Quantum information processing using superconducting qubit based on Josephson junction has become one of the most promising candidates for possible realization of a quantum computer. In the heart of the qubit circuits, the superconducting microwave resonator plays a key role in quantum operations and measurements, which enables single-photon level microwave quantum optics. During last decade, the coherence time, or the lifetime of the quantum state, of the superconducting qubit has been dramatically improved. Among several technological innovations, the improvement of superconducting microwave resonator's quality has been the main driving force in getting the qubit performance almost ready for elementary quantum computing architecture. In this paper, I will briefly review very recent progresses of the superconducting microwave resonators especially aimed for quantum device applications during the last decade. The progresses have been driven by ingenious circuit design, material improvement, and new measurement techniques. Even a rather radical idea of three-dimensional large resonators have been successfully implemented in a qubit circuit. All those efforts contributed to our understanding of the qubit decoherence mechanism and as a result to the improvement of qubit performance.
The microwave discharge ion engine generates plasmas of both the main ion source and the neutralizer using 4㎓ microwave without discharge electrodes and hollow cathodes, so that long life and durability against oxygen and air are expected. The MUSES-C “HAYABUSA” asteroid explorer installing four microwave discharge ion engines “$\mu$10s” was launched into deep space by M-V rocket No.5 on May 9, 2003. After vacuum exposure and several runs of baking for reduction of residual gas the ion engine system established the continuous acceleration of the spacecraft toward the asteroid “ITOKAWA”. The Doppler shift measurement of the communication microwave revealed the performance of ion engines, which is 8mN thrust force for a single unit with 3,200sec specific impulse at 23mN/㎾ thrust power ratio. At the end of 2003 the accumulated operational time exceeded 8,000 hour and unit. HAYABUSA will execute the Earth swing-by on June 2004 and arrive at the asteroid in 2005 and return to Earth in 2007.
In this study, the microwave free-space transmission technique was used to measure the dielectric property of powdered food at microwave frequencies. The sample holder was designed and fabricated to transmit the microwave signals ranging from 1 to 15GHz. From the microwave propagation theory the equation expressing the dielectric property of powdered food was derived and validated by standard dielectrics. The dielectric property of powdered food such as wheat flour, coffee powder and milk powder was measured and analyzed. In the uniform range of bulk density of material, the real parts of permittivity of the food samples increased with the increase of moisture content, bulk density and temperature of the samples. The propagation properties such as attenuation and phase shift increased linearly as the moisture density of the food samples increased. As a measuring frequency of the moisture content, the X-band was recommended.
Electron field emission properties from various CVD diamond films were studied. Diamond films were synthesized by microwave plasma CVD at 1173K and at 673K substrates temperature and pulse microwave plasma CVD at 1173K. B-doped diamond film was synthesized by microwave plasma CVD at 1173K also. Estimation by SEM, both the non-doped diamond film and B-doped diamond film which were synthesized at 1173K substrate temperature were $2~3\mu\textrm{m}$ in diameter and nucleation densities were $10^{8}{\;}numbers/\textrm{cm}^2$ order. The diamond film synthesized at 673K was $0.2\mu\textrm{m}$ in diameter and nucleation densities was 109 numbers/cm2 order. The diamond film synthesized by pulse microwave plasma CVD at 1173K was $0.2\mu\textrm{m}$ in diameter and nucleation density was $10^{9}{\;}numbers/\textrm{cm}^2$ order either. From the result of electron field emission measurement, electron field emission at $20V/\mu\textrm{m}$ from CVD diamond film synthesized by pulse microwave plasma CVD was $37.3\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$ and the diamond film showed the best field emission property comparison with other CVD diamond.
The effect of heat-treatment temperature on the microwave absorbing properties was investigated in Ni0.8Zn0.2Fe2O4 specimens. The composite specimens were prepared by modling and curing the mixture of prereacted ferrite powder and silicone rubber. The measurement of complex permeability and permittivity was made by the reflection/transmission method. The most sensitive material constants with heat-treatment temperature is the imaginary (loss) component of permeability. The higher the heat-treatment temperature, the greater the magnetic loss. The composite specimens with high magnetic loss exhibited superior microwave absorbing properties. The quantitative estimation of microwave absorbing properties were made by plotting the observed material constants on the calculated solution map of impedance-matching.
