• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제17권1호
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• pp.76-83
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• 2018

The electron energy probability function (EEPF) is of significant importance since the plasma chemistry such as the rate of ionization is determined by the electron energy distribution function. It is usually assumed to be Maxwell distribution for 0-D global model. Meanwhile, it has been observed experimentally that the form of EEPF of Ar plasma changes from being two-temperature to Druyvesteyn like as the gas pressure increases. Thus, to apply the 0-D global model of Maxwellian distribution to the non-Maxwellian plasma, we investigated the relative contribution of two distinct electrons with different temperatures. The contributions of cold/hot electrons to the equilibrium state of the plasma have attracted interest and been researched. The contributions to the power and particle balance of cold/hot electrons were studied by comparing the result of the global model considering all combinations of electron temperatures with that of 1-D Particle-in-Cell and Monte Carlo collision (PIC-MCC) simulation and the results of studies were analyzed physically. Furthermore, comparisons term by term for variations of the contribution of cold/hot electrons at different driving currents are presented.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3126-3132
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• 2023

To meet the increasing heating needs of the China Fusion Experimental Tokamak Reactor (CFETR), the output power in each Lower Hybrid Current Drive (LHCD) transmission line should be increased from 250 kW to 500 kW. Therefore, a new high-power water load must be developed for the 4.6 GHz 500 kW LHCD system. This paper aims to report the most recent research progress of the water load: aluminum nitride (AlN) ceramic is used as the media material to isolate the water and vacuum, and the radio frequency (RF) simulation results show that the return loss of the water load is less than -25dB at 4.6 GHz over a wide temperature range. Under 500 kW continuous wave (CW) operation, the maximum temperatures of the ceramic and water are separately 67 ℃ and 62 ℃, resulting in thermal deformation of the ceramic of approximately 0.003 mm. Moreover, the AlN water load was tested on the 4.6 GHz 250 kW high-power test bench and found to work well with low reflected power.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권4호
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• pp.1145-1152
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• 2024

To realize an initial objective of the negative ion-based neutral beam injection (N-NBI) at the Comprehensive Research Facility for Fusion Technology (CRAFT) test facility, which targets an H⁰ beam power of 2 MW at an energy of 200-400 keV and a pulse duration of 100 s, it is crucial to study the cesium dynamics of the negative ion source. Here a numerical simulation program CSFC3D is developed and applied to simulate the distribution and time dynamics of cesium during short pulses. The calculations show that most of the cesium on the plasma grid (PG) area originates from the release of cesium that is accumulated within the ion source in the plasma phase. Increasing the wall temperature reduces the loss of cesium on the wall of the ion source. Furthermore, the thickness of the cesium monolayer is directly influenced by the PG temperature. Both simulated and experimental results demonstrate that maintaining the PG temperature between 180 ℃ and 200 ℃ is essential for enhancing the performance of the ion source and optimizing the cesium behavior.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제34권4호
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• pp.343-352
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• 2017

A space plasma facility has been operated with a back-diffusion-type plasma source installed in a mid-sized vacuum chamber with a diameter of ~1.5 m located in Satellite Technology Research Center (SaTReC), Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). To generate plasma with a temperature and density similar to the ionospheric plasma, nickel wires coated with carbonate solution were used as filaments that emit thermal electrons, and the accelerated thermal electrons emitted from the heated wires collide with the neutral gas to form plasma inside the chamber. By using a disk-type Langmuir probe installed inside the vacuum chamber, the generation of plasma similar to the space environment was validated. The characteristics of the plasma according to the grid and plate anode voltages were investigated. The grid voltage of the plasma source is realized as a suitable parameter for manipulating the electron density, while the plate voltage is suitable for adjusting the electron temperature. A simple physical model based on the collision cross-section of electron impact on nitrogen molecule was established to explain the plasma generation mechanism.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3614-3619
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• 2022

