시력 진단장비로는 자각식 측정법인 시력표, 타각식 계측기로는 검영기와 자동굴절력측정기 등이 있으나 눈도 일반 광학계와 같이 공간적으로 불균일한 광학적 특성을 가지기 때문에 눈의 광학적 기능을 정확하게 진단하기 위해서는 광학수차의 공간 분포를 정밀하게 측정할 필요가 있다. 광학수차는 시력의 한계를 규정하고 안광학 기기의 설계에 있어서 중요한 요소이다. 눈의 광학수차를 측정하기 위한 파면분석기에는 공간분해굴절계, Tscherning 파면분석기, 광선추적파면분석기, 주사실틈굴절계, 그리고 Shack-Hartmann 파면분석기(SH 파면분석기) 등이 있으며, SH 파면분석기는 적응광학계에서도 유용하게 사용되고 있다. (중략)
이 논문은 인공위성에 장착되어 우주의 궤도상에서 운용되는 대형 반사경의 파면오차 측정과 해석 방법에 대해 실례를 통한 비교 연구 결과를 보여준다. 일반적으로 적용하는 측정방법인 간섭계를 이용한 측정 방법과 파면측정기를 통한 측정방법을 비교하였으며, 반사경 측정을 위한 보조 광학계 및 측정 환경에 의한 영향, 그리고 실제 반사경이 운용될 우주환경 조건에서의 실험과 해석방법 등에 대해 기술한다.
눈의 시력을 진단하는 도구로는 시력표, 검영기, 빔프로젝터, 자동굴절력측정기 등이 있다. 파면분석기(wavefront aberrometer)를 이용하면 눈의 굴절력 및 난시도수 외에도 광학적 고위수차(higher order aberration)를 표현하는 파면수차함수를 산출할 수 있기 때문에, 눈의 결상 능력을 정확하고 정밀하게 진단할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 따라서 파면분석기는 현재까지 사용되고 있던 시력 또는 굴절력 계측기들의 다음 세대를 이어갈 것으로 전망하고 있다. (중략)
원자력 산업에서는 레이저진동측정기와 같은 원격/비접촉 측정기술이 많이 사용된다. 가동 중인 연구용 원자로의 핵연료 진동측정 같은 경우도 이러한 원격측정기술이 요구되고 있으나, 측정 대상체가 유동하는 유체 안에 있으므로 입사한 레이저의 파면이 변형되어 레이저진동측정기의 적용이 어렵다. 적응광학계(adaptive optics system; 또는 능동광학계)는 유동 층에서 변형된 파면을 파면측정 센서로 측정하고, 변형거울(deformable mirror)등의 파면보정 장치를 사용하여 파면을 보정하는 기술이다. 본 연구에서는 Shack-Hartmann 파면측정센서를 개발하고, 변형거울과 파면측정센서를 컴퓨터에 연결하여 레이저 파면의 왜곡상태를 폐회로(closed-loop)로 보정하는 장치를 개발하였다. (중략)
고해상도 전자광학 탑재체의 주 반사경과 제2 반사경 간 조립 정렬은 전체 카메라 시스템의 조립 단계 중 가장 중요한 단계이다. 제 2 반사경의 정렬에는 파면센서와 콜리메이터를 사용하였는데 간섭계 보다는 크기가 작고 다루기가 편하기 때문이다. 본 논문에서는 고해상도 전자광학 탑재체의 제 2 반사경에 대한 정렬 방법과 절차에 대해 소개 하고자 한다.
