• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.242-242
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• 1999

상대론적 전자빔 발생장치(300kV, 40kA, 60ns)를 통하여 발생하는 전자빔은 진공 중에서 공간전하한계전류값을 갖게 되어 진행이 어렵다. 이런 전자빔의 전파특성을 향상시키기 위하여 여러 가지 방법들이 실험되어졌다. 본 실험실에서 수행한 실험은 전자빔의 진행해나가는 도파관 속에 국부적인 plasma channel을 형성시키고 이에 따른 전자빔의 전파율의 향상을 유도하였다. 이때 형성되는 높은 에너지의 이온빔을 관찰하고 이온 전류밀도에 따른 전자빔의 수송효율사이의 관계를 관찰하였다. 전류밀도의 증가는 여러 가지로 응용 될 수 있다. 자유전자레이저(Free Electron Laser)는 microwave로부터 가시광선 영역을 포함해 X-ray 영역까지의 coherent radiation을 발생시킬 수 있는 개념의 장치이다. 이 장치에서 전자빔의 전류밀도는 출력되는 전자기파의 power와 직접적으로 관계하여 고출력 microwave 발생장치를 구성할 수 있다. 이번 실험에서는 일정한 국부적으로 형성된 plasma에 따른 강렬한 상대론적 전자빔의 전파효율의 향상을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.235-235
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• 2011

진단용 또는 의료용 동위원소들은 안정한 표적물질에 높은 에너지의 양성자가 조사 될 때 핵반응에 의해서 생성된다. 양성자를 충분한 에너지로 가속하기 위해서 이용되는 사이클로트론의 주요 부분은 (1) 진공시스템, (2) 자석시스템, (3) RF 시스템, (4) 외부 이온원, (5) 수직 축 방향빔의 수평방향 전환 시스템, (6) 빔 인출 장치, 그리고 빔전송과 표적장치로 구성된다. 인출된 빔은 표적까지 손실 없이 전송 될 수 있도록 빔 라인에 설치된 광학적 요소에 의해 집속되어 전송된다. 방사성동위원소의 생산량은 양성자 빔의 특성과 표적 물질의 종류에 따라 결정된다. 즉, 표적 물질에 조사하는 입자의 종류, 적절한 핵반응 선택, 최소량의 불순핵종과 원하는 방사핵종의 최대수율을 얻을 수 있는 최적 에너지 범위결정, 표적 물질의 냉각능력과 입자전류의 세기 등을 고려 하여야 한다. 동위원소 생산에 있어서 예측되는 수율은 입자전류와 비례하며, 에너지에 대한 핵반응 단면적 즉, 여기함수를 적분하여 아래와 같이 얻을 수 있다. 주 생성핵종의 생산 효율을 최대로 높이고 불순 핵종의 생성량을 최소로 감소시키기 위해서는 정확한 여기 함수 자료를 바탕으로 최적 입자를 결정하여야 한다. 또한 이론적인 생산 수율은 입자 전류에 정비례하지만, 입자 전류가 클경우 생산수율은 이론적인 수율보다 적다. 입자빔의 불균일성, 표적의 방사선 피폭에 의한 손상, 높은 입자전류에 의해 발생하는 열로 인하여 생성 핵종이 증발하여 생산 수율이 감소된다. 본 발표에서 방사핵종 C-11과 Tc-99m을 개발하기 위한 최적 조건에 관한 연구결과를 보고하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.226.1-226.1
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• 2014

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.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.946-950
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• 1998

다목적 양성자 가속기(Korea Multi-purpose Accelerator Complex; KOMAC)를 위한 Duoplasmatron이온원이 설계 및 제작되었다. 빔인출을 위한 60㎸ 고전압시스템의 테스트가 수행되었으며 50㎸인출전압에서 20㎃의 수소 빔을 인출 할수 있었다. 이 이온원은 30㎸ 인출전압에서 20㎃이상의 빔전류와 90% 빔전류에서 0.5$\pi$mm mrad정도의 낮은 수준의 빔에미턴스와 약 50% 양성자분을을 얻었다. 고밀도 고주파 플라즈마 원(예를들어 헬리콘와 Transformer coupled plasma;TCP 플라즈마원)이 양성자 및 수소 음이온원으로의 유용성에 대한 연구가 진행중이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.4
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• pp.396-402
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• 2001

