KR20160062978A - Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma - Google Patents
Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160062978A KR20160062978A KR1020140166378A KR20140166378A KR20160062978A KR 20160062978 A KR20160062978 A KR 20160062978A KR 1020140166378 A KR1020140166378 A KR 1020140166378A KR 20140166378 A KR20140166378 A KR 20140166378A KR 20160062978 A KR20160062978 A KR 20160062978A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ions
- plasma
- laser beam
- plasma plume
- longitudinal direction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24405—Faraday cages
Landscapes
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 장치 및 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집속된 펄스 레이저 빔에 의하여 기체 또는 기체클러스터에서 발생한 고에너지밀도 플라즈마로부터 가속된 고에너지 이온들의 에너지특성을 시공간적으로 측정하여 레이저 빔 에너지의 효율적인 전달과 이에 따른 플라즈마의 가열 효과를 분석하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for analyzing the spatio-temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma, and more particularly, to an apparatus and method for analyzing the spatio-temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma, The present invention relates to an apparatus and a method for efficiently transferring laser beam energy and measuring a heating effect of a plasma according to the energy characteristics of the plasma.
종래의 이온 에너지를 측정하는 방법은 페러데이컵을 사용하여 비행시간을 측정하여 이온의 도달 시간에 따른 이온의 에너지 분포를 측정하거나(한국공개특허 제10-2001-0051579호 참조), 강한 자기장이나 전기장을 가하여 운동에너지에 따라 이온의 휘는 정도를 측정하여 이온의 에너지 분포를 측정하였다(한국공개특허 제10-2010-0057419호 참조).Conventional methods for measuring ion energy include measuring the energy distribution of ions according to the arrival time of ions by measuring the flight time using a Faraday cup (refer to Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0051579) And the degree of bending of the ions was measured according to kinetic energy to measure the energy distribution of the ions (refer to Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0057419).
전자의 방법에서 사용되는 패러데이컵은 일반적으로 이온주입공정에서 이온주입설비에 장착되는 장치로써, 이온빔의 패스에 위치된 그래파이트(graphit) 재질의 컵을 가지며, 일측의 중심부가 개방되어 있고, 이 개방부를 통하여 주입된 이온빔 내의 에너지를 측정하게 된다.The Faraday cup used in the former method is generally mounted in an ion implantation apparatus in an ion implantation process. The Faraday cup has a graphite cup located in the path of the ion beam, And the energy in the ion beam injected through the portion is measured.
후자의 방법으로 대표적인 것은 톰슨포물선 이온분석기이며, 이러한 톰슨포물선 이온분석기는 전기장과 자기장을 평행하게 인가하고, 이 전기장과 자기장에 수직인 방향으로 이온을 입사시켜서, 전기장과 자기장으로부터 일정한 거리에 위치한 검출기로 측정하는 구조로 제작된다. 이때, 이온은 전기장에 평행한 방향으로 편향되면서 동시에 자기장에 수직인 방향으로 편향된다. 이온이 편향되는 거리는 이온의 에너지가 높을수록 작으므로, 편향된 거리를 이용하여 이온의 에너지를 측정할 수 있다.The Thompson parabolic ion analyzer is a type of analyzer that applies an electric field and a magnetic field parallel to each other. The ion is incident perpendicularly to the electric field and the magnetic field. The detector is located at a certain distance from the electric field and the magnetic field. As shown in FIG. At this time, the ions are deflected in a direction parallel to the electric field and simultaneously deflected in a direction perpendicular to the magnetic field. Since the distance the ion is deflected is smaller the higher the energy of the ion, the energy of the ion can be measured using the deflected distance.
그러나, 이를 통하여 얻을 수 있는 정보는 발생된 전체 이온들의 평균치에 해당되는 에너지분포에 관한 정보만을 얻을 수 있고 공간적인 이온 에너지에 대한 정보는 얻을 수가 없다. 따라서 플라즈마의 이온 에너지의 시간적 분포에 대한 정보와 함께 공간적 분포를 동시에 얻기 위해서는 새로운 효과적인 이온에너지의 시공간특성 분석에 관한 연구가 필요한 실정이다.
