• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.39 no.5
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• pp.399-407
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• 1995

Electrothermal-Hollow Cathode Glow Discharge Spectrometry (Et-HCGDS) has been constructed in our laboratory for in-situ monitoring of traceble amounts of rare earth elements and actinides. Et-HCGDS is the portable glow discharge system that can perform the trace analysis of elements. The main structural design of Et-HCGDS was based upon the electrothermal heating and glow discharge techniques. More details on Et-HCGDS are available elsewhere. In this study, air was used as a flow gas for the glow discharge system. As a result, the emission spectra of air were collected and the assignment of air emission lines was performed with helps of pure nitrogen and oxygen emission spectra and previously published results. We found that the emission lines of air plasma were mainly due to nitrogen molecules. This paper includes the complete assignments of the air emission lines observed by using Et-HCGDS. Also, this study will be an useful reference for spectrochemical anaysis including air analysis.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.5
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• pp.331-340
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• 2010

3D fluid based numerical modelling is done for a VHF multi hollow cathode array plasma enhanced chemical vapor deposition system. In order to understand the fundamental characteristics of it, Ar plasma is analyzed with a condition of 40 MHz, 100 Vrf and 1 Torr. For hole array of 6 mm diameter and 20 mm inter-hole distance, plasma is well confined within the hole at an electrode gap of 10 mm. The peak plasma density was $5{\times}10^{11}#/cm^3$ at the center of the hole. When the substrate was assumed at ground potential, electron temperature showed a peak at the vicinity of the grounded walls including the substrate and chamber walls. The reaction rate of metastable based two step ionization was 10 times higher than the direct electron impact ionization at this condition. For $H_2$, the spatial localization of discharge is harder to get than Ar due to various pathways of electron impact reactions other than ionization.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.220.2-220.2
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• 2014

플라즈마 질화 기술은 기존의 침탄 혹은 고주파 표면 경화 기술 대비 낮은 온도에서 열처리 공정이 진행됨에 따라 열 변형을 최소화 시킬 수 있으며, 후 가공을 간소화 시킬 수 있다는 장점으로 인해 자동차 부품 및 기타 응용 산업 분야에 있어 큰 관심을 받고 있다. 그러나 공정 진행에 장시간이 소요되고 복잡한 형상 및 홀 가공에 의한 기능부, 특히 내경부에 대한 균일 질화 처리가 어려워 실제 응용분야 확장에 큰 제약이 따르고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일반 글로우 방전 대비 플라즈마 밀도가 10배 이상 높은 공공 음극 방전(Hollow Cathode Discharge, 이하 HCD) 현상을 이용하여 고속 고균일 질화공정을 개발하고자 하였으며, 상용화 적용을 위한 연구를 함께 진행하였다. 사용된 시료로는 실제 자동차 부품으로 사용되는 SCM415 소재의 ring gear와 slip yoke pipe를 사용하였으며, HCD 형성을 위해 특화된 플라즈마 질화장비를 활용, 공정 압력 및 인가 전력 등을 변수로 실험을 진행 하였다. 그 결과 질화 처리 속도에 있어 기존 글로우 방전 플라즈마 질화 대비 1/4 이하 수준으로 그 소요 시간을 단축시킬 수 있었으며, 다량 장입된 시료의 내경 기능부에 있어서도 높은 균일도를 갖는 질화표면이 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 기능부 표면에 형성된 HCD 현상을 열원으로 사용함으로써 외부가열 장치를 사용하지 않으면서도 기존의 hot wall 방식보다 높은 질화 균일도 구현이 가능하였으며, 소요 자원 및 전력 사용 측면에 있어서도 공정 시간 단축 및 외부 가열 공정 제거에 의한 높은 수준의 에너지 절약이 가능하였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.11 no.3
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• pp.167-173
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• 1998

