• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.220.1-220.1
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• 2014

본 연구에서는 PECVD 공법 중에 이온화 에너지가 높은 선형이온빔 소스를 이용하여 고온에서 전도성 카본박막을 코팅하였다. 카본 박막 코팅을 위한 Precursor는 $C_2H_2$ gas를 이용하였으며, 온도에 따른 카본 박막의 전기적 특성 및 두께에 따른 카본 박막 성장 구조를 분석하였다. 카본 박막의 전기적 특성은 Interfacial contact resistance (ICR) 방법으로 측정하였으며, 접촉 저항 측정을 위한 모재는 SUS316L stainless steel을 사용하였고 카본 박막 성장 구조 분석을 위해서는 폴리싱된 Si-wafer를 사용하였다. 선형이온빔 소스를 이용하여 상온에서 증착한 카본 코팅의 접촉저항 값은 50 nm 코팅 두께에서 $660m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 비정질상의 특성을 나타냈으며, 고온에서는 $14.8m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 온도가 증가함에 따라 비정질상의 카본 박막이 전도성을 가지는 카본박막으로의 성장을 확인할 수 있었다. 또한 전도성 카본 박막의 성장 구조 분석은 FE-SEM 및 Raman spectrum 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 코팅 두께가 증가할수록 카본 입자들은 수nm에서 약 150 nm의 카본 cluster를 형성하며 성장하였다. 이때 전도성 카본 박막의 두께에 따른 접촉저항의 값은 고온 조건에서 카본 박막의 두께가 약 100 nm일 때, $12.1m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$의 가장 낮은 값을 가졌다. 위의 결과를 경제성이 아주 우수한 대면적 전도성 나노 카본 박막의 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.244.2-244.2
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• 2014

금속, 플라스틱, 유리 등의 재료 표면에 다양한 색상을 표현하기 위해 일반적으로 습식 도금을 많이 적용하고 있다. 하지만 습식 도금은 공정 수가 많을 뿐만 아니라 위험물질 및 오염물질을 많이 사용하기 때문에 산업사고, 환경오염 등을 야기 시킨다. 따라서 본 연구에서는 친환경적 방법인 물리적기상증착(PVD ; Physical Vapor Deposition) 방식의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering)으로 색상을 구현하였다. PVD 방식의 증착은 습식 도금 방식에 비해 친환경적이며, 전처리에서 후처리까지 한 공정으로 가능하다는 점이다. 스퍼터링은 PVD의 다른 방식인 E-beam 방식에 비해 대량생산을 할 수 있다는 장점이 있다. 양산형 스퍼터링 장비(${\Phi}1200mm{\times}H1400mm$)로 실험을 진행하였으며, 증착 물질은 Ti, Al, Cr 을 사용하였고, 반응성 가스(Reactive Gas) 로는 N2, C2H2 가스를 사용하였다. 전처리는 LIS (Linear Ion Source)로 식각(Etching) 하였고, 펄스직류전원공급장치(Pulsed DC Power Supply)를 사용하여 증착 하였으며, 증착시 기판에 bias (-100 V)를 인가 하였다. 그 결과 회색계열, 갈색계열 등 여러가지 색을 구현할 수 있었으며, 증착된 박막의 특성을 알아보기 위하여 색차계, 내마모 시험기, 연필경도 시험기를 사용하였다. 향후 후처리 공정으로 내지문(AF ; anti fingerprint coating) 박막 등과 같은 실용적인 박막을 증착할 계획이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.208-208
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• 2011

최근 유연기판 기술을 기반으로 대면적 roll to roll 공정기술 개발이 활발히 연구됨에 따라 이에 적용 가능한 대면적 플라즈마 소스의 중요성이 대두되고 있다. 대면적 플라즈마 처리 공정에 적용 가능한 소스 중 closed drift 타입의 선형 이온 소스는 제작 및 대면적화가 용이함에 따라 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 선형 이온 소스를 다양한 표면처리 공정에 효과적으로 적용하기 위해서는 방전 특성에 대한 이해를 바탕으로 각 공정에 맞는 이온빔 전류 밀도, 방전 전압 등의 방전 인자 조절이 필수적이다. 본 연구에서는 표면 개질, 식각 및 박막 증착 등의 다양한 분야에 활용 가능한 선형 이온 소스를 개발하였으며, 선형 이온 소스를 통한 표면 식각 공정을 집중적으로 연구하였다. 전극 및 자기장 구조에 따른 선형 이온 소스 내 플라즈마 방전거동 분석을 위해 object oriented particle in cell(OOPIC) 전산모사를 수행하였으며, 이를 통해 식각 또는 증착 공정에 적합한 이온 소스의 구조 및 공정 조건을 예측하였다. 또한 OOPIC 전산모사를 통해 예측된 이온빔 인출 경향을 Faraday cup을 이용한 이온빔 전류 밀도 측정을 통해 확인하였다. 실리콘 기판 식각 공정의 경우, 이온 전류밀도 및 에너지에 따른 식각 거동 분석, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각 특성 분석을 통해 최적 식각 공정 조건을 도출하였다. 특히, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각률 변화는 일반적으로 알려진 입사각에 따른 스퍼터링율과 유사한 경향을 보였다. 이온빔 에너지 3 kV, Ar 압력 1.3 mTorr 조건에서 기판 정지 상태시 약 8.5 nm/s의 식각 속도를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.185-185
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• 2012

