초록 ▼

ㅇ 연구의 목적 및 내용
펄스형으로 운전하는 플라즈마를 대상으로 하거나 플라즈마 특성의 빠른 변동을 파악하기 위해서는 시간분해능이 우수한 Thomson 산란 측정계가 필요하다. 이러한 장치의 구성에는 높은 반복율과 높은 에너지를 갖는 레이저 광원, 응답시간이 짧고 감도가 높은 분광계가 필요하다. 현재 분광기를 제작하기 위해서 band-pass filter를 사용하고 있다. 높은 투과율을 갖는 특성의 band-pass filter는 고가이고 투과파장이 고정되어 있고 효율적이지 못하다. 또한 기존의 분광기의 경우, 노이즈가 커 작

ㅇ 연구의 목적 및 내용
펄스형으로 운전하는 플라즈마를 대상으로 하거나 플라즈마 특성의 빠른 변동을 파악하기 위해서는 시간분해능이 우수한 Thomson 산란 측정계가 필요하다. 이러한 장치의 구성에는 높은 반복율과 높은 에너지를 갖는 레이저 광원, 응답시간이 짧고 감도가 높은 분광계가 필요하다. 현재 분광기를 제작하기 위해서 band-pass filter를 사용하고 있다. 높은 투과율을 갖는 특성의 band-pass filter는 고가이고 투과파장이 고정되어 있고 효율적이지 못하다. 또한 기존의 분광기의 경우, 노이즈가 커 작은 신호를 분석하는데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 1-2단계에 걸쳐 개발하려 했던 버스트 모드 레이저는 상용품을 사용하고 회절격자를 이용한 분광기를 이용하여 톰슨 산란 진단계를 구성하였다.
회절각이 크고 회절 효율이 높은 회절격자를 이용하여 감도가 높은 분광기를 제작하였다. 최종적으로는 분광기를 포함한 고속 Thomson 계측시스템을 구축하고, 전자온도 10 eV - 1 keV영역의 VEST의 플라즈마 전자온도 및 밀도 특성을 진단하는데 목표가 있다.

ㅇ 연구 개발 성과
회절효율이 우수하고, 분산각이 큰 회절격자를 사용하여 Polychromator를 제작하여 10 eV - 1,000 eV 구간의 전자온도를 측정할 수 있도록 한다. 분광장치를 소형화하고 높은 감도를 갖도록 제작하여 미약한 Thomson 산란광 분광에 적용한다. 회절된 빛은 반사, 투과 구간을 갖는 선형 거울에 의해 측정 구간을 구분하고 APD에 의해 집광된 빛을 측정한다. 제작한 분광기는 VEST의 동특성 파악을 위한 플라즈마 온도, 밀도를 포함하는 플라즈마 특성을 1 msec의 시간분해능으로 측정하는 시스템에 적용한다.

ㅇ 연구 개발 성과의 활용 계획 (기대 효과)
본 연구가 원활히 진행되어 고감도의 분광기가 개발된다면 이를 이용한 플라즈마를 실시간에 가깝게 계측이 가능하게 된다. 톰슨 산란을 이용한 고속 진단계 개발은 관련 분야의 연구를 세계적인 수준으로 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 이 장치는 KSTAR, ITER 등 핵융합 실험로 내에서 발생되는 플라즈마의 온도와 밀도 등 플라즈마의 거동을 실시간으로 진단하는 연구에 기여할 것이다. 또한 추후 건설될 DEMO의 레이저 진단 연구에 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 이를 산업분야에서 활용하게 된다면 반도체 및 디스플레이 분야 등 플라즈마 공정을 이용하는 산업분야의 공정 효율을 향상시킬 수 있어 이 분야의 생산성과 경쟁력 향상에 기여할 것으로 판단된다. 그리고 본 연구실에서 진행하고 있는 연구과제에 적용할 계획이다.


(출처 : 국문 요약문 4p)

Abstract ▼

ㅇ Purpose & Contents
Diagnostics of pulsed plasma or rapidly changing plasma characteristics need a fast Thomson scattering system. The system is composed of a high frequency, high energy laser source and a fast spectrometer. In this study, our final goal is to develop the polychromator using Rul

ㅇ Purpose & Contents
Diagnostics of pulsed plasma or rapidly changing plasma characteristics need a fast Thomson scattering system. The system is composed of a high frequency, high energy laser source and a fast spectrometer. In this study, our final goal is to develop the polychromator using Ruled grating, which will be combined with a commercial burst mode laser to build the fast Thomson scattering diagnostic system. This system, which has the electron temperature detection range of 10 eV - 1 keV, will be used to study the plasma characteristics in VEST.

ㅇ Results
By using Ruled grating with high dispersion angle, it is possible to measure the electron temperature in the range of 10 eV - 1 keV with 1 msec time resolution. The light diffracted by the grating is divided by yhe linear mirror which has the reflection region and transparent region successiviely, The light reflected or transfered will be focused and detected by APD. In addition, this approach makes it possible to assemble the spectroscopy device in small scale.
Technical results
1. The polychrmaotor design: designed the polychromator using the ruled grating.
2. The study on the focusing method of the wavelength: dispered the wavelength: studied a method of focusing the dispersed wavelength.
3. The fabrication of the polychromator using ruled grating: fabricated the polychromator.

ㅇ Expected Contribution
Successful development of the fast Thomson scattering system allows us to measure the plasma characteristics at almost real-time. This system will contribute to the study of real-time diagnostics of both temperature and density of the plasma in fusion reactor. Morover, the TS system can enhance the efficiency of plasma process to improve productivity and competitiveness in the related industries.


(source: SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구 개발 목적 ... 8
• 1-2. 연구 개발의 필요성 ... 8
• 1-3. 연구 개발 범위 ... 8
• 1-4. 연구개발 목표 ... 8
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 9
• 가. 국내 현황 ... 9
• 나. 국외 현황 ... 9
• 다. 시장현황 ... 9
• 라. 선행연구의 내용 및 결과 ... 9
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 10
• 가. 연구 개발 추진 전략 및 방법 ... 10
• 나. 연구 개발 추진 체계 ... 10
• 다. 연구 개발 추진 일정 ... 11
• 라. 연구개발 성과 ... 11
• 바. 연구 결과 ... 11
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 37
• 4-1. 목표 달성도 ... 37
• 4-2. 관련 분야 기여도 ... 37
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 39
• 가. 핵융합 플라즈마 진단에 사용되는 톰슨산란 진단계 기술 국내화 ... 39
• 나. 핵융합로 내부 플라즈마 진단 ... 39
• 다. 현재 본 연구실에서 개발 중인 ITER 비조달 연구와 연계 ... 39
• 라. 플라즈마 공정 진단장치 기술이전 ... 39
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 40
• 7. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 40
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 40
• 9. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 40
• 10. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 41
• 11. 기타 사항 ... 41
• 12. 참고 문헌 ... 41
• 끝페이지 ... 42