KR20180049530A - 전자기파 발생 장치 - Google Patents

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KR20180049530A KR1020160145554A KR20160145554A KR20180049530A KR 20180049530 A KR20180049530 A KR 20180049530A KR 1020160145554 A KR1020160145554 A KR 1020160145554A KR 20160145554 A KR20160145554 A KR 20160145554A KR 20180049530 A KR20180049530 A KR 20180049530A
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Abstract

본 발명은 전자기파 발생 장치에 관한 것으로, 전자빔을 방출하는 전자빔 형성 장치, 및 전자빔 형성 장치에서 방출된 전자빔이 위쪽으로 지나가도록 구비되고 전자빔이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부를 구비하는 그레이팅 구조물를 포함하여 구성되고, 그레이팅 구조물은 적어도 둘 이상의 돌출벽부를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹이 복수 개 연속되어 배치되되 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리 및 2종 이상의 돌출벽부 두께 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성되어, 주기적인 구조 내에 비주기적인 소구조를 가지는 그레이팅 구조물을 개시함으로써 단일 주파수의 고출력 전자기파를 일방향으로 발생시킬 수 있게 한다.

Description

전자기파 발생 장치 { APPARATUS FOR GENERATING ELECTROMAGNETIC WAVE }
본 발명은 전자기파 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 내에서 진행하는 전자빔을 이용하여 단일 주파수의 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생 장치에 관한 것이다.
진공 내에서 진행하는 전자빔을 이용하여 전자기파(Electromagnetic Wave)를 발생시키는 방법은 제동방사(Bremsstrahlung Radiation), 천이방사(Transition Radiation), 스미스-퍼셀방사(Smith-Purcell Radiation) 및 체렌코프방사(Cherenkov radiation)법 네 가지로 대별된다.
이 중, 스미스-퍼셀방사(Smith-Purcell Radiation)는 마이크로 주파수 대역과 광학 주파수 대역 사이에 있는 테라헤르츠(terahertz) 주파수 대역의 전자기파 발생 방식으로서 가치 있는 것으로 인식되어 최근에는 이를 토대로 보다 고효율의 스미스-퍼셀방사 방식의 전자기파 발생 장치를 구현하고자 하는 연구들이 진행되고 있다.
스미스퍼셀방사 방식의 전자기파 발생 장치는 펄스 전자빔을 방출시켜 격벽 구조를 가지는 그레이팅 구조물 위로 지나면서 전자기파를 발생시키는 원리를 채택하고 있다.
이와 관련하여, 스미스-퍼셀방사 방식의 전자기파 발생 장치와 관련된 선행기술로서, 대한민국등록특허공보 KR10-1615634B1(특허문헌 1)이 개시된 바 있다.
특허문헌 1은, 테라헤르츠 발진기 및 전자방출원의 제조방법에 관한 것으로, 그 구성요소로 전자빔이 위쪽으로 지나가면서 전자기파를 발생시키도록 발진회로를 개시하고 있다. 발진회로는 전술한 격벽 구조를 가지는 금속 그레이팅 구조물에 해당하는 구성이다.
이 경우, 특허문헌 1을 포함하는 종래의 스미스-퍼셀방사 방식의 전자기파 발생 장치는 기 공지된 이론적인 논문 등에 개시된 바와 같이 그레이팅 구조물의 격벽 구조가 동일한 두께 및 상호 간 동일한 이격 거리를 가지는 다수의 돌출벽부로 구성되어 있다.
이때, 종래의 스미스-퍼셀방사 방식의 전자기파 발생 장치는, 펄스 전자빔 (Pulsed electron beam)을 사용하여 전자기파를 발생시킬 때, 펄스 전자빔이 온전히 주기적인 메탈 그레이팅 구조물을 지나면서 물리적 방사 원리에 의해 서로 다른 주파수를 가지는 전자기파를 다방향으로 발생시키므로 발생 전자기파의 효율적인 사용이 어려운 문제점이 있다.