영상매체의 발달은 고성능의 정밀한 광학소자의 발전을 요구하게 된다. 이러한 광학소자는 제작의 용이함 때문에 주로 구면소자가 많이 사용되어 왔으나 구면소자만으로 해결하기 어려운 구면수차, 왜곡수차, 비점수차 등의 요인을 극소화하고 광학소자의 소형, 경량화를 위하여 비구면 광학소자의 사용이 필요하게 되었으며 비구면 가공기술의 발전과 더불어 그 사용이 증가하고 있다. 그러나 비구면광학소자는 제작과정의 어려움과 더불어 품질평가의 어려움이 있다. 특히 급속한 기울기를 가진 면의 측정은 3차원측정기에 의한 방법이나 간섭계를 사용한 단순한 null optics 검사로는 정확도와 실험의 한계가 있다. 비구면 광학소자의 평가방법으로는 간섭계를 사용하여 기준파면과 대상파면을 비교하는 일반적인 null testing과 최근에는 CGH(computer generated hologram)로 재생된 비구면파면과 대상파면을 비교하는 방법도 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 검사방법으로는 검사가 어려운 급속한 기울기를 가진 포물면(parabolic surface)에 대한 하나의 검사방법을 제시하고자 한다. (중략)
눈의 시력을 진단하는 도구 또는 장비로는 자각식 측정법인 시력표, 타각식 계측기로는 검영기와 자동굴절력측정기 등이 있다. 이들 방법으로 얻는 결과는 시력 또는 굴절력 값으로 제한된다. 그러나 인체안도 일반 광학계와 같이 공간적으로 불균일한 광학적 특성을 가지기 때문에, 눈의 광학적 기능을 정확하게 진단하기 위해서는 공간에 따른 광학수차 분포를 측정할 필요가 있다. 특히 엑시머레이저를 이용한 굴절각막교정수술에서, 광학수차 정보는 정교한 교정수술을 위한 기초 자료가 될 수 있다. (중략)
두꺼운 Photoresist(PR)로 원기둥 모양을 만들고 이를 용융함으로써 미세렌즈 행렬을 제작하였다. 이 방법으로 직경 $25\mu\textrm{m}$, $50\mu\textrm{m}$, $100\mu\textrm{m}$의 렌즈를 만들고 전자주사현미경과 탐침형 표면측정기를 통해 그 모양을 확인하였다. 그리고 렌즈의 광학적 성능을 측정하기 위해 위상변이 간섭법을 사용하여 평행광의 렌즈 통과 후 파면을 구하였다. 여기서 기준 구면과의 파면오차를 구하여 렌즈 초점거리나 초점광도분포 등을 얻었다. 그 결과 직경 $100\mu\textrm{m}$, 초점거리 $164\mu\textrm{m}$의 미세렌즈는 초점의 spot 직경이 $25\mu\textrm{m}$보다 작은 것으로 측정되었다.
본 연구에서는 원자외선 영역($900~1750AA$)에서 오로라, 주/DIRKS 대기 광 관측 및 천문학적 관측을 동시에 수행하기 위한 FUVS(Far Ultraviolet Spectrograph)를 설계하고, 그 성능을 평가하였다. FUVS의 설계는 에돌이발(grating)의 광학적 특성과 비구면 광학을 충분히 고려하여 이루어졌으며, 분해능 계산을 위해 ray-trace 방법과 파면수차 계산에 의한 방법을 사용하여 설계의 검증을 시도하였다. 두 가지 방법에 의한 결과가 오차범위 안에서 일치하여 분석 방법에 큰 문제점이 없다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었고, 전 영역에 걸쳐 대략 $2~5AA$의 분해능을 얻었다. 또한, FUVS의 수행 임무 중 가장 검출이 힘들 것으로 생각되는 고온의 성간 플라즈마에서 방출되는 선 방출의 검출 가능성을 타진하기 위하여 FUVS의 최소 검출가능 플럭스(MDF)를 계산하였다. 이 계산을 위하여 지금까지 알려진 반사물질, MCP 등의 특성을 충분히 고려하였으며, 선의 세기에 따라 하루에서 일주일에 걸친 관측을 통해 고온의 성간 플라즈마에서 방출되는 선 방출을 검출할 수 있다는 결론을 얻었다.
