• 한국결정성장학회지
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• 제19권3호
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• pp.152-158
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• 2009

산업용 뿐만 아니라 보석용으로 가치가 있는 사파이어는 매우 다양한 방법으로 합성 사파이어를 만들어 왔다. 그 중 천연 사파이어와 매우 유사하며 보석용으로 가치가 높은 Chatham사의 플럭스 사파이어를 사용하여 천연 사파이어와 비교하였다. 먼저 WD-XRF(Wavelength dispersive x-ray fluorescence spectrometer)를 사용하여 천연과 합성의 화학 조성을 비교하였다. 천연 사파이어는 화학 조성이 매우 다양하였으나 플럭스 사파이어는 천연과 유사한 화학 성분과 특히 Mo, Pt, Pb 미량원소가 검출되었다. Pt는 플럭스 사파이어라는 결정적인 증거가 된다. 다음으로 $1300^{\circ}C$와 $1500^{\circ}C$의 고온에서 열처리를 한 후 자외선-가시광선 분광광도계(UV-VIS Spectrophotometer)를 사용하여 분광학적 특성을 조사함으로써 천연 사파이어는 $Cr^{3+}$와 관련된 약 690nm의 형광과 관련된 흡수 피크의 변화를 관찰할 수 있었고 플럭스 사파이어는 $Cr^{3+}$와 관련된 약 690nm의 피크와 376nm, 388nm의 $Fe^{3+}$의 흡수 피크가 변화함을 볼 수 있었다. 고온 열처리에 의해 플럭스 사파이어의 흡수 피크의 변화가 천연 사파이어의 흡수 피크의 변화보다 더 큰 것을 알 수 있었다 화학조성 및 분광분석 실험을 통하여 천연 사파이어와 flux 합성 사파이어의 특성을 비교 분석하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제16권6호
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• pp.240-243
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• 2006

본 연구에서는 수열법을 이용하여 저품질의 호주산 천연 사파이어에 대한 색상개선을 행하였다. 호주산 천연 사파이어의 색상 개선에 대한 최적의 수열처리 조건은 다음과 같다. 즉, 수열반응온도 $320{\sim}350^{\circ}C$, 반응시간: 3일, 수열용매: 2 M NaOH 수용액이다. 이와 같은 조건하에서 수열 처리한 후에 투명한 색상의 호주산 천연 사파이어가 얻어졌으며 천연 사파이어 가치 차트로 비교한 결과, commercial 등급이 $middle{\sim}top$ 등급으로 색상이 개선되었음을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권2호
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• pp.165-170
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• 2015

We employed the high-pressure high temperature (HPHT) process to enhance the colors of natural sapphires to obtain a vivid blue. First, we analyze the content of the coloring agent $Fe_2O_3$ using the wavelength dispersive X-ray fluorescence (WD-XRF) method. The HPHT procedure operates under 1 GPa at various temperatures of 1700, 1750, and $1800^{\circ}C$ for 5 minutes using a cubic press. We determine the color changes using the optical microscopic images, UV-VIS near-infrared (NIR) spectra, micro-Raman spectra, and Fourier transform-infrared (FT-IR) spectra for all sapphire samples before and after the treatment. The optical microscopic results indicate that the HPHT process can enhance the sapphire color to a vivid blue at temperatures above $1750^{\circ}C$. The UV-VIS-NIR spectra identify the color changes explicitly and quantitatively through providing the Lab color scales and color differences. Both results demonstrate that the colors of natural sapphires can be enhanced to a vivid blue using the HPHT process above $1750^{\circ}C$ under 1 GPa for 5 minutes.

