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유기EL 의 분석 및 시장동향, 경쟁력 분석

목 차Ⅰ . 서 론Ⅱ. 본 론1. 유기 EL 개요2. 유기 EL 소자의 적층 구조3. 유기 EL의 재료● PPV와 그 의 유도체● PPP와 그의 유도체● PT와 그의 유도체4. 유기 EL의 발광 Mechanism5. 유기 EL의 발광 효율6. 유기 EL의 한계7.유기 EL산업화의 전망Ⅲ. 결 론Ⅰ . 서 론다가오는 21 세기 고도의 정보화 시대를 맞이하여, 이에 대비한 새로운 미래형 display 소자의 연구 개발은 무엇보다 중요시되고 있다.특히, 통신 및 컴퓨터에 관련한 반도체와 display등의 소재개발과 관련된 기술이 관건이 되고 있으며, 이에 현재 상용되고 있는 여러 display소자들의 성능을 보강하고, 천연색 표시 소자로써의 응용면에서 주목 받고있는 소자중의 하나가 유기 EL(electroluminescence)이다.기존의 display 소자인 LCD와 CRT등과 다른 특성을 가지는 유기 EL은 21세기 상용화를 앞두고 활발히 연구되어지고 있으며, LCD back-light와 dot-matrix display panels에의 응용성등으로 각종 분야에 실용화가 기대되는 차세대 소자이다.Ⅱ. 본 론1. 유기 EL(Organic Electroluminescence) 개요electron과 hole이 semiconductor 안에서 electron-hole pair를 말들거나 carrier들이 좀 더 높은 impurity level로 여기된 후 다시 그들의 바닥상태(equilibrium state)로 떨어지는 과정을 통해 물질에 의해 빛이 발생한다. 이러한 light emission을 luminescence라고 한다.보편적으로 대부분의 semiconductor들이 빛을 발하기에 적당한데, 특히 direct band gap를 가진 반도체들이 이러한 light emission에 적당하다.이는 재결합시 갖게되는 direct와 indirect band gap사이에 mechanism차이에도 관계되며 이에 대한 설명은 전계발광의 mechanisms의 해석 부분에서 자세의한 분자 재 배열등의 단점을 가지고 있다.한편, 고분자 Organic EL 소자로는 PPP(poly), PPV(poly) 등이 사용되며, 이러한 소자들은 열 안전성 및 낮은 구동전압의 장점을 가지나,짧은 수명과 효율면에서 아직 보안해야할 단점들을 가지고 있다.다음에 나타낸 표는 유기 단분자 및 고분자 EL 과 무기 EL의 장단점을 비교한 내용을 나타낸 것이다.위의 표를 통해 확인 할 수 있듯이 특히, 짧은 기간에 급속한 발전을 이룬 유기 EL은 10V 이하의 낮은 구동전압에서 빛의 삼원색 모두가 나오며, 유기 단분자의 경우 고해상도 및 천연색을 구현하는데 우수성을 보이고 있고, 고분자 소자의 경우는 큰면적을 싸게 제조할 수 있으며, 휘어질 수 있는 특성과 일차원 고분자 사슬을 정열하여 편광된 빛을 낼 수 있으며, 빠른 ON-OFF SPEED를 가지는 이점을 가진다.이러한 이점을 지닌 유기 EL소자들은 LCD의 back light, 각종 계기판과 TV는 물론 평판 패널화 표시기능에의 응용이 연구되고 있다.2. 유기 EL 소자의 적층 구조이러한 유기 EL device의 구조를 보면 발광층과 수송층으로 제작된 주입형 박막 소자로, 무기 반도체 p-n 접합을 이용한 발광 기구로써 공통성을 가지나 접합 계면에서의 소수 carrier의 주입에 의해 recombination이 지배되는 p-n 접합형 LED와는 다르게 유기 EL의 경우, 발광에 기여하는 모든 carrier들이 외부의 전극으로부터 주입된다는 점에서 약간의 차이가 있다. 즉 carrier주입형 EL device에서는 무엇보다 carrier주입과 이동이 용이한 유기 재료가 필요하다는 것이다.유기 EL의 적층 구조는 크게 sing-layer과 multi-layer로 나눌 수 있는데 우선, sing-layer는 다음과 같은 구조를 갖는다.a) 유기 EL 소자의 single-layer의 단면도single-layer EL device는 전극/발광층/전극의 구조로 이루어져 있으며, electron 주입전극인 cathod 정공의 재결합에 의해 생성되는 singlet exciton이 전극과 발광층 사이의 경계면에서 형성되어 quenching하는 것을 막는다.( quenching은 emitting molecules들이 가까워지므로써 물질의 발광이 감속하는 현상)등과 같은 효과를 얻을 수 있다. 다음은 위에서 설명한 각층(ETL, HTL,EML)의 유기 재료의 화학 구조를 나타낸 그림이다.이러한 적층구조를 갖는 유기 박막 소자 제조에 쓰이는 방법은 여러 가지가 있으며, 유기 단분자 EL의 경우 대부분 진공증착법이 사용되며 유기 고분자 EL의 경우 spin coating, dip coating, doctor blaed, roll-to-roll 등의 방법이 사용되고 있다.spin coating은 회전을 통해 polymer 박막을 형성하는 방법이고, roll-to-roll은 그림에서 보듯이 한쪽 roll에 polymer solution을 바른후 기판위에 굴림으로써 박막을 형성하는 방법이다.dip-coating 의 경우 polymer solution 에 기판을 담근후 꺼내는 시간의 조절을 통해 박막의 두께를 조절할 수 있고, doctor blade는 기판의 속도와 blade의 압력을 일정하게 유지시킴으로써 박막의 두께를 일정하게 할 수 있다.박막 형성법에 무엇을 선택할까는 주로 사용하는 재료의 승화성 , 열적 안전성, 용매에 대한 용해성등의 열역학적 특성에 따라 결정되며 재료의 광, 전자물성과는 직접관계되는 것은 아니다.3. 유기 EL의 재료유기 EL 물질로는 크게 저분자 유기 물질과 고분자 유기 물질로 나눌 수 있다. 저분자 유기 물질로는 청색을 내는 안드라센, phenyl 치환된 cyclopentadiene 유도체 그리고, DVPBi 등이 있으며 노란색(580nm)를 발하는 1,2-phthalo-perinon유도체등과 가장 대표적인 물질로 초록색(550nm) 빛을 발하는 Alq3가있다. 이물질에 유기물 색소를 doping함으로써 초록색부터 빨간색까지의 넓은 영역에서 빛을 낼 수 있으며 연구되어 발광효율면이나 유기용매 용해성 등에 장점을 갖게 되었다.또한 대부분의 PPP계열의 고분자 재료를 이용한 소자를 만들므로 초록색 발광을 얻을 수 있으며 낮은 구동 전압으로도 작동이 가능하고, pi-공액 정도를 조절하여 발광색을 청색-노란색에 걸쳐서 제어 할 수 있다.PPP● polythiophene : PTPT와 그 유도체는 화학적 방법과 전기 화학적 방법으로 합성이 가능하며, 공기중이나 수분에 대해 매우 안정한 특성을 가지고 있다. PT는 치환된 알킬기의 길이, 온도, 그리고 용매에 따라 발광파장과 방출세기가 다른데, 한 예로 poly(3-thiophene)의 경우 온도가 증가함에 따라 흡수 peak가 자외선 흡수 스펙트럼에서 단파장 쪽으로 이동하며, 광발광세기도 증가한다.PT와 그 유도체의 pi-pi*전이는 약 480nm에서 520nm에 걸쳐있고 흡수 peak는 600~650nm영역 사이이며, thiophene고리에 붙은 치환체의 종류를 달리 함에 따라 흡수 peak파장을 별화시킬 수 있다.p3ht다음은 이러한 고분자 유기 EL을 분류한 표이다.이상에서 설명한 유기 단분자,고분자 물질들의 현재 기술 수준은 아래 표와 같다.4. 유기 EL의 발광 Mechanismphotoluminescence의 경우 외부에 주입된 빛에 의해 HOMO(highest occupied molecular orbital)에 있던 전자가 LUMO(lowest unovvupied molecular orbital)로 excite되어 singlet exciton을 형성하게 되며 이렇게 형성된 singlet exciton이 다시 바닥 상태로 떨어 지면서 그 에너지차에 해당하는 빛을 방출하게 된다.그렇다면 유기 EL의 경우 어떠한 과정을 통해 방출이 이루어지는지 무기 EL의 발광 Mechanism과 함께 살펴보도록 하겠다.무기 EL에서의 발광은 반도체 conduction band의 전자들이 valence band의 hole과 direct, indirect의 방법으로 재결합하는 과정에서rier완화 단계이러한 delocalize된 carrier들은 발광층내에서 lattice와 coupling되면서 각각 음성 polaron(electron-lattice), 양성 polaron(hole-lattice)을 형성하게 된다.* carrier 이동 단계이렇게 형성된 새로운 형태의 carrier들은 각각 안정화된 위치에서 해당 에너지를 갖게된다. 이들 carrier들은 외부에서 공급한 전기장에 의해 hopping등을 통해 고분자 사슬을 따라 반대 전극을 향해 이동한다.* exciton 생성 단계이렇게 이동하던 carrier들이 발광체내의 어느 한 부분에서 만나 결합하여 exciton을 생성하게 된다. 이때 생성되는 exciton은 singlet 과 triplet의 spin상태를 갖게되는데 이때 형성된 triplet, singlet exciton의 비율은 3:1이다.triplet의 경우 효율높은 radiation을 기대할 수 없으므로 효율의 약 75%를 손실하게 되는 것이다.(이러한 triplet의 존재에 대한 관측은 electroluminescence-detected electron-spin resonance와 가장높고 낮은 triplet사이의 광학적 transition의 측정을 통해 확인 할 수 있다.또한 이러한 재결합은 한층으로 구성된 소자에서나 다중 layer에서 모두 일어날 수 있다. )* 발광 단계이렇게 생성된 exciton들이 polaron 에너지 gap에 해당하는 빛을 발생하여 발광소멸하게 된다.유기 EL의 경우 실질 적으로 발광에 참여하는 carrier 들이 PL의 경우와 무기 EL의 경우와는 달리 lattice와의 coupling에의해 형성된 polaron들임이 특징적이다.5. 유기 EL의 발광 효율유기 EL소자의 실용화와 계속적인 소자 향상을 위한 연구의 목적과 밀접하게 연관되는 사항 중에 하나가 발광효율에 관한 문제이다.발광 소자의 효율은 크게 내부 양자효율과 외부 양자효율로 구분하며, 소자의 소수 carrier의 전류밀도에 의해 조절