However, information obtained through this can only obtain information on the energy distribution corresponding to the average value of the generated total ions, and information on the spatial ion energy can not be obtained. Therefore, it is necessary to study the spatio-temporal characterization of new effective ion energy in order to obtain the spatial distribution of the ion energy of plasma simultaneously with the information about the temporal distribution.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 플라즈마의 이온 에너지의 시간적 분포에 대한 정보와 함께 공간적 분포를 동시에 얻기 위한 새로운 효과적인 이온에너지의 시공간 측정장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
It is an object of the present invention, which is devised to solve the above-described problems, to provide a new effective space-time space time measuring apparatus and method for simultaneously obtaining spatial distribution of ion energy of plasma with information on temporal distribution.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스 또는 가스 클러스터를 분사하는 분사노즐; 상기 분사노즐에 의해 분사된 가스 또는 가스 클러스터에 레이저빔을 공급하는 플라즈마 플룸을 형성하는 레이저빔 공급부; 상기 레이저빔의 입사방향으로 형성되는 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행하게 이동가능하고, 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직하게 형성되는 한쌍의 수직슬릿; 상기 한쌍의 수직슬릿의 후단에 설치되어 상기 한쌍의 수직슬릿에 의해 방향성을 가지며 투과되는 이온들을 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직한 방향으로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한하는 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행하게 형성되는 수평슬릿; 상기 수평슬릿의 후단에 설치되어 이온들의 흐름에 대하여 전자증폭을 유도하는 증폭수단; 상기 증폭수단의 후단에 설치되어 증폭수단에 의해 방출되는 전류를 검출하는 이온검출기; 및 상기 이온검출기에서 검출된 신호를 처리 및 저장하는 신호처리기를 포함하는 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 장치이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a spraying apparatus including: a spray nozzle for spraying a gas or gas cluster; A laser beam supply unit for forming a plasma plume for supplying a laser beam to the gas or gas cluster injected by the injection nozzle; A pair of vertical slits movable in parallel with a longitudinal direction of the plasma plume formed in the incident direction of the laser beam and perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume; And a plurality of vertical slits disposed at a rear end of the pair of vertical slits, wherein the ions are transmitted through the pair of vertical slits in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume, A horizontal slit formed parallel to the longitudinal direction of the substrate; Amplifying means provided at a rear end of the horizontal slit for inducing electron amplification with respect to a flow of ions; An ion detector disposed downstream of the amplifying means for detecting a current emitted by the amplifying means; And a signal processor for processing and storing the signal detected by the ion detector. The apparatus for analyzing the spatio-temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma.
이 결과, 한쌍의 수직슬릿을 통하여 이온들이 방향성을 가지게 정렬하여 이중슬릿을 통과한 이온들이 플라즈마 플럼의 특정된 좁은 공간영역에서 발생된 것들로 제한하여 공간 분해능을 가지게 하고 이를 비행시간 검출방법으로 시간 분해능을 가질 수 있다.As a result, the ions are aligned in a direction through a pair of vertical slits so that the ions passing through the double slit are limited to those generated in a specific narrow space region of the plasma plasma, Resolution.
좀 더 상술하면, 한쌍의 수직슬릿에 형성되는 슬릿홀이 서로 평행한 방향을 가지면서, 동일한 축 상에서 서로 일정한 거리를 두고 축과 그 면들이 수직으로 배치되는 것에 의해, 한쌍의 좁은 띠 모양의 슬릿홀에 따른 시야각으로 말미암아 좁은 띠의 수직 방향에 대해 공간적인 분해능을 가지게 된다. 두 개의 슬릿홀을 통과하여 좁은 띠 모양으로 방출된 이온들의 흐름은, 그 후방에서 띠의 수직방향으로, 즉 두 개의 슬릿홀과 수직으로 그 슬릿홀이 배치된 수평슬릿으로 그 상하의 확산각이 제한되어 이온흐름의 단면적이 축소된다.More specifically, the slit holes formed in the pair of vertical slits are parallel to each other, and the axes and the planes thereof are vertically arranged at a constant distance from each other on the same axis, so that a pair of narrow band- Due to the viewing angle along the holes, spatial resolution is obtained with respect to the vertical direction of the narrow band. The flow of the ions discharged through the two slit holes in a narrow band shape is a horizontal slit in which the slit holes are arranged in the vertical direction of the band, that is, perpendicular to the two slit holes, So that the cross-sectional area of the ion flow is reduced.
