[논문]THz CW Technology

박건식; 소진규; 정영욱; 이기태; 정순신; 전석기; 김정일; 한일기; 최원준; 이정일; 백찬욱; 한성태

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電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.19 no.5 = no.69, 2008년, pp.75 - 86

박건식 (서울대학교 물리천문학부) , 소진규 (서울대학교 물리천문학부) , 정영욱 (한국원자력연구원) , 이기태 (한국원자력연구원) , 정순신 (한국전기연구원) , 전석기 (한국전기연구원) , 김정일 (한국전기연구원) , 한일기 (한국과학기술연구원) , 최원준 (한국과학기술연구원) , 이정일 (한국과학기술연구원) , 백찬욱 (삼성종합기술원) , 한성태 (한국전기연구원)

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문제 정의

CW 광원을 사용한 테라헤르츠 이미징 시스템은 거의 대동소이하므로 본고에서는 Gunn diode를 사용한 테라헤르츠 이미징시스템을 예로 소개하겠다. [그림 8]에서 보듯이 각각 0.
또한, 펄스 광원은 소형화에 일정한 제약이 있는데 비해 연속 광원은 소형화 및 휴대화가 가능하다. 본 원고에서는 테라헤르츠파 연속 광원의 개발 현황 및 연속 광원의 장점을 바탕으로 한 응용 사례들을 소개하고자 한다.
본고에서는 테라헤르츠 광원 중 연속 광원의 개발 및 응용현황에 대해 국내 사례를 중심으로 알아보았다.
정전형 가속기를 사용하는 이 시스템은 원적외선에서 밀리미터파에 이르는 테라헤르츠 전 영역에서 동작한다. 특히, 테라헤르츠와 펨토초 레이저 등을 결합하여 물성 및 생명공학 연구에 있어서 새로운 지평을 열었다. 이후 유럽연합은 네덜란드에 FELIX 자유전자 레이저 연구 시설을 구축하여 최근까지 우수한 성과를 얻고 있다.

제안 방법

3 THz 두 개의 광원을 사용하여 dual hone 안테나로 전자기파 에너지를 대기 중에 보낸다. 그 후 렌즈를 이용하여 평행 광으로 만든 후 XY stage에 고정된 샘플상에 광을 조사하여 그 투과 또는 흡수된 양을 Schottky diode detector로 검출한다. Lock-in amplifier를 이용하면 S/N 비를 100배 이상 개선할 수 있다.
5 mm를 기록하였다. 두광원 모두 출력이 비슷하여 약 10 mW의 CW 광을 이용하여 XY stage 상에 고정된 3.5인치 플로피디스켓에 조사하여 그 투과된 에너지를 Schottky diode와 lock-in amplifier를 이용하여 측정하고 그 데이터를 이미지화하면 [그림 1 이과 같다.

대상 데이터

한국원자력연구원에서는 이러한 문제점에 주목하여 , 소형 마이크로트론가속기를 이용하여, 기존 장치보다 크기를 대폭 줄인 소형 테라헤르츠파자유 전자 레이저 개발에 성공하였다 한국원자력연구원에서는 소형인 마이크로트론가속기를 선택하였다. 그리고, 가속기의 크기와 가격에 큰 영향을 미치는 고주파 발생장치에 있어서는 저가이며 소형 인 마그네트론을 사용하였다. 이 자유전자 레이저는 그 크기가 불과 2x3 m2 정도이며, 100-300 마이크로미터의 아주 넓은 파장대역에서 레이저를 발생시킬 수 있다.
사용한 두 개의 Gunn diode는 0.1 및 0.3 THz 주파수를 내는데, 각각 광을 집속시킨 후 측정한 전자파의 직경은 intensity가 약l/e2 지점에서 각각 5 mm1.5 mm를 기록하였다. 두광원 모두 출력이 비슷하여 약 10 mW의 CW 광을 이용하여 XY stage 상에 고정된 3.

성능/효과

5 mm로 측정되기 때문에 디스켓 내부의 모습이 분명하게 관찰되었다. 디스켓의 외부 플라스틱 실장의 두께 및 접합용 홀 그리고 내부 플라스틱의 높낮이 차이 및 디스크 표면 보호용으로 쓰인 얇고 투명한 플라스틱 plate 까지도 선명한 영상을 얻을 수 있었다. 이러한 영상을 얻기 위해서는 표면에서의 반사 및 시스템 상에서 일어나는 공진 그리고 외부 환경 변화와 스캔 작동 시 발생할 수 있는 오차 등등을 고려한 측정 이 필요하다.

후속연구

상전도 가속기를 사용하는 에너지 회수형 시스템으로 1단계에서 테라헤르츠의 고출력 자유전자 레이저 빔을 발생하고, 2단계에서는 에너지를 높여서 적외선 영역으로 파장을 확장한다. 이 강력한 발생장치는 테라헤르츠 분광학 등 탐구의 도구에서 벗어나 광 반응이나 물성 개질, 새로운 재료 생산 등 에너지를 직접 이용하는 적극적인 활용이 가능함을 보여주었다. 그리고, 최근에는 상온에서 동작하는 마이크로볼로미터 평면 어레이를 사용하여 초당 90프레임의 테라헤르츠 실시간 영상을 실현하기도 하였다回
금속이나 플라스틱과 달리 유기물로 이루어진 나무의 열매도 내부의 씨앗이 보일 정도로 테라헤르츠 광은 비파괴 영상이미지에서 매우 훌륭하게 쓰일 수 있다. 이러한 연구를 바탕으로 의료영상 및 다양한 물질 분석 그리고 spectroscopy까지 그 응용범위를 확대할 수 있다.
3 THz 양자 폭포레 이저와 마이크로 볼로메 터를 이용하여 실시 간으로 지문을 영상화한 결과가 보고되었고岡, THz 분광을 통하여 반도체 내에서 가속장치에 의한 공명이 일어날 가능성을 제시하였으폐% 미분 흡수 LIDAL(Di-fferential Absorption LIDAL: DIAL)에 의한 THz 폭발 센서 응용 등이 보고되었다明. 한편, 광자 결정과 THz 양자 폭포 레이저를 결합하여 수직발광 양자 폭포 레이저가 개발되고 있는데, 바이오나 유체역학 분야를 위한센서로 응용될 것으로 전망되고 있다洵 향후 THz 대역의 양자폭포 레이저에서 광출력증가, 연속 발진, 동작온도 증가, 파장가변 등의 문제 등이 지속적으로 해결되면 그 응용분야도 보다 다양화 될 것이며, 더욱이 보통의 반도체 레이저 다이오드와 마찬가지로 소형, 경량이 라는 장점으로 여타 THz 파에 비하여 비교우위에 있는 고유의 응용 분야가 확보될 것으로 전망된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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