학위논문| 2004.06.18| 20페이지| 3,000원| 조회(922)

LCD, PDP, display, 유기EL, OLED

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[일반물리실험] 평균속도, 순간속도, 가속도, 뉴턴의 제2법칙 평가A좋아요

1. 실험제목실험 2-1. 평균속도와 순간속도실험 2-2. 가속도 측정과 뉴턴의 제2법칙실험 2-3. 뉴턴의 제2법칙 I실험 2-4. 뉴턴의 제2법칙 II2. 실험목적▶ 실험 2-1. 평균속도와 순간속도이 실험에서 동역학 수레는 일차원 가속도 운동을 조사하는데 사용된다. 이 수레는 부 착된 용수철 플런저(spring plunger)에 의해 선반 위를 달리게 된다. 이 수레는 선반의 경사면과 바퀴의 회전 마찰의 결합작용으로 선반 위에서 감속한다.여러분은 수레의 가속도가 일정한지 아닌지를 확인할 수 있을 것이다.초기에 수레의 가속도가 일정한 상수라고 가정하고 실험한 후, 이 실험 결과가 가정과 일치하는지를 확인함으로써, 수레 가속도가 상수인지의 여부를 알 수 있다.▶ 실험 2-2. 가속도 측정과 뉴턴의 제2법칙이 실험에서 조그만 질량 m은 동역학 수레에 연결될 것이다. 줄은 질량 m이 떨어지면서 수레가 테이블 위에서 가속되도록 테이블 가장자리에부착된 도르래 위를 지나 질량 m과 수레를 연결한다. 줄이 지나치게 느슨하거나 줄의 탄력이 심하지 않은 한, 떨어지는 질량과 동역학 수레의 가속도는 같을 것이다.이 계에서의 결과적인 가속도는 실험적으로 결정될 것이고, 이 값은 뉴턴의 제2법칙에 의해 예언된 가속도와 비교될 것이다.▶ 실험 2-3. 뉴턴의 제2법칙 I물체의 가속도가 힘과 질량에 어떻게 의존하는지를 알아본다.▶ 실험 2-4. 뉴턴의 제2법칙 II뉴턴의 제2법칙(F=ma)을 확인한다.3. 이론(1) 가속도물체의 속도가 시간에 따라 변하는 경우, 그 물체는 가속도(acceleration)를 가지고 있다 고 한다. 가속도는 단위 시간(1초)동안의 속도에 변화량으로 나타낸다.(2) 등가속도 직선운동물체가 일정한 가속도로 직선 운동을 할 때, 이 운동을 등가속도 직선 운동이라고 한다. 등가속도 직선 운동은 가속도가 일정하므로 물체의 속도는 일정한 비율로 증가하거나 감 소한다(3) Newton의 법칙1 제1법칙 : 관성의 법칙물체의 외부에서 힘이 작용하지 않거나, 또는 작반대이며 동일 직선상에서 작용 한다. 이것을 운동 제3법칙 또는 작용·반작용의 법칙이라 한다.실험2-1수레는 정지할 때까지 굴러갈 것이다. 수레가 출발해서 멈출 때까지의 총경과 시간 T, 이동 거리 D를 측정하고 기록할 수 있을 것이다.수레는 선반 위에서 멈출 때까지 굴러간다. 만약, 이때 수레의 가속도를 상수라 하면, 출 발 직후 수레의 초기 순간 속도는 주어진다.만약, 가속도와 속도를 알고 있다면, 그때 최종 멈춤 지점보다 짧은 어떤 중간 지점 d까 지 요구되는 시간 t1은 다음과 같은 이차 방정식(quadratic fomula)을 응용해서 구할 수 있다.이 때 계산한 t1의 값은 바로 측정값과 비교할 수 있다. 계산한 값들과 직접 측정한 값들 이 일치하는 영역은 수레 가속도의 항등성을 말해준다.실험2-2수레는 정지 상태에서 출발할 것이고, 거리 d를 이동하는 동안 가속될 것이다. 포토게이 트 타이머를 이용해서 수레가 거리 d만큼 움직이는데 걸리는 평균시간을 결정할 수 있 을 것이다.수레의 가속도 a에 대한 실험값은 결정될 수 있다테이블이 이상적인 수평이라고 가정하면, 뉴턴의 제2법칙(F=ma)으로부터 이 계의 가속 도를 알 수 있다.실험 2-3, 실험 2-4뉴턴의 제 2법칙에 따르면 F=ma이다. F는 질량 m인 물체에 작용하는 순수한 힘이고, a 는 물체의 가속도이다.도르래에 매달려 있는 질량 m2에 부착된 줄을 수평 트랙 위에 놓여 있는 질량 m1인 수레에 연결하면, 전체 계(수레와 매달린 질량)에 작용하는 순수한 힘 F는 매달려 있는 질량의 무게가 된다. 즉, F=m2g이다. 이때 마찰은 무시한다. 뉴턴 제2법칙에 따르면 이 순수한 힘은 ma와 같다. 여기서, m은 가속되고 있는 전체 질량이고, 이 경우에는 m1+m2이다. 이 실험은 마찰이 없는 경우에 m1g가 (m1+m2)a와 같은지를 알아보는 실험이다. 가속도를 얻기 위하여 수레는 정지 상태에서 출발 시켜야 하고, 어떤 거리(d)를 이동하는데 걸리는 시간(t)도 측정해야 한다. 이때 a=1/2a 평균속도와 순간속도1 우선, 수레의 운동 영역을 대충 결정한다. 출발로부터 정지할 때까지 거리의 절반쯤떨어진 지점에 거리 d를 표시한다.** 선반을 약간 기울여 선반 안에서 수레가 멈추도록 한다.2 초시계와 미터 눈금자를 사용해서, 각각의 출발에 대한 D, T, t1을 결정할 수 있다.** 반응 시간 오차를 제거하기 위해서 초시계를 가지고 있는 사람이 수레를 출발시키는 것이 중요하다.3 수레를 출발시키고, 여섯 번 시행하는 동안 이전 단계에서 기술된 결과를 기록해라.4 이론 부분에서 기록된 방정식을 이용해서 표에 결과를 기록해라. 그리고 나서, 표를완성시키는데 필요한 계산을 해라.실험 2-2. 