이 결과, 상기 증폭수단에 도달하는 이온 흐름의 단면적은 적절하게 축소된 크기를 가지게 되어 항상 동일한 각면적의 이온들의 흐름이 증폭수단의 입사면 내에 충분히 들어가게 되어 수직으로 배치된 두 개의 슬릿이 플라즈마 플럼의 길이축(또는 레이저 입사) 방향으로 평행 이동하더라도 유효한 비교 정보를 제공하게 된다. 이러한 한쌍의 수직슬릿이 펄스레이저 빔이 매번 조사되고 나서 미세하게 일정거리를 이동하고, 이온검출기에서 발생되는 전기적 이온신호를 레이저빔이 조사되는 시점과 동기시켜 신호처리기로 저장하고 추후 이동축의 변화에 따라 서로를 비교하여 공간적으로는 플라즈마 플럼의 진행방향에 대해 이온의 시간적 정보를 얻을 수 있다.As a result, the cross-sectional area of the ion flow reaching the amplification means is appropriately reduced so that the flow of ions of the same area is always sufficiently contained in the incident surface of the amplification means, so that two vertically- (Or laser incidence) direction of the optical axis. Such a pair of vertical slits move finely a certain distance after the pulsed laser beam is irradiated each time, and the electric ion signal generated by the ion detector is synchronized with the time when the laser beam is irradiated and stored in the signal processor, Therefore, it is possible to obtain the temporal information of the ions with respect to the traveling direction of the plasma plasma.
상기 레이저빔 공급부는, 레이저를 조사하는 레이저조사장치와, 상기 레이저빔을 집속하여 상기 분사노즐에 의해 분사된 가스 또는 가스 클러스터에 공급하는 비축포물경을 포함하는 것을 특징으로 한다.The laser beam supply unit includes a laser irradiator for irradiating a laser beam and a non-shrinkable lens for condensing the laser beam and supplying the laser beam to a gas or gas cluster injected by the injection nozzle.
또, 상기 증폭수단은 마이크로채널플레이트인 것을 특징으로 한다.Further, the amplifying means is a microchannel plate.
또, 상기 이온검출기는 패더레이컵인 것을 특징으로 한다.The ion detector is a Feather Ray cup.
또, 상기 한쌍의 수직슬릿은 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행한방향으로 상기 수직슬릿의 슬릿폭을 이동간격으로 하여 이동하는 것을 특징으로 한다.The pair of vertical slits move in a direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume, with the slit width of the vertical slit being a moving distance.
또 다른 발명은, 상기 시공간적 특성 분석 장치를 이용한 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 방법에 있어서, a) 가스 또는 가스 클러스터에 레이저빔을 공급하는 단계; b) 상기 레이저빔의 입사방향으로 형성되는 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행한 방향으로 이온의 흐름을 차단하여 방향성을 가지게 하는 단계; c) 상기 방향성을 가지며 투과되는 이온들을 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직한 방향으로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한하는 단계; d) 상기 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한되는 이온들의 흐름에 대하여 전자증폭을 유도하는 단계; e) 상기 전자증폭에 방출되는 전류를 검출하는 단계; 및 f) 상기 이온검출기에서 검출된 신호를 처리 및 저장하는 단계를 포함하고, b단계에서 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행한 방향으로 이온의 흐름을 차단하는 영역을 이동시키면서, c단계 내지 f단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 방법이다.
