* 기대 효과
플라즈마 빔 측정장치
- 본 시스템은 추력기가 생성하는 플라즈마 상태의 이온 빔 에너지를 측정하는 장치이다.
- FC, RPA, LP 센서의 위치를 3축 스테이지를 이용하여 변경하면서 거리에 따른 빔 이온 전류 밀도를 계측 할 수 있다.
- 빔 이온 전류 밀도를 측정하기 위한 센서로 Faraday cup 센서 및 IDEF 계측을 위한 지연 전위 분석기 (RPA, Retarding Potential Analyzer) 및 WSLP Controller를 이용하여 LP Sensor 값을 측정 할 수 있다.
* 시스템 특징
Faraday Probe를 이용한 빔 이온 전류 밀도 계측
스테이지 이동에 따른 추력기와의 거리 변화 및 입자 흡입기의 사용 여부에 따른 빔이온 전류 측정값을 계측하여 차이 분석이 가능하다.
Retarding Potential Analyzer을 활용한 IDEF 계측
Retarding Potential Analyzer를 사용하여 빔의 이온 분포함수를 계측하고 측정 시 파워서플라이의 스텝 시퀀스를 사용자가 설정 할 수 있도록 구성되어 있다.
시험 데이터 자동 저장
각 시험 별 전압, 전류, 위치 등의 데이터를 자동으로 저장하고 데이터 기반 결과 그래프를 표시한다.
* 시스템 구성도
1. 시스템 구성
3축 스테이지를 이용하여 입자 흡입기 및 측정센서의 위치를 이동하고 원하는 사용자의 위치를 설정하여 측정 할 수 있도록 구성되어 있다. 시스템의 구성은 아래와 같다.
[시스템 구성]
1) 구동부
- 3축으로 구성된 스테이지를 구동하는 부분으로, 모터를 제어하여 Intake X축 및 센서 프로브의 Jig를 X, Y축으로 구동한다.
- 이를 통해 Faraday Cup, RPA, LP 센서의 위치에 따른 빔의 이온에너지를 계측할 수 있게 한다.
- 구동부는 진공전용 모터 및 모터 드라이버, 이를 구동시키는 모터 컨트롤러로 구성되어 있다.
2) 측정부
- FC, RPA 각 센서 의 측정값을 NI DAQ 장비를 통하여 데이터를 측정하는 역할을 수행한다.
- LP에 대한 데이터는 별도의 Wise Sigle Langmuir Probe Controller를 이용하여 측정한다.
- 측정부는 추력기의 이온 전류를 측정하는 Faraday Cup 센서 및 RPA 센서, cDAQ – 9171, NI-9208 D-Sub로 구성되어 있으며, 측정 회로는 다음과 같이 구성되어 있다.
[센서회로 구성도]
3) 제어부
- 전류측정 DAQ 장비를 이용하여 각 센서에 음전압 및 양전압을 인가하는 역할을 수행한다.
- 제어부는 Faraday Cup 센서에 음전압을 인가하는 1대의 PSW 160-7.2파워 서플라이와 RPA센서에 음전압을 인가하는 1대의 PSW 80-40.5 파워 서플라이, RPA센서의 Ion Retarding에 양전압을 인가하는 PSW 800-2.88 1대, 모든 파워서플라이 제어를 위한 TCP통신 허브로 이루어져 있다.
- 각 파워서플라이를 제어함으로써 실험에 필요한 전압을 인가하는 역할을 한다.
2. 소프트웨어 구성
[DATA Acquisition System 프로그램]
Data Acquisition System 프로그램은 다음의 기능을 제공한다.
- 각센서의 측정 값 Display
- Power Supply 제어 및 상태 확인
- 모터제어를 이용한 3축 스테이지 제어
- RPA 측정 시 파워서플라이 스텝 테스트
- 각 Test 결과 Data 저장
- 각 Test 결과 Graph 저장
- 추력기가 생성하는 플라즈마 상태의 이온 빔 에너지를 측정하는 장치로 빔의 이온 전류밀도를 센서와의 거리 및 입자흡입기의 사용여부에 따른 변화를 측정할 수 있다.
- 사용자가 원하는 스테이지의 위치를 저장하여 원 클릭으로 이동할 수 있다.
- 빔 이온 전류 밀도를 계측하기 위해 Faraday Probe를 활용하며, IDEF를 계측하기 위해 지연 전위 분석기(RPA, Retarding Potential Analyzer) 활용을 통해 플라즈마 빔에 대한 보다 많은 연구가 가능할 것으로 기대된다.