Frequency Map Analysis를 통한 전자 저장링에서의 공명효과 연구

황지광,김은산 한국물리학회 2011 새물리 Vol.61 No.2

A frequency map analysis (FMA) is used to investigate the nonlinear effects in an electron storage ring. For the FMA, we observed the tune shifts caused by dipole magnets, quadrupoles magnets and sextupole magnets. The electron has a large amplitude when the tune is across resonance lines. In that case, the electron was lost at a chamber wall. We investigated the nonlinear effects in the Pohang Light Source-II, which is an upgrade project of a 3-GeV storage ring that has a 5.8-nm-rad emittance. PLS-II has 6.8-m-long and 3.7-m-long straight sections in one cell for installation of insertion devices. In this paper, we discuss resonance effects in the PLS-II. Frequency map analysis(FMA)은 전자 저장링에서의 공명에 의한 비선형효과들을 연구하기 위해서 주로 사용되는 방법으로 저장링에 입사된 전자번치의 초기 진폭에 따라 이극 및 사극, 육극 자석등에 의해 발생하는비선형 효과에 의한 튠 변동의 조사를 통해 분석된다. 베타트론 튠이변동되면서 공명을 일으키게 되면 갑작스럽게 큰 튠 변동이 발생하며이런 경우 전자 번치는 큰 진폭을 가지게 되어 챔버 벽에 부딪혀 전자의손실이 발생하게 될 확률이 높아진다. 우리는 12개의 긴 직선 구간 및12개의 짧은 직선구간을 가지도록 설계되고 있는 포항 방사광가속기(PLS-II)에서의 이러한 효과를 조사하였다. PLS-II는 281.82m의길이에 5.8nm-rad 에미턴스를 가지는 3 GeV 전자링이며 총 12개의 셀로구성되어 있고 한 셀 당 2개의 이극자석 및 4개의 사극자석, 4개의육극자석으로 구성되어 있다. 이 논문에서는 PLS-II에서의 공명효과들을조사하여 논의하였다.

국립 암 센터 치료용 가속기를 위한 빔라인의 광학계 연구

황지광,김은산,이세병,황왕신,현상헌 한국물리학회 2013 새물리 Vol.63 No.4

The proton accelerator which was constructed in 2007 at the NCC (National Cancel Center) consists of an ion source for high-intensity proton beams, a cyclotron for acceleration of the proton beam produced by the ion source up to 230 MeV, an energy degrader to decrease the energy of the proton beams to provide the required energy, an energy selection section to decrease the energy spread, a beam transport line for the transport of the beam to the gantry, and a gantry for adjusting the beam distribution so as to be suitable for treatment. A high-stability proton accelerator is required for cancel therapy. If high-stability beams are to be achieved,the beams must have an accurate energy, a small energy spread and a small beam size at exit of the gantry. To achieve a high-stability beam,we investigated of the specifications for a beam line which consisted of a quadrupole and a dipole magnet, and we simulated the design of the beam line that could produce a round beam with a beam size of 2 mm rms at the exit of the gantry. 암 치료를 목적으로 2007년 완공된 국립 암센터의 치료용 양성자가속기는 양성자를 만들어내는 이온원과 이온원에서 발생된 양성자를 230MeV의 에너지까지 가속시키는 사이클로트론, 가속된 양성자의 에너지를원하는 에너지로 만들기위한 에너지 감속재 (Degrader), 빔의 에너지퍼짐도를 줄이기 위한 에너지 선택구간, 낮은 에너지 퍼짐도를 가지는양성자 빔을 갠트리 (Gantry)까지 전송해주는 빔 전송라인, 전송 된양성자 빔을 치료의 목적에 알맞게 해주는 갠트리구간 등으로 이루어져있다. 이러한 가속기에서 만들어진 양성자 빔을 환자에게 조사하여 암치료에 이용하기 위해서는 높은 안정성이 요구된다. 빔의 높은 안정성을얻기 위해서는 발생되는 양성자 빔 에너지를 정확하게 알아야하며 동시에낮은 에너지 퍼짐도를 가지져야 하고, 갠트리의 출구에서 가능한 작은 빔사이즈를 만드는 것이 좋다. 우리는 앞에서 말한 빔의 높은 안정성을성취하기 위하여 갠트리 최종단에서 가능한 작은 사이즈를 가지는 양성자빔 생산을 위한 양성자 가속기의 빔 라인의 사극자석 및 이극자석이만들어 내는 광학적 특성의 조사와 이를 이론적으로 설명하기위한시뮬레이션을 수행하여 갠트리 최종단에서 2 mm rms 빔 사이즈를 가지는원형 빔을 생성 할 수 있는 광학 격자를 설계하였다.

