• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.145.1-145.1
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• 2014

변형된 end-Hall type의 이온 소스를 사용하여 이온 소스의 형태에 따라 달라지는 이온 빔의 변화를 측정하였다. 이온 소스 cathode의 wehnelt mask를 세 가지 종류로 제작하였으며, 생성된 이온 빔을 이용하여 Al이 sputter 방식으로 증착된 유리 기판을 etching 하였다. 실험 결과 wehnelt mask의 모양에 따라 focus, broad, strate의 형태로 이온 빔이 생성되는 것을 확인하였다. Al이 증착된 유리 기판의 제작을 위하여 Al target을 사용하여 RF power로 150 W, 2분간 sputtering을 하였고, 이온 소스와 기판사이의 거리를 1 cm씩 증가시켜가며 이온 빔을 2,500 V로 3분간 유리 기판을 etching한 후, 유리 기판이 etching된 모양을 통해 이온 빔의 형태를 분석하였다. 본 연구를 위하여 sputtering과 이온 빔 처리가 가능한 챔버를 제작하였으며, scroll pump와 turbo molecular pump를 사용하였다. Base pressure $1.5{\times}10^{-6}Torr$에서 실험이 진행되었고, 불활성 기체 Ar을 사용하였다. Ar 기체를 주입시 pressure는 $2.6{\times}10^{-3}Torr$였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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• pp.32-33
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• 2003

광학박막을 제작하는 많은 방법 중에서 이온빔 보조 증착방법은 이온빔을 사용해 박막에 운동량을 전달하여 주고 반응 이온빔의 산화를 촉진시켜주는 장점이 있으며, 스퍼터링은 증착입자의 에너지가 높아서 조밀하한 박막을 제작할 수 있다 그러나 단점으로 이온빔 보조 증착의 경우 증착입자가 낮은 에너지를 갖으며, 높은 에너지를 사용하는 경우 고가의 장비가 필요하게 된다. 그리고 스퍼터링의 경우 낮은 압력하에서 증착됨으로 증착률이 낮다. (중략)

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.100-100
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• 1999

가시광선 영역에서 높은 광학적 투과성과 함께 우수한 전기 전도성을 갖는 ITO 박막은 디스플레이 소자나 투명전극재료 등 다양한 분야에서 응용성이 더욱 증대되고 있다. 증착기판으로서 유리를 사용할 때 생기는 활용범위 제한을 극복하고자 최근 유기물 위에 증착이 가능한 저온 증착방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 가운데 이온빔과 같은 energetic한 beam을 이용한 박막의 제조는 기판을 플라즈마 발생지역으로부터 분리시켜 이온빔의 flux 및 에너지, 입사각 등의 자유로운 조절을 통해 상온에서도 우수한 성질의 박막 형성 가능성이 제시되어 왔다. 본 연구에서는 ion beam assisted evaporation방법을 이용하여 ITO 박막을 성장시켰으며, ion-surface interaction 효과가 박막 성장주에 미치는 영향을 이해하기 위하여 먼저 반응성 산소 이온빔에 비 반응성 아르곤 이온빔을 다양하게 변화시켜가며 증착하였으며, 이와 더불어 산소 분위기에서 아르곤 이온빔에 의한 ITO 박막의 특성 변화를 각각 관찰하였다. 증착전 후의 열처리 없이 상온에서 비저항이 ~10-4$\Omega$cm 이하로 낮고 80% 이상의 투과율을 갖는 ITO 박막을 성장시켰다. 실험에서 이용된 e-beam evaporation 물질은 In2O3-SnO2(1-wt%)였으며, 이온빔 source는 산소에 의한 filament의 산화를 막기 위해 filament cathodes type이 아닌 rf(radio-frequency)를 사용하였다. 중요 증착변수인 이온빔의 flux 변화는 산소와 Ar의 flow rate를 MFC로 조절하고 rf power를 변화시켜 얻었으며, 이온빔 에너지는 가속 grid의 가속전압 변화와 ion gun과 기판사이의 거리 조절을 통해 최적화하였다. 이온빔의 에너지와 flux는 Faraday cup으로 측정하였으며, 성박된 박막의 특성은 UV-spectrometer, 4-point probe, Hall measurement. $\alpha$-step, XRD, XPS 등을 이용하여 광학적, 전기적, 구조적 특성을 분석하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.33-37
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• 2014

