Titanium은 높은 강도, 낮은 밀도, 부식에 대한 저항 등, 타 금속에 비해 월등히 뛰어난 성질을 가지고 있기 때문에 산업 전반에 거쳐 그 응용이 크게 증가하고 있으며, 특히 고온에서의 응용이 중요성을 띠게 됨에 따라 고온으로의 상전이 관계에 따른 구조적 규명이 필요하다. 순수한 titanium은 상온에서 조밀충진 육방정계의 α-상구조(a=2.953Å, c=4.683 Å, P6₃/mmc)를 이루고 있으나, 대략 880℃ 이상에서는 β-상의 체심입방정계 (a=3.320Å, Im3m)로 상전이가 되는 것으로 알려져 있다. 이에 대한 대부분의 연구가 kinetics와 thermodynamics에 관련되어 있으며, TEM을 이용한 직접가열실험은 거의 전무한 상태이다. 본 실험에서는 TEM 직접가열을 통하여 titanium의 고온에서의 상전이와 가열시 발생할 수 있는 산화층 형성을 연구하였다. TEM 시편은 순도 99.94%의 titanium foil(Alfa Aesar, #00360, 0.025mm thick)를 이용하였고, 분석 장비로는 에너지여과 기능이 있는 TEM(EM912 Omega, Carl Zeiss)과 Gatan사의 double-tilt heating holder를 사용하였다. Titanium의 상전이를 관찰하기 위해 900℃ 까지 분당 10℃ 의 속도로 가열을 하였다. 통계적 분석 오차를 줄이기 위해 서로 다른 4군데의 관찰영역을 선택하여, 상온 - 600℃ - 900℃ - 상온의 단계별로 회절패턴을 관찰 및 기록하였고, 발생 가능한 산화에 대해서는 동일한 장비를 사용하여 EDS 분석을 하였다. 상온에서의 서로 다른 영역의 회절패턴들은 결함의 존재에 상관없이, 온도가 증가함에 따라 그 결함수가 증가하게 된다. 특히 600℃ 에서는 쌍정과 관련된 회절점들이 본래의 회절점 주위에 형성되어있지만, 각 면들의 격자상수의 변화는 나타나지 않았다. 그러나 900℃ 에서는 쌍정에 의한 회절점의 수가 증가하며, 회절점 사이에 발달한 뚜렷한 막대모양의 강도분포와 격자상수의 변화를 관찰할 수 있었다. 다시 상온으로 냉각시킨 후 관찰한 각각의 회절패턴에서는 격자 상수의 감소와 함께 900℃에 보여진 막대 모양의 강도분포와 쌍정에 의한 회절점들이 여전히 남아있었다. EDS분석 결과 가열 실험을 통해 시편이 열적 산화가 되어 있음을 확인 할 수 있었다. 순수한 titanium의 α-상에서 β-상으로의 상전이를 파악할 수 있는 격자상수의 변화자체는 매우 작은 값이기 때문에 상온과 900℃ 에서 기록된 전자회절패턴 상에서의 면간거리와 면간각도의 측정만으로는 상전이 여부를 명확히 구별할 수 없었다. 그러나, 결함에 의한 상변화가 900℃ 에서 심하게 관찰되어지는 것은 상전이와 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 고온에서 상온으로의 가역적 반응을 관찰할 수 없었던 이유는 열적산화로 생긴 산화층의 산소원자들이 고온의 상전이 과정 중에 Ti 원자와 반응이 일어나 TiO/sub X/ 구조로 전이되었기 때문으로 추정하고 있다.
본 논문에서는 2004 년도 춘계학회에 발표한 다중 wedge와 방음벽에 의한 음파의 회절 계산방법[1]을 여러가지 형태의 방음벽에 적용하였으며 BEM과 비교하여 정확성을 확인하였다. 상단 일부가 꺾인 방음벽에 대해 꺾는 각도, 길이변화에 따른 삽입손실을 계산하였으며 여러가지 높이의 수음점에 대해 회절을 계산하였다.
