KR102267414B1 - High temperature sample environment for magnetic small angle neutron scattering - Google Patents

High temperature sample environment for magnetic small angle neutron scattering Download PDF

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KR102267414B1 KR1020200019254A KR20200019254A KR102267414B1 KR 102267414 B1 KR102267414 B1 KR 102267414B1 KR 1020200019254 A KR1020200019254 A KR 1020200019254A KR 20200019254 A KR20200019254 A KR 20200019254A KR 102267414 B1 KR102267414 B1 KR 102267414B1
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Abstract

The present invention relates to a high temperature sample environment device, comprising: a body extending in one direction; and a sample mounting member installed on one side of the body and irradiating neutrons toward a sample mounted therein, wherein the sample mounting member includes: a sample holder having a predetermined space for mounting the sample; a heating unit installed on one side of the sample holder to apply heat to the sample mounted on the sample holder; and an insert plate installed on the opposite side of the sample holder with respect to the heating unit to limit the transfer of heat toward the body, and shielding the neutrons.

Description

자기 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치 {HIGH TEMPERATURE SAMPLE ENVIRONMENT FOR MAGNETIC SMALL ANGLE NEUTRON SCATTERING}High temperature sample environment device for magnetic neutron small angle scattering {HIGH TEMPERATURE SAMPLE ENVIRONMENT FOR MAGNETIC SMALL ANGLE NEUTRON SCATTERING}

본 발명은 고온 가열이 가능한 영역에서 자기 소각 산란 시험이 가능한 시료 환경 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sample environment device capable of performing a magnetic small angle scattering test in a region capable of high-temperature heating.

중성자 소각 산란 장치는, 중성자빔을 시료에 입사시키고, 10도 미만의 낮은 각도 영역에서 산란된 중성자를 검출함으로써 시료 내에 존재하는 수천에서 수백 나노미터(nm) 크기의 불균일성(결함, 가공, 석출물, 미세 구조)을 분석할 수 있는 장치이다.The neutron small-angle scattering device injects a neutron beam into a sample and detects neutrons scattered in a low-angle region of less than 10 degrees. It is a device that can analyze microstructure).

자성 재료에 대해 자기장을 가한 상태에서 중성자를 조사하는 중성자 소각 산란 시험을 할 경우, 자성 재료의 특성에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다. 다만, 일부 특수한 자성 재료의 경우, 온도에 따라 상전이가 발생하거나, 자성 재료의 내부 구조가 변화되게 된다. 이에, 자기장을 가한 상태에서 온도를 올리는 실험을 수행하기 위해서는 특수한 고온 시료 환경 장치가 필요하게 된다.When a neutron small-angle scattering test in which neutrons are irradiated with a magnetic field applied to the magnetic material, information on the properties of the magnetic material can be obtained. However, in the case of some special magnetic materials, a phase transition occurs or the internal structure of the magnetic material changes depending on the temperature. Accordingly, a special high-temperature sample environment device is required to perform an experiment to increase the temperature in a state in which a magnetic field is applied.

중성자 소각 산란 장치는 내부에 중성자 소각 산란용 시료 환경 장치를 포함한다. 이때, 고온 시료 환경 장치의 경우, 시료(액체와 고체 모두 가능)의 온도 및 진공 분위기를 형성할 수 있는 것이 요구된다.The small neutron scattering device includes a sample environment device for neutron small angle scattering therein. In this case, in the case of a high-temperature sample environment device, it is required to be able to form a temperature and a vacuum atmosphere of the sample (both liquid and solid).

종래에는 시료를 가열하기 위해, 히트 바(Heat bar)를 이용한 열전도 방식 또는 램프를 이용한 복사열 방식의 장치를 사용하였다. 다만, 열전도 방식이나 복사열 방식의 장치의 경우, 가열 온도가 400℃ 이하 수준에서만 그 시험 수행이 가능하며, 이를 초과하는 고온 영역(예; 1000℃ 이상)에서는 중성자 소각 산란 시험이 불가능한 문제점이 있다. Conventionally, in order to heat a sample, an apparatus of a heat conduction method using a heat bar or a radiant heat method using a lamp is used. However, in the case of a thermal conduction or radiant heat type device, the test can be performed only at a heating temperature of 400 ° C or less, and there is a problem that the neutron small angle scattering test is impossible in a high temperature region exceeding this (eg, 1000 ° C or more).

