• Tribology and Lubricants
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• 제23권1호
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• pp.14-18
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• 2007

SCM415 alloy was implanted with nitrogen ions using plasma source ion implantation (PSII), at a dose range of $1{\times}10^{17}\;to\;6{\times}10^{17}N^{+}cm^{-2}$. Auger electron spectrometry (AES) was used to investigate the depth profile of the implanted layer. Friction and wear tests were carried out on a block-on-ring wear tester. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the micro-morphology of the worn surface. The results revealed that after being implanted with nitrogen ions, the frictional coefficient of the surface layer decreased, and the wear resistance increased with the nitrogen dose. The tribological mechanism was mainly adhesive, and the adhesive wear tended to become weaker oxidative wear with the increase in the nitrogen dose. The effects were mainly attributed to the formation of a hard nitride precipitate and a supersaturated solid solution of nitrogen in the surface layer.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2002년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.123-126
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• 2002

For the mold die sticking mechanism, the major explanation is that EMC filler of silica wears die surface roughened, which results in increase of adhesion strength. As big differences in experimental results from semiconductor manufacturers are dependent on EMC models, however, chemisorptions or acid-base interaction is apt to be also functioning as major mechanisms. In this investigation, the plasma source ion implantation (PSII) using $O_2$, $N_2$, and $CF_4$ modifies sample surface to form a new dense layer and improve surface hardness, and change metal surface condition from hydrophilic to hydrophobic and vice versa. Through surface energy quantification by measuring contact angle and surface ion coupling state analysis by Auger, major governing mechanism for sticking issue was figured out to be a complex of mechanical and chemical factors.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.204-204
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• 1999

The plasma source ion implantation(PSII) technique which is a method using high negative voltage pulse in plasma system has the potential to change the surface properties of polymer. PSII technique increase the surface free energy by introducing polar functional groups on the surface so that it improves reactivity, hydrophilicity, adhension, biocompatability, etc. However, the mobility of polymer chains enables the modified surface layers to adapt their composition to interfacial force. This hydrophobic recovery interrupts the stability of modified surfaces to keep for the long time. In this study, poly(methyl methacrylate)(PMMA), poly(2-hydroxyethyl methacrylate)(PHEMA), and polu(2-hydroxypropyl methacylate)(PHPMA) for contact lens application, were modified to improve the wettability with PSII technique and were investigated the surface stabilities. Polymer film was prepared with solution casting(3 wt.% solution) and was annealed at 11$0^{\circ}C$ under vacuum oven to remove solvent completely and to eliminate physical ageing. The thickness of the film measured by scanning electron microscopy (SEM) and surface profilometer was about 10${\mu}{\textrm}{m}$. Polymers were treated with different kinds of gases, pulse frequency, pulse with, pulse voltage, and treatment time. Even though PMMA, PHEMA, and PHPMA have similar repeat unit structure, the optimal treatment conditions and the tendency to hydrophobic recovery were different. PHPMA, more hydrophilic polymer than PMMA and PHEMA showd better wettability and stability after mild treatment. Surface tensions were obtained by water and diiodomethane contact angle measurements to monitor the relation between hydrophobic recovery and polymer structure. Different ion species in plasma change the polar component and dispersion component of polymer surface. For better wettability surface, the increase of polar component was a dominant factor. We also characterized modified polymer surfaces using x-ray photoelectron spectroscopy(XPS), secondary ion mass spectrometry(SIMS), Fourier Transform infrared spectroscopy(FT-IR), and SEM.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2007년도 제32회 학술대회 초록집
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• pp.130-130
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• 2007

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.170-170
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• 2000