In another aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing the spatio-temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma using the spatiotemporal characterization apparatus, comprising the steps of: a) supplying a laser beam to a gas or gas cluster; b) blocking the flow of ions in a direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume formed in the direction of incidence of the laser beam so as to have directionality; c) blocking the ions having the directionality and transmitted therethrough in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume to restrict ions into a flow having a constant area; d) inducing electron amplification for the flow of ions confined to the flow having the constant area; e) detecting a current emitted to the electron amplification; And f) processing and storing the signal detected by the ion detector, wherein in a step b), moving the region blocking the flow of ions in a direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume, Wherein the ion energy is generated by a laser induced plasma.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 플라즈마 플럼의 길이 축에 따라 달라지는 이온의 발생량과 에너지분포 특성에 대한 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 레이저빔의 에너지가 플라즈마 내부에서 공간적으로 흡수되는 효율과 발생되는 이온들의 에너지와 양을 증가시킬 수 있도록 레이저빔의 특성 및 가스나 클러스터의 공간 분포 특성을 최적화 할 수 있게 된다. As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain information on the amount of generated ions and the energy distribution characteristics that vary along the longitudinal axis of the plasma plasma. Accordingly, it is possible to optimize the characteristics of the laser beam and the spatial distribution characteristics of the gas or cluster so that the energy of the laser beam is spatially absorbed within the plasma and the amount and energy of the generated ions are increased.
이 결과, 궁극적으로 중수소를 포함한 가스나 가스클러스터와 레이저빔의 상호작용의 결과로 일어나는 쿨롱폭발을 이용하는 레이저 핵융합 중성자 발생원의 개발에 필요한 효과적인 레이저 에너지 전달과 플라즈마 가열의 새로운 방법을 연구할 도구를 제공할 수 있다.
The result is a tool for studying new methods of laser energy transfer and plasma heating, which are ultimately necessary for the development of laser fusion neutron sources using Coulomb explosions as a result of the interaction of laser beams with gas or gas clusters containing deuterium. can do.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 정보를 얻기 위한 분석장치의 개략적인 구성도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of an analyzing apparatus for obtaining time-space characteristic information of ion energy emitted from a laser induced plasma according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components, and the same reference numerals will be used to designate the same or similar components. Detailed descriptions of known functions and configurations are omitted.
도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실싱예에 따른 시공간적 특성 분석 장치(100)이다. 상기 시공간적 특성 분석 장치(100)는 크게 플라즈마 플룸을 형성하는 플룸형성부와, 상기 플룸형성부에 형성된 플라즈마 플룸에서 나오는 이온의 방향성을 한정하고 일정한 면적을 가지도록 제한하는 이온주입부와, 상기 이온주입부에서 공급되는 이온들에서 신호정보를 얻어내는 분석부를 포함하여 이루어진다.In FIG. 1,
상기 플룸형성부는, 가스 또는 가스 클러스터(4)를 분사하는 분사노즐(104)과, 상기 분사노즐(104)에 의해 분사된 가스 또는 가스 클러스터(4)에 집속된 레이저빔(2)을 공급하는 플라즈마 플룸(5)을 형성하는 레이저빔 공급부를 포함하여 이루어진다.The plume forming section comprises an
상기 가스 또는 가스 클러스터(4)는 아르곤과 같은 비활성 기체를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 레이저빔 공급부는, 레이저빔(1)를 조사하는 레이저조사장치(미도시)와, 상기 레이저빔(1)을 집속하여 상기 분사노즐(104)에 의해 분사된 가스 또는 가스 클러스터(4)에 집속된 레이저빔(2)을 공급하는 비축포물경(102)을 포함하여 이루어진다. 상기 레이저빔(1)으로는 펄스레이저를 사용할 수 있다. 이 결과, 상기 집속된 레이저빔(2)의 입사방향으로 플라즈마 플룸(5)이 대략 막대 형태로 형성된다. The gas or
