KR100886357B1 - Temperature, gas changeable in-situ cell and the controller for X-ray absorption spectroscopy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일정 온도, 압력, 진공, 가스분위기하에서 셀의 분해 없이 시료의 상태를 직접적 조사할 수 있는 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀(in - situ cell) 및 그의 콘트롤러(controller)에 관하여 나타냈다. 상기 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀은 전후면의 대응되는 위치에 제 1 창과 제 2 창을 구비하고 상부면에 가스 주입·배출부가 위치하는 사각 용기와; 시료가 장착되며 상기 제 1 창 및 제 2창의 위치에 대응하고 가열 시스템(heating metal) 및 열전쌍(thermocouple)을 구비하는 시료장착부와 이를 포함하고 사각 용기의 일측면을 구성하는 시료주입부; 상기 사각 용기 상부면 또는 하부면에 위치하고 냉각수 주입·배출부를 구비하는 냉각장치; 및 상기 냉각장치와 상기 사각 용기 사이에 개재되는 단열판; 그리고 셀을 고정하는 고정 장치부;를 포함한다.The present invention is directed to an in - situ cell for an X-ray absorptive spectrometer and a controller thereof capable of directly examining the state of a sample without decomposing the cell under constant temperature, pressure, vacuum, and gas atmosphere. The in-situ cell for X-ray absorption spectrometer includes a rectangular container having a first window and a second window at corresponding positions on the front and rear surfaces, and a gas injection / exhaust unit located at an upper surface thereof; A sample mounting part equipped with a sample and corresponding to the positions of the first window and the second window and including a heating metal and a thermocouple, and a sample injection part including one side of the rectangular container; A cooling device disposed on the upper or lower surface of the rectangular container and having a cooling water injection / discharge unit; And an insulating plate interposed between the cooling device and the rectangular container. And a fixing device unit for fixing the cell.
인-시추 셀(in-situ cell), 엑스선, 금속창, 콘트롤러 In-situ cell, X-ray, metal window, controller
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 사시도,1 is a perspective view of an in-drilling cell for an X-ray absorbing spectrometer according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 사각 용기에 대한 사시도,2 is a perspective view of a rectangular container of an in-drilling cell for X-ray absorbing spectroscopy according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 시료주입부에 대한 사시도,Figure 3 is a perspective view of a sample injection unit of the in-drilling cell for X-ray absorption spectrometer according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 시료주입부에 대한 측면도,Figure 4 is a side view of the sample injection unit of the in-drilling cell for X-ray absorption spectrometer according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 콘트롤러를 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a controller of an in-situ cell for an X-ray absorption spectrometer according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *Explanation of reference numerals for the main parts of the drawing
10; 냉각장치, 20; 단열판,10; Chiller, 20; Insulation Plate,
30; 사각용기, 40; 시료주입부,30; Square container, 40; Sample injection section,
32; 가스 주입·배출부, 33; 제1창 및 제2창,32; A gas injection /
34a, 34b; 오링, 36, 38; 오링, 34a, 34b; O-rings, 36, 38; O-Ring,
39; 냉각수 주입·배출부, 43; 시료장착부, 39; Cooling water injection / discharge unit, 43; Sample compartment,
47; 가열 시스템, 50; 고정장치부,47; Heating system, 50; Fixture Unit,
100; 엑스선 흡수분광기용 인-시추셀, 200; 냉각수 순환장치,100; In-situ cells for X-ray absorption spectroscopy, 200; Coolant circulator,
300; 진공펌프, 400; 가스 조절 장치 300; Vacuum pump, 400; Gas conditioner
본 발명은 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀(in-situ cell) 및 그의 콘트롤러(controller)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 온도, 압력, 진공, 가스분위기하에서 시료의 상태를 관찰하기 위해 제작된 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀 및 그의 콘트롤러에 관한 것이다. The present invention relates to an in-situ cell for an X-ray absorption spectrometer and a controller thereof, and more particularly, to fabricate a state of a sample under a constant temperature, pressure, vacuum, and gas atmosphere. An in-drilling cell for an X-ray absorption spectrometer and a controller thereof.