Synthetic polymers such as polyimide, polycarbonate, and poly(methyl methacrylate) are long chain molecules which consist of carbon, hydrogen, and heteroatom linked together chemically. Recently, polymer surface can be modified by using a high energy ion beam process. High energy ions are introduced into polymer structure with high velocity and provide a high degree of chemical bonding between molecular chains. In high energy beam process the modified polymers have the highly crosslinked three-dimensionally connected rigid network structure and they showed significant improvements in electrical conductivity, in hardness and in resistance to wear and chemicals. Polyimide films (Kapton, types HN) with thickness of 50~100${\mu}{\textrm}{m}$ were used for investigations. They were treated with two different surface modification techniques: Plasma Source Ion Implantation (PSII) and conventional Ion Implantation. Polyimide films were implanted with different ion species such as Ar+, N+, C+, He+, and O+ with dose from 1 x 1015 to 1 x 1017 ions/cm2. Ion energy was varied from 10keV to 60keV for PSII experiment. Polyimide samples were also implanted with 1 MeV hydrogen, oxygen, nitrogen ions with a dose of 1x1015ions/cm2. This work provides the possibility for inducing conductivity in polyimide films by ion beam bombardment in the keloelectronvolt to megaelectronvolt energy range. The electrical properties of implanted polyimide were determined by four-point probe measurement. Depending on ion energy, doses, and ion type, the surface resistivity of the film is reduced by several orders of magnitude. Ion bombarded layers were characterized by Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS), XPS, and SEM.

• 한국안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.18-23
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• 2005

This study deals with the friction and wear characteristics of C-N coated SCM415 steel. The PSII(plasma source ion implantation) apparatus was built and a SCM415 test piece with steel substrate was treated with carbon nitrogen by this apparatus. The composition and structure of the surface layer were analyzed and compared with that of PVD(physical vapor decomposition) coated TiN layer. It was found that both of friction coefficient of C-N coating and TiN coating decreased with increasing load, however, C-N coating showed relatively lower faction coefficient than that of TiN coating. The micro-vickers hardness of C-N film is 3200 Hv, which is $32\~43\%$ higher than that of TiN film. The critical load of C-N film is 52N, which is $25\%$ higher than that of TiN film. The hardness of C-N film fabricated by Plasma ion implantation is $61\~70\%$ higher than that of base material, and faction coefficient is $14\~50\%$ lower than that of base material. It is also interesting to note that the friction was changed from adhesive wear mode to light oxidizing wear mode.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권1호
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• pp.41-52
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• 2009

골과 임플란트의 기계적인 결합을 증진시키기 위한 다양한 시도가 이루어졌으며, 최근에는 불소 부식법, 양극산화법, 이온주입법 등 생화학적인 골유착을 유도할 수 있는 임플란트의 표면개질이 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법(plasma source ion implantion, PSII)으로 표면을 개질한 임플란트에 대한 골반응을 흡수성 재료로 블라스팅 처리(resorbable blasting media, RBM)된 임플란트를 대조군으로 하여 평가하고 이온 주입량을 달리하여 비교한 결과를 알아보고자 하였다. 12마리의 뉴질랜드 가토의 경골에 대조군인 RBM 임플란트와 Mg이온 주입량을 달리한 Mg이온주입 임플란트 3개씩을 식립하고 공진주파수를 측정하였으며 6주 후 48개 임플란트의 뒤틀림 제거력과 공진주파수를 측정하였다. 반복측정이 있는 분산분석을 이용하여 95% 유의수준으로 통계적 유의성을 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각 임플란트간 공진주파수의 차이는 없었으나 군에 관계없이 식립 시에 비해 6주 후의 공진주파수는 증가하였다. 2. 초기 낮은 공진주파수를 나타낸 임플란트군의 공진주파수 증가량이 큰 경향을 나타내었다. 3. 이온잔존량 9.4%인 Mg 1 임플란트가 다른 임플란트 보다 통계적으로 유의하게 큰 뒤틀림제거력을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 가장 우수한 골반응을 나타내는 이온주입량을 알 수 있었으며 이러한 이온주입 임플란트가 임상적으로 뛰어난 효능을 보이는 RBM 표면에 비해서도 생물학적 골반응이 더 우수하다는 것을 입증하는 결과라 할 수 있다.

