KR20120073779A

KR20120073779A - 이온빔 펄스 공급 장치

Info

Publication number: KR20120073779A
Application number: KR1020100135642A
Authority: KR
Inventors: 송영기; 장지호; 권혁중; 조용섭
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR101164096B1

Abstract

본 발명은 펄스 발생부가 구비되어 이온빔 펄스를 생성하는 이온원, 상기 이온원의 이온 인출구에 연결되는 선형가속기, 상기 선형가속기의 출구단에 배치되어 복수의 빔 라인으로 이온빔 펄스의 경로를 조절하는 분배전자석, 상기 이온원의 이온 인출구에 빔전류 측정기를 배치하여 빔전류를 측정하는 빔전류 모니터부 및 상기 빔전류 모니터부로부터 신호를 수신하며, 상기 펄스 발생부 및 분배전자석을 제어하는 제어부를 포함하는 이온빔 펄스 공급 장치를 공개한다. 본 발명은 빔 라인에 대하여 빔 펄스가 누락되었을 때, 이를 자동으로 감지하여 해당 빔라인에 빔 펄스를 재공급하므로, 결손된 빔 선량을 보상하여 주는 효과를 제공한다.

Description

이온빔 펄스 공급 장치{Ion Beam Pulse Generation System}

본 발명은 이온빔 펄스 공급 장치에 관한 것이다.

빔 인출 실험에서 사용자에게 요구하는 빔 선량을 제공하기 위하여 이온원에서 펄스 빔을 생성하고 가속공동에서 가속된 후 분배전자석을 이용하여 각 빔 라인에 펄스 빔을 분배 공급한다. 기존은 이온원에서의 펄스 빔이 빔라인에 분배된 후 해당 빔 펄스에 대한 선량을 확인하여 빔 펄스가 제대로 발생되었는지 여부를 확인하였다. 이 과정에서 빔 선량이 측정되지 않거나 요구하는 선량보다 낮을 경우 펄스 누락이 있는 것으로 간주하고 해당 빔라인에 빔 보상을 실시하였다. 이때 이온원과 분배 전자석을 수동으로 조절하여 빔 펄스의 재공급이 이루어지기 때문에 시료에 정확한 선량을 공급하기 곤란한 문제점이 있으며, 운전자는 펄스가 누락된 빔라인 확인과 분배 전자석 위치 조절에 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 빔 누락을 자동으로 탐지하고 빔 누락이 발생된 빔 라인에 빔 선량을 보상하는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 펄스 발생부가 구비되어 이온빔 펄스를 생성하는 이온원, 상기 이온원의 이온 인출구에 연결되는 선형가속기, 상기 선형가속기의 출구단에 배치되어 복수의 빔 라인으로 이온빔 펄스의 경로를 조절하는 분배전자석, 상기 이온원의 이온 인출구에 빔전류 측정기를 배치하여 빔전류를 측정하는 빔전류 모니터부 및 상기 빔전류 모니터부로부터 신호를 수신하며, 상기 펄스 발생부 및 분배전자석을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 제어부가 펄스 발생부에 펄스 생성 신호를 송신하며, 펄스 생성 신호와 동기화된 신호에 의하여 미리 설정된 패턴에 따라 복수의 빔 라인 중 어느 하나가 선택되도록 분배 전자석을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 빔전류 모니터부로부터 수신된 이온 인출구의 빔전류 신호가 펄스 생성 신호와 동기화 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 미리 설정된 패턴에서 동기화가 실패된 빔 라인이 재선택되도록 분배전자석을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 전류 모니터부가 상기 복수의 각 빔 라인 상에 배치된 빔전류 측정기를 더 포함하며, 빔전류 모니터부로부터 수신된 어느 하나의 빔 라인의 빔전류 신호가 펄스 생성 신호와 동기화가 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 동기화 실패된 해당 빔 라인이 선택되도록 분배전자석을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 빔전류 모니터부로부터 수신된 어느 하나의 빔 라인의 빔전류 신호 및 이온 인출구의 빔전류 신호의 양자 신호가 펄스 생성 신호와 동기화가 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 동기화가 실패된 해당 빔 라인이 선택되도록 분배전자석을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 빔 라인에 대하여 빔 펄스가 누락되었을 때, 이를 자동으로 감지하여 해당 빔라인에 빔 펄스를 재공급하므로, 결손된 빔 선량을 보상하여 주는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 블럭도이다.
도2는 이온빔 펄스의 예시도이다.
도3은 빔 펄스 분배 패턴의 예시도이다.
도4는 빔 펄스 결손시 해당 빔라인에 빔 펄스가 보상되는 예시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서 상대적인 척도는 변경될 수 있으며, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.

