라온의 저에너지 실험 구역에서 KoBRA와 NDPS를 운영합니다.We operate KoBRA and NDPS in the low-energy experimental area at RAON.
라온(RAON)RAON
중이온가속기연구소는 한국형 중이온가속기 라온을 구축하고 운영합니다. 저에너지 초전도 선형가속기 SCL3로 가속한 중이온을 표적에 충돌시켜 자연에는 거의 존재하지 않는 희귀동위원소를 만들고, 그 원자핵의 성질을 측정합니다. 희귀동위원소를 만드는 방식은 두 가지입니다. 표적 안에서 생성된 동위원소를 뽑아내 다시 가속하는 ISOL, 그리고 빠른 중이온을 얇은 표적에 통과시켜 조각내는 비행 파쇄입니다.
The institute builds and operates RAON. Heavy ions accelerated by the SCL3 superconducting linac strike a target to produce rare isotopes that barely exist in nature. Two production methods are used: ISOL, which extracts isotopes from a thick target and re-accelerates them, and in-flight fragmentation, which breaks up fast heavy ions in a thin target.
라온 시설 항공 사진. 입사기와 SCL3에서 가속된 빔이 ISOL 및 IF 시스템을 거쳐 각 실험장치로 전달됩니다. 사진 ⓒ IBS 중이온가속기연구소Aerial view of RAON. Beams from the injector and SCL3 reach the experimental systems through the ISOL and IF facilities. Photo ⓒ Institute for Rare Isotope Science, IBS
KoBRA
Korean Broad acceptance Recoil spectrometer and Apparatus
1–40 MeV/u의 저에너지 안정 빔과 희귀동위원소 빔을 이용하는 다목적 실험 장치입니다. 핵구조와 핵천체물리, 다중핵자 전달반응 연구에 활용되며, 표적에서 생성된 반응 생성물을 비행 중에 분리하고 식별합니다.
A multi-purpose instrument using stable and rare isotope beams at 1–40 MeV/u for nuclear structure, nuclear astrophysics and multi-nucleon transfer reaction studies. It separates and identifies reaction products in flight.
본 연구실은 KoBRA의 설계, 제작, 성능시험을 담당했고 현재 빔라인 운영과 외부 이용자 실험 지원을 함께 수행하고 있습니다.
Our laboratory led the design, construction and commissioning of KoBRA, and now operates the beamline and supports external user experiments.
KoBRA의 배치와 실제 모습. SCL3에서 온 빔이 F0의 생성 표적에 충돌하고, 곡면 쌍극자(D1, D2)와 사중극자 자석을 지나 F1~F3 초점면에서 분리·식별됩니다. 오른쪽은 빔 스윙어와 D1, D2와 F1 챔버, F2~F3 구간의 현장 사진입니다. 그림 및 사진 ⓒ IBS 중이온가속기연구소KoBRA, as drawn and as built. A beam from SCL3 strikes the production target at F0; curved-edge dipoles (D1, D2) and quadrupoles carry the products to the focal planes F1–F3 for separation and identification. The photographs show the beam swinger and D1, D2 with the F1 chamber, and the F2–F3 section. Figure and photos ⓒ Institute for Rare Isotope Science, IBS
빔 에너지Beam energy
1 – 40 MeV/u
자기 강직도Magnetic rigidity
0.25 – 3.0 Tm
각도 수용률Angular acceptance
80 mrad (H) / 200 mrad (V)
운동량 수용률Momentum acceptance
8 %
운동량 분해능 (F1)Momentum resolving power (F1)
2100(빔 크기 2 mm)(2 mm beam size)
질량 분해능Mass resolving power
750(윈 필터 사용)(with Wien filter)
NDPS
Neutron Data Production System · 핵데이터생산장치
SCL3에서 공급되는 양성자 및 중양성자 빔으로 중성자 빔을 생성하는 장치입니다. 중양성자 빔으로는 넓은 에너지 분포를 갖는 백색 중성자를, 양성자 빔으로는 단일 에너지 중성자를 만듭니다. 핵데이터 측정뿐 아니라 원자력, 항공우주, 반도체 산업 분야의 연구에 활용하는 것을 목표로 합니다. 2024년 첫 빔 시험에서 중성자 생성을 확인했습니다.