• 분석과학
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• 제15권3호
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• pp.229-235
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• 2002

폴리스티렌 시료의 표면을 플라즈마 이온주입(PSII) 기술로 처리하여 친수성을 향상시켰다. 친수성이 향상된 표면은 시간이 지남에 따라 원래 성질인 소수성으로 되돌아가려는 특성 (aging effect)이 있는데 본 연구에서는 각각 분자량이 다른 폴리스티렌 필름을 이용하여 분자량에 따른 에이징 효과를 살펴보았다. 무게평균 분자량이 각각 $M_w$ = 760, 2430, 31600, 115700, 280000, 903600 인 폴리스티렌을 가스종류와 펄스전압 등의 PSII 실험 변수에 따라 표면 친수성 변화를 측정하였고 PSII 처리 후 보관온도를 달리하여 분자량에 따른 에이징 정도를 관찰하였다. 분자량이 큰 폴리스티렌이 시간에 따른 에이징 현상이 적게 일어났으며 펄스전압과 보관온도가 높은 조건에서도 사슬이 긴 폴리스티렌이 에이징이 덜 되었다. 물 접촉각을 측정하여 표면 친수성을 나타내었으며 처리 후 표면 구조 변화를 관찰하기 위하여 SEM과 AFM을 이용하였고, TOF-SIMS와 XPS를 통하여 표면에 생성된 작용기들을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2004년도 전력전자학술대회 논문집(2)
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• pp.682-685
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• 2004

본 논문은 반도체 스위치를 이용한 고압 펄스 발생기에 관한 연구이다. PSII (Plasma Source Ion Implantation)의 전원 장치로 사용되었으며, 기존의 hard switch나 싸이로트론 등을 이용한 고압 펄스 파워 발생기에 비해 다음과 같은 장점을 가진다. 장수명, 고효율과 펄스 크기, 반복률, 펄스폭 등의 조정이 자유로운 높은 유연성 등의 장점이다. 또한 제안된 펄스 발생기에서 사용된 반도체 스위치는 12개의 IGBT가 직렬로 연결되어 있으며, 그 중 하나의 스위치만 능동 구동기 두개가 존재하고 나머지 스위치는 수동 구동기만으로 구성되어 있어, 구동기가 매우 간단한 장점을 가지고 있다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권4호
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• pp.361-374
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• 2009

임플란트와 골 반응을 개선하기 위한 생화학적 표면 처리 방법으로 다양한 이온을 이용한 이온주입법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 마그네슘 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법으로 표면 처리를 한 임플란트에 대한 MC3T3-E1 골모양 세포의 초기 반응을 평가해 보고자 하였다. 티타늄 디스크를 네 가지 군으로 표면처리를 달리하였다. A군은 연마만 하였고 B군은 연마 후 마그네슘 이온을 주입하였다. C군은 알루미늄 입자분사 하였고, D군은 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입하였다. 조골세포의 반응을 세포 부착, 증식, 분화의 단계별로 평가하였다. 세포 부착을 평가하기 위해 MC3T3-E1 골모양 세포를 4시간, 24시간, 48시간 금속 표면에서 배양하여 주사현미경으로 관찰하였다. 세포분화도평가는 세포를 4일간 배양 후 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석을 통해 시행하였다. 세포외기질의 세포내 발현은 RT-PCR을 통해 평가하였다. 이상의 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 주사현미경 관찰시 시간의 흐름에 따라 세포 부착량은 증가하였으며, 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 더 많은 양 세포 증식이 관찰되었으며 분화정도도 더 높은 것으로 관찰되었다. 2. RT-PCR 분석시 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 c-fos와 osteonectin의 발현이 증가된 소견을 보였다. 3. 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석시 금속 표면처리 방법에 따른 차이는 발생하지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 Mg 이온이 주입된 군의 세포가 Mg 이온이 주입되지 않은 군보다 초기의 세포반응이 더 우수하다는 것을 알 수 있다.