이 논문은 SEM(Scanning Electron Microsopy) 경통부에서 전자빔의 집속특성을 최적화하기 위한 방법을 다루고 있다. SEM 에서 물체 표면을 확대하기 위해서는 경통부를 지나는 전자빔을 효과적으로 집속하여 표면에 충돌하는 프로브 직경을 줄이는 것이 중요하다. 이 전자빔의 집속정도를 나타내는 지표가 반배율이다. 본 연구는 전자빔의 집속특성을 효과적으로 구현하기 위해 그에 영향을 끼치는 경통부의 설계 인자들을 렌즈 해석과 광선 추적을 통해 알아본다. 이 결과를 근거로 민감도 분석을 수행하여 설계 인자들이 빔의 집속에 끼치는 영향의 정도를 정량적으로 비교해 볼 수 있다. 이러한 전자빔의 특성에 따른 설계 인자의 분석은 경통부 설계에 있어 중요한 기초 정보로 활용될 수 있다.
The wave-kinetic numerical method is used in simulating the irradiance scintillations of optical wave through a two-dimensional random medium containing weak Gaussian fluctuations of the refractive index. The results are compared to existing analytical or numerical results. The wave-kinetic method is a phase-space ray-tracing method for certain key ray trajectories, and the irradiance is calculated by reconstructing the entire beam from these trajectories. The strength of the wave-kinetic method lies in the fact that it can be applied to any type of random media.
The temperature gradient in weldment changes the transit time and distorts the direction of the ultrasound beam to the higher temperature regions due to the lower sound speed in the hotter regions of the weldment. This paper describes a ray-tracing method for calculating the effects of temperature gradients on ultrasonic propagation in fillet arc weldig. In the method, weldment is conceptually devided into a number of layers and the refraction and sound speed at each layer is calculated using the temperature which calculated from analytical solution. Calculating the time and location of echoes arrived from various interfaces around a molten weld pool determines the optimum location of ultrasonic transducers and the correct position of flaws.
The present study is concerned with the application of Constant arc-length method that proposed by Crisfield in the investigation of the geometrically nonlinear behaviour of spatial structures composed by truss or beam element. The arc-length method can trace the full nonlinear equilibrium path of Spatial structure far beyond the critical point such as limit or bifurcation point. So, we have developed the constant arc-length method of Crisfield to analysis spatial structure. The finite element formulation is used to develop the 3d truss/beam element including the geometrical nonlinear effect. In an effort to evaluate the merits of the methods, extensive numerical studies were carried out on a number of selected structural systems. The advantages of Constant arc length method in tracing the post-buckling behavior of spatial structures, are demonstrated.
Yang, Jae Suk;Park, Jae-Hyeung;O, Beom-Hoan;Park, Se-Geun;Lee, Seung Gol
Journal of the Optical Society of Korea
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제20권5호
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pp.614-622
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2016
In this paper, we propose a novel differential equation method for designing a total internal reflection (TIR) LED lens with double freeform surfaces. A complete set of simultaneous differential equations for the method is derived from the condition for minimizing the Fresnel loss, illumination models, Snell’s Law of ray propagation, and a new constraint on the incident angle of a ray on the light-exiting surface of the lens. The last constraint is essential to complete the set of simultaneous differential equations. By adopting the TIR structure and applying the condition for minimizing the Fresnel loss, it is expected that the proposed TIR LED lens can have a high luminous flux efficiency, even though its beam-spread angle is narrow. To validate the proposed method, three TIR LED lenses with beam-spread angles of less than 22.6° have been designed, and their performances evaluated by ray tracing. Their luminous flux efficiencies could be obviously increased by at least 35% and 5%, compared to conventional LED lenses with a single freeform surface and with double freeform surfaces, respectively.
In fluorescence mode confocal scanning microscope, level of detected signal is very low. In object scanning type confocal scanning microscope, the additional optical system with objective lens and plane mirror was proposed to increase signal intensity, but there was none for beam scanning type confocal scanning microscope. We propose reflecting optical systems which improve signal intensity in beam scanning type confocal scanning microscope. We choose one of the proposed optical systems and design the optical system, i.e., select optical components and assign distances between the selected components. To design the optical system, we use finite ray tracing method and make cost function to be minimized.
수차가 적은 홀로그래픽 스캐너는 기존의 렌즈나 거울과 같은 광학 소자의 사용 매수를 줄임으로써 제작 가격을 낮출 수 있다는 잠재적인 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 홀로그래픽 스캐너 설계에 광선 추적버블 적용하여 스캔 기능과 초점을 맺는 기능을 동시에 할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자를 설계하였으며, 수차가 없는 직선의 스캔 라인을 얻기 위한 기록 및 재생 구조와 hologon 구조에 대해 조사하였다. Prototype으로 제작된 홀로그래픽 스캐너에서 bow는 전체 스캔 폭 300 mm에서 $\pm$133$\mu\textrm{m}$이었으며, spot의 크기는 100 $\mu\textrm{m}$ 이하로 얻을 수 있었다. 실험 결과 광선 추적을 이용한 설계 데이터의 유용성을 검증하였고 레이저 프린터나 디스플레이 분야 등으로의 응용 가능성을 제시하였다.
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.
The hand-piece fiber optics is applied to medical appliances such as glaucoma theraphy to focus semiconductor laser on the affected parts efficiently. In this paper, we evaluate optical properties such as beam power and radius of a hand-piece probe by experiments and we also simulate the hand-piece optics by ray tracing method in order to study major parameters to optimize focalization ability. As results, we show experimental and simulation results of the hand-piece optics and also summarize several requirements that have to be considered in optimizing the hand-piece optics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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