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고품질 다가이온 빔의 발생

전문가 제언: ○ 이온빔가속기 장비는 이온원과, 가속관, 빔 수송시스템, 표적함 등으로 구성돼 있다. 이온원은 수소에서 우라늄원소까지 각종 가스나 고체 이온(전하를 띠는 입자)을 추출해 내는 곳이다. 이온원에서 생성된 이온빔은 가속관을 거치면서 수십~수백만 MeV의 고에너지이온빔으로 변환한다.

– 그리고 이렇게 만들어진 고에너지의 이온빔은 빔 수송시스템을 통과해 표적함에 도달한다. 또한 이온의 종류나 이온빔의 에너지양을 조절하면 표적물질 내에 원하는 미세 부분만 결함을 발생시키고 화학적 식각공정을 거침으로써 초미세 구조 가공도 할 수 있다.

○ 21세기 과학과 기술 분야의 측정단위는 ‘나노’ 수준까지 내려갔다. 때문에 중대형 이온빔가속기는 기초과학·기술 분야에서 필수장비가 됐다. 또한 나노 수준의 새로운 형태의 물질 제작에도 활용이 가능하다. 이온빔을 반도체회로 기판에 쏘면 회로제작용 틀을 사용하지 않고도 10㎚ 수준까지 극도로 미세한 회로를 직접 만들 수 있으며 반도체 공정에 포함된 장비들의 정밀도를 측정하는데도 활용할 수 있다.

○ 다가이온 빔을 전자냉각과 양전자냉각의 쌍방을 사용하여 감속하는 “전자·양전자냉각법”이 개발되고 있다. 고밀도전자플라스마에 의해 ~1 eV/q까지 냉각시켜, 그 후에 양전자플라스마에 의해 환경온도까지 냉각하는 것이다. MRT내에서 냉각재가 되는 전자플라스마와 양전자플라스마를 포획하여, 다가이온의 전자냉각까지 성공하고 있다. 전자냉각후의 다가이온을 또 다시 양전자냉각 하는 연구가 현재 진행증이다.

○ 세포측정과 세포에의 주사에 쓰이는 그라스제의 주사침을 가공하여 빔 광학소자로서 사용하는 것으로, 빔의 나노 사이즈화 뿐만 아니라. 입자밀도도 높이어, 더욱이 각도에 있어서 수도(數度)정도의 빔 편향에 성공하였다. 이와 같은 방법으로 다가이온 빔을 에너지와 사이즈에 관해서 고품질화하는 것으로 보다 광범한 분야에의 다가이온빔 응용이 가능하다.

저자: IKEDA Tokihiro, OSHIMA Nagayasu
자료유형: 학술정보