상기의 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀은 온도의 변화 및 유입되는 가스의 종류에 따라 상태가 변화하는 시료의 구조를 관찰하는데 주로 사용되며, 특정 온도에서 특정 가스를 유입시켰을 때 시료의 열적 안정성 및 산화 · 환원특성을 파악하는데 중요한 역할을 수행한다. The in-drilling cell for the X-ray absorption spectrometer is mainly used to observe the structure of the sample whose state changes according to the change of temperature and the type of gas introduced, and when the specific gas is introduced at a specific temperature, It plays an important role in understanding the oxidation and reduction characteristics.
일반적으로 엑스선과 같은 광원 분석기기는 시료가 대기에 노출되어 있는 것이 대부분이며 실온에서만 측정이 가능하기 때문에 다양한 조건에서 시료의 상태변화를 관찰하고자 하는 연구자 및 연구기관의 기대에 부흥하지 못하고 있는 실정이다. 또한 현재 인-시추 셀은 분석기기중 적외선분광기 등 몇몇 기기에 국한되어 사용되는 실정이기 때문에 공정 중 또는 공정 완료 후 시료의 손상 없이 재료를 분석 할 수 있는 인-시추(in-situ ; in-situation) 분석기법에 대한 관심이 제고되고 있다. In general, light source analyzers such as X-rays are mostly exposed to the atmosphere and can only be measured at room temperature, and thus, they do not reconcile with the expectations of researchers and research institutes who wish to observe the state of the sample under various conditions. . Also, in-situ cells are currently used in a limited number of devices, such as infrared spectrometers, so that in-situ (in-situation) can be used to analyze materials without damaging the sample during or after the process. There is a growing interest in analytical methods.
상기의 문제를 해결하기 위해 한국특허 제 2003-0018805호의'고온 엑스선 실험용 고온장치'가 개시된 바 있으나 상기의 기술은 시료 장착을 위해 외부 용기와 창을 분리하고, 시료의 장착 후 외부 용기와 창을 클램프와 프레임을 이용하여 재조립해야하는 번거로움이 있으며 창의 재료가 고분자이므로 장치 내부의 가열원에 의해 창이 손상 받을 수 있다는 단점을 지니고 있다. In order to solve the above problem, the Korean Patent No. 2003-0018805 discloses a high temperature X-ray apparatus for high temperature, but the above technique separates the outer container and the window for sample mounting, and removes the outer container and the window after mounting the sample. There is a hassle that needs to be reassembled using a clamp and a frame, and since the material of the window is a polymer, the window may be damaged by a heating source inside the apparatus.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀의 분해 없이 시료의 장착이 간편하고 촉매, 금속, 정밀 소재 등의 광범위한 재료의 제자리 상태변화를 관찰할 수 있는 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀(in-situ cell) 및 그의 콘트롤러(controller)를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is the in-situ cell for X-ray absorption spectroscopy, which is easy to mount a sample without disassembling the cell and can observe the change of in situ state of a wide range of materials such as catalysts, metals and precision materials. Its purpose is to provide a cell and its controller.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 상기 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀은 전후면의 대응되는 위치에 1 창과 제 2 창을 구비하고 상부면에 가스 주입·배출부가 위치하는 사각 용기와; 시료가 장착되며 상기 제 1 창 및 제 2창의 위치에 대응하고 가열 시스템 및 열전쌍을 구비한 시료장착부와 이를 포함하고 사각 용기의 일측면을 구성하는 시료주입부; 상기 사각 용기 상부면 또는 하부면에 위치하고 냉각수 주입·배출부를 구비하는 냉각장치; 및 상기 냉각장치와 상기 사각 용기 사이에 개재되는 단열판; 그리고 셀 전체를 고정하는 고정 장치부;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the X-ray absorption spectrometer for an in-drilling cell includes a rectangular container having a first window and a second window at corresponding positions on the front and rear surfaces, and a gas injection / exhaust unit located at an upper surface thereof; A sample mounting part equipped with a sample and corresponding to the positions of the first window and the second window, the sample mounting part including a heating system and a thermocouple, and a sample injection part constituting one side of the rectangular container; A cooling device disposed on the upper or lower surface of the rectangular container and having a cooling water injection / discharge unit; And an insulating plate interposed between the cooling device and the rectangular container. And a fixing device unit fixing the entire cell.
