• Title/Summary/Keyword: 이온 손실

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중이온가속기 진공도 요구조건에 대한 고찰

  • In, Sang-Ryeol
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.100.1-100.1
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    • 2015
  • 중이온가속기에서 잔류기체 분자와 가속 이온의 충돌이 발생하면 이온빔 전류의 손실을 야기하는 직접적인 효과 외에 잔류 기체분자 중에서 전리된 이온들이 반발력에 의해 용기 벽에 부딪힐 때 표면에 흡착되어 있던 기체분자들을 충격탈리(stimulated desorption)시킨다. 더 심각한 경우는 산란된 고속 이온이 용기 벽과 충돌하면서 핵반응을 일으켜 방사화 시키거나 벽에서 다량의 기체를 방출시키는 것이다. 최악의 경우에는 고속이온의 에너지에 의해 용기벽이나 부품들이 열적인 손상을 입을 수도 있다. 현재 설계 및 연구개발이 진행중인 기초과학원(IBS) RISP (Rare Isotope Science Project)의 RAON 중이온가속기는 입사기에서 실험영역까지 각 부분의 진공도 조건이 일반적으로 10-8~10-9 mbar 대에 있어서 이온빔 전류의 손실이나 전리 이온들에 의한 충격탈리는 무시할 수도 있지만 고속이온의 기체방출 수율이 ~104 정도로 높은 것을 감안할 때 고속이온의 충격탈리에 의한 압력 증가가 감내할 수준인지 검토할 필요가 있다. 압력증가는 추가적인 손실을 유발하고 이것은 다시 압력을 상승시키는 진공 불안정성(vacuum instability)을 야기할 수 있다는 축면에서 조심하는 것이 좋다고 판단된다. 고속 중이온과 잔류기체 분자와의 충돌에서 이온이 손실되는 반응에는 쿨롬(coulomb) 산란과 전하교환(charge exchange)이 있는데 전자는 후자에 비해 일반적으로 1/10000 가까이 낮아서 무시할 수 있고, 전자 포획(electron capture) 또는 전자 손실(electron loss, 이온의 전리에 해당)로 대별되는 전하교환 반응이 이온 손실을 주도하는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 다양한 전하교환 반응 단면적을 아우르는 비례칙(scaling law)을 사용하여 대표적인 중이온인 U33+ 및 U79+의 손실 및 잔류 기체의 전리율을 계산하고 충격탈리에 의한 표면방출 및 압력상승을 일차적으로 고려하여 진공도 조건의 타당성을 입증하려고 한다.

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NBI 가열 플라즈마에서 고속이온 분포의 수치적 계산 및 측정결과 비교

  • Wang, Seon-Jeong;Kim, Seon-Ho;Kim, Seong-Gyu
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.263-263
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    • 2012
  • 핵융합 플라즈마에서의 고속이온은 NBI 및 ICRF에 의한 이온 가열과 핵융합 반응에 의하여 발생하며, 핵융합 반응률을 크게 하고 일차적으로 그 에너지를 전자에게 전달하는 특성을 갖는다. 따라서 핵융합을 지향하는 플라즈마에서는 그 성능을 나타내는 지표이기도 하면서, 맥스웰 분포를 갖는 열화 플라즈마의 수송특성을 크게 변화 시킨다. 또한 알펜파 등의 파동 또는 불안정성을 유발시키며 이로 인한 플라즈마 손실은 국지적인 일차벽의 가열을 유발할 수 있는 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 일반적인 기하학적 구조를 갖는 토카막에서의 NBI 가열에 의한 고속이온 발생과 위상공간에서의 수송 및 손실을 시간 의존적인 Fokker-Planck 방정식을 수치적으로 풀어서, 위치에 따른 고속이온 분포의 변화를 계산한다. NBI 입사의 기하학적 모델에서는 각 계산 위치에서의 피치각 변화와 stagnation point의 변화에 의한 영향을 고려하며, 일반적인 고속이온의 각종 모멘트 뿐 아니라 즉발 이온 손실률을 계산에 포함한다. 해석된 고속이온 분포는 중성입자 검출기에서 측정한 KSTAR 플라즈마의 고속이온 에너지 분포와 비교한다. 차후에는 본 연구에서 사용한 Fokker-Planck 출동연산자에 고주파 가열에 의한 고속이온발생 항을 추가하여 ICRF 가열에 의한 효과를 예측할 수 있도록 할 것이다.

