KR101291449B1 - 전자가속용 기체표적장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자가속용 기체표적장치에 관한 것으로 전자가속용 기체표적장치는 진공 챔버, 상기 진공 챔버 내부로 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부, 상기 기체 공급부와 연결되며 기체량을 조절하는 밸브, 레이저 수용부를 포함하며, 상기 밸브에서 나오는 기체가 통과하는 튜브결합체, 상기 튜브결합체 내부의 기체를 상기 진공 챔버 외부로 배출하는 배기부 및 상기 진공 챔버 내에 구비되어 레이저 빔을 발생시켜 상기 레이저 수용부를 통해 상기 튜브결합체 내의 기체와 반응을 일으키는 레이저부를 포함하여 구성한다. 이와 같이 구성하여 전자가속용 기체표적장치는 고 에너지 레이저 빔을 사용하여 고 에너지 전자 빔을 발생시키는 과정에 있어서 높은 반복율을 유지하면서 플라즈마의 품질이 일정한 양질의 전자 빔을 발생시킬 수 있다. 또한 레이저 빔 품질의 변화에 대한 의존성이 적고 최적의 조건을 찾아 전자 빔 발생 효율을 증가시킬 수 있다.

Description

전자가속용 기체표적장치{Electron accelerating gas target device}
본 발명은 전자가속용 기체표적장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고 에너지 레이저 빔을 이용하여 고 에너지 전자 빔을 발생시키는 장치에 관한 것이다.
종래의 기체표적장치는 진공 챔버의 내부에 노즐을 통하여 기체를 분사하고 분사된 낮은 밀도의 기체 집단에 레이저빔을 집속하여 플라즈마를 발생시키고 발생된 플라즈마 내부의 전자를 레이저 빔에 의한 플라즈마 파동으로 가속시키는 장치를 사용하고 있다. 그런데 노즐을 통하여 유입되는 기체를 진공 챔버 내부로 직접 방출하면 방출된 기체로 인하여 진공 챔버 내부의 기압이 증가하고 레이저 운용에 필요한 진공도를 회복하는데 오랜 시간이 필요하므로 빠른 반복 사용이 어려워 실용성이 떨어진다. 또한 노즐의 특성상 진공 중에 분출되는 기체의 밀도 분포도가 불균일하여 매 펄스마다 시시각각으로 레이저 빔의 형태가 달라지는 레이저의 특성상 플라즈마 발생 조건이 달라져 균일한 품질의 전자 빔을 얻기가 어렵다. 또한 고정된 형태의 단일 노즐의 구조상 플라즈마가 발생되는 공간적 영역과 가속되는 공간적 영역의 압력과 상대적 위치를 임의로 변화시키는 것이 불가능하여 레이저 빔의 상태에 따른 최적의 조건을 만족시키기 어려운 문제점이 발생될 수 있다.
여기서, 기존의 기체표적장치에 대해서는, 일본 공개특허 제2005-285675호(2005.10.13. 공개) 및 대한민국 등록특허 제10-0967359호(2010.07.05. 등록) 등에 기재되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 고 에너지 레이저 빔을 사용하여 고 에너지 전자 빔을 발생시키는 과정에 있어서 높은 반복율을 유지하면서 플라즈마의 품질이 일정한 양질의 전자 빔을 발생시키는 전자가속용 기체표적장치를 제공하기 위한 것이다. 또한 레이저 빔 품질의 변화에 대한 의존성이 적고 최적의 조건을 찾아 전자 빔 발생 효율을 증가시킬 수 있는 전자가속용 기체표적장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 전자가속용 기체표적장치는 진공 챔버, 상기 진공 챔버 내부로 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부, 상기 기체 공급부와 연결되며 기체량을 조절하는 밸브, 레이저 수용부를 포함하며, 상기 밸브에서 나오는 기체가 통과하는 튜브결합체, 상기 튜브결합체 내부의 기체를 상기 진공 챔버 외부로 배출하는 배기부 및 상기 진공 챔버 내에 구비되어 레이저 빔을 발생시켜 상기 레이저 수용부를 통해 상기 튜브결합체 내의 기체와 반응을 일으키는 레이저부를 포함하여 구성한다.