본 연구에서는 이온빔을 조사한 폴리스타일렌 기판에 일정강도의 이온빔을 조사한 경우에 발생되는 액정배향의 특성에 대해서 연구하였다. 폴리스타일렌은 기계적강도 및 절연성에서 액정표시소자의 배향막으로 사용되는 폴리이미드 계열의 대체 물질로서 주목받고 있으며, 특히 비접촉 배향에서의 가능성이 새롭게 평가되고 있는 소재이다. 이온빔을 조사하여 이방성을 발생시킨 박막의 표면에서의 액정배향상태를 편광현미경으로 관찰하고, 액정배향에 기여한 메커니즘의 규명을 위해서 XPS(X-ray photoelectron spetroscopy) 분석을 사용하였다. 분석한 결과 15초까지의 이온빔 조사는 액정의 배향을 유발하는 중요한 원인으로 작용함을 알 수 있었으며, 이온빔조사에 의한 액정의 배향방법은 고온안정성도 겸비하고 있는 것을 실험을 통해서 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.426-437
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• 1991

SNU 1.5-MV 직렬형 반데그라프 가속기의 $He^{++}$ 빔 수송계를 이온광학적으로 분석하였다. 각 이온광학요소의 최적운전조건을 결정하고, 이온빔 수송을 모사하기 위하여 프로그램 OPTRANS를 개발하였다. 일차행렬법을 사용하였으며, 공간전하효과는 무시하였다. 프로그램 OPTRANS를 사용하여 0.5~3.0 MeV $He^{++}$ 빔 수송을 위한 최적운전조건을 결정하였다. 초기 이온빔의 방사면량은 인출전극의 구조와 이온빔 인출실험에 의해 0.5$\times$80.0 mm.mrad으로 가정하였다. 운전조건의 변화에 따른 각 이온광학요소의 이온빔 수송 특성을 검토하였으며, 각 Slit과 Stripping Foil, 그리고 표적에서 빔 크기가 최소로 되도록 하는 운전조건을 계산하였다. 이온빔 수송 실험으로부터 얻어진 최적운전조건은 계산된 값과 오차 범위 15% 내에서 일치하였다. 이온빔 수송 모사와 실험을 통해, 계산된 최적운전조건의 타당성 및 프로그램 OPTRANS의 유용성을 입증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.245.1-245.1
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• 2014

교차하는 전기장과 자기장으로 플라즈마를 방전하고, 이온 빔을 효과적으로 가속하는 원형 이온 빔 소스를 개발하였다. 방위각 방향으로 비대칭적인 중성 가스와 전자 빔의 공급으로 이온 빔 소스에서 불안정하고 불균일한 플라즈마가 방전되어, 이온 소스의 효율을 저하시킨다. 본 연구에서는 플라즈마 이미지를 이용하여 이온 소스 내부에서의 중성입자 밀도 분포를 측정하는 방법을 개발하였다. 자기장의 방향이 서로 다른 방전조건에서 얻어지는 한 쌍의 플라즈마 이미지로부터 티코노프 정형화 기법을 이용하여 방위각에 대한 중성입자의 밀도 분포를 재구성한다. 본 재구성 기법을 이용하여 얻어진 밀도 분포는 유체흐름 등가회로 모델을 바탕으로 한 수치해석을 이용하여 분석하였다. 중성입자 밀도의 공간분포는 인가 전압, 자기장의 세기 및 유량과 같은 방전조건의 변화에 크게 영향을 받지 않고, 가스 공급부의 내부 구조에 의해 결정되는 것을 확인하였다. 또한, 등가회로 모델을 이용하여 균일한 공간분포를 얻기 위한 공급부 설계를 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.245-246
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• 2013

