KR100727680B1 - Injector grid for high current ion beam having improved cooling circuit and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 빔 입사 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a beam incidence device.
도 2a는 도 1의 빔 인출 전극 유닛을 보여주는 평면도이다.FIG. 2A is a plan view illustrating the beam lead-out electrode unit of FIG. 1.
도 2b는 도 2a의 빔 인출 전극 중의 하나를 상세히 보여주는 사시도이다.FIG. 2B is a perspective view showing in detail one of the beam lead-out electrodes of FIG. 2A.
도 2c는 도 2b의 2c-2c 선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line 2c-2c of FIG. 2B.
도 3은 본 발명에 따른 빔 인출 전극의 사시도이다.3 is a perspective view of the beam lead-out electrode according to the present invention.
도 4는 도 3의 빔 인출 전극의 정면도이다.4 is a front view of the beam lead-out electrode of FIG. 3.
도 5는 도 3의 빔 인출 전극의 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of the beam lead-out electrode of FIG. 3.
도 6은 도 5의 6-6 선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 5.
도 7은 도 5의 7-7 선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5.
도 8은 도 4와 5의 8-8 선을 따라 절단한 단면도이다.8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of FIGS. 4 and 5.
도 9a 내지 9f는 본 발명에 따른 빔 인출 전극 제조 방법을 보여주는 사시도들이다.9A to 9F are perspective views illustrating a method of manufacturing a beam lead-out electrode according to the present invention.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명><Explanation of symbols of main parts in drawings>
10: 빔 인출 전극 유닛 20: 이온원10: beam extraction electrode unit 20: ion source
30: 타깃 100: 빔 인출 전극 유닛30: target 100: beam lead-out electrode unit
110: 인출부 114: 숄더110: drawer 114: shoulder
116: 인출구 118: 냉각관116: outlet 118: cooling tube
120: 냉각수 분배관 122: 냉각관120: cooling water distribution pipe 122: cooling pipe
150: 다리 156: 냉각 라인 연결구150: bridge 156: cooling line connector
170: 나사170: screw
본 발명은 대전류 이온 빔 입사 장치에 사용하는 이온 빔 인출 전극에 관한 것이며, 더 구체적으로는 냉각 회로를 개선함으로써 인출되는 이온 빔의 질을 개선하고 운전시간을 늘릴 수 있도록 냉각 회로를 개선한 대전류 이온 빔 인출 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion beam extraction electrode used in a large current ion beam injector, and more particularly, a large current ion having an improved cooling circuit so as to improve the quality of the extracted ion beam and increase operating time by improving the cooling circuit. A beam drawing electrode and its manufacturing method are related.
대전류 이온 빔 입사 장치는 이온원에서 만들어진 빔을 강한 자장으로 둘러싸인 플라즈마 중심까지 효과적으로 수송하기 위해 여러 가지 부품들로 구성된다. 이와 같은 이온 빔 입사 장치의 예가 도 1에 도시된다.The high current ion beam incidence device is composed of various components to effectively transport the beam made from the ion source to the plasma center surrounded by the strong magnetic field. An example of such an ion beam incidence apparatus is shown in FIG.
도 1에 도시한 빔 입사 장치는 이온을 발생하는 이온원(20)과 빔 인출 전극 유닛(10)으로 이루어지며, 이온원에서 발생한 이온 빔(B)은 빔 인출 전극 유닛(10)의 전극(100)을 통해 토카막(tokamak)이라고 하는 플라즈마 중심 즉 타깃(30)으로 유도된다.The beam incidence apparatus shown in FIG. 1 is composed of an
빔 인출 전극 유닛(10)은 도 2a에 도시한 것과 같이 4 개의 빔 인출 전극(100A-100D)과, 이들을 지지하는 지지대(200), 냉각수 라인(202), 지지대(200)의 단부를 잡아주는 지지대 홀더(204) 및 지지대 홀더(204)를 연결하는 절연체(206)로 구성된다. 한편 빔 인출 전극은 각각 플라즈마 그리드(100A), 그래디언트 그리드(100B), 감속 그리드(100C) 및 그라운드 그리드(100D)라고도 하며, 각각의 고유 기능을 갖지만 기본 구성은 동일하다.As shown in FIG. 2A, the beam lead-out