한편, 종래의 전자기파 발생 장치 중 연속된 전자빔(Continuous electron beam)을 사용하여 온전히 주기적인 메탈 그레이팅 구조물을 지나면서 전자기파를 발생시키는 방식의 전자기파 발생 장치는, 연속된 전자빔이 메탈 그레이팅 구조물을 지나면서 전자빔의 전자 뭉침을 의미하는 전자 번칭(Electron bunching)이 형성되면 단일 주파수의 전자기파를 얻을 수는 있으나, 전자 번칭의 형성을 위해서는 밀도가 높은 전자빔을 사용하여야 하며, 방사되는 주파수는 전자빔 번칭 주파수의 조화파이므로 출력이 낮다는 한계를 가지고 있다.
대한민국등록특허공보 KR10-1615634B1
전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은, 진공 중을 광속에 가까운 고속으로 운동하고 있는 하전 입자가 물질 속에 입사되면 그 물질 속의 광속(진공 중의 광속을 그 물질의 굴절률로 나눈 값) 보다 큰 속도로 되기 때문에 방사 에너지를 내며 속도는 감소되는 체렌코프방사(Cherenkov radiation) 방식의 원리를 기존 스미스퍼셀방사 방식에 응용 적용하여 특이 구조의 그레이팅 구조물을 개시함으로써 펄스 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우에도 단일 주파수를 가지는 전자기파를 일방향으로 발생시킬 수 있게 하는 전자기파 발생 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 연속된 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우, 특이 구조의 그레이팅 구조물을 적용함으로써, 상대적으로 낮은 밀도의 전자빔으로도 전자 번칭(Electron bunching)의 형성이 용이하게 하여 발생되는 전자기파의 출력을 향상시키는 전자기파 발생 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전자빔을 방출하는 전자빔 형성 장치, 및 전자빔 형성 장치에서 방출된 전자빔이 위쪽으로 지나가도록 구비되고 전자빔이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부를 구비하는 그레이팅 구조물를 포함하여 구성되고, 그레이팅 구조물은 적어도 둘 이상의 돌출벽부를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹이 복수 개 연속되어 배치되되 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리 및 2종 이상의 돌출벽부 두께 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성된다.
이 경우, 하나의 돌출벽부그룹은, 개별 돌출벽부가 동일한 두께를 가지고, 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일하되, 인접하는 다른 돌출벽부그룹을 구성하는 돌출벽부와의 최단 이격거리가 개별 돌출벽부 간 이격거리와 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 하나의 돌출벽부그룹은, 개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일한 제 1 돌출벽부소그룹과 개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일한 제 2 돌출벽부소그룹이 연속 배치되어 구성되되, 제 1 돌출벽부소그룹(221G1)의 개별 돌출벽부의 두께와 제 2 돌출벽부소그룹(221G2)의 개별 돌출벽부의 두께가 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 하나의 돌출벽부그룹은, 개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 모두 상이하게 구성될 수 있다.
한편, 하나의 돌출벽부그룹은, 전자빔 형성 장치가 전자빔을 방출할 때 그 상측에 개별적으로 동일 주파수를 가지는 전자기파를 방출하는 전자 번칭이 형성될 수 있다.
이 경우, 전자 번칭의 중심 간 거리는 하나의 돌출벽부그룹의 형성 길이와 동일하다.
한편, 전자빔 형성 장치가 전자빔을 소정의 속도로 방출한 경우, 전자빔이 그레이팅 구조물을 지나면서 전자빔의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전자빔 형성 장치가 전자빔을 방출할 때 전자빔이 그레이팅 구조물을 지나면서 발생시키는 전자기파 일부를 다시 전자빔 측으로 반사시켜 전자빔과의 상호 작용을 가능하게 하되 나머지 전자기파를 배출시키기 위해 일측에 전자기파 배출홀이 구비되는 미러부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 미러부는, 전자빔이 그레이팅 구조물을 지나면서 전자빔의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키는 경우, 전자빔의 진행 방향에 대해 평행하게 배치된 판상 형태로 구비되되, 전자기파 배출홀은 전자빔의 진행 방향으로 형성된 슬릿 형태로 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 전자기파 발생 장치는 특이 구조의 그레이팅 구조물을 개시함으로써 펄스 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우에도 단일 주파수를 가지는 전자기파를 일방향으로 발생시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 의한 전자기파 발생 장치는 특이 구조의 그레이팅 구조물을 개시함으로써, 연속된 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우, 상대적으로 낮은 밀도의 전자빔으로도 전자 번칭(Electron bunching)의 형성이 용이하게 하여 발생되는 전자기파의 출력을 향상시킨다.