가속도 측정과 뉴턴의 제2법칙1 수레가 트랙 끝에 장착된 도르래에 부딪히는 것을 막아주는 역할을 하는 완충기그리고, 수레와 도르래를 장치한다. 80g의 질량을 추가한다.2 수레가 미끄러지거나 달리는 방향 이외의 방향으로 가속되지 않도록 테이블의수평을 조절한다.3 줄의 한쪽 끝에 고리를 만들고 이 고리를 동역학 수레의 용수철 해방 제동기(spring-release trigger)에 묶는다. 줄을 도르래 위에 늘어뜨린다. 줄이 평행하도록 도르래를 조절한다.4 여러분이 사용하려는 질량이 선반 끝에 수레가 도착하기 전에 마루바닥과 부딪치지 않도록 줄의 길이를 조절해라. 이 줄의 끝에 고리를 달아라** 떨어지는 질량이 마루 바닥을 칠 때 수레의 가속도는 0이 된다.5 수레가 가속되지 않으며 움직이도록 실에 매달린 클립을 살짝 당긴다.6 수레 위에 있는 10g의 질량을 연결고리에 옮겨 놓고, 수레를 표시된 출발지점까지 뒤쪽으로 잡아당긴다. 수레가 출발 지점으로부터 완충기까지 움직이는 거리 d를 결 정하고 위에 기록한다.** 계의 전체 질량은 실험하는 동안 일정하게 유지한다.7 수레를 놓을 때 밀거나 당기지 않도록 주의해서 실행한다. 이렇게 하는 가장 좋은방법은 수레의 움직임을 막기 위하여, 손가락으로 수레의 앞쪽을 테이블 쪽으로누른다. 수레가 움직일 방향에 있는 손을 재빨리 뗀다실행에 옮긴다. 용수철 플런저(spring plunger)를 잡아 당 겨서 트랙의 끝단에 수레가 정지 상태가 되도록 놓는다. 수레에 부착된 자를 눌러 서 플런저(spring plunger)를 놓아준다. 이 결과로 생기는 가속도를 관찰해라. 이 실험을 정성적으로 측정할 수 있을까?힘의 변화(VARY THE FORCE) : 첫 번째 가능한 위치(최소의 압축상태)까지 당겨진 플런저를 가지고 첫 번째 실험을 한다. 그리고 나서 용수철 플런저의 압축 을 증가시킴으로써 수레에 공급되는 힘을 증가시켜 두 번 이상의 실험을 한다.질량의 변화(VARY THE MASS) : 이 실험을 하는 동안에는 용수철 플런저는 최대한 압축 상태를 유지한다. 하나의 질량 막대기를 가진 수레와 수레 자체만의 상대 가속도를 관찰한다. 만약, 추가된 질량이 효력이 있다면, 추가 실험을 하는 동 안 질량 막대기를 사용해서 질량을 증가시킨다.실험 2-4. 뉴턴의 제2법칙 II1 수레가 어떤 방법으로 구르는지 알아보기 위해 트랙에 수레를 올려놓고 트랙의 수 평을 조절한다. 트랙 위에서 수레가 움직이지 않을 때까지 양 끝단을 올리거나 낮 추거나 해서 수평대를 조절한다.2 질량 저울을 이용해서 수레의 질량을 측정한 다음 에 기록한다.3 트랙의 끝단에 도르래를 부착한다. 트랙 위에 동역학적 수레를 올려놓고 수레의 끝에 있는 구멍에 줄을 부착하고, 줄의 다른 한쪽에 질량을 매달 수 있는 고리를 묶는다. 질량 고리가 마루 바닥에 도달하기 전에 수레가 제동물체에 닿도록 줄의 길이를 조절한다.4 질량 고리가 도르래에 닿을 때까지 수레를 뒤로 잡아당긴다. 이 위치를 [표4]의 맨 위에 기록한다. 이 취치는 이번 실험에서 수레를 놓는 위치가 된다. 수레가 운행을 완료하는데 약2초가 걸리도록 하는데 질량 고리에 얼마나 많은 질량이 요구되는지를 알아보기 위해서 시험 운행을 한다. 반응 시간 때문에, 전체 소요 시간이 너무 짧으 면 너무 많은 오차가 발생할 것이다. 그러나, 만약 수레가 너무 느리게 움직인다면, 마찰이 많은09056.88141.683.1412478.98125.1531.08055.55651.523.00124.583.00027.6671.02947.71661.613.3012575.75822.9571.12742.857[표2] d=60cm, MTOTAL=577grams(수레488g+고리9g+추80g+실){실험횟수m(grams)평균시간(sec)aexp (cm/s2)aTh (cm/s2)a의 % Diff1101.90533.06716.98494.6952201.45856.45033.96966.1813301.20283.05650.95363.0054401.038111.37567.93863.9365500.943134.94584.92258.9056600.788193.254101.90689.6397700.698246.303118.891107.1678800.633299.484135.875120.411[표3]{m(grams)1step D=20cm2step D=100cm3step D=150cmTime(sec)a(cm/s2)Time(sec)a(cm/s2)Time(sec)a(cm/s2)200.9742.5121.8856.5871.9975.756401.1331.3262.1045.3512.2161.424601.3521.9482.3237.1582.5546.136801.5017.7782.6029.5862.8337.458[표4] 초기해방위치=100cm, 최종위치=40cm, 전체거리(d)=60cm{수레의질량(g)매달린질량(g)실험횟수1(s)실험횟수2(s)실험횟수3(s)실험횟수4(s)실험횟수5(s)평균 시간(s)557201.461.581.551.421.401.482507700.740.770.740.710.700.732[표5]{수레의 질량(kg)가속도 (m/s2)(m1+m2)aFNET=m2g% Diff0.5570.5460.3150.19660.7140.5072.2401.2920.68688.338실험 2-1에서 수레의 가속도가 거의 일정하게 유지되는 것으로 보아 (표1의 a cm/s2) 수레의 가속도가 상수값인, 즉 있다.

