광자기 메모리용 재료인 비정질 TbFe 박막을 대상으로 열자기 기록시 박막에 분포하는 온도와 이때 만들어지는 bit의 크기간에 상호관련성을 조사하였다. 레이저 조사에 의해 가열된 박막의 온도분포는 유한요소법을 이용한 열전달 해석에 의해 계산하였다. 레이저 가열종료 직전 박막 면에 분포하는 온도 contour로 부터 bit 크기를 예측하였다. 여기서 bit 크기는 온도 상승에 따라 보자력이 약화되어 외부자계와 박막반자장의 합력이 역자구를 만들어 준다고 가정하여 이 경계가 되는 온도(Tcrit)로 이루어지는 등온선의 크기로부터 정하였다. 열자기 기록 실험으로부터 기록 bit의 크기(Dmeas.)을 측정하여 레이저조사조건별로 예측한 bit크기(Dpred.)와 비교하였다. 특히, 레이저 pulse시간 변화에 따른 여러온도의 등온선 contour 직경변화를 조사하여 실측한 bit크기와 비교 검토함으로써 bit형성에 미치는 온도분포의 영향을 조사하였다. 이 결과 레이저 pulse시간이 길어지거나 레이저 power가 상대적으로 작을때 실측한 bit크기가 예측된 bit크기보다 커지는 것으로 나타났으며 이는 Tcrit 온도구배가 완만해질수록 bit경계가 되는 온도가 낮아지는 것으로 해석된다.
2축 Helmholtz 코일을 이용해서 연자성박막의 이방성 분산을 측정할 수 있는 장치를 제작하여 TBP(Transverse Biased Permeability) 측정 방법으로 rf 스파터방법으로 제작한 퍼말로이박막의 이방성 불균일성을 측정하였다. 각도불균일분포함수의 경우 Lorentz 함수형태를 띄며, 크기불균일 분포함수의 경우 자장이 큰 영역에서의 분산 값이 커져 대칭분포에서 벗어난다. 퍼말로이 박막의 두께가 증가할수록 이방성의 각도 및 크기분산이 커지고 각도 분산의 경우 이것은 두께 증가에 따른 결정립 크기의 증대와 국소이방성의 증가로 설명할 수 있었다.
[ $1.00{\times}0.24\;{\mu}m^2$ ] 크기의 $Ni_{80}Fe_{20}$ 박막의 자화 반전 거동을 자화 용이축으로 1 ns 이하의 펄스 자기장의 지속 시간과 세기를 변수로 인가하여 micromagnetics 시뮬레이션으로 관찰하였다. 자성 박막은 직사각형과 타원형의 모양을 가지며, 두께는 2 nm와 4 nm로 설정하였다. 실험 결과 $Ni_{80}Fe_{20}$ 박막의 두께와 모양에 따라 각각 다른 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 박막의 두께에 따라 두께 방향으로 형성되는 반자장의 크기 차에 의해 edge domain에서 스핀의 회전속도와 스핀 스위칭의 거동에 차이가 생기며, 박막이 두꺼울수록 자화 반전에 더 긴 펄스 지속 시간과 강한 펄스 자기장이 필요하다는 것을 확인하였다. 한편, 자화 반전이 예상되는 영역에서 자화 반전이 일어나지 않는 비정상적인 자화 반전 영역을 발견할 수 있었는데, 박막의 모양이 타원일 때와 박막의 두께가 얇은 경우에 그 영역이 더욱 불규칙적이고, 넓게 분포하였다. 이러한 현상은 막의 두께가 매우 얇기 때문에 두께 방향으로 형성된 강한 반자장의 영향에 의해 나타나는 것으로 여겨진다. Edge domain이 더 많은 직사각형 모양의 경우 자화반전이 일어나는 동안 자기모멘트의 세차 운동에 의해 생기는 $M_z$ 성분, 즉 두께방향으로 형성된 반자장이 더 작고, 이에 따라 자화 반전이 예상되는 영역에서 자화 반전이 일어나지 않는 비정상적인 자화 반전 영역이 더 적어짐을 확인하였다. 본 시뮬레이션 결과는 자성박막의 안정된 고속 자화반전을 위해서는 반자장의 영향을 최소화하는 것이 중요하다는 것을 보여준다.