도 1은 본 발명에 의한 전자기파 발생 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 그레이팅 구조물의 부분 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기파 발생 장치의 그레이팅 구조물의 부분 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자기파 발생 장치의 그레이팅 구조물의 부분 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 이용하여 수행한 일 시뮬레이션 결과를 나타낸 데이터 화면이다.
본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자기파 발생 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하며, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전자빔을 방출하는 전자빔 형성 장치(100) 및 그레이팅 구조물(200)를 포함하여 구성된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 미러부(300) 또는/및 전자빔수집부(400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전자빔 형성 장치(100), 그레이팅 구조물(200), 및 전자빔수집부(400)는 하나의 베이스부(10) 상에 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스부(10)는, 일 예로, 메탈 재질로 이루어질 수 있다.
전자빔 형성 장치(100)는 전자빔을 방출하는 역할을 수행한다.
전자빔 형성 장치(100)는 전자빔을 발생시키는 전자총을 의미할 수 있다. 즉, RF 발진 및 증폭기, 디스플레이(Display), 가속기, 전자현미경, 센서, 각종 공정 장비 등 다양한 장치에 널리 이용되는 전자총 일반을 총칭할 수 있다. 참고적으로 전자총은 열전자 방식과 냉음극 방식이 대표적이나, 이외의 광음극 방식 등의 사용도 가능함은 물론이다.
그레이팅 구조물(200)은 전자빔 형성 장치(100)에서 방출된 전자빔(110)이 위쪽으로 지나가도록 구비되고, 전자빔(110)이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부(201)를 구비한다.
이 경우, 그레이팅 구조물(200)은, 종래의 그레이팅 구조물과 달리, 적어도 둘 이상의 돌출벽부(201)를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹(201G)이 복수 개 연속되어 배치되되, 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리(d) 및 2종 이상의 돌출벽부 두께(t) 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성된다.
즉, 그레이팅 구조물(200)은 전체적으로 파악하는 경우에는 하나의 돌출벽부그룹(201G)이 복수 개 연속되어 배치되어 주기성을 가지지만, 하나의 돌출벽부그룹(201G) 또는 서로 인접한 두 개의 돌출벽부그룹(201G)의 구조로 파악하는 경우에는 비주기성을 가짐으로써, 종래와 달리, 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 구조를 가진다.
그레이팅 구조물(200)은 금속 재질로 구성되며, 하나의 돌출벽부그룹(201G)은, 전자빔 형성 장치(100)가 전자빔(110)을 방출할 때 내부적인 전하 분포의 변화 및 상호 작용에 의해 기존의 그레이팅 구조물에서와 달리 그 상측에 개별적으로 동일 주파수를 가지는 전자기파를 방출하는 전자 번칭(110a)이 보다 용이하게 형성되는 특성을 가짐을 확인할 수 있었다.
즉, 연속된 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우 기존의 그레이팅 구조물과 비교 시 상대적으로 낮은 밀도의 전자빔으로도 전자 번칭(110a)이 이루어짐을 확인할 수 있었고, 더 나아가, 펄스 전자빔을 사용하여 전자기파를 발생시키는 경우에도 전자 번칭(110a)의 형성에 의해 단일 주파수를 가지는 전자기파를 발생시킴을 확인할 수 있었다.
이 경우, 전자 번칭(110a)의 중심 간 거리는 하나의 돌출벽부그룹(201G)의 형성 길이(L), 즉, 그레이팅 구조물(200)은 전체적으로 파악했을 경우의 주기 길이와 동일하게 형성됨이 확인되었다. 즉, 그레이팅 구조물(200)의 격벽 구조를 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 구조로 구성하면, 전자 번칭(110a)이 그 주기 길이와 동일하게 형성되어 일정 주파수의 전자기파를 방출하게 되는 효과가 있는 것을 확인하였다.