자연과학| 2003.06.23| 8페이지| 1,500원| 조회(6,265)

물리실험, 일반물리실험, 가속도, 평균속도, 뉴턴의 제2법칙

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[생산공학] Rapid Prototyping (RP) 신속조형기술 평가A좋아요

목 차1. 개요2. RP와NC가공의 차이점3. Rapid Prototyping의 발전추이4. Rapid Tooling 기계 장치용 자료 교환 표준5. Rapid Prototyping System의 종류6. Soft Tooling과 Hard Tooling7. RP의 실례8. 결론9. 참고문헌1.개요Rapid Prototyping System이란 무엇인가?문자에서 언급하고 있다시피, Rapid Prototyping System(이하 RP)이란 "제품 개발에 필요한 시제품을 빠르게 제작할 수 있도록 지원하여 주는 전체 시스템"을 말한다.그러나 RP시스템이 소개되었을 시점에서의 상황을 이해하고 다시금 RP시스템을 좁은 의미로 해석하여 본다면, "3차원 CAD 소프트웨어에서 디자인된 데이터를 이용하여 박막 적층기법을 활용함으로써 원하는 시제품을 얻어내는 일관의 장비"라고 해석할 수 있다.그러나 활용 가능한 장비 및 수지의 급속한 개발에 따라 더 이상 RP시스템이란 용어에 국한하지 않고 Rapid Tooling이라는 새로운 개념의 기술이 두각을 나타내고 있는 실정이다. 즉, 기존의 제품 양산 시기(Production Lead Time)를 줄이기 위한 방안으로써, 시제품 제작을 어떻게 하느냐에 국한 지어졌던 문제를 이제는 개발 초기 단계부터 양산에 이르는 시간을 보다 빠르게 단축할 수 있느냐는 문제로 확대되었음을 알 수 있게 한다.신속시작기술 (迅速試作技術) 이라고 흔히 불리는 Rapid Tooling (RT) 의 일반적인 의미는 기존의 방법에 비교하여 볼 때 매우 빠른 시간 안에 그리고 효율적으로 완제품과 동일한 재료와 형상을 가진 성형물을 제작해 내는 기술이라고 정의된다. 여기서 tool 이란 다이 캐스팅, 인베스트먼트 캐스팅, 플라스틱 사출 금형등에 사용되는 최종 단계의 성형기구들을 의미한다.이전에는 일반적인 CNC 및 기타 절삭 가공 기계를 이용한 tool 제작 기술을 주로 의미하거나 investment casting 분야에서 주로 쓰이던 용어이었지만 최근에는 RP진 이 기계장치는 그 이후 1992년까지 약17개국에 걸쳐 500대 이상이 팔려나가 그야말로 신속조형장비업계를 석권하다시피 하였다. 물론 SLA의 발표를 전후로 하여 세계각지에서 각기 다른 원리의 신속조형장치에 관한 연구개발노력이 여러 곳에서 진행이 되고 있었고 1992년까지는 SLA의 뒤를 잇는 약 12개의 상업화된 신속조형 기계장치기술과 30여 개 관련기계장비 특허가 신청되었다.이후 가히 춘추전국시대라고 말할 수 있는 오늘날 신속조형장비업계의 상황을 잘 설명해주는 것이 그 관련 용어의 난립이다. 즉 영문명인 'Rapid Prototyping'은 다른 말로는 'Desktop Manufacturing', 'Direct CAD Manufacturing', 'Optical Fabrication','Solid Freeform Fabrication(SFF)', 'Solid Freeform Manufacturing(SFM)'등으로 호칭되었거나 혹은 현재 호칭되고 있다. 한가지 신기술이 이렇게 제 각기 다른 이름으로 불리고 있는 현재의 상황은 신속조형이라는 기술이 세계각지의 각기 다른 장소에서 서로 다른 방법으로 지금도 그 주도권을 장악하기 위한 연구 개발이 한창 진행중임을 은연중 시사하고 있다고 하겠다. 즉, 각각의 조형장비마다 그 특성상의 우열은 다소 있더라도 신속조형 분야에서 절대적인 우세를 점하고 있는 기계장치기술은 아직 구현되지 않았다고 보아도 무리가 없을 것이다.구체적인 예를 들면 1988년 최초의 상업화된 신속조형장비인 Stereolithography를 발표한 후 1995년까지 줄곧 조형장비시장을 석권해오다시피 한 3DSystem사가 바로 작년인 1996년 시장점유율 집계결과 드디어 후발 업체인 Stratasys사의 FDM장비에게 1위자리를 물려주고 2위로 내려앉는 일이 발생하였다. 이처럼 최근 조형장비 시장상황이 급격한 변화하고 있는 대표적인 원인은 각 조형장비 및 그 소재들의 뚜렷한 가격차이에 따른 시장경쟁력의 변화와 조형기술 응용분야에 대한 새로운 연구용 master pattern 을 조형 후 investment shell 을 제작하여 metal casting 용으로 사용한다.3D Printing 장비로 ceramic/metal mold를 조형 후 이를 direct metal casting 에 직접 이용함.이 밖에도 SLS 를 상업화한 DTM 사의 Rapid Tool, laser sintering 기법을 개발한 독일의 EOS 사의 metal sintering, 그리고 역시 SLA 를 출시한 3D Systems 사의 inject mold 혹은 thin metal stamping용 Direct AIM(ACES Injection Molding) tooling, Keltool 등 많은 기술들이 현재 이용되고 있다.6. Soft Tooling과 Hard ToolingSoft Tooling그렇다면 soft tooling 혹은 hard tooling 이란 무엇을 기준으로 만들어진 용어인가? 