표제지
제출문
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 29
제1절 연구의 배경 29
제2절 보고서의 주요 내용 및 범위 33
제2장 원자분광용 모니터링 시스템 개발 37
제1절 시스템 설계 37
제2절 고융점용 원자화 장치 개발 40
가. 방사가열형 원자빔 발생장치 개발 40
나. 방사가열형 원자화 장치의 전원공급부 43
제3절 동위원소 모니터링용 챔버 개발 45
가. 시스템 설계 개념 45
나. 진공 시스템 45
다. 모니터링 시스템의 본 챔버 47
제4절 희토류 원소의 공명이온화 질량분석 연구 50
가. 사마리움의 단색 3단계 광이온화 연구 50
나. 사마리움의 2색 3광자 광이온화 연구 53
참고문헌 57
제3장 방사성 핵종 극미량 분석기술 개발 59
제1절 희귀동위원소 극미량 분석 기술 개발 59
가. 연구 배경 59
나. 희귀동위원소 분석장치의 설계 61
다. Kr 원소의 optogalvanic 분광학 연구 65
제2절 레이저 유도 플라즈마 분광분석 기술 개발 69
가. LIBS를 이용한 함석시료 및 아연합금중의 미량원소 분석 연구 69
나. Zircalloy중의 미량원소 분석 연구 79
제3절 희토류 원소의 현장분석용 글로우 방전 극미량 분석연구 90
가. Electrothermal vaporization을 이용한 글로우 방전 플라즈마 분석 기술 개발 90
나. 글로우 방전과 다이오드레이저 유도 포화분광학을 이용한 Rb의 고분해능 분광분석 연구 102
제4절 이온트랩을 이용한 미세입자의 극미량 분석 기술 개발 114
가. 미세입자 levitation 기술 개발 114
나. 실험 장치 및 방법 115
다. 연구 결과 118
참고문헌 130
제4장 핵물질 대기확산 원격 탐지기술 개발 137
제1절 이동형 원격대기분석 시스템의 개발 137
가. 시스템 설계개요 137
나. 이동형 라이다 시스템의 핵심부품의 설계 138
제2절 원격 후방산란 신호분석 165
가. 후방산란 신호의 종류와 분석 물질 165
나. DIAL 방법에 의한 라이다 시스템의 구현 166
다. Klett 방법을 이용한 대류권의 에어로졸 후방산란 계수측정 184
라. Nd:YAG 레이저를 이용한 라만 라이다 시스템의 구현 200
마. XeCl 레이저를 이용한 라만 라이다의 구현 212
참고문헌 233
제5장 결론 및 건의사항 237
제1절 결론 237
제2절 앞으로의 연구계획 및 건의사항 239
서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 241
표 2-1. 단색 3광자이온화를 이용하여 측정한 사마리움의... 54
표 2-2. 2색 3광자이온화 스펙트럼을 측정하여 얻은 사마륨... 56
표 3-1. 희귀동위원소들의 반감기 및 상대적 농도 60
표 3-2. Kr 동위원소의 종류 및 자연상태 존재비 68
표 3-3. Cu-He와 Cu-Ar 플라즈마의특성 비교표 72
표 3-4. NIST 아연합금 시료들의 농도 75
표 3-5. Zircalloy의 미량원소 분석에 사용된 실험 조건 79
표 3-6. Zircalloy의 주요 구성 원소들 84
표 3-7. Zircalloy에 존재하는 미량원소들의 종류, 농도 및... 89
표 3-8. 전열 증기화 장치에 공급된 전류의 증가에 따른 온도 변화 99
표 3-9. Rb D₂ 전이에 대한 nuclear hyperfine structure 110
표 3-10. 측정한 스펙트럼으로부터 얻은 Rb의 동위원소비 113
표 4-1. 이동형 라이다 시스템에서 사용중인 레이저의 파장 144
표 4-2. 이동형분석 장비의 크기 및 무게 154
