KR101088110B1 - 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ｅｃｒ 이온원 시스템 - Google Patents

다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ｅｃｒ 이온원 시스템 Download PDF

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서창석
이광원
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진정태
장대식
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황철규
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한국수력원자력 주식회사
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Abstract

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.

Description

다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ＥＣＲ 이온원 시스템{ECR ion source system to extract multi-charged ion beam with high magnetic field structure}
본 발명은 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 이용한 이온원에 관한 것으로, 더 상세하게는, 여러 가지 원소들의 다가 이온빔을 높은 전류로 얻어내기 위한 다양한 특성들을 가지는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템에 관한 것이다.
종래, 핵물리 실험을 위한 중이온 가속기 또는 암의 치료를 위한 중입자 가속기들에 있어서, 높은 전류로 다양한 다가 이온빔을 만들어 내는 이온원은 장치 전체의 효율 및 성능을 결정하게 되는 매우 중요한 핵심부품이다.
이와 같이 다양한 원자들의 다가 이온을 만들어 낼 수 있는 방법들 중에는, 예를 들면, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 이온원을 이용하는 것이 가장 효과적이며, ECR 이온원은, 다른 대부분의 이온원들과 마찬가지로 이온이 만들어지는 플라즈마 생성부와 이온빔을 뽑아내는 인출부로 이루어져 있다.
여기서, ECR 이온원은, 특별히 다가 이온 생성을 목표로 하고 있으므로, 전자의 온도를 원자의 내곽층 전자의 전리 에너지까지 높이기 위해 플라즈마 발생에 전자 사이클로트론 공명 (ECR) 현상을 이용한다는 특징이 있다.
또한, 다가 이온은 가속기 설비의 증강 없이 입자의 가속에너지를 전하수에 단순 비례하거나 또는 제곱에 비례하여 높일 수 있는 경제적인 방편을 제공하며, 아울러, 다가 이온의 생성은 핵융합 플라즈마 내에서 다가 불순물의 거동을 이해한다거나 각종 다가 이온과 표면과의 상호작용을 연구하기 위해 이용되어 왔다.
즉, ECR 이온원은, 강력한 자장거울 구조를 이온원 내에 만들어 전자들을 이온원 내에 가두고 고주파 전자공명을 이용하여 전자들을 집중적으로 수 keV 이상 가열함으로써, 원자의 내각에 위치한 전자들까지 궤도에서 떼어낼 수 있고, 그것에 의해, 다가 이온화가 가능한 특징이 있다.
이와 같은 종래의 ECR 이온원 시스템의 예로서는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2010-22288호(2010.03.02. 공개)에 개시된 바와 같은 "이씨알 이온원을 위한 다층구조의 다극자장 발생장치"와 같은 것이 있다.
즉, 상기 특허문헌의 내용은, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 이용한 이온원에 대한 것으로, 더 상세하게는 중이온 선형가속기에서 다가 이온을 추출하기 위해 미러자기장을 형성하기 위한 다극자장 발생장치에 대한 것으로서, 기존의 다극자계 발생장치는 강력한 자장을 설계하기 위해 매우 복잡한 구조를 갖고 있어 일반적인 ECR 이온원에 적용하기에는 적절하지 않은 문제점이 있고, 또한, ECR 이온원에 적용되는 다극자계 발생장치는 여러 종류의 자화방향을 갖는 자석으로 이루어지고 외부 자계에 의해 영향을 받음에 따라 자신의 자화방향과 다른 자장에 의해 받는 자기 스트레스에 의해 자력이 점점 약해지는 문제점이 있어, 자기 스트레스에 의한 자력의 약화를 극복하기 위해 보자력이 강한 자석을 사용하게 되면 강한 자장이 형성되지 않는 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
이를 위해, 상기 특허문헌에 기재된 이씨알 이온원을 위한 다층구조의 다극자장 발생장치는, 다양한 종류의 자석을 마련하여 다층의 3중겹 구조로 이온원의 자석을 설계하고, 자석 내부의 자기 스트레스를 고려하여 보자력과 잔류자기가 다른 자석을 적절하게 배치하여 자력을 오랫동안 유지하면서도 강한 자장을 형성하는 ECR 이온원용 다극자장 발생장치를 제공하기 위해, 보자력과 잔류자기에 따라 분류된 적어도 3종류 이상의 영구자석으로 이루어지고, 상기 영구자석이 자기 스트레스의 강도에 따라 2층으로 배치된 다가 이온빔을 만들어내기 위한 ECR 이온원의 주요부품인 다극자장 발생장치를 개시하고 있다.