Background: We are developing L-band and S-band microwave dielectric absorption systems aiming novel dosimetry using DNAs, such as plasmid DNA and genomic DNA, and microwave technology. Materials and Methods: Each system is composed of a cavity resonator, analog signal generator, circulator, power meter, and oscilloscope. Since the cavity resonator is sensitive to temperature change, we have made great efforts to prevent the fluctuation of temperature. We have developed software for controlling and measurement. Results and Discussion: By using this system, we can measure the resonance frequency, f, and ${\Delta}Q$ (Q is a dimensionless parameter that describes how under-damped an oscillator or resonator is, and characterizes a resonator's bandwidth relative to its center frequency) within about 3 minutes with high accuracy. Conclusion: This system will be expected to be applicable to DNAs evaluations and to novel dosimetric system.
목적: 본 연구의 목적은 수분제거 방법과 건조 방법에 따른 함수율 측정에 관하여 알아보고자 하였다. 방법: 다양한 함수율을 갖는(47%~58%) 72개의 하이드로젤 콘택트렌즈를 대상으로 중량측정법으로 함수율을 측정하였다. 실험실 온도는 $25^{\circ}C$, 습도는 21%로 유지하였다. 두 방법 모두 저온처리 후 실온에서 30분 건조하여 무게를 측정하는 방식으로 측정하였다. 결과: Dry blotting 방법은 함수율이 47.43${\pm}$8.48%로 측정되었으며, Wet blotting 방법은 48.15 ${\pm}$8.36%로 측정되었다. 또한 Wet blotting 방법으로 측정한 함수율이 약 0.7% 정도 높게 측정되었다. 건조 방법에 따른 함수율에서 vacuum oven을 사용하여 건조한 함수율이 47.89${\pm}$8.06%, microwave oven을 사용하여 건조하여 측정한 함수율이 49.56${\pm}$7.06%로 나타났으며, microwave oven을 사용하여 측정한 함수율이 약 1.67% 높은 함수율을 나타내었으나 통계적으로 유의한 차이를 나타내지는 않았다(p>0.05). 결론: 렌즈의 함수된 무게를 측정하기 위한 Dry blotting 방법과 Wet blotting 방법 중 Wet blotting에 의한 방법이 무게가 높게 측정되었으며, 함수율 역시 더 높게 측정되었다. 또한 건조된 무게를 측정하기 위해 렌즈를 건조시키는 방법에 있어 vacuum oven을 사용한 건조보다 microwave oven로 건조하여서 측정한 함수율이 더 높은 값을 나타내었으나 microwave oven을 사용할 경우 더 정확한 측정을 위해 그 microwave의 조사 강도나 시료의 위치에 있어 더욱 세심한 주의가 필요하다.
The plasma density is an essential plasma parameter describing plasma physics. Furthermore, it affects the throughput and uniformity of plasma processing (etching, deposition, ashing, etc). Therefore, a novel technique for plasma density measurement has been attracting considerable attention. Microwave probe is a promising diagnostic technique. Various type of cutoff, hairpin, impedance, transmission, and absorption probes have been developed and investigated. Recently, based on the basic type of probes, modified flat probe (curling and multipole probes), have been developing for in situ processing plasma monitoring. There is a need for comparative study between the probes. It can give some hints on choosing the reliable probe and application of the probes. In this presentation, we make attempt of numerical study of different kinds of microwave probes. Characteristics of frequency spectrum from probes were analyzed by using three-dimensional electromagnetic simulation. The plasma density, obtained from the spectrum, was compared with simulation input plasma density. The different microwave probe behavior with changes of plasma density, sheath and pressure were found. To confirm the result experimentally, we performed the comparative experiment between cutoff and hairpin probes. The sheath and collision effects are corrected for each probe. The results were reasonably interpreted based on the above simulation.