이러한 이온 빔 인출 전극 유닛(10)의 각각의 빔 인출 전극(100A-100D)은 진공 및 고전압 부품으로서 무산소동(oxygen-free copper)으로 제작되고, 도 2b와 2c에 도시한 것과 같은 구성을 갖는다.Each
빔 인출 전극(100A-100D)은 평탄한 인출부(110)와 이 인출부(110)의 양단에서 아래로 연장된 한 쌍의 다리(150)로 이루어지고, 인출부(110)에는 이온 빔(B)이 통과하기 위한 노즐 즉 인출구(116)가 형성되어 있다. 다리(150)는 전술한 지지대(200)에 빔 인출 전극(100A-100D)을 장착하는 장착부가 된다.The beam lead-out
전술한 바와 같이 이온원(20)에서 발생한 이온 빔(B)은 인출 전극(100A-100D)의 인출구(116)를 통해 가속되어 타깃(30)으로 유도된다. 인출구(116)는 이 기능을 수행하기 위해 정밀 치수가 요구된다.As described above, the ion beam B generated in the
한편, 운전 중에 이온 빔(B)의 일부는 인출구(116)를 통과하는 동안 인출구(116) 둘레의 인출부(110)와 충돌하게 된다. 비록 충돌하는 양이 적더라도 이온 빔(B)은 (예컨대 120kV의 전압과 65A의 전류의) 큰 파워를 갖기 때문에 인출부(110)에 큰 에너지를 전달하게 된다. 이와 같이 높은 에너지를 받은 인출부(110)는 팽창 및 재질이 변하게 되고 그에 따라 정밀 치수가 요구되는 인출구(116)의 형상 및 치수가 변하게 된다.On the other hand, a portion of the ion beam (B) during operation is collided with the
이렇게 되면, 인출구(116)는 정밀도가 떨어져 초점이 어긋나게 되어, 이온 빔(B)은 타깃(30)으로 정밀하게 유도할 수 없게 된다. 즉 타깃(30)에 유도되는 이온 빔(B)의 질이 떨어지는 등의 전체 이온 빔 인출 전극 유닛(10)은 제 기능을 수행할 수 없게 된다. 아울러, 이와 같은 현상이 진행되면 인출부(110)를 비롯한 빔 인출 전극(100A-100D)이 손상될 수 있다.In this case, the lead-out
이러한 문제를 방지하기 위해서는 빔 인출 전극(100A-100D) 특히 인출부(110)를 일정한 온도로 유지해야 한다.In order to prevent such a problem, the beam lead-out
이를 위해 도 2b와 2c에 도시한 것과 같이 인출부(110) 내의 인출구(116) 사이사이에 복수의 미세한 냉각관(122, 편의상 도 2b에는 하나만 점선으로 도시함)을 설치하고 다리(150)에 냉각수 입구(156a) 및 출구(156b)를 설치하여 인출부(110)를 냉각시키고 있다.To this end, as shown in FIGS. 2B and 2C, a plurality of minute cooling tubes 122 (for convenience, only one dotted line in FIG. 2B) is installed between the
즉 냉각수 입구(156a)로 유입된 냉각수는 매니폴드 또는 냉각수 분배관(120)을 거쳐 냉각관(122)을 따라 흐른 다음 반대편의 출구(156b)로 유출됨으로써, 인출 부(110) 특히 인출구(116) 둘레 부분을 냉각시켜, 빔 인출 전극(100A-100D)이 제 기능을 수행할 수 있도록 한다.That is, the coolant flowing into the coolant inlet 156a flows along the
한편, 이와 같은 냉각관(122)은 아래와 같은 공정에 따라 인출부(110)에 형성하고 있다. 즉, 냉각관(122)이 되는 홈을 형성한 상판(112a)과 하판(112b)을 개별적으로 준비한 다음, 도 2b와 2c에 도시한 것과 같이, 이들 상판(112a)과 하판(112b)을 서로 겹쳐 접합하여 접합부(112c)를 형성함으로써 냉각관(122)이 내부에 형성된 인출부(110)를 제조하고 있다.On the other hand, the
하지만 이와 같이 제조한 종래기술의 인출0)는 아래와 같은 단점을 갖는다. 먼저, 상판(112a)과 하판(112b)을 결합시키려면, 냉각관(122)이 되는 홈 사이의 복수의 좁은 면 부분을 서로 정밀하고 안정되게 접합해야 하므로, 이 작업은 난이도가 매우 높고 고가이다. 예컨대, 약간만 어긋나도 냉각관(122)이 정밀하게 형성되지 않을 수 있고, 안정된 접합이 이루어지지 않으면 냉각수가 상판(112a)과 하판(112b)의 접합부(112c)를 통해 새어나올 수도 있다. 또한, 접합 과정에서 떨어져 나온 조각이나 밀려나온 부분 등에 의해 냉각관(122)이 막히거나 하는 등의 문제가 생길 수 있다.However, withdrawal 0) of the prior art prepared as described above has the following disadvantages. First, in order to combine the
한편, 인출부(110)에 홈을 가공하고 그 홈을 따라 냉각관을 브레이징 등에 의해 접합하는 방법도 있다. 하지만, 브레이징은 인출부(110)의 표면을 거칠게 하므로 정밀한 표면이 요구되는 인출부(110)에 적절하지 않다. 즉, 고전압을 유지하기 어렵고 스파크 등이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, there is also a method of processing a groove in the
아울러, 브레이징은 재질을 약화시키므로 고전압 고온에 노출되는 인출부 (110)에 악영향을 끼친다. 따라서 인출부(110)의 인출구(116) 주변 부위에서는 브레이징을 가능한 피해야 한다.In addition, brazing weakens the material and thus adversely affects the
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각 회로를 개선함으로써 인출되는 이온 빔의 질을 개선하고 운전시간을 늘릴 수 있도록 냉각 회로를 개선한 대전류 이온 빔 인출 전극 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to improve the cooling circuit to improve the quality of the extracted ion beam and to improve the operation time of the large current ion improved cooling circuit A beam drawing electrode and a method of manufacturing the same are provided.
