일반기술
물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
입자 가속기는 전자나 양성자와 같은 하전 입자를 전기장이나 자기장 속에서 가속시켜, 큰 운동에너지를 발생시키는 장치를 말한다. 입자가속기는 주로 원자핵이나 소립자의 심층 구조를 탐구하는 물리 실험에 필수적인 실험장치로 이용되고 있다.원형 가속기 중에서 사이클로트론은 운동하는 하전 입자가 자기장 속에서 원운동 하는 것을 이용하여, 자기장 속에서 입자를 회전시키면서 그 회전 주기에 맞추어 고주파 전압을 가하여 가속하는 장치이다.원자력의학원에서 개발한 13MeV 사이클로트론(KIRAMS-13)은 가속된 이온들을 특정 물질로 된 표적에 조사하여 핵반응을 일으켜 방사선을 방출하는 동위원소를 만들어 내는 것이다. 만들어진 동위원소들은 적절한 화학적 처리를 통해서 암환자들의 암진단이나 암치료 등에 사용된다. 이러한 의료적인 목적 이외에도 가속된 이온을 이용하여 물질의 분석 및 개질, 방사선에 의한 생체 물질의 영향 연구, 핵반응을 이용한 천체 물리 등 기초과학 연구 등에도 사용된다.< 장점 >원자력의학원은 13MeV 사이클로트론 및 PET에서 사용되는 FDG 합성장치와 F18 Target 장치 개발 기술을 순수한 국내 기술로 개발 완료하였다. 따라서 선진국에서 수입하는 장비와 비교하여 가격경쟁력을 확보하고 있으며, 기술력에 있어서도 IAEA와 한국 PET 협의회의 인증을 받았다. 또한 사이클로트론 생산을 위한 ISO 9001 인증을 보유하고 있다.< 기대효과 >(1) 사회적 측면 ▶기술을 이용한 암 등의 악성종양의 정복을 앞당기는데 그 일익을 담당, 수많은 암 환자에게 희망을 줄 것임.▶초정밀기술을 이용한 고부가가치 산업의 발생의 유도할 수 있음.(2) 경제적․산업적 측면 ▶고에너지 입자 가속기 제작기술은 장비의 종합적인 구성의 특징상 다양한 분야의 극한 기술이 복합적으로 결집된 기술로 가속기 기술의 발달은 주변분야의 기술혁신과 개발을 파생시킴 ▶이온원 발생 장치는 의료용, 산업용 및 연구용 등 다양한 분야에 응용이 가능한 장치로서 이로 인한 경제적 부가가치와 산업적인 고도화에 크게 기여할 수 있음.▶초정밀 대전류 정밀 자석기술은 자기장의 정밀 제어기술 등을 발달시키며, 부차적인 자성 유도체의 냉각 등 복합적인 문제를 해결 하는 기술 개발에 기여 ▶순수연구 분야의 사용 가능으로 원자구조를 중점 연구하는 순수 물리 및 화학분야 등 기초 연구 분야의 시너지효과 기대 ▶가속기와 Target 장치, FDG 생산모듈을 일체화함으로써 세계 최고 경쟁력 확보 ▶질적 수준의 세계 최고의 경쟁력을 확보함으로써 수입 대체만이 아닌 수출을 통한 국가적 이익 실현 (3) 기술적 측면 ▶그 응용분야는 산업, 의료 등 여러 분야에서 그 응용이 증가 일로에 있으며, 특히 의료용 가속기의 개발과 그 이용이 확산되고 있음 ▶이온원 발생장치는 핵심부품의 개발에 있어 고주파수의 제어 기술 및 고주파 발생의 극대화 기술을 발생시킴 ▶정밀한 자석설계 및 제작 기술과 초고진공 기술 등을 필요로 하는 첨단 및 미래형 기술개발이 가능함 ▶제어 기술은 가속기의 비선형적인 제어특성으로 인공지능 제어기술을 활용한 제어기술의 이론적, 실용적 개선이 가능함 ▶고전압 및 고주파, 전자석 기술 등 극한 기술의 확보 및 개선을 통한 국가 경쟁력 제고 ▶핵반응 Target 기술의 개발을 통한 국내 동위원소 제작 기술의 활성화
