초록 ▼

진공내 전자빔(비중성 플라즈마)을 이용한 고출력 전자파 발생기술은 2차세계대전을 기점으로 미국, 영국, 일본, 독일, 구소련 등의 기술 선진국에서 군수용 레이더 개발을 위해 유수한 과학자 들을 집중적으로 투입해 육성한 국가 중점 사업이었다. 미국의 경우 MIT의 유명한 Radiation Laboratory가 대표적인 예이고 일본은 Tohoku대학교 그리고 영국은 Birmingham대학이 그 예이 다.반도체 집적 기술의 발달과 함께W. Shockley에 의해 반도체 다이오드가 제안된 이후로 센 티미터파 이하의 낮은 주파수를 가진 전자

진공내 전자빔(비중성 플라즈마)을 이용한 고출력 전자파 발생기술은 2차세계대전을 기점으로 미국, 영국, 일본, 독일, 구소련 등의 기술 선진국에서 군수용 레이더 개발을 위해 유수한 과학자 들을 집중적으로 투입해 육성한 국가 중점 사업이었다. 미국의 경우 MIT의 유명한 Radiation Laboratory가 대표적인 예이고 일본은 Tohoku대학교 그리고 영국은 Birmingham대학이 그 예이 다.반도체 집적 기술의 발달과 함께W. Shockley에 의해 반도체 다이오드가 제안된 이후로 센 티미터파 이하의 낮은 주파수를 가진 전자기파는 고속 트랜지스터를 이용해 발진시킬 수 있으나 전자의 conductional transport에 기초한 트랜지스터 회로는 10 GHz에서 10W를 기준으로 전자의 convectional transport에 기반한 vacuum electron device에 비해 주파수-출력에서 열세를 보이기 시작한다. 정보통신 산업의 발전으로 기하급수적으로 늘고 있는 정보의 전달을 위한 초고속 통신이나 고 정밀 이미지를 위한 고출력 밀리미터파 레이더, 반도체/세라믹 가공, 건조, 의료영상 등의 분야에 서 주파수-출력의 증가가 필연적으로 요구되고 있으므로,높은 주파수 대역에서 높은 출력의 전자 파를 얻는데 가장 적합한 “진공내 전자빔을 이용한 고출력 전자파 발생기술”은 필수 불가결하다 고 하겠다. 미국에서는 AFTER 나 MURI라는 프로그램으로 5년 기간으로 이 분야의 연구를 집중적으로 지원하고 있다. 지원을 받은 학교 중에는 스탠포드대학, MIT,메릴랜드대학,위스컨신대학,미시간 대학 등이 있다. 중국도 성도에 있는 과학기술대학을 중점적으로 지원하고 있으며 전국에 3-4곳 (북경 진공소자 연구소,난징)의 연구소를 지원해 관련 기술을 개발하고 있다. 유럽과 러시아의 경우도 여러 대학과 기업에서 기술개발을 하고 있으며 최근에는 타이완과 인도에서도 국가 중점 지원기술과제로 연구에 박차를 가하고 있다.

Abstract ▼

Since Wold War II during which tremendous research and development efforts went into the development of radar and related techniques for military use, leading nations of science and technology such as US, UK, Japan, Germany, USSR, etc. have concentrated their research resources on the development of

Since Wold War II during which tremendous research and development efforts went into the development of radar and related techniques for military use, leading nations of science and technology such as US, UK, Japan, Germany, USSR, etc. have concentrated their research resources on the development of high-power vacuum elctromagnetic sources. The Radiation Labaratory of MIT in US, Tohoku University in Japan and Birmingham University in UK served as examples of such efforts. Semiconductor devices which have been developed since the first invention of semiconductor diodes by W. Shockley produce radiation of wavelengths longer than several centimeters, but at 10 GHz and 10W those devices based on conductional transport of electrons start to show inferior performance on frequency-output power compared with vacuum electron devices based on convectional transport of electrons. The need for the increase of frequency and output power of available radiation sources is getting stronger than ever in such areas of high-speed communication for the transmission of the ever-increasing quantity of information, high-power millmeter wave radars for high-resolution image formation, semiconductor/ceramic fabrication, driers, medical imaging, etc. Considering such need and the superiority of vacuum electron devices in high-frequency and high-power applications, it is essential to develop "advanced vacuum electromagnetic sources". In US, to promote R&D activities in this area, intensive support is provided to research institutions for a period of five years by AFTER or MURI programs. Universities such as Stanford Univ., MIT, Univ. of Maryland, Univ. of Wisconsin, Univ. of Michigan, etc. received those grants and carried out related researches. In China, University of Electronic Science and Technology of China serves a major role in developing related techologies along with several research institutions nationwide with the support of government. Several universities and companies of Europe and Russia are actively involved in conducting research and development of this area. Recently, Taiwan and India are promoting research and development activities of this area by selecting this research topic as one of each nation's key technology development projects.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...10
• 제 1 절 기술의 개요...10
• 제 2 절 기술의 중요성...11
• 제 3 절 연구개발 목표 및 범위...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...15
• 제 1 절 이전까지의 기술개발 현황...15
• 1. 국내 기술현황...15
• 2. 국외 기술현황...15
• 제 2 현 국내 기술상태...17
• 제 3 절 현 위치 및 앞으로의 전망...17
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 제 1 절 Harmonic Multiplying Gyro-TWT...19
• 1. Axis-Encircling Beam...19
• 2. 광대역 주파수 체배...21
• 제 2 절 Folded Waveguide TWT...30
• 1. Backward Wave Interaction...30
• 2. Forward Wave Interaction...33
• 제 3 절 LIGA-based Millimeter Wave Vacuum Device...36
• 1. 1st working LIGA-fabricated Vacuum Electron Device...36
• 2. Two-step LIGA-based Vacuum Electron Device (W-band)...38
• 제 4 절 Vacuum Electron Device adopting Photonic Crystal Resonator...49
• 1. Novel Resonator...49
• 2. Multi-beam Reflex Klystron using Photonic Crystal Resonator...52
• 3. Enhanced SPR by 1-D Photonic Crystal Slabs between Counter-Streaming Electron Beams...55
• 제 5 절 Multiple Beam Electron Gun using Cold Cathode...56
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...61
• 제 1 절 계획대비 달성도...61
• 제 2 절 대표적 성공사례...62
• 제 3 절 관련분야의 기술발전에의 기여도...64
• 제 4 절 공공기능 수행실적...67
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...90
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...91
• 제 7 장 참고문헌...92