본 발명의 다른 목적은 대전류 이온 빔 인출 전극을 기계적 가공을 기반으로 하여 제조함으로써 작업을 용이하게 하고 제조비용을 줄일 수 있는 대전류 이온 빔 인출 전극 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high current ion beam extraction electrode which can facilitate the operation and reduce the manufacturing cost by manufacturing the high current ion beam extraction electrode based on mechanical processing.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 대전류 이온 빔 입사 장치에 사용되는 이온 빔 인출 전극을 제공한다. 본 발명의 이온 빔 인출 전극은 두께 방향으로 열을 지어 뚫린 다수의 빔 인출구를 갖는 단일체 평판; 상기 평판의 양단에 형성된 냉각수 분배관; 및 상기 평판의 양단에 결합된 한 쌍의 장착부를 포함하며, 각각의 상기 장착부는 상기 냉각수 분배관에 냉각수를 공급하는 냉각 라인 연결구를 갖고, 상기 평판 내부에는 상기 냉각수 분배관 사이에 상기 평판의 길이방향을 따라 상기 빔 인출구의 열 사이로 복수의 냉각관이 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides an ion beam extraction electrode used in a high current ion beam incidence apparatus. The ion beam extraction electrode of the present invention comprises a monolithic plate having a plurality of beam outlets formed in rows in the thickness direction; Cooling water distribution pipes formed at both ends of the plate; And a pair of mounting portions coupled to both ends of the plate, wherein each of the mounting portions has a cooling line connector for supplying cooling water to the cooling water distribution pipe, and the length of the plate between the cooling water distribution pipes inside the flat plate. A plurality of cooling tubes are formed between the rows of the beam outlet along the direction.
상기 냉각수 분배관은 상기 평판의 양단에 형성된 냉각수 분배관 하부 섹션; 상기 냉각수 분배관의 하부 섹션에 얹혀진 냉각수 분배관 상부 섹션; 및 상기 상부 및 하부 섹션의 양단을 폐쇄하는 스토퍼로 구성되고, 상기 상부 및 하부 섹션과 스토퍼는 전자 빔 용접부에 의해 서로 결합되면 바람직하다.The coolant distribution pipe may include a coolant distribution pipe lower section formed at both ends of the plate; A coolant distribution pipe upper section mounted on the lower section of the coolant distribution pipe; And a stopper for closing both ends of the upper and lower sections, wherein the upper and lower sections and the stopper are preferably joined to each other by an electron beam weld.
이때, 상기 평판은 무산소동으로 제조되면 바람직하다.At this time, the plate is preferably made of oxygen-free copper.
또한, 상기 장착부는 나사 결합과 솔더링에 의해 상기 평판에 결합되면 바람직하다.In addition, the mounting portion is preferably coupled to the plate by screwing and soldering.
또한, 전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 대전류 이온 빔 입사 장치에 사용되는 이온 빔 인출 전극의 제조 방법을 제공한다. 이 전극 제조 방법은 Furthermore, in order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a method for producing an ion beam extraction electrode used in a high current ion beam incidence apparatus. This electrode manufacturing method
(가) 미리 정해진 치수의 금속판을 준비하는 단계; (A) preparing a metal plate of a predetermined dimension;
(나) 상기 금속판의 내부에 금속판의 길이방향을 따라 연장된 복수의 미세한 통로를 형성하는 단계; (B) forming a plurality of minute passages extending in the longitudinal direction of the metal plate inside the metal plate;
(다) 상기 금속판의 양 단부에 상기 금속판의 폭 방향으로 홈을 형성하는 단계; (C) forming grooves at both ends of the metal plate in the width direction of the metal plate;
(라) 상기 폭 방향 홈과 대응하는 형태의 홈이 있는 한 쌍의 상부 섹션을 마련하여 상기 금속판 양 단부에 각각 결합시켜 분배관을 형성하는 단계; (D) providing a pair of upper sections having grooves of a shape corresponding to the width direction grooves, and coupling to both ends of the metal plate to form distribution pipes;
(마) 금속판의 하부를 상기 양 단부만 남기고 절삭하는 단계; 및 (E) cutting the lower part of the metal plate leaving only both ends thereof; And
(바) 상기 금속판의 상기 양 단부 사이의 영역에 다수의 구멍을 열을 지어 두께 방향으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(F) forming a plurality of holes in the thickness direction in the region between the both ends of the metal plate in a thickness direction.