이때, 상기 제 1 창 또는 상기 제 2 창은 이리듐 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것일 수 있으며, 제 1 창 또는 상기 제 2 창과 상기 사각 용기 사이에 오링을 개재하고 나사로 밀착하여 고진공 및 일정가스압력에 도달할 수 있도록 한다. 마찬가지의 목적으로 상기 사각 용기와 시료주입부의 접합영역 역시 오링을 개재하고 나사로 밀착하여 사용한다. 또한 상기 냉각장치, 단열판, 사각용기의 상부를 차례로 관통하는 홀을 구비할 수 있으며, 상기 홀은 가스 주입·배출부와 연결될 수 있다. 이때 가스 주입·배출부는 유연성이 있는(flexible) 관으로 이루어질 수 있다.At this time, the first window or the second window may be made of iridium or aluminum, and the first window or the second window is in close contact with the screw through the O-ring between the rectangular container and the high vacuum and constant gas pressure to reach. To be able. For the same purpose, the junction region of the rectangular container and the sample injection unit is also used by being in close contact with a screw through an O-ring. In addition, the cooling device, the heat insulating plate, it may be provided with a hole penetrating the upper portion of the rectangular container, the hole may be connected to the gas injection and discharge portion. In this case, the gas inlet and outlet may be made of a flexible pipe.
상기 냉각 장치는 내부에 냉각수 유로를 구비할 수 있으며 유로는 ㄹ자 또는 S자 형태의 지그재그 식 일 수 있고, 상기 냉각수 주입·배출부와 연결된다. The cooling device may be provided with a cooling water flow path therein, the flow path may be a zigzag type of the letter L or S-shape, it is connected to the cooling water injection and discharge.
또한, 본 발명에서는 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 추가로 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀과 연결되고 가스 조절장치, 냉각수 순환장치 및 진공 펌프를 포함하는 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀 콘트롤러를 제공한다. 상기 가스 조절장치는 셀 내부로 가스를 유입시키는 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 유입량을 조절하는 플로우 미터(flow meter), 상기 셀 내부의 가스의 압력을 나타내는 압력 게이지(pressure gauge), 및 상기 셀 내부의 진공도를 나타내는 진공 게이지(vacuum gauge)로 이루어질 수 있다.In addition, the present invention further provides an in-situ cell controller for X-ray absorption spectrometer, which is connected to the in-situ cell for X-ray absorption spectrometer and includes a gas regulator, a cooling water circulator, and a vacuum pump. The gas regulator includes a solenoid valve for introducing gas into the cell, a flow meter for adjusting the inflow amount, a pressure gauge indicating the pressure of the gas in the cell, and the inside of the cell. It can be made of a vacuum gauge (vacuum gauge) indicating the degree of vacuum.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들 에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있으며 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, lengths, thicknesses, and the like of layers and regions may be exaggerated for convenience, and like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 사시도이다.1 is a perspective view of an in-drilling cell for an X-ray absorption spectrometer according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀(100)은 사각 용기(30)와 상기 사각 용기(30)의 내부에 설치된 시료주입부(40)를 포함한다. 상기 사각 용기(30)의 상부면 또는 하부면에는 냉각장치(10)가 위치하고, 상기 냉각장치(10)와 상기 사각 용기(30) 사이에는 단열판(20)이 개재된다. Referring to the drawings, the in-