- 등록일
- 2004-04-01
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
나노초 지속의 강력한 이온 빔 펄스 공급원이 개발되었다. : RATE-1, RATE-2, FLOUR.개발 목적은 과학적 연구과 금속성 물질의 변형, 필름의 침전, 마이크로 일렉트로닉스에 사용하기 위해 개발한 것이다. 빔의 파라미터는 다음과 같다. 이온 에너지 - 100∼400 keV, target에 대한 이온 전류 - 1∼104 A, 전류 밀도 - 1∼300 A/sm2, 펄스 지속 기간 - 20∼200 ns.빔의 구성은 다음과 같다. 양성자, 탄소 이온, 금속 이온, 펄스 반복 비율 - 0.1∼10 Hz.가속기는 나노초 펄스의 높은 전압 공급원, 자계 절연 focusing 다이오드가 포함되어있다.기본 전압 펄스와 동시에 발생하는 부가적 고전압 펄스에 의해, 밀도 높은 플라즈마의 anode 표면 위에 디자인된 method는 공급원의 특수한 특징이다.빔의 파라미터 : 이온 에너지 - 100∼400 keV, target에 대한 이온 전류 - 1∼104 A, 전류 밀도 - 1∼300 A/sm2, 펄스 지속 기간 - 20∼200 ns빔의 구성 : 양성자, 탄소 이온, 금속 이온, 펄스 반복 비율 - 0.1∼10 Hz.가속기는 나노초 펄스의 높은 전압 공급원, 자계 절연 focusing 다이오드가 포함되어있다.
- 보유기관
- 티알씨코리아
- 등록일
- 2004-05-17
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
핵반응 과정을 보다 자세하고 정확하게 관찰하기 위한 목적으로, 방사성 이온빔(또는 방사성 동위원소빔)에 관한 새로운 시스템 개발을 위해 유럽 5개국 대학과 리서치센터가 프로젝트를 공동으로 진행 중에 있다. 이 방사성 이온빔을 생산하기 위해서 가속된 빔을 여러 종류의 표적에 입사함으로써 ‘In-flight 방식’을 통해 빔을 생성한다. 낮은 에너지에서 ‘고전류 중이온 빔’을 생산하기 위해 선형가속기(linear accelerator)를 이용하였고, 높은 에너지 영역에서는 가속효율 등을 고려하여 사이클로트론(cyclotron)을 채택하였다.이 새로운 시스템은 기존의 시스템과 비교하여, 매우 뛰어난 품질의 빔을 제공하며, 또한 빔의 에너지와 시간을 완벽하게 컨트롤할 수 있도록 디자인되었다. Syncrotron(SIS)에서 가속된 중이온을 1차 빔으로 이용하며, 전자-방사성이온빔 충돌 실험을 위한 전자가속기 및 저장링, 방사성 이온빔의 에너지를 낮추기 위한 Energy Buncher로 구성되어 있다. 이 시스템은 Monte Carlo 수리 모델에 적용하여 이미 그 우수함을 인정받았으며, 전 세계적으로 유일무일한 설비의 가장 중요한 부분이 될 것으로 기대하고 있다.