또한, 본 발명은 대전류 이온 빔 입사 장치에 사용되는 이온 빔 인출 전극을 제조하는 다른 제조 방법을 제공한다. 이 전극 제조 방법은 The present invention also provides another manufacturing method for producing an ion beam extraction electrode for use in a high current ion beam incidence apparatus. This electrode manufacturing method
(a) 미리 정해진 치수의 금속판을 준비하는 단계; (a) preparing a metal plate of predetermined dimensions;
(b) 금속판의 하부를 양쪽 가장자리만 남기고 절삭하여 양단에 숄더를 형성하는 단계; (b) cutting the lower part of the metal plate with only two edges to form shoulders at both ends;
(c) 상기 금속판의 상기 숄더 사이의 영역에 다수의 구멍을 열을 지어 두께 방향으로 형성하는 단계; (c) forming a plurality of holes in a thickness direction in a region between the shoulders of the metal plate;
(d) 상기 숄더의 상부를 가공하여 상기 금속판의 폭 방향으로 홈을 형성하고 상기 숄더의 측면으로부터 상기 숄더 홈에 연결되도록 상기 숄더에 하나 이상의 구멍을 뚫는 단계; (d) processing an upper portion of the shoulder to form a groove in the width direction of the metal plate and drilling one or more holes in the shoulder to be connected to the shoulder groove from a side of the shoulder;
(e) 상기 금속판의 내부에 금속판의 길이방향을 따라 상기 숄더 홈 사이로 연장된 복수의 미세한 통로를 형성하는 단계; 및 (e) forming a plurality of minute passages extending between the shoulder grooves in a length direction of the metal plate inside the metal plate; And
(f) 상기 숄더 홈과 대응하는 형태의 홈이 있는 상부 섹션을 상기 숄더에 결합시키고 상기 숄더 홈과 상부 섹션의 양단에 스토퍼를 결합하여 분배관을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(f) coupling the upper section with the groove corresponding to the shoulder groove to the shoulder and engaging the stopper at both ends of the shoulder groove and the upper section to form a distribution tube.
이때, 상기 (나) 또는 (e)의 미세 통로 형성 단계는 슈퍼 드릴 작업으로 미세한 구멍을 뚫어 실시하면 바람직하며, 상기 슈퍼 드릴 작업 이후에 와이어 작업으로 상기 미세한 구멍을 트리밍할 수 있다.In this case, the forming of the fine passage of (b) or (e) may be performed by drilling a fine hole by a super drill operation, and trimming the fine hole by a wire operation after the super drill operation.
여기서, 상기 (라) 분배관 형성 단계는 상기 폭 방향 홈과 상부 섹션의 양단에 스토퍼를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step (d) forming the distribution pipe may include coupling the stopper to both ends of the width direction groove and the upper section.
또한, 전극 제조 방법은 상기 숄더의 구멍과 연결되는 냉각 라인 연결구가 형성된 한 쌍의 장착부를 상기 숄더에 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 장착부 결합 단계는 솔더링에 의해 이루어질 수 있고, 상기 솔더링은 저온 솔더링이다. 한편, 상기 장착부 결합 단계는 나사 결합에 의해 이루어질 수 있다.In addition, the electrode manufacturing method may further include coupling a pair of mounting portions formed with a cooling line connector connected to the hole of the shoulder to the shoulder. Here, the mounting portion coupling step may be made by soldering, the soldering is low temperature soldering. On the other hand, the mounting portion coupling step may be made by screwing.
바람직하게는, 상기 (라) 또는 (f)의 분배관 형성 단계는 전자 빔 용접에 의해 이루어질 수 있다.Preferably, the step of forming the distribution tube of (d) or (f) may be performed by electron beam welding.
또한, 상기 평판은 무산소동으로 제조되면 바람직하다.In addition, the flat plate is preferably made of oxygen-free copper.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 빔 인출 전극의 사시도이고, 도 4는 도 3의 빔 인출 전극의 정면도이고, 도 5는 도 3의 빔 인출 전극의 평면도이고, 도 6은 도 5의 6-6 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 7은 도 5의 7-7 선을 따라 절단한 단면도이며, 도 8은 도 4와 5의 8-8 선을 따라 절단한 단면도이다.3 is a perspective view of a beam drawing electrode according to the present invention, FIG. 4 is a front view of the beam drawing electrode of FIG. 3, FIG. 5 is a plan view of the beam drawing electrode of FIG. 3, and FIG. 6 is a line 6-6 of FIG. 5. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of FIGS. 4 and 5.