한국과학기술연구원에서는 2007년부터 시작된 중대형가속기구축사업을 통하여 3기의 정전형 가속기를 설치하였다. 1996년에 도입된 2.0 MV Pelletron을 비롯하여 신규 도입된 6 MVTandetron과 400 kV implanter 등 모두 3기의 정전형가속기로 30 keV부터 ~60 MeV까지의 단색 이온빔을 인출, 이용할 수 있는 실험설비의 구축이 완성되었다. 정전형가속기의 주요 활용분야는 femto~atto mole정도의 동위원소를 측정하는 가속기질량분석법(AMS)를 비롯하여 RBS/ERD로 대표되는 이온빔분석법(ion beam analysis, IBA) 그리고 고에너지 이온빔을 이용한 물질 개질분야(ion beam material modification, IBMM)로 크게 분류된다. 이 시설은 당 연구원의 연구 수요 뿐 아니라 국내 연구자의 수요를 아우르는 시설로 계획하고 있다. 여타 실험/분석장비와 달리 가속기시설은본체의 완성 후 활용목적에 맞춰 빔라인의 증설이 필요하며 최근 가장활용성이 큰 가속기질량분석(accelerator mass spectrometry, AMS)의 경우는 활용분야별 시료 전처리 시설과 기술의 개발이 요구된다. 따라서 KIST에서는 향후 수년간 활용 분야별 대표적인 주제를 선정하고 필요한 선행연구를 통하여 KIST 이온빔시설에 대한 연구자들의 접근편의성을 제고하고자한다. 본 발표에서는 지난 6년간의 수행된 가속기 시설의 개요와 함께 장차 수행할 선행연구의 방향과 내용을 소개한다(Figure capture). Layout of the newly constructed KIST ion beam facility.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.224-225
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• 2011

전자 사이클로트론 공명 이온원(Electron Cyclotron Resonance Ion Source; ECR 이온원)을 사용하여 다가(multi-charged) 이온빔을 인출하고 이온들을 분리하였다. 사용된 ECR 이온원은 그림 1과 같은 구조를 가진다. 그림 1에서 축자장을 만드는 자석(axial magnet)은 세 뭉치의 상전도 전자석으로, 그리고 육극자장을 만드는 자석(hexapole magnet)은 영구자석으로 되어 있으며 14.5 GHz 고주파는 도파관을 통하여 용기의 축과 평행한 방향으로 입사된다. 헬륨, 아르곤, 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2)를 사용하여 빔 인출 및 이온 분리 실험을 진행하였으며, 본 논문에서는 운전조건의 최적화 과정을 수행하기 전에 진행된 초기 실험결과들에 대하여 논의한다. 그림 2는 헬륨을 사용한 경우의 질량 스펙트럼이다.

• 한국진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.141-150
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• 2002

낮은 산소 부분압과 긴 타깃-기판 거리에서 DC 반응이온 마그네트론 스퍼터링(reactive magnetron sputtering ; RMS) 방법으로 $TiO_2$ 박막을 증착하였으며, 증착되는 박막에 end-Hall 이온 소스를 이용하여 아르곤 이온빔 보조 증착을 해 주었다. $TiO_2$ 박막의 광학적 특성은 분광광도계에서 측정된 투과율과 반사율 스펙트럼을 이용하여 분석하였고, 구조적 특성은 AFM과 XRD를 이용하여 분석하였다. 이온빔 보조 RMS 방법으로 증착된 $TiO_2$ 박막은 일반적인 RMS로 증착된 박막보다 조밀도가 높고, 흡수가 낮으며, 표면거칠기가 작았다. 본 연구에서는 이온빔 보조 RMS 방법이 유전체 광학박막 코팅에 적용될 수 있음을 보여준다.