• 한국레이저가공학회지
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• 제11권2호
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• pp.33-38
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• 2008

Laser micromachining has increasingly been adopted in various advanced industries where the high-precision machining of large-area, high-density and multi-layered components is in a strong demand. To effectively meet the requirements, the laser micromachining process must be carefully monitored. In order to facilitate the development of a new laser micromachining process and/or a new system, we have fabricated a UV laser micromachining platform that is equipped with optical modules for monitoring the process online. They include a laser power stabilizing module, a module for laser-induced breakdown spectroscopy, and an auto-focusing module.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.346-353
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• 2012

레이저 조사 시 발생되는 플라즈마를 성분 분석에 이용하는 Laser-Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)는 우주 자원 탐사에 적합한 실시간 성분 분석 기술이다. LIBS 플라즈마의 특성은 주위 압력의 영향을 크게 받는다. 본 연구에서는 다양한 물성치를 갖는 일곱 가지 원소(C, Ti, Ni, Cu, Sn, Al, Zn)의 지속시간(lifetime)이 760 - $10^{-5}$ torr의 압력 범위에서 분석되었다. 압력이 낮아짐에 따라 탄소와 티타늄의 lifetime은 감소하였고, 그 밖의 원소들은 1 torr의 압력에서 가장 오랜 시간동안 검출되었다. 원소별 lifetime 결과를 통하여 낮은 압력 하에서 플라즈마의 특성과 원소별 끓는점 및 전기음성도의 관계를 규명하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.285-289
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• 2017

레이저 유도 플라즈마 분광분석법 (Laser-induced breakdown spectroscopy : LIBS) 은 기존의 레이저 기반의 연소 진단 기법들의 약한 신호세기, 복잡한 장비 구성, 낮은 정확도 등의 단점을 보완하는 기법이다. 본 연구에서는 LIBS를 활용하여 스크램 제트 엔진의 연소 가스 온도를 측정하기 위한 기초 연구가 수행되었다. 스크램 제트 엔진에서 사용되는 Jet A-1 연료로 스프레이 화염을 만들고 교정된 열전대로 화염 상부에서의 가스 온도를 측정하였다. 그리고 열전대의 온도 측정위치와 동일한 지점에서의 LIBS 신호를 획득하였다. LIBS 스펙트럼을 분석하여 LIBS 신호와 열전대로 측정된 기준 온도와의 보정곡선을 얻었다. 그래서 본 연구를 통해 LIBS를 활용하여 연소 가스의 온도를 in-situ 하게 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권2호
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• pp.141-148
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• 2014

In this work, effects of plasma on different hardness of welding steel using laser-induced breakdown spectroscopy were investigated. The ratios of ionic to atomic spectrum peaks were related to its material hardness. The major spectrum peak (Fe) and minor spectrum peak (Mn) were considered as monitoring elements. The stronger repulse plasma was generated, the harder material it was. The ratios of ionic to atomic spectrum peaks increased with respect to the material hardness as well. The correlation of minor spectrum peaks was stronger than that of major spectrum peaks. However, the major spectrum peaks indicated a similar trend, which could be used to estimate the hardness, too. Based on this result, the method could be used as a non-contact remote measurement of material properties.

• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.53-59
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• 2019

연소실 내부의 연료 분포를 실시간으로 측정하는 목적을 가진 소형화 장비인 LIBS plug가 개발 및 제작 되었다. LIBS plug는 레이저 유도 플라즈마 분광분석법 (Laser-induced breakdown spectroscopy : LIBS)를 응용한 장비로, 기존의 LIBS 결과인 전체 스펙트럼에서 당량비와 깊게 관여하는 두 개의 파장(H: 656.3 nm, O: 777 nm)만을 선정하여 측정할 수 있도록 하였다. 렌즈와 밴드패스 필터, 포토다이오드로 구성된 본 장비로 수집한 결과에 대한 분석이 이루어졌으며, 액체(가솔린)와 기체(LPG) 연료와 공기의 혼합물에서의 당량비 측정이 이루어졌다.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권4호
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• pp.402-411
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• 2017