또한, 종래의 시료 환경 장치는 그 폭이 500 mm 이상인 것이 일반적이어서 전자석에 의해, 1 테슬라(T) 이상의 자기장이 유지되는 영역의 폭이 대략 50mm 수준인 자기 중성자소각산란실험 에서는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, the conventional sample environment device generally has a width of 500 mm or more, so it is difficult to apply in the magnetic neutron small angle scattering experiment in which the width of the region in which a magnetic field of 1 Tesla (T) or more is maintained by an electromagnet is approximately 50 mm. there was.

이를 보완하고자, 대략 ??272℃부터300℃까지 온도 조절이 가능한 상업용 폐순환 냉각장치(closed-cycle refrigerator)를 고려할 수 있다. 다만, 상업용 폐순환 냉각장치의 경우, 100mm 정도의 지름 가지고 있으므로 일정한 수준 이상의 자기장이 인가된 상태에서 고온 실험을 수행할 수는 있으나, 오로지 한 개의 시료에 대해서만 고온의 중성자 소각 산란 시험이 가능하므로 연속적인 시험 수행은 번거로운 문제점이 있게 된다.To supplement this, a commercial closed-cycle refrigerator capable of temperature control from approximately ??272°C to 300°C may be considered. However, in the case of a commercial closed circulation cooling device, since it has a diameter of about 100 mm, a high temperature test can be performed under a certain level of magnetic field applied, but a high temperature small angle scattering test is possible for only one sample, so continuous Conducting the test has a cumbersome problem.

본 발명의 일 목적은, 고온 환경 하에서 시료에 대해 자기 중성자 소각 산란 시험이 가능한 고온 시료 환경 장치와 이를 포함하는 자기 중성자 소각 산란 장치의 구조를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a high-temperature sample environment device capable of performing a magnetic neutron small-angle scattering test on a sample under a high-temperature environment, and a structure of a magnetic neutron small-angle scattering device including the same.

본 발명의 다른 일 목적은, 시료의 상하 이동이 가능하여 복수개의 시료에 대해 연속적인 시험 수행이 가능한 고온 시료 환경 장치와 이를 포함하는 중성자 소각 산란 장치의 구조를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a high-temperature sample environment device capable of performing a continuous test on a plurality of samples by enabling vertical movement of a sample, and a structure of a neutron small-angle scattering device including the same.

본 발명의 다른 일 목적은, 시료에 대해 중성자 소각 산란 시험이 이루어질 때, 중성자의 차폐가 이루어져, 중성자의 배경 산란에 의한 영향이 최소화될 수 있는 고온 시료 환경 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a high-temperature sample environment device that can minimize the effect of neutron background scattering by shielding neutrons when a small-angle neutron scattering test is performed on a sample.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고온 시료 환경 장치는, 일 방향으로 연장 형성되는 몸체; 및 상기 몸체의 일 측에 설치되고, 내부에 장착되는 시료를 향해 중성자가 조사되도록 하는 시료장착부재를 포함하며, 상기 시료장착부재는, 상기 시료의 장착을 위해 일정한 공간부를 구비하는 시료홀더; 상기 시료홀더의 일 측에 설치되어 상기 시료홀더에 장착된 시료에 열을 가하도록 이루어지는 가열부; 및 상기 가열부를 기준으로 상기 시료홀더의 반대측에 설치되어 상기 몸체를 향해 열이 전달되는 것을 제한하며, 상기 중성자를 차폐하도록 이루어지는 삽입판을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a high temperature sample environment apparatus according to the present invention includes a body extending in one direction; and a sample mounting member installed on one side of the body and irradiating neutrons toward the sample mounted therein, wherein the sample mounting member includes: a sample holder having a predetermined space for mounting the sample; a heating unit installed on one side of the sample holder to apply heat to the sample mounted on the sample holder; and an insertion plate installed on the opposite side of the sample holder with respect to the heating unit to limit the transfer of heat toward the body, and to shield the neutrons.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 몸체에는, 상기 시료장착부재의 장착이 가능하도록, 복수개의 개소에 시료 홀더 결합부가 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a sample holder coupling portion may be formed in a plurality of locations on the body to enable the sample mounting member to be mounted thereon.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 시료홀더는, 액체 상태의 시료를 수용하는 용기가 장착되도록 상기 일정한 통 형상의 공간부로 이루어지는 액체 시료 장착부가 형성되는 액체 시료홀더를 포함할 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the sample holder may include a liquid sample holder in which a liquid sample mounting part formed of the constant cylindrical space is formed so that a container for accommodating a sample in a liquid state is mounted.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 시료홀더는, 고체 상태의 시료가 장착되도록 중심부에 고체 시료 장착부가 형성되는 고체 시료홀더를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sample holder may include a solid sample holder in which a solid sample mounting part is formed in the center so that a solid sample is mounted.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 액체 시료홀더의 외측에는, 상기 액체 시료 홀더를 감싸는 형상으로 이루어지고, 상기 가열부에 대응하는 형상으로 이루어져 상기 가열부에 결합되는 시료홀더 지지대가 설치될 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, a sample holder support which is formed in a shape surrounding the liquid sample holder and has a shape corresponding to the heating part and is coupled to the heating part is installed on the outside of the liquid sample holder. can

