채널링분석을 위한 시료 방향제어장치 설치 및 개인용컴퓨터를 이용한 제어프로그램의 개발


홍완, 김영석, 김준곤, 김기동, 우형주, 김낙배
한국자원연구소

고에너지로 가속된 이온을 이용한 분석법 중 하나인 채널링 분석법은 결정의 결함정량 및 축방향을 확인하는 수단으로 많이 사용된다. 채널링 분석에서는 시료의 각도를 결정의 채널폭이 측정가능할 정도의 정확도로 결정하고 각도주사(scanning)할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 360도 회전이 가능한 두개의 축과 변위가 45 도인 축 하나 등 총 3개의 회전축을 갖는 고니오메터를 표적함 중앙에 설치하고 이를 진공밖에서 개인용컴퓨터를 이용하여 제어함으로써, 이온빔을 조사하면서 시료의 채널을 찾고, 찾은 채널축을 중심으로 각도주사할 수 있는 장치와 제어프로그램을 제작하였다.
고니오메터는 표적함의 중앙에 설치하고 세개의 회전축이 한점에서 일치하도록 정렬하였다. 또한 회전축이 이온빔과 이루는 각도를 측정하여 빔에 대한 시료지지면의 각도를 확인하였다.
고니오메터는 각 회전축에 연결된 3개의 스텝모터로 구동하며, 스텝모터들은 RS232C 포트를 내장하고 있는 콘트롤러에 의해 제어된다. 콘트롤러의 RS232C 포트를 PC에 연결함으로써 고니오메터를 PC로 원격제어 할 수 있도록 하였다. 제어프로그램은 LabView 를 이용하여 구성하였으며, 이 프로그램을 이용하여 고니오메터의 세개의 축에 대한 통신속도, 구동모터의 회전속도, 회전가속도, 그리고 변위를 각각 제어가능하다. 이 때 작동변위를 최종목표점의 절대위치와 현위치에 대한 상대위치 중에서 선택하여 설정할 수 있도록 하였다. 구동 후에는 현재의 위치와 설정치를 비교하여 화면에 보여줌으로써, 오동작이 발생했을 때나 큰 변위를 이동하였을 때 발생할 수 있는 설정치와 실제위치의 차이를 바로 확인할 수 있도록 하였다.
실리콘웨이퍼를 이용하여 제작된 시스템의 성능을 조사하였다. 2.4 MeV He 을 이용하여 10도로 tilt 된 {100}면의 polar plot 을 측정하였다. 그 결과 각 채널의 위치를 확인할 수 있었으며, 이 중 {110} planar 채널의 FWHM 은 1.48도 이었다.

제 22회 한국분석학회, 강릉대학, 1999. 5. 14-15.


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