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14.5 GHz ECR 이온원 기술 상용화

  • 기술번호 : KST2014066757
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 다가 이온빔 인출을 위한 14GHz ECR 이온원에 관한 것으로, ECR 이온원에 필요한 축방향 성분의 자장은 전자석 시스템을 이용하여 만들어내고, 반경 방향의 자장은 영구자석을 이용하여 만들어내는 구조에 있어서 특히 다가 이온빔의 생성율을 높일 수 있는 방법에 관한 것으로서, 다가 이온빔의 생성율을 높이기 위해, 본 발명에 따르면, ECR 이온원의 제작에 있어서, 자기거울비 극대화을 위한 요크를 포함한 전자석구조, 체적공명영역 제어가 가능한 전자석 시스템, 자기 스트레스에 강한 영구자석형 6극 자석, 이차 전자 생성율을 높이기 위한 ECR 플라즈마 용기, 단순 고전압 절연구조, 이온원의 마이크로웨이브 공급회로 및 차폐 구조, 다가 이온빔 인출을 위한 이동형 전극 및 이온빔 렌즈를 포함하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템이 제공된다.
Int. CL H01J 37/08 (2006.01) H05H 13/00 (2006.01) H01J 27/18 (2006.01)
CPC H01J 37/08(2013.01) H01J 37/08(2013.01) H01J 37/08(2013.01) H01J 37/08(2013.01) H01J 37/08(2013.01)
출원번호/일자 1020100084078 (2010.08.30)
출원인 한국원자력연구원, 한국수력원자력 주식회사
등록번호/일자 10-1088110-0000 (2011.11.23)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20111202) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.08.30)
심사청구항수 15

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국원자력연구원 대한민국 대전광역시 유성구
2 한국수력원자력 주식회사 대한민국 경상북도 경주시

