The Design and construction of pig ion source for H-beam, and the test of magnet and vacuum chamber for the ion source

Abstract

정보화 시대인 현대 사회에서는 인터넷이나 통신을 통해 영어로 쓰여진 방대한 양의 자료들을 접하게 되고, 그만큼 영어 읽기의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 이제까지의 우리 나라 중·고등학교 영어 교육 현장에서 이루어지고 있는 읽기 지도는 주로 어휘나 문법 지식을 통하여 글자 그대로를 해석하는 방법이 주를 이루고 있는 실정이다. 따라서 진정한 읽기능력 향상을 위해서는 학습자들로 하여금 읽기 활동에 적극적으로 참여하게 할 수 있는 보다 효과적인 읽기 지도가 필요하다. 본 연구에서는 학습자들이 자신의 선험 지식을 적극적으로 활용하여 읽기 활동에 자발적으로 참여할 수 있도록 하기 위한 노력의 일환으로서 독해 선행 활동이 우리 나라 중학생들의 읽기 능력 향상에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 본 실험 연구는 선행 학습 유형별로 그림, 이야기 망, 어휘 학습, 선행 질문으로 구별된 네 개의 실험 집단과 통제 집단으로 분리된 중학교 2학년 상위 수준 학습자들을 대상으로 8주간 실시되었다. 그림 집단, 이야기 망 집단, 어휘 학습 집단, 선행 질문 집단에게는 선행 학습을 통한 스키마 활성화 훈련을 실시하였고, 통제 집단에게는 스키마 활성화 훈련을 실시하지 않았으며, 읽기 전 지도 방법 외에 읽기 수업에 사용된 교재와 시간 등은 모두 동일하였다. 본 실험 연구를 통해 얻어진 연구 결과 및 교육적 시사점은 다음과 같다. 첫째, 선행 활동 훈련을 받은 실험 집단과 훈련을 받지 않은 통제 집단을 비교한 결과, 실험 기간 중에 실시된 독해 평가에서 실험 집단이 통제집단보다 오답 수의 감소 현상이 두드러졌고 실험 이전 · 이후 점수 향상도면에서도 실험 집단의 점수 향상이 유의하게 높았다. 통제 집단도 점수가 유의하게 향상되었으나 실험 집단의 향상과는 차이를 보였다. 이것은 선행 활동을 통한 선험 지식 활동 능력이 배양된 학습자들은 실험 후 새로운 읽기 자료에 대해서도 자신의 선험 지식을 어느 정도 활용할 수 있다는 것을 보여준다고 할 수 있다. 둘째, 선행 활동의 유형별로 분류된 그림 집단, 이야기 망, 어휘 학습 집단, 선행 질문 집단 모두 실험 기간 중의 독해 평가에서 오답이 감소되었으며 그 중 그림과 이야기 망 집단의 오답 수가 특히 많이 줄었다. 점수 향상도 측면에서도 각각 유의한 향상이 나타났다. 특히 그림 제시 활동을 통해 선험 지식 활용 능력이 생긴 학습자의 읽기 능력이 가장 많이 향상되었고, 이야기 망 제시, 선행 질문 활동의 효과가 그 다음으로 큰 것으로 나타났다. 한편, 어휘 학습 활동은 거의 영향을 미치지 못했다. 이는 상향식 과정을 적용한 어휘 학습 집단이 하향식 과정이 사용된 다른 집단에 비해 내용을 예측하기 힘들었기 때문에 실험 기간 중의 독해 평가에서 오답 수의 감소가 가장 적었으며 따라서 실험 이후 점수도 거의 향상되지 않은 것으로 보인다. 즉, 예측 능력을 많이 사용하지 않았던 어휘 학습 집단은 실험 이후 평가에서도 독해 능력이 가장 적게 향상된 것으로 추측된다. 따라서, 초급 단계 학습자들의 선행 활동으로는 어휘 하가습을 통한 활동보다 그림 제시, 이야기 망 제시, 그리고 선행질문 활동이 더 권장할 만하다고 볼 수 있다. 셋째, 학습자의 읽기 능력 수준에 상관없이 각 선행 활동의 효과의 정도가 동일하게 나타났다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 실험 기간 중에 실시된 독해 평가에서 상위 그림 집단과 이야기 망 집단의 오답이 감소되는 경향을 보였고, 어휘 학습 집단은 오답이 감소되기는 하였으나 전반적인 사항을 묻는 문항에서는 오답의 감소 비율이 다른 집단에 비해 상대적으로 적었다. 실험 이후 평가에서도 그림과 이야기 망을 통한 예측 훈련이 효과가 있었으며 어휘 학습 활동은 큰 효과를 나타내지 못하였다. 중위 집단 학습자들에게도 그림을 통한 예측 훈련, 이야기 망 제시 활동과 선행 질문 활동이 효과적이었음을 알 수 있다. 어휘 학습 활동은 중위 집단 학습자들의 읽기 이해에도 큰 영향을 미치지 못하였다. 하위 집단 학습자들에게도 실험 기간 중의 독해 평가에서 그림 집단과 이야기 망 집단의 오답 감소율이 컸고 어휘 학습 집단은 그 변화가 뚜렷하지 않았다. 실험 이후 평가에서는 그림 제시와 이야기 망 활동, 선행 질문 활동이 크게 효과가 나타났다. 그리고 하위 수준의 학습자에게도 어휘 학습 활동은 큰 영향을 미치지 못하였다. 따라서, 읽기 능력 수준에 상관없이 우리 나라 중학교 2학년생의 독해 능력 향상에 가장 효과적인 선행 활동은 그림 제시 활동인 것으로 보인다. ; A Penning Ionization Gauge (PIG) ion source was constructed to produce an intense H^- beam. The purpose of the author s investigation with this source is to develop an H^- PIG source with a smaller physical dimensions so that the final version of this source can be comfortably placed in the central region of the 13MeV PET (Positron Emission Tomography)cyclotron which is under construction. This reduction in dimension is expected to improve the overall performance of the PET cyclotron. The ion source was placed at the center of a non-magnetic stainless steel vacuum chamber with an inner radius of 140㎜ and then the chamber itself was inserted into the space between the top and bottom magnet pole. For a visual investigation of the source performance, the chamber had two see-through windows. Attainable vacuum pressure, when the gas was turned off, was 4×10^-6 torr. The magnetic field was simulated using the POISSON and then OPERA3D-TOSCA. The magnet coil is of a hollow copper conductor type, the dimension of which was determined after consideration of heat generation and pressure drop of the cooling water. The magnet was constructed in accordance with these simulation results. Theoretical calculations for the trajectories of ions from the anode slit to one extractor electrode were carried out to find the optimum position and width of the extractor slit. They indicated that the slit has to be at least 2.0㎜ wide with its center shifted towards the Faraday cup by 1.0㎜. A Faraday cup was constructed and installed inside the chamber. The cup can be biased to +50V to prevent secondary electrons from escaping. A vertical slit of 1㎜ in width was placed in front of the cup. With this device a beam emittance measurement is expected to be possible. After some solving initial problems of high voltage breakdowns and sparking in the cathode-anode region of the source, the author finally succeeded in collecting 2.0㎁ of negative ions in the Faraday cup. Visual observations of the plasma formation in the ion source volume were also possible. Its blue-ish color was readily observable through the chamber window and through the slits of the extractor and anode. The brightness increased as either the magnet coil current or the arc current was increased.