최근 자연모사를 이용한 연구가 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 연 잎의 표면에서 나타나는 초발수 특성이 마이크로 나노 크기의 구조와 표면에너지를 제어하는 에피큐티클 왁스에 기인하다는 것이 밝혀지면서 이를 응용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄 표면처리로 마이크로와 나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 가진 물질을 증착하여, 발수성을 가지는 표면을 개발하였다. 알루미늄 표면에 마이크로 크기의 알루미나($Al_2O_3$) 분말을 이용한 블라스트(blast) 공정으로 표면에 마이크로 구조를 형성하고, Linear Ion Source(LIS)를 적용한 Ar 이온빔 에칭으로 나노 구조를 형성하였다. FE-SEM 분석을 통해 수~수십 마이크로 구조 위에 나노 크기의 구조가 형성 된 것을 관찰하였다. 마이크로 나노 구조가 형성된 알루미늄의 표면에너지를 낮추기 위해 trimethylsilane(TMS) 및 Ar을 이용한 플라즈마처리로 표면에 기능성 코팅막을 형성하였다. 그 결과 TMS 발수 코팅하기 전에 비해 표면에너지가 $99.75mJ/m^2$에서 $9.05mJ/m^2$으로 급격히 낮아지고 접촉각 값이 $123^{\circ}$로 향상된 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.53 no.6
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• pp.271-279
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• 2020

Non-ferrous metals, widely used in the mechanical industry, are difficult to machine, particularly by drilling and tapping. Since non-ferrous metals have a strong tendency to adhere to the cutting tool, the tool life is greatly deteriorated. Diamond-like carbon (DLC) is one of the promising candidates to improve the performance and life of cutting tool due to their low frictional property. In this study, a sacrificial DLC layer is applied on the hard nitride coated drill tool to improve the durability. The DLC coatings are fabricated by controlling the acceleration voltage of the linear ion source in the range of 0.6~1.8 kV. As a result, the optimized hardness(20 GPa) and wear resistance(1.4 x 10-8 ㎣/N·m) were obtained at the 1.4 kV. Then, the optimized DLC coating is applied as an sacrificial layer on the hard nitride coating to evaluate the performance and life of cutting tool. The Vickers hardness of the composite coatings were similar to those of the nitride coatings (AlCrN, AlTiSiN), but the friction coefficients were significantly reduced to 0.13 compared to 0.63 of nitride coatings. The drilling test were performed on S55C plate using a drilling machine at rotation speed of 2,500 rpm and penetration rate of 0.25 m/rev. The result showed that the wear width of the composite coated drills were 200 % lower than those of the AlCrN, AlTiSiN coated drills. In addition, the cutting forces of the composite coated drills were 13 and 15 % lower than that of AlCrN, AlTiSiN coated drills, respectively, as it reduced the aluminum clogging. Finally, the application of the DLC sacrificial layer prevents initial chipping through its low friction property and improves drilling quality with efficient chip removal.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.23 no.2
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• pp.43-48
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• 2013

The Jahn-Teller distortion of chalcogenide $Fe_{0.9}M_{0.1}Cr_2S_4$ (M=Co, Ni, Zn) have been investigated by M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy. The crystal structures of $Fe_{0.9}M_{0.1}Cr_2S_4$ (M=Co, Ni, Zn) are cubic spinel at room temperature. Magnetoresistance measurements indicate these system is conducting-semiconducting transistion around $T_C$. Below $T_C$, the asymmetric line broadening is observed and considered to be dynamic Jahn-Teller distortion. Isomer shift value of the samples at room temperature was about 0.5 mm/s, which means that charge state of Fe ions is ferrous in character. The Ni substitutions for Fe occur to increase the Jahn-Teller relaxation. CMR properties could be explained with magnetic polaron due to Jahn-Teller effect, which is different from both the double exchange interactions of manganite system and the triple exchange interactions of chalcogenide $Cu_xFe_{1-x}Cr_2S_4$.