Design study of an in-flight projectile fragment separator for rare isotope beams

황지광,Eun-San Kim,Kichiji Hatanaka 한국물리학회 2013 Current Applied Physics Vol.13 No.1

Radioactive isotope(RI) beams are used to investigate the characteristics of unstable nuclei. Fragment separators, which have large angular and energy acceptances, were required to obtain high RI beam intensity. Careful design is required due to the large high order aberrations induced by the large aperture magnets, which are used to collect rare isotopes obtained from a high energy primary heavy-ion beam hitting a target [1]. In our design study, a high energy 12C primary beam was used to produce neutron rich medium mass heavy ions such as 9Li. Mirror symmetric optics provides smaller high order aberration and thus a design study of a mirror symmetric in-flight projectile fragment separator was performed to obtain large angular and energy acceptances. We investigated the optimal material and thickness of the target for the production of a 9Li beam. Based on the simulation, a beryllium target was selected to give a large yield with a smaller energy spread of the secondary beam. We also investigated the optimal thickness of the aluminum energy degrader. The selections of the target material and thickness were investigated by using the code LISEþþ. After optimization of the material and the thickness of the target, we performed a design study of the optics of the in-flight separator for a high resolution with high acceptance. The designed optics of the inflight separator consists of the four normal conducting quadrupole triplets, three sextupoles and two normal conducting dipoles. The horizontal and vertical angular acceptances of the designed separator are 40 mrad and 70 mrad, respectively. The separator has a mass resolution of 640 when the object size is taken to be 1 mm. The correction of the second order aberration in the designed optics was performed by three sextupole magnets. The path length of the designed separator is 20.183 m. The optics design and the high order aberrations were investigated by using the code ORBIT.

원전 폐수지내 방사성 핵종 분석을 위한 시료전처리 방법 비교 평가

오심온,황재식,최광순,구난영,안홍주,지광용 한국방사성폐기물학회 2016 한국방사성폐기물학회 학술논문요약집 Vol.2016 No.10

제3차 소비자정책 기본계획 수립연구

배순영,황미진,지광석 한국소비자원 2014 정책연구보고서 Vol.- No.-

Effects of the Resistive Wall Impedance in the PLS-II Storage Ring

이수연,황지광,김은산 한국물리학회 2010 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.56 No.61

We estimate the resistive wall impedance of the elliptical vacuum chamber that is made of alu-minum and the growth rate of coupled-bunch instabilities in the Pohang Light Source-II (PLS-II). The beam energy, circumference, and beam current of the PLS-II storage ring are 3 GeV, 281.82m, and 400 mA, respectively. The beam interacts electromagnetically with the surroundings of the vacuum chamber with a small vertical height. As a result, the beam may become unstable due to the resistive wall impedance. Thus, the impedance affects the beam instability in a low-emittance ring. The resistive wall impedance of the aluminum vacuum chamber in the PLS-II is thought to induce transverse coupled-bunch instabilities and requires a transverse feedback system to suppress the beam instability. In this case, the chamber is assumed to be a perfect conductor and to have a cylindrical shape.