- 보유기관
- 한국과학기술연구원
- 등록일
- 2004-06-15
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
본 기술은 10나노앰프(nanoamps) 정도의 이온빔 전류를 생산하는 동안 0.1um만큼 작은 최종 빔 스팟을 생산할 수 있는 이온빔 시스템의 포커싱구조에 관한 것이다. 종래의 이온빔 포커싱장치는 마스크 수리를 위한 나노앰프 또는 피코앰프 전류를 가지지만, 본 기술은 전극의 두께와 플라즈마 전극내에서 틈새나 홀의 직경비율이 종래의 시스템에 의해 생산된 것보다 훨씬 더 큰 전류를 생산하기 위한 크기로 디자인되어 있으며, 추가의 전극이 가속을 위해 사용되어 포커스가 최종빔을 생산한다. 본 기술은 반도체 제조공정에 있어서, 필름의 스퍼터링과 도핑을 마스크없이 직접 행하는데 사용될 수 있다. 패턴은 전극이 빠져나가는 개별 이온빔 출구를 편향시키고 기판을 조작해서 만들 수 있다. 단일의 이온소스는 생산량을 증가시키기 위해 다수의 빔출구를 제조하도록 디자인된다. 이온빔 포커싱 시스템은 0.1.mu.m이하의 최종 빔 스폿 사이즈를 생산하고 이온빔은 주문 마이크로앰프상에서 전류를 생성한다.본 기술은 제1 및 제2 전극을 적절하게 배열함으로써 이온소스 밝기를 증가시킨다. 이때 제1 전극(플라즈마)은 전극두께와 구멍직경이 높은 비율을 가지도록 배열된다. 추가적인 가속기와 포커싱 전극들은 최종 빔을 제조하기 위해 사용된다. 20mm만큼 짧고 소형인 이온빔 가속 시스템을 제공함으로써 5개정도로 적은 수의 전극이 사용될 수 있다. 단일 이온소스를 가지는 다중빔 출구는 생산량을 증가시키는데 제조될 수 있다. 이온 빔 포커싱 시스템은 0.1 .mu.m이하의 최소 크기를 가지는 반도체장치의 제조를 위한 도핑과 나노리스그래피공정에 사용될 수 있다.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2005-07-20
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
본 기술은 동축 RF 구동 플라즈마 이온소스를 이용하여 고전류 밀도를 가지고 원자 듀테륨이나 트리튬 이온종을 생산하는 콤팩트한 원통형 중성자 발생기에 관한 것으로, 이 원통형 중성자 발생기에는 동축 RF 구동 플라즈마 이온 소스와 타겟이 형성되어 있다. 듀테륨 플라즈마는 RF안테나를 사용하는 원통형 이온 발생기에서 RF여자에 의해 생성된다. 원통형 중성자 발생 타겟은 이온발생기와 동일한 축상에 위치되며, 많은 슬롯을 포함하는 플라즈마와 추출전극에 의해 분리된다. 플라즈마와 추출전극들은 이온소스가 나가는 이온들의 경로를 정전제어(electrostatic control)한다. 이들 전극들은 원주를 따라 긴 슬롯을 구성함으로써 이온들이 360도 패턴에서 소스밖으로 방출된다.본 기술에 따른 상기 플라즈마 발생기는 중심부와 외부의 중성자 타겟내에 위치하거나, 외측 및 내측의 중성자 타겟상에 위치될 수 있으며, 중첩된 배열에서, 여러개의 원심 타켓과 플라즈마 발생 지역들은 중성자 플럭스를 증가시킨다. 또한, 3개의 측정체계를 갖는 동축 중성자발생기를 이용하므로 종래의 소형 중성자 발생기보다 중성자 생성을 증가시킬 수 있고, 이온소스와 타겟층이 중성자 생성을 증가시키기 위해 중첩될 수 있다. 특히, 본 기술은 방사성 중성자를 제조하는데 유용하다.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2005-07-20
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
본 기술은 전자빔 및 이온 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 플라즈마 이온소스에 기초한 전자빔 및 이온 시스템에 관한 것이다. 여기서의 상기 이온 소스는 무선 주파수 유도 방전에 의해 형성된 플라즈마를 가진 소형 챔버이다. 본 기술은 소형 챔버와, 상기 챔버 내측에 플라즈마를 발생시키기 위해서 상기 챔버의 외부둘레에 감겨진 RF안테나와, 상기 챔버내에 감금된 플라즈마에 대한 솔레노이드 B-필드를 제공하기 위하여 RF안테나 위의 챔버 외측에 감겨진 코일에 제공되는 교류전류와, 챔버 내측의 플라즈마로부터 추출된 이온빔 또는 전자빔을 가속화하기 위한 소형 가속 및 촛점 칼럼을 포함한다. 