하천 유량관측은 수자원의 관리를 위해 활용되는 기초적이고 대표적인 자료로 하천에서 정확한 유량을 관측하는 것은 중요하다. 따라서 최근에는 다양한 첨단 장비들이 개발되어 전통적인 하천의 유량관측을 대체하거나 보완하고 있다. 여러 최신 장비들 중 전자파표면유속계는 홍수기와 같이 하천에 접근하여 직접유량계측이 위험하고 정확도 확보가 어려울 경우전자파를 이용하여 비접촉식으로 유량을 계측하는 장비로 홍수기 및 평갈수기에도 하천 유량계측에 활용되기 시작하였다. 전자파표면유속계는 사용법이 간단하고 간접적으로 유속을 측정하기 때문에 기존의 직접측정 방법에 비해 안전한 장점이 있어 현재 국내에서는 홍수기 또는 접근이 어려운 하천의 유속 측정을 위해 사용되고 있다. 국내에서는 1993년 유량측정 장치 개발을 위해 전자파표면유속계(MWSCM; Microwave Water Surface Current Meter)를 개발을 연구를 수행하였고, 최근에는 국내에서 개발된 전자파표면유속계을 활용하여 유량측정을 위해 사용되고 있다. 하지만 국내에서 개발된 전자파표면유속계가 실제 하천에서 유속측정의 정확도에 대한 연구는 부족한 실정이다. 전자파표면유속계는 기기로부터 전자파를 이용해 유속을 측정하기 때문에 수직각과 편각과 같은 각도 변화에 따라 측정정확도가 바뀔 수 있고, 전자파표면유속계 본체에서 발사되는 전자파의 측정영역에 따라 유속측정에 오차가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발 전자파표면유속계의 측정정확도를 분석하기 위해서 실제하천과 유사한 실규모 하천수로에서 수직각과 편각을 변화시키며 측정을 수행하여 수직각과 편각에 변화에 따른 유속측정 정확도를 분석하였다. 그리고 전자파표면유속계의 측정영역의 고려를 통해서 측정영역에 따른 유속측정결과를 분석하였다. 유속측정 결과를 통해서 수직각 15° 이하에서는 유속측정의 오차가 커지게 되는 것으로 나타났고, 편각이 커질수록 유속측정의 결과의 변동계수가 커지는 것으로 나타났다. 그리고 편각에 따른 오차의 영향은 전자파표면유속계의 측정영역에 따라 결과가 달라지는 것으로 나타났다.
난액의 농도를 물 또는 우유로 사용하여 조정한 시료를 찜통과 microwave oven에서 가열한 알찜의 품질특성을 기계 측정에 의한 hardness와 관능검사에 의한 관능적 특성으로 비교검토 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. hardness측정 결과 조리기구에 관계없이 난액의 농도가 진해질수록 단단한 것으로 나타났다(p<0.01). 또한 microwave oven보다는 찜통에서 가열한 시료의 hardness가 더 높게 나타났고 두 조리기구 모두 물로 희석한 시료보다는 우유로 희석한 시료의 hardness가 높은 경향을 나타냈다. 2. 관능검사결과, 색에 있어서는 난액의 농도가 진할수록 짙은 노란색을 나타냈고 microwave oven에서 가열한 시료가 찜통에서 가열한 시료보다 더 진한 것으로 평가되었다. 기공의 상태에서는 농도가 진할수록 거칠은 것으로 나타났고 표면의 기공상태에 있어서는 30% 농도를 제외하고는 희석에 사용한 액체종류와 관계없이 microwave oven에서 가열한 시료가 더 거칠은 것으로 평가되었다. 단면의 기공상태에 있어서는 우유로 농도를 조정한 시료의 경우 microwave oven에 가열한 시료가 더 미세한 것으로 평가되었다. 또한 부드러운 정도에서는 난액의 농도가 진할수록 단단하게 나타났고 microwave oven을 사용한 시료보다 찜통을 사용한 시료가 부드러운 것으로 평가되었다. 알찜으로서의 전반적인 바람직성은 물로 희석한 시료의 경우 찜통에서는 50% 농도가, microwave oven에서는 30%농도가 가장 좋게 평가되었으며, 우유로 희석한 시료의 경우는 두 조리기구 모두 70%농도가 가장 좋게 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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