비점수차를 갖는 반도체 레이저에서 off-axis 흘로그램 렌즈를 이용하여 수차 제거 방법에 대해 논하였다. Dichromated gelatin 필름을 사용하여 높은 회절효율과 off-axis 방향으로 비점수차 없이 시준되는 반도체 레이저용 호로그래픽 시준 렌즈를 제작하였다. 홀로그램 렌즈는 홀로그래픽 회절과 광선추적(ray-tracing) 방법에 의해 계산 설게하였다. 비점수차의 제거는 기록 및 재생 각도를 적당히 선택하므로서 얻을 수 있다. 홀로그램은 488nm 파장인 Ar+ 레이저를 사용하여 기록하였고, 670nm 파장인 반도체 레이저광으로 재생하였다. 주요 피라미터인 기록 및 재생 각도, 파장, 그리고 비점수차 등을 계산하고 실험적으로 검증하였다.
태양의 코로나를 관측하기 위한 코로나그래프의 가장 중요한 부분은 태양 원반으로부터의 빛을 차단하기 위한 차폐기다. 태양 원반 밝기의 1e-6 - 1e-10에 이르는 어두운 외부 코로나(>2Rs)를 관측하기 위해서는 외부차폐기에서 발생하는 회절광을 최소화 하는 것이 중요하다. 우리는 수치실험과 실험실 실험을 통해 원통형 차폐기의 성능을 조사하였다. 수치실험 결과 2.5Rs영역을 가리는 원통형 차폐기의 경우 0.4um의 파장대역에 대해서 그 벽면 각도가 0.39도일 때 차폐기에 의한 회절광이 1e-10Is로 최소가 되었다. 우리는 중국 산동대학교 암터널 실험실에서 시뮬레이션과 일치하는 실험결과를 얻었는데 그 회절광량은 이상적인 경우보다는 조금 더 밝은 1e-9Is 수준이었다. 1e-9Is의 회절광량은 일정 간격으로 배치된9장을 겹쳐놓은 차폐기의 이론적인 성능과 비슷한 값으로 외부차폐기/내부차폐기/리오트 스탑/리오트 스팟 등으로 복잡하고 긴 구조의 코로나그래프가 아닌 외부차폐기만을 이용한 짧은 광학계의 소형 코로나그래프로 외부 코로나 관측이 가능함을 보여준다.
본 논문에서는 Fe가 0.015Wt.%도핑된 LiNbO₃ 결정에서 2광파혼합(TWM:Two-Wave Mixing)을 통한 입사각에 따른 결합계수, 기록빔의 세기비에 따른 이득, 회절효율, 시간응답특성에 대한 해석 및 실험을 통해 고밀도 광메모리 소자로서 응용하기 위한 특성을 제시한다. 실험결과 514.5nm 파장에서 본 결정의 경우 14°에서 최대 결합특성을 보였고 이때의 최대결합계수는 6.9cm/sup -1/이다. 그리고, 632.8nm 파장의 빔으로 판독시 두 결합빔의 세기비가 0.1이고, 입사각이 140 일 때, 54.13%의 최대 회절효율을 얻었으며, 격자고정시 회절효율은 21.4% 이다. 또한, Fe-LiNbO₃ 결정을 높은 회절효율을 갖는 광메모리 소자로 적용하기 위해 가장 우수한 회절특성을 보이는 조건에서 각도 다중화 방식과 공간 광학 변조기를 이용한 광정보 저장응용실험 결과를 제시하였다.
환원그래핀옥사이드(rGO)는 우수한 전기 화학적 능력으로 많은 응용과 관심이 집중되고 있어, 이에 대한 구조 및 열분석을 통한 rGO의 표준화는 품질개선과 관리를 용이하게 하여 사용자가 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있도록 할 수 있다. rGO 및 그래핀 관련 재료의 경우 레이어 층수의 결정과 그에 따른 물성의 차이를 정의하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 하이드라진 환원공정을 통해 그래핀옥사이드(GO)로부터 3~4층의 rGO-1과 9~10층의 rGO-2를 얻었다. 이렇게 준비된 rGO에 대해 X선 회절(XRD) 패턴인 (002) 반사와 관련된 2θ≈25°에서 회절 피크를 얻어 층간 거리와 FWHM 값을 얻어 층수(layer number)를 결정하였다. 이때 XRD 데이터 분석은 회절분석용 표준물질들을 사용하여 각도 보정을 수행하였다. 정밀한 층간거리와 FWHM 값은, 각도 보정된 회절 데이터를 이용하여 OriginLab 및 오픈 소스 XRD 회절분석 프로그램들을 사용하여 결정하였다. rGO 샘플들의 추가적인 물성 표준화 분석을 위해 TG-DSC 열분석을 수행하였다.