Combined LIBS-Raman spectroscopy has been widely studied, due to its complementary capabilities as an elemental analyzer that can acquire signals of atoms, ions, and molecules. In this study, the classification of polymorphs was performed by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) to overcome the limitation in molecular analysis; the results were verified by Raman spectroscopy. LIBS signals of the $CaCO_3$ polymorphs calcite and aragonite, and $CaSO_4{\cdot}2H_2O$ (gypsum) and $CaSO_4$ (anhydrite), were acquired using a Nd:YAG laser (532 nm, 6 ns). While the molecular study was performed using Raman spectroscopy, LIBS could also provide sufficient key data for classifying samples containing different molecular densities and structures, using the peculiar signal ratio of $5s{\rightarrow}4p$ for the orbital transition of two polymorphs that contain Ca. The basic principle was analyzed by electronic motion in plasma and electronic transition in atoms or ions. The key factors for the classification of polymorphs were the different electron quantities in the unit-cell volume of each sample, and the selection rule in electric-dipole transitions. The present work has extended the capabilities of LIBS in molecular analysis, as well as in atomic and ionic analysis.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.291-297
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• 2015

미래의 화석연료를 대체할 가능성이 큰 에너지원으로써, 수소는 인류의 궁극적인 연료로 주목받고 있으나, 작은 분자 크기로 인하여 저장 용기의 작은 틈으로부터 쉽게 누설된다. 본 연구에서는 수소 누설을 탐지하기 위하여 레이저 유도 붕괴 분광법(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)을 사용하였고, 플라스마 생성 방법에 따른 본 기술의 적합성을 평가하였다. 금속 표면에 플라스마를 일으켜 수소 원자광을 얻는 방법은 플라스마를 작은 레이저 출력 (295mW)에서 유도 할 수 있지만, 수소 기체에 직접 플라스마를 유도하는 방법은 약 2.6배 높은 레이저 출력이 필요하였다. 두 방법 모두 픽 투 베이스(Peak to Base) 비율이 수소농도에 대하여 선형적인 경향을 보였으며, 공기 중 수소의 농도가 5% 미만인 경우 본 기술은 수소 누설 검출에 적합한 기술로 판단된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.99-101
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• 2013

The equivalence ratio is measured by LIBS(Laser-induced Breakdown spectroscopy) in hydrocarbon flame and high temperature (${\sim}3200^{\circ}C$) oxyhydrogen flame, where a stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen is produced from water through electrolysis. The ratio of the hydrogen and oxygen (H/O) atomic lines intensities is used for quantitatively determining the quivalence ratio. laser energy is evaluated for determining the optimal condition for plasma diagnostics. The minimum laser energy for generating plasma in a laminar premixed hydrocarbon flame was about 70 mJ, whereas oxyhydrogen flame. consequently the irradiated spot of a lower density in high temperature oxyhydrogen flame gave rise to bigger plasma in size, thus limiting the spatial resolution of the LIBS measurement.

• 분석과학
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• 제37권1호
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• pp.12-24
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• 2024

In this study, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) was used to estimate the degree of rice polishing. As-threshed rice seeds were dehusked and polished for different times, and the resulting grains were analyzed using LIBS. Various atomic, ionic, and molecular emissions were identified in the LIBS spectra. Their correlation with the amount of polished-off matter was investigated. Na I and Rb I emission line intensities showed linear sensitivity in the widest range of polished-off-matter amount. Thus, univariate models based on those lines were developed to predict the weight percent of polished-off matter and showed 3-5 % accuracy performances. Partial least squares-regression (PLS-R) was also applied to develop a multivariate model using Si I, Mg I, Ca I, Na I, K I, and Rb I emission lines. It outperformed the univariate models in prediction accuracy (2 %). Our results suggest that LIBS can be a reliable tool for authenticating the degree of rice polishing, which is closed related to nutrition, shelf life, appearance, and commercial value of rice products.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권2호
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• pp.34-39
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• 2010

In order to achieve and maintain dimensional accuracy in laser micro-machining, dominant parameters such as laser power and laser focus position need to be monitored and controlled real time. Also, in order to selectively machine multi-layered materials, the material being presently machined need to be recognized. This paper presents an auto-focusing (AF) module to keep laser focus on a large-area surface; a real-time laser power stabilizing module based on optical attenuation; and a laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) module. With these monitoring modules, position error in laser focus on a 4" silicon wafer was kept below $4{\mu}m$, initially $51{\mu}m$, and laser power stability of a UV laser source was improved from 1.6% to 0.3%. Also, the material transition from polyimide to copper in machining of FCCL (flexible copper clad laminate) was successfully observed.