상기 이온주입부는, 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 평행하게 이동가능하고, 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직하게 형성되는 한쌍의 수직슬릿(106,108)과, 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)의 후단에 설치되어 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)에 의해 방향성을 가지며 투과되는 이온들을 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 수직한 방향으로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한하는 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 평행하게 형성되는 수평슬릿(110)을 포함하여 이루어진다.The ion implantation unit may include a pair of
또, 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)은 도 1에 도시되는 바와 같이 가상의 기준선(3)을 따라 서로 간격을 두어 일렬로 배치되며, 이 기준선(3)은 이온의 이동방향으로 해석될 수 있다. 그리고, 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)은 동시에 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 평행하게 이동하게 된다. 다시 말해, 상기 기준선(3)이 이동하는 것으로 이해할 수 있다.In addition, the pair of
그리고,상기 수평슬릿(110)은 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)이 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향으로 이동하는 거리 이상의 슬릿홀이 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 평행하게 형성된다.The
그리고, 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)이 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향과 평행한 방향으로 이동할 때, 상기 수직슬릿(106,108)에 형성되는 슬릿홀의 슬릿폭을 이동간격으로 하여 이동할 수 있다. 이 결과, 신호정보가 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향으로 중첩되지 않고, 연속적으로 얻어질 수 있다.When the pair of
상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)에 의해 이온들이 방향성을 가지게 정렬하여 이중슬릿을 통과한 이온들이 플라즈마 플럼의 특정된 좁은 공간영역에서 발생된 것들로 제한하여 공간 분해능을 가지게 되고, 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)과 상기 수평슬릿(110)의 조합으로 인하여 상기 이온주입부를 통과한 이온이 일정한 면적을 가지며 분석부로 공급될 수 있다.The ions are aligned in a direction by the pair of
좀 더 상술하면, 한쌍의 수직슬릿(106,108)에 형성되는 슬릿홀이 서로 평행한 방향을 가지면서, 동일한 축 상에서 서로 일정한 거리를 두고 축과 그 면들이 수직으로 배치되는 것에 의해, 한쌍의 좁은 띠 모양의 슬릿홀에 따른 시야각으로 말미암아 좁은 띠의 수직 방향에 대해 공간적인 분해능을 가지게 된다. 두 개의 수직슬릿(106,108)을 통과하여 좁은 띠 모양으로 방출된 이온들의 흐름은, 두 개의 슬릿홀과 수직으로 그 슬릿홀이 배치된 수평슬릿(110)으로 그 상하의 확산각이 제한되어 이온흐름의 단면적이 축소된다.In more detail, the slit holes formed in the pair of
이 결과, 상기 증폭수단에 도달하는 이온 흐름의 단면적은 적절하게 축소된 크기를 가지게 되어 항상 동일한 각면적의 이온들의 흐름이 증폭수단의 입사면 내에 충분히 들어가게 되어 수직으로 배치된 두 개의 수직슬릿(106,108)이 플라즈마 플럼(5)의 길이축(또는 레이저 입사) 방향으로 평행 이동하더라도 유효한 비교 정보를 제공하게 된다. As a result, the cross-sectional area of the ion flow reaching the amplification means is appropriately reduced so that the flow of ions of the same area at all times is sufficiently contained in the incident surface of the amplification means, so that the two
상기 분석부는, 상기 수평슬릿(110)의 후단에 설치되어 이온들의 흐름에 대하여 전자증폭을 유도하는 증폭수단과, 상기 증폭수단의 후단에 설치되어 증폭수단에 의해 방출되는 전류를 검출하는 이온검출기와, 상기 이온검출기에서 검출된 신호를 처리 및 저장하는 신호처리기(116)를 포함하여 이루어진다.The analyzer comprises amplifying means provided at a rear end of the
또, 상기 증폭수단으로는 마이크로채널플레이트(112)를 사용할 수 있으며, 상기 이온주입부를 통과한 이온들은 상기 마이크로채널플레이트(112)를 통과하면서 증폭된 전류가 방출된다.The amplification means may be a
상기 이온검출기로는 패러데이컵(114)을 사용할 수 있다. 상기 패러데이컵(114)에서는 상기 마이크로채널플레이트(112)를 통과하면서 증폭된 전류를 검출할 수 있으며, 이 검출된 전류가 상기 신호처리기(116)에 신호로 변경되고, 이 신호를 저장하게 된다.As the ion detector, a Faraday
그리고, 상기 상기 한쌍의 수직슬릿(106,108)이 도 1에 도시된 화살표 방향(상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향에 평행한 방향)으로 이동하면서, 위의 작업을 계속하여 상기 플라즈마 플룸(5) 전체에 대하여 얻은 신호를 저장할 수 있게 된다.