또한, 종래의 ECR 이온원 시스템의 다른 예로서, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0927995호(2009.11.16. 등록)에 개시된 바와 같은 "전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법"과 같은 것이 있다.
즉, 상기 특허문헌은, 엑스레이 이온원, 재료의 식각 장치, 가속기의 이온원 등으로써 요구되는 자기장이 정해졌을 때 이에 맞추어 최적화된 임의의 단면 형상을 갖는 전자석 또는 초전도 자석을 구현하여 이온을 제공하는 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 최소한의 체적으로 구성된 자석으로 요구되는 자기장을 발생시킴으로써 소형화를 실현하여 공간적으로 제한된 설치 장소에 적합하도록 하고, 이와 관련하여 냉각 장치에 소요되는 비용과 전자석 제작에 소요되는 비용에 대한 경제성을 확보하며, 요구되는 자기장 구배에 따라 단면 형상을 조절할 수 있도록 자석을 구성한 전자 맴돌이 공명 이온원 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이를 위해, 상기 특허문헌에 기재된 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법에서는, 자기장을 발생하는 자석을 포함하는 자석부, 플라즈마와 전자 맴돌이 공명으로 이온을 생성하는 이온화 챔버하우징부, 이온 생성을 위하여 이온화 챔버하우징부에 마이크로파를 주입하는 마이크로파 발생부, 생성된 이온을 처리하는 빔 집적 및 가이드 장치부를 포함하며, 상기 자석부는, 회전체이고 권취의 중심이 되는 권틀, 권틀을 복수 개의 구역으로 나누는 가변형 스페이서 및 가변형 스페이서에 의해 형성된 복수 개의 구역에 선재 또는 테이프로 권취되는 자석을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 특허문헌에 기재된 이온원은, 일반적으로 사용되는 1 가 이온을 만들어내는 이온원이므로, 높은 전자온도를 만들기 위한 강력한 다극의 정밀한 자장 구조를 만들 필요는 없는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같이, 다가 이온빔을 만들기 위한 ECR 이온원의 설계에서 가장 중요한 점은, 높은 에너지 전자들을 만들어내는 동시에 이온 및 전자들의 밀폐효율을 높이기 위해 강력한 거울자장 구조를 가져야 할 뿐만 아니라, 공명영역을 효율적으로 만들어 다가 이온화 효율을 높일 수 있는 자장구조를 가지도록 해야 한다는 점이며, 이를 위해, 현재, ECR 이온원의 자장을 만들기 위해 영구자석, 상전도 전자석, 초전도 전자석 등이 그 설계 목적에 맞추어 다양한 조합으로 채택되어 사용되고 있고, 또한, 이러한 조합은 전체 ECR 이온원 시스템의 모든 부품들에 반영되어 설계 및 제작되어야 한다.
따라서 상기한 바와 같이, 높은 에너지 전자들을 만들어내는 동시에 이온 및 전자들의 밀폐효율을 높이기 위해 강력한 거울자장 구조를 가질 뿐만 아니라, 공명영역을 효율적으로 만들어 다가 이온화 효율을 높일 수 있는 자장구조를 가지는 ECR 이온원을 제공할 수 있도록 하기 위해서는, 더 강력하고 효과적인 자장구조와 더 높은 전자온도의 ECR 플라즈마 발생 구조 및 더 효과적인 새로운 다가 이온빔 인출 시스템 및 이를 위한 다양한 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 따라서 본 발명은, 상전도 전자석과 영구자석을 사용한 ECR 이온원의 제작에 있어서 높은 다가이온빔 전류를 얻어내기 위해 더 강력하고 효과적인 자장구조와 더 높은 전자온도의 ECR 플라즈마 발생 구조, 그리고 효과적인 다가 이온빔 인출 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 여러 가지 원소들의 다가 이온빔을 높은 전류로 얻어내기 위한 다양한 특성들을 가지는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템에 있어서, ECR 플라즈마를 생성하여 마이크로 웨이브를 공급하는 ECR 이온원과, 원통형으로 형성되어 그 내부에 상기 ECR 이온원을 수용하는 ECR 용기와, 축자장을 형성하기 위한 전자석과, 6극 자장 성분을 형성하기 위한 6극 영구자석으로 구성된 자석뭉치와, 상기 ECR 용기와 상기 전자석을 절연하기 위한 고전압 절연구조와, 상기 ECR 이온원에서 생성된 이온을 인출하는 빔 인출부 및 질량분석부를 포함하여 구성되며, 상기 ECR 용기는, 전자 공명 및 하전입자 밀폐를 위해 상기 전자석의 내부에 배치되고, 원통형의 상기 ECR 용기 외피에 형성되는 냉각층을 포함하며, 상기 고전압 절연구조는, 상기 전자석과 상기 6극 영구자석 사이의 공간층에 단순 원통형의 절연층으로서 배치됨으로써 상기 냉각층과 함께 형성되지 않도록 하고, 그것에 의해, 제작과 조립이 용이하면서도 6극 자장의 효율을 극대화시키는 절연구조를 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템이 제공된다.
