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EXB 하전입자빔 에너지 필터의 광학 특성 II

  • 조복래
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.270.2-270.2
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    • 2013
  • 직선운동하는 하전입자의 진행방향에 수직한 평면상에 서로 직교하는 전기장과 자기장을 걸어주면, 하전입자에는 전기장에 의한 힘 FE와 자기장과 속도 v에 의한 로렌츠력 $F_B=q(v{\times}B)$가 동시에 작용하게 된다. 이때 Wien 조건 FB=-FE를 만족하는 질량 mA과, 에너지 EA를 가지는 하전입자 A는 휘지 않고 직선운동을 계속하나, 하전입자 A와 다른 에너지 $E_B\;(=E_A+{\delta}E)$나 질량 $m_B\;(=m_A+{\delta}m)$을 가지는 하전입자는 휘게 되며, 그 휘는 정도는 ${\delta}E$${\delta}m$에 비례하게 된다. 이 현상을 이용하여 다양한 종류의 에너지 또는 질량 분석기가 독일, 미국, 일본 등의 분석기기 선진국에서 개발되어 왔고, 전자현미경의 이미지 필터로도 활용되고 있으며, 통상 EXB 필터 또는 발명자의 이름을 딴 Wien 필터로 불리어지고 있다. $E{\times}B$ 필터는 일반적인 하전입자빔 렌즈와 다른 광학특성을 가지며, 지난 발표에서는 $E{\times}B$ 필터의 기본 궤도 방정식 및 다양한 2차 기하 수차 방정식의 유도과정 및 결과를 보여주었다. 본 발표에서는 EXB 필터의 전후에 배치시켜, 초점거리 등의 조정을 수행할 4극자와, $E{\times}B$ 필터에서 발생하는 2차 수차의 보정을 수행할 6극자의 광학특성의 계산 결과를 보여준다. 4극자-6극자-EXB필터-6극자-4극자 조합의 기본 광학궤도 계산 결과는 빔 다이어그램으로 보여준다. 6극자에 의해 수차를 줄여서 향상되는 에너지 분해능 값은 수치적으로 추정한다. 실제 제작이 된 각 부품의 외형 및 사진을 보여주어 에너지 필터의 제작 진행 상황을 보고한다.

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EXB 하전입자빔 에너지 필터의 광학 특성

  • 조복래;허인혜;박인용
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.608-608
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    • 2013
  • 직선운동하는 하전입자의 진행방향에 수직한 평면상에 서로 직교하는 전기장과 자기장을 걸어주면, 하전입자에는 전기장에 의한 힘 $F_E$와 자기장과 속도 v에 의한 로렌츠력 $F_B=q(v{\times}B)$가 동시에 작용하게 된다. 이때 Wien 조건 $F_B=-F_E$를 만족하는 질량 $m_A$과, 에너지 $E_A$를 가지는 하전입자 A는 휘지 않고 직선운동을 계속하나, 하전입자 A와 다른 에너지 $E_B(=E_A+{\delta}E)$나 질량 $m_B$ $(=m_A+{\delta}m)$을 가지는 하전입자는 휘게 되며, 그 휘는 정도는 ${\delta}E$${\delta}m$에 비례하게 된다. 이 현상을 이용하여 다양한 종류의 에너지 또는 질량 분석기가 독일, 미국, 일본 등의 분석기기 선진국에서 개발되어 왔고, 전자현미경의 이미지 필터로도 활용되고 있으며, 통상 EXB 필터 또는 발명자의 이름을 딴 Wien 필터로 불리어지고 있다. $E{\times}B$ 필터는 일반적인 하전입자빔 렌즈와 다른 광학특성을 가진다. 예를 들면 3차 이상의 기하 수차만 가지는 일반 렌즈와는 달리 $F_B$, $F_E$ 전자기력에 의해 다양한 2차 기하 수차를 가지게 되며, 초점거리 등의 1차 광학 특성도 일반 렌즈와는 다른 경향을 보여준다. 본 발표에서는 $E{\times}B$ 필터의 전후로 각각 6극자+4극자를 조합시킨 보정기를 배치시켜 필터의 에너지 분해능의 성능을 향상시킬 수 있음을 빔 궤도 방정식을 분석적으로 계산하여 보여준다. 위 에너지 필터 구성에서 4극자는 1차 광학 특성을 조정하는 역할을 하며 6극자는 2차 수차를 줄여주는 역할을 한다. 수치해석을 통해서는 6극자+4극자를 조합시킨 보정기와 $E{\times}B$ 필터의 좀더 정확한 전극 전압 등의 제어 수치를 추출하고, 빔 궤도 방정식 분석을 통한 수차 보정 알고리즘이 유효함을 보여준다.

