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전자오븐을 이용한 간편하고 연속적인 마이크로파 발생 장치 개발
권기청(Gi-Chung Kwon),김재현(Jayhyun Kim),김정희(Junghee Kim),이효석(Hyo-Suk Yi),전상진(Sang-Jean Jeon),허승희(Songwhe Huh),최원호(W. Choe) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.3
KAIST-TOKAMAK에서 재현성이 좋은 저항가열 플라즈마를 발생시키는데 필요한 전이온화(pre-ionization)에 응용하기 위해 2.45 ㎓ 마그네트론을 사용하여 간편한 마이크로파 발생장치를 개발하였다. 장치에 사용한 마그네트론은 출력 500 W, 주파수 2.45 ㎓이며, 일반적인 가정용 전자오븐(microwave oven)에 사용된다. 기존의 가정용 마그네트론은 음극(cathode)과 양극(anode)사이에 걸리는 고전압이 60 ㎐의 주기를 갖기 때문에 약 16 ㎳ 마다 약 8 ㎳ 동안만 주기적으로 마이크로파를 발생한다. 이 마그네트론을 사용하여 토카막 전이온화에 충분할 정도로 연속적으로 발생되는 마이크로파를 얻기 위해서 음극과 양극사이에 개량된 회로로 리플전압이 작은 DC 고전압(5㎸, 1 A)을 인가하였다. 본 논문에서는 주기적으로 생성ㆍ소멸하는 ECH 플라즈마와 연속적인 ECH 플라즈마를 발생시켜 랑뮈어탐침과 광증배관(PMT)을 이용한 이온 포화전류와 H_α 방출(emission)을 측정하여 마이크로파 발생장치의 특정을 조사하였다. In order to utilize as a pre-ionization means for reproducible ohmic plasma on KAIST-TOKAMAK, a simple, safe, economical and continuous microwave source has been developed using a home kitchen microwave oven. The magnetron used in the study can provide 500 W of power at 2.45 ㎓. A conventional magnetron in a home kitchen microwave oven generates microwave for 8 ㎳ at every 16 ms periodically due to the periodic (60 ㎐) high voltage applied to the magnetron cathote. In order to generate continuous microwave which is suitable for tokamak pre-ionization, the magnetron operation circuit has been modified using a DC high voltage (5 ㎸, 1 A) power supply. It provides high-voltage with small ripple for magnetron cathode bias. Using the developed magnetron system, electron cyclotron resonace heated (ECH) plasmas were produced and the characteristics of the system were studied by diagnosing the ECH plasma using Langmuir probe and H_α emission diagnostics.
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