An electrothermal vaporization-hollow cathode glow discharge-atomic emission spectrometer(ETV-HCGD-AES) has been developed for detecting heavy metals in human serum and urine samples. Fisrt of all, we designed a glow discharge cell for atomic emission spectrometry and its analytical performance was studied with the standard reference materials(SRMs) purchased from the NIST. Practically, the ETV-HCGD-AES demonstrated better instrumental sensitivity and selectivity for detecting Hg and Pb in the SRMs, serum and urine, than ICP-OES since the ETV-HCGD-AES was not required the complicate sample digestion procedure, which improved sample transportation efficiency.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.25 no.1
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• pp.73-78
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• 2004

A highly sensitive detecting method has been developed for determining part per billion of sulfur in $H_2S$/Ar plasma. The method is based on the excitation of Ar/$H_2S\;or\;Ar/H_2S/O_2$ mixture in hollow cathode glow discharge sustained by radiofrequency (RF) or 60 Hz AC power and the spectroscopic measurement of the intensity of emission lines from electronically excited $S_2^*\;or\;SO_2^*$ species, respectively. The RF or AC power needed for the excitation did not exceed 30 W at a gas pressure maintained at several mbar. The emission intensity from the $SO_2^*$ species showed excellent linear response to the sulfur concentration ranging from 5 ppbv, which correspond to S/N = 5, to 500 ppbv. But the intensity from the $S_2^*$ species showed a linear response to the $H_2S$ only at low flow rate under 20 sccm (mL/min) of the sample gas. Separate experiments using $SO_2$ gas as the source of sulfur demonstrated that the presence of $O_2$ in the argon plasma is essential for obtaining prominent $SO_2^*$ emission lines.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.18 no.9
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• pp.870-875
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• 2005

We measured the optogalvanic signal and discharge voltage-current(V-I) curve under the two different discharge conditions with different buffer gases, Ar, and Ne. When the Gd was used as a cathode material at low discharge current less than 10mA, a significant change was observed in the current-voltage curve. Time resolved optogalvanic signal measurement were measured by the diode laser of which wavelengths correspond to metastable transition line of these gases (Ar, Ne). From these measurements, we found that the characteristics of the V-I curve strongly depend on the Penning ionization process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.437-437
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• 2010

DC Hollow cathode 방전은 약 100여 년 전, Paschen에 의해 실험된 이후로 광원, 스퍼터링 공정, 이온빔 소스 등 다양한 분야에 이용되어 왔다. 최근 태양전지용 마이크로 결정질 실리콘 증착 시, RF CCP의 전극에 복수의 홀 혹은 트렌치 구조를 두어 Hollow cathode 방전 효과를 이용하여 향상된 공정 속도로 공정을 진행한다. 그러나 RF-MHCD (Multi hole cathode discharge) 공정을 위한 최적 규격의 홀 기에 관한 연구는 그 중요성과 응용성에도 불구하고 깊게 이루어지지 못한 바 있다. 그러므로 저자는 Capacitively Coupled Plasma (전극 간격 : 4cm, 전극 직경 : 14cm) 장비에서 평면 전극과 10mm 깊이와 각각 3.5mm, 5mm, 7mm, 10mm 직경의 홀이 있는 4개의 전극을 이용하여 Argon RF-MHCD 방전을 관찰하여 조건 별 최적의 홀 전극 디자인을 도출하였다. 실험 조건은 64.5mTorr ~ 645mTorr압력 범위/ 1A~9A이며, 플라즈마는 전극 사이 중앙에 설치한 RF-compensated Langmuir Probe와, 전극과 전기적으로 접촉하는 1000:1 Probe 와 Voltage-Current Probe를 이용하여 측정되었다. 실험 결과 압력 조건 별로, 최적의 전자 밀도를 유도하는 전극 상 홀의 직경이 달라짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.412-412
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• 2009

• Electrical & Electronic Materials
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• v.11 no.11
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• pp.152-156
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• 1998

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1998.11a
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• pp.115-115
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• 1998