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보고서 상세정보

사이클로트론 양성자 빔 조형용 극대세장비 마이크로 홀 제작을 위한 EDM 공정의 최적화와 접합방법 개발 및 신 전극 제작
Manufacturing of micro hole with extreme aspect ratio by EDM process optimization, joining technology and newly developed electrode for proton beam shaping from cyclotron

  • 사업명

    원자력연구기반확충사업

  • 과제명

    사이클로트론 양성자 빔 조형용 극대세장비 마이크로 홀 제작을 위한 EDM 공정의 최적화와 접합방법 개발 및 신 전극 제작

  • 주관연구기관

    서울시립대학교
    University Of Seoul

  • 연구책임자

    권원태

  • 참여연구자

    박인규   김영추   김진남   이창열   김진홍  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-06

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201000014141

  • 과제고유번호

    1345099222

  • 키워드

    사이클로트론.양성자 빔.새로운 전극.양성자 빔 커팅.극대 세장비.마이크로 홀.cyclotron.proton beam.new electrode.proton beam cutting.maximum aspect ratio.micro hole.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    The diameter of the proton beam from MC-50 cyclotron is about 2-3mm with Gaussian distribution, which causes a difficulty in prec...

    The diameter of the proton beam from MC-50 cyclotron is about 2-3mm with Gaussian distribution, which causes a difficulty in precision targeting and exact focussing. It needs to compress the beam to smaller diameter to use it for precision engineering and exact irradiation to the affected part of the body. The quadrapole is the most widely used beam concentration apparatus without affecting the intensity of the beam. It needs relatively large area, precision control and careful calibration, which leads to high maintain expenses. As an alternative, beam cutting technology using a micro hole is proposed. However, it is known to be almost impossible to manufacture the micro hole with over 20 aspect ratio by current technology including EDM. We need a micro hole with over 10,000mm
    depth and below 30mm diameter for the proton beam concentration. In this research, a new material for the electrode is suggested. The new material which shows a great performance during turning has a possibility to be a electrode with slower corrosion during EDM process compared to the current cutting edge electrode. In that case, the diameter of the micro hole is expected to be reduced dramatically. 10,000mm depth of a micro hole can be achieved by attaching the several thin plates together. A technology to put thin plates together without collapsing the shape of hole in the manner of intented alignment has to be developed. Diffusion joining and welding is proposed. An experimental set up to
    manufacture a micro structure using proton beam cutting will be constructed to test the feasibility of the developed technology.


    현재 MC-50 사이클로트론에서 방출되는 양성자 빔의 크기는 직경이 2-3mm정도 크기의 가우시안분포를 갖고 있기 때문에 원하는 위치에 정확히 조사되지 않고 주변에도 영향을 미친다. 이런 영향으로 초정밀 가공이나 암치료 방사선 등에...

    현재 MC-50 사이클로트론에서 방출되는 양성자 빔의 크기는 직경이 2-3mm정도 크기의 가우시안분포를 갖고 있기 때문에 원하는 위치에 정확히 조사되지 않고 주변에도 영향을 미친다. 이런 영향으로 초정밀 가공이나 암치료 방사선 등에 이용될 수 없어 양성자 빔을 집적하는 기술이 필요하다. 빔 집속의 방법으로 사용되는 쿼트러 폴은 빔의 세기를 그대로 유지하면서 직경을 줄이는 좋은 방법이나 넓은 공간과 높은 비용 그리고 정밀한 제어와 세심한 조정을 필요로 하는 고가의 방법이다. 마이크로 홀을 통하여 양성자 빔을 통과시키는 방법이 대안으로 제시된다. 하지만 가장 높은 세장비를 갖는 EDM 가공 기술로도 세장비(aspect ratio)가 20을 넘는 마이크로 홀을 뚫는 것은 불가능한 것으로 알려져 있다. 양성자 빔의 집적을 위해서는 깊이 10,000um 이상, 최소 구멍지름 30um 이하의 마이크로 홀이 필요하다. 이를 위해 두 가지 방안이 제안된다. 첫 번째는 WC 공구에 비해 월등한 절삭성능을 보이는, 새로 개발된 물질의 가능성을 검토한다. 이 물질이 선삭에서 보이는 성능을 EDM 가공에서도 보인다면 세장비를 높일 수 있는 새로운 계기가 될 것으로 기대한다. 또한 전극과 홀 가공의 최적화를 시행하여 홀의 세장비를 최대로 높인다. 두 번째는 가능한 한 최소 마이크로 홀을 최소 두께의 판에 가공한 후 그 홀들을 연결하는 방법이다. 판이 얇을수록 마이크로 홀의 지름이 줄어들지만 접합해야 하는 판수가 늘어나므로 접합이 어려워진다. 이를 극복하기 위하여 확산접합과 용접이 제안된다. 이때 마이크로 홀의 무너지거나 정렬이 어긋나 홀이 막히지 않는 방안도 동시에 제안된다. 이렇게 극대 세장비 마이크로 홀이 제작한 후 이를 이용하여 양성자 빔으로 미세구조
    물을 시험제작하는 장비를 제작하고 시제품을 가공한다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 보고서 요약서...3
    4. 요약문...4
    5. SUMMARY...6
    6. 목차...9
    7. 제1장 연구개발과제의 개요...10
    8. 1절 연구개발의 목적...10
    9. 2절 연구개발의 필요성...10
    10. 제2장 국내외 기술개발 현황.....
    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 보고서 요약서...3
    4. 요약문...4
    5. SUMMARY...6
    6. 목차...9
    7. 제1장 연구개발과제의 개요...10
    8. 1절 연구개발의 목적...10
    9. 2절 연구개발의 필요성...10
    10. 제2장 국내외 기술개발 현황...12
    11. 1절 세계적 수준...12
    12. 2절 국내 수준...12
    13. 3절 국내외 연구 현황...12
    14. 4절 연구 결과의 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치...12
    15. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...13
    16. 1절 신 물질 전극 제작...13
    17. 2절 신 전극으로 마이크로 홀 가공...14
    18. 3절 마이크로 홀 통과 전산모사...20
    19. 4절 양성자 빔 조형 실험 및 특성 분석...26
    20. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...31
    21. 1절 최종 목표...31
    22. 2절 당해 단계목표 및 달성도...31
    23. 제5장 연구개발결과의 활용계획...32
    24. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...33
    25. 제7장 참고문헌...34
  • 참고문헌

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