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Hyper-Rayleigh scattering(HRS)방법을 이용한 쌍극자와 팔중극자의 1차 초분극율$\beta$측정 (The First Hyperpolarizability $\beta$ measurement of dipoles and cotupoles by the Hyper-Rayleigh scattering technique)

  • 정미윤;강경민;전승준;조봉래;이명자;;이상해
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2002년도 하계학술발표회
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    • pp.104-105
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    • 2002
  • Hyper-Rayleigh scattering(HRS)방법을 이용하여 쌍극자와 새로이 합성된 팔중극자들의 1차 초분극율 $\beta$를 측정하였다. External reference 법을 이용하였고, reference 물질로는 잘 알려져 있는 쌍극자인 PNA를 이용하여 Disperse Red 1과 팔중극자들의 1차 초분극율 $\beta$의 값을 구하였다. 또한 HRS 의 세기뿐만 아니라 이들 물질의 two-photon induced fluorescence 스펙트럼을 측정하였다. 1차 초분극율 $\beta$값은, 먼저 시료로부터 scattering 된 신호를 파장변화에 따른 스펙트럼으로 측정하여 two-photon induced fluorescence를 뺀 순수한 HRS 신호만을 이용하고, 실험에 사용된 물질들은 532nm에서 흡수가 있어 second harmonic generation 신호가 시료에 의해 흡수가 되므로 흡수효과를 식 $I_{2{\omega}}$(obs)= $I_{2{\omega}}$(true) $e^{-{\sigma}lN}$ ---(1)를 이용하여 흡수에 의한 신호의 감소 효과를 보정하여 값을 구했다. (중략)

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생물분야 적용위한 플라즈마 집속장치의 전극별 극자외선 특징 분석

  • 김진한;이진영;최은하
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.518-518
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    • 2013
  • 자외선이 생체를 파괴하거나 탄생시킬 수 있는 중요한 요소라는 것은 잘 알려져있다. 이 때문에 생체 시료를 보통 자외선 파장대인 250~350 nm보다 짧은 10 nm 영역에 있는 극자외선에 노출되었을 때 그 상호작용 및 변화를 찾아서 분석하는 것을 목표로 삼는다. 먼저 이에 대한 기초내용으로, 앞으로 활용하게 될 플라즈마 집속장치에서의 전극형태에 따른 EUV 광원의 특성을 알아보는 실험을 진행하였다. 이 실험은 집속 플라즈마 발진장치의 2가지 전극인 마테르 (Mather) 형태의 전극과, 초사이클로이달 핀치(Hypercycloidal pinch) 핀치 형태의 전극에서 발진된 극자외선(Extreme Ultraviolet : EUV) 집속 플라즈마의 전자온도와, 전자밀도, power를 분석하였다. 그리고 EUV 광원 발생장치에 Ar 가스와, Ne-Xe 가스내 환경에서 2 종류의 전극에 의해 만들어진 고밀도 플라즈마로부터 발생된 EUV의 특성을 알아보았다.