The above operation is continued while the pair of
본 발명의 실시예에 따른 시공간적 특성 분석 장치(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 시공간적 특성 분석 장치(100)를 이용한 시공간적 특성 분석 방법에 대하여 설명한다.The
먼저, 레이저조사장치(미도시)에 의해 레이저빔(1)이 비축포물경(102)에 조사되면, 상기 비축포물경(102)은 레이저빔(1)을 집속하여 분사노즐(104)에서 분사된 가스 또는 가스클러스터(4)에 조사한다. 이 결과, 고에너지밀도의 플라즈마가 발생하여 플라즈마 플룸(5)을 형성한다. 이 때, 플라즈마 플룸(5) 내부의 여기된 전자들이 레이저빔의 에너지를 흡수하여 이탈되고 나면 그 후 남은 이온들이 쿨롱폭발로 에너지를 얻어서 방향성이 없이 사방으로 방출된다. First, when the
따라서, 기준선(3)에 배치되어 상기 플라즈마 플룸(5)을 바라보는 한 쌍의 수직슬릿(106,108)은 이온들의 흐름을 상기 플라즈마 플룸(5)의 길이방향으로 차단하여 한 쌍의 수직슬릿(106,108)의 슬릿홈을 통과한 이온들만으로 이루어진 방향성을 가진 얇은 이온들의 흐름면을 제공한다. 이 이온들의 흐름면은 플라즈마 플룸(5)의 길이방향에 대해 공간적으로 제한된 국소적인 부위에서 방출된 이온들만으로 구성되어 있어 그 공간에 해당되는 플라즈마 플룸(5)의 고유한 부분적 특성을 가진다. 그리고, 상기 수평슬릿(110)는 이온들의 흐름 면을 상하로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가진 흐름으로 제한한다. 그 결과 슬릿들을 통하여 방출되는 이온들은 모두 마이크로채널플레이트(112) 전면의 효과면적 안에 들어오게 된다.A pair of
상기 마이크로채널플레이트(112)에서 이온들의 흐름이 전자증폭을 유도하여 마이크로채널플레이트(112) 후면을 통하여 증폭된 전류가 방출되고, 이를 페러데이컵(114)으로 검출한다.The flow of ions in the
그리고, 상기 페러데이컵(114)에 전기적으로 연결된 신호처리기(116)에서 신호를 처리하여 저장한다. The
한 쌍의 수직슬릿(106,108)이 도 1에 도시된 화살표 방향, 즉 플라즈마 플룸(5)의 길이 방향으로 나란히 이동시키면 달라지는 그 시야에 따라서 플라즈마 플룸의 위치가 이동되어 결정되고 한 쌍의 수직슬릿(106,108)이 지속적으로 스캔하면서 이온신호를 계속 저장하면 플라즈마 플럼(5) 전체에 대하여 공간적으로 분석된 플라즈마 정보를 얻게 된다.
The position of the plasma plume is determined by moving the pair of
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 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed to be limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims of the following claims belong to the scope of the present invention.
1: 레이저빔
2: 집속된 레이저빔
3: 기준축
4: 가스 또는 가스클러스터
5: 플라즈마 플룸
100: 시공간적 특성 분석 장치
102: 비축포물경
104: 분사노즐
106,108: 수직슬릿
110: 수평슬릿
112: 마이크로채널플레이트
114: 패러데이컵(Faraday cup)
116: 신호처리기1: laser beam
2: focused laser beam
3: Reference axis
4: Gas or gas cluster
5: Plasma Plume
100: Spatio-temporal characterization device
102:
104: injection nozzle
106, 108: vertical slit
110: Horizontal slit
112: Microchannel plate
114: Faraday cup
116: Signal processor
Claims (6)
상기 분사노즐에 의해 분사된 가스 또는 가스 클러스터에 레이저빔을 공급하는 플라즈마 플룸을 형성하는 레이저빔 공급부;
상기 레이저빔의 입사방향으로 형성되는 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행하게 이동가능하고, 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직하게 형성되는 한쌍의 수직슬릿;
상기 한쌍의 수직슬릿의 후단에 설치되어 상기 한쌍의 수직슬릿에 의해 방향성을 가지며 투과되는 이온들을 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직한 방향으로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한하는 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행하게 형성되는 수평슬릿;
상기 수평슬릿의 후단에 설치되어 이온들의 흐름에 대하여 전자증폭을 유도하는 증폭수단;
상기 증폭수단의 후단에 설치되어 증폭수단에 의해 방출되는 전류를 검출하는 이온검출기; 및
상기 이온검출기에서 검출된 신호를 처리 및 저장하는 신호처리기를 포함하는 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 장치.
