• 제목/요약/키워드: Ion Irradiation

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Quenching Effect in an Optical Fiber Type Small Size Dosimeter Irradiated with 290 MeV·u-1 Carbon Ions

  • Hirata, Yuho;Watanabe, Kenichi;Uritani, Akira;Yamazaki, Atsushi;Koba, Yusuke;Matsufuji, Naruhiro
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제41권3호
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    • pp.222-228
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    • 2016

  • Background: We are developing a small size dosimeter for dose estimation in particle therapies. The developed dosimeter is an optical fiber based dosimeter mounting an radiation induced luminescence material, such as an OSL or a scintillator, at a tip. These materials generally suffer from the quenching effect under high LET particle irradiation. Materials and Methods: We fabricated two types of the small size dosimeters. They used an OSL material Eu:BaFBr and a BGO scintillator. Carbon ions were irradiated into the fabricated dosimeters at Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC). The small size dosimeters were set behind the water equivalent acrylic phantom. Bragg peak was observed by changing the phantom thickness. An ion chamber was also placed near the small size dosimeters as a reference. Results and Discussion: Eu:BaFBr and BGO dosimeters showed a Bragg peak at the same thickness as the ion chamber. Under high LET particle irradiation, the response of the luminescence-based small size dosimeters deteriorated compared with that of the ion chamber due to the quenching effect. We confirmed the luminescence efficiency of Eu:BaFBr and BGO decrease with the LET. The reduction coefficient of luminescence efficiency was different between the BGO and the Eu:BaFBr. The LET can be determined from the luminescence ratio between Eu:BaFBr and BGO, and the dosimeter response can be corrected. Conclusion: We evaluated the LET dependence of the luminescence efficiency of the BGO and Eu:BaFBr as the quenching effect. We propose and discuss the correction of the quenching effect using the signal intensity ratio of the both materials. Although the correction precision is not sufficient, feasibility of the proposed correction method is proved through basic experiments.

  • https://doi.org/10.14407/jrpr.2016.41.3.222 인용 PDF KSCI

Ar+ 이온 빔 조사가 탄소섬유와 열경화성 수지 간 계면결합력에 미치는 영향 (Effects of Ar+ ion Beam Irradiation on the Adhesion Forces between Carbon fibers and Thermosetting Resins)

  • 박수진;서민강;김학용;이경엽
    • 폴리머
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    • 제26권6호
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    • pp.718-727
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    • 2002

  • 본 연구에서는 최종 복합재료의 기계적 계면특성을 향상시키기 위하여 산소 분위기 하에서 반응성 기체를 사용하는 이온 보조 반응법에 의해 탄소섬유 표면에 Ar+ 이온 빔을 조사하였다. 그리고, 단일 섬유 pull-out 시험을 실시하여 가해진 이온 에너지 세기에 대한 수지 내의 섬유의 뽑힘 정도를 측정한 후 Greszczuk의 .기하학적 모델에 기초하여 섬유/매트릭스 간의 계면특성을 알아보고자 하였다. 그 결과, 탄소섬유를 이온 빔으로 처리함에 따라 섬유와 매트릭스 간의 부착력 증가의 원인이 되는 섬유축 방향으로의 표면 etching 및 반응성 그룹이 형성되어 계면 전단강도가 향상되었으며 0.8 keV 이온 빔 세기에서 최대값을 나타내었다.

  • PDF KSCI

1 keV $Ar^+$이온빔으로 개질된 polytetrafluoroethylene (PTFE) 위의 구리 박막 증착 (Deposition of Copper Film on Polytetrafluoroethylene (PTFE) Modified by 1 keV Ion Irradiation)

  • 조준식;윤기현;고석근
    • 한국재료학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.77-82
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    • 2000

