• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.339-339
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• 2011

진공 플라즈마와 달리 개방된 공간에서 방전되는 대기압 플라즈마는 진공상태에서 수행되는 에칭, 증착 등의 복잡한 플라즈마 공정을 경제적이고 신속하게 수행할 수 있어, 최근 들어 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련하여 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체를 50 kHz 고전압에서 방전하여 대기 중에서 저온 플라즈마 공정이 가능한 아크젯 타입의 플라즈마 소스를 개발하였다. 개발된 플라즈마 소스에서는 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수에 따라 플라즈마의 방전특성이 변화되었다. 특히 본 연구에서는 아크젯의 플라즈마 발생부의 물질성분(SUS, Aluminum, Cupper)에 따른 플라즈마의 기체온도 및 전자여기 온도의 변화를 광방출분광법(OES)를 이용한 Synthetic spectrum method와 Boltzmann plot method을 통해 살펴보았다. 전압-전류 특성곡선, 시간분해 이미지 촬영법, 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 특히 물질의 성분에 따라 발생되는 플라즈마의 기체 및 전자여기 온도가 이차 전자 방출계수 및 물질의 전도도와의 상관관계가 있는지 연구가 진행 중이다.

• 한국진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.581-586
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• 2006

차세대 리소그래피 기술인 극자외선(EUV : Extreme Ultraviolet) 빛샘 연구의 기초단계로써, 동축타입의 전극구조가 설치된 다이오드 챔버를 통해 Ar 플라스마를 생성하였으며, 방출 분광기술(emission spectroscopy)를 이용하여 방출된 가시광선 영역의 빛을 조사하였다. 장치의 입력 전압을 0.5kV씩 변화를 주어 $2\sim3.5kV$까지 인가를 했으며 이극챔버의 최적 압력인 330mTorr 일 때 각 전압에 따른 방출 분광선 데이터를 얻었다. 이때 Ar I과 Ar II 방출선을 관측하였으며 국소적인 열적평형 (LTE ; Local Thermodynamic Equilibrium) 상태의 가정 하에 볼츠만 도표(Boltzmann plot)와 사하(Saha) 방정식을 이용해 Ar I 및 Ar II의 전자온도와 이온 밀도를 각각 계산하였다. 각 입력전압에 대해 이온밀도는 Ar I과 Ar II에서 각각 $\sim10^{15}/cc$ 및 $\sim10^{13}/cc$의 값으로 계산되었다.

• 한국진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.51-58
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• 1994

확산 현상은 박막성장 과정 및 박막의 기계, 전기, 자기적 성질 이해에 중요한 역할을 한다. 열 처리에 의한 상호확산 때문에 생긴 Pd/Cu 다층박막의 조성변화를 AES depth-profiling 방법을 이용해 서 조사하였다. 열처리전 시료에서의 각형의 초기 조성분포가 여러온도에서의 열처리에 의해 정현파 모 양의조성분포로 변화되었다. 조성의존성을 고려하지 않은 상호확산 계수를 정현파 분포의 진폭으로부터 구하였으며, 1.66 eV의 값을 갖는 활성화에너지는 Arrhenius plot으로부터 산출하였다. 또한 Boltzmann-Matano 방법을 사용해서 15$0^{\circ}C$에서의 조성의존 상호확산계수도 구하였다. 열처리에 의해 조 성균일화가 되는 것으로만 알려졌던 본물질계에서도 상분리가 생성됨을 관찰하였고, 그 열처리 조건은 $180^{\circ}C$에서 150분 보다 짧아야함을 밝혔다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.345-345
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• 2011

최근 대기압 플라즈마 젯을 이용한 바이오/메디컬의 활발한 응용연구가 진행 중이다. 박테리아 및 세균의 살균은 물론 암세포 세포예정사에 핵심적인 역할을 하는 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS) 또는 다양한 라디칼들은 대기압 플라즈마의 다양한 변수를 이용하여 조절할 수 있다고 알려져 있다. 수십 kHz의 고전압에서 발생된 마이크로 헬륨 플라즈마 젯에서 질소종의 제어를 통해 같은 부피의 플라즈마 젯에서의 방출광을 살펴보았다. 또한 광섬유센서를 이용하여 플라즈마의 기체온도를 측정하고 Boltzmann plot method를 통해 전자의 여기온도 변화를 관찰하였다. 실험의 결과, 같은 부피의 플라즈마에서 질소종이 증가할 때 기체온도는 큰 변함이 없지만 여기온도가 증가하는 것을 관찰하였다. 시간분해 이미지 촬영으로 질소종의 양에 따른 플라즈마 불릿의 속도 변화를 분석을 하였고, 최종적으로 대기압 플라즈마 젯의 질소종 변화에 따른 대장균의 비활성화 정도를 관찰하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제34권5호
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• pp.395-402
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• 2001

An induction thermal plasma system have been newly designed for advanced operation with a pulse modulated mode to control the plasma power in time domain and to create non-equilibrium effects such as fast quenching of the plasma to produce new functional materials in high rate. The system consists of MOSFET power supply with a maximum power of 50 kW with a frequency of 460 kHz, an induction plasma torch with a 10-turns coil of 80 mm diameter and 150 mm length and a vacuum chamber. The pulse modulated plasma was successfully generated at a plasma power of 30 kW and a high pressure of 100 kPa, with taking the on and off time as 10 ms, respectively. Measurements were carried out on the time-dependent spectral lines emitted from Ar species. The dynamic behavior of plasma temperature in a pulse cycle was estimated by the Boltzmann plot and the excitation temperature of Ar atom was found to be changed periodically from around 0.5 to 1.7 eV during the cycle. Two application regions of the induction thermal plasma newly generated were introduced to material processing with high rate synthesis based on non equilibrium effects, and to the finding of new arc quenching gases coming necessary for power circuit breaker, which is friendly with earth circumstance alternative to SF6 gas.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.26-32
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• 2014

