• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.498-498
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• 2012

직류 아크 토치를 이용하여 열플라즈마를 발생시키는 방법은 전극의 구성에 따라 크게 비이송식(non-transferred)과 이송식(transferred)의 2가지 형태로 나눌 수 있다. 1950년대 H. Maecker 등에 의해 이론적 기초가 형성되기 시작한 이송식 아크 플라즈마 발생장치는 처리 대상물질을 전극으로 사용하여 양극에서의 에너지 전달을 직접 이용할 수 있으므로 열효율이 매우 높기 때문에 이를 이용한 고출력 토치에 관한 활발한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 대기압 아르곤 자유연소아크 방전에 의해 발생되는 열플라즈마의 열유동 특성을 수치적으로 해석하기 위하여 아크 기둥의 온도, 압력 및 속도 특성을 Navier-Stokes 방정식과 Maxwell 방정식을 연계 계산하였다. 또한 아크-전극 상호작용(arc-electrode interaction) 모델링을 통한 양극(anode)인 처리 대상물질로의 에너지 플럭스 유입을 고려하여 전극 내부의 온도분포를 계산하였다. 해석결과를 검증하기 위하여 음극과 양극 사이 플라즈마 기둥(column)의 중심축 온도는 Haddad & Farmer(1984)의 실험데이터와 비교하였고, 양극으로의 에너지 플럭스 및 온도분포 데이터는 Bini 등(2006)의 실험 및 해석데이터와 비교하여 만족스런 일치를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.565-565
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• 2013

Free burning arcs where the work piece acts as an anode are frequently used for a number of applications. Our investigation is exclusively concerned with a simplified unified model of arcs and anode under steady state conditions at atmospheric pressure. The model is used to make predictions of arc and anode temperatures and arc voltage for a 200 A arc in argon. The computed temperatures along the axis between the cathode tip and the anode surface compare well the measured data. This knowledge of free burning arcfeatures can play a role in developing the atmospheric plasma systems, however, further investigation should include the modelling of Cu evaporation from anode and non-LTE situation near electrodes for more realistic calculations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.255.2-255.2
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• 2014

Electrode erosion is indispensable for atmospheric plasma systems, as well as for switching devices, due to the high heat flux transferred from arc plasmas to contacts, but experimental and theoretical works have not identified the characteristic phenomena because of the complex physical processes. Our investigation is concerned with argon free-burning arcs with anode erosion at atmospheric pressure by computational fluid dynamics (CFD) analysis. We are also interested in the energy flux and temperature transferring to the anode with a simplified unified model of arcs and their electrodes. In order to determine two thermodynamic quantities such as temperature and pressure and flow characteristics we have modified Navier-Stokes equations to take into account radiation transport, electrical power input and the electromagnetic driving forces with the relevant Maxwell equations. From the simplified self-consistent solution the energy flux to the anode can be derived.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.119-120
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• 2009

진공증착 및 이온플레이팅 방법을 이용하여 냉간 압연된 강판상에 알루미늄 피막을 형성시킨 후, 증발율 및 증기분포 변화를 측정하고 각 증착방법에서의 증발율에 따른 증기분포 변화를 비교 및 검토하였다. 본 실험에서의 이온플레이팅은 증발원 근처에 이온화전극을 설치하는 방법으로 고전류 아크 방전을 유도하여 $10^{-4}$ Torr 이하에서도 기존의 이온플레이팅에 비해 높은 이온화율을 얻을 수 있는 아크방전 유도형 이온플레이팅 (Arc-induced Ion Plating; AIIP) 방법을 이용하였다. 전자빔을 이용하면서 알루미나 크루시블을 사용하여 알루미늄을 증발시킬 경우 분당 $2.0{\mu}m$ 이상의 높은 증발율을 얻을 수 있었으며, 이온플레이팅의 경우 이온화된 증기의 상호작용에 따른 산란 효과로 증발율이 다소 낮아짐을 알 수 있었다. $cos^n\phi$로 이루어지는 증기분포의 결정인자(n)의 값이 진공증착의 경우는 1에 근접하는 것으로 나타났고 AIIP의 경우는 2 또는 그보다 더 큰 값으로 이루어지는 것을 확인하였다. 이로부터 이온플레이팅의 경우 불활성 가스의 존재 여부와 이온화율 또는 기판 바이어스 전압의 효과가 다른 조건에 비해 증기분포에 더 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.3
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• pp.207-215
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• 2000

Al films on cold-rolled steel sheet have been prepared by vacuum evaporation and arc-induced ion plating, respectively, and the evaporation rate and vapor distribution (thickness distribution over the substrate) have been investigated according to deposition conditions. The arc-induced ion plating (AIIP) method have been employed, which makes use of arc-like discharge current induced by ionization electrode located near the evaporation source. The AIIP takes advantage of high ionization rate compared with conventional ion plating, and can be carried out at low pressure of less than $10^{-4}$ torr. Very high evaporation rate of more than 2.0 mu\textrm{m}$/min could be achieved for Al evaporation using alumina liner by electron beam evaporation. The geometry factor n for the $cos^{n/\phi}$ vapor distribution, which affects the thickness distribution of films at the substrate turned out to be around 1 for vacuum evaporation, while it features around 2 or higher for ion plating. For the ion plated films, it has been found that the ionization condition and substrate bias are the main parameters to affect the thickness distribution of the films.