[연구자 요약] 이경환 연구자는 대면적 샘플용 X선 홀로그래피 현미경 및 X선 회절 현미경 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히 레퍼런스가 없는 샘플의 자기상관(autocorrelation) 신호 획득, 레퍼런스 추가 홀로그램 이미지 비교, 퓨리에 변환을 통한 숨겨진 샘플 이미지 복원 등 독자적인 X선 홀로그래피 측정 방법을 제시하고 있습니다. 또한, 위상 조절을 통해 결맞는(coherent) X선 광의 진행 방향을 분산시키고, 이를 위상 복구 알고리즘으로 이미지화하는 X선 회절 현미경 장치를 구축했습니다. 이 기술은 세기가 약한 X선 광원에서도 현미경 장치의 노이즈를 줄이고 공간 분해능을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 장시간 노출 시 발생할 수 있는 샘플의 열적 변형 및 상의 왜곡을 방지하여 정밀하고 안정적인 이미지 획득을 가능하게 합니다. 이러한 연구는 첨단 비파괴 검사, 나노 물질 분석, 생체 영상 등 다양한 과학 및 산업 분야에서 고품질의 X선 이미징 솔루션을 제공하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

직책

연구원

소속 기관

기초과학연구원 (초강력 레이저과학 연구단)

연구 분야

대면적 샘플 X선 홀로그래피 측정 기술: 본 연구실은 대면적 샘플의 분석을 위한 독자적인 X선 홀로그래피 현미경 측정 기술 개발에 주력하고 있습니다. 기존 방식의 한계를 극복하기 위해 레퍼런스가 없는 샘플로부터 자기상관(autocorrelation) 신호 획득용 홀로그램 회절 이미지를 얻고, 이후 샘플에 레퍼런스를 추가하여 얻은 홀로그램 이미지와 비교 분석하는 혁신적인 방법을 제시합니다. 이 과정에서 두 개의 홀로그램 이미지를 퓨리에 변환하여 정밀하게 비교하고, 그 차이를 통해 숨겨진 샘플 이미지를 효과적으로 복원하는 독자적인 알고리즘을 개발하였습니다. 이러한 접근 방식은 복잡한 구조를 가진 대면적 샘플의 미세 구조를 비파괴적으로, 그리고 고정밀로 분석할 수 있게 합니다. 특히, 기존의 홀로그래피 방식으로는 얻기 어려웠던 레퍼런스 없는 샘플의 정보를 추출함으로써, 재료 과학, 나노 기술 및 첨단 제조 공정에서의 품질 관리 등 다양한 산업 분야에서 정밀한 이미징 솔루션을 제공하는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 이 기술은 샘플의 물리적 손상 없이 내부 구조를 파악하는 데 필수적인 핵심 역량으로, 새로운 재료 및 소자의 개발과 평가에 중요한 가치를 창출할 것입니다., 위상 조절 X선 회절 현미경 기술: 본 연구실은 결맞는(coherent) 엑스선 광의 위상 조절을 통해 현미경의 성능을 극대화하는 X선 회절 현미경 장치 및 방법을 개발하고 있습니다. 이 기술은 광원부에서 발생된 결맞는 엑스선 광이 샘플부를 거쳐 소정의 공간 주파수를 가지는 파형으로 회절된 후, 핵심적으로 위상 조절부에 의해 광의 진행 방향을 광축의 외각으로 분산시키는 과정을 포함합니다. 이렇게 분산된 광은 검출부에서 측정되고, 최종적으로 복원부의 위상 복구 알고리즘을 통해 샘플의 이미지를 복원하고 확대 디스플레이합니다. 본 발명의 가장 큰 강점은 세기가 약한 엑스선 광원을 사용하더라도 현미경 장치의 노이즈를 획기적으로 줄이고, 결맞는 엑스선 회절 현미경의 공간 분해능을 증가시킬 수 있다는 점입니다. 또한, 광원 세기의 한계를 극복하기 위해 장시간 노출이 필요한 경우에도 샘플의 열적 변형이나 원치 않는 상의 왜곡을 방지하여 정밀하고 안정적인 이미지 획득을 가능하게 합니다. 이러한 기술은 재료 과학 분야에서의 나노 구조 분석, 반도체 비파괴 검사, 생체 조직 이미징 등 고해상도 X선 이미징이 요구되는 첨단 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하며, 연구 및 산업 전반에 걸쳐 큰 파급 효과를 가져올 것입니다., 고품질 X선 이미징 솔루션 및 산업 응용: 본 연구실은 자체 개발한 X선 홀로그래피 현미경 및 위상 조절 X선 회절 현미경 기술을 바탕으로 다양한 과학 및 산업 분야에 적용 가능한 고품질 X선 이미징 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다. 세기가 약한 X선 광원에서도 현미경 장치의 노이즈를 최소화하고, 공간 분해능을 획기적으로 향상시키는 기술적 진보를 통해 기존 이미징 시스템의 한계를 극복하고 있습니다. 특히, 장시간 노출 시 발생할 수 있는 샘플의 열적 변형 및 상의 왜곡을 방지하는 독자적인 방법론은 정밀하고 안정적인 이미지 획득을 보장합니다. 이러한 혁신적인 X선 이미징 솔루션은 첨단 비파괴 검사 분야에서 재료의 미세 결함을 높은 해상도로 분석하는 데 활용될 수 있습니다. 또한, 나노 물질의 구조와 특성을 정밀하게 규명하여 신소재 개발에 기여하며, 생체 영상 분야에서는 비침습적으로 세포 및 조직의 미세 구조를 관찰하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 본 연구실의 기술은 정밀 진단, 품질 관리, 신기술 개발 등 광범위한 분야에서 새로운 가능성을 열며, 산업적 경쟁력 강화와 사회적 가치 창출에 크게 이바지할 것으로 기대됩니다.