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 고체 시료홀더는, 상기 고체 시료 장착부를 덮도록 상기 고체 시료홀더의 전방부에 설치되는 시료홀더 덮개를 포함할 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the solid sample holder may include a sample holder cover installed in the front part of the solid sample holder so as to cover the solid sample mounting part.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 가열부는 일 측을 향해 삽입 설치되는 카트리지 히터를 포함하고, 상기 카트리지 히터에 의해 발생하는 열에 의해 상기 시료의 온도 상승이 이루어질 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the heating unit may include a cartridge heater inserted and installed toward one side, and the temperature of the sample may be increased by heat generated by the cartridge heater.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 시료장착부재는 복수개로 이루어지고, 상기 몸체의 서로 다른 일 측에 각각 설치될 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, a plurality of sample mounting members may be provided, and may be respectively installed on different sides of the body.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 삽입판은 보론카바이드 소결체로 이루어질 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the insert plate may be made of a boron carbide sintered body.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 중성자 소각 산란 장치는, 외관을 형성하며, 내부에 자기장이 인가되는 본체; 몸체에 결합된 상태로 상기 본체의 내부에 설치되고, 내부에 시료가 위치되며 상기 시료를 향해 중성자가 조사되는 시료장착부재를 구비하는 고온 시료 환경 장치; 상기 고온 시료 환경 장치의 움직임을 형성하는 상기 시료의 위치를 가변시키는 구동부; 및 상기 시료장착부재의 상하 움직임이 형성되도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the neutron small-angle scattering device according to the present invention, forming an exterior, the body to which a magnetic field is applied therein; a high-temperature sample environment device installed in the body in a state coupled to the body, having a sample positioned therein, and having a sample mounting member irradiated with neutrons toward the sample; a driving unit for changing a position of the sample forming a movement of the high temperature sample environment device; And it may include a control unit for controlling the driving unit so that the vertical movement of the sample mounting member is formed.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 스테핑 모터를 포함하며, 상기 스테핑 모터의 구동에 의해 상기 시료장착부재의 위치를 가변시킬 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the driving unit may include a stepping motor, and the position of the sample mounting member may be changed by driving the stepping motor.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 고온 시료 환경 장치는, 상기 시료장착부재의 일 측에 삽입 설치되고, 내부에 장착된 시료에 열을 가하는 가열부를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the high temperature sample environment device may include a heating unit which is inserted and installed on one side of the sample mounting member and applies heat to the sample mounted therein.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 제어부는, 상기 본체와 전기적으로 연결되고, 상기 가열부에 전기적인 신호를 전달하여 상기 시료의 온도를 제어할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the control unit may be electrically connected to the main body and transmit an electrical signal to the heating unit to control the temperature of the sample.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 가열부에 의해 시료홀더에 장착되는 시료에 고온을 가할 수 있으며, 삽입판을 통해 열전달이 차단됨으로써, 고온 환경 하에서도 시료에 대해 자기 중성자 소각 산란 시험이 원활히 수행되는 것이 가능할 것이다.According to the present invention having the above configuration, a high temperature can be applied to the sample mounted on the sample holder by the heating unit, and heat transfer is blocked through the insert plate, so that the magnetic neutron small angle scattering test can be performed on the sample even under a high temperature environment. It will be possible to perform smoothly.

또한, 자기 중성자 소각 산란 시험을 위한 고온 시료 환경 장치는, 몸체의 복수개의 개소에 시료장착부재가 설치될 수 있으며, 액상 또는 고상의 시료가 선택적으로 장착되는 것이 가능하며, 몸체의 상하 이동에 의해, 복수개의 시료에 대해 연속적인 중성자 소각 산란 시험 수행이 가능할 것이다.In addition, in the high-temperature sample environment device for the magnetic neutron small-angle scattering test, the sample mounting member may be installed at a plurality of locations of the body, and it is possible to selectively mount a liquid or solid sample, and by moving the body up and down , it will be possible to perform continuous neutron small-angle scattering tests for a plurality of samples.

