원자력을 이용해 물질 표면 근처에 존재하는 원소를 정밀하게 측정할 수 있는 측정장치가 개발됐다.
한국원자력연구원 중성자이용기술개발부 선광민 박사팀은 미래창조과학부 원자력연구개발사업 일환으로 중성자 깊이 분포 측정 장치를 개발했다고 11일 밝혔다.
측정장치는 연구용 원자로 하나로에서 만들어진 중성자를 이용해 수 ㎛(100만분의 1m)깊이에 존재하는 원소를 검출한계 100ppb(1ppb는 10억분의1)의 미량까지 정밀하게 분석할 수 있는 것이 특징이다.
선 박사팀은 시료 표면에서 측정한 하전입자의 잔여 에너지로 시료안에 존재하는 원소 종류와 깊이, 분포를 확인할 수 있는 기술을 독자적으로 개발하고, 이를 적용해 중성자 깊이 분폭 측정장치를 개발하는데 성공했다.
시료에 물리·화학적 손상을 주지 않는 비파괴 검사가 가능하다.
그동안 물질속에 존재하는 원소의 깊이별 분포는 주로 가속기의 고에너지 중 이온을 이용해 파악해왔으나, 물질 적층을 깎아내야해 분석물에 손상을 줄 뿐만 아니라 이미 원소의 깊이별 분포를 알고 있는 비교체와 상대 분석을 통해 간접적으로 절대량을 결정해야하는 등 번거로움이 있었다.
측정장치를 이용하면 P형 반도체내 붕소 원소의 원자 밀도를 최적화해 전기가 흐르는 양을 조절하고, 작동시 발열을 줄이는 등 반도체 품질을 향상시킬 수 있다. 또 리튬 이온전지의 에너지 밀도를 향상키고 전지 수명도 늘릴 수 있다.
선광민 박사는 “개발된 측정장치는 반도체나 리튬이전지 뿐만 아니라 유물 표면 보호 등 고고학, 생명공학 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=신선미기자 smshin@etnews.com