최근에 RT 기술의 속성들을 구분하는 별개의 방식으로서 이를 soft tooling 과 hard tooling 의 2가지 개념으로 나누는 경향이 대두되고 있다. 경도나 강도가 상대적으로 낮은 재료를 써서 tool을 제작하고 이를 이용하여 최종제품형상을 성형해 낸다는 것이다. soft tooling 이란 소량의 제품형상만을 성형해 내는 기술, 좀 더 다른 의미로는 '저가' 혹은 '염가'의 tool 생성기술을 말하기도 한다는 것이다. 이는 소량의 기능 시험용 형상을 제작하는 데에 이용되는 제반 RT 기술도 soft tooling 이라고 호칭한다는 의미인데 특히 기존의 절삭 가공 기구를 이용한 대량생산용 tool 제조 방식이 상대적으로 높은 경도를 가진 재료를 대상으로 한다는 점에서도 그 차이점이 확연히 구별된다. 그렇다면 soft tooling 기술의 비중이 최근 증가하기 시작한 이유는 무엇인가. 한 마디로 대답한다면 다종 소량 생산체제로 굳어져 가는 현대 제조업체들의 제조경향에 그 큰 원인이 있다. 즉 다종 소량 생산체제에서는 다양하고 steel 등이기 때문인데 금속분말과 접착액의 혼합물이 silicone RTV submaster 에 부어진 다음 이것이 고화된 후 master 가 제거되는 것이다. 이 고화된 물체는 (green part) 고온에서 소결 (sintering)시켜 접착액 성분을 제거하고 분말상끼리 용착시킨다. 그 다음 저용융점 금속 (통상 구리를 사용) 을 침강 (infiltration ) 시켜 물체의 표면에 분말상으로 이루어진 표면정도를 개선시키고 전체적인 수축율을 감소시킨다.물론 RP 장비를 이용한 RT 기술이 soft tooling 에만 제한적으로 쓰여지고 있다는 것은 아니다. 대부분의 RP 장비들이 soft tooling 에 가까운 공정을 채택하고 있음에도 불구하고 최근에 발표되고 있는 RP 장비를 이용한 near-net shape tool 의 직접적인 제작방식은 Keltool 의 예에서 보았듯이 soft tooling 이라기 보다는 hard tooling 에 가깝다고 볼 수 있기 때문이다. 결론적으로 soft tooling 이냐 hard tooling 이냐로 구분하기보다는 rapid hard tooling 혹은 rapid soft tooling 으로 구분하는 것이 보다 정확한 용어 선택이 아닌가 생각된다.Hard Tooling지금까지의 주된 경향은 금속이 주된 성분인 tool 의 각 컴포넌트를 직접 제작하는 것이라기보다는 RP 기술을 이용하여 mold 나 die 의 패턴 (pattern)을 먼저 제작하고 난 후에 이로부터 tool 의 net shape 형상을 얻어내는 방식이었다. 그러나 최근에는 분말상의 금속이나 세라믹과 같은 비 금속재를 단독 혹은 상호 혼합하여 near-net shape 에서부터 net shape tool 그 자체까지를 마스터 모델없이 직접 RP 공정으로부터 얻어내는 기술도 많이 발표되고 있다. 통상 hard tooling 으로 불리며 현재 세계 각국에서 연구중인 공정들을 손꼽으라고 한다면 일반적인 Investment Cast Tooling 법은 물저렴한데 예를 들어 180mm x 180mm x 75mm 정도의 크기를 가진 조형물의 제작에는 12시간정도가 걸리며 재료가격은 약 $100 정도라고 한다. 1년전만해도 이 가격에 외주를 준다는 것은 상상하기조차 어려운 일이었는데 지금은 그저 전체 재료비가 너무 급증하지 않기만을 바란다고 한다. 물론 시간적으로도 외주를 주면 3~5일씩 걸리던 작업도 지금은 하루정도에 완성할 수 가 있다는 것이다. 이 하루라는 시간도 Stratsys 사에서 조금만 더 기계장비의 운용을 효율화한다면 보다 더 감소할 수 있으리라고 전망하고 있다. 현재 Genisys 의 조형 정밀도는 약 0.25mm 정도로 높은 수준은 아니지만 OMC에서 생산하는 대부분의 모형물들은 표면정도를 높게 요구하지 않으므로 0.25mm 수준의 정밀도에서도 만족스러운 조형작업이 가능하다고 한다. 또한 제작된 모형물의 강도도 손으로 만지거나 송달되는 경우에 큰 지장이 없으며 심지어 bolt 로 체결할 경우에도 충분히 견디어 낼 수 있는 것으로 알려져 있다. Genisys를 사용함에 따라 전체 신제품의 개발기간이 평균 5년에서 2년 정도로 급속히 감소하였으며 그 운용의 활용도를 높이면서 앞으로도 이보다 더 단축시킬 수 있을 것으로 전망하고 있다.외과의학미국 플로리다주에 올란도시에 위치한 Lockheed Martin RP Lab. 에 근무하는 Lynda Hurley 는 최근, 외과수술용도를 위해 그녀의 14살 난 아들의 두개골모델을 SLA 를 통해 제작할 수 있는 회사를 공개적으로 모집하였다 (1995 연도 12월호에 Rapid Prototyping Report 에 발표되었음). 사실은 바로 Lockheed 사에 그와 같은 작업을 수행할 수 있는 RP 장비가 있음에도 그녀가 이렇게 할 수밖에 없었던 것은 정부연구비로 사들여진 연구장비가 그녀와 같은 고용인의 사적인 이유로 이용될 수 없다는 회사 방침 때문인 것으로 알려졌다. 그녀에 따르면 그녀의 14살 난 아들은 태어날 때부터 이미 가지고 있는 안면기형을 최근 성형htm