A jet nozzle for jetting a gas or gas cluster;
A laser beam supply unit for forming a plasma plume for supplying a laser beam to the gas or gas cluster injected by the injection nozzle;
A pair of vertical slits movable in parallel with a longitudinal direction of the plasma plume formed in the incident direction of the laser beam and perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume;
And a plurality of vertical slits disposed at a rear end of the pair of vertical slits, wherein the ions are transmitted through the pair of vertical slits in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume, A horizontal slit formed parallel to the longitudinal direction of the substrate;
Amplifying means provided at a rear end of the horizontal slit for inducing electron amplification with respect to a flow of ions;
An ion detector disposed downstream of the amplifying means for detecting a current emitted by the amplifying means; And
And a signal processor for processing and storing the signal detected by the ion detector.
The apparatus according to claim 1, wherein the laser beam supply unit includes a laser irradiator for irradiating a laser beam, and a non-shrinkable lens for condensing the laser beam and supplying the laser beam to a gas or gas cluster injected by the injection nozzle An apparatus for analyzing the spatio - temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma.
The apparatus of claim 1, wherein the amplifying means is a microchannel plate.
The apparatus of claim 1, wherein the ion detector is a fader ray cup.
2. The plasma display apparatus according to claim 1, wherein the pair of vertical slits are moved in a direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume, with the slit width of the vertical slit being a moving distance. Device.
a) 가스 또는 가스 클러스터에 레이저빔을 공급하는 단계;
b) 상기 레이저빔의 입사방향으로 형성되는 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행한 방향으로 이온의 흐름을 차단하여 방향성을 가지게 하는 단계;
c) 상기 방향성을 가지며 투과되는 이온들을 상기 플라즈마 플룸의 길이방향과 수직한 방향으로 차단하여 이온들이 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한하는 단계;
d) 상기 일정한 면적을 가지는 흐름으로 제한되는 이온들의 흐름에 대하여 전자증폭을 유도하는 단계;
e) 상기 전자증폭에 방출되는 전류를 검출하는 단계; 및
f) 상기 이온검출기에서 검출된 신호를 처리 및 저장하는 단계를 포함하고,
b단계에서 플라즈마 플룸의 길이방향과 평행한 방향으로 이온의 흐름을 차단하는 영역을 이동시키면서, c단계 내지 f단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저유도 플라즈마에서 방출된 이온에너지의 시공간적 특성 분석 방법.A method for analyzing the spatio-temporal characteristics of ion energy emitted from a laser induced plasma using the spatiotemporal characteristic analyzer according to any one of claims 1 to 5,
a) supplying a laser beam to a gas or gas cluster;
b) blocking the flow of ions in a direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume formed in the direction of incidence of the laser beam so as to have directionality;
c) blocking the ions having the directionality and transmitted therethrough in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plasma plume to restrict ions into a flow having a constant area;
d) inducing electron amplification for the flow of ions confined to the flow having the constant area;
e) detecting a current emitted to the electron amplification; And
f) processing and storing the signal detected by said ion detector,
and the step c) is repeatedly carried out while the region blocking the flow of the ions is moved in the direction parallel to the longitudinal direction of the plasma plume in the step b), and the time-space characteristic analysis of the ion energy emitted from the laser induced plasma Way.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140166378A KR101648080B1 (en) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140166378A KR101648080B1 (en) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160062978A true KR20160062978A (en) | 2016-06-03 |
KR101648080B1 KR101648080B1 (en) | 2016-08-12 |
Family
ID=56192265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140166378A KR101648080B1 (en) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101648080B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020096849A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Applied Materials, Inc. | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993003881A1 (en) * | 1991-08-24 | 1993-03-04 | Cmb Foodcan Plc | Apparatus and method for monitoring laser material processing |