상기 냉각장치(10)는 냉각수 주입·배출부(39)를 구비하고, 상기 냉각 장치(10)의 내부에는 상기 냉각수 주입·배출부(39)와 연결되는 냉각수 유로가 위치한다. 따라서 상기 냉각장치(10) 안으로 냉각수가 순환할 수 있게 된다. 상기 냉각수의 온도는 보통 10℃ 이하로 유지하여 원하는 온도를 설정할 수 있다. 그러므로 상기 시료주입부(40)의 온도가 높아질지라도 상기 인-시추 셀(100) 본체의 온도는 항상 일정하게 유지시킬 수 있다. 나아가서, 상기 냉각수 유로는 ㄹ자 또는 S자의 지그재그식 형태일 수 있으며, 이때 가스의 주입·배출부와 겹치지 않도록 설계할 수 있다. The
상기 단열판(20)은 석면판일 수 있으며 상기 사각용기(30)에 나사로 고정되어 위치할 수 있다. 상기 사각 용기(30)의 각각의 외부 면에 일정 두께의 단열판(20)을 부착하고, 상기 단열판(20)의 상부와 하부에 상기 냉각장치(10)를 부착함으로써, 상기 인-시추 셀(10)에서 방출되는 열이 바로 냉각장치로 전달되는 것을 방지할 수 있다. The
나아가서, 상기 단열판(20)은 고정장치부(50)와 상기 사각 용기(30) 사이에 개재될 수 있다. 상기 고정장치부(50)는 상기 사각 용기(30) 및 시료주입부(40), 단열판(20), 냉각장치(10)로 이루어진 전체 셀을 고정한다. 또한 상기 고정장치부(50)는 셀 고정대와 엑스선흡수분광기의 고정대에 연결할 수 있는 외부 고정대로 이루어질 수 있다. In addition, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 사각 용기에 대한 사시도이다.2 is a perspective view of a rectangular container of an in-drilling cell for X-ray absorbing spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 동시에 참조하면, 상기 사각 용기(30)의 전후면에는 서로 대응되는 위치에 제 1 창 및 제 2창(33)이 구비된다. 상기 제 1 창 또는 상기 제 2 창(33)은 이리듐 또는 알루미늄 재질로 이루어지는 것일 수 있다. 따라서 캡톤이나 이미드 등의 고분자재료에 비해 비교적 용융점이 높은 금속을 창의 재질로 사용함으로써 400℃이상의 고온에서도 사용될 수 있다. 상기 창들은 고진공 및 일정 가스의 압력에 견뎌야 하기 때문에 두께는 0.5T 이상으로 하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 1 and 2 simultaneously, the front and rear surfaces of the
상기 제 1 창 또는 상기 제 2 창(33)은 양면에 오링(34a, 34b)을 개재하여 둥근 고정용 틀에 고정나사로 고정한 후 창집합체를 형성한다. 이렇게 제조된 창집합체는 고정 나사(37)로 상기 사각용기(30)와 고정될 수 있으며, 이때 상기 창집합체와 상기 사각 용기(30) 사이의 실링을 위해, 오링(38)이 개재될 수 있다. 따라서 제 1 창 또는 상기 제 2 창(33)과 상기 사각 용기(30)는 완전히 실링 될 수 있으므로, 고진공 및 안정한 가스 압력을 유지할 수 있다.The first window or the
그리고, 상기 사각 용기(30)의 상부면에는 가스 주입·배출부(32)가 위치하며 상기 인-시추 셀(100) 내부로의 가스의 유출입과 진공의 형성은 상기 가스 주입 · 배출부(32)를 통해 이루어진다. 이때, 상기 냉각장치(10), 단열판(20), 및 사각 용기(30)의 상부를 관통하는 홀을 구비할 수 있으며, 상기 홀은 상기 가스 주입· 배출부(32)와 연결될 수 있다. 나아가서, 상기 가스 주입·배출부(32)는 유연성이 있는 관으로 이루어질 수 있다. In addition, a gas injection /
다시 말해, 상기 유연성이 있는 관은 셀의 상부에 위치하도록 하고, 1/4 인치 크기의 홀을 상기 냉각장치(10), 단열재(20) 및 사각 용기(30)의 상부를 차례로 관통하여 수직으로 내어 그 안으로 가스가 유입되도록 하고, 또 다른 하나의 홀로 배기가 가능하도록 할 수 있다. In other words, the flexible tube is positioned at the top of the cell, and a 1/4 inch hole is vertically penetrated through the top of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 시료주입부에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 시료주입부에 대한 측면도이다.3 is a perspective view of a sample injection unit of the in-situ cell for X-ray absorption spectrometer according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a sample injection unit of the in- drilling cell for an X-ray absorption spectrometer according to an embodiment of the present invention Side view.