상기한 시스템은, 상기 전자석의 축자장용 솔레노이드(Solenoid) 코일을 양단과 중앙부의 세 부분으로 구성하고, 상기 중앙부의 코일의 전류를 가감하거나 방향을 바꿈으로써 축자장 형태를 조정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 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 한다.
또한, 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 한다.
아울러, 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 한다.
또한, 상기 자석뭉치를 구성하는 상기 6극 영구자석은, 상기 ECR 플라즈마 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 한다.
더욱이, 상기 ECR 플라즈마 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 한다.
또한, 상기 시스템은, 상기 전자석의 철심의 일부를 절단하여 그 사이에 상기 고전압 절연구조를 배치시킴으로써, 상기 ECR 플라즈마 용기, 상기 요크 구조, 상기 자석뭉치 및 고주파 부품의 일부가 고전압 전위에 위치하고, 나머지 부분은 모두 접지 전위에 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 시스템은, 상기 ECR 이온원에 마이크로 웨이브를 효과적으로 공급하기 위한 고주파 회로 및 상기 마이크로 웨이브를 차폐하기 위한 마이크로 웨이브 차폐구조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 빔인출부는, 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, 상기 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 한다.
또한, 상기 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 구성되어, 상기 클라이스트론 앰프로부터 상기 이온원까지 고주파 전력을 전송하는 고주파 시스템을 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 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 한다.
또, 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 이온원에 걸리는 가속전압을 접지로부터 절연하고 상기 고주파 전력이 밖으로 누설되는 것을 방지하여 작업자에게 해를 끼치는 일이 없도록 하는 동시에, 상기 고주파 전력이 상기 이온원에 원활히 전달되도록 하는 역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 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 한다.
여기서, 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 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에 비하여 더 강력하고 효과적인 자장구조와 더 높은 전자온도의 ECR 플라즈마 발생 구조를 가지는 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템이 제공된다.
따라서 본 발명에 따르면, 종래의 이온빔 인출 시스템에 비하여 보다 더 높은 수준의 다가 이온과 더 큰 전류의 이온빔을 얻어낼 수 있는 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단순한 절연구조를 통하여 비용이 절감되고, 그것에 의해 유지보수가 간편한 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하나의 이온원으로 다양한 원소의 다가 이온빔을 만들어 다양한 실험에 적용할 수 있도록 하는 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내고 있는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템에서 ECR 이온원의 자장구조를 만들어주는 자석뭉치들을 중심으로 진공용기와 빔인출부의 일부의 상세한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템에 의해 달성된 강력한 자장구조의 특성 중에서 축방향 자장값의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 4는 24개의 섹터로 조립된 6극 자석 4개가 조립되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 2차 전자 생성율을 높이기 위해 알루미늄과 스테인리스 스틸을 마찰 용접하여 이루어지는 수냉식 ECR 이온원 용기의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 다양한 다가 원소들의 빔을 인출하기 위한 정전렌즈를 포함하는 이동형 빔 인출 전극시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 이온원에 고주파 에너지를 공급하기 위한 고주파 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 다가 이온빔 인출을 위한 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
즉, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템은, 더 강력하고 효과적인 자장구조를 만들어내기 위해 진공용기 내의 요크 체적을 최대화하여 전자석에 의한 축방향 자장이 최대 1.7T 이상 되도록 하였고, 또한, 전자석에 의한 자기 스트레스를 감안한 설계에 의해 반경 방향 자장 용기벽 위치에서 최대 1.2T 이상을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 플라즈마 용기의 공간 효율성과 자기거울 비가 극대화 되도록, 트림 코일 양 측면에 있는 원판형 철심(Yoke)의 두께를 조정하여 장치의 중심인 6극 영구자석의 중앙에 자기거울의 극소자장(Minimum-B)점을 형성시킨 솔레노이드 전자석을 구성하였고, 이 트림 코일 전류의 미세조정으로 체적공명영역(Volumetric resonance region)을 형성할 수 있도록 하였다.