상기와 같이 구성된 본 기술에서 전자는 플라즈마 이온소스 예를들면 다중 플라즈마 이온소스의 플라즈마 음극으로부터 추출된다. 상기 빔은 x, y 양방향에서 주사될 수 있으며, 상기 시스템은 다중의 소형 빔을 가지고 작동될 수 있다.본 기술은 초점이 맞춰진 이온 또는 전자빔 시스템은 플라즈마 이온 소스와 정전형 빔 가속 및 초점 칼럼을 구비하되, 상기 RF안테나가 챔버 외측에 감겨져 RF공급기에 연결됨으로써, 이온 또는 전자는 상기 소스로부터 용이하게 추출될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 종의 여러 가지 소스와 전자빔 소스를 가지는 다중빔을 추출할 수 있다. 또한, 긴 라이프타임을 가지고. 쉽게 설치가 가능하여 플라즈마 챔버 벽상에 낮은 스퍼터링을 형성할 수 있으며, 소형화된 이온소스를 디자인할 수 있다.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2005-07-20
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
본 기술은 자기보호막과 전자제거수단이 구비된 음이온주입장치에 관한 것이다. 음이온이 이온발생장치를 빠져나가도록 충분한 직경을 이탈구멍을 가즌 음이온 발생수단과; 부정극화(negatively-charged)된 파티클을 추출하는 수단과; 상기 이온발생수단 와부에 위치되는 전자제거수단; 자계 보호수단 및 빔 이송수단을 포함한다. 본 기술에서의 음이온 소스는 세슘의 사용없이 강력한 이온을 생산하기 위해 제조된다. 추출된 이온을 수반하는 전형적인 2차 전자는 가속의 초기단계에서 영구자석에 의해 상기 빔이 경사져 제거되고, 자기보호막을 형성한다. 이에 따라, 영구자석으로부터 이온 소스로 자계가 침투하는 것이 최소화된다. 이것은 음이온의 생산과 소스로부터의 추출에 대하여 가질 수 있는 자계의 파괴효과를 감소시킨다. 따라서, 추출기내에서의 빔 확장의 선택에 따라 최종 빔이 강력하게 한곳에 집중된다.본 기술에 의한 음이온 주입장치는 소형이면서 효율이 우수한 음이온빔 소스에 의하여 전자의 오염없이 강력한 이온빔이 제조되어 이동되고, 포커싱을 맞출 수 있다. 특히, 음이온 소스로부터 추출된 이온을 수반하는 전형적인 2차 전자는 가속의 초기단계에서 영구자석에 의해 상기 빔이 경사져 제거되고, 자기보호막을 형성하게 된다. 이에 따라 이온 빔으로부터의 전자를 효과적으로 차단할 수 있으며, 이온추출 마그네트가 이온 발생을 방해하지 않으므로, 각 용도의 필요에 따라 포커싱을 맞출 수 있게 된다.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2005-07-20
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물리학 > 가속기 / 빔물리 (P74, R14)
본 기술은 비규칙적인 형상을 갖는 전도성 물체에 이온을 주입하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟에 가해지는 일정한 전기 바이어스를 사용하되, 전압강하를 최소화하며, 타겟을 과열시키지 않으면서 깊이를 조절할 수 있도록 비규칙인 형상의 물체에 이온을 주입하는 맥동화된 플라즈마 주입장치에 관한 것이다. 상기 타겟에 가해지는 전압을 맥동화하는 것 대신에 플라즈마 소스 예를들면 텅스텐 필라멘트 또는 RF안테나가 맥동화될 수 있다. 상기 타겟에는 전기전도성 및 절연성 물질이 주입될 수 있다.본 기술에 따른 RF도입 플라즈마 시스템은 다음과 같은 특징이 있다. 1. 깨끗하고, 불순물이 주입된 낮은 등급으로 분류된 텅스텐과 같은 음극물질없이도 제조될 수 있어 새로운 무선 주파수(RF) 도입 플라즈마 발생 시스템에 적용이 가능하다. 2. 자동차 엔진에서의 표면마모와 부식을 감소시키며, 의료기구의 강도를 크게 할 수 있다. 3. 비규칙적인 형상의 물체에 적용할 수 있다.4. 제어공정효율을 높일 수 있다.5. 다른 시스템보다 더 깨끗한 RF 플라즈마를 발생할 수 있다.6. 특히 상기 주입이온은 쉽게 제어될 수 있어 타겟은 과열되지 않는다.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2005-07-20
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