MgO thin films with 1000 $\AA$ thickness were deposited on Cu substrates by using an electron gun evaporator at room temperature. A 1000 $\AA$ thick Al layer was deposited on the MgO for removing the charging effect of the MgO thin film during the measurements of the sputtering yields. A Ga ion liquid metal was used as the focused ion beam(FIB) source. The ion beam was focused by using double einzel lenses, and a deflector was employed to scan the ion beams into the MgO layer. Both currents of the secondary particle and the probe ion beam were measured, and they dramatically changed with varying the applied acceleration voltage of the source. The sputtering yield of the MgO layer was determined using the values of the analyzed probe current, the secondary particle current, and the net current. When the acceleration voltage of the FIB system was 15 kV, the sputtering yield of the MgO thin film was 0.30. The sputtering yield of the MgO thin film linearly increases with the acceleration voltage. These results indicate that the FIB system is promising for the measurements of the sputtering yield of the MgO thin film.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.245.2-245.2
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• 2014

홀 방식 이온빔 소스는 방전 채널 내부에 중성기체 및 전자를 주입하여 플라즈마를 생성하며, 생성된 이온들은 자기장에 의해 구속된 전자들과 양극이 만드는 전기장에 의해 가속되어 이온 빔을 발생시킨다. 홀 방식 이온빔 소스에는 고리형 소스와 원통형 소스가 있으며, 기하학적 구조 및 자기장 구조가 달라 발생되는 이온전류, 가속효율, 연료효율, 이온화 비율 등 플라즈마 특성이 다르다. 특히, 플라즈마의 이온화 비율은 이온빔 소스의 방전 전류 및 연료효율에 영향을 미치며, 다중전하를 띤 이온의 높은 에너지는 채널벽의 침식 문제를 야기하는 등 이온빔의 전하량 분석 연구는 물리적 연구측면 뿐만 아니라 실용적인 측면에서도 매우 중요하다. 원통형 소스의 경우 연료효율이 100% 이상으로, 이온화 효율이 매우 높아 발생되는 이온의 가속효율도 높게 나타난다. 본 연구에서는, 이를 통해 다중이온을 진단할 수 있는 ExB 탐침을 개발하여, 다중이온의 생성 비율과 연료 효율과의 관계를 살펴보았다. 이온전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 이용하여 채널 및 자기장 구조에 따른 전류 분포 및 이온에너지분포를 측정하였으며, 이온 빔의 효율 및 플라즈마 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07b
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• pp.998-999
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• 2006

포항가속기 연구소의 선형가속기에는 22개의 솔레노이드 전자석, 16개의 사극전자석 그리고 전자빔의 궤도 조절을 위한 16개의 2극 전자석이 있다. 선형가속기의 빔을 저장링으로 공급해주는 빔 전송선에는 22개의 사극전자석과 13개의 빔 궤도 조절용 이극 전자석이 있다. 전자빔의 정밀 제어를 위하여 전자석의 전원장치는 출력전류 분해능은 16bit 이상이고 출력전류의 안정도는 최대출력에 대하여 ${\pm}50ppm$ 이하의 고정밀 고안정도가 요구된다. 이를 위하여 풀-브릿지 4상한 DC/DC 컨버터를 이용한 전자석전원장치를 개발 하였다. 전원장치의 입력전압 직류 40V이고 출력전류는 단방향 전원장치는 최대 50A/50V 이고 양방향 전원장치는 ${\pm}20A/20V$이다. 스위칭 주파수는 50 kHz이다. 전원장치의 출력부에 필터가 없으면 출력전류에는 스윗칭과 관련된 주파수 성분이 포함 되고 전자빔은 이들 주파수 성분에 대하여 영향을 받게 된다. 이러한 이유로 출력 필터의 cut-off 주파수는 5 kHz 이하가 되어야 한다. 본 논문에서는 고정밀 고안정 스윗칭 전자석전원장치를 위한 출력필터의 설계, 제작 그리고 이를 적용한 전자석전원장치에 대하여 논의 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.44-44
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• 2010

포항가속기연구소에서는 성능향상사업(PLS-II)를 수행하고 있다. 전자빔의 에너지는 2.5에서 3 GeV로, 빔전류는 200 mA에서 400 mA로 증가되는 반면 빔에미턴스는 약 1/3로 줄어든다. 저장링 진공시스템은 저장된 전자가 충분한 시간동안 저장되도록 $10^{-9}$ Torr 대의 진공도를 가져야 한다. 빔에너지와 전류가 늘어나기 때문에 기체부하도 약 4배 상승하므로 적절한 배기 시스템을 가지도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 저장링 Main pump로 사용할 조합펌프, Lumped NEG 펌프의 설계 과정과 시험결과 에 대하여 보고하고자 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.23 no.4
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• pp.438-443
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• 1991