이들 도면에 도시한 본 발명의 빔 인출 전극은 도 1의 빔 입사 장치와 도 2a 의 빔 인출 전극 유닛(10)에 사용되는 것으로, 무산소동으로 제조되고, 크게는 평탄한 인출부(110)와 이 인출부(110)의 양단에서 아래로 연장된 한 쌍의 다리(150)로 구성된다. 다리(150)는 전술한 지지대(200)에 빔 인출 전극(100A-100D)을 장착하는 장착부가 된다.The beam lead-out electrode of the present invention shown in these figures is used in the beam incidence apparatus of FIG. 1 and the beam lead-out
인출부(110)는 하나의 평판(112)과 이 평판(112)의 양단에서 다리(150)와 각각 연결되는 한 쌍의 숄더(114)로 이루어진다. 평판(112)에는 다수의 인출구(116)가 열을 지어 두께 방향으로 뚫려 있고, 평판(112)의 길이 방향으로는 인출구(116) 열의 사이사이에 복수의 냉각관(122)이 뚫려 있다.The
한편, 다리(150)는 인출부(110)의 숄더(114)와 연결되는 수직부(152) 및 이 수직부(152)에서 꺾어져 도 2의 지지대(200)와 결합되는 수평부(154)로 구성된다. 수직부(152)의 바깥쪽 측면에는 도 2의 냉각 라인(202)과 연결되는 냉각 라인 연결구(156)가 형성되어 있고, 다리(150) 내부에는 이 냉각 라인 연결구(156)에서 이어진 냉각수로(158)가 형성되어 있다.Meanwhile, the
냉각수로(158)는 인출부(110)의 숄더(114) 내부에서 인출부(110)의 폭 방향으로 연장된 매니폴드 또는 냉각수 분배관(120)에 이어진다. 냉각수 분배관(120)은 다수의 냉각관(122)과 연결된다. 이와 같이 구성하면, 연결구(156)를 통해 냉각 라인(202)으로부터 공급된 냉각수는 냉각수로(158)를 통해 냉각수 분배관(120)으로 유입된 다음 다수의 냉각관(122)으로 분배된다.The cooling
이때, 도 6에서 알 수 있는 것과 같이, 분배관(120)을 냉각관(122)보다 큰 직경으로 형성함으로써, 냉각수는 분배관(120)을 채운 다음 일정한 압력으로 각각 의 냉각관(122)으로 유입될 수 있다. 따라서 이러한 구성의 분배관(120)은 냉각관(122)이 냉각수로(158)에 가깝거나 멀거나에 관계없이 균일한 압력으로 냉각수가 냉각관(122)으로 분배될 수 있게 해준다.At this time, as can be seen in Figure 6, by forming a
이와 같이 구성하면, 냉각 라인 연결구(156)를 통해 냉각 라인(202, 도 2 참조)으로부터 유입된 냉각수는 냉각수로(158)와 냉각수 분배관(120)을 거쳐 냉각관(122)을 통해 흐르면서 빔에 의해 가열된 인출부(110)를 냉각시킨다. 이어 냉각수는 반대쪽의 냉각수 분배관(120)에서 합류한 다음 냉각수로(158) 및 냉각 라인 연결구(156)를 거쳐 냉각 라인(202)으로 빠져 나간다.In this configuration, the cooling water flowing from the cooling line 202 (see FIG. 2) through the
이와 같은 본 발명에 따른 빔 인출 전극은 그 기본 구성과 외양은 도 2b의 것과 유사하다. 하지만 종래기술의 빔 인출 전극의 인출부(110)가 도 2c에 도시한 것과 같이 상판(112a)과 하판(112b)으로 구성되어 서로 접합된 것에 반해, 본 발명의 인출부(110)는 도 7에서 명확히 알 수 있듯이 단일 부재로 이루어진다.Such a beam lead-out electrode according to the present invention has a basic configuration and appearance similar to that of FIG. 2B. However, while the
즉 바람직하게는 무산소동으로 이루어진 평판(112)에 슈퍼 드릴 공정을 통해 냉각관(122)에 해당하는 위치에 미세한 구멍을 뚫은 다음 와이어 작업을 통해 이들 구멍을 트리밍하여 냉각관(122)을 완성한 것이다. 따라서 이와 같은 본 발명의 냉각관(122)은 전술한 종래기술의 문제로부터 자유롭다. 즉, 약간만 어긋나도 냉각관이 정밀하게 형성되지 않을 수 있고 안정된 접합이 이루어지지 않으면 냉각수가 상판과 하판의 접합부를 통해 새어나올 수도 있는 문제가 생기지 않는다. 또한, 접합 과정에서 떨어져 나온 조각이나 밀려나온 부분 등에 의해 냉각관이 막히거나 하는 등의 문제도 방지할 수 있다. 아울러, 다른 종래기술에서 관찰되는 솔더링 또는 브레이징에 의한 문제도 방지할 수 있다.That is, a fine hole is drilled in a position corresponding to the
