국제 직선형 충돌 가속기 (ILC; International Linear Collider). 자유전자 레이저 (FEL: Free Electron Laser)와 같은 차세대 가속기에 사용 할 공동형 빔위치 측정기 ( 공동형 BPM: cavity-type beam position monitor)를 일본 고에너지 연구소 (KEK; High Energy Accelerator Research Organization)와 공동으로 개발하였다. ILC 및 FEL의 운전을 위해서는 빔 기반 정렬 (beam-based alignment)과 되먹임 장치 (feedback system)가 필수적으로 요구되는데, 이를 위해서는 적절한 위치에 서브마이크론의 분해능을 지닌 빔위치 측정기를 설치하여야 한다 [1]. 공동형 BPM은 기계적인 정밀도에 매우 민감하므로 정밀한 제작과 미세한 기계적 조정을 통하여 성능을 달성하게 된다. 우리는 제작 오차를 줄이기 위하여 공진 공동, 빔 튜브, 도파관, 전기도입기 등 모든 부품을 조립 후 한꺼번에 진공 브레이징 하였다. 공동의 외주면에는 네 개의 튜닝 핀을 두어 공진주파수 및 x-y 격리도 (x-y isolation between coupled waveguide)를 미세 조정할 수 있도록 하였다. 현재 개발된 공동형 BPM 은 공진주파수는 6.422 GHz 이며, 공동 내경은 53.822 mm, 빔의 위치 측정 범위는 ${\pm}250 {\mu}m$이다. network analyzer를 관측하면서 튜닝핀을 이용하여 x-y 격리도를 -40 dB 이하로 조정할 수 있었다. 실제 KEK ATF2에서의 전자빔을 이용한 시험에서 신호의 모양, x-y 격리도, 민감도 등에서 만족한 결과를 얻었다.
PET와 같이 방사선 진단에 사용되는 방사성동위원소는 사이클로트론을 이용해 생산된다. 이러한 방사성동위원소는 사이클로트론에서 인출되는 양성자 빔의 크기와 모양, 그리고 타겟에 조사되는 위치에 따라 생산 수율에 영향을 받는다. 이에 빔 손실을 개선하기 위한 빔의 분포를 측정하는 장치를 개발하고자 한다. 빔 측정 장치는 두 개의 와이어가 수직으로 교차하여 이동하면서 빔 전류를 측정한다. 이는 각 위치에서의 빔 전류 값을 이용하여 와이어의 위치 정보와 빔의 크기와 형태를 알 수 있다. 입사된 빔의 단면을 X축 Y축으로 스캔하면서 얻은 빔 데이터를 2차원 그래프로 출력시키고 측정한 결과 값을 분석한다. 이렇게 측정한 결과를 문서화하여 저장할 수 있도록 하였다.
Fe가 0.015Wt.% 도핑된 $LiNbO_3$ 결정을 이용한 광굴절 필터에서 중심파장을 튜닝하기 위한 새로운 방식을 제안하고, 기하학적 방법을 이용한 필터 통과대역 특성 해석을 통해 새로운 개념의 파장 선택성 이론을 제시하였다. 본 구조에서 중심파장의 튜닝은 실시간적인 수신빔 입사각 제어를 통해 얻을 수 있고, 실시간 광학 소자인 공간광학 변조기를 통해 이루어진다. 따라서, 튜닝 동작을 수행하는데 소요되는 시간은 공간광학 변조기의 응답시간에 의해 결정되며, 결과적으로 고속 튜닝이 가능해진다. 제시된 구조에 적용되는 광 필터는 열에 의해 고정된 격자를 사용하므로 선택되는 모든 파장에 대해 안정적인 회절 특성을 얻을 수 있다. 가변 필터의 설계는 4nm의 통과대역과 10nm 간격을 닺는 세채널에서 튜닝되도록 구성되었으며, 실험결과 4.5nm, 4.25nm, 4nm의 통과대역과 1530.5nm, 1540.5nm, 1549.5nm의 중심파장을 갖는 필터 특성을 얻었다.
본 연구에서는 머신 러닝을 통해 하중 유형에 따른 구간을 나누어 각 하중 유형에 강한 적층 각도 순서가 배치되는 PIC 설계 방법이 범퍼 빔에 적용되었다. 머신 러닝을 적용하기 위한 학습 데이터의 입력 값과 라벨은 각각 전체 요소 중 일부인 참조 요소의 좌표와 하중 유형으로 정의되었다. 좌표 값을 나타내는 방법인 2D 표현 방법과 3D 표현 방법을 비교하기 위하여 각각의 방법으로 학습 데이터 생성 및 머신 러닝 모델이 학습되었다. 2D 표현 방법은 유한요소 모델을 각 면으로 나누고 그에 따른 학습 데이터 생성 및 머신 러닝 모델을 학습시키는 방법이며, 3D 표현 방법은 유한요소 모델 전체에서 학습 데이터를 생성하여 하나의 머신 러닝 모델을 학습시키는 방법이다. 머신 러닝 모델의 성능에 영향을 미치는 하이퍼파라미터는 베이지안 알고리즘을 통해 최적 값으로 튜닝되었으며, 튜닝 된 모델 중 k-NN 분류 방법이 가장 높은 예측률과 AUC-ROC로 나타났다. 그리고 2D 표현 방법과 3D 표현 방법 중 3D 표현 방법이 더 높은 성능을 보였다. 튜닝 된 머신 러닝 모델을 통해 예측된 하중 유형 데이터가 유한요소 모델에 매핑되었으며, 유한요소 해석을 통해 비교 검증되었다. 3D 표현 방법의 머신 러닝 모델로 설계된 PIC 방법이 강도 측면에서 더 우수함이 검증되었다.
본 연구에서는 레이저로 원자의 속도를 줄이고 집속하여 얻은 고밀도 저속 원자빔을 이용하여 Ramsey 신호를 얻는 원자 시계를 설계하고 제작하였다. 우선 30 Hz 수준의 Ramsey 신호 선폭을 얻기 위해 40 cm 의 Ramsey 공진기를 설계 제작하였으며 공진주파수를 측정하고, 공진주파수를 시계전이 주파수에 맞도록 튜닝(tuning) 하였다. 제작된 H-plane Ramsey 공진기를 설치할 수 있는 진공조와 정자장을 발생시키기 위한 정자장 발생장치를 설계 제작하였다. 지자장의 영향을 최소화하기 위해 자기차폐통을 설계 제작하였다. (중략)
기체상태의 루비듐 원자가 실온에서 Maxwell 속도 분포를 이루고 있을 때 광펌핑 현상과 특정 속도 원자의 선택에 의해 도플러 효과를 제거시키는 속도군 선택 광펌핑(VSOP) 분광학을 실시하였다. 본 실험에서는 주파수가 고정된 locked laser와 주파수 튜닝이 가능한 sweep laser를 동시에 사용하되, 두 빔을 같은 방향으로 진행시키고, 시료 속에서 서로 겹치게 함으로써 주공진 신호만을 발생시킬 수 있었다. 이 방법으로 지금까지 알려진 VSOP 분광학보다 원자들의 속도 선택 범위가 더 넓어졌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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