• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.258-258
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• 2010

레이저 유기 형광법은 비침투적인 방법으로 플라즈마를 진단할 수 있는 장점이 있다. 특히 헬륨 플라즈마 내에서 전기장이 존재하는 경우에 헬륨의 에너지 준위가 분리되는 STARK 효과를 이용하여 기판 부근에 발생한 쉬스 내의 전기장을 측정할 수 있다[1]. 그러나 플라즈마의 생성을 위한 RF 소스와 레이저 간의 위상이 동기화 되지 않는 경우엔, 그 결과 값의 보정이 필요하다. 외부의 전기장이 시변하는 경우에 각각의 위상에서 헬륨의 여기종이 느끼는 전기장의 세기는 다르다. 따라서 레이저가 어떤 타이밍에 입사되는 가에 따라 신호의 분리되는 정도가 달라지는데, 레이저와 외부 전기장의 위상을 동기화하지 않은 경우에는 관측된 신호는 각각의 위상에서 여러 가지로 분리된 신호가 더해진 합의 형태로 나타난다. 이는 외부에서 인가된 전기장의 가장 큰 값을 나타낸다고 알려져 있었다[2]. 그러나 레이저 유도 형광 신호는 넓게 분산을 가지므로 이는 보정되어야 한다. 본 연구에서는 각각의 위상에서 출력되는 형광 신호를 구하고 시간의 영역에서 1주기 동안 적분하여 실제로 관측될 레이저 유도 형광신호의 보정치를 계산하였다. 이를 실험적으로 검증하기 위해서 유도 결합 플라즈마 반응 챔버 내에서 플라즈마를 방전시킨 후에, 레이저 유도 형광법을 사용하여 기판 위에 생성된 쉬스 내의 전기장을 측정하였다. 그리고, 랑뮤어 프루브를 이용하여 벌크 플라즈마 내의 플라즈마 전압을 구하고, 이를 적분 상수로 삼아 쉬스 내의 전위 분포를 구하였다. 또한 기판에 인가되는 전압을 직접 측정하여 위에서 구한 전위 분포치와 보정을 한 후의 전위 분포치를 비교, 검토하여 보정치를 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.474-474
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• 2010

현재 반도체시장의 확장으로 인해서 기존의 300mm 웨이퍼에서 450mm의 웨이퍼를 사용하는 공정으로 변화하는 추세이다. 450mm 웨이퍼로 대면적 화되면서 기존 300mm 공정 때보다 훨씬 효율적인 플라즈마 소스 즉, 고밀도이고, 고균등화(high uniformity) 플라즈마 소스를 필요로 한다. 본 논문에서는 고밀도 플라즈마 소스인 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma ; ICP)에 축 방향의 약한 자기장을 인가시킨 자화된 유도결합형 플라즈마(Magnetized Inductively Coupled Plasma : MICP)[1]를 제안하여 기존 ICP와의 차이점을 살펴보았다. 실험 방법으로 레이저 유기 형광법(Laser Induced Fluorescence : LIF)[2]을 이용하여 플라즈마 쉬스(Sheath) 내의 전기장을 외부 자기장의 변화에 따라 높이별로 측정하고 그 결과로부터 쉬스의 전기적 특성을 살펴보았다. 플라즈마의 특성상 탐침이나 전극에 전압을 인가하면 그 주위로 디바이 차폐(Debye Shielding)현상이 일어나서 플라즈마 왜곡이 일어난다. 그렇기에 플라즈마, 특히 플라즈마 쉬스의 특성을 파악하기 위해서 레이저라는 기술을 사용하였다. 레이저는 고가의 장비이고 그 사용에 많은 경험지식(know-how)를 필요로 하지만 플라즈마를 왜곡시키지 않고, 플라즈마의 밀도, 온도, 전기장 등 많은 상수(parameter)들을 얻어 낼 수 있다. 또한 3차원적으로 높은 분해능을 가지고 있는 장점이 있다. 강한 전기장이 있는 곳에서 입자들의 고에너지 준위가 전기장의 세기에 비례하여 분리되는 Stark effect[3] 이론을 이용하여 플라즈마 쉬스내의 전기장을 측정하였다. 실험은 헬륨가스 700mTorr 압력에서 이루어졌다. 기판의 파워를 50W에서 300W까지 변화시키면서 기판에 생기는 쉬스의 전기장의 변화를 살펴보았고, 자기장을 인가한 후 동일한 실험을 하여 자기장의 유무에 따른 플라즈마 쉬스의 전기장 변화를 살펴보았다. 실험결과 플라즈마 쉬스의 전기장의 변화는 기판의 파워와 플라즈마 밀도에 크게 의존함을 알았다. 기판의 파워가 커질수록 쉬스의 전기장은 커지고, 기판에 생기는 Self Bias Voltage역시 음의 방향으로 커짐을 확인 하였다. 또한 자기장을 걸어주었을 경우 쉬스의 두께가 얇아짐으로써 플라즈마의 밀도가 증가했음을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Laser Processing Conference
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• 2001.05a
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• pp.11-13
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• 2001