도 2 내지 도 4를 동시에 참조하면, 상기 시료주입부(40)는 상기 사각 용기(30) 내부에 설치됨과 동시에 상기 사각 용기(30)의 일측면을 구성한다. 상기 사각 용기(30)와 상기 시료주입부(40)의 접합영역은 고정 나사들(59)로 고정되며, 완전한 실링을 위해 상기 접합영역에는 오링(36)이 위치할 수 있다.2 to 4, the
상기 시료주입부(40)는 앞판(41)과 본판(48)의 일체형 구조로 이루어진다. 상기 앞판(41)은 상기 사각 용기(30)의 일측면을 구성하고, 상기 본판(48)은 시료장착부(43), 가열 시스템(47) 및 열전쌍을 구비한다.The
상기 시료장착부(43)는 상기 제 1 창 및 제 2창(33)의 위치에 대응하여 상기 창들과 나란히 위치한다. 즉, 상기 시료장착부(43)는 엑스선이 투과되는 곳과 나란한 곳에 원형 구멍이 위치하고, 펠렛 혹은 필름형태의 시료를 장착할 수 있는 공간이 구비된다. 또한 상기 시료장착부(43)의 주변에는 가열 시스템(47) 및 열전쌍이 위치한다. The
예를 들어, 상기 시료장착부(43)의 주변이라 볼 수 있는 상기 본판(48)의 내부에 막대기 모양의 힛팅봉을 삽입하고, 상기 열전쌍을 상기 시료주입부(40) 내부에 장착할 수 있다. 상기 힛팅봉의 지름은 도달하고자하는 온도에 따라 다르게 구비할 수 있으며 이때, 상기 단열재(20)는 힛팅봉에 의한 내부의 열이 냉각장치들(10)에 의해 과잉으로 손실되는 것을 방지할 수 있다. For example, a rod-shaped fitting rod may be inserted into the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 콘트롤러를 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a controller of an in-situ cell for an X-ray absorption spectrometer according to an exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 상기 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀의 콘트롤러는 상기 도 1의 상기 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀(100)과 연결되고, 가스 조절장치(400), 냉각수 순환장치(200) 및 진공 펌프(300)를 포함한다. 상기 가스 조절장치(400)는 상기 인-시추 셀(100)에 가스를 유입시키는 솔레노이드 밸브들(80), 유입량을 조절하는 플로우 미터(75), 상기 인-시추 셀(100) 내부의 가스의 압력을 나타내는 압력 게이지(90) 및 상기 인-시추 셀(100) 내부의 진공도를 나타내는 진공 게이지(95)로 이루어질 수 있다.Referring to the drawings, the controller of the in-situ cell for the X-ray absorption spectrometer is connected to the in-
상기 콘트롤러를 이용한 인-시추 셀 내부 환경의 조절 방법은 다음과 같다. 제 1 솔레노이드 밸브(81)를 통해 가스가 유입되고, 이때의 상기 플로우 미터(75)는 가스의 유입량을 조절하여 가스의 유입을 제어한다. 제 2 솔레노이드 밸브(82) 및 제 4 솔레노이드 벨브(84)를 열면 가스가 상기 인-시추 셀(100) 내부로 유입된다. 이때, 제 5 솔레노이드 벨브(85)는 배기 라인과 연결되어, 상기 제 5 솔레노이드 벨브(85)를 열면 플로우 시스템을 만들 수 있다.The control method of the in- drilling cell internal environment using the controller is as follows. Gas is introduced through the
상기 인-시추 셀(100)의 내부를 진공의 분위기로 전환하려면, 제 5 솔레노이드 밸브(85)를 닫고 제 3 솔레노이드 밸브(83)를 열면 상기 인-시추 셀(100)의 내부에 존재하던 가스가 배기된다. 이때, 상기 진공 펌프(300)를 작동시키며 상기 진공 펌프(300)는 일반 로타리 펌프를 사용할 수 있다. 상기 제 2 솔레노이드 밸브(82)와 상기 제 3 솔레노이드 밸브(3) 사이에 상기 압력게이지(90)를 장착함으로써 상기 인-시추 셀(100) 내부의 압력을 확인할 수 있다. 또한, 상기 제 3 솔레노이드 밸브(83)의 끝부분에 진공게이지를 설치함으로써 상기 인-시추 셀 내부의 진공도를 확인할 수 있다. 측정이 수행되는 동안 상기 냉각수 순환장치(200)가 작동함으로써 원하고자 하는 측정 환경에서 상기 인-시추 셀(100)을 열적으로 보호한다. To convert the interior of the in-
이하, 본 발명에 따른 엑스선 흡수분광기용 인-시추 셀 및 그 콘트롤러를 하기 실험예들을 통해 설명하겠는바, 하기 실험예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an in-drilling cell for an X-ray absorption spectrometer and a controller thereof according to the present invention will be described with reference to the following experimental examples, but the following experimental examples are not limited thereto.