키워드

자기상관, 홀로그램, X선 회절 현미경, 비파괴 검사, 이미지 복원, 광학 기술, 위상 조절, 재료 분석, 공간 분해능, 첨단 현미경, X선 홀로그래피, 엑스선 이미징, 대면적 샘플 X선 홀로그래피 측정 기술, 본 연구실은 대면적 샘플의 분석을 위한 독자적인 X선 홀로그래피 현미경 측정 기술 개발에 주력하고 있습니다. 기존 방식의 한계를 극복하기 위해 레퍼런스가 없는 샘플로부터 자기상관(autocorrelation) 신호 획득용 홀로그램 회절 이미지를 얻고, 이후 샘플에 레퍼런스를 추가하여 얻은 홀로그램 이미지와 비교 분석하는 혁신적인 방법을 제시합니다. 이 과정에서 두 개의 홀로그램 이미지를 퓨리에 변환하여 정밀하게 비교하고, 그 차이를 통해 숨겨진 샘플 이미지를 효과적으로 복원하는 독자적인 알고리즘을 개발하였습니다. 이러한 접근 방식은 복잡한 구조를 가진 대면적 샘플의 미세 구조를 비파괴적으로, 그리고 고정밀로 분석할 수 있게 합니다. 특히, 기존의 홀로그래피 방식으로는 얻기 어려웠던 레퍼런스 없는 샘플의 정보를 추출함으로써, 재료 과학, 나노 기술 및 첨단 제조 공정에서의 품질 관리 등 다양한 산업 분야에서 정밀한 이미징 솔루션을 제공하는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 이 기술은 샘플의 물리적 손상 없이 내부 구조를 파악하는 데 필수적인 핵심 역량으로, 새로운 재료 및 소자의 개발과 평가에 중요한 가치를 창출할 것입니다., 위상 조절 X선 회절 현미경 기술, 본 연구실은 결맞는(coherent) 엑스선 광의 위상 조절을 통해 현미경의 성능을 극대화하는 X선 회절 현미경 장치 및 방법을 개발하고 있습니다. 이 기술은 광원부에서 발생된 결맞는 엑스선 광이 샘플부를 거쳐 소정의 공간 주파수를 가지는 파형으로 회절된 후, 핵심적으로 위상 조절부에 의해 광의 진행 방향을 광축의 외각으로 분산시키는 과정을 포함합니다. 이렇게 분산된 광은 검출부에서 측정되고, 최종적으로 복원부의 위상 복구 알고리즘을 통해 샘플의 이미지를 복원하고 확대 디스플레이합니다. 본 발명의 가장 큰 강점은 세기가 약한 엑스선 광원을 사용하더라도 현미경 장치의 노이즈를 획기적으로 줄이고, 결맞는 엑스선 회절 현미경의 공간 분해능을 증가시킬 수 있다는 점입니다. 또한, 광원 세기의 한계를 극복하기 위해 장시간 노출이 필요한 경우에도 샘플의 열적 변형이나 원치 않는 상의 왜곡을 방지하여 정밀하고 안정적인 이미지 획득을 가능하게 합니다. 이러한 기술은 재료 과학 분야에서의 나노 구조 분석, 반도체 비파괴 검사, 생체 조직 이미징 등 고해상도 X선 이미징이 요구되는 첨단 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하며, 연구 및 산업 전반에 걸쳐 큰 파급 효과를 가져올 것입니다., 고품질 X선 이미징 솔루션 및 산업 응용, 본 연구실은 자체 개발한 X선 홀로그래피 현미경 및 위상 조절 X선 회절 현미경 기술을 바탕으로 다양한 과학 및 산업 분야에 적용 가능한 고품질 X선 이미징 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다. 세기가 약한 X선 광원에서도 현미경 장치의 노이즈를 최소화하고, 공간 분해능을 획기적으로 향상시키는 기술적 진보를 통해 기존 이미징 시스템의 한계를 극복하고 있습니다. 특히, 장시간 노출 시 발생할 수 있는 샘플의 열적 변형 및 상의 왜곡을 방지하는 독자적인 방법론은 정밀하고 안정적인 이미지 획득을 보장합니다. 이러한 혁신적인 X선 이미징 솔루션은 첨단 비파괴 검사 분야에서 재료의 미세 결함을 높은 해상도로 분석하는 데 활용될 수 있습니다. 또한, 나노 물질의 구조와 특성을 정밀하게 규명하여 신소재 개발에 기여하며, 생체 영상 분야에서는 비침습적으로 세포 및 조직의 미세 구조를 관찰하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 본 연구실의 기술은 정밀 진단, 품질 관리, 신기술 개발 등 광범위한 분야에서 새로운 가능성을 열며, 산업적 경쟁력 강화와 사회적 가치 창출에 크게 이바지할 것으로 기대됩니다.