초록 ▼

4세대 X-선 자유전자레이저의 고휘도, 결맞음성 및 펨토초 펄스의 특성을 살려 ‘초고속 산란 및 회절’, ‘시간분해 공진 비탄성 산란과 분광’ 및 ‘펨토초 단일 펄스 이미징’을 포함한 X-선 펨토초 동역학 연구 기법을 개발하였다. 본 과제를 통하여 각 실험 기법에 필수적인 장치와 장비인 시간 동기화 장치, 연 X-선 공진 비탄성 엑스선 산란 (RIXS) 장치, In-line spectrometer를 구축하였고 단일 입자 이미징 스캔 스테이지 시스템, 에어로졸 단일입자 전달 시스템 개발 및 다목적 실험 시료 장착 시스템을 개발하였다.

4세대 X-선 자유전자레이저의 고휘도, 결맞음성 및 펨토초 펄스의 특성을 살려 ‘초고속 산란 및 회절’, ‘시간분해 공진 비탄성 산란과 분광’ 및 ‘펨토초 단일 펄스 이미징’을 포함한 X-선 펨토초 동역학 연구 기법을 개발하였다. 본 과제를 통하여 각 실험 기법에 필수적인 장치와 장비인 시간 동기화 장치, 연 X-선 공진 비탄성 엑스선 산란 (RIXS) 장치, In-line spectrometer를 구축하였고 단일 입자 이미징 스캔 스테이지 시스템, 에어로졸 단일입자 전달 시스템 개발 및 다목적 실험 시료 장착 시스템을 개발하였다. 각 실험장치의 제어 및 분석 프로그램을 개발하여 실험 기법을 확립하였다. 확보된 원천기술에 대해 매뉴얼과 기본적인 설명서를 작성, 4세대 이용자에게 제공하여 XFEL 활용의 저변 확대를 구축한다.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

I. Purpose
We established the experimental technique of Femtosecond X-ray Dynamics using PAL-X-ray Free Electron Laser (XFEL) with its high brightness, high coherence, and femtosecond pulse width. The technique includes Femtosecond Scattering/Diffraction, Time resolved Resonant Scattering and Fem

I. Purpose
We established the experimental technique of Femtosecond X-ray Dynamics using PAL-X-ray Free Electron Laser (XFEL) with its high brightness, high coherence, and femtosecond pulse width. The technique includes Femtosecond Scattering/Diffraction, Time resolved Resonant Scattering and Femtosecond single pulse imaging. We also developed the major equipments including the sample loading systems, control software and analysis program. The technique will be provided to the general users for XFEL in the future.

II. Research Achievement
We performed the following:
[Group 1] Development of Time-resolved XFEL Diffraction
- Design Optical Laser-XFEL cross correlator to test time-tool systems
- Characterize XFEL pulses (pulse width, spatial and time coherence, distribution of energy/wavelength, etc.)
- Develope pump-probe based time-resolved x-ray scattering technique
- Construct multi-purpose sample chamber with temperature control.
- Develope control and analysis program
[Group 2] Development of resonant inelastic x-ray scattering using XFEL
- Select the sample system and compare the experimental data to establish Time-resolved soft x-ray RIXS,
- Develop control and analysis program
- Write a manual for a standard process for general XFEL users
[Group 3] Development of Single pulse x-ray imaging
- Test x-ray imaging technique with focussed x-rays
- Ultrafast time resolved single pulse x-ray imaging
- Development of sample delivery system
- Develop control and analysis program
[Group 4] Development of timing synchronization technique for pump-probe experiments using XFEL
- System set-up for the event and the RF timing synchronization
- Optical design and construction for optical laser/ x-ray cross-correlator
- Soft X-ray timing diagnostic system
- Data analysis and correlation with experimental data
- Charaterization of the XFEL beams in collaboration with other groups

III. Expected Contribution
- Provide a ultrafast dynamics technique to XFEL users in the Physics, Chemistry, Nanoscience, Catalysis (Environmental science), Biology
- Develop infrastructure of XFEL users in Korea
- Improve scientific competition of the Korean XFEL users
- Provide the manusal for XFEL users
- Provide the equipments, sample chambers for general XFEL users
- Provide experimental basis for future upgrade for XFEL experiments
- Efficient use of National Facilities
- Educate science leaders in XFEL research area

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제1절 연구개발의 필요성 및 목표 ... 11
• 제2절 연구개발의 경제적, 산업적 중요성 및 기대 효과 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제1절 시간 동기화 진단 장치의 설계와 개발 (1, 4세부 공동) ... 16
• 제2절 In-line single pulse spectrometer 설계와 구축 (1세부) ... 19
• 제3절 공진 비탄성 엑스선 산란 장치 구축과 기법 (2세부) ... 23
• 제4절 에어로졸 단일입자 인젝터 시스템 구축 (3 세부) ... 25
• 제5절 다목적 시료 장착 장치 개발 및 구축 (1세부) ... 28
• 제6절 Co/Pt 기반 연 X선 편광기 개발 (2세부) ... 30
• 제7절 XFEL 회절 기반의 시간 분해 동역학 측정 기법 확립(1세부) ... 32
• 제8절 단일 XFEL 펄스 광학 특성 진단 (1세부) ... 35
• 제9절 경엑스선 PAL-XFEL 단일펄스 이미징 실험기법 구축 (3세부) ... 37
• 제10절 단일펄스 초고속 시분해 이미징 실험기법 구축 (3세부) ... 40
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 43
• 제1절 연구개발의 목표 달성도 ... 43
• 제2절 관련 분야 기여도 ... 48
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 49
• 제1절 활용방안 ... 49
• 제2절 기대성과 ... 50
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 51
• 제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 52
• 제8장 참고문헌 ... 57
• 끝페이지 ... 59