실험예 1Experimental Example 1
전후면 서로 대응되는 위치에 알루미늄 창이 설치된 사각 용기와 사각용기의 내부에 설치됨과 동시에 상기 사각 용기의 일측면을 구성하는 시료주입부를 조립하여 인-시추셀을 제조하였다.The in-situ cell was manufactured by assembling the sample injection unit constituting one side of the rectangular container and the rectangular container having the aluminum window installed at the positions corresponding to each other.
이때 상기 창들은 400℃이상의 고온에서도 안정하도록 비교적 용융점이 높은 이리듐 또는 알루미늄 금속으로 형성하였으며, 두께는 0.5T 이상으로 형성하였다. 또한 상기 사각용기와 시료주입부 집합체의 상부와 하부에 각각 석면판을 부착하였고, 상기 각각의 석면판 상부 또는 하부에 다시 냉각장치를 부착하여 상기 시료주입부에서 방출되는 열이 바로 냉각장치로 전달되는 것을 방지하였다. 그와 반대로 상기 석면판을 부착함으로써 상기 냉각장치에 의해 인-시추 셀 내부 열이 과잉으로 손실되어 온도가 올라가지 않는 것을 방지할 수도 있었다. At this time, the windows were formed of iridium or aluminum metal having a relatively high melting point to be stable even at a high temperature of 400 ° C. or more, and a thickness of 0.5T or more. In addition, asbestos plates are attached to the upper and lower portions of the rectangular container and the sample injection unit assembly, respectively, and a cooling device is attached to the upper or lower portion of each asbestos plate so that the heat emitted from the sample injection unit is directly transferred to the cooling unit. Prevented. On the contrary, by attaching the asbestos plate, it was also possible to prevent the internal temperature of the in-drilling cell from being excessively lost by the cooling device, thereby preventing the temperature from rising.
상기 시료주입부는 앞판과 몸판으로 이루어지도록 제작하였으며 상기 앞판은 상기 사각 용기의 앞판을 구성하고, 몸판은 상기 사각 용기의 창들과 나란히 배치되도록 시료장착부를 형성하였다. 상기 앞판 중 상기 시료주입부와 상기 사각 용기 사이의 접합 영역은 고정 나사와 오링을 사용하여 완전히 실링 될 수 있도록 하였다. 시료주입부의 내부인 몸판은 힛팅봉 및 열전대를 삽입할 수 있는 공간을 둔 직사각 판형으로 제조하였다. 시료장착부는 엑스선이 투과되는 곳인 상기 사각 용기의 창들과 나란하도록, 지름 1cm의 원형 창을 내어 펠렛 혹은 필름형태의 시료를 장착할 수 있도록 하였으며, 구멍이 상부에서 하부까지 뚫린 납작 나사를 돌려서 시료를 고정할 수 있도록 하였다. 또한 상기 시료장착부의 하단에 힛팅봉과 열전대를 삽입하였는데 상기 힛팅봉의 지름은 원하는 온도에 따라 달라지지만, 본 실험에서는 600℃의 용량을 낼 수 있는 지름 0.5cm의 힛팅봉을 삽입하였다.The sample injection unit was manufactured to be made of a front plate and a body plate, and the front plate constituted the front plate of the rectangular container, and the body plate formed a sample mounting unit to be arranged side by side with the windows of the rectangular container. The junction region between the sample injection portion and the rectangular container of the front plate was able to be completely sealed using a set screw and an O-ring. The body plate, which is the inside of the sample injection unit, was manufactured in a rectangular plate shape with a space for inserting a quenting rod and a thermocouple. The sample mounting part was equipped with a circular window having a diameter of 1 cm to mount the sample in the form of pellet or film so as to be parallel to the windows of the rectangular container where the X-rays were transmitted. It can be fixed. In addition, the bottom of the sample mounting portion was inserted into the tingting rod and thermocouple. The diameter of the tingling rod depends on the desired temperature, but in this experiment was inserted into the coating rod of 0.5cm diameter to give a capacity of 600 ℃.