또한, 삽입판은 보론카바이드 소결체로 이루어질 수 있어, 중성자의 차폐 가 가능하며, 중성자 소각 산란 시험을 통해 발생하는 중성자의 배경 산란을 줄임으로써 질 높은 중성자 소각 산란 데이터 확보가 가능하게 될 것이다.In addition, since the insert plate is made of boron carbide sintered body, it is possible to shield neutrons, and it will be possible to secure high-quality small-angle neutron scattering data by reducing the background scattering of neutrons generated through the neutron small-angle scattering test.

도 1은, 고온 시료 환경 장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 고온 시료 환경 장치의 분해 사시도이다.
도 3은, 삽입판의 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는, 고온 시료 환경 장치의 측면도이다.
도 5는, 시료장착부재의 모습을 확대한 개념도이다.
도 6은, 자기 중성자 소각 산란 장치의 개념도이다.1 is a perspective view showing a state of a high-temperature sample environment apparatus.
Fig. 2 is an exploded perspective view of a high-temperature sample environment apparatus.
Fig. 3 is a perspective view showing the structure of the insertion plate.
4 is a side view of the high-temperature sample environment apparatus.
5 is an enlarged conceptual view of the sample mounting member.
6 is a conceptual diagram of a magnetic neutron small-angle scattering device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은, 고온 시료 환경 장치(100)의 모습을 나타내는 사시도이며, 도 2는, 고온 시료 환경 장치(100)의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은, 삽입판(150)의 구조를 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a high-temperature sample environment apparatus 100 , and FIG. 2 is an exploded perspective view of the high-temperature sample environment apparatus 100 . 3 is a perspective view showing the structure of the insertion plate 150 .

자기 중성자 소각 산란 장치는 중성자 소각 산란 방법을 통해 물질의 나노 구조를 파악하기 위한 장치로서, 내부에 포함되는 고온 시료 환경 장치(100)에 의해, 시료를 대상으로 중성자 소각 산란 시험이 수행될 수 있다.The magnetic neutron small-angle scattering device is a device for identifying the nanostructure of a material through the neutron small-angle scattering method, and a neutron small-angle scattering test may be performed on a sample by the high-temperature sample environment device 100 included therein. .

중성자 소각 산란(Small-Angle Neutron Scattering, SANS)이란, 나노영역(1 내지 100나노미터)의 물질 구조를 얻기 위한 방법으로, 중성자 소각 산란 시험을 통해, 고분자, 계면활성분자 등 자기조립 연성 나노 물질, 인지질, 단백질 등의 바이오 물질, 금속 및 세라믹 물질, 나노 자성체 및 초전도체 등의 응집 물질 등의 연구에 광범위하게 사용되고 있는 물질의 나노 구조를 탐지할 수 있다.Small-Angle Neutron Scattering (SANS) is a method for obtaining a material structure in the nano-region (1 to 100 nanometers). It is possible to detect nanostructures of materials widely used in research such as biomaterials such as , phospholipids and proteins, metals and ceramic materials, and aggregated materials such as nanomagnetic materials and superconductors.

나노 물질은 1 ~ 수백 나노 미터(nm)의 크기의 미세구조를 가지는 물질로, 나노 물질의 구조는 전자현미경이나 X-선 산란에 의한 원소의 전자밀도에 의한 흡수나 산란을 이용해 파악할 수 있게 된다. 중성자 빔은 핵자와의 상호 작용에 의해 산란되는 것으로, 중성자 산란에 사용되는 중성자는 일반적으로 0.1 내지 1.0 나노 미터의 파장을 가지며, 대상물질에 의한 회절에 의해, 원자 또는 나노 단위의 극미세 구조를 파악할 수 있게 된다.Nanomaterials are materials with a microstructure ranging from 1 to several hundred nanometers (nm), and the structure of nanomaterials can be identified using absorption or scattering by electron density of elements by electron microscopy or X-ray scattering. . The neutron beam is scattered by interaction with nucleons, and the neutrons used for neutron scattering generally have a wavelength of 0.1 to 1.0 nanometers, and by diffraction by the target material, an atomic or nano-scale ultra-fine structure is obtained. be able to comprehend

자기 중성자 소각 산란 장치(200)는 내부에 중성자 소각 산란 시험 진행을 위한, 고온 시료 환경 장치(100)를 포함한다. 고온 시료 환경 장치(100)의 내부에는 액상 또는 고상의 시료가 장착될 수 있으며, 자기장이 작용되는 상태에서 중성자가 시료를 향해 투과될 수 있도록 한다.The magnetic neutron small-angle scattering apparatus 200 includes a high-temperature sample environment apparatus 100 for conducting a neutron small-angle scattering test therein. A liquid or solid sample may be mounted inside the high temperature sample environment device 100 , and neutrons may be transmitted toward the sample while a magnetic field is applied.

