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접착에 관한 분석 평가 기술- 접착계면의 분석사례(방사광을 이용한 응력 측정)

전문가 제언: □ X선 회절을 이용한 응력 측정은 오래 전부터 확립된 실험방법이며 다양한 가공에 의해서 금속 표면에 잔류한 응력에 대한 적용도 가능하다. 측정 장치인 관구형 또는 회전체 음극형 X선 발생장치가 시판되고 있어 널리 사용되어 왔으나, 이 장치에서 발생되는 X선은 강도가 약하고 평행성이 부족하여 소각산란 실험용으로 우수한 회절상을 얻기 힘들었다. 그러므로 근래는 X선원으로 가속된 전자선으로부터 얻어지는 방사광으로 대체되고 있다.

□ 방사광이라 함은 실험실의 X선 발생장치와 달리 싱크로트론에서 가속된 전자의 궤도가 구부러질 때 궤도의 접선 방향으로 방출되는 전자파를 말하는데 방사광의 특징은 적외선영역으로부터 약 1,000keV(파장으로 환산하면 약 0.01Å)까지의 연속적인 전자파이다. 더욱이 방사광의 특징은 그 휘도가 회전대 음극의 X선 발생장치에 비해 1억배 이상 높고 평행성이 우수하여 100m에 1mm 정도의 발산 각을 가지고 있어 X선 빔의 직경을 미크론 이하까지 줄일 수 있으며, 초미세 분석, X선 현미경을 이용한 초집적회로의 미세배선의 응력 분포 측정 등이 가능해진다는 이점이 있으나 막대한 시설 투자가 요구되는 단점도 있다.

□ 응력 측정의 원리는 결정성 재료의 표면 또는 내부의 결정격자의 변형을 측정하여 격자의 변형량과 응력의 관계로부터 잔류응력을 산출하는 방법으로 측정 결과는 2가지 선원에서 모두 동일한 결과가 얻어지며 X선 현미경을 이용하면 초집적회로의 미세배선의 응력 분포 측정도 가능하다.

□ 현재 우리나라에는 포항공대의 방사광 가속기 1기가 건설되어 가동되고 있는데 미국, 프랑스 및 이탈리아 등에 이어 세계에서 5번째로 건설된 최첨단 제3세대 방사광 가속기인데 방사광을 발생하여 이용할 수 있는 공간이 10군데나 마련되어 있어 우리 과학자들에게 사용할 기회가 주어지고 있다. 현재 포항방사광가속기의 방사광을 이용하여 다양한 방면으로 연구가 진행되고 있으나, 10개의 빔 라인이 모두 가동되어 활발한 연구 개발 활동이 이루어져 개발되는 각종 첨단 고부가가치재료의 개발을 위한 분석에 이용되기를 기대한다.

저자: Nakamae M.
자료유형: 학술정보