전자 가속기 활용

산화과정, 촉매반응, 열전자 방출, 반도체-금속 계면에서의 Schottky 장벽 형성, 박막의 결정성장, 마찰현상 등은 모두 그 표면과 여러 가지 형태로 관련되어 있다. 이러한 현상들은 미시적으로 고체내부(bulk)의 특성과는 다른 고체 표면(surface)의 물리, 화학적 특성과 연관되어 있고, 아인슈타인의 광전효과를 이용하여 고체 표면을 분석하여 표면의 다양하고 흥미로운 현상을 탐구하고 있다.

tunability, low emittance, high flux, polarization 방사광의 4가지 특징을 모두 활용함으로써 광전자 분광학 또는 흡수 분광학 등의 기존의 방사광 실험기법 등에 공간 분해능을 가미하는 현미경 기법을 추가하는 새로운 실험기법이다. 물리, 화학, 재료, 의약, 생물, 지구과학 및 환경 등등의 거의 모든 과학 분야에서 100 nm 크기 이하의 복합 물질의 구조, morphology, 자성 및 화학 성분에 대한 분석 필요 요구를 충족시킬 수 있다.

엑스선 산란은 가장 기본적인 엑스선 기법중 하나이고 이 기법은 일정하게 정렬된 분자에 대해 정보를 얻는다. 강력한 방사광이 생긴 후 산란 방법은 분자정렬상태에 대한 훨씬 더 자세한 정보를 제공할 뿐 아니라 특수한 목적에 맞게 기술이 개발되어 왔다. 예를 들면 엑스선 반사율 - 다층박막연구, 결정절단면산란 - 결정표면, 변칙산란 - 물질내 특정 원자 분말회절 - 결정분말, 표면 회절 - 결정성 있는 박막, 소각산란 - 큰 분자 등이 있다. 강력한 엑스선을 이용하면 물질변화과정을 실시간으로 측정하는 것도 가능해진다.

X-선 흡수 분광법은 물질의 종류에 상관없이 원자 선택적인 전자구조와 흥미로운 원자주변의 기하학적인 국부구조를 분석할 수 있는 장점이 있다. 물질에 흡착된 원자주변의 구조나 부분적으로 치환된 원자주변의 국부구조를 규칙적인 원자배열 여부에 관계없이 원자 선택적인 XAFS를 적용하여 다양한 구조적 정보를 얻어낼 수 있다.

소각 엑스선 산란은 분자/나노 구조 폴리머, 고분자 블렌드, 고분자 공중합체, 나노 복합체, 무기물, 비결정성 재료, 생리학적 환경에 놓여 있는 생물학적 고분자 (단백질, DNA, RNA) 구조를 분석/해석이 가능하다. 실험장치기법은 WAXD, GIWAXD, SAXS, GISAXS으로 구분되며, 주용 광학 장치로는 진공 언듈레이터, 이중결정분광기, 집속 거울, 그리고 Rayonix 2D CCD 검출기가 있으며, 실험 가능 영역은 0.2 m에서 7.0 m까지 실험장치 정렬이 가능하다.

x-선 결정학 (x-ray crystallography)은 단 결정에서 얻어진 x-선 회절정보를 이용하여 어떤 물질의 3차원 구조를 분자수준 (3Å 이하)에서 분석하는 방법이다. 방사광의 x-선은 휘도(photon/s)가 매우 높아 보다 좋은 회절 정보를 빠른 시간 내에 가능하게 한다.

리소그래피 그룹은 가속기에서 파생되는 극 자외선 및 X-선을 이용하여 초미세 구조 패터닝 및 관련 실험을 진행하는 것을 목표로 한다. 반도체 및 MEMS 공정에서 주로 사용되는 자외선 광원 등에 비하여 X-선을 이용할 경우 높은 침투성으로 인한 두꺼운 구조의 제작이 가능하며, 이를 활용하여 각종 광학소자, 초미세 부품 및 구조의 제작에 활용한다.