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 오병훈 대한민국 대전광역시 유성구
2 서창석 대한민국 대전광역시 유성구
3 이광원 대한민국 대전광역시 유성구
4 인상렬 대한민국 대전광역시 유성구
5 진정태 대한민국 대전광역시 유성구
6 장대식 대한민국 대전광역시 유성구
7 정승호 대한민국 대전광역시 유성구
8 황철규 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이원희 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 성지하이츠빌딩*차 ***호 (역삼동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국원자력연구원 대한민국 대전광역시 유성구
2 한국수력원자력 주식회사 대한민국 경상북도 경주시
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2010.08.30 수리 (Accepted) 1-1-2010-0560026-04
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2010.09.27 수리 (Accepted) 4-1-2010-5177354-66
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2011.06.14 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2011.07.19 수리 (Accepted) 9-1-2011-0062339-29
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.08.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0453670-81
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.10.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0794777-74
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.10.11 수리 (Accepted) 1-1-2011-0794776-28
8 등록결정서
Decision to grant		 2011.11.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0679909-31
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.06.22 수리 (Accepted) 4-1-2012-5134067-95
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.09.16 수리 (Accepted) 4-1-2014-5109542-64
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2016.03.18 수리 (Accepted) 4-1-2016-5034922-43
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템에 있어서,ECR 플라즈마를 생성하여 마이크로 웨이브를 공급하는 ECR 이온원과,원통형으로 형성되고, 내부에 상기 ECR 이온원을 수용하는 ECR 용기와,상기 ECR 용기가 내부에 수용되고, 6극 자장 성분을 형성하는 6극 영구자석으로 구성된 자석뭉치와,상기 자석뭉치의 외부에 형성되어 축자장을 형성하는 전자석과,상기 자석뭉치와 상기 전자석 사이에 원통형의 절연층으로 형성되는 고전압 절연구조와,상기 ECR 이온원에서 생성된 이온을 인출하는 빔 인출부 및 질량분석부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
2 2
제 1항에 있어서, 상기 전자석의 축자장용 솔레노이드(Solenoid) 코일을 양단과 중앙부의 세 부분으로 구성하고, 상기 중앙부의 코일의 전류를 가감하거나 방향을 바꿈으로써 축자장 형태를 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
3 3
제 2항에 있어서, 상기 전자석은, 자장구조를 극대화하기 위해 자기거울비가 목표치에 도달하도록 상기 ECR 용기가 내부에 삽입되는 요크 구조를 포함하며, 상기 요크 구조는, 상기 6극 영구자석을 고정하는 6극 고정요크(hexapole fixing yoke) 및 상기 ECR 용기를 고정하는 챔버 요크(chamber yoke)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
4 4
제 3항에 있어서, 상기 요크 구조는, 상기 전자석과 연속되는 자기회로에서 자기저항(Magnetic reluctance)이 최소화 되도록, 트림 코일 전류의 미세조정에 의해 체적공명영역(Volumetric resonance region)을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
5 5
제 4항에 있어서, 상기 전자석은, 상기 ECR 용기의 공간 효율성과 자기거울비가 극대화 되도록, 상기 트림 코일 양 측면에 있는 원판형 철심의 두께를 조정하여 상기 이온원의 중심이 되는 상기 6극 영구자석의 중앙에 자기거울의 극소자장(Minimum-B)점을 형성시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
6 6
제 1항에 있어서, 상기 자석뭉치를 구성하는 상기 6극 영구자석은, 상기 ECR 용기의 외경과 상기 전자석의 내경에 꼭 맞도록 형성된 원통 형태를 가지고, 90도, -90도, 45도, -45도, 180도로 각각 자화방향을 다르게 하여 가공된 45H 급의 Nd 영구자석 조각 24섹터를 포함하여 할박흐(Halbach)형으로 형성되며, 상기 6극 영구자석은, 상기 전자석에 적합하도록 자기거울 양쪽에서 자기 스트레스에 강하게 구성된 4겹 구조의 영구자석으로 구성되며, 이때, 축방향의 자장 스트레스에 견딜 수 있도록 보자력 특성이 다른 축방향의 4쪽의 6극 자석들을 직렬로 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
7 7
제 1항에 있어서, 상기 ECR 용기는, 스테인리스강과 알루미늄을 마찰 압접 방법을 사용하여 접합하고, 원통의 바깥쪽에 축방향으로 홈을 내고 그 위에 얇은 스테인리스강 덮개를 씌워 냉각관로를 만든 후, 상기 스테인리스강 덮개를 알루미늄 양편의 스테인리스강 슬리브에 용접하여 고온, 고밀도의 ECR 플라즈마가 용이하게 만들어질 수 있도록 초고진공 환경을 제공하는 원통형 용기로 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
8 8
제 3항에 있어서, 상기 전자석의 철심의 일부를 절단하여 그 사이에 상기 고전압 절연구조를 배치시킴으로써, 상기 ECR 용기, 상기 요크 구조, 상기 자석뭉치 및 고주파 부품의 일부가 고전압 전위에 위치하고, 나머지 부분은 모두 접지 전위에 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
9 9
제 1항에 있어서, 상기 ECR 이온원에 마이크로 웨이브를 효과적으로 공급하기 위한 고주파 회로 및 상기 마이크로 웨이브를 차폐하기 위한 마이크로 웨이브 차폐구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
10 10
제 1항에 있어서,상기 빔 인출부는,플라즈마를 수용하는 플라즈마 챔버(plasma chamber)와, 이온빔이 인출되는 빔 인출 그리드(beam extraction grid)와, 외부와의 절연을 위한 고전압 절연부(high voltage insulator)와, 이온빔을 집속하기 위한 정전렌즈(electrostatic lens) 및 빔 진단 챔버(beam diagnotic chamber)와, 인출 간격을 조절하기 위한 인출 갭 컨트롤러(extraction gap controller)를 포함하여 구성되고, 상기 정전렌즈는 아인젤 렌즈(Einzel lens)로 구성되며, 빔인출 전극과 상기 정전렌즈를 이동형으로 형성하고, 상기 정전렌즈를 구동부에 포함시킴으로써, 빔인출 전압을 효과적으로 조정하고 다양한 빔종류에 대하여 전극의 간극 조정에 의해 최적의 빔인출을 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
11 11
제 1항에 있어서,강자장 ECR 이온원 시스템은 상기 ECR 이온원에 고주파 전력을 전송하는 고주파 시스템을 더 포함하고,상기 고주파 시스템은,마이크로 웨이브 공급원인 클라이스트론 앰프(klystron amplifier)와, 고주파 스위치, 제 1 의사부하(dummy load-1), 서큘레이터(circulator), 제 2 의사부하(dummy load-2), 방향성 결합기(directional coupler), 파워센서(power sensor), 튜너(tuner), dc 브레이커(dc breaker) 그리고 기본적인 도파관 부품과 진공 윈도우(vacuum window) 및 런처(launcher)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
12 12
제 11항에 있어서, 상기 방향성 결합기 후단의 상기 튜너는, 스크류(screw)를 조정하여 상기 파워센서에 의해 측정된 반사전력이 최소가 되도록 함으로써 최적의 매칭(matching)을 구현하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
13 13
제 11항에 있어서, 상기 dc 브레이커는, 1mm 두께의 테플론 필름(Teflon film)과 고주파 차폐홈을 가지는 도체 디스크(disc)를 하나의 모듈로서 이를 적어도 하나 이상의 층으로 하여 구성되며,그것에 의해 상기 ECR 이온원에 걸리는 가속전압을 접지로부터 절연하고 상기 고주파 전력이 밖으로 누설되는 것을 방지하여 작업자에게 해를 끼치는 일이 없도록 하는 동시에, 상기 고주파 전력이 상기 ECR 이온원에 원활히 전달되도록 하는 역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
14 14
제 11항에 있어서, 상기 시스템은, 자체 컨트롤러를 가지지 않은 부분은 ecrMIO(ecr Multifunction Input/Output module)를 통해 모니터 및 제어를 수행하고, 자체 컨트롤러를 가지는 부분은 제공된 프로토콜을 이용하여 소프트웨어 드라이버를 작성하여 구동하며, 상기 시스템 전체를 리눅스 상에서 EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)를 통하여 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
15 15
제 14항에 있어서, 상기 시스템의 주요 운전변수는, 전자석 전류, 고주파 입력 및 기체 유량으로 하고, 상기 시스템의 성능 파라미터는, X선 스펙트럼, 가시광 세기 및 빔 전류 값으로 하며, 그것에 의해, 임의의 운전변수의 조합에서도 특정 이온에 대하여 가장 최대의 빔 전류값을 얻을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육과학기술부 한국원자력연구원 고유강점기술개발사업 초전도 사이클로트론용 ECR 이온원 기술개발