• Progress in Medical Physics
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• v.20 no.4
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• pp.290-297
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• 2009

In case of radiation treatment using small field high-energy photon beams, an accurate dosimetry is a challenging task because of dosimetrically unfavorable phenomena such as dramatic changes of the dose at the field boundaries, dis-equilibrium of the electrons, and non-uniformity between the detector and the phantom materials. In this study, the absorbed dose in the phantom was measured by using an ion chamber and a diode detector widely used in clinics. $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT films composed of water equivalent materials was also evaluated as a small field detector and compared with ionchamber and diode detectors. The output factors at 10 cm depth of a solid phantom located 100 cm from the 6 MV linear accelerator (Varian, 6 EX) source were measured for 6 field sizes ($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ and $0.5{\times}0.5\;cm^2$). As a result, from $5{\times}5\;cm^2$ to $1.5{\times}1.5\;cm^2$ field sizes, absorbed doses from three detectors were accurately identified within 1%. Wheres, the ion chamber underestimated dose compared to other detectors in the field sizes less than $1{\times}1\;cm^2$. In order to correct the observed underestimation, a convolution method was employed to eliminate the volume averaging effect of an ion chamber. Finally, in $1{\times}1\;cm^2$ field the absorbed dose with a diode detector was about 3% higher than that with the EBT film while the dose with the ion chamber after volume correction was 1% lower. For $0.5{\times}0.5\;cm^2$ field, the dose with the diode detector was 1% larger than that with the EBT film while dose with volume corrected ionization chamber was 7% lower. In conclusion, the possibility of $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT film as an small field dosimeter was tested and further investigation will be proceed using Monte Calro simulation.

• Progress in Medical Physics
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• v.9 no.4
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• pp.207-215
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• 1998

There have been many radiation measurement methods so far among which film dosimetry, TLD, and ion chamber are the most frequently used methods. But this study describes a new radiation measurement method which uses polymer gel and magnetic resonance imaging(MRI). The objective of this study is to fabricate a polymer gel sensitive to radiation and to generate a dose to MRI contrast relationship, and to apply this results to the radiation measurement for the brachytherapy. To do this, 12 cm diameter cylindrical gel phantom was made, and the phantom was irradiated using the 30 mm diameter circular collimator which was used for radiosurgery. And this irradiated phantom was scanned with MRI. To find out the relationship between the radiation dose and the transversal relaxation time, an image processing software(IDL) was used. From this study it is found out that the radiation dose showed linear relationship to the transversal relaxation time of the gel up to 17 Gy($R^2$=0.993) and they had a different relationship above 17 Gy. The dose distributions were calculated using these results for the Ir-192 sources, one for the HDR afterloading system and the other for a 2 mCi seed source. And these calculated dose distributions were compared to the ones from the treatment planning computers. From this study the dose to the irradiated gel's transversal relaxation time relationship was examined, and this result was tried for the measurement of the brachytherapy.

• Progress in Medical Physics
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• v.15 no.2
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• pp.105-111
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• 2004

The parallel plate detector with dielectric film for dosimetry was designed to measure detection characteristic of 6 MV X-ray with medical linear accelerator. PTFE film was inserted into FEP films that are made by two one-side metal coated materials for ion source. The thicknesses of PTFE dielectric film was 100 ${\mu}{\textrm}{m}$ and the thickness of FEP dielectric film was 100 ${\mu}{\textrm}{m}$, respectively. This detector was fixed by two acrylic plate for physical hardness ad geometrical consistency. The geometrical condition for measurement with parallel-plate for detector was below; SSD=100 cm and the 5 cm depth between detector and phantom surface The major parameter of detector characteristics such as zero drift current, leakage current, charge response by applied voltage, reproducibility, linearity, TMR measurement, dose rate effect were measured. The zero drift currents are 8.3 pA and leakage currents are 10 pA. The charge response of applied voltage is showing linearity in 414 voltage. The measurement deviation of reproducibility in this detector is within 1% for dose and the linearity of applied dose shows in this detector. The TMR curves in phantom between this parallel plate detector and reference detector are matched within 3% deviation from maximum dose depth to 7.5 cm depth. It is considered that this dosimetric system is satisfactory for the purpose of the constancy check of the 6 MV x-ray from medical linear accelerator.

• Journal of radiological science and technology
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• v.39 no.4
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• pp.571-575
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• 2016

Monte Carlo simulations are widely used as the most accurate technique for dose calculation in radiation therapy. In this paper, the GATE6(Geant4 Application for Tomographic Emission ver.6) code was employed to calculate the dosimetric performance of the photon beams from a linear accelerator(LINAC). The treatment head of a Varian 21EX Clinac was modeled including the major geometric structures within the beam path such as a target, a primary collimator, a flattening filter, a ion chamber, and jaws. The 6 MV photon spectra were characterized in a standard $10{\times}10cm^2$ field at 100 cm source-to-surface distance(SSD) and subsequent dose estimations were made in a water phantom. The measurements of percentage depth dose and dose profiles were performed with 3D water phantom and the simulated data was compared to measured reference data. The simulated results agreed very well with the measured data. It has been found that the GATE6 code is an effective tool for dose optimization in radiotherapy applications.