표 4-3. 이산화황을 측정하기 위한 시스템의 사양 174
표 4-4. 에어로졸의 종류에 따른 후방산란 및 감쇄계수 196
표 4-5 수증기와 질소에 의한 라만 신호와 최대 측정거리 202
표 4-6. Nd:YAG 레이저를이용한 Raman 라이다... 204
그림 2-1. 동위원소 모니터링 시스템의 구성도 39
그림 2-2. Radiation heating형 원자화 장치의 구조도 42
그림 2-3. 모니터링 시스템용 진공챔버 및 진공장치 구성도 46
그림 2-4. 진공챔버 및 진공 시스템의 연결 구성도 49
그림 2-5. 사마리움의 단색 3광자 이온화 질량분석 스펙트럼 51
그림 2-6. 사마리움의 단색 3광자 이온화 스펙트럼 52
그림 2-7. 사마리움의 2색 3광자 광이온화 스펙트럼(1차 여기선:587.421nm) 55
그림 3-1. 희귀동위원소 극미량 분석장치의 구성도 62
그림 3-2. Kr 원자의 이온화 장치 구성도 64
그림 3-3. Kr 원자의 여러 가지 광이온화 구도 66
그림 3-4. Kr의 optogalvanic 스펙트럼 67
그림 3-5. 레이저 유도 플라즈마 분광 분석 장치의 구성도 70
그림 3-6. 아연합금 시료의 레이저 유도 분광 스펙트럼(410-430nm) 73
그림 3-7. 아연합금 시료의 레이저 유도 분광 스펙트럼(500-530nm) 74
그림 3-8. 아연합금 시료에 미량으로 존재하는 구리 원소의 검정 곡선 76
그림 3-9. 아연합금 시료에 미량으로 존재하는 마그네슘 원소의 검정곡선 77
그림 3-10. 아연합금시료에 존재하는 크롬 원소의 검정곡선 78
그림 3-11. 암석시료의 레이저 유도 분광 스펙트럼(270-310nm) 80
그림 3-12. 암석시료의 레이저 유도 분광 스펙트럼(370-410nm) 81
그림 3-13. 암석시료내에 존재하는 미량의 Ca 원소에 대한 검정곡선 82
그림 3-14. 암석시료내에 존재하는 미량의 Si 원소에 대한 검정곡선 83
그림 3-15. Zircalloy의 레이저유도 분광 스펙트럼(275-300nm) 85
그림 3-16. Zircalloy의 레이저유도 분광 스펙트럼(365-385nm) 86
그림 3-17. Zircalloy의 레이저유도 분광 스펙트럼(390-410nm) 87
그림 3-18. Zircalloy의 레이저유도 분광 스펙트럼(514-526nm) 88
그림 3-19. ETV를 이용한 글로우 방전쎌의 구성도... 93
그림 3-20. ETV-GD를 이용한 극미량 분석장치 구성도 95
그림 3-21. 납 시료 분광신호의 시간에 따른 크기변화 97
그림 3-22. Rb 원소 시료 분광 신호의 시감에 따른 크기 변화 98
그림 3-23. Yb 시료의 시간에 따른 분광신호 변화... 100
그림 3-24. 글로우 방전과 다이오드 레이저를 이용한 포화분광분석 장치의 구성도 103
그림 3-25. 글로우 방전쎌의 세부 구성도 105
그림 3-26. D₂ 전이에 대한 Rb의 에너지 준위 구조도 107
그림 3-27. Rb 표준용액(100ppb, 20µl)의 포화분광 스펙트럼 108
그림 3-28. Rb의 optogalvanic 스펙트럼 109
그림 3-29. Rb 원소의D₁ 전이선에 대한 에너지 준위 구성도 및 hyperfine structure 111
그림 3-30. Rb D₁ 전이선에 대한 포화분광 스펙트럼 112
그림 3-31. Microparticle levitation 실험장치의 구조도 116
그림 3-32. 트랩된 여러 가지 색소 입자의 형광 스펙트럼 121
그림 3-33. 트랩된 Rhodamine-6G와 Rhodamine-640 혼합 색소의 형광 스펙트럼 122
