• Title/Summary/Keyword: Optical Emission Spectroscopy

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An Experimental Study on Real Time CO Concentration Measurement of Combustion Gas in LPG/Air Flame Using TDLAS (TDLAS를 이용한 LPG/공기 화염 연소가스의 실시간 CO 농도 측정에 관한 연구)

  • So, Sunghyun;Park, Daegeun;Park, Jiyeon;Song, Aran;Jeong, Nakwon;Yoo, Miyeon;Hwang, Jungho;Lee, Changyeop
    • Clean Technology
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    • v.25 no.4
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    • pp.316-323
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    • 2019
  • In order to enhance combustion efficiency and reduce atmosphere pollutants, it is essential to measure carbon monoxide (CO) concentration precisely in combustion exhaust. CO is the important gas species regarding pollutant emission and incomplete combustion because it can trade off with NOx and increase rapidly when incomplete combustion occurs. In the case of a steel annealing system, CO is generated intentionally to maintain the deoxidation atmosphere. However, it is difficult to measure the CO concentration in a combustion environment in real-time, because of unsteady combustion reactions and harsh environment. Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS), which is an optical measurement method, is highly attractive for measuring the concentration of certain gas species, temperature, velocity, and pressure in a combustion environment. TDLAS has several advantages such as sensitive, non-invasive, and fast response, and in-situ measurement capability. In this study, a combustion system is designed to control the equivalence ratio. Also, the combustion exhaust gases are produced in a Liquefied Petroleum Gas (LPG)/air flame. Measurement of CO concentration according to the change of equivalence ratio is confirmed through TDLAS method and compared with the simulation based on Voigt function. In order to measure the CO concentration without interference from other combustion products, a near-infrared laser at 4300.6 cm-1 was selected.

Dry Etching of GaAs and AlGaAs in Diffuion Pump-Based Capacitively Coupled BCl3 Plasmas (확산펌프 기반의 BCl3 축전결합 플라즈마를 이용한 GaAs와 AlGaAs의 건식 식각)

  • Lee, S.H.;Park, J.H.;Noh, H.S.;Choi, K.H.;Song, H.J.;Cho, G.S.;Lee, J.W.
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.18 no.4
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    • pp.288-295
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    • 2009
  • We report the etch characteristics of GaAs and AlGaAs in the diffusion pump-based capacitively coupled $BCl_3$ plasma. Process variables were chamber pressure ($50{\sim}180$ mTorr), CCP power ($50{\sim}200\;W$) and $BCl_3$ gas flow rate ($2.5{\sim}10$ sccm). Surface profilometry was used for etch rate and surface roughness measurement after etching. Scanning electron microscopy was used to analyze the etched sidewall and surface morphology. Optical emission spectroscopy was used in order to characterize the emission peaks of the $BCl_3$ plasma during etching. We have achieved $0.25{\mu}m$/min of GaAs etch rate with only 5 sccm $BCl_3$ flow rate when the chamber pressure was in the range of 50{\sim}130 mTorr. The etch rates of AlGaAs were a little lower than those of GaAs at the conditions. However, the etch rates of GaAs and AlGaAs decreased significantly when the chamber pressure increased to 180 mTorr. GaAs and AlGaAs were not etched with 50 W CCP power. With $100{\sim}200\;W$ CCP power, etch rates of the materials increased over $0.3{\mu}m$/min. It was found that the etch rates of GaAs and AlGaAs were not always proportional to the increase of CCP power. We also found the interesting result that AlGaAs did not etched at 2.5 sccm $BCl_3$ flow rate at 75 mTorr and 100 W CCP power even though it was etched fast like GaAs with more $BCl_3$ gas flow rates. By contrast, GaAs was etched at ${{\sim}}0.3{\mu}m$/min at the 2.5 sccm $BCl_3$ flow rate condition. A broad molecular peak was noticed in the range of $500{\sim}700\;mm$ wavelength during the $BCl_3$ plasma etching. SEM photos showed that 10 sccm $BCl_3$ plama produced more undercutting on GaAs sidewall than 5 sccm $BCl_3$ plasma.

