본 연구에서 한국형 중이온 가속기 RAON에서의 의생물 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족할 수 있도록 Monte Carlo 전산모사를 통한 노즐 설계를 최적화하고자 하였다. 의생명 실험을 위한 빔 조건으로 최대 조사면 크기, 선량균일도 그리고 빔 오염도의 특정 조건을 만족하는 $C^{12}$ 빔 생산이 요구되었다. 이때 최적화된 빔 노즐 설계를 위하여 Monte Carlo 시뮬레이션인 GEANT4 toolkit이 사용되었다. $15{\times}15cm^2$ 이상의 빔 조사면 크기와 3% 이내의 선량 균일도 그리고 전체 선량의 5% 보다 낮은 빔 오염도를 기본적인 조건으로 설정 되었다. 조사면 크기는 쌍극자 자석에 의해서 빔의 각도를 기울여 원형으로 회전하면서 쌍극자 자석의 아래쪽에 위치한 산란판의 두께를 조정하여 최적화 하였다. 빔 스캐닝 각도와 산란판의 두께는 Monte Carlo 시뮬레이션 분석에 의해서 각각 $0.5^{\circ}$와 0.05 cm로 최적의 값을 나타내었다. 선량 균일도와 최대 조사면 크기를 만족하기 위하여 static과 scanning beam을 복합하는 기술을 이용한 새로운 빔 전달 방법을 소개하였다. 중앙 고정용 빔과 빔 축으로부터 $0.5^{\circ}$ 경사각을 가지고 회전하는 빔과 경사각이 없이 바로 들어오는 빔을 조합하여 선량균일도가 1.1%와 빔 조사면의 최대크기가 $15{\times}15cm^2$가 되는 것을 확인하였다. 빔 오염도는 $C^{12}$ 이온과 다른 입자들에 의해서 전달된 흡수선량의 비율로 나타내었다. 물등가 깊이(water equivalent depth) 5 cm에서 17 cm 사이에서의 빔 오염도는 전체 선량에서의 2.5% 미만임을 확인하였으며 이와 같은 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 의생명 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족하는 노즐 구조를 설정할 수 있었다.
목적 : 본 교실에서 개발한 정위방사선수술 시스템의 정도관리를 위하여 다용도 팬톰을 제작하고 정위방사선수술 기법의 선량의 정확도를 확인하려 하였다. 대상 및 방법 : CL2100C 선형가속기에서 발생하는 6 MV 엑스선을 사용하여 정위적 방사선수술을 시행하였고 Farmer형 이온함, 0.125 cc 이온함, 다이오드 검출기 등을 정위 기준기구가 부착된 팬톰내에 설치한 후 선량을 측정하였다. 고정 빔, $20^{\circ}\~100^{\circ}$의 각도를 갖는 단일회전빔, 복합회전빔 등의 방사선조사 조건에서 측정기와 팬톰의 상대적 위치를 변화시키면서 측정하였다. 내경이 10, 20, 30, 40 mm인 원형의 3차 콜리메이터를 사용하였다. 결과 : 고정 빔, 단일 회전빔, 5개의 회전 빔으로 구성된 복합회전빔 등에서의 선량오차는 Farmer형 이온함으로 측정한 경우는 $0.5\%$ 이하, 0.125 cc 이온함의 경우에는 $0.5\%$, 다이오드 검출기인 경우에는 $2\%$ 이내였다. 결론 : 본 교실 개발 정위방사선수술 기법에 의한 방사선 조사선량의 정확도를 확인하였으며 이 자료는 향후 정위방사선수술 및 다분할 방사선치료의 정도관리에 유용한 기초자료로 활용될 것이다.