평면 실리콘 헤드를 사용한 디스크 드라이브(hard disk:HDD) 시스템의 average bit error rate(ABER)를 계산하였다. ABER을 구하기 위해 3차원 유한 요소법을 사용하여 헤드 자장 분포를 구하고 error rate response surface(ERRS)를 구하엿다. 다음에 track misregistration(TMR)과 계산되어진 ERRS를 컨볼루션하여 ABER을 시뮬레이션 하였다. 허용할 수 잇는 에러 율이 10-6이라 하고 트랙 피치가 3.7$\mu$m일 때, 요구되는 TMR은 0.36$\mu$m이었다. 이는 트랙 피치의 9.7이었다.
300 MHz가 넘는 초고자장 MRI에서는 송신 또는 수신 RF Magnetic Field 의 불균일도가 심해져서 이를 개선하기 위한 많은 방법들이 제안되고 있다. 그 중 가장 대표적인 방법은 $4{\sim}32$ 채널의 Transmit Array의 각 채널에 인가되는 전압과 위상을 변화시켜 RF Magnetic Field의 불균일도를 개선하는 방법이다. 본 논문에서는 Transmit Array 내부에서 머리위치의 변화에 따라 RF Magnetic Field ($B_1$ Field) 의 불균일도가 많이 변화하며 이에 따라 RF 송신용 전압과 위상의 Pattern을 새로 최적화 해야 함을 확인하였다. 또한 RF field Mapping을 하기 위해서 Composite RF Sequence를 사용한 Rapid Sequence의 사용과 채널 전압과 위상을 최적화하기 위해서 일반적인 Iterative 방식보다 간편하고 빠른 Target Method를 제안하였다. Driving 패턴의 최적화는 Complex 행렬식을 사용했으며 RF Magnetic Field ($B_1$ Field) 분포는 FDTD 방식으로 계산하였다.
초크랄스키 법에 의한 실리콘 단결정 성장시 액상내의 난류 특성 억제 및 산소, 첨가제 등의 제어를 위해 보통 자기장을 걸어주고 있으며 본 연구에서는 축방향 자기장을 걸어주었을 경우 나타나는 자장의 효과를 수치적으로 계산하였다. 자기력의 증가에 따라 액상내의 유속의 크기는 상당히 억제되었다. 자장의 크기가 증가함에 따라 중심축 부근에서 상승하는 유동의 속도가 감소하기 때문에 S/L 응고계면은 점점 평탄해졌으며, B=0.3 Tesla에서 액상내의 온도 분포는 중심축 부근을 제외하고는 오직 전호 효과로만 계산된 결과와 거의 유사하였다. 또한 고상 및 액상 표면을 통한 열방출량 중 Ar 가스에 의한 열방출량은 3% 미만이었으며 대부분의 열량은 복사를 통해 방출되었다.
본 연구에서는 밀폐된 반원관내 자성유체의 자연대류 현상을 수치적으로 연구하였다. 수치해석방법은 Siliomis의 GSMAC법을 이용하였다. 자성유체의 자연대류 현상을 수치 해석적으로 규명하여, 자성유체의 열역학적 특성을 연구하고자 하였다. 특히 열전달 해석방법으로 온도분포 및 고온벽면의 Nusselt 수를 통하여 속도 벡터와 함께 고찰 하였다. 이로 인하여, 외부 자장에 의한 세기는 자연대류 현상을 촉진 또는 억제하므로, 열전달 문제에 있어서 열의 제거에 있어서 효과적인 방법을 찾게 되었다.
본 논문은 다음의 내용을 기술한다 : ⅰ) 토카막 플라즈마의 경계면을 정의하고 계산하는 폴로이달 자속의 수학적 모형을 플라즈마경계면과 등자속면이 일치한다는 사실로부터 수립한다. 따라서 플라즈마의 경계위치를 제어한다 함은 리미터 접선상의 여러 점들에서 자속값을 같게 만드는 것을 의미한다. ⅱ) 자속, 자장, 자장구배의 선형조합으로 최외각 폴로이달 등자속면을 측정하는 방법을 제시한다. 이 방법은 내부플라즈마변수를 알 필요가 없어서 폴로이달베타와 플라즈마전류분포의 변동에 따르는 수정이나 진공용기의 유도전류를 보상하지 않아도 된다. ⅲ) 플라즈마의 경계면 위치조정을 위한 궤환제어 알고리즘을 수립하고, PID 제어이론을 기초로 해당 전자장비를 제작한다. ⅳ) 본 플라즈마 제어계를 사용한 RTP토카막 실험의 결과를 논의한다.
This paper describes the test results of magnetic field distributions of superconducting MRI magnet in an insert dewar. To get a very high homogeneous magnetic field, various shim coils are installed besides the main magnet. The operating currents of each shim coils are obtained from the exact measurements of the magnetic field. In this paper, we report the test results of the magnetic field distribution measurements with various shim coils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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