이때, 전자빔 형성 장치(100)가 전자빔(110)을 소정의 속도로 방출한 경우, 전자빔(110)이 그레이팅 구조물(200)을 지나면서 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시켜 발생 전자기파의 사용 편의성을 증대시킬 수 있다. 즉, 그레이팅 구조물(200)의 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 격벽 구조는 단일 주파수의 전자기파를 발생시키고, 이에 더하여, 전자빔(110)의 속도 입력값 변경은 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키게 된다. 이를 통해, 특히, 테라헤르츠(terahertz) 주파수 대역의 전자기파 발생 방식에서 비용 절감 및 그 장치 제작의 용이성을 확보하게 한다.
그레이팅 구조물(200)에 관하여는, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 서로 다른 형상의 그레이팅 구조물(210, 220, 230)을 통해 상술하기로 한다.
미러부(300)는 전자빔 형성 장치(100)가 전자빔(110)을 방출할 때 전자빔(110)이 그레이팅 구조물(200)을 지나면서 발생시키는 전자기파 일부를 다시 전자빔(110) 측으로 반사시켜 전자빔과의 상호 작용을 가능하게 하여, 전자 번칭(110a)의 형성을 더욱 용이하게 하는 구성이다.
이 경우, 미러부(300)는 발생한 전자기파를 사용하기 위하여 나머지 전자기파를 배출시키기 위해 일측에 전자기파 배출홀(301)이 구비될 수 있다.
이때, 미러부(300)는, 전자빔(110)이 그레이팅 구조물(200)을 지나면서 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키는 경우, 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 평행하게 배치된 판상 형태로 구비되되, 전자기파 배출홀(110)은 전자빔의 진행 방향으로 형성된 슬릿 형태로 구비될 수 있다.
전자빔수집부(400)는 전자빔 형성 장치에서 방출되어 그레이팅 구조물(200)을 지나며 에너지를 전자기파를 발생시키는 과정에서 에너지를 잃은 전자빔(110)을 수집하는 역할을 수행한다.
전자빔수집부(400)는 에너지를 잃은 전자빔(110)을 회수하거나, 전자빔(110)이 다른 구성 요소들에 영향을 미치지 못하도록 차단할 수 있다.
전자빔수집부(400)는, 일 예로, 메탈 재질로 이루어질 수 있다.
이하, 이상에서와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 서로 다른 형상의 그레이팅 구조물(210, 220, 230)을 통해 제 1 실시예 내지 제 3 실시예로 상술하기로 한다.
제 1 실시예
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 그레이팅 구조물(210)의 부분 확대 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 이용하여 수행한 일 시뮬레이션 결과를 나타낸 데이터 화면이다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 전제하는 바, 1전자빔 형성 장치(100), 전자빔(110), 전자 번칭(110a), 미러부(300), 전자기파 배출홀(301) 및 전자빔수집부(400) 등 동일한 구성에 대해서는 본 발명의 간명한 설명을 위하여 자세한 설명을 생략한다.
도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기파 발생 장치에서, 그레이팅구조물(210)은 전자빔 형성 장치(100)에서 방출된 전자빔(110)이 위쪽으로 지나가도록 구비되고, 전자빔(110)이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부(211)를 구비한다.
돌출벽부(211)는 직육면체 기둥 형상으로 구비될 수 있으며, 그 높이는 동일한 것이 바람직하다.
이 경우, 그레이팅구조물(210)은 적어도 둘 이상의 돌출벽부(211)를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹(211G)이 복수 개 연속되어 배치되되, 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리(d1) 및 2종 이상의 돌출벽부 두께(t1) 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성된다.
상술하면, 하나의 돌출벽부그룹(211G)은, 개별 돌출벽부(211)가 동일한 두께(t1)를 가지고, 개별 돌출벽부(211) 간 이격거리(d1)가 동일하되, 인접하는 다른 돌출벽부그룹(211G)을 구성하는 돌출벽부(211)와의 최단 이격거리(md)가 개별 돌출벽부(211) 간 이격거리(d1)와 상이하게 구성될 수 있다.
