고주파 드라이버 변조 기반 KAERI S-band 고주파 선형 전자가속기의 9 / 6 MeV 이중에너지 구현 :9 / 6 MeV dual-energy KAERI S-band electron LINAC based on RF driver modulation

이병노

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이병노 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수: 채종서

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

고주파 드라이버 변조 기반 KAERI S-band 고주파 선형 전자가속기의 9 / 6 MeV 이중에너지 구현

이병노 전자전기컴퓨터공 2014.01 학위논문

2013

고주파 전자가속기 전자선원의 검증을 위한 전자총 Hot-firing Station 설계연구

이병노 , 박형달 , 차성수 외 2명 한국진공학회 학술발표회초록집 2013.08 학술대회자료

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고주파 선형 가속기는 교번하는 전기장을 이용하여 전자 또는 입자를 빛의 속도 혹은 그와 유사한 속도로 가속시키는 장치로, 1924년 스웨덴의 물리학자 Gustav Ising 에 의해 처음 고안되었으며 전자총, 가속관, 고주파 발생 및 전송 시스템, 진공 시스템, 냉각 시스템, 제어 시스템 등 다양한 부분으로 이루어져 있다.
고주파 선형 전자가속기는 일반적으로 하나의 에너지를 발생시킨다. 그러나 전자총 혹은 고주파 발생장치 등을 변조시키면 다중에너지 동시발생이 가능하며 이를 통해 물질의 투과력 차이를 발생시켜 유·무기물의 구별이 가능한 비파괴 검사장비
개발 등 다양한 응용이 가능해진다. 본 논문에서는 고주파 드라이버 변조방식을 이용하여 S-band 고주파 전자가속기의 9 / 6 백만전자볼트(MeV) 이중에너지 구현에관한 연구를 다룬다. 이중에너지 구현에 필요한 고주파 드라이버, 전송계, 가속관 등을 설계 및 제작하고, 최종적으로 구축된 전자가속기를 빔 진단 장치들을 이용하여 이중에너지 구현을 검증하였다.
본 연구를 통해 비파괴검사 및 방사선 치료에 활용될 수 있는 이중에너지 고주파 선형 전자가속기 설계 및 구현을 검증하였다. 연구결과는 향후, 실제크기의 컨테이너 검색 시스템 구축 및 방사선 치료기 개발에 사용될 예정이며, 산업, 국방 및 의료용 고주파 선형전자가속기 개발에 활용 가능할 것으로 기대한다.

#선형가속기 #전자총 #고주파 가속관 #이중에너지 #고주파 발생장치 #전자 빔

제1장 서론
1.1 연구목적 및 논문전개 1
1.1.1) 연구목적 1
1.1.2) 논문 전개 3
1.2 고주파 전자가속기의 역사와 현황 4
1.2.1) 국내?외 고주파 선형 전자가속기 역사 4
1.2.2) 국내?외 고주파 선형 전자가속기 현황 8
1.2.3) 이중에너지 고주파 전자가속기 개발 역사와 현황 10
제2장 선형가속기 이론
2.1 선형속기의 원리 12
2.1.1) 정전 가속기(Electro-static) 원리 12
2.1.2) 고주파(RF) 선형가속기 원리 14
2.2 고주파 전자가속기의 구조 17
2.2.1) 전자총 18
2.2.2) 고주파 가속관 21
2.2.3) 고주파 발생장치 및 전송계 24
2.2.4) 냉각 및 진공시스템 27
2.2.5) 제어시스템 28
2.3 이중에너지 고주파 전자가속기 원리 29
2.3.1) 전자총(전원) 변조 29
2.3.2) 고주파 발생장치 변조 30
2.3.3) 전자총 및 고주파 발생장치 동시변조 32
제 3 장 선형 전자가속기의 9 / 6 MeV 이중에너지 구현
3.1 이중에너지 전자빔의 사양 33
3.1.1) 전자빔의 에너지 34
3.1.2) 전자빔의 출력 35
3.1.3) 전자빔의 스팟 사이즈 36
3.1.4) 전자빔의 펄스 36
3.2 이중에너지 발생을 위한 고주파 드라이버?전자총 동시변조 구현 38
3.2.1) 이중에너지 발생조건 38
3.2.2) 직류형 이극 전자총 설계 및 제작 41
3.2.3) 이중에너지 전자가속기 가속관 45
3.2.4) 이중에너지 전자가속기를 위한 빔 동력학 77
3.2.5) 이중에너지를 위한 고주파 발생장치 및 전송계 86
3.2.6) 고주파 컨디셔닝(RF conditioning) 및 빔 특성측정 98
제4장 결론 116
참고 문헌 118
부록 A. 선형가속기 관련 이론
A.1 용어정리 121
A.2 Bead pulling을 이용한 가속관 측정 127
A.3 전자빔의 에너지에 따른 X-선 변화효율 136
부록 B. 설계문서
B.1 이중에너지 고주파 전자가속기 가속관 137
B.2 집속용 전자석 144

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