The operational characteristics of the duoplasmatron ion source are investigated in order to obtain the maximum achievable extraction current of the $He^+$ ion beam with the small divergence. Under the variations of the gas pressure, the arc current, the magnet current and the extraction voltage of the ion source, the change of the extracted $He^+$ ion beam current is observed. An oxide filament, the mixture of BaO and SrO coated on Ni meshes, is used as the hot cathode, and its average lifetime is about 100 hours. The extraction current is linearly proportional to the arc current. As the magnet current of the ion source is increased, the extraction current increases, but the beam divergence becomes larger. The maximum extraction current is obtained at the source pressure of 0.084 Torr. The extraction current is proportional to the extraction voltage raised to the power of 3/2 as estimated from theory. At the extraction voltage of 5.72 kV, the maximum extraction current of 50 $\mu$A is obtained under the optimized extraction condition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.234-234
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• 2012

Saddle field ion source는 구조가 간단하고 영구자석을 사용하지 않아 소형화에 유리하고 구조가 간단한 DC 파워서플라이를 이용하기 때문에 장치 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 응용되고 있으며 특히 이온빔 밀링 분야에 많이 사용된다. 초기 saddle field ion source 는 대칭형의 구형이었으나 지속적인 연구 개발로 와이어형, 원판형, 원통형 등 다양한 형태의 saddle field ion source가 개발되었다. 본 연구에서는 비교적 제작이 용이하고, 구조적으로 외부간섭에 대하여 덜 민감한 원통형 saddle field ion source를 제작하였다. 초기 saddle field ion source는 이온원 내부에 saddle field를 형성하기 위하여 대칭 구조를 가지 형태로 제작되었으나, 비대칭 구조에서도 saddle field가 형성될 수 있고 비대칭 구조를 채택할 경우 한쪽으로 더 많은 이온빔을 인출할 수 있기 때문에 실제 응용면에서는 비대칭 구조가 더 유리하다. 따라서 본 연구에서는 원통형 비대칭 saddle field ion source를 제작하였으며, 제작된 이온소스는 높이가 62 mm 지름이 55 mm의 소형 이온소스였다. 제작된 원통형 saddle field ion source는 진공도와 가속전압에 따라 방전 모드 변화하였다. Saddle field ion source는 전극과 extractor의 구조에 따라 조금씩 다르지만 대체로 5x10-5 Torr ~ 5x10-4 Torr 영역에서 안정적으로 작동하였다. 이온소스 내부의 압력이 높을 경우 수십 mA 의 방전 전류가 흐르는 고전류 방전 모드로 작동하였으며 압력이 낮을 경우에는 동일한 전압에서 수 mA 의 방전 전류만 흐르는 저전류 방전 모드로 작동하였다. 압력이 더 높아질 경우 아크 방전이 발생하여 이온소스의 작동이 불안정하여 연속적인 작동이 어려웠다. 고전류 방전 모드에서는 이온빔 전류가 Child-Langmuir 방정식에 따라 Vi3/2에 비례하여 증가하는 경향을 보여주었으며 저전류 방전 모드에서는 Vi에 선형적으로 증가하였다. 가속 전압이 동일한 경우 고전류 방전 모드가 저전류 방전 모드에 비하여 더 많은 이온빔 인출이 가능하지만, 고전류 방전 모드의 경우 이온의 방출 각도가 매우 넓은 반면 저전류 방전 모드에서는 이온빔의 퍼짐이 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 원통형 saddle field ion source는 내부 구조가 간단하기 때문에 내부 전극의 구조 변화에 따라 방전 특성 및 이온빔 인출 특성이 심하게 변동하였다. Saddle field ion source에서는 Anode에 인가되는 방전 전압이 가속 전압과 같은 역할을 하는데 가속 전압은 2~10 kV 사이에서 인가가 가능하였다. 일반적으로 동일한 방전 모드에서 진공도가 높아질수록 방전 전류의 양과 인출되는 이온의 양이 증가하는 것이 관찰되었다. 제작된 이온소스는 최적 조건에서 5 mm 인출구를 통하여 0.7 mA의 이온빔 인출이 가능하였으며, 9 mm 인출구를 사용한 경우 1 mA까지 이온빔 인출이 가능하였다.