즉, 그레이팅 구조물(210)은 전체적으로 파악하는 경우에는 하나의 돌출벽부그룹(211G)이 복수 개 연속되어 배치되어 주기성을 가지지만, 서로 인접한 두 개의 돌출벽부그룹(211G)의 구조에 한정하여 파악하는 경우에는 개별 돌출벽부(211) 간 2 종의 이격거리(d1, md)를 가져 비주기성을 가짐으로써, 종래와 달리, 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 구조를 가진다.
그레이팅 구조물(210)은 금속 재질로 구성되며, 하나의 돌출벽부그룹(211G)은, 전자빔 형성 장치(100)가 전자빔(110)을 방출할 때 내부적인 전하 분포의 변화 및 상호 작용에 의해 기존의 그레이팅 구조물에서와 달리 그 상측에 개별적으로 동일 주파수를 가지는 전자기파를 방출하는 전자 번칭(110a)이 보다 용이하게 형성되는 특성을 가짐을 확인할 수 있었다.
즉, 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 전자빔(110)을 방출 후 시간 경과에 따라 그 중심 간 상호 거리가 하나의 돌출벽부그룹(211G)의 형성 길이(L1)와 동일한 전자 번칭(110a)이 복수개 형성되어 돌출벽부그룹(211G)의 상측에 하나씩 위치하는 것과 같은 구조가 단시간에 형성됨을 확인할 수 있었다.
아울러, 이 경우, 연속된 전자빔으로 실험한 결과가 도시되었으나, 펄스 전자빔의 경우에도 동일 패턴의 결과가 도출됨을 확인할 수 있었다.
이때, 전자빔 형성 장치(100)의 전자빔(110) 방출 속도 또한 관련된 실험식을 통하여 도출한 것으로, 결국, 전자빔(110)이 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 동일한 주파수의 전자기파를 발생시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 그레이팅 구조물(210)의 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 격벽 구조는 단일 주파수의 전자기파를 발생시키고, 이에 더하여, 전자빔(110)의 속도 입력값 변경은 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키게 되는 것을 확인한 것이다.
한편, 미러부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자빔(110)이 그레이팅 구조물(200)을 지나면서 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키는 경우를 가정하여, 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 평행하게 배치된 판상 형태로 구비되되, 전자기파 배출홀(110)은 전자빔의 진행 방향으로 형성된 슬릿 형태로 구비될 수 있음은 전술한 바와 같다.
제 2 실시예
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기파 발생 장치의 그레이팅 구조물(220)의 부분 확대 사시도이다.
먼저, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 전제하는 바, 1전자빔 형성 장치(100), 전자빔(110), 전자 번칭(110a), 미러부(300), 전자기파 배출홀(301) 및 전자빔수집부(400) 등 동일한 구성에 대해서는 본 발명의 간명한 설명을 위하여 자세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기파 발생 장치에서, 그레이팅구조물(220)은 전자빔 형성 장치(100)에서 방출된 전자빔(110)이 위쪽으로 지나가도록 구비되고, 전자빔(110)이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부(221)를 구비한다.
돌출벽부(221)는 직육면체 기둥 형상으로 구비될 수 있으며, 그 높이는 동일한 것이 바람직하다.
이 경우, 그레이팅구조물(220)은 적어도 둘 이상의 돌출벽부(221)를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹(221G)이 복수 개 연속되어 배치되되, 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리(d2) 및 2종 이상의 돌출벽부 두께(t2) 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성된다.
상술하면, 하나의 돌출벽부그룹(221G)은, 개별 돌출벽부(221a)의 두께(t21) 및 개별 돌출벽부(221a) 간 이격거리(d21)가 동일한 제 1 돌출벽부소그룹(221G1)과 개별 돌출벽부(221b)의 두께(t22) 및 개별 돌출벽부(221b) 간 이격거리(d22)가 동일한 제 2 돌출벽부소그룹(221G2)이 연속 배치되어 구성되되, 제 1 돌출벽부소그룹(221G1)의 개별 돌출벽부(221a)의 두께(t21)와 제 2 돌출벽부소그룹(221G2)의 개별 돌출벽부(221b)의 두께(t22)가 상이하게 구성될 수 있다.