• 한국광학회지
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• 제13권4호
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• pp.347-355
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• 2002

티타늄 사파이어 레이저에 대한 활용도를 높기 위하여 4개의 거울로 구성된 Z-형태의 대칭형 레이저 공진기를 구성하여 넓은 파장가변성을 갖는 고효율 연속 발진 티타늄 사파이어 레이저를 제작하였다. 또한 Kerr-렌즈 모드-록킹(KLM)을 일으키기 위한 KLM 강도 및 공진기 모드 크기가 Kerr 매질을 포함하는 Z-형태의 대칭형 공진기에 대하여 공진기 내의 위치, 내부 공진기 레이저 출력 및 안정 파라메터 등에 의존함을 확인하였고, 이를 근거로 하여 펌핑 효율이 높고 KLM 강도가 강한 KLM 티타늄 사파이어 레이저를 제작하여 출력 특성, 펄스폭 및 스펙트럼 반치폭 등을 측정하였다. 그 결과 연속 발진 티타늄 사파이어 레이저의 출력에 대한 기울기 효율은 31.3%이고, 5W의 Ar-이온 펌핑 레이저 출력에 대해 최대 1420㎽의 평균 출력을 얻을 수 있었으며, 파장가변 영역은 730㎚~908㎚까지 모두 700㎽ 이상의 평균 출력을 보였다. 자체-조리개 효과에 의한 KLM 동작 또한 쉽게 얻을 수 있었으며, KLM된 티타늄 사파이어 레이저로부터 출력에 대한 기울기 효율은 16%이고, 5W 펌핑 출력에 대해 최대 500㎽의 평균 출력을 얻었다. 또한 중심 파장 807㎚에서 스펙트럼 반치폭이 33㎚이며, 펄스 반복률이 82㎒인 27fs의 안정된 짧은 펄스를 얻을 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권2호
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• pp.51-56
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• 2016

High brittleness is a characteristic of glass, and in many cases it is broken during the process of machining due to processing problems, such as scratches, chipping, and notches. Machining defects occur due to the vibration of the equipment. Therefore, design techniques are needed that can control the vibration generated in the equipment to increase the strength of tempered glass. The natural frequency of the machine tool via vibration analysis (computer simulation) must be accurately understood to improve the design to ensure the stability of the machine. To accurately understand the natural frequency, 3D modeling, which is the same as actual apparatus, was used and a constraint condition was also applied that was the same as that of the actual apparatus. The maximum speeds of ultrasonic and high frequency, which are 15,000 rpm and 60,000 rpm, respectively, are considerably faster than those of typical machine tools. Therefore, an improved design is needed so that the natural frequency is formed at a lower region and the natural frequency does not increase through general design reinforcement. By restructuring the top frame of the glass processing, the natural frequency was not formed in the operating speed area with the improved design. The lower-order natural frequency is dominant for the effects that the natural frequency has on the vibration. Therefore, the design improvement in which the lower-order natural frequency is not formed in the operating speed area is an optimum design improvement. It is possible to effectively control the vibrations by avoiding resonance with simple design improvements.

• 한국광물학회지
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• 제22권2호
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• pp.81-86
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• 2009

변색 효과를 보이는 6종의 보석들을 대상으로 UV-Vis 분광분석과 Photoluminescence에 의한 발광 및 형광 특성을 조사하였다. 514 nm Ar이온 source로 PL을 측정한 결과 발광 피크의 모양이 다르게 나타났고 같은 천연과 합성 보석에서는 동일한 피크가 나타났다. 이들 발광 및 형광 특성은 보석들의 결정 구조와 관련이 있음을 관찰할 수 있었다. 325 nm He-Cd source에 의한 형광 조사에서는 합성 알렉산드라이트와 합성 칼라체인지 사파이어 그리고 천연 알렉산드라이트에서 강한 형광이 나타났고 이를 PL 피크로 확인하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권6호
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• pp.649-654
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• 2017

In this communication, we present an expression to determine thermal lensing in isotropic materials. The heat equation is analytically solved when a Gaussian spatial laser beam profile is introduced to a cylindrical geometry of optics using a complete set of Bessel functions. This expression permits explicit calculation of variation of focal length induced by thermal lensing and allows thermal effects for various material parameters on the optics. We applied our model to a high absorption material (Ti:sapphire) and also transparent material (thallium garnet or TGG) and found that the thermal lensing can be reduced more than 4 times by adjusting the laser beam waist and optics dimensions. Our analysis is completely general and applicable to any optical system.