지난 10여년 동안 Sn-3.0Ag-0.5(wt%)Cu 합금은 대표 무연솔더 조성으로 다양한 전자제품의 실장 및 접합에 적용되어 왔으며, 그 신뢰성 역시 충분히 검증된 바 있다. 그러나 최근 Ag 가격의 급격한 상승과 솔더 접합부의 내 충격 신뢰성을 보다 향상시키고자 하는 업계의 동향은 Ag의 함량이 낮은 무연솔더 조성의 적용 확대를 유도하고 있다. 이에 따라 본 연구자들은 저 Ag 함유 무연슬더로 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성을 제안한 바 있는데, 이는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성 이상의 solderability를 가지면서도 그 금속원료 가격이 약 20% 가량 저렴한 특징을 가진다. 또한 열 싸이클링 (cycling) 테스트를 통한 슬더 조인트의 신뢰성을 평가한 결과, Sn-3.0Ag-0.5Cu에 크게 뒤떨어지지 않는 양호한 특성이 관찰되었다. 따라서 본 연구에서는 열 싸이클링 테스트와 더불어 최근 그 중요성이 지속적으로 커지고 있는 내 충격 신뢰성 평가 시험을 실시하여 개발된 4원계 무연솔더 조성의 기계적 특성을 기존 무연솔더 조성과 비교, 분석해 보았다. 각 솔더 조성은 솔더 볼 형태로 제조되어 CSP(Chip Scale Package) 상에 범핑 (bumping)되었으며, CSP를 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장하는 공정에서도 Sn-3.0Ag-0.5Cu 및 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In의 두 종류의 솔더 페이스트가 사용되었다. 본 연구에서의 내 충격 신뢰성 시험에는 자체 제작한 rod drop 시험기를 사용하였는데, 고정된 CSP 실장 board의 후면 부위를 일정한 높이에서 추를 반복적으로 자유 낙하시켜 급격한 충격을 주는 방식으로 실험을 실시하였다. 이 때 추의 무게는 30g, 낙하 높이는 10cm 였으며, 추의 낙하 시 측정된 board 의 휨 변위량은 약 0.7mm로 측정되었다. 사용된 CSP와 PCB 는 모두 daisy chain 방식으로 연결되어 있기 때문에 저항측정기를 사용한 간단한 실시간 저항 측정 방법으로 시험 이력에 따른 파단부의 발생 시점과 대략의 위치를 손쉽게 확인할 수 있었다. 솔더 조인트의 파단 기준 저항값으로 $1000\Omega$을 설정하였으며. 각 조건 당 5 개 이상의 샘플에 대해 평가를 실시한 후 그 평균값을 조사하였다. 시험 결과 제안된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성은 대표적인 저 Ag 함유 조성인 Sn-1.0Ag-0.5Cu에 비해서는 떨어지는 내 충격 신뢰성을 나타내었지만, 우수한 연성에 기인하여 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성에 비해서는 약 2 배 이상 우수한 신뢰성이 관찰되었다. 또한 CSP의 실장 시 Sn-3.0Ag-0.5Cu보다 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성 솔더 페이스트를 적용한 경우에서 보다 우수한 내 충격 신뢰성을 나타내어 기본적으로 개발된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 솔더 페이스트가 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성의 기존 솔더 페이스트 보다 내 충격 신뢰성이 우수함을 검증할 수 있었다. 각 조성의 솔더 조인트를 $150^{\circ}C$ 에서 500시간 aging한 후 실시한 내 충격 신뢰성 평가에서는 모든 조성에서 그 신뢰성이 급감하는 경항을 나타내었으나, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In가 Sn-l.0Ag-0.5Cu보다도 그 상대적인 신뢰성이 우수한 것으로 관찰되었다. 이와 같이 aging 후 실시하는 충격시험은 가장 실제적인 상황과 유사한 조건이므로 상기의 실험 결과는 매우 고무적이었으며, 이에 대한 보다 면밀한 분석이 요청되었다. 마지막으로 파면 및 미세조직 관찰을 통하여 각 조성에서의 충격 파단 특성을 비교, 분석해 보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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