아울러, 더 높은 전자온도의 ECR 플라즈마 발생구조를 만들기 위해, 본 발명은, 이차 전자 생성율을 높이기 위해 6극 자석 부분은 알루미늄으로 용기를 만들고 양쪽으로는 스테인리스강 슬리브 및 플랜지를 접합하여 제작하고, 알루미늄 원통에 냉각수 회로를 구성한 ECR 플라즈마 용기를 구현하였고, ECR 플라즈마에 마이크로 웨이브를 효과적으로 공급하기 위한 고주파 회로와, 차폐 및 절연구조를 가지는 고주파 공급시스템을 구성하였다.
또, 효과적인 다가 이온빔 인출을 위해, 본 발명은, 원통형의 플라즈마 용기 외피에 형성될 냉각층에 절연층이 함께 형성되지 않도록 하고, 외곽 솔레노이드 전자석과 6극 영구자석 사이의 공간층에 단순 원통형의 절연층을 배치함으로써, 제작과 조립이 용이하면서도 6극 자장의 효율을 극대화시키는 절연구조를 구현하였고, 다가 이온빔의 효과적인 인출을 위해 이동형 빔인출 전극구조 및 이온빔 렌즈를 구성하였으며, 다가 이온빔을 효과적으로 인출하기 위한 제어 시스템 및 모든 센서와 구동기를 리눅스상에서 EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)를 통하여 제어하는 시스템을 구성하였다.
계속해서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명을 적용하여 완성된 ECR 이온원의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내고 있다.
즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템(10)은, ECR 플라즈마를 생성하여 마이크로 웨이브를 공급하는 ECR 이온원(11)과, ECR 이온원(11)을 수용하는 ECR 용기(12)와, 6극 영구자석으로 구성된 자석뭉치(14)와, ECR 용기(12) 및 자석뭉치(14)가 내측에 설치되는 전자석(13)과, 각 부품들을 절연하기 위한 고전압 절연구조(15)와, ECR 이온원(11)에서 생성된 이온을 인출하는 빔 인출부(16) 및 질량분석부(도시하지 않음)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, ECR 플라즈마가 만들어지는 ECR 이온원(11) 부분은, 전자 공명과 하전입자 밀폐라는 두 가지 기능이 잘 실현될 수 있도록, 6극 자장 성분을 형성해 주는 6극 영구자석으로 구성된 자석뭉치(14)와 축자장을 만들어 주는 전자석(13) 내부에 배치되어 있다.
따라서 이들 두 자장 성분이 결합됨으로써, ECR 용기(12)의 양 끝단과 용기의 벽 근처에서는 강한 미러 자장이 형성되고, ECR 용기(12) 내부에서는 극소 자장이 형성되어, 전자와 이온의 밀폐시간을 충분히 유지시키도록 구성되어 있다.
또한, 극소자장 부분을 얼마큼 편평하게 만들 것인지에 따라 공명영역이 타원체 외피에 국한되어 표면 플라즈마(surface plasma)를 형성하거나, 타원체 전체로 퍼져 소위 체적 플라즈마(volume plasma)를 만들 수 있다.
이를 위해, 본 발명은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 축자장용 솔레노이드(Solenoid) 코일(21)을 양단과 중앙부의 세 부분으로 구성하고 있고, 여기서, 중앙부의 코일뭉치의 전류를 가감하거나 방향을 바꿈으로써 축자장 형태를 조정할 수 있다.