중성자 소각 산란 장치(200)는 시료를 투과하는 중성자를 이용하여 원자 또는 나노 단위에서의 간섭 패턴을 측정할 수 있게 된다. 구체적으로, 중성자 소각 산란 장치(200)는 입사된 중성자가 물질의 내부에 분포되어 있는 원자핵들에 의해 산란되면서 생성하는 간섭 패턴을 측정하고 분석함으로써 원자핵들의 공간적 분포나 구조를 측정할 수 있게 된다.The neutron small-angle scattering apparatus 200 can measure the interference pattern in the atomic or nano scale using neutrons passing through the sample. Specifically, the neutron small-angle scattering device 200 can measure the spatial distribution or structure of atomic nuclei by measuring and analyzing an interference pattern generated while incident neutrons are scattered by atomic nuclei distributed inside the material.

자기 중성자 소각 산란 장치(200)는 시료에 중성자를 투과하기 위해, 고온 시료 환경 장치(100)를 포함한다.The magnetic neutron small-angle scattering device 200 includes a high-temperature sample environment device 100 to transmit neutrons to the sample.

고온 시료 환경 장치(100)는, 몸체(110)와 시료장착부재(120)를 구성으로 포함한다. The high temperature sample environment device 100 includes a body 110 and a sample mounting member 120 as a configuration.

몸체(110)는 일 방향으로 연장되는 바(bar)의 형상으로 이루어지며, 일 측에 시료장착부재(120)가 설치될 수 있다. 몸체(110)는 금속으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 티타늄과 같은 재료로 이루어질 수 있다.The body 110 is formed in the shape of a bar extending in one direction, and the sample mounting member 120 may be installed on one side. The body 110 may be made of metal, for example, may be made of a material such as titanium.

몸체(110)에는 시료장착부재(120)가 설치되는 위치가 변경 가능한 구조를 가지며, 각 시료장착부재(120)는 고정핀(P2)을 통해 몸체(110)에 결합되는 것이 가능하게 될 것이다.The body 110 has a structure in which the position at which the sample mounting member 120 is installed can be changed, and each sample mounting member 120 will be able to be coupled to the body 110 through the fixing pin P2.

또한, 몸체(110)의 서로 다른 위치에는 복수개의 시료 홀더 결합부(111)가 형성되는 것이 가능하다. 시료 홀더 결합부(111)는, 시료장착부재(120)의 설치 위치를 안내하는 역할을 할 수 있도록, 몸체(110)의 전면부에 시료 홀더 결합부(111)의 장착면에 대응하게 리세스되는 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, a plurality of sample holder coupling portions 111 may be formed at different positions of the body 110 . The sample holder coupling part 111 has a recess corresponding to the mounting surface of the sample holder coupling part 111 in the front part of the body 110 so as to serve to guide the installation position of the sample mounting member 120 . It can be made in a shape that becomes

도 2에서 보는 바와 같이, 시료장착부재(120)는 시료홀더(131, 134), 가열부(140), 삽입판(150)이 전방부(도 2의 좌측)에서 후방부(도 2의 우측)를 향하는 방향으로 몸체(110)를 향해 결합되는 것이 가능하다.As shown in FIG. 2 , the sample mounting member 120 includes the sample holders 131 and 134 , the heating unit 140 , and the insertion plate 150 from the front part (left side of FIG. 2 ) to the rear part (right side of FIG. 2 ). ) It is possible to be coupled toward the body 110 in the direction facing.