Evaluation of Mineral Content in Convenience Baby Food (간편 이유식의 무기질 함량 평가)

  • Cho, Young-Sun;Kim, Ki-Cheol;Shin, Sang-Woon;Sung, Jin-Hee;Kim, Ji-Eun;Baek, Eun-Jin;Lee, Eun-Bin;Kim, Hye-Jin;Park, Yong-Bae;Yun, Mi-Hye
    • Journal of Food Hygiene and Safety
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    • v.35 no.5
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    • pp.489-494
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    • 2020
  • A total of 101 samples of convenience baby food products were analyzed by microwave digestion and mineral nutrients (iron, zinc, calcium, magnesium) were determined by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). By type, the samples included 44 rice porridges, 40 soft-boiled rices, 11 purees, and 6 powders. The mean values for iron (Fe) content were 0.05 to 0.45 mg/100 g (excepted powder type, mg/l0 g). This was equivalent to 22.35% for rice porridge, 10.55% for soft-boiled rice, 9.88% for puree and 2.74% for powder type compared to the KDRIs (Dietary Reference Intakes for Koreans), respectively. The mean values for zinc (Zn) was 0.06 to 0.28 mg/100 g (excepted powder type, mg/l0 g) and the KDRI ratio was the lowest at 5.94% in puree, with 27.76%, 28.95% and 10.91% in rice porridge, soft-boiled rice and powder type, respectively. Calcium (Ca) content relative to KDRIs was relatively low compared to other minerals, with 6.65% for rice porridge, 3.61% for soft-boiled rice, 6.24% for puree and 3.07% for powder type, respectively. The magnesium (Mg) content of baby food ranged from 13.4% to 39.0% compared to KDRIs, and was included in all baby food as a whole. For balanced nutritional mineral supply to infants, it is recommended that information on mineral sources and ingredients in convenience baby food be clearly provided to ensure proper growth and development.

모재/중간층/박막의 H/E ratio 구배에 따른 Cr계 경질 박막의 기계적 특성에 관한 연구

  • Kim, Hoe-Geun;Song, Myeon-Gyu;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2018.06a
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    • pp.135-135
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    • 2018
  • 천이금속 질화물 코팅은 우수한 기계적 특성들로 인해 공구 코팅으로 많이 사용 되어왔다. 그 중에서도 특히 Cr계 경질 코팅은 높은 경도와 낮은 표면조도, 우수한 마찰특성 등 뛰어난 기계적 특성을 나타내므로 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구산업의 발전으로 인해 공구가 더욱 가혹한 환경에서 사용됨에 따라, 공구의 수명을 향상시키고 보호하기 위해 코팅의 높은 밀착력이 요구되고 있으며, 모재와 코팅 사이에 중간층을 합성함으로써 공구의 밀착력을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이전 연구에서 모재/중간층/코팅간의 경도와 탄성계수 비율(H/E ratio)의 구배가 코팅의 밀착력에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로, WC 모재와 Cr계 코팅의 중간값의 H/E ratio를 갖는 중간층의 합성을 통해 코팅의 밀착력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 코팅의 밀착력을 향상시키기 위해 다양한 중간층을 증착한 CrZrN, CrAlN 코팅을 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 합성하였다. 모재로는 디스크 형상의 WC-6wt.%Co 시편을 사용하였고 Cr, Zr, Si, Al single 타겟을 이용하여 Cr, CrN, CrZrN, CrZrSiN 등의 중간층이 증착된 코팅을 합성했다. 코팅의 합금상, 경도 및 탄성계수, 미세조직 및 조성, 표면 조도을 확인하기 위해 X-ray diffractometer (XRD), Fischer scope, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy를 사용하였고, 코팅의 밀착 특성을 분석하기 위해 scratch tester와 optical microscopy (OM)를 이용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrZrN 및 CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(33.4-35.8 GPa)와 탄성계수(384.1-391.4 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였다. CrZrN 코팅의 경우 CrN 합금상 중간층을 갖을 때 가장 낮은 값을 보였으며, CrAlN 코팅의 경우 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착하였을때 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착하였을 때(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 코팅의 밀착력의 경우도 마찰계수와 비슷한 경향을 보였다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 SiNx 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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