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Theoretical Design of Ion Optics for Effective Ion Detection in Single Particle Mass Spectrometer (단일 입자 질량분석기의 효과적인 이온검출을 위한 이온계의 이론적인 설계)

  • Cho Sung-Woo;Lee Dong-Geun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.30 no.7
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    • pp.638-645
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    • 2006
  • Recently, we reported that significant ion loss occurred prior to its detection in the conventional single particles mass spectrometry and more seriously the loss is ion-kinetic-energy-dependent. These lead to significant error in the measured chemical composition of nanoparticles. Here we attempted to design a novel ion optics that is capable of 100% detection of ions generated from single nanoparticle. Using a commercial software SIMION, we simulated the trajectories of ions launched at different speeds inside the previous single particle mass spectrometer We tested how affect changes in shape of repelling plate, adding Einzel lens, substitution of tube electrode between extraction and acceleration grids. As a results, we could find a best design by assembling the trials in the present condition.

0차원 모델을 이용한 공정장비 Scale Up 연구

  • Kim, Dong-Hwan;Lee, Yeong-Gwang;Bang, Jin-Yeong;Jeong, Jin-Uk
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.518-518
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    • 2012
  • 공정 수율 향상을 위한 웨이퍼의 대면적화는 공정 반응용기의 부피변화를 수반한다. 반응용기의 부피가 커지면 플라즈마 내의 전자와 이온이 손실되는 면적이 증가하게 되고, 그 결과 공정결과에 직접적으로 영향을 미치는 전자온도와 전자밀도가 떨어지게 된다. 이렇게 변화된 플라즈마 변수들을 원래의 값으로 되돌리기 위해서는 인가전력, 실험압력, 유량과 같은 외부변수들이 조절되어야 하는데, 공간 평균 모델(global model) 식을 이용하여 외부변수들의 변량을 계산할 수가 있다. 본 연구에서는 부피가 다른 두 반응용기에서의 플라즈마 변수 진단을 통해서 부피가 커진 환경에서의 전자온도와 전자밀도가 떨어지는 현상을 관찰하였고, 공간 평균 모델로 계산된 외부변수들의 변량을 적용하였을 때 원래의 값으로 가까워 지는 경향을 볼 수가 있었다. 이렇게 같은 공정 결과를 얻기 위한 외부변수들의 변량을 간단히 계산함으로써 대면적화가 되었을 때 외부변수들을 얼마나 변화시켜야 하는지에 대한 일반적인 방향을 제시해 줄 수 있다.

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Effects of Temperature on The Crystallization and Structural Stability of Struvite (MgNH4PO4·6H2O) (스트루바이트(MgNH4PO4·6H2O)의 결정화 및 구조 안정성에 미치는 온도 효과)

  • Lee, Seon Yong;Chang, Bongsu;Kng, Sue A;Lee, Young Jae
    • Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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    • v.33 no.1
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    • pp.29-39
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    • 2020
  • A series of struvite (MgNH4PO4·6H2O) was synthesized and dried at various temperatures (15-60℃). Crystallization of struvite and its structural properties were significantly influenced by synthetic and drying temperature. Struvite was favorably formed at synthetic temperatures ≤30℃ with an inverse relationship between the crystallinity and synthetic temperature. The crystallinity of struvite was also significantly reduced by an increase in drying temperature from 45℃ to 60℃ due to the loss of structural water molecules and ammonium ions by the facilitated thermal decomposition. However, struvite formed at lower synthetic temperature showed higher crystallinity, and its amorphization by thermal decomposition was inhibited. These results demonstrate that struvite formed at low temperature with an stable condition thermodynamically through favorable crystallization shows high crystallinity and stability with respect to the structural and thermal resistance.