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방사광용 X선 광학소자의 형상계측 기술

전문가 제언: ○ 방사광은 선형 가속된 전자를 원형저장링에서 가속시켜 발생하는 전자기파로서 래디오파로부터 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선까지 모든 파장을 포함하고 있으며 방사광 X선은 고분해능의 생체영상을 제공하여 분자의 구조연구에 활용된다.

○ 예를 들면 주사형 형광X선현미경은 미크론 크기 세포 속 원소의 공간분포를 알기위해 X선을 거울 등으로 100nm 정도로 집광시켜 프로브(probe)광으로 사용한다. 여기서는 방사광용 X선 거울과 이를 이용한 형상계측법의 최근 발전현황을 소개한다.

○ 거울의 표면형상은 용도에 따라 평면, 구면, 원통면, 토로이달면, 비구면형상(타원통면, 회전타원면) 등을 사용한다. 표면형상을 연마에 의해 만들 경우 기판을 기계적으로 구부림에 의해 형상을 실현하거나 다수의 압전소자를 첨가하여 신축에 의해 형상을 실현할 수도 있다.

○ 방사광용 X선 거울의 표면형상계측장치는 면내의 공간파장에 따라 Long Trace Profiler(파장 1~10-3m), Fizeau간섭계(파장 0.1~10-4m), 주사형 현미백색간섭계(파장 10-2~10-5m), 주사형프로브현미경(파장 10-4~10-10 m) 등을 사용한다.

○ 세계적 방사광가속기인 SPring-8(일본), APS(미국), ESRF(EU)에서는 거울형상측정장치의 순회비교측정(Round Robin Test)을 행하였다. 표면거칠기와 형상측정에 있어 3종류의 거울을 순회시켜 데이터 획득, 해석방법을 정하여 결과를 비교 검증했다. 이 과제는 평면, 구면, 또는 집광용 타원통거울에 확장시켜 세계적으로 여러 개의 방사광시설간의 Global Round Robin이 계속 중이다.

○ 국내의 포항방사광가속기(2.5Gev)도 방사광 X선 거울의 표면형상측정 국제비교에 참여하여 형상측정 정확도를 높이고 앞으로 개발예정인 X선 자유전자레이저(XFEL)에서 발생하는 X선 거울에 대한 형상측정법이 개발되어야 할 것이다.

저자: H. Ohashi
자료유형: 학술정보