한편, 도 8을 참조하여, 인출부(110)와 다리(150) 사이의 결합 상태를 설명한다. 인출부 숄더(114)의 밑면과 다리(150)의 상면은 브레이징에 의해 서로 접합되어 있다. 또, 인출부(110)의 숄더(114)에는 나사 구멍(130)이 형성되어 있고, 다리(150)에는 이에 대응하는 나사 구멍(160, 162)이 형성되어 있다. 따라서, 나사(170)는 인출부의 나사 구멍(130)과 다리(150)의 나사 구멍(162)에 채워져 인출부(110)와 다리(150)를 결합시킨다. 이렇게 하면, 브레이징과 나사 결합에 의해 인출부(110)와 다리(150)는 서로 일체로 단단히 결합한다.Meanwhile, referring to FIG. 8, the coupling state between the
또, 다리(150)의 상면에는 돌기(164)가 형성되어 숄더(114)에 끼워짐으로써 인출부(110)와 다리(150) 사이의 결합을 위한 가이드 역할을 함과 동시에 이들이 더욱 단단히 결합할 수 있게 해준다.In addition, a
한편, 냉각수 분배관(120)과 다리(150)의 냉각수로(158)를 연결하는 상부 냉각수로(118)가 형성되어 있다. 따라서, 위와 같이 숄더(114)와 다리(150)가 결합되면, 상부 냉각수로(118)는 다리(150)의 냉각수로(158)를 통해 유입되는 냉각수를 상부의 냉각수 분배관(120)으로 통과시킨다.On the other hand, the upper
한편, 다리(150)는 평판(112)에 직각이 아닌 평판(112)의 길이 방향으로 결합될 수도 있다. 이는 도 2의 제1 이온 빔 인출 전극(100A) 즉 플라즈마 그리드(100A)의 경우에 해당한다. 이 경우에는 숄더(114)와 다리(150)의 형태와 배치가 다소 변경되지만 기본 개념과 구성은 위에 설명한 것과 동일하다.On the other hand, the
이하 도 9a 내지 9f를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 인출 전극 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a beam lead-out electrode according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A to 9F.
먼저 도 9a에 도시한 것과 같은 금속판(110A)을 준비한다. 이 금속판(110A)은 바람직하게는 무산소동으로 구성되고, 그 치수는 도 3의 인출부(110)에 해당한다. 즉 폭과 길이는 인출부(110)의 것과 동일하고 두께는 인출부(110)의 숄더(114)의 높이와 같다.First, a
이 금속판(110A)을 가공하여 도 9b에 도시한 것과 같은 중간 금속판(110B)을 형성한다. 즉, 금속판(110B)에 길이 방향으로 복수의 관(122)을 형성한다. 이 작업은 먼저 슈퍼 드릴 작업을 통해 금속판(110B)에 냉각관에 해당하는 미세한 구멍(122)를 형성하게 된다.This
이어, 도 9c에 도시한 것과 같이, 이들 구멍(122)에 와이어(W)를 넣어 트리밍하는 와이어 작업을 통해 냉각관(122)을 얻게 된다. 따라서 슈퍼 드릴 작업으로 얻은 미세한 구멍은 냉각관(122)보다 작은 직경으로 형성됨이 바람직하다. 또, 슈퍼 드릴 작업은 평판(112)의 양단에서 중심을 향해 이루어지는 것이 효율상 바람직하다. 한편, 와이어 작업은 슈퍼 드릴 작업에 의해 형성된 미세한 구멍을 트리밍하면서 구멍 내경을 균일하게 해준다.Subsequently, as shown in FIG. 9C, the
그런 다음 전자 빔 용접을 실시하여 냉각관(122)의 양단을 폐쇄한다. 한편 적절한 다른 조치를 취함으로써 이 단계는 생략할 수도 있다.Then, electron beam welding is performed to close both ends of the
이어, 금속판(110B)의 양단에 도 9d에 도시한 것과 같은 형상의 반쪽 원통형 홈 즉 하부 섹션(120A)을 형성하여 금속판(110C)을 얻는다.Subsequently, half cylindrical grooves, i.e.,
또, 드릴 작업 등을 통해 금속판(110C)의 양단을 상하로 관통하는 상부 냉각수로(118)를 형성한다. 물론, 이 단계는 도 9b 단계 전에 실시할 수도 있다.Moreover, the upper
그런 다음, 도 9e에 도시한 것과 같이, 하부 섹션(120A)과 대응하는 형상의 상부 섹션(120B) 및 스토퍼(120C)를 준비하여 이들을 하부 섹션(120A)에 결합한다. 즉, 이들 부분(120A, 120B, 120C)은 전자 빔 용접(E-beam welding)을 통해 서로 접합된다. 이와 같이 결합되면, 이들은 도 3에 도시한 냉각수 분배관(120)을 구성하게 된다.Then, as shown in FIG. 9E, an