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인공위성 탑재용 소형 극자외선 태양망원경 공학 모형 설계 (DESIGNING A SMALL-SIZED ENGINEERING MODEL OF SOLAR EUV TELESCOPE FOR A KOREAN SATELLITE)

  • 한정훈;장민환;김상준
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제18권2호
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    • pp.145-152
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    • 2001
  • 태양의 극자외선 복사를 연구하기 위한 인공위성 탑재용 소형 극자외선 태양망원경의 공학 모형을 설계하였다. 극자외선 태양망원경은 $584.3AA$(He I)과 $629.7AA$(OV)의 두 파장대역에서 태양을 관측하기 위한 목적으로 설계되었다. 광학계는 Ritchey-Chr 샤두 방식이고, 망원경의 유효구경과 유효 초점 거리는 각각 80mm, 640mm이다. 회전 필터 휠을 사용하여 He I과 OV 방출선을 관측할 수 있도록 하였다. 검출기의 MCP (Microchannel Plate)는 채널 길이 대 직경의 비가 40:1인 Z-stack 타입이고, photocathode로서 KBr이 MCP 초점면에 코팅되며, MCP와 CCD는 fiber optic taper로 연결되도록 디자인하였다. 광학계 설계에 대한 분석은 광학계산용 상용 소프트웨어를 이용하였다.

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위상정합 조건에 따른 고차조화파 발생 (High-order harmonics generated in different phase matching conditions)

  • 이동근;신현준;김정훈;김형택;차용호;남창희
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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    • pp.240-241
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    • 2000
  • 최근에 개발된 강력한 레이저는 원자가 tunneling 이온화 될 수 있는 충분한 세기를 가지고 있다$^{(1)}$ . Tunneling 이온화 된 전자는 원자의 Coulomb 퍼텐셜 보다 레이저 장에 의한 영향이 훨씬 크므로 기존의 perturbation 이론으로는 이들간의 상호작용을 설명하기에 부족하였다. 뿐만 아니라 이온화된 전자가 레이저 장의 방향이 바뀜에 따라 재결합함으로써 발생되는 고차조화파는 기존의 perturbation 이론으로는 설명될 수 없는 발생효율이 차수에 상관없이 거의 일정한 평탄영역을 가지고 있음이 실험적으로 관측되었다$^{(2)}$ . 강력한 레이저 장과 원자들과의 상호작용에 의해서 생성된 고차조화파는 기존의 비선형 현상으로 설명되어지는 이차 조화파나 삼차 조화파와 같이 레이저의 간섭성을 그대로 물려 받으므로 극자외선 영역의 간섭광원으로써 이의 활용가치가 높을 것으로 보고 있다. 현재에는 기존의 엑스선 레이저로 가능했던 고밀도 플라즈마 밀도 측정등과 같이 극자외선 간섭광이 필요로 하는 연구등에 활용 되어지고 있다. 뿐만 아니라 고차조화파는 효율이 거의 일정한 넓은 파장 영역인 평탄 영역을 가지므로 이의 넓은 파장 영역을 이용하면 아토초 수준의 짧은 극자외선 광원을 만들 수 있을 것으로 이론적으로 예견되어 지고 있다$^{(3)}$ . (중략)

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Development of Solar Activity Monitoring Map and Its Application to the Space Weather Forecasting System