시료장착부재(120)는, 복수개로 이루어지고, 몸체(110)의 서로 다른 일 측에 각각 설치될 수 있다. 이를 위해, 시료 홀더 결합부(111)는 복수개로 이루어질 수 있으며, 각 시료 홀더 결합부(111)에는 시료장착부재(120)가 설치될 수 있다. 또한, 몸체(110)는 후술할 구동부(220, 도 6 참조)에 의해, 상하 방향으로 이동할 수 있으므로, 각 시료 홀더 결합부(111)에 설치된 시료장착부재(120)를 대상으로 중성자 소각 산란 시험을 수행하는 것이 가능하게 될 것이다.The sample mounting member 120 is made of a plurality and may be respectively installed on different sides of the body 110 . To this end, the sample holder coupling part 111 may be formed in plurality, and the sample mounting member 120 may be installed in each sample holder coupling part 111 . In addition, since the body 110 can move in the vertical direction by a driving unit 220 (refer to FIG. 6 ) to be described later, a neutron small-angle scattering test is performed on the sample mounting member 120 installed in each sample holder coupling unit 111 . It will be possible to do

시료장착부재(120)는 몸체(110)의 서로 다른 위치에 설치됨으로써, 중성자 소각 산란 시험을 연속해서 수행하는 것이 가능하게 되므로, 복수개의 시료에 대해 연속적인 중성자 소각 산란 시험 수행이 가능하게 된다.Since the sample mounting member 120 is installed at different positions of the body 110, it is possible to continuously perform the small-angle neutron scattering test, so that it is possible to continuously perform the small-angle neutron scattering test for a plurality of samples.

즉, 본 발명에 따른, 고온 시료 환경 장치(100)는, 복수개의 시료 홀더 결합부(111)에 결합되는 시료장착부재(120)를 이용하여, 중성자 소각 시험 수행하는 것이 가능하므로 서로 다른 시료를 대상으로 하는 중성자 소각 산란 시험 수행의 편의성이 보다 확대될 수 있게 될 것이다.That is, according to the present invention, the high temperature sample environment apparatus 100 uses the sample mounting member 120 coupled to the plurality of sample holder coupling parts 111 to perform the neutron incineration test, so that different samples can be used. It will be possible to further expand the convenience of performing the targeted neutron small-angle scattering test.

또한, 시료 홀더 결합부에는 후술할 가열부(140)가 생략된 상태로 시료장착부재(120)가 설치되는 것도 가능하다.In addition, it is also possible that the sample mounting member 120 is installed in the sample holder coupling portion in a state in which the heating unit 140, which will be described later, is omitted.

시료장착부재(120)는 시료홀더(131, 134), 가열부(140) 및 삽입판(150)을 구성으로 포함할 수 있다.The sample mounting member 120 may include sample holders 131 and 134 , a heating unit 140 , and an insertion plate 150 as a configuration.

시료홀더(131, 134)는, 시료를 장착한 후, 장착된 시료를 대상으로 중성자 소각 산란 시험을 수행하기 위한 것으로, 시료홀더(131, 134)의 중심부에는 시료를 장착하기 위해 일정한 공간부가 형성될 수 있다. 이러한 공간부는 후술할 액체 시료 장착부(133)나 고체 시료 장착부(135)를 의미할 수 있다.The sample holders 131 and 134 are for performing a neutron small-angle scattering test on the mounted sample after mounting the sample, and a predetermined space is formed in the center of the sample holders 131 and 134 to mount the sample. can be Such a space part may mean a liquid sample loading part 133 or a solid sample loading part 135 to be described later.

시료홀더(131, 134)는 금속으로 이루어질 수 있으며, 시료홀더(131, 134)는 후술할 가열부(140)의 전방부에 위치될 수 있다.The sample holders 131 and 134 may be made of metal, and the sample holders 131 and 134 may be positioned in front of the heating unit 140 to be described later.

시료홀더(131, 134)는, 액상의 시료를 장착하기 위한, 액체 시료홀더(131)와 고체 시료홀더(134)를 포함할 수 있다.The sample holders 131 and 134 may include a liquid sample holder 131 and a solid sample holder 134 for mounting a liquid sample.

각 시료홀더(131, 134)의 중심부에는, 시료를 향해 조사되는 중성자가 지날 수 있도록 이를 관통하는 홀이 형성될 수 있으며, 이는 후술할 액체 시료홀더(131)의 액체 시료 장착부(133) 및 고체 시료홀더(134)의 고체 시료 장착부(135)를 의미할 수 있다.In the center of each sample holder (131, 134), a hole passing therethrough may be formed so that neutrons irradiated toward the sample can pass, which is a liquid sample mounting part 133 and a solid of the liquid sample holder 131 to be described later. It may mean the solid sample mounting part 135 of the sample holder 134 .

액체 시료홀더(131)는, 액체 상태의 시료를 수용하기 위한 용기(미도시)가 장착될 수 있도록, 일정한 통 형상의 공간부로 이루어지는 액체 시료 장착부(133)를 구비할 수 있다.The liquid sample holder 131 may include a liquid sample mounting part 133 formed of a constant cylindrical space so that a container (not shown) for accommodating a sample in a liquid state can be mounted.