본 발명의 실시예들에 따른 전자가속용 기체표적장치는 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부, 상기 기체 공급부에서 기체가 내부로 공급되며 전자를 추출하는 제1튜브결합체, 상기 제1튜브결합체와 서로 교차되며 상기 제1튜브결합체에서 추출된 상기 전자를 가속시키는 제2튜브결합체, 상기 제1 및 제2 튜브결합체 내부에 유입된 기체를 배출하는 배기부 및 레이저 수용부에 레이저 빔을 방출하여 상기 제1 및 제2 튜브결합체 내에 기체와 반응을 일으키는 레이저부를 포함하여 구성한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전자가속용 기체표적장치는 고 에너지 레이저 빔을 사용하여 고 에너지 전자 빔을 발생시키는 과정에 있어서 높은 반복율을 유지하면서 플라즈마의 품질이 일정한 양질의 전자 빔을 발생시킬 수 있다. 또한 레이저 빔 품질의 변화에 대한 의존성이 적고 최적의 조건을 찾아 전자 빔 발생 효율을 증가시킬 수 있다.
도1은 전자가속용 기체표적장치의 모습을 도시한 개략도이다.
도2는 전자가속용 기체표적장치의 튜브결합체를 상세하게 도시한 상세도이다.
이하, 도 1내지 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전가가속용 기체표적장치에 대해 자세히 설명하고자 한다.
도1은 전자가속용 기체표적장치의 모습을 도시한 개략도이고 도2는 전자가속용 기체표적장치의 튜브결합체를 상세하게 도시한 상세도이다.
도 1내지 도2를 참고하면 전자가속용 기체표적장치(1)는 진공 챔버(10), 상기 진공 챔버(10) 내부로 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부(20), 상기 기체 공급부(20)와 연결되며 기체량을 조절하는 밸브(30), 레이저 수용부(43)를 포함하며, 상기 밸브(30)에서 나오는 기체가 통과하는 튜브결합체(40), 상기 튜브결합체(40) 내부의 기체를 상기 진공 챔버(10) 외부로 배출하는 배기부(50) 및 상기 진공 챔버(10) 내에 구비되어 레이저 빔(70)을 발생시켜 상기 레이저 수용부(43)를 통해 상기 튜브결합체(40) 내의 기체와 반응을 일으키는 레이저부(60)를 포함하여 구성한다.
상기 진공 챔버(10)는 내부를 항시 진공상태로 유지하며 상기 전자가속용 기체표적장치(1)의 일부 장치들을 내부에 구비할 수 있다. 또한 상기 진공 챔버(10) 외벽에 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부(20)가 관통하여 있다.
여기서, 상기 기체 공급부(20)는 상기 진공 챔버(10) 내부에 구비된 밸브(30)와 연결되며 상기 밸브(30)는 상기 기체 공급부(20)에서 공급 및 분배되는 기체를 제어할 수 있다.
또한, 상기 밸브(30)는 튜브결합체(40)와 연결되어 상기 밸브(30)를 통해 기체가 상기 튜브결합체(40)로 유입된다.
상기 튜브결합체(40)는 상기 레이저 수용부(43)가 포함되는 제2튜브(41b, 42b), 상기 제2 튜브(41b, 42b) 양단에 연결되는 제1(41a, 42a) 및 제3튜브(41c, 42c) 및 상기 제1(41a, 42a) 및 2 튜브(41b, 42b)와, 상기 제2 (41b, 42b) 및 3튜브(41c, 42c)를 결합하는 결합체(44)를 포함하여 구성한다. 또한, 상기 튜브결합체(40)는 복수로 구비되며 일단은 상기 밸브(30)와 연결되고 타단은 상기 배기부(50)와 연결되고 상기 제1(41a, 42a) 및 제3튜브(41c, 42c)는 움직이기 용이한 유연한 재질의 연질 튜브를 사용하고 상기 제2튜브(41b, 42b)는 금속과 같이 딱딱한 재질의 경질 튜브를 사용한다.
한편, 상기 제2튜브(41b, 42b)는 상기 결합체(44)와 연결된 이송장치(미도시)에 의해 이송이 가능하여 상기 레이저 수용부(43)의 위치를 임의적으로 움직일 수 이다.
상기 배기부(50)는 상기 진공 챔버(10) 외부에 구비되며 상기 튜브결합체(40)와 연결되어 튜브결합체(40) 내부에 유동하는 기체를 외부로 배기하는 역할을 한다.
상기 레이저부(60)는 상기 진공 챔버(10) 내에 구비되며 상기 튜브결합체(40)에 구비된 레이저 수용부(43)에 고 에너지 레이저 빔(70)을 방출하여 상기 튜브결합체(40) 내의 기체와 반응을 할 수 있게 한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 전자가속용 기체표적장치의 작동방법에 대해 설명하고자 한다.