  • Shin, Junho;Moon, Yong-Jae;Lee, Jae-Hyung
    • 천문학회보
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    • 제42권2호
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    • pp.83.1-83.1
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    • 2017
  • SDO/AIA와 STEREO/EUVI 두 태양 관측 위성의 193 파장에서의 실시간 영상 이미지를 이용하여 Stonyhurst Heliographic Map을 작성하고 각각의 위성 데이터 분석으로부터 얻어진 결과들을 종합적으로 재구성하여 태양 전면 및 후면의 활동 영역들을 동시에 표출하는 태양 활동성 지도 (Solar Activity Monitoring Map)를 작성하는 프로그램을 제작하였다. 태양 활동성 지도를 이용하여 태양 후면에서의 극자외선 밝기 분포를 경도에 따라 등간격으로 나눈 후 각 지역에서 얻은 극자외선량을 실시간으로 갱신하며 그래프를 작성하는 프로그램도 함께 제작하고 그로부터 태양 후면 영역의 활동성이 향후 지구에 어떠한 방식으로 영향을 미칠 것인지 사전에 예측 가능하도록 하였다. 또한 태양 후면에서 발생하는 활동 영역 (Active Region) 및 코로나홀들을 자동적으로 탐지한 후 실시간으로 변화 정도를 추적 및 기록하는 프로그램도 제작하였다. 태양 활동성 지도는 193 파장에서 뿐만 아니라 두 위성이 공유하는 세 개의 동일 혹은 유사한 파장대 (171,211,304)에서 얻어진 데이터들도 함께 이용하여 각 파장대에서 독립적으로 작성하였는데 이로 인해 각각의 에너지 영역의 특성에 해당하는 태양 활동성을 동시에 표출하는 것이 가능하게 되었다. 이러한 프로그램을 이용하여 태양 후면에서의 활동 영역의 발생 및 변화를 사전에 인식하고 그들이 태양 전면으로 나타나기 전에 대비할 수 있는 예보 장치가 마련되었다. 본 연구들과 더불어 극자외선 영역에서의 태양 활동성 조사로부터 플레어의 발생을 예측할 수 있을 것인지의 가능성 여부를 타진하기 위해 과거 극자외선 관측에서 얻어진 활동 영역들의 데이터와 연 X-선 관측으로부터 기록된 플레어 발생 여부의 상관관계를 조사하는 연구가 현재 진행 중이다. 이러한 연구로부터 긍정적인 결과가 도출되는 경우 극자외선 영역에서의 관측 데이터를 이용하여 플레어 발생 가능성을 예측하는 새로운 방법을 제시하는 것이 가능해질 것이다.

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극자외선 리소그래피용 화학증폭형 레지스트 (Chemically Amplified Resist for Extreme UV Lithography)

  • 최재학;노영창;홍성권
    • 공업화학
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    • 제17권2호
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    • pp.158-162
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    • 2006
  • 새로운 극자외선 리소그래피용 화학증폭형 레지스트의 매트릭스 수지로 poly[4-hydroxystyrene-co-2-(4-methoxybutyl)-2-adamantyl methacrylate]를 합성하고 평가하였다. 이 중합체로 제조된 레지스트로 KrF 엑시머 레이저 노광장비를 사용하여 선폭 120 nm (피치 240 nm)를 구현할 수 있었다. 극자외선 리소그래피 장비를 이용하여 평가한 결과 선폭 50 nm (피치 180 nm)의 포지형 패턴을 얻었다. $CF_{4}$ 플라즈마를 이용한 건식에칭내성 평가 결과 기존 원자외선 레지스트용 매트릭스 수지인 poly(4-hydroxystyrene)보다 약 10% 향상되었다.

Fe0.9Zn0.1Cr2S4의 결정학적 및 자기적 성질에 관한 연구 (Studies of Crystallographic and Magnetic Properties in Fe0.9Zn0.1Cr2S4)

  • 배성환;김삼진;김철성
    • 한국자기학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.34-37
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    • 2007
  • [ $Fe_{0.9}Zn_{0.1}Cr_2S_4$ ]를 직접합성법으로 제조하여 X선 회절기(XRD), 진동 시료 자화율 측정기(VSM), $M\"{o}ssbauer$ 분광기를 이용하여 시료의 결정학적 및 자기적 특성을 연구하였다. X선 회절도 분석 결과, 결정구조는 입방정형 스피넬 구조이며, 공간 그룹은 Fd3m으로 격자 상수는 $a_0=9.9967\;{\AA}$로 결정되었다. 100 Oe 인가자장하의 자화 곡선(ZFC: Zero field cooling)에서는 77 K 근방에서 첨점 형태의 특이 현상이 관측되었다. VSM과 $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼 분석 결과 $N\'{e}el$ 온도($T_N$)는 153 K로 결정되었다. $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼은 4.2 K에서 커다란 전기 사중극자 상호작용에 의한 비대칭적인 8-line 형태를 나타내었으며 이때의 전기 사중극자 분열치는 2.22mm/s이었다. 77 K에서 전기 사중극자 분열치는 0.20mm/s로 급격히 감소하였고 온도 상승과 함께 $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼 또한 8-line에서 6-line 형태로 변하였다. 상온에서의 이성질체 이동 값은 0.48mm/s로 철의 이온 상태가 전 온도 영역에서 $Fe^{2+}$로 결정되어 진다.