) 준위가 여러 개의 준위로 나누어지는 현상이 일어나는데, 이를 Stack 효과라고 한다. 따라서 전계의 세기가 커짐에 따라서 각 준위와 준위 사이 값(splitting)이 커지는데, 이를 이용하면 전계를 측정할 수 있다. 즉, 헬륨 원자를 여기시키는 레이저 파장을 변화시키면서 관측되는 레이저 유도 형광 신호를 관측하면, 준위의 splitting을 관측할 수 있다. 본 연구에서는 PDP 내의 전계의 시간적 변화를 관측하였다. 50%, 40kHz의 구형파를 PDP의 두 전극에 가하였을 때, 플라즈마가 켜진 상태뿐만 아니라 플라즈마가 꺼진 후에도 전계에 의한 Splitting 신호가 관측이 되었는데, 전계로 환산하였을 때, 그 값은 대략 수 kV/cm의 값을 갖았는데, 이는 wall charge에 의한 값으로 사료된다.결과로 생각되어진다.플라즈마의 강도값을 입력하여 플라즈마의 radiation을 검출하고, 스퍼터링 공정중 실질적인 in-situ 정보로 이용하였다. PEM을 통하여 In/Sn의 플라즈마 강도변화를 조사하였다. 초기 In/Sn의 플라즈마 강도(intensity)는 강도를 100하여, 산소를 주입한 결과, plasma intensity가 35 줄어들었고, 이때 우수한 ITO 박막을 얻을 수 있었다. Pulsed DC power를 사용하여 아크 현상을 방지하였다. PET 상에 coating 된 ITO 박막의 표면저항과 광투과도는 4-point prove와 spectrophotometer를 이용하여 분석하였고, AES로 박막의 두께에 따른 성분비를 확인하였다. ITO 박막의 광투과도는 산소의 유량과 sputter 된 In/Sn ion의 plasma emission peak에 따라 72%-92%까지 변화하였으며, 저항은 37$\Omega$/$\square$ 이상을 나타내었다. 박막의 Sn/In atomic ratio는 0.12, O/In의 비율은 In2O3의 화학양론적 비율인 1.5보다 작은 1.3을 나타내었다.로 보인다.하면 수평축과 수직축의 분산 장벽의 비에 따라 cluster의 두께비가 달라지는 성장을 볼 수 있었고, 한 축 방향으로의 팔 넓이는 fcc(100) 표면의 경우 동일한 Ed+Ep값에 대응하는 팔 넓이와 거의 동일한 결과가 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 이러한 비대칭적인 모양을 가지는 성장의 경우도 cluster 밀도, cluster 모양, cluster의 양 축 방향 길이 비, 양 축 방향의 평균 팔 넓이로부터 각 축 방향의 분산 장벽을 얻어낼 수 있을 것으로 보인다. 기대할 수 있는 여러

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.28 no.5
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• pp.699-703
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• 2004

레이저 용접 기술은 종래의 기법에 비해 용접변형을 최소화하면서 고속용접이 가능하기 때문에 여러 분야에서 다양하게 적용되고 있다. 주로 전자, 자동차 부품 등의 용접 분야에 적용이 되고 있으나 고출력 레이저의 안정화. 와이어 첨가 레이저 용접. 레이저 아크 하이브리드 용접. 레이저 플라즈마 하이브리드 용접 등의 다양한 기술이 개발되면서 중공업. 조선 산업 분야 등에서도 적용이 확대되고 있다. 선박생산 분야에서 경량화와 생산성 증가 등의 목적으로 생산라인에 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접을 적용하고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.568-568
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• 2013

현재 태양전지 도핑 공정은 퍼니스와 레이저 도핑공정이 주요공정으로 사용되고 있다. 퍼니스 도핑 공정은 POCl3 가스를 도펀트로 사용하여 확산 공정으로 진행한다. 퍼니스 도핑공정은 고가의 장비와 유독 가스사용으로 인한 처리 문제, 웨이퍼의 국부적인 부분에 고농도 도핑을 하는데는 제한적이다. 레이저를 사용한 선택적 도핑의 경우 고가의 레이저장비가 요구되어진다. 본 연구는 기존 도핑공정 문제점을 보완한 저가이면서 새로운 구조의 대기압 플라즈마 제트를 개발하였고, 이를 통한 인산을 사용하여 선택적 도핑에 관한 연구를 하였다. 대기압 플라즈마 제트는 Ar 가스를 주입하여 저주파(1 kHz~100 kHz) 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 구조로 제작하였다. 웨이퍼는 태양전지용 P-type shallow 도핑된(120 Ohm/square) 웨이퍼를 사용하였고, 도펀트는 스핀코터를 사용하여 도포를 하였다. 인산의 농도는 10%, 50%, 85%를 사용하였다. 플라즈마 발생 전류는 70 mA, 120 mA에서 실험을 하였다. 대기압 플라즈마 처리시간은 30 s, 90 s, 150 s 처리하여 도핑공정을 진행하였고, 도핑 프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy)측정을 통하여 분석을 진행하였다. 도펀트의 농도와 전류가 높아짐에 따라서, 도핑 처리시간이 길어짐에 따라서 도핑 깊이가 깊어짐을 확인하였다. 도핑 프로파일을 분석하여 Effective carrier lifetime을 얻었으며, 도펀트 농도가 증가하거나 도핑 처리시간이 길어짐에 따라서 Effective carrier lifetime 낮아짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.38-38
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• 2010