상기 전자가속용 기체표적장치(1)는 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부(20), 상기 기체 공급부에서 기체가 내부로 공급되며 전자를 추출하는 제1튜브결합체(41), 상기 제1튜브결합체(41)와 서로 교차되며 상기 제1튜브결합체(41)에서 추출된 상기 전자를 가속시키는 제2튜브결합체(42), 상기 제1 및 제2 튜브결합체(41,42) 내부로 유입되는 기체의 양을 조절하는 밸브(30), 상기 제1 및 제2 튜브결합체(41,42) 내부에 유입된 기체를 배출하는 배기부(50) 및 상기 레이저 수용부(43)에 레이저 빔(70)을 방출하여 상기 제1 및 제2 튜브결합체(41,42) 내에 기체와 반응을 일으키는 레이저부(60)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 및 제2 튜브결합체(41,42)는 상기 기체 공급부(20)에서 유입된 기체가 내부로 유동을 할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 튜브결합체(41,42)는 서로 교차될 수 있다. 또한, 상기 제1및 제2 튜브결합체(41,42)에는 레이저 수용부(43)가 형성되어 있으며, 상기 레이저 수용부(43)는 천공으로서, 상기 천공은 상기 제1및 제2 튜브결합체(41,42)가 서로 교차되는 부분에 서로 연통되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 레이저부(60)에서 고 에너지 레이저 빔(70)을 상기 천공에 방출하면 상기 레이저 빔(70)이 상기 제1튜브결합체(41) 내부의 기체와 반응하여 플라즈마를 발생시키고 플라즈마 내부의 전자를 약하게 가속시켜 상기 제1튜브결합체(41) 외부로 전자 빔(80)을 방출할 수 있다. 여기서, 상기 전자 빔(80)이 다시 제2튜브결합체(42) 내부의 기체와 반응하여 기체에서 발생한 플라즈마 파동으로 더 높은 에너지로 상기 전자 빔(80)이 가속되어 방출될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 전자가속용 기체표적장치 44 : 결합체
10 : 진공 챔버 50 : 배기부
20 : 기체 공급부 60 : 레이저부
30 : 밸브 70 : 레이저 빔
40 : 튜브결합체 80 : 전자 빔
41 : 제1튜브결합체
41a : 제1튜브
41b : 제2튜브
41c : 제3튜브
42 : 제2튜브결합체
42a : 제1튜브
42b : 제2튜브
42c : 제3튜브
43 : 레이저 수용부

Claims (8)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부로 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부;
    상기 기체 공급부와 연결되며 기체량을 조절하는 밸브;
    레이저 수용부를 포함하며, 상기 밸브에서 나오는 기체가 통과하는 튜브결합체;
    상기 튜브결합체 내부의 기체를 상기 진공 챔버 외부로 배출하는 배기부; 및
    상기 진공 챔버 내에 구비되어 레이저빔을 발생시켜 상기 레이저 수용부를 통해 상기 튜브결합체 내의 기체와 반응을 일으키는 레이저부;
    를 포함하는 전자가속용 기체표적장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브결합체는,
    상기 레이저 수용부가 포함되는 제2튜브;
    상기 제2 튜브 양단에 연결되는 제1 및 제3튜브; 및
    상기 제1 및 2 튜브와, 상기 제2 및 3튜브를 결합하는 결합체;
    를 포함하는 전자가속용 기체표적장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 수용부는 천공으로서, 상기 제2튜브를 관통하여 형성되는 전자가속용 기체표적장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1및 제3튜브는 움직이기 용이한 유연한 재질의 연질 튜브를 사용하는 전자가속용 기체표적장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2튜브는 견고한 재질의 경질 튜브를 사용하는 전자가속용 기체표적장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 튜브결합체는 복수로 구비되며, 상기 튜브결합체에 형성된 천공은 상호 연통되어 상기 레이저빔이 상기 각 튜브결합체 내의 기체와 반응하는 것을 특징으로 하는 전자가속용 기체표적장치.
  7. 기체를 공급 및 분배하는 기체 공급부;
    상기 기체 공급부에서 기체가 내부로 공급되며 전자를 추출하는 제1튜브결합체;
    상기 제1튜브결합체와 서로 교차되며 상기 제1튜브결합체에서 추출된 상기 전자를 가속시키는 제2튜브결합체;
    상기 제1 및 제2 튜브결합체 내부에 유입된 기체를 배출하는 배기부; 및
    레이저 수용부에 레이저 빔을 방출하여 상기 제1 및 제2 튜브결합체 내에 기체와 반응을 일으키는 레이저부;
    를 포함하는 전자가속용 기체표적장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 수용부는 천공으로서, 상기 천공은 상기 제1및 제2 튜브결합체가 서로 교차되는 부분에 서로 연통되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자가속용 기체표적장치.
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