공학/기술| 2003.06.23| 11페이지| 1,500원| 조회(1,634)

Rapid prototyping, rapid, rp, 신속조형, 신속조형기술

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[생산공학] 금속의 표면처리(도금)

- 목 차 -개 요기초이론 (도금에 대한 일반적인 사항)2.1. 금속 표면처리 란?2.2. 금속표면 처리의 종류2.3 도금이 잘되는 금속2.4 밀착성2.5 pH가 도금에 미치는 영향2.6 pH의 영향2.7 도금액의 각 성분의 역할3. 도금(Plating)의 종류3.1 전기 도금3.2. 화학 도금3.3 용융 도금(Dipping Plating)3.4 진공 증착도금(Evaporation Deposition)3.5 침투 도금(확산도금)3.6 이온 도금(Ion Plating)3.7 음극 스퍼터링(Cathode Sputtering)3.8. 금속 용사(Thermal Spraying)3.9. 하지 도금4. 부식 및 방지4.1 부식4.2 부식의 종류4.3 부식 방지1. 개 요금속재료의 표면은 부식되기 쉽다. 또 반복하여 다른 물체와 강하게 접촉해 있으면 표면이 마모하게 된다. 그것을 개량하기 위해 이전부터 금속 재료는 표면처리를 하고 있다. 표면처리 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 재료의 표면에서 내부로 그 금속과 다른 원소를 밀어넣어 그 원소와 금속 원소를 반응시켜 다른 물질로 바꾸어 버리는 침입법(侵入法)이다. 다른 방법은 금속 재료의 바깥쪽에 박층을 피목하는 Coating법이다. 금속 표면을 부동태화 하는 방법은 전자의 화학처리법에 속한다.최근 새로운 화학적 및 물리적 금속 표면처리법이 거듭시도 되고 있다. 그러나 그것도 모두 침입법이거나 아니면 코트법에 속한다. 종전까지의 방법에서는 고온처리로 인하여 기재의 금속구조가 변화하거나 금속이 열화되는 경우가 있었다. 또 피막의 밀착성과 균질성이 불만족하거나 처리층이 너무 얕은 문제가 있었다. 그러나 최근의 새로운 방법에서는 이와 같은 결점이 크게 제거된다. 그 이유는 ,표면처리수단으로서 고에너지의 이온빔이나, 입자선, 플라즈마, 자외선, 레이져 광선 등, 인위적으로 제어하기 쉬운 방법을 이용하고 있기 때문이다.이러한 기술들이 금속 표면의 내부식성, 내마모성, 내산화성 향상 등에이용되었으며 앞으로도 계속해서 발전구리합금, 주석, 니켈, 아연 -> 밀착성이 좋다.* 마그네슘, 알루미늄, 스테인레스, 크롬합금 -> 밀착성이 좋지 않다.* 진공도금, 메칼리콘 등은 금속이든 비금속이든 간에 광범위한 재료에 도금을 할 수 있다.2.4 밀착성완전한 전처리를 한 소지, 즉 소지면에 유지분이나 산화물이 완전히 제거되었을 때 도금을 한 면과 소지와의 밀착방법은 다음의 두 가지가 있다.1.소지의 금속원자와 도금 피막의 금속원자가 상당히 가까워서 서로 인력이 작용하여 결합되고 있는 경우2.소지와 도금 피막의 금속이 서로 합금이 되어 경계선이 없는 완전한 동일 금속 체로 되어 있는 경우1의 경우는 밀착이 좋다. 구리ㅡ니켈, 철ㅡ아연 등은 합금작용이 강하다.2.5 pH가 도금에 미치는 영향수소이온농도[H+] > 10-7 또는 [OH-] < 10-7산성[H+] = [OH-] = 10-7중성[H+] < 10-7 또는 [OH-] > 10-7염기성2.6 pH의 영향산성 액에서는 일반적으로 수소이온 농도가 낮으면 전류의 흐름이 좋고 광택이 좋으며 유기물에 의한 감도가 작아 지나 고 전류 밀도부분이 타기 쉬우며 밀착도 좋지 않으며 피트도 생기기 쉽다.그러나 수소이온 농도가 너무 높으면 전류의 흐름이 적고 극판의 용해도 좋지 않으며, 취성과 내부응력이 크고 거친 도금을 만들어 주는 수산화물의 침전이 생길 우려가 있다.2.7 도금액의 각 성분의 역할(1) 도금용 약품의 역할도금할 때는 반드시 2종류 이상의 약품을 넣어서 여러 가지 역할을 하게 한다.(2) 주성분주성분의 조건1.도금하고자 하는 금속의 수용액일 것2.가격이 싼 금속일 것3.용해도가 높을 것4.공기중이나 수용액 중에서는 도금에 해로운 변질이 되지 않을 것(3) 부성분표 2. 도금액의 부성분 및 부성분의 역할3. 도금(Plating)의 종류금속의 표면이나 비금속 표면에 다른 금속을 사용하여 피막을 만드는처리이며, 처리방법으로서는 전기도금, 화학도금, 용융도금, 진공도금, 침투도금, 이온도금 등이 있다.3.1 전기 도금전기에너지를 이용하여 금속 R·2Ca + 2NaCl -> R·2Na + CaCl2R·Mg + 2NaCl -> R·2Na + MgCl21) 원수 중의 칼슘이온 등의 양이온과 음이온도 제거하고자 하는 경우(1) H형 양이온 교환수지R·2H + Ca(HCO3)2 -> R·Ca + 2H2CO3R·2H + MgSO4 -> R·Mg + H2SO4(2) 양이온 교환수지의 재생 반응(묽은 염산에 의해서)R·Ca + HCl -> R·2H + CaCl2R·Mg + 2HCl -> R·2H + MgCl2(3) OH 형 음이온교환수지에 의한 순수 제조 반응R’·2OH + H2SO4 -> R’· SO4 + 2H2OR’·2OH + 2H2CO3 -> R’·2H2CO3 + 2H2OR’·2OH + 2HCl -> R’·2Cl + 2H2O(4) 음이온 교환수지의 재생반응(가성소다에 의해서)R’·2HCO3 + 2NaOH -> R’·2OH + 2NaHCO3R’·SO4 + 2 NaOH -> R’·2OH + Na2SO43.2. 