한편, 도 9f는 냉각수 분배관(120)의 구성 부분 즉 냉각수 분배관 상부 섹션(120B), 스토퍼(120C) 및 냉각수 분배관 하부 섹션(120A)이 서로 조립된 형태를 보여주고 있다. 이와 같이 접합된 부분들은 말끔한 외관을 갖게 되고 이들 사이의 경계면은 육안으로 관찰되지 않는다. 다만, A 부분을 확대한 부분(점선의 원으로 나타낸 부분)에서는 이들 사이의 결합 상태를 보여주기 위해 이들 사이의 경계를 선으로 나타낸 것이다. 전자 빔 용접은 이와 같이 미려한 외관뿐만 아니라 용접 또는 솔더링 등에서 발생할 수 있는 조각 등이 냉각수 분배관(120) 내부에 잔류할 가능성을 근본적으로 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.Meanwhile, FIG. 9F illustrates a structure in which the cooling
한편, 도 9f의 A 부분은 분배관 상부 섹션(120B), 스토퍼(120C) 및 냉각수 분배관 하부 섹션(120A)이 결합된 상태를 강조하기 위해 이들 사이의 경계를 표시한 것이다.On the other hand, part A of FIG. 9F indicates a boundary between them to emphasize the combined state of the distribution pipe
이어서, 절삭 등에 의해 도 9h의 금속판(110D)의 양단 사이의 하부 영역을 제거하고 드릴 작업 또는 펀칭 작업을 통해 평판(110C)에 두께 방향으로 다수의 인 출구(116)를 형성하여 도 9g에 도시한 것과 같은 이온 빔 인출부(110)를 얻는다.Subsequently, the lower region between both ends of the
이어, 도 9h를 참조하여 다리(150)와 냉각수 분배관 상부 섹션(120B) 및 스토퍼(120C)를 이온 빔 인출부(110)에 결합하는 작업을 설명한다.Next, referring to FIG. 9H, an operation of coupling the
먼저, 도 6과 8에 도시한 것과 같은 구조의 한 쌍의 다리(150)를 준비하고, 이들 다리(150)를 저온 브레이징과 나사 결합을 통해 인출부(110)의 숄더(114)에 일체로 결합한다. 즉 숄더(114)의 밑면과 다리(150)의 상면은 저온 브레이징에 의해 서로 접합되고, 나사(170)는 숄더(114)와 다리(150)를 서로 단단히 결박한다. 한편, 나사(170)는 상부에 나삿니(172)가 형성되고 하부(174)는 매끄럽게 형성함으로써 나사 체결 작업을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 나삿니(172)는 도 8에 도시한 것과 같이 숄더(114)의 나사 구멍(130)과 다리(150)의 나사 구멍(162)과 맞물려 다리(150)를 숄더(114)에 단단히 결박한다. 또, 다리(150)의 돌기(164)는 숄더(114)에 삽입되어 다리(150)와 숄더(114) 사이의 결합 작업을 가이드하면서 이들 사이의 결합 강도를 향상시킨다.First, a pair of
도 9i는 도 9h의 작업을 통해 결합된 빔 인출 전극을 보여준다. 다리(150)는 숄더(114)에 일체로 결합되어, 본 발명의 이온 빔 인출 전극을 얻는다.FIG. 9I shows the beam drawing electrode coupled through the operation of FIG. 9H.
이와 같이 슈퍼 드릴 작업과 와이어 작업과 같이 기계적 가공을 기반으로 하여 대전류 이온 빔 인출 전극을 제조함으로써 작업을 용이하게 하고 제조비용을 줄일 수 있다.As such, by manufacturing a high current ion beam drawing electrode based on mechanical processing such as a super drill operation and a wire operation, the operation can be facilitated and the manufacturing cost can be reduced.
이하 도 10a 내지 10d를 선행하는 도 9a와 9i를 함께 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 빔 인출 전극 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a beam lead-out electrode according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A and 9I, which precede FIGS. 10A to 10D.