상기 냉각장치의 내부에 냉각수 유로를 만들어 고온에서 실험 시 냉각수가 순환되도록 하였고, 상기 냉각수의 유로는 가스의 주입·배출부와 겹치지 않도록 설계하였다. The cooling water flow path was made inside the cooling device to allow the cooling water to circulate during the experiment at a high temperature.
상기 인-시추 셀 내부로의 가스의 유출입 및 진공은 가스의 주입·배출부를 통해 이루어지도록 하였으며, 이때 관은 유연성이 있는 관을 이용하여 셀의 상부에 위치하도록 하였다. 1/4 인치 크기의 홀 두 개를 냉각장치, 석면판, 사각용기의 상부를 차례로 관통하여 수직으로 내었으며, 하나의 홀을 이용하여 그 내부로 가스를 유입시켰고, 다른 하나의 홀을 이용하여 배기시켰다. The inflow and outflow of the gas into the in-drilling cell and the vacuum were made through the gas inlet / outlet, and the tube was positioned above the cell using a flexible tube. Two 1 / 4-inch holes were vertically penetrated through the top of the cooling device, asbestos plate, and the square container, and gas was introduced into one of the holes, and the other hole was used to exhaust the holes. I was.
상기 인-시추 셀의 온도와 내부 분위기를 자동으로 제어하기 위한 인-시추 셀 콘트롤러는 다섯 개의 솔레노이드 밸브, 압력게이지 및 진공게이지를 장착하여 제조하였다. 또한, 상기 인-시추 셀 안의 진공과 압력을 인-시추 셀 콘트롤러 본체의 상부에 있는 모니터를 통해 디지털로 값을 확인할 수 있도록 하였다. An in-situ cell controller for automatically controlling the temperature and internal atmosphere of the in-situ cell was manufactured by mounting five solenoid valves, pressure gauges and vacuum gauges. In addition, the vacuum and pressure in the in-situ cell can be digitally confirmed through a monitor on the top of the in-situ cell controller body.
본 발명에 따른 고온 엑스 선 인-시추 셀은 셀의 해체 없이 셀 내부의 온도와 가스 분위기에 따라 시료의 상태변화 또는 구조변화를 관찰할 수 있으며, 고온 및 고진공에서도 견딜 수 있고 여러 가스 분위기 하에서도 안정한 가스 압력을 유지하면서 실온에서부터 600℃까지 사용이 가능한 장점이 있어서 시료의 열적 안정성 및 산화환원 특성을 관찰할 수 있는 효과가 있다. The high temperature X-ray in-drilling cell according to the present invention can observe the state change or structural change of the sample according to the temperature and gas atmosphere inside the cell without disassembling the cell, and can withstand high temperature and high vacuum, even under various gas atmospheres. It has the advantage that can be used from room temperature to 600 ℃ while maintaining a stable gas pressure has the effect of observing the thermal stability and redox characteristics of the sample.
또한, 본 발명에 따른 인-시추 셀의 콘트롤러를 장착한다면 온도 및 가스 분위기의 조건을 실험에 따라 용이하게 조절할 수 있다.In addition, if the controller of the in-situ cell according to the present invention is equipped, the conditions of temperature and gas atmosphere can be easily adjusted according to the experiment.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
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