Grunnleggende konsepter
다양한 금속 재료의 고전압 내구성 및 수소 이온 빔 조사에 따른 표면 열화 특성을 분석하여 향후 고효율 및 내구성 있는 RF 사중극자 구조 제작을 위한 최적 재료를 선정하고자 하였다.
Sammendrag
본 연구에서는 Cu-OFE, CuCr1Zr, CuBe2, Ti6Al4V, SS316LN, Nb, Ta 등 7종의 금속 재료를 대상으로 저에너지 수소 이온 빔 조사와 고전압 펄스 테스트를 수행하였다.
먼저 각 재료의 수소 확산 및 용해도 특성을 분석하여 재료 선정의 기준으로 삼았다. 수소 확산이 낮은 구리 및 구리 합금에서는 수소 이온 조사에 따른 표면 수포 현상이 관찰되었으나, Ti6Al4V, SS316LN, Ta 등은 수포 발생이 없었다.
고전압 펄스 테스트 결과, 비조사 시편의 경우 SS316LN이 120 MV/m의 최대 표면 전계를 달성하여 가장 우수한 성능을 보였다. 구리 합금 중에서는 CuBe2가 90 MV/m까지 도달하였다.
그러나 수소 이온 조사 시편의 경우 모든 재료에서 성능이 크게 저하되었다. 이는 조사 과정에서 발생한 탄소 오염층 때문인 것으로 확인되었다. 탄소층은 고전압 인가 시 박리되면서 국부적인 방전을 유발하여 최대 전계 달성을 방해하였다.
수포 발생과 방전 특성 간에는 직접적인 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 향후 탄소층 제거 방안 마련이 필요할 것으로 보인다.
Statistikk
수소 이온 조사 후 CuBe2 전극의 최대 전계는 45 MV/m까지 감소하였다.
수소 이온 조사 후 CuCr1Zr 전극의 최대 안정 전계는 25 MV/m까지 감소하였다.
수소 이온 조사 후 SS316LN 전극의 최대 전계는 62.5 MV/m, 안정 전계는 60 MV/m까지 감소하였다.
수소 이온 조사 후 Ta 전극의 최대 전계는 35 MV/m, 안정 전계는 23 MV/m까지 감소하였다.
Sitater
"수소 이온 조사 시편의 경우 모든 재료에서 성능이 크게 저하되었다. 이는 조사 과정에서 발생한 탄소 오염층 때문인 것으로 확인되었다."
"탄소층은 고전압 인가 시 박리되면서 국부적인 방전을 유발하여 최대 전계 달성을 방해하였다."
"수포 발생과 방전 특성 간에는 직접적인 상관관계가 없는 것으로 나타났다."