산성매질에서 수소라디칼에 의한 우라닐이온의 환원반응

연제원,황재식,정용주,김원호,지광용 한국방사성폐기물학회 2007 한국방사성폐기물학회 학술논문요약집 Vol.5 No.1

저-에미턴스 및 낮은 전자 손실을 위한 빔 입사기 연구

김혜진,황지광,김은산 한국물리학회 2011 새물리 Vol.61 No.2

전자 가속기에서 전자를 발생시키는 장치는 크게 열전자총과광전자총으로 분류 할 수 있다. 열전자총은 백열전구의 원리와 비슷하게코일에 고전압을 걸어주어 발생하는 고열에 의해 전자를 발생시키는장치이고 광전자총은 레이저에서 만들어진 빛을 음극에 입사시켜광전효과를 통해 전자를 발생시키는 장치이다. 일반적으로 열전자총은광전자총에 비해 상대적으로 높은 열-에미턴스를 가진다. 하지만광전자총의 경우엔 최근 레이저의 발달로 많이 연구되고 있긴 하지만일반적으로 현존하는 많은 가속기들은 전자의 발생을 위해 열전자총을이용하고 있다. 우리는 200ps 길이의 전자번치를 발생시키는 열전자총과솔레노이드 및 Pre-번쳐와 번쳐 등으로 구성된 입사장치에서 저-에미턴스및 낮은 전자 손실을 가지는 격자를 설계 및 연구하였다. 우리가 연구한입사장치의 솔레노이드코일은 열 에미턴스를 보정해주고, Pre번쳐 및번쳐는 번치를 만들어주고, 고조파 가속관은 번치를 가속하여주는 역활을한다. 저-에미턴스 및 높은 전송률을 가지는 포항가속기의 빔 입사장치연구를 위해 우리는 열 전자총과 번쳐 및 솔레노이드, 코일, 2개의가속관의 최적화를 연구하였다. Electron gun systems that produce electrons can be classified as thermal cathode guns and photocathode guns. The principal for the production of electrons by the thermal cathode gun is similar to that for the bulb of an electric lamp in that the coil in the gun is heated by a high voltage and generates elelctrons. The photocathode gun generates electrons through the photoelectric effect generated by a laser beam incident at the cathode. The thermal gun has a larger thermal emittance than the photocathode gun. The thermal gun produces electrons for 200 ps, and a solenoid coil compensates for the thermal emittance. A pre-buncher and a buncher produce the bunch, and two RF cavities accelerate the bunch to an energy of 110MeV. For the low-emittance high-gain injector system in the Pohang Light Source, we optimized the parameters of the components, which consist of a thermal-gun, a solenoid coil, a pre-buncher, a buncher and RF cavities, to achieve a high gain of electrons and a smaller emittance at the exit of the injector.

Two-dimensional SR Interferometer for PLS-II

김창범,황일문,최효진,박성주,Jung-Yun Huang,박용운,고인수,류진영,황지광 한국물리학회 2011 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.58 No.4

A synchrotron radiation (SR) interferometer was used for beam size measurements at the Pohang Light Source (PLS). It was an one-dimensional (1D) interferometer, and the horizontal beam size was only available for real time measurements of the user service. In the PLS upgrade project (PLS-II), a 2D interferometer was tried for simultaneous measurements of the horizontal and the vertical beam sizes. Various sizes of the 2D slits were tried to find an optimum condition by considering the SR characteristics and the instrument’s limitations. Measurement results of the beam size were cross-checked in three different ways and showed good agreements with each other. After optimization, the measurement accuracy of the beam size was improved significantly, and a vertical beam size change was noticed when the gap distance of the elliptically polarized undulator (EPU) was changed.

중앙개구부를 갖는 CNTFPC 복합재 적층구조의 멀티스케일 비선형 동적 해석

이상열,유완상,황지광 한국복합신소재구조학회 2019 복합신소재구조학회논문집 Vol.10 No.2

This study performed geometrically nonlinear transient analyses of carbon nanotube/fiber/polymer composite (CNTFPC) plates containing a central cutout. A multiscale analysis using the Hewitt and Malherbe model was performed to determine the multi-walled carbon nanotube (MWCNT) weight ratios and cutout sizes. Based on the first-order shear deformation plate theory (FSDT), the Newmark method and Newton-Raphson iteration were used for the nonlinear dynamic solution. The proposed approach in this study has been verified by previous studies. Parametric results showed the significance of a proper MWCNT ratio and curvature for better structural performance on the nonlinear dynamic behaviors of CNTFPC plates with a cutout. 본 연구에서는 적층된 중앙개구부를 갖는 CNTFPC 복합재 판에 대하여 기하학적 비선형 동적 해석을 수행하였다. Hewitt and Malherbe 멀티스케일 모델을 기반으로 MWCNT의 함유 비율과 중앙개구부의 크기 변화에 따른 영향을 분석하였다. 1차전단변형 판이론에 근거하여, Newmark 방법과 Newton-Raphson 반복기법이 비선형 동적해석을 위하여 적용되었다. 본 연구에서 제안한 방법 은 기존 문헌으로부터 도출 결과와 비교 검증하였다. 수치해석 예제는 MWCNT의 적절한 함유량 및 적층된 CNTFPC 구조의 구조성 능의 향상시킬 수 있는 상호 관계를 상세 규명하였다.