아울러, 전자석(13)의 요크 구조는, 자기거울비가 목표치에 도달하도록, 필요한 최소의 개구부만 남기고 ECR 플라즈마 용기(12) 내부에도 요크 구조를 삽입하여 자장구조를 극대화하였으며, 여기서, 상기한 요크 구조는, 6극 영구자석을 고정하는 6극 고정요크(hexapole fixing yoke)(22) 및 ECR 용기(12)를 고정하는 챔버 요크(chamber yoke)(23)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 요크 구조는, 외곽 솔레노이드 전자석(13)과 연속되는 자기회로에서 자기저항(Magnetic reluctance)이 최소화 되도록 형상을 최적화함으로써, 트림 코일 전류의 미세조정에 의한 14GHz 체적공명영역(Volumetric resonance region)의 형성이 가능하게 된다.
아울러, ECR 용기(12)는, 후술하는 바와 같이, 원통형으로 형성되어 그 외피에 형성되는 냉각층을 포함하며, 또한, 고전압 절연구조(15)는, 이러한 냉각층과 함께 형성되지 않도록, 전자석(13)과 6극 영구자석으로 구성된 자석뭉치(14) 사이의 공간층에 단순 원통형의 절연층으로서 형성된다.
따라서 그것에 의해, 제작과 조립이 용이하면서도 6극 자장의 효율을 극대화시키는 절연구조를 가지도록 ECR 이온원을 구성할 수 있다.
아울러, ECR 용기(12)의 공간 효율성과 자기거울비가 극대화 되도록, 트림 코일 양 측면에 있는 원판형 철심(Yoke)의 두께를 조정하여 장치의 중심인 6극 영구자석의 중앙에 자기거울의 극소자장(Minimum-B)점을 형성시킬 수 있다.
계속해서, 도 3은 상기한 바와 같은 과정으로 설계된 요크 및 아이언 플러그(Iron plug)를 포함하는 솔레노이드 전자석의 주요 설계규격과 Q-Field로 계산한 축방향 자장(Bz)의 분포를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 고주파 입사부분은 1.7T이고, 빔 인출부분은 1.1T의 자장값을 가진다.
또한, 도 4는 6극 자석으로 구성된 자석뭉치(14)의 구조를 나타내는 도면이며, 도 4에 있어서, 6극 자석은 ECR 플라즈마 용기(12) 외경과 전자석(13)의 내경에 꼭 맞도록 형성된 원통 형태를 가지고, 90도, -90도, 45도, -45도, 180도로 자화방향을 다르게 하여 가공된 45H 급의 Nd 영구자석 조각 24섹터들을 모아서 할박흐(Halbach)형으로 형성되며, 축방향의 강력한 자장 스트레스에 견딜 수 있도록 보자력 특성이 다른 축방향의 4쪽의 6극 자석들을 직렬로 연결하여 구성되어 있다.
또한, ECR 플라즈마 용기(12)는, 고온, 고밀도의 ECR 플라즈마가 용이하게 만들어질 수 있도록 초고진공 환경을 제공하는 원통형 용기로서, 6극 자장 감쇠를 최대한 피하기 위해 가능하면 두께를 줄이고, 자석이 원통홈 내부에 밀착되도록 설치되므로, 플라즈마 및 고주파 가열에 의한 열이 용기 밖으로 전달되어 6극 자석을 손상시키지 않도록 냉각이 필요하게 된다.
아울러, 이러한 냉각은 용기 자신의 변형을 피하기 위해서도 필수적이며, 또한, ECR 플라즈마 이온 밀폐시간을 길게 만들어 큰 다가 이온 생성률을 얻기 위해서는 플라즈마 전위를 낮추어 주어야 하며, 이와 같은 목적으로 전자 손실을 억제하고 외부에서 추가로 전자를 공급하는 것이 필수적인 것으로 알려져 있다.
이와 같이 2차 전자의 생성률을 높이기 위해, 본 발명에서는, 6극 자석 부분은 알루미늄으로 용기를 만들고, 양쪽으로는 스테인리스강 슬리브 및 플랜지를 접합하며, 알루미늄 원통에 냉각수 관로를 형성하는 방법을 적용하였다.
즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 스테인리스강과 알루미늄을 마찰 압접 방법을 사용하여 접합하고, 원통의 바깥쪽에 축방향으로 홈을 내고 그 위에 얇은 스테인리스강 덮개(51)를 씌워 냉각관로를 만든 후, 스테인리스강 덮개(51)를 알루미늄 양편의 스테인리스강 슬리브(52)에 용접하여 냉각관로를 구성한다.
따라서 상기한 바와 같이, 2차 전자 생성률이 높은 알루미늄을 ECR 플라즈마 발생 용기 재료로 사용하여, 충분한 냉각관로를 형성하면서도 기계적인 강도를 유지하는 동시에, 진공 부품들이 신뢰성 있고 편리하게 연결되도록 구성할 수 있다.
또한, 이온빔은 양전하를 띠고 있어 음전위 쪽으로 인출 및 가속되므로, 가속전극을 음(-)전위로 하거나 플라즈마 쪽을 양(+)전위로 할 수 있는데, 후자 쪽이 고전압으로 유지하는 범위를 최소화하는데 더욱 바람직하다.
여기서, 6극 영구자석은 용기와 한 몸체를 이루고 있어 어차피 분리가 불가능하므로, 용기와 같이 고전압 전위에 놓인다.
따라서 본 발명에서는, 도 2에 나타낸 절연구조와 같이, 전자석 철심의 일부도 잘라서 그 사이에 절연구조를 배치시킴으로써 단순한 절연구조를 실현하였다.
이러한 구조에 의해, ECR 플라즈마 용기(12), 내부 요크 구조(22, 23), 6극 자석뭉치(14), 고주파 부품 일부가 고전압 전위에 위치하고, 나머지 부분은 모두 접지 전위에 있게 된다.
즉, 전자석(13)의 몸체는 바깥 부분이 접지되어 있고 고전압인 안쪽 부분과는 절연되어 있지만, 구조적으로는 안쪽의 부품들과 일체화되어 있으며, 가장 견고하고 무거운 부품으로서 ECR 이온원 전체 시스템을 일정한 위치와 형태로 유지하는 기본 골격이 된다.
이와 같이 하여 구성된 이온원에서 생성된 이온은 플라즈마 전극에 뚫린 직경 8mm의 구멍을 통해 인출되고, 1단 가속전극에 의해 최대 50kV까지 가속된다.
또한, 이온원에서 인출된 빔은 정전렌즈를 거쳐 집속되고, 휨자석을 통과하면서 필요한 이온을 분리한다.
도 6은 빔인출 전압을 조정하고, 다양한 빔종류에 대한 실험을 수행할 때 전극의 간극 조정에 의해 최적의 빔인출을 수행할 수 있도록 간극조정이 가능한 빔 인출 시스템으로서 구성된 빔 인출부(16)의 구성을 나타내고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 빔 인출부(16)는, 플라즈마를 수용하는 플라즈마 챔버(plasma chamber)(61)와, 이온빔이 인출되는 빔 인출 그리드(beam extraction grid)(62)와, 외부와의 절연을 위한 고전압 절연부(high voltage insulator)(63)와, 이온빔을 집속하기 위한 정전렌즈(electrostatic lens)(64)와 빔 진단 챔버(beam diagnotic chamber)(65) 및 인출 간격을 조절하기 위한 인출 갭 컨트롤러(extraction gap controller)(66)를 포함하여 구성된다.
도 6에 있어서, 정전렌즈는(64) 아인젤 렌즈(Einzel lens)로 구성되며, 도 6에 나타낸 바와 같이 이러한 정전렌즈(64)를 구동부에 포함시킴으로써, 빔 인출 조건을 효과적으로 조절할 수 있다.
아울러, 본 발명은, ECR 이온원(11)에 마이크로 웨이브를 효과적으로 공급하기 위한 고주파 회로 및 마이크로 웨이브를 차폐하기 위한 마이크로 웨이브 차폐구조를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
계속해서, 도 7은 마이크로 웨이브 공급원인 클라이스트론 앰프(klystron amplifier)로부터 이온원(Ion source)까지 고주파 전력을 전송하는 고주파 시스템의 구성도를 나타내고 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기한 고주파 시스템(70)의 구성은, 고주파 스위치(71), 제 1 의사부하(dummy load-1)(72), 서큘레이터(circulator)(73), 제 2 의사부하(dummy load-2)(74), 방향성 결합기(directional coupler)(75), 파워센서(power sensor)(76), 튜너(tuner)(77), dc 브레이커(dc breaker)(78) 그리고 기본적인 도파관 부품과 진공 윈도우(vacuum window) 및 런처(launcher) 등으로 구성된다.