KR20070019297A (en) | 2005-08-12 | 2007-02-15 | 주성엔지니어링(주) | Noninvasive system of measuring ion energy distribution for plasma apparatus and method of measuring ion energy distribution using the same |
KR20120123481A (en) * | 2010-03-02 | 2012-11-08 | 서모 피니건 엘엘씨 | A quadrupole mass spectrometer with enhanced sensitivity and mass resolving power |
KR101440119B1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-09-12 | 한국원자력연구원 | Apparatus and method for measuring the speed of plasma propagation using optical fiber |
-
2014
- 2014-11-26 KR KR1020140166378A patent/KR101648080B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993003881A1 (en) * | 1991-08-24 | 1993-03-04 | Cmb Foodcan Plc | Apparatus and method for monitoring laser material processing |
KR20070019297A (en) | 2005-08-12 | 2007-02-15 | 주성엔지니어링(주) | Noninvasive system of measuring ion energy distribution for plasma apparatus and method of measuring ion energy distribution using the same |
KR20120123481A (en) * | 2010-03-02 | 2012-11-08 | 서모 피니건 엘엘씨 | A quadrupole mass spectrometer with enhanced sensitivity and mass resolving power |
KR101440119B1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-09-12 | 한국원자력연구원 | Apparatus and method for measuring the speed of plasma propagation using optical fiber |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020096849A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Applied Materials, Inc. | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
US10699871B2 (en) | 2018-11-09 | 2020-06-30 | Applied Materials, Inc. | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
US11380517B2 (en) | 2018-11-09 | 2022-07-05 | Applied Materials, Inc. | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
TWI819133B (en) * | 2018-11-09 | 2023-10-21 | 美商應用材料股份有限公司 | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101648080B1 (en) | 2016-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6230693B2 (en) | Sample analysis for mass cytometry | |
US8829428B2 (en) | Time-of-flight spectrometry and spectroscopy of surfaces | |
US8269194B2 (en) | Composite focused ion beam device, and processing observation method and processing method using the same | |
JP2015506467A (en) | Apparatus and method for transporting aerosols | |
Yeates et al. | The DCU laser ion source | |
US9627177B2 (en) | Mass spectrometer and mass image analyzing system | |
JP4151703B2 (en) | Ion beam measuring apparatus, measuring method, and ion beam irradiation apparatus | |
JP2014197538A (en) | Mass selector and ion gun, ion irradiation apparatus and mass microscope | |
CZ306708B6 (en) | A device for mass spectrometry | |
Siemroth et al. | Diameters and velocities of droplets emitted from the Cu cathode of a vacuum arc | |
Sokollik et al. | Directional laser-driven ion acceleration from microspheres | |
KR101986049B1 (en) | Device and method for generating organic cluster ion beam | |
KR101648080B1 (en) | Apparatus and method for analysis of time dependant and spatially distributional characteristics of ion energy from laser-generated plasma | |
US20140374585A1 (en) | Ion group irradiation device, secondary ion mass spectrometer, and secondary ion mass spectrometry method | |
Kalkhoff et al. | Path to ion-based pump-probe experiments: Generation of 18 picosecond keV Ne+ ion pulses from a cooled supersonic gas beam | |
US9754772B2 (en) | Charged particle image measuring device and imaging mass spectrometry apparatus | |
KR100691404B1 (en) | Non-linear ion post-focusing apparatus and mass spectrometer which uses the apparatus | |
JP6624790B2 (en) | Projection type charged particle optical system and imaging mass spectrometer | |
Miura et al. | Stable generation of quasi-monoenergetic electron beams with laser-driven plasma-based acceleration by suppressing nanosecond prepulse | |
JP2020198197A (en) | Ion implanter | |
JP6023640B2 (en) | Atmospheric pressure ionization method and atmospheric pressure ion source | |
KR102385456B1 (en) | X-ray targets for linear accelerators capable of measuring beam current | |
JPH1137974A (en) | Particle composition analyzer | |
KR101104484B1 (en) | Apparatus for generating femtosecond electron beam | |
JPS63207040A (en) | Mass spectrograph device using secondary neutral particle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190626 Year of fee payment: 4 |