In this study, we investigated liquid crystal (LC) alignment with ion beam (IB) that non contact alignment technique on polyimide and electro-optical characteristics of twisted nematic (TN)-liquid crystal display (LCD) on the polyimide under various ion beam angles. In this experiment, polyimide layer was coated on glass by spin-coating and Voltage-transmittance(VT) and response time characteristics of the TN cell were measured by a LCD evaluation system. The good characteristics of the nematic liquid crystal (NLC) alignment with the ion beam exposured polyimide surface was observed. In addition, it can be achieved the good EO properties, and residual DC property of the ion beam aligned TN cell on polyimide surface.
본 연구에서는 XRR 측정에 있어 박막두께 표준보급을 하기 위하여 표준물질을 이온빔 스퍼터링 증착법을 이용하여 제작하였다. 시편제작 시 공기 중 노출에 의해 산화가 되지 않는 산화물 박막과 산화물 기판을 선택하였다. 기판 및 타겟물질 등을 변화시키면서 제작된 시편의 특성을 살펴보았다. 사용된 타겟 물질로는 HfO2, Ta2O5, Cr2O3를 사용하였으며, 기판으로는 glass, sapphire, quartz, SiO2(1 ${\mu}m$-thermal oxidation)를 사용하였다. 산화물 타겟을 사용하여 증착 시 타겟 주위로 생기는 전하들의 charge build-up 되는 현상은 neutralizer를 사용함으로써 문제를 해결하였다. 제작된 시편은 XRR을 이용하여 측정하였고, XRR simulation과 curve fitting을 통하여 박막의 두께, 표면 및 계면의 거칠기, 밀도를 평가하였다. 기판으로 사용된 glass, quartz는 타겟 물질과 관계없이 표면 거칠기가 좋지 않아 XRR 반사율이 급격히 떨어지면서 측정되는 각도의 영역이 작아졌다. sapphire로 제작한 시편에서는 측정된 데이터와 simulation의 curve fitting이 양호하지 않았다. 이 문제는 현재 조사중에 있다. SiO2 기판으로 제작한 시편의 경우 타겟 물질과 관계없이 XRR curve fitting 결과가 양호 하였다. 그 중 Cr2O3의 결과가 다른 타겟 물질에 비해 x 2 값이 작았고 반사율 곡선에서의 거칠기와 진폭도 양호하였다. 위 연구결과로써 SiO2 기판을 사용한 Cr2O3 타겟 물질로 제작된 시편이 XRR 박막 두께 표준물질로써 적합한 것으로 판단된다.
이온빔 증착법으로 제작한 코닝유리(Corning glass)/Ta(5 nm)/NiFe(7 nm)/FeMn(25 nm)/Ta(5 nm) 다층박막 구조에서 반강자성체 FeMn층 증착시 인가한 일축 이방성 자기장 방향에 따른 강자성체 NiFe층의 자화 스핀배열 의존성을 조사하였다. NiFe층과 FeMn 층 증착시 인가한 자기장 방향을 달리한 각도는 각각 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$였다. 용이축 MR(magnetoresistaice) 곡선으로부터 얻은 교환결합세기(Hex)는 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 40 Oe로, $90^{\circ}$일 때는 거의 0 Oe로 감소하였다. 반면에 곤란축 MR 곡선으로부터 얻은 $H_{ex}$ 값은 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 35 Oe로, 90o일 때는 79 Oe로 증가하였다. 강자성체 층의 용이축과 반강자성체 층의 일축 이방성 방향이 $90^{\circ}$ 차이가 나는 계면에서도 FeMn층이 NiFe층의 자기모멘트 스핀방향을 회전시켜 교환결합 이방성 효과가 발생함을 알 수 있었다.