수화된 니켈에 데칸술폰이 층간 삽입된 화합물을 합성한 후 성질을 확인하였다. 화합물의 층상구조는 고온 X-선 회절 데이터로 확인하였다. 온도가 증가하면 층간 삽입된 니켈화합물의 구조가 변하는 것과 동시에 화합물의 층 거리가 24.7 $\AA$에서 30.5 $\AA$가지 증가하였다. X-선 회절 데이터와 데칸술폰의 크기로부터 니켈 층에 결합된 데칸술폰의 공간배열을 결정하였다. 이중 층 구조를 가진 데칸술폰의 분자 축은 니켈 층에 경사진 각도로 수직하게 배열되어있다.
LPE(liquid phase epiraxy)법으로 성장시킨 $Al_{x}$ Ga$_{1-x}$As (0.15.leq.x.leq.0.67) 에피층의 구조적 특성을 이중결정 X-선 회절장치를 사용하여 조사하였다. GaAs기판과 $Al_{x}$ Ga$_{1-x}$As 에피층의 격자상수 차이로 인해 피이크가 분리되었고 이는 조성비가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 그리고 조성비는 Vegard의 법칙으로 구한 값과 기판 및 에피층 피이크 사이 각도분리(.DELTA..theta.)를 측정함으로써 구한 값이 일치하였으며 이때 관계식은 .DELTA..theta.=354.x을 얻었다. 또한 성장된 에피층은 compressive stress를 받고 있으며 조성비(x)가 0.15에서 0.67로 증가함에 따라 응력은 증가하였으며 그리고 피이크의 반치폭으로 부터 계산된 전위밀도가 역시 증가하였다.
디지털 홀로그래픽 현미경이나 정량적 위상 현미경(quantitative phase microscopy)과 같은 기존의 간섭현미경은 3차원 이미징 기술로 분류되는데, 이는 획득한 이미지의 복소장(complex field)을 계산을 통해 다른 깊이로 전파시킬 수 있기 때문이다. 그러나 엄밀한 의미에서는 하나의 복소장 이미지는 단지 2차원 맵이기 때문에 근본적으로는 샘플의 2차원 정보만을 가지고, 물체의 3차원 구조의 일부분을 측정하는 것에 지나지 않는다. 본 논문에서는 1969년에 Wolf가 제안한[1,2] 홀로그래픽 회절 토모그래피(Optical Diffraction Tomography: ODT)를 실험적으로 구현한 3차원 위상 현미경(Tomographic Phase Microscopy: TPM)을 소개하고자 한다. TPM은 샘플을 다양한 각도로 조명하여 서로 다른 입사각에 대해 복소장 이미지를 얻고, ODT를 통해서 샘플의 3차원 구조를 복원해내는 기술이다. 보다 구체적으로는 다양하고 독립적인 2차원 이미지들을 샘플의 3차원 푸리에 공간에 맵핑함으로써 샘플 단면의 흡수율과 굴절률을 복원할 수 있다. 굴절률은 분자 농도와 비례하기 때문에, 살아있는 세포에 대한 굴절률의 3차원 맵을 얻을 수 있으면 세포 내부의 분자 구성을 연구할 수 있고, 이를 통해 다양한 생의학적 응용을 연구할 수 있다.
나노미터 크기의 회절격자 패턴이 형성된 도광판을 설계하기 위한 전산모사를 수행한다. 광원은 LED 4개를 사용하였으며 PMMA 도광판 재질의 파장에 따른 빛의 흡수 현상을 고려하였다. 도광판 위치에 따른 투과광선의 세기 분포, 투과광선의 투과각도 분포 및 편광에 따라 투과광선의 세기가 어떻게 달라지는지 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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