여기서, 액체 시료홀더(131)는, 액체 시료 장착부(133)에 위치되는 시료를 지지하는 역할을 하며, 가열부(140)에 결합하기 위한 시료홀더 지지대(132)를 포함할 수 있다. 시료홀더 지지대(132)는 액체 시료홀더(131)를 상하에서 지지하도록, 액체 시료홀더(131)를 감싸는 형상으로 이루어질 수 있다.Here, the liquid sample holder 131 serves to support the sample positioned in the liquid sample mounting unit 133 , and may include a sample holder support 132 for coupling to the heating unit 140 . The sample holder support 132 may have a shape surrounding the liquid sample holder 131 so as to support the liquid sample holder 131 from above and below.

시료홀더 지지대(132)는, 일 면이 가열부(140)를 향해 돌출된 형상으로 이루어져, 가열부(140)의 전방면에 결합될 수 있다.The sample holder support 132 is made of a shape in which one surface protrudes toward the heating unit 140 , and may be coupled to the front surface of the heating unit 140 .

또한, 도 2에서 보는 바와 같이, 가열부(140)의 양 측에는 전방을 향해 시료홀더 결합돌부(140b)가 형성될 수 있다. 시료홀더 결합돌부(140b)는 시료홀더지지대(133)의 후방면을 지지하는 역할을 한다. 구체적으로, 시료홀더 결합돌부(140b)는 액체시료홀더(133)의 돌출된 후방면을 감싸 지지하는 역할을 하게 된다.In addition, as shown in FIG. 2 , both sides of the heating unit 140 may be formed with sample holder coupling protrusions 140b toward the front. The sample holder coupling protrusion 140b serves to support the rear surface of the sample holder support 133 . Specifically, the sample holder coupling protrusion 140b serves to surround and support the protruding rear surface of the liquid sample holder 133 .

고체 시료홀더(134)는 고체 상태의 시료가 장착될 수 있도록, 중심부에 시료를 지지하기 위한 고체 시료 장착부(135)가 형성될 수 있다. The solid sample holder 134 may have a solid sample mounting part 135 for supporting the sample in the center so that the sample in a solid state can be mounted.

고체 시료홀더(134)에는, 고체 시료 장착부(135)를 덮도록 전방부에 시료홀더 덮개(136)가 설치될 수 있다. 시료 홀더 덮개(136)는, 금속의 사각 플레이트 형상으로 이루어질 수 있으며, 가열부(140)에 끼워지도록 설치되는 고체시료홀더(134)를 밀착하는 역할을 하게 된다.In the solid sample holder 134 , a sample holder cover 136 may be installed in the front part to cover the solid sample mounting part 135 . The sample holder cover 136 may have a metal rectangular plate shape, and serves to closely attach the solid sample holder 134 installed to be fitted to the heating unit 140 .

도 2에서 보는 바와 같이, 가열부(140)의 양 측에는 전방을 향해 시료홀더 결합돌부(140b)가 형성될 수 있다. 시료홀더 결합돌부(140b)는 사각형의 플레이트 형상으로 이루어지는 고체시료홀더(134)를 감싸는 형상으로 이루어질 수 있으며, 고체시료홀더(134)를 지지하는 역할을 하게 된다.As shown in FIG. 2 , both sides of the heating unit 140 may be formed with sample holder coupling protrusions 140b toward the front. The sample holder coupling protrusion 140b may have a shape surrounding the solid sample holder 134 having a rectangular plate shape, and serves to support the solid sample holder 134 .

시료 홀더 덮개(136)는 가열부(140)에 고정핀(P1)을 통해 고정될 수 있다.The sample holder cover 136 may be fixed to the heating unit 140 through a fixing pin P1 .

즉, 몸체(110)의 일 측에는, 액체 시료홀더(131) 및/또는 고체 시료홀더(134)가 설치되는 것이 가능하며, 액체 시료홀더(131) 및/또는 고체 시료홀더(134)가 설치되는 위치는 시험 수행을 위한 사용자에 의해, 임의로 선택될 수 있다.That is, on one side of the body 110, the liquid sample holder 131 and/or the solid sample holder 134 may be installed, and the liquid sample holder 131 and/or the solid sample holder 134 is installed. The location may be arbitrarily selected by the user for conducting the test.