To operate the ion cyclotron resonance heating (ICRH) antennas in a better heating state and produce relatively low impurities, it is necessary to control the antenna spectrum by changing the antenna phasing. As the electrical length of the antenna feeding transmission lines is changing as a matter of the standing wave pattern at the ceramic supports, 90° elbows, T-connectors and antenna loops, we chose to measure the current at the grounding points of the antenna loops by antenna strap probe. The voltage drops along a small, several millimeter-long paths at the end of the antenna loops give a signal that is proportional to the current in the antenna loop. Through the simulation of the antenna strap probe and the actual measurement of the antenna phasing under vacuum conditions, the reliability of the antenna strap probe based diagnostic system have been successfully proved. Moreover, this system was successfully applied to the ICRH daily experiments in the spring of 2021. In the near future, the active real-time feedback control of the antenna phasing system will be developed based on this diagnostic system in the EAST tokamak.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1997년도 제13회 학술발표회 논문개요집
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• pp.210-210
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• 1997

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.218-218
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• 1999

• 산업융합연구
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• 제21권7호
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• pp.83-92
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• 2023

유전체 전위장벽방전방식에 의한 플라즈마 젯의 블렛 형상은 인가되는 유량과 전기장의 크기에 따라 달라지고 이러한 변화는 DBD 플라즈마 젯의 밀도차이에 의한 스펙트럼 분포의 차이로 나타난다. 발생된 플라즈마 젯의 스펙트럼의 분석을 통한 활성종의 발생과 강도의 차이는 장치를 활용하는데 있어서 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Ar가스를 이용한 대기압 볼륨 DBD방식의 플라즈마 젯 발생장치를 제안된 설계방법에 따라 구성하였다. 플라즈마 젯의 발생을 위한 유량의 의존도를 규명하기 위한 Ar가스의 유동해석을 시뮬레이션을 통해 확인하였고 프로토타입 시스템에서는 MFC를 통한 유량제어를 통해 최적의 플라즈마 젯 불렛형상을 발생시키고 발생된 플라즈마 젯의 특성을 분석하기 위해 스펙트로미터를 이용한 플라즈마 젯의 특성을 분석하였다. 제안된 시스템의 설계방법을 통한 장치에서 최적의 플라즈마 젯 형상 확립방법과 EOS 상에서 활성종에 대한 결과를 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.176-185
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• 2009

ICP source의 성능과 구현 가능성은 impedance와 전기장, 자기장의 공간 분포에 큰 영향을 받는다. ICP source의 impedance는 ICP 안테나와 플라즈마의 impedance에 의해 결정된다. 안테나 설계에 있어서 안테나에 형성되는 고전압을 방지하고 공정 중 급격한 impedance 변화를 방지하기 위해서는 ICP source의 허수 impedance가 $-100\;ohm{\sim}+100\;ohm$의 영역에 존재하는 것이 유리하다. 플라즈마 균일도는 안테나에 흐르는 전류와 전압에 의해 형성되는 전기장 세기와 자기장 세기에 영향을 받는다. 원형 안테나와 대칭성이 개선된 안테나에 대해 전자기 simulation과 플라즈마 밀도의 공간분포를 측정하였으며 안테나 형태에 따른 전자기장과 플라즈마 밀도 분포의 개선을 확인하였다. 반경 방향 균일도를 조절하기 위해서는 일반적으로 지름이 다른 복수개의 안테나를 동심원 상에 배치하는 방법을 사용한다. 각 안테나들을 병렬로 연결한 경우 각각의 안테나의 임피던스에 따른 전류 분배 비율이 상이하며, 분배 비율을 조절하기 위해 코일 또는 capacitor를 연결할 경우 나타나는 현상을 계산하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.258-265
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• 2011

대기압에서 산소 플라즈마가 생성될 때 생기는 화학종의 밀도와 전자 온도를 정성적으로 분석하기 위하여 전산모사 방법 중 하나인 공간 평균 모델을 개발하였다. 본 논문에서는 플라즈마 바늘(plasma needle) 장치를 이용하여 전산모사를 수행하였다. 생성된 화학종 중, O, $O_3$, $O_2*$, ${O_2}^+$ 순서대로 높은 밀도를 가지고, 전자 에너지의 대부분이 산소 분자와의 이온화 과정과 여기화 과정에서 소모가 된다. 입력 파워가 증가할 때 대다수의 화학종의 밀도는 입력 파워가 증가한 비율만큼 증가하고, 산소 가스의 온도가 300 K에서 700 K으로 증가할 때는 오존 생성을 위한 삼체 충돌 현상이 약해져 오존 밀도가 감소한다. 방전 공간의 표면적에 대한 부피 비 또한 플라즈마 밀도와 전자 온도에 영향을 준다.