즉, 그레이팅 구조물(220)은 전체적으로 파악하는 경우에는 하나의 돌출벽부그룹(221G)이 복수 개 연속되어 배치되어 주기성을 가지지만, 하나의 돌출벽부그룹(221G)의 구조에 한정하여 파악하는 경우에는 개별 돌출벽부(221)가 2 종의 두께(t21, t22)를 가져 비주기성을 가짐으로써, 종래와 달리, 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 구조를 가진다.
이러한 제 2 실시예의 그레이팅 구조물(220)을 적용시킨 전자기파 발생 장치에서도 제 1 실시예에서와 동일한 효과, 즉, 전자빔(110)을 방출 후 일정 시간 경과 시 그 중심 간 상호 거리가 하나의 돌출벽부그룹(221G)의 형성 길이(L2)와 동일한 전자 번칭(110a)이 복수개 형성되어 돌출벽부그룹(221G)의 상측에 하나씩 위치하는 것과 같은 구조가 단시간에 형성됨을 확인할 수 있었다.
즉, 그레이팅 구조물(220)의 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 격벽 구조는 단일 주파수의 전자기파를 발생시키고, 이에 더하여, 전자빔(110)의 속도 입력값 변경은 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키게 되는 것을 확인할 수 있었다.
제 3 실시예
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자기파 발생 장치의 그레이팅 구조물(230)의 부분 확대 사시도이다.
먼저, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자기파 발생 장치는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 발생 장치를 전제하는 바, 1전자빔 형성 장치(100), 전자빔(110), 전자 번칭(110a), 미러부(300), 전자기파 배출홀(301) 및 전자빔수집부(400) 등 동일한 구성에 대해서는 본 발명의 간명한 설명을 위하여 자세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자기파 발생 장치에서, 그레이팅구조물(230)은 전자빔 형성 장치(100)에서 방출된 전자빔(110)이 위쪽으로 지나가도록 구비되고, 전자빔(110)이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부(231)를 구비한다.
돌출벽부(231)는 직육면체 기둥 형상으로 구비될 수 있으며, 그 높이는 동일한 것이 바람직하다.
이 경우, 그레이팅구조물(230)은 적어도 둘 이상의 돌출벽부(231)를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹(231G)이 복수 개 연속되어 배치되되, 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리(d3) 및 2종 이상의 돌출벽부 두께(t3) 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성된다.
상술하면, 하나의 돌출벽부그룹(231G)은, 개별 돌출벽부(231)의 두께(t3) 및 개별 돌출벽부(231) 간 이격거리(d3)가 모두 상이하게 구성될 수 있다.
즉, 그레이팅 구조물(230)은 전체적으로 파악하는 경우에는 하나의 돌출벽부그룹(231G)이 복수 개 연속되어 배치되어 주기성을 가지지만, 하나의 돌출벽부그룹(231G)의 구조에 한정하여 파악하는 경우에는 개별 돌출벽부(231)의 두께(t3) 및 개별 돌출벽부(231) 간 이격거리(d3)가 모두 상이하게 구성되어 비주기성을 가짐으로써, 종래와 달리, 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 구조를 가진다.
이러한 제 3 실시예의 그레이팅 구조물(230)을 적용시킨 전자기파 발생 장치에서도 제 1 실시예에서와 동일한 효과, 즉, 전자빔(110)을 방출 후 일정 시간 경과 시 그 중심 간 상호 거리가 하나의 돌출벽부그룹(231G)의 형성 길이(L3)와 동일한 전자 번칭(110a)이 복수개 형성되어 돌출벽부그룹(231G)의 상측에 하나씩 위치하는 것과 같은 구조가 단시간에 형성됨을 확인할 수 있었다.
즉, 그레이팅 구조물(230)의 주기성과 비주기성이 혼합되어 있는 격벽 구조는 단일 주파수의 전자기파를 발생시키고, 이에 더하여, 전자빔(110)의 속도 입력값 변경은 전자빔(110)의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키게 되는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 전자기파 발생 장치는 주기적인 구조 내에 비주기적인 소구조를 가지는 그레이팅 구조물을 개시함으로써 단일 주파수의 전자기파를 일방향, 바람직하게 전자빔 진행에 대해 상측 수직 방향으로 발생시킬 수 있게 하고, 전자 번칭(Electron bunching)의 형성이 용이하게 하여 발생되는 전자기파의 출력을 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변경 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 특허청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.