화학 도금화학변화를 이용하여 금속 또는 비금속 표면에 다른 금속의 피막을 만들어 주는 방법이며, 용도로서는 플라스틱 제품, 금속제품의 일부위에 도금하는데사용된다플라스틱 표면에 화학 도금을 하는 것은 플라스틱 표면에 전도성을 주기 위한 것이다. 화학적 환원법에 의한 도금법은 은경법으로 유리 등에 이용되어 액조성도 여러 가지다. 이 방법은 현재 플라스틱에 응용되고 있으나 은이 주성분이기 때문에 재료비가 비싸고 밀착성 등이 좋지 않은 결점이 있지만 플라스틱 표면에 쉽게 전도성을 만들어주는데 가장 편리하다.3.2.1. ABS도금의 공정표 5. 플라스틱상의 도금공정에칭(조면화)의 공정은 플라스틱 표면에 친수성을 주며 흠을 만들어 흠에도 도금이 되게 하여 밀착이 좋도록 할 목적으로 한다.3.2.2. ABS공정 에칭액의 조성과 종류표 6. ABS수지 에칭액의 주성과 조건감수성부여의 공정은 친수성이 된 플라스틱 표면에 감성을 주기 위해서 (염화 제일 주석 10~50g, 순수 1000ml) 액에서 처리하며 이 처리를 하지이 이온상으로 Fe위에 도금― Zn 및 Sn 도금 강판, 아연 도금 파이프 등에 이용됨3.3.1 용융 아연 도금아연을 철강에 두껍게 도금하면 국부적으로 철강소지가 노출했을 때라도 아연자신이 부식하면서 철 소지의 부식을 방지해 준다.응용 아연도금은 박판, 선, 관, 기타 송전선탑 등의 대형 구조물, 파이프 피팅, 애자 철물 등의 가단 주철에 이르기까지 각종 물건에 도금을 하고있다.[1] Steel Sheet의 합금보통 흑 철판, 냉간압연판 등이며, 응용 아연 도금 중 강판도금이 가장 많다.경제 적인 이유로 보통 황산을 사용한다.그림 17. 철판 및 파이프의 산세장치대개 나무틀 중에 원판을 수백 장씩 세워 놓고 틀과 더불어 담근다. 산세가 끝난 원판은 산화물의 제거 정돌 검사해서 수세 탱크에 넣는다. 이 수세 작업은 판에 부착되어있는 산액을 제거하며 또한 흡장한 수소를 제거한다.수세탱크 -> 염산탱크 -> 염화암모늄 -> 염화아연 암모늄 복염 수용액 탱크그림 18. 강판용 아연도금조아연도금의 일반적인 방법의 도금 조 이다. 염산 등의 플럭스 수용액을 통과하는 동안 젖은 원판은 고무 로울로 수분을 짜내고 로울에 물려서 도금조 안으로 들어간다.[2] 철선의 도금선이 저탄소강 또는 중 탄소강일 때는 연속적으로 도금한다.여러 줄의 선을 병행으로 용융납또는 용융염중을 통과 시켜 패턴링을 하고 강선에 부착되어 있는 납 또는 염을 제거하기 위해 염산 침지를 한다. 그리고 플럭스 수용액을 통과 시켜 건조 예열 장치를 거쳐 도금조에 들어간다. 강판의 경와와 같이 납 아연법을 사용하며 납중에서 선이 가열되어 출구에서 아연염을 통과하게 된다.[3] 파이프, 앵글등의 도금파이프 :ㅤ기름을 바른 것이 많으므로 적당한 알칼리 클리너 또는 증기 탈지를 한다. 산세를 한 것은 다음과 같은 플럭스 도포를 한다. 즉 진한 염산에 침지해서 그냥 건조하면서 염화 암모늄 분말을 뿌리는 방법과 다소 묽은 염산에 침지 해서 염화 암모늄의 농후용액이나 진한 염화아연 암모늄 복 염수용액에 침지한 후 그대로 등으로 문질러서 둥글고 매끈하게 만든다. 도금이 끝난 것은 산화 방지를 위해 되도록 빨리 냉각시킨다.[4] 아연 도금욕의 조성표 16. 아연지금의 성분표* 아연욕의 다른 금속1.사용한 지금 등으로부터 들어가는 것은 Pb, Cd, Fe2.목적에 의해서 의식적으로 가하는 것은 Al, Sn, Sb3.재생지금 또는 아연 다이 캐스트 조각등에서 들어가는 희망하지 않는 것은 Cu, Mg1) Al : 첨가의 목적(1) 도금의 광택 향상(2) 합금 층의 발달의 저지(3) 유동성의 향상2) Fe : 욕 중의 철은 욕과 반응하여 생성물로 남는다. Fe2+ + H2 (가스)2. 전기 화학상의 부식1)수용액 중에서 일어나는 가장 일반적인 부식수용액 중에 철과 구리를 접촉 시키면 다음의 전기 화학적으로 부식이 일어난다.2)합금의 부식ㄱ. 다상 조성일 때 : 현미경에 있어서 다상으로 존재할 때는 화합물을 이룬 Fe3C는 음극이 되고 순 금속(Fe)는 양극이 되어 용해 되고 이곳을 부식 시킨다.ㄴ. 단상 조성일 때 : 1의 다상 조성은 서로 다른 상이 각기 다른 부식 전위를 갖고 있기 때문에 전위가 높은 상이 양극이 되어 부식이 이루어 지지만, 단상일 때는 이러한 전위차가 없기 때문에 부식이 훨씬 적어 진다.ㄷ. 응력에 의한 부식 : 응력을 받은 부분은 다른 부분보다 에너지가 높기 때문에 원소와 화합하려고 하는 힘이 커져서 양극이 되어 부식 소멸한다.3. 금속의 산화 부식공기 중의 산소는 금속 표면에 작용하여 산화물을 만들어 주지만, 물이 없을 때에는 200℃이하 에서는 안정한 화합물이 되어 부식이 더 이상 이루어 지지 않는다. 그러나 그 이상이 되면 금속체내에서의 산소나 금속 자체의 확산 현상이 활발해 져서 화합물 층이 성장, 즉 부식이 진행되어 소모 된다.4.3 부식 방지* 부식 방지의 이유1.그 재료에 가장 적합한 사용 조건을 준수한다는 것2.사용하는 재료의 성분이나 조직이 완전히 균등하도록 한다는 것3.다른 물질로 피복되었을 때에도 완전히 균일하게 되어 있어야 한다는 것* 부식kr/

공학/기술| 2003.06.23| 16페이지| 1,000원| 조회(1,864)