  • 1 keV $Ar^+$ 이온빔을 이용하여 polytetrafluoroethylene (PTFE)의 표면을 개질하고 그 위에 $5000\;{\AA}$의 구리 박막을 이온빔 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. 이온빔 조사에 의하여 PTFE의 표면에는 cone이 형성되며 cone의 높이는 이온 조사량이 증가함에 따라 점차로 증가함을 알 수 있었다. x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통하여 조사된 PTFE의 표면에서는 이온 조사량이 증가함에 따라 Fls peak의 강도가 감소하며 이는 F 원자의 선택적인 스퍼터링에 기인한 것으로 생각된다. 또한 이온 조사에 의해 생성된 불안정한 사슬들은 crosslinking에 의하여 새로운 C-F 계열의 결합들을 생성하였다. 이온빔 스퍼터링법에 의하여 증착된 구리 박막은 PTFE 표면의 cone을 따라 균일하게 증착되며 PTFE의 표면 거칠기가 증가함에 따라 (111) 방향으로 우선 성장함을 알 수 있었다. 증착된 구리 박막의 비저항은 개질전 PTFE의 $2.7{\mu}{\Omega}cm$에서 $1{\tiems}10^{16}/\textrm{cm}^2$의 이온 조사량으로 개질된 PTFE의 $4.3{\mu}{\Omega}cm$까지 이온 조사량에 따라 점차로 증가하였다. $1{\tiems}10^{17}/\textrm{cm}^2$의 이온 조사량으로 개질된 PTFE 위에 증착된 구리 박막의 갑작스런 비저항 증가는 구리 박막의 단락에 의한 것으로 보인다.

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저에너지 수소 이온빔을 이용한 polytetrafluoroethylene 표면 개질 (Surface Modification of Polytetrafluoroethylene by Using Low Energy Hydrogen Ion Beam)

  • 이정환;김동환;여운정;한영건;조준식;김현주;고석근
    • 한국진공학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.612-618
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    • 2006

  • PTFE(polytetrafluoroethylene) 표면에 저에너지 이온빔을 조사함으로써 그의 물성을 개질하여 금속과의 접착력을 향상시켰다. 이온 조사로 인한 표면 형상 변화를 최소화하기 위하여 수소 이온을 사용하였다. 이온빔을 발생시키기 위하여 냉음극관 이온소스를 사용하였으며 사용된 이온빔의 종류는 수소 이온이고 이와 비교하기 위하여 아르곤 이온도 사용하였다. 다양한 이온 조사량에서 실험을 행하였으며 표면 처리 효과를 촉진시키기 위하여 산소 분위기 가스를 사용하였다. 처리된 PTFE와 처리하지 PTFE는 물과의 접촉각 (water contact angle) 측정, SEM 표면 이미지 관찰 등으로 평가하였고, 표면 물성 및 금속 박막과의 접착력을 알아보기 위하여 구리 박막을 증착한 후 반사율 측정 및 접착력 테스트를 수행하였다. 고분자 표면 처리에 많이 사용되는 산소 분위기 가스를 넣어주면 서 아르곤 이온빔 조사를 수행한 경우는 $1\times10^{16}\;ions/cm^2$부터 금속과의 접착력이 확보되었으나 SEM표면 관찰 결과 그의 표면이 침상 형상으로 변함을 알 수 있었다. 수소 이온으로 PTFE표면 개질을 수행하면 표면 형상은 변하지 않았으나 접착력 또한 증가하지 않았다. 그러나 수소 이온 조사시 산소 분위기 가스를 사용하면 $5\times10^{16}\;ions/cm^2$ 부터 접착력이 향상되었으며 표면도 침상형상으로 변하지 않았다. PTFE 표면 위에 구리 박막 증착 후 반사도 측정함으로써 수소 이온과 산소 분위기 가스를 사용한 경우가 표면 물성이 아르곤 이온을 사용하였을 때 보다 더 우수함을 확인하였다. 다양한 산소 유량에서 수소 이온을 조사한 결과 표면 형상 및 접착력은 산소 유량에 많이 의존함을 확인하였고 따라서 적당한 산소 분위기 가스 유량에서 수소 이온을 PTFE 표면에 조사한다면 금속과의 높은 접착력 및 우수한 표면 물성을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

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