본 발명은 전자기파 발생 장치에 관한 것으로, 특히, 일반적으로 라디오 주파수 대역이라고 불리는 주파수보다 높은 주파수 대역(0.1 ~1 THz)의 전자기파를 이용하는 검색 보안, 레이더, 데이터 전송 등의 산업 분야에 이용 가능하다.
10: 베이스부
100: 전자빔 형성 장치
110: 전자빔
110a: 전자 번칭
200, 210, 220, 230: 그레이팅구조물
201, 211, 221, 221a, 221b, 231: 돌출벽부
201G, 211G, 221G, 231G: 돌출벽부그룹
221G1: 제 1 돌출벽부소그룹
221G2: 제 2 돌출벽부소그룹
300: 미러부
301: 전자기파 배출홀
400: 전자빔수집부
d, d1, d2, d21, d22, d3: 돌출벽부 간 이격거리
md: 최단 이격거리
t, t1, t2, t21, t22, t3: 돌출벽부 두께
L, L1, L2, L3: 돌출벽부 그룹의 형성 길이

Claims (9)

  1. 전자빔을 방출하는 전자빔 형성 장치; 및
    상기 전자빔 형성 장치에서 방출된 전자빔이 위쪽으로 지나가도록 구비되고, 전자빔이 진행되는 방향에 수직으로 나란히 이격되어 돌출 형성된 복수의 돌출벽부를 구비하는 그레이팅 구조물;
    을 포함하고,
    상기 그레이팅 구조물은,
    적어도 둘 이상의 돌출벽부를 포함하여 구성되는 하나의 돌출벽부그룹이 복수 개 연속되어 배치되되, 전체적으로 2종 이상의 돌출벽부 간 이격거리 및 2종 이상의 돌출벽부 두께 중 적어도 하나 이상을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 돌출벽부그룹은,
    개별 돌출벽부가 동일한 두께를 가지고, 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일하되, 인접하는 다른 돌출벽부그룹을 구성하는 돌출벽부와의 최단 이격거리가 상기 개별 돌출벽부 간 이격거리와 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 돌출벽부그룹은,
    개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일한 제 1 돌출벽부소그룹과 개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 동일한 제 2 돌출벽부소그룹이 연속 배치되어 구성되되, 상기 제 1 돌출벽부소그룹(221G1)의 개별 돌출벽부의 두께와 상기 제 2 돌출벽부소그룹(221G2)의 개별 돌출벽부의 두께가 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 돌출벽부그룹은,
    개별 돌출벽부의 두께 및 개별 돌출벽부 간 이격거리가 모두 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 돌출벽부그룹은,
    상기 전자빔 형성 장치가 전자빔을 방출할 때 그 상측에 개별적으로 동일 주파수를 가지는 전자기파를 방출하는 전자 번칭이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전자 번칭의 중심 간 거리는 상기 하나의 돌출벽부그룹의 형성 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자빔 형성 장치가 전자빔을 소정의 속도로 방출한 경우, 전자빔이 상기 그레이팅 구조물을 지나면서 전자빔의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔 형성 장치가 전자빔을 방출할 때 전자빔이 상기 그레이팅 구조물을 지나면서 발생시키는 전자기파 일부를 다시 전자빔 측으로 반사시켜 전자빔과의 상호 작용을 가능하게 하되, 나머지 전자기파를 배출시키기 위해 일측에 전자기파 배출홀이 구비되는 미러부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 미러부는,
    전자빔이 상기 그레이팅 구조물을 지나면서 전자빔의 진행 방향에 대해 상측 수직 방향으로 전자기파를 발생시키는 경우, 상기 전자빔의 진행 방향에 대해 평행하게 배치된 판상 형태로 구비되되, 상기 전자기파 배출홀은 상기 전자빔의 진행 방향으로 형성된 슬릿 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기파 발생 장치.
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