NDPS produces neutron beams from proton and deuteron beams delivered by SCL3 — white neutrons from deuterons, monoenergetic neutrons from protons. It targets nuclear data measurements as well as research in nuclear power, aerospace and the semiconductor industry. Neutron production was confirmed in the first beam test in 2024.
NDPS의 배치와 실제 모습. 오른쪽에서 들어온 이온 빔이 표적실의 표적에 충돌해 중성자를 만들고, 콜리메이터를 지나 왼쪽 비행시간 측정실로 전달됩니다. 오른쪽 위는 중성자 빔 덤프, 아래는 표적실 빔라인 구간입니다. 그림 및 사진 ⓒ IBS 중이온가속기연구소NDPS, as drawn and as built. An ion beam entering from the right strikes a target in the target room to produce neutrons, which pass through a collimator into the time-of-flight room on the left. The photographs show the neutron beam dump (top) and the beamline in the target room (bottom). Figure and photos ⓒ Institute for Rare Isotope Science, IBS
직접 만든 장치Built here
연구실이 설계하고 제작한 검출 시스템Detection systems we designed and built
SNACK 검출기 어레이의 도면과 실제 모습. 100채널 양면 실리콘 검출기 두 대가 뒤쪽 각도를, 32채널 한 대가 앞쪽 각도를 덮고, 가운데에 CD2 표적과 이송 장치가 놓입니다. 오른쪽 사진은 산란 챔버 안에 설치된 SNACK과 실리콘 검출기 근접 모습입니다. 도면 출처: M. S. Kwag 외, Nucl. Instrum. Methods B 541, 42 (2023) · 사진 ⓒ IBS 중이온가속기연구소SNACK, as drawn and as installed. Two 100-channel double-sided silicon detectors cover backward angles and one 32-channel detector covers forward angles, with the CD2 target on a linear actuator at the centre. The photographs show the array inside the scattering chamber and a close view of the silicon detectors. Figure from M. S. Kwag et al., Nucl. Instrum. Methods B 541, 42 (2023) · photos ⓒ Institute for Rare Isotope Science, IBS
SNACK
KoBRA에서 전달반응을 측정하기 위한 실리콘 검출기 어레이입니다. Silicon detector array for Nuclear Astrophysics at KoBRA의 약자로, 핵천체물리 실험에 사용합니다.
A silicon detector array for transfer reaction measurements at KoBRA — Silicon detector array for Nuclear Astrophysics at KoBRA.
위치민감형 기체 이온화 상자Position-sensitive ionization chamber
높은 계수율에서도 입자를 식별할 수 있는 기체 충전형 고속 이온화 상자를 제작했습니다. 휴대형 모델도 개발해 해외 시설 실험에 사용했습니다.
A gas-filled fast ionization chamber for particle identification at high counting rates, including a portable version used at overseas facilities.
KoBRA 실리콘·섬광체 어레이Silicon and scintillator array for KoBRA
KoBRA 초점면에 설치하는 실리콘 검출기와 플라스틱 섬광체 어레이를 설계했습니다. 고순도 게르마늄 검출기 어레이의 유지보수와 성능시험도 담당합니다.
Silicon detectors and plastic scintillator arrays for the KoBRA focal planes, along with maintenance and performance testing of the high-purity germanium array.
빔 광학 설계Ion optics
KoBRA 광학 요소의 자기장을 모사하고, 방사포획 반응 측정을 위한 이온 광학과 궤적 추적 계산을 수행합니다.
Magnetic field simulation for the KoBRA optical elements, and ion-optics and ray-tracing calculations for radiative capture measurements.
현장On site
SCL3 극저온 모듈. 여기서 가속된 중이온이 표적으로 향합니다.SCL3 cryomodules. Ions accelerated here travel on to the target.우주용 반도체 내방사선 성능 평가 실험. KoBRA 빔라인 끝에 시험 대상 소자를 설치하고 중이온 빔을 조사합니다.Radiation-tolerance testing of a space-grade semiconductor. The device under test is mounted at the end of the KoBRA beamline and irradiated with heavy ion beams.평행판 애벌런치 검출기(PPAC). 빔 한 알갱이의 위치와 시각을 기록합니다.A parallel plate avalanche counter, recording the position and timing of individual ions.