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.234-234
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• 2012

본 연구는 PECVD법에 의한 초발수 박막의 생성과정에서 생기는 나노 클러스터링 현상에 관하여 레이저 산란법에 의해 살펴보았다. 이와같이 레이저 산란법에 의해 플라즈마에서 나노 클러스터의 존재를 증명함으로써, 초발수 박막의 생성이 더스티 플라즈마 중 유기분자들이 분해 및 재결합 과정을 통하여 이루어졌음이 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2001.10a
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• pp.292-300
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• 2001

The paper describes spectroscopic characteristics of plasma induces in the pulsed YAG laser welding of alloys containing a large amount of volatile elements. The authors have conducted the spectroscopic analyses of laser induced Al-Mg alloys plasma in the air and argon atmosphere. In the air environment, the identified spectra were atomic lines of Al, Mg, Cr, Mn, Cu, Fe and Zn, and singly ionized Mg lines, as well as the intense molecular spectra of A10 and Mg0 formed by chemical reactions of evaporated Al and Mg atoms from the pool surface with oxygen in the air. In argon atmosphere, Mg0 and AI0 spectra vanished, but AIH spectrum was detected. The hydrogen source was presumably hydrogen dissolved in the base metals, water absorbed on the surface oxide layer, or $H_2$ and $H_2O$ in the shielding gas. The resonant 1ines of Al and Mg were strongly self-absorbed, in particular, self-absorption of the Mg 1ine was predominant. These results show that the laser induced plasma was made of metal1ic vapor with relatively low temperature and high density.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.23 no.3
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• pp.360-368
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• 1999

The paper describes spectroscopic characteristics of plasma induced in the pulsed YAG laser welding of alloys containing a large amount of volatile elements. The authors have conducted the spectroscopic analyses of laser induced Al-Mg alloys plasma in the air and argon atmosphere. In the air environment the identified spectra were atomic lines of Al, Mg, Cr, Mn, Cu, Fe and Zn and singly ionized Mg lines as well as the intense molecular spectra of ALO and MgO formed by chemi-cal reactions of evaporated Al and Mg atoms from the pool surface with oxygen in the air. In argon atmosphere MgO and AlO spectra vanished but AlH spectrum was detected. the hydrogen source was presumable hydrogen dissolved in the base metals water absorbed on the surface oxide layer or $H_2$ and $H_2O$ in the shielding gas. The resonant lines of Al and Mg were strongly self-absorbed in particular self-absorption of the Mg line was predominant. These results show that the laser induced plasma was made of metallic vapor with relatively low temperature and high density.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 1999.10a
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• pp.34-36
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• 1999

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.11c
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• pp.543-546
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• 2000

본 논문에서는, 모의 진공차단기 내에서의 구리 증기입자의 공간적 및 시간적 밀도분포를 레이저유기형광법 (LIF)에 의해 계측하였다. 레이저 트리거 방전에 의해 생성된 어블레이션(ablation) 플라즈마에서의 구리입자를 324.75nm의 Nd:YAG 레이저를 이용하여 여기시키고, 이때 여기준위에서 기저준위로 천이할 때의 형광신호(510.55nm)를 분광기 및 광전자증배관을 이용하여 계측하였다. 음극점으로부터 넓은 각도를 가지고 전자가 튀어나오며, 넓은 범위에 걸쳐 전자나 이온이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한 음극으로부터 8mm ( x=0, y=8mm 진 위치에서 가장 강한 신호와, 2mm ( x=0, y=2mm 가장 약한 신호를 얻을 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.10
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• pp.1507-1512
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• 2010

In this study, the plasma induced by $CO_2$ laser lap welding of 6t Zn coated steel used for ship building was measured using photodiodes and a microphone. Then, the welding phenomenon with gap clearance of lap joint was compared with RMS-treated signal. Thus, we found that intensity of the RMS-treated signal increased with Zn vaporization; further, the presence of defects results in rapid variations with the RMS value as a function of lap-joint parameters. Besides, the FFT value of the raw signal with variations of changing welding parameters was calculated, and then the calculated FFT frequency value was set as the bandwidth of digital filter for a more accurate in-process monitoring. The RMS values were acquired by filtering the raw signal. By matching the weld beads and the calculated RMS values, we confirmed that there is a strong relationship between the signals and the defects.

• Journal of Welding and Joining
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• v.31 no.3
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• pp.60-65
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• 2013

Ar, $N_2$, and He are the conventional kind of shield gas that are used for laser welding. Many researches on the impact of laser welding shield gas have been done, and it is on going until now. However, there are few studies that analyze the changes and differences of the plasma emission signal. Therefore, in this study, we evaluated the change in the penetration characteristics according to the type of shield gas during fiber laser welding impacts to the plasma signal. As a result, if was checked that the difference in molecular weight of Ar, $N_2$, and He affects to the amount of spatter, and also found that the measured plasma radiation signal changes similar to the order of the molecular weight of the gases. Especially, clear change on the signal intensity per each shield gas was measured through RMS, and found that the shield gas was nothing to do with the FFT analyzed result.