초록 ▼

□ 연구개요
금속 플라즈마 타겟의 금속이온 이온화 효과에 의한 레이저 전자가속기의 가속 메카니즘 특성 분석으로, 고진공 및 고반복율의 레이저 전자가속 기술 개발에 기여하고 궁극적으로는 쉽게 접근할 수 있는 실험실 규모의 일체형 방사광원 개발에 활용함으로써, 다양한 방사선 이용/응용 기술 개발의 기회를 확대하고자 한다.
고진공 고반복율 레이저 전자가속이 필요한 금속 타겟에 따른 pre-plasma 발생 분석을 통해 최적의 플라즈마 분포를 형성시키고 레이저 전자가속 조건을 확보한다.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
금속 플라즈마 타겟의 금속이온 이온화 효과에 의한 레이저 전자가속기의 가속 메카니즘 특성 분석으로, 고진공 및 고반복율의 레이저 전자가속 기술 개발에 기여하고 궁극적으로는 쉽게 접근할 수 있는 실험실 규모의 일체형 방사광원 개발에 활용함으로써, 다양한 방사선 이용/응용 기술 개발의 기회를 확대하고자 한다.
고진공 고반복율 레이저 전자가속이 필요한 금속 타겟에 따른 pre-plasma 발생 분석을 통해 최적의 플라즈마 분포를 형성시키고 레이저 전자가속 조건을 확보한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 금속타겟 표면 처리 및 상태에 따른 플라즈마 발생 및 레이저 전자가속 측정 분석 (100%)
· 고반복율을 위한 Disk형 금속 타겟의 표면연마에 따른 pre-plasma 분포 분석을 통해 레이저 전자가속 발생에 필요한 표면 조건 확보 및 주레이저와의 시간 지연 및 초점 위치에 따른 조건 확보
- 금속 플라즈마의 이온화 효과에 의한 레이저 전자가속 메카니즘 분석 연구(100%)
· 2D 및 3D 시뮬레이션에서 진공에서의 펨토초 레이저 전송 특성을 확인하고 금속 플라즈마 밀도에 따른 펨토초 레이저 전송 특성 분석을 함으로써 시뮬레이션과 실험결과와의 차이 분석
· 금속 플라즈마 밀도에 따른 가속 메카니즘 분석. 전자 주입, 베타트론 오실레이션, 가속 길이 등 가속 현상 분석 및 방사광원으로써의 효과 확인

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구개발은 차세대 소형 전자가속기 원천기술 확보뿐만 아니라, 레이저-플라즈마 전자가속기의 고진공, 고반복율 타겟 기술 및 정밀 플라즈마 분포조작 기술 등 신기술 선점으로 국가 경쟁력 확보에 기여할 수 있다.
고반복율을 위한 disk형 금속 타겟에서 곡면 부분의 표면 연마 공정에 대한 시스템을 개발한다면 기체 타겟에 비해 안정정인 플라즈마 형성을 할 수 있고 이는 레이저 전자가속기의 안정화에 크게 기여할 것이다.
본 연구 결과에 제시한 금속 타겟의 장점을 부각하여 EUV 혹은 연엑스선 방사광원 장치가 개발되면 실험실 규모의 장비로 접근성이 좋고 실험 set-up이 용이하여 다양한 이용연구 및 이용 기술 개발에 크게 기여할 것이다.
새로운 가속기 기술을 이용한 다목적 소형 장치가 기초 과학 및 재료 물리, 생물 및 의료 등 다양한 분야에서 쉽게 사용할 수 있음으로써 새로운 방사선 이용 분야 개척은 물론, 산업화 기술 확보로 신산업 창출 및 국가 경제 제고에 기여할 것으로 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)