먼저 도 9a에 도시한 것과 같은 금속판(110A)을 준비한다. 이 단계는 위에서 도 9a를 참조하여 설명하였으므로 반복 설명하지 않는다.First, a
이 금속판(110A)을 가공하여 도 10a에 도시한 것과 같은 인출부 원판(110B)을 형성한다. 즉, 절삭 등에 의해 숄더(114) 사이의 영역을 제거하고, 숄더(114)의 상부에는 냉각수 분배관(120)을 형성할 분배관 하부 섹션(120A)을 형성한다. 또, 드릴 작업 등을 통해 상부 냉각수로(118)를 형성한다. 그런 다음, 드릴 작업 또는 펀칭 작업을 통해 평판(112)에 두께 방향으로 다수의 인출구(116)를 형성한다. 도 10a에서 설명한 복수의 작업 단계는 위의 순서가 바람직하지만 작업 여건에 따라 순서를 바꾸어도 무방하다.This
이어, 도 10b에 도시한 것과 같이, 평판(112)에 길이 방향으로 인출구(116)의 사이사이에 복수의 관(122)을 형성한다. 이 작업은 먼저 슈퍼 드릴 작업을 통해 평판(112)에 냉각관에 해당하는 미세한 구멍을 형성하고 이 구멍에 와이어(W)를 넣어 미세한 구멍을 트리밍하는 와이어 작업을 통해 냉각관(122)을 얻게 된다. 따라서 슈퍼 드릴 작업으로 얻은 미세한 구멍은 냉각관(122)보다 작은 직경으로 형성됨이 바람직하다. 또, 슈퍼 드릴 작업은 평판(112)의 양단에서 중심을 향해 이루어지는 것이 효율상 바람직하다. 한편, 와이어 작업은 슈퍼 드릴 작업에 의해 형성된 미세한 구멍을 트리밍하면서 구멍 내경을 균일하게 해준다.Next, as shown in FIG. 10B, a plurality of
이어, 도 10c를 참조하여 다리(150)와 냉각수 분배관 상부 섹션(120B) 및 스토퍼(120C)를 인출부(110)에 결합하는 작업을 설명한다.Next, referring to FIG. 10C, the operation of coupling the
먼저, 도 6과 8에 도시한 것과 같은 구조의 한 쌍의 다리(150)를 준비하고, 이들 다리(150)를 저온 브레이징과 나사 결합을 통해 인출부(110)의 숄더(114)에 일체로 결합한다. 즉 숄더(114)의 밑면과 다리(150)의 상면은 저온 브레이징에 의해 서로 접합되고, 나사(170)는 숄더(114)와 다리(150)를 서로 단단히 결박한다. 한편, 나사(170)는 상부에 나삿니(172)가 형성되고 하부(174)는 매끄럽게 형성함으로써 나사 체결 작업을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 나삿니(172)는 도 8에 도시한 것과 같이 숄더(114)의 나사 구멍(130)과 다리(150)의 나사 구멍(162)과 맞물려 다리(150)를 숄더(114)에 단단히 결박한다. 또, 다리(150)의 돌기(164)는 숄더(114)에 삽입되어 다리(150)와 숄더(114) 사이의 결합 작업을 가이드하면서 이들 사이의 결합 강도를 향상시킨다.First, a pair of
한편, 냉각수 분배관 상부 섹션(120B) 및 스토퍼(120C)를 준비하여 이들을 냉각수 분배관 하부 섹션(120A)에 결합한다. 이와 같이 결합되면, 이들은 전술한 냉각수 분배관(120)을 구성하게 된다.Meanwhile, the coolant distribution pipe
도 10d는 도 10c의 작업을 통해 결합된 빔 인출 전극을 보여준다. 다리(150)는 숄더(114)에 일체로 결합되고, 도 10c의 A에 해당하는 부분도 역시 일체로 결합되어 냉각수 분배관(120)을 형성하고 있다.FIG. 10D shows the beam leading electrode coupled through the operation of FIG. 10C.
한편, 도 10d는 냉각수 분배관(120)의 구성 부분 즉 냉각수 분배관 상부 섹션(120B), 스토퍼(120C) 및 냉각수 분배관 하부 섹션(120A)이 서로 조립된 형태만을 보여주고 있다. 즉, 이들 부분(120A, 120B, 120C)은 전자 빔 용접(E-beam welding)을 통해 서로 접합된다. 따라서 이와 같이 접합된 부분들은 도 9h에 도시 한 것과 동일하게 말끔한 외관을 갖는다.On the other hand, FIG. 10D shows only a configuration in which the components of the
이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 방법으로도 실질적으로 동일한 이온 빔 인출 전극을 제조할 수 있다.Accordingly, the same ion beam extraction electrode may be manufactured using the manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present invention.
전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 대전류 이온 빔 인출 전극은 냉각 회로를 개선함으로써 인출되는 이온 빔의 질을 개선하고 운전시간을 늘릴 수 있다. 또, 본 발명에 따른 제조 방법은 미세한 냉각관을 용이하게 형성하면서도 인출부에 끼칠 수 있는 여러 악영향을 피할 수 있다. 따라서 인출부의 안정성을 개선하고 그 수명을 늘일 수 있을 뿐만 아니라 작업의 효율을 개선하고 제조비용을 절감할 수 있다.As described above, the high current ion beam extraction electrode according to the present invention can improve the quality of the ion beam drawn out and improve the operating time by improving the cooling circuit. In addition, the manufacturing method according to the present invention can easily avoid the various adverse effects that may be caused on the lead portion while easily forming a fine cooling tube. This not only improves the stability of the outlet and extends its life, but also improves the efficiency of the work and reduces the manufacturing cost.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and variations can be made.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050130046A KR100727680B1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Injector grid for high current ion beam having improved cooling circuit and fabrication method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050130046A KR100727680B1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Injector grid for high current ion beam having improved cooling circuit and fabrication method thereof |
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KR1020050130046A KR100727680B1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Injector grid for high current ion beam having improved cooling circuit and fabrication method thereof |
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Cited By (1)
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2005
- 2005-12-26 KR KR1020050130046A patent/KR100727680B1/en not_active IP Right Cessation
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