낮은 세기의 레이저와 정지한 전자가 반응하면 전자는 레이저 전기장 세기에 비례하여 가속되며 레이저의 파장과 같은 파장의 빛을 낸다. 반면, 레이저의 세기가 일정 수준을 넘으면 전자의 속도가 빛의 속도에 가까워지게 되어 가속이 둔화되는 현상이 나타나며, 더 이상 전기장의 세기와 가속도가 비례하지 않게 된다. 이러한 비선형적인 전자의 운동이 레이저 기본 파장의 조화파(harmonic)를 발생시키는데, 이를 상대론적 비선형 톰슨 산란(relativistic nonlinear Thomson scattering, RNTS)이라고 한다. 단일 전자를 가정한 경우 RNTS에 의해 아토초($10^{-18}$ 초) 길이의 X선 펄스가 발생하는 것이 시뮬레이션 연구를 통해 잘 알려졌다. [1] 그러나, 실제 실험에서 적용할 수 있는 것은 단일 전자가 아니라 고체, 플라즈마, 전자 빔 등의 전자 덩어리이다. 전자덩어리를 구성하는 각각의 전자가 아토초 펄스를 발생시더라도 각각의 펄스 간에 결맞음(coherence) 조건이 맞지 않으면 아토초 펄스는 발생되지 않는다. 또한, 강한 세기의 펄스를 얻는데도 결맞음은 중요하다. 이 연구에서는 결맞음 조건으로 얇은 타깃에 대한 거울 반사 조건, 즉 레이저가 얇은 타깃에 입사되며 거울의 반사 조건을 만족하는 위치에 검출기(detector)를 위치시키는 방법을 제안하였다. 박막이 충분히 얇을 경우 각각의 전자에 대하여 레이저가 발사되어 타깃에 맞고 검출되기까지의 시간이 거의 일치하게 된다. 거울 반사 조건에 의한 아토초 펄스 발생은 particle-in-cell 방법을 통한 시뮬레이션으로 검증되었다. 결맞음 조건을 위한 얇은 타깃으로는 박막과 나노선 배열(nanowire array)을 사용하였다. 전자들 간의 쿨롱(Coulomb) 힘은 결맞음이 유지되는 것을 방해하는데, 박막에 비해 나노선 배열이 쿨롱 힘의 영향을 적게 받기 때문에 결맞음이 더 잘 유지된다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.31 no.3
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• pp.125-133
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• 2020

An innovative method for separating overlapping latent fingerprints, using laser-induced plasma spectroscopy (LIPS) combined with multivariate analysis, is reported in the current study. LIPS provides the capabilities of real-time analysis and high-speed scanning, as well as data regarding the chemical components of overlapping fingerprints. These spectra provide valuable chemical information for the forensic classification and reconstruction of overlapping latent fingerprints, by applying appropriate multivariate analysis. This study utilizes principal-component analysis (PCA) and partial-least-squares (PLS) techniques for the basis classification of four types of fingerprints from the LIPS spectra. The proposed method is successfully demonstrated through a classification example of four distinct latent fingerprints, using discrimination such as soft independent modeling of class analogy (SIMCA) and partial-least-squares discriminant analysis (PLS-DA). This demonstration develops an accuracy of more than 85% and is proven to be sufficiently robust. In addition, by laser-scanning analysis at a spatial interval of 125 ㎛, the overlapping fingerprints were separated as two-dimensional forms.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.3
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• pp.515-520
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• 2009

In this paper, the monitoring system was developed measuring the light signal emitted from the plasma in aluminum laser welding. Spectrum of plasma was measured using a spectrometer, and the photodiode was selected based on the spectrum analysis. The sensor signals for various welding conditions could be obtained, the characteristic of signal was closely related to the intensity and stability of plasma through mean value of signal and FFT analysis. The reason of signal fluctuation was behavior of plasma and keyhole and it was also connected with the surface bead shape of weld.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 1991.06a
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• pp.80-80
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• 1991

1 GW급 옥소레이저를 직경과 깊이가 각각 0.5 mm에서 1.5 mm 사이에 있는 12 종류의 몰리브덴(Mo, Z=42) 홈 표적에 집속시켜서 발생하는 X-선의 세기를 측정하였다. 이때의 X-선 세기를 평면 표적의 경우와 비교하여 홈 표적에서의 효과를 조사하였다. X-선의 세기는 20 A 이하의 단파장을 통과시키는 필터뒤에 X-선 두어 측정하였으며 홈 표적에서의 X-선 세기는 평면 표적의 약 2 배가 됨을 보았다. 이 결과는 홈 표적에서의 플라즈마 감금효과에 의해 정성적으로ㅅ 성명 되었다.