To date, rubbing has been widely used to align LC molecules uniformly. Although rubbing can be simple, it has fundamental problems such as the generation of defects by dust and static electricity, and difficulty in achieving a uniform LC alignment on a large substrate. Therefore, non contact alignment has been investigated. Ion beam induced alignment method, which provides controllability, nonstop process, and high resolution display. In this study, we investigated liquid crystal (LC) alignment with ion beam (IB) that non contact alignment technique on polyimide and electro-optical characteristics of twisted nematic (TN)-liquid crystal display (LCD) on the polyimide under various ion beam angles. In this experiment, Polyimide layer was coated on glass by spin-coating and Voltage-transmittance(VT) and response time characteristics of the TN cell were measured by a LCD evaluation system. The good characteristics of the nematic liquid crystal (NLC) alignment with the ion beam exposure polyimide surface was observed. The tilt angle of NLC on the PI surface with ion beam exposure can be measured under $1^{\circ}$ for all of irradiation angles. In addition, it can be achieved the good EO properties, and residual DC property of the ion beam aligned TN cell on polyimide surface.
To date, rubbing has been widely used to align LC molecules uniformly. Although rubbing can be simple, it has fundamental problems such as the generation of defects by dust and static electricity, and difficulty in achieving a uniform LC alignment on a large substrate. Therefore, noncontact alignment has been investigated. Ion beam induced alignment method, which provides controllability, nonstop process, and high resolution display. In this study, we investigated liquid crystal (LC) alignment with ion beam (IB) that non contact alignment technique on polyimide and electro-optical characteristics of twisted nematic (TN)-liquid crystal display (LCD) on the poly imide under various ion beam angles. In this experiment, Polyimide layer was coated on glass by spin-coating and Voltage-transmittance(VT) and response time characteristics of the TN cell were measured by a LCD evaluation system. The good characteristics of the nematic liquid crystal (NLC) alignment with the ion beam exposure poly imide surface was observed. The tilt angle of NLC on the PI surface with ion beam exposure can be measured under $1^{\circ}4 for all of irradiation angles. In addition, it can be achieved the good ED properties, and residual DC property of the ion beam aligned TN cell on polyimide surface.
Recently, it is widely studied to liquid crystal (LC) alignment using ion-beam exposure. Because conventional rubbing method has some problems such as defects from dust and electrostatic charges and rubbing scratch during rubbing process. Moreover rubbing method needs cleaning process to remove these defects. Therefore rubbing-free techniques like ion-beam method are strongly required. We studied LC alignment by controlling ion-beam irradiation angles and electro-optical (EO) characteristics of twisted nematic LC on the polyimide surface. In this experiment, a good uniform alignment of the nematic liquid crystal (NLC) with the ion-beam exposure on the polyimide (PI) surface was observed. We also achieved low pretilt angle as function of ion-beam irradiation angles. X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) analysis provided chemical evidence for LC alignment by controlling ion-beam irradiation angles. In addition, it can be achieved the good EO properties of the ion-beam-aligned twisted nematic liquid crystal display (TN-LCD) on PI surface. Some other experiments results and discussion will be included in the presentation.
The Liquid Crystal (LC) alignment uniformity is very important in LC devices. The alignment mechanism of LC molecules on a rubbed polyimide (PI) surface is very important for both LC fundamental research and application. So, Generally a rubbing method to align LC has been widely used to mass-produce LCD panels. But because rubbing method is contact method between rubbing fabric and indium-tin-oxide glass or flexible substrate, rubbing method has some defects, such as the electrode charges and the creation of contaminating particles. Thus we strongly recommend a non-contact alignment technique for getting rid of some defects of rubbing method. Most recently, the LC aligning capabilities achieved by ion-beam exposure on the organic and nonorganic thin film surface have been reported successfully. In this research, we studied the tilt angle generation and electro-optical performances for a NLC on homeotropic polyimide surfaces with ion-beam exposure. The LC aligning capabilities of a nematic liquid crystal (NLC) on a homeotropic PI surface using a new ion-beam method were studied. On the homeotropic PI surface, the tilt angle of the NLC by exposure ion-beam had a tendency to decrease as increased ion-beam energy density. And, on the homeotropic PI surface, the alignment character of the NLC with respect to ion-beam energy was good. And we achieved satisfactory result for EO character.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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