도금, 표면처리, 스퍼터링, 전기도금, 화학도금

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[실험물리] 물질의 굴절율측정

1. 제목 : 물질의 굴절율 측정2. 목적 : 여러 가지 액체, crown glass와 flint glass로 이루어진 prism에 빛을 투과시켜 파장이 다른 빛의 굴절각을 측정하여 각각의 굴절율을 결정한다.3. 실험방법 :- 1 그림 1처럼 실험 장치를 한다.2 분광계-측각기 와 화절격자를 실험 기자재 이용방법에 따라 조절한다.3 조절이 정확했을 때, 빛이 그림 2처럼 프리즘을 통과한다.4 틈이나 슬릿은 십자선 평판에 투영되도록 현미경은 무한대로 세팅을 하고 확대 접안경으로 설치한다.5 그러다음 프리즘은 최소편향이 되독록 설치하고 현미경의 angle {PHI _1은 버니어 위의 각각의 스펙트럼 선을 읽어낸다.6 빛이 인접한 면과 마주치도록 그리고 마주보고 있는 면을 향해 빗나가도록 프리즘을 회전시킨다.7 최소 편향에서의 각각의 스펙트럼 선에 대한 The angle {PHI_2는 읽을 수 없다.{그림{그림4. 이론 :- 어떠한 물질의 굴절률 n은 Maxwell의 관계식에 의해 다음과 같이 표현되어진다.n={SQRT { epsilon scale50r scale100mu scale50r }...........1εr :{relative permitivityμr : permeability (대부분의 물질에 대해 permeability μr은 1)Clasius & Mossotti에 의하면 상대유전율과 물질의 분자의 분극율 α사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.α= {{ 3 ~epsilon scale50o} over {N } CDOT { epsilon -1} over { epsilon +2 }.....2N : concentration of the polarizable molecules{epsilon _o: electric field constant분극율은 입사한 빛의 진동수 ω=2πν에 의존하며 natural frequency {omega _o=2πν이상일 때는 근사적으로 다음과 같은 관계를 얻을 수 있다.{alpha ~=~ { {e }^{2 } } over {m }cdot 1over {{{ omega scale50o}^2}-omega^2}.3(e는 기본 전하량이며, m은 전하의 질량)1번 식과 3번식을 이용하여 2번 식을 다시 나타내보면 우리는 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.{{n^2 - 1 } over { n^2 + 2} CDOT {e^2 CDOT N } over 3 epsilon _0 m CDOT 1 over { w_0 ^2 - w^2 }위의 식은 단지 하나의 natural frequency를 고려하였지만 이 공식은 natural frequency의 영역을 넘어서도 파장의 증가에 따른 굴절율의 감소를 적절히 나타낸다.spectrum선의 파장은 투사선을 지나는 곳에 프리즘을 대신하여 격자상수 G값을 알고 있는 회절격자를 놓음으로써 계산할 수 있다. 즉 격자상수 G와 일차 편향각 Φ사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.λ= G·sinΦλ는 측정한 값들의 평균에 의해서 결정된다.λred = 627.3 nmλyellow = 579.8 nmλgreen = 547.7 nmλturquolise = 493.9 nmλblue = 438.5 nmλviolet= 405.1 nm{그림{그림{그림그림 4에서와 같이 빛은 프리즘을 δ의 최소 편각차이로 대칭적으로 통과한다. 입사각은 α, 굴절각을 β, 그리고 프리즘의 각을 θ라 하면 다음과 같은 관계가 성립한다.{sinalpha~=~n cdot sin beta{beta~=~ thetaover2and {delta~=~ 2alpha~-~theta{n~=~{sin {theta~+~delta}over2} over {{sin thetaover2}}최소편각 δ는 두 개의 다른 프리즘의 위치에서의 각 Φ1과 Φ2의 값의 차이로부터 다음과 같이 얻을 수 있다.(그림. 5){delta~=~ {phi _1 -phi_2}over2따라서 프리즘의 단색광에 의한 최소편향각 δ0를 측정하면 그 파장에 대한 프리즘의 굴절율 n을 상당히 정확하게 구할 수 있다.인접한 물체들의 분리상을 만들거나 복사선의 인접한 파장을 분리하는 광학기구 능력의 척도로 분광기의 색분해능은 λ/dλ와 같고, dλ는 기구에 의해서 분해할 수 있는 동일한 세기의 두 스펙트럼선의 파장차이고, λ는 두 스펙트럼 선의 평균 파장이다.{R~=~ lambda over {d lambda}Spectrometer의 성능은 분해능에 의해서 결정되어진다. Principle maximum of line λ+dλ와 minimum of line λ가 일치하면 두 개의 파장 λ와 λ+dλ는 서로 다른 스펙트럼으로 보여진다. 프리즘의 분해능은 다음과 같이 주어진다.{R ~=~b cdot LEFT | dn over{d lambda} RIGHT |(b는 프리즘의 밑변의 길이이다)(그림 4)분해능 R은 일반적으로 스펙트럼의 yellow', 'blue' 영역에서의 프리즘이 최대로 밝을 때의 분해곡선의 기울기(그림, 3)로 결정되어진다.5. 실험 결과 및 분석(1)매질의 굴절률 측정{굴절률프리즘1프리즘각도61.11.468921최소편향각35.5프리즘2프리즘각도69.21.478611최소편향각45프리즘3프리즘각도60.41.45865최소편향각34{프리즘4프리즘각도611.509333최소편향각39메탄올프리즘각도621.425764최소편향각32.5글리세린프리즘각도58.51.478372최소편향각34물프리즘각도59.51.443527최소편향각32탄소프리즘각도60.51.640795최소편향각51식을 사용해 프리즘 각도 A와 최소편향각 min을 이용해 굴절률 n을 계산했다.(2)파장 측정{색각도sin값파장(nm)300line/mm적색110.190809636.03주황100.1736482578.8273녹색9.50.1650476550.1587청색7.50.1305262435.0873600line/mm적색230.3907311651.2185주황21.30.3632512605.4187녹색180.309017515.0283청색160.2756374459.3956= G sin이 식을 사용해서 파장을 측정한 것이다.6. 토의매질의 굴절률을 측정하기 위해서 프리즘에서 최소편이각을 이용을 했다. 편이각은 프리즘에 빛이 입사한 입사각에 대해서 프리즘을 통과해서 나온 빛이 입사각에 비해서 나오는 각도로 이 각이 최소가 되는 각을 찾으면 아래 식을 이용을 해서 굴절률을 찾을 수최소 편향각 : min프리즘 각도 : A있었다. 최소 편이각에서는 편이각 전후로 프리즘을 통과한 빛이 굴절돼 나오는 방향이 틀려지므로 프리즘이 역전되는 각도를 측정을 하면 된다. 그런데 프리즘과 글리세린 이외의 물질에서는 0.1∼0.2 정도의 오차가 생기는데 프리즘의 역전을 찾는 것이 쉽지 않아서 생기는 오차라고 생각된다.

자연과학| 2003.06.23| 5페이지| 1,000원| 조회(640)

실험물리, 실험, 굴절율, prism, 굴절각

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