• 자원환경지질
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• 제47권6호
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• pp.563-569
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• 2014

루비는 유색보석 중에서 가장 선호도가 높은 보석인 동시에 열처리에 의해 부가가치를 높일 수 있어 학문적인 연구 대상으로서도 그 관심이 높다. 세계적으로 많은 지역에서 루비가 산출되고 있음에도 불구하고, 고품질의 천연 루비는 미얀마, 스리랑카, 태국, 탄자니아 등 일부 제한된 국가에서만 산출되며, 오랜 기간 채광으로 인해 고품질의 원석이 고갈되어가고 있는 실정이다. 이 연구에서는 최근 새로운 산지가 확인되어 관심이 높은 탄자니아산 루비 원석을 사용하여 전통적인 단순 열처리방법과 화학적 열처리 방법에 의한 광물학적 및 보석학적 특성을 파악하고, 열처리에 의한 탄자니아산 루비의 품질개선 효과를 검토하였다. 미얀마의 Mogok산과 Mong Hsu산 루비에 효과적인 방법으로 알려진 전통적인 단순 열처리 실험은 T=$1,600^{\circ}C$에서 6시간 동안 실시하였다. 그 결과, 비교적 균일한 암적색을 지닌 탄자니아산 루비의 색상과 투명도는 색채 색차계와 자외선-가시광선 분광분석(UV-Vis Spectrometry) 결과, CIE 1931 color space 상의 적색과 청색의 좌표값(X, Y)이 원시료 (0.365, 0.321) 및 (0.346, 0.363)에서 (0.337, 0.322)로 감소함이 확인되어, 전통적인 단순 열처리 방법이 탄자니아산 루비의 품질개선에 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 단순 열처리를 수행한 탄자니아산 루비의 X-선형광분석(XRF) 결과, 루비의 적색을 발현 시키는 $Cr^{3+}$함량이 0.72~1.04 wt.%로 증가 되었으나, 갈색의 보조색상을 발현시키는 Fe의 함량이 함께 증가되어 순수한 적색이 아닌 어두운 적색을 띄는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 단순 열처리에 의해 루비에 함유되어 있는 $Fe_2O_3$의 응집현상으로 어두운 색으로 변한 것이라 판단된다. 또한 열처리에 의해 $SiO_2$의 함량이 특징적으로 높게 나타났는데, 이는 열처리 과정동안 용융되었다가 다시 재결정화 되면서 생기는 현상으로 투명도의 개선에 효과적이지 않음을 알 수 있었다. 탄자니아산 루비 중 표면에 균열이 있는 시료를 선별하여 납(Pb)을 주성분으로 하는 화학적 첨가제를 사용한 열처리 실험 결과, 색상 뿐 만아니라, 투명도가 현저하게 개선되었다. CIE 1931 color space 상의 적색과 청색의 좌표값이 원시료 (0.386, 0.304) 및 (0.395, 0.313)에서 (0.405, 0.308)로 적색영역에 도시되었다. 이는 첨가제가 열처리 과정동안 용융되어 루비의 균열부분을 채워준 것으로 확대경으로도 관찰이 가능하다. 또한 루비의 표면과 균열부분에 대한 전자현미분석(EPMA)의 선분석(line scanning)에 의해서도 확인되었다. 이 첨가제는 균열부분을 충진함으로써 내구성과 투명도가 개선되었다. 첨가제의 용융체는 루비와 굴절률이 매우 비슷하기 때문에 입사된 빛이 루비 내부로 더 쉽게 통과하여 전반적으로 색상이 향상된 것으로 판단된다. 이 연구에서 화학적 열처리가 탄자니아산 루비의 품질향상에 적합한 방법임을 확인할 수 있었으며, 사파이어 등 강옥군 광물의 유색보석에 대한 색과 투명도 개선에 매우 유용할 것으로 생각된다.