본 연구에서 고에너지 금속 알루미늄의 효과적인 점화를 위해 개발한 직류 방식의 스팀 플라즈마 점화기 가스온도를 OH radical의 방출 스펙트럼을 사용하여 측정하였다. 플라즈마 제트온도는 초고온이므로 비접촉식 광학 계측 방법인 볼츠만 기울기법과 스펙트럼 비교 분석법을 이용하여 측정하였으며 각각의 방법은 정밀하게 검증 후 실험에 적용되었다. 플라즈마 점화기의 노즐 팁으로부터 30 mm 범위에서의 제트온도 측정결과 두 방법 모두 알루미늄의 점화온도(${\approx}2400K$) 이상의 2900 K ~ 5800 K를 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194.2-194.2
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• 2016

저주파 (수십 kHz)와 고주파 (13.56 MHz)로 구동되는 대기압 플라즈마 젯을 발생시키고, 인가전압 (혹은 인가전력)과 기체 유량에 따른 대기압 플라즈마의 특성을 비교하였다. 고주파에서 발생된 플라즈마는 저주파의 경우보다 안정적이었으며, 인가전압 (혹은 인가전력)이 증가함에 따라 플라즈마 기체온도는 상승하였고, 고주파 젯의 기체온도는 저주파 젯 보다 높았으나 330 K이하인 것을 확인하였다. Optical Emission Spectroscopy (OES)를 이용하여 저주파와 고주파의 광 방출 특성을 측정하였다. 저주파에서는 $N_2{^+}$ (391.4 nm)의 intensity 증가가 두드러지게 나타났지만 고주파 젯에서는 $N_2$, $N_2{^+}$의 intensity는 감소하였으며, OH, NO, $H_{\alpha}$, O와 같은 활성 산소 종 (Reactive Oxygen Species)이 저주파 젯 보다 높게 측정되었다. Boltzmann plot method를 이용한 분석을 통해 저주파와 고주파 영역에서의 플라즈마 전자 여기 온도를 측정하였다. 또한 자외선 흡수분광법을 이용하여 플라즈마-액체 계면에서의 OH이 입자밀도를 측정하여 OES방법으로 측정한 OH 밀도와 비교하였다. 그리고 화학적 측정법 (terephtalic acid solution)을 이용하여 액체 내의 OH의 농도를 측정하였다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제55권11호
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• pp.555-563
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• 2006

This paper presents the measured radiation intensity of high-pressure and large-current arc with the current. In order to measure the radiation intensity of large-current arc, a model circuit breaker was specially designed and manufactured and the method using an astronomical telescope was utilized after various measuring methods were investigated. A trigger system was designed and fabricated to coincide the time of desired current with the exposure time of 1ms of the spectroscope. A high-speed camera was used to investigate the shape and behavior of the arc and the captured results have been used to calculate the radiation energy. The calculated arc temperature with Boltzmann plot method using the measured radiation intensity have $18,000{\sim}27,000K$ to the current $4kA{\sim}15kA$. And also, using the calculated arc temperature and the captured arc shape the radiation energy of the current $5kA{\sim}15kA$ were calculated with $8{\times}10^5{\sim}4.0{\times}10^6W/m$ respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.108-108
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• 2010

We have generated Ne-Xe plasma in dense plasma focus device with hypocycloidal pinch for extreme ultraviolet (EUV) lithography and investigated an electron temperature. We have applied an input voltage 4.5 kV to the capacitor bank of 1.53 uF and the diode chamber has been filled with Ne-Xe(30%) gas in accordance with pressure. If we assumed that the focused plasma regions satisfy the local thermodynamic equilibrium (LTE) conditions, the electron temperature of the hypocycloidal pinch plasma focus could be obtained by the optical emission spectroscopy (OES). The electron temperature has been measured by Boltzmann plot. The light intensity is proportion to the Bolzman factor. We have been measured the electron temperature by observation of relative Ne-Xe intensity. The EUV emission signal whose wavelength is about 6~16 nm has been detected by using a photo-detector (AXUV-100 Zr/C, IRD) and the line intensity has been detected by using a HR4000CG Composite-grating Spectrometer.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1840-1842
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• 2003

This paper describes an experiment of detecting a temperature and components of arc plasma of electrical circuit breaker with a spectroscopic system. The system includes an optical fiber, a monochromator which has three gratings from low to high resolution and ICCD of which time resolution is 50 ns. This system enables measuring a temperature and components of arc plasma of a circuit breaker which is generated and extinguished in a few ms. We use a Planck's law and Boltzmann Plot method for calculating a temperature of arc plasma. A Xenon lamp is used for calibrating the system and this is very important for calculating a temperature of arc plasma. In this study, Arc plasma of Ag and Cu contact was investigated and these represent the contact of low voltage and extra-ultra high voltage circuit breaker, respectively. 8 $kA_{rms}$ test current was applied with a capacitor bank.