여기서, 방향성 결합기(75) 후단의 튜너(77)는, 스크류(screw)를 조정하여 고주파 파워센서(76)에 의해 측정된 반사전력이 최소가 되도록 함으로써, 최적의 매칭(matching)을 구현하게 된다.
또한, dc 브레이커(DC breaker)는, 이온원에 걸리는 가속전압을 접지로부터 절연하고 고주파 전력이 밖으로 누설되는 것을 방지하여 작업자에게 해를 끼치는 일이 없도록 하면서, 고주파 전력이 이온원에 원활히 전달되도록 하는 역할을 하도록 하는 것으로, 1mm 두께의 테플론 필름(Teflon film)과, 고주파 차폐홈을 가지는 도체 디스크(disc)를 하나의 모듈로 하여 이를 여러 층으로 적층하는 구조로 구성된다.
또한, 전체적인 ECR 이온원 시스템은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 리눅스 상에서 EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)를 통하여 제어하는 시스템으로 운전되는데, 특히, 다가 이온빔을 효과적으로 인출하기 위해 빔인출 전극전류, 빔 전류, 정전렌즈 전류, 전자석 렌즈 전류 등을 포함하여 전극 간격을 조정할 수 있도록 구성된다.
더 상세하게는, 도 8은 제어대상이 되는 센서와 그 구동기가 직접 연결되는 인터페이스의 하드웨어 구성 및 제어구조를 나타낸 것으로, 도 8에 있어서 ecrMio(ecr Multifunction Input/Output module)는 MicroChip사의 pic 컨트롤러를 기반으로 하여 Master와 slave로 구성된다.
또한, 자체 컨트롤러를 가지지 않은 전원공급기(power supply) 및 그 밖의 온도 모니터링 장치 등은 ecrMIO를 통해 모니터 및 제어를 수행한다.
아울러, 자체 컨트롤러를 가지는 클라이스트론 고전력 증폭기(Klystron High Power Amplifier) 등은 제공된 프로토콜을 이용하여 소프트웨어 드라이버를 작성하고, 그것에 의해 구동된다.
즉, 상기 시스템은, 상기한 시스템 전체를 EPICS을 이용하여 통합 운전하는 시스템으로서 구성된다.
여기서, 주요 운전변수는, 전자석 전류, 고주파 입력 및 기체 유량으로 하고, 성능 파라미터는, X선 스펙트럼, 가시광 세기 및 빔 전류 값으로 함으로써, 어떠한 운전변수의 조합에서도 특정 이온에 대하여 가장 최대의 빔 전류값을 얻을 수 있도록 구성할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에 비하여 더 강력하고 효과적인 자장구조와 더 높은 전자온도의 ECR 플라즈마 발생구조를 가지는 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공할 수 있으며, 그것에 의해, 종래의 이온빔 인출 시스템보다 더 높은 수준의 다가 이온과 더 큰 전류의 이온빔을 얻어낼 수 있고, 또한, 단순한 절연구조를 통하여 비용이 절감되며, 유지보수가 간편한 동시에, 하나의 이온원으로 다양한 원소의 다가 이온빔을 만들어 다양한 실험에 적용할 수 있도록 하는 새로운 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템을 제공할 수 있다.
이상 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 다가 이온빔 인출을 위한 강자장 ECR 이온원 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. ECR 이온원 시스템 11. ECR 이온원
12. ECR 용기 13. 전자석
14. 자석뭉치 15. 고전압 절연구조
16. 빔 인출부 21. 솔레노이드 코일
22. 6극 고정요크 23. 챔버 요크
51. 스테인리스강 덮개 52. 스테인리스강 슬리브
61. 플라즈마 챔버 62. 빔 인출 그리드
63. 고전압 절연부 64. 정전렌즈
65. 빔 진단 챔버 66. 인출 갭 컨트롤러
70. 고주파 시스템 71. 고주파 스위치
72. 제 1 의사부하 73. 서큘레이터
74. 제 2 의사부하 75. 방향성 결합기
76. 파워센서 77. 튜너
78. dc 브레이커

Claims (15)

  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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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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