이하에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블럭도를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치는 펄스 발생부(110)가 구비되어 이온빔 펄스를 생성하는 이온원(100), 상기 이온원(100)의 이온 인출구에 연결되는 선형가속기(200), 상기 선형가속기(200)의 출구단에 배치되어 복수의 빔 라인으로 이온빔 펄스의 경로를 변경하는 분배전자석(300), 상기 이온원(100)의 이온 인출구와 상기 복수의 각 빔 라인 상에서 빔전류를 측정하는 빔전류 모니터부(400) 및 상기 빔전류 모니터부(400)로부터 신호를 수신하며, 상기 펄스 발생부(110) 및 분배전자석(300)을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.

이온원(100)의 이온 인출구에는 인출단 빔전류 측정기(410)가 배치되고, 분배전자석(300)의 출력단의 각 빔 라인에는 출력단 빔전류 측정기(421,422,423)가 배치되어 측정된 전류 값을 빔전류 모니터부(400)로 전송한다. 제어부(500)에는 펄스 발생부(110)를 제어하는 펄스 제어부(501)와 분배전자석(300)을 제어하는 분배전자석 제어부(502)가 포함될 수 있다. 도1에서는 펄스 제어부(501)와 분배 전자석 제어부(502)가 제어부(500)의 일부로 포함되어 도시되어 있으나, 이는 하드웨어적으로 분리되어 구성할 수 있다.

이온원(100)에는 필라멘트, 플라즈마 전극, 인출 전극 등을 동작시켜 이온의 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(110)가 포함되며, 분배전자석(300)은 자장의 방향 및 세기를 변화시켜 선형 가속기(200)를 통과해 가속된 이온빔이 선택된 빔 라인의 방향으로 진행하도록 해 준다.

제어부(500)는 펄스 발생부(110)에 펄스 생성 신호를 송신하며, 펄스 생성 신호와 동기화된 신호에 의하여 미리 설정된 패턴에 따라 복수의 빔 라인 중 어느 한 빔 라인이 선택되도록 분배 전자석을 제어한다.

그런데, 제어부(500)가 펄스 생성 신호를 송신한다 하여도, 이온원(100)에서 충분한 이온 농도가 형성되지 못하거나, 기타 펄스 생성 조건이 미달되면 이온 빔 펄스가 생성되지 않게 되고, 따라서 빔 펄스가 생성된 것을 전제로 분배전자석(300)이 동작되더라도 해당 빔 라인으로 빔 펄스가 조사되지 않는 경우가 발생된다.

그러므로 빔전류 모니터부(400)로부터 수신된 어느 하나의 빔 라인의 빔전류 신호 또는 설정된 패턴에 따라 생성된 이온 인출구의 빔전류 신호가 펄스 생성 신호와 동기화 실패(fail)되는 경우, 제어부(500)는 추가적인 펄스 발생 신호를 펄스 제어부(110)로 송신하며, 동시에 동기화가 실패된 빔 라인이 재선택되도록 분배전자석(300)을 제어하여, 실패가 발생된 빔 라인에 펄스를 재공급한다. 동기화 실패를 더욱 신중히 검출하기 위하여 빔 라인의 빔전류 신호 및 이온 인출구의 빔전류 신호의 양자가 모두 펄스 생성 신호와 동기화 실패되는 경우에 동기화 실패로 처리하는 것도 가능하다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 이온빔 펄스 공급 장치의 동작을 더욱 구체적으로 설명한다.