그림 3-34. 트랩된 Pyrromethane 입자의 농도에 따른 형광신호 변화 124
그림 3-35. NaNO₃와 Na₂SO₄ 입자의 라만 스펙트럼 125
그림 3-36. SO₂ 분자의 활성탄 흡작 장치 구조도 127
그림 3-37. 활성탄에 흡착된 SO₂ 분자의 농도에 따른 라만신호 변화 128
그림 3-38. 활성탄에 흡착된 SO₂ 분자의 농도에 따른 검정곡선 129
그림 4-1. 이동형 라이다 시스템에 사용된 색소레이저 141
그림 4-2. 각 레이저의 경로와 용도 145
그림 4-3. 두축 주사용 거울의 마운트 146
그림 4-4. 이산화질소를 측정에 사용한 간섭 필타 148
그림 4-5. Gate 신호의 의한 이득 변화 150
그림 4-6. DIAL용 스펙트럼 어날라이저 151
그림 4-7. 전체 시스템의 제어과정 153
그림 4-8. 이동형 시스템의 전체 구성도 156
그림 4-9. 전체 시스템의 이송전경 157
그림 4-10. 이동형 라이다 시스템을 이용한 실험장면 158
그림 4-11. 신호해석용 프로그램의 초기화면 159
그림 4-12. 데이터를 얻는 초기화면 161
그림 4-13. 계산을 위한 라이다신호의 전처리 화면 162
그림 4-14. Raman 라이다를 이용한 대기물질 분석 결과 164
그림 4-15. 이동형 시스템의 개략적 구성도 169
그림 4-16. DIAL에서 거리에 따른 미분 분해능 173
그림 4-17. 동일파장을 이용한 이산화황의 농도 측정... 175
그림 4-18. 이산화황을 측정하는 후방산란신호(KAERI) 177
그림 4-19. 이산화황을 측정하는 후방산란신호... 178
그림 4-20. 한국원자력연구소 주변에서 측정한 SO₂ 밀도 179
그림 4-21. 공단주변 굴뚝에서 측정한 SO₂ 밀도 180
그림 4-22(a) 단지역과 청정지역(강)의 이산화황의 밀도... 181
그림 4-22(b) KAERI 주변의 이산화질소의 배경 밀도 183
그림 4-23. 후방산란계수와 감쇄계수 계산에 사용된 에어로졸... 191
그림 4-24. 도시형 에어로졸에서 입자의 크기에... 192
그림 4-25. 도시형 에어로졸에서 입자의 크기에... 193
그림 4-26. 후방산란계수와 감쇄계수의 관계... 195
그림 4-27. 레이저의 에너지와 망원경의 크기조절에 의한 후방산란신호 197
그림 4-28. Klett 방법에 의한 맑은 날과 안개가 낀 날의... 199
그림 4-29. Nd:YAG 레이저를 이용한 오존 및 수증기 측정장치 203
그림 4-30. 흡수필타의 투과도 205
그림 4-31. Nd:YAG(266nm)에 의한 라만 신호 208
그림 4-32. 라만신호에 의해 계산된 오존 밀도 209
그림 4-33. 날씨 특성에 따른 수증기 밀도의 특성 210
그림 4-34. 구름에 의한 수증기 및 산소의 라만 신호 211
그림 4-35. AEF, H₂O, 그리고 N₂ 라만 채널에 사용된 간섭필터의... 218
그림 4-36. 라만 라이다 시스템의 개략적 구조 219
그림 4-37. 전형적인 라만 및 탄성산란신호 모양 223
그림 4-38. 고도에 따른 에어로졸의 감쇄계수 224
그림 4-39. 고도에 따른 후방산란계수 225
그림 4-40. 고도에 따른 라이다 비 226
그림 4-41. 고도에 따른 수증기 량 229
그림 4-42. 날짜에 따른 수직기 양의 수직 분포 231
그림 4-43. 날짜에 따른 에어로졸 후방산란 계수의 수직분포 232
사진 2-1. 모니터링 챔버의 내부구성 44
사진 2-2. 사중극자 이온트랩내의 트랩된 미세입자 120