도2는 제어부가 송신한 펄스 신호에 따라 이온원에서 생성된 이온빔 펄스의 예를 도시한다. 도2에는 예컨대 순차적으로 생성된 6개의 펄스를 도시한다. 도3은 순차적으로 형성된 펄스가 예컨대 좌(L), 중(C), 우(R)의 빔 라인으로 분배되는 패턴을 나타낸다. 좌(L), 중(C), 우(R)의 빔 라인은 도1에서 빔전류 측정기 421, 422, 423이 배치된 빔라인에 대응된다. 도4는 5번째의 빔 펄스가 결손(off)된 경우에 빔 펄스가 보상되는 상황을 도시한다. 즉, 5번째 펄스 생성 신호시에 인출단 빔전류 측정기(410) 및 출력단 빔전류 측정기(421)에 빔전류가 측정되지 아니하여, 좌(L) 빔 라인에 선량 결손이 발생되었음이 감지되고, 이어서 펄스 생성신호가 펄스 제어부(110)에 전송되어, 추가적인 펄스가 생성되고, 동시에 좌(L) 빔 라인으로 펄스 빔이 분배되도록 분배전자석(300)이 제어된 예를 도시한다.

본 발명은 빔 라인에 대하여 빔 펄스가 누락되었을 때, 이를 자동으로 감지하여 해당 빔라인에 빔 펄스를 재공급하므로, 결손된 빔 선량을 보상하여 주는 효과가 있다.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 따라서, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해진다. 첨부된 청구항의 균등물로의 치환은 첨부된 청구항의 보호범위에 속하는 것이다.

100: 이온원
110: 펄스 발생부
200: 선형가속기
300: 분배전자석
400: 빔전류 모니터부
410: 인출단 빔전류 측정기
421-423: 출력단 빔전류 측정기
500: 제어부
501: 펄스 제어부
502: 분배전자석 제어부

Claims

펄스 발생부가 구비되어 이온빔 펄스를 생성하는 이온원;
상기 이온원의 이온 인출구에 연결되는 선형가속기;
상기 선형가속기의 출구단에 배치되어 복수의 빔 라인으로 이온빔 펄스의 경로를 조절하는 분배전자석;
상기 이온원의 이온 인출구에 빔전류 측정기를 배치하여 빔전류를 측정하는 빔전류 모니터부; 및
상기 빔전류 모니터부로부터 신호를 수신하며, 상기 펄스 발생부 및 분배전자석을 제어하는 제어부;를 포함하는 이온빔 펄스 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 펄스 발생부에 펄스 생성 신호를 송신하며, 펄스 생성 신호와 동기화된 신호에 의하여 미리 설정된 패턴에 따라 복수의 빔 라인 중 어느 하나가 선택되도록 분배 전자석을 제어하는 이온빔 펄스 공급 장치.
제2항에 있어서,
빔전류 모니터부로부터 수신된 이온 인출구의 빔전류 신호가 펄스 생성 신호와 동기화 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 미리 설정된 패턴에서 동기화가 실패된 빔 라인이 재선택되도록 분배전자석을 제어하는 이온빔 펄스 공급 장치.
제2항에 있어서,
전류 모니터부는 상기 복수의 각 빔 라인 상에 배치된 빔전류 측정기를 더 포함하며,
빔전류 모니터부로부터 수신된 어느 하나의 빔 라인의 빔전류 신호가 펄스 생성 신호와 동기화가 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 동기화 실패된 해당 빔 라인이 선택되도록 분배전자석을 제어하는 이온빔 펄스 공급 장치.
제2항에 있어서,
전류 모니터부는 상기 복수의 각 빔 라인 상에 배치된 빔전류 측정기를 더 포함하며,
빔전류 모니터부로부터 수신된 어느 하나의 빔 라인의 빔전류 신호 및 이온 인출구의 빔전류 신호의 양자 신호가 펄스 생성 신호와 동기화 실패되는 경우, 상기 제어부는 추가적인 펄스 발생 신호를 송신하며, 동시에 동기화가 실패된 해당 빔 라인이 선택되도록 분배전자석을 제어하는 이온빔 펄스 공급 장치.