가열부(140)는 시료홀더(131, 134)의 일 측에 설치되는 것이 가능하며, 시료홀더(131, 134)에 장착된 시료에 열을 가해 기설정된 온도가 될 수 있도록 한다. 예를 들어, 가열부는, 시료홀더(131, 134)의 후방부에 위치될 수 있으며, 시료의 온도를 최대 350 ℃까지 올릴 수 있게 된다.The heating unit 140 may be installed on one side of the sample holders 131 and 134, and apply heat to the samples mounted on the sample holders 131 and 134 so as to reach a preset temperature. For example, the heating unit may be located in the rear portion of the sample holder (131, 134), it is possible to raise the temperature of the sample up to 350 ℃.

가열부(140)의 중심부에는 시료를 지나는 중성자가 이동할 수 있도록, 관통홀(140a)이 형성될 수 있다.A through hole 140a may be formed in the center of the heating unit 140 so that neutrons passing through the sample may move.

가열부(140)는, 일 측을 향해 삽입 설치되는 카트리지 히터(141)를 포함할 수 있다. 카트리지 히터(141)는 가열부(140)의 일측에 형성된 히터 삽입홀(미도시)을 통해, 삽입 설치될 수 있으며, 액체 시료 장착부(133) 또는 고체 시료 장착부(135)에 위치되는 액상 또는 고상의 시료에 대해, 높은 온도가 되도록 열을 전달할 수 있게 될 것이다. 카트리지 히터(141)를 통해, 최대 350℃까지 온도를 높여가면서, 시료에 대한 중성자 소각 산란 시험이 이루어질 수 있게 된다.The heating unit 140 may include a cartridge heater 141 that is inserted and installed toward one side. The cartridge heater 141 may be inserted and installed through a heater insertion hole (not shown) formed on one side of the heating unit 140 , and may be in a liquid or solid state positioned in the liquid sample mounting unit 133 or the solid sample mounting unit 135 . For a sample of , it will be able to transfer heat to a higher temperature. Through the cartridge heater 141, while raising the temperature up to 350 ℃, it is possible to make a neutron small-angle scattering test for the sample.

즉, 가열부(140)는 시료홀더(131, 134)에 장착된 시료에 열을 가해 온도가 상승시킬 수 있게 된다.That is, the heating unit 140 can increase the temperature by applying heat to the samples mounted on the sample holders 131 and 134 .

삽입판(150)은, 가열부(140)를 기준으로 상기 시료홀더(131, 134)의 반대측에 설치될 수 있다. 삽입판(150)은, 상기 가열부(140)의 후방부에 설치되어, 몸체(110)를 향해 열이 전달되는 것을 제한하는 역할을 할 수 있다. 삽입판(150)은, 가열부(140)의 후방부와 몸체(110)의 전방부 사이에 설치될 수 있다.The insertion plate 150 may be installed on the opposite side of the sample holders 131 and 134 with respect to the heating unit 140 . The insert plate 150 is installed in the rear portion of the heating unit 140 , and may serve to limit heat transfer toward the body 110 . The insertion plate 150 may be installed between the rear portion of the heating unit 140 and the front portion of the body 110 .

삽입판(150)의 상하 일 측에는, 고정핀(P2)에 의해 몸체(110)에 결합되기 위한 고정핀 삽입홀(150b)이 형성될 수 있으며, 중심부에는 관통홀(150b)이 형성되어, 시료를 투과한 중성자가 진행할 수 있게 된다.A fixing pin insertion hole 150b for being coupled to the body 110 by a fixing pin P2 may be formed on one side of the upper and lower sides of the insertion plate 150, and a through hole 150b is formed in the center of the sample. The neutrons passing through can proceed.

또한, 삽입판(150)은, 보론카바이드(B4C, 탄화붕소) 소결체로 이루어질 수 있다. 보론카바이드(B4C, 탄화붕소) 소결체는 중성자를 흡수하는 특성을 가지므로, 삽입판(150)은 중성자를 차폐하는 역할을 수행할 수 있게 된다.In addition, the insert plate 150 may be made of a boron carbide (B 4 C, boron carbide) sintered body. Since the boron carbide (B 4 C, boron carbide) sintered body has a property of absorbing neutrons, the insert plate 150 can serve to shield the neutrons.

보론카바이드(B4C, 탄화붕소) 소결체로 이루어지는 삽입판(150)은, 가열부(140)의 카트리지 히터(141)에 의한 온도 상승에 의한 열 전달 저지와 함께, 중성자 차폐 성능을 가져, 몸체(110)의 다른 일 측에 배치되는 구동부(220)에 중성자가 전달되는 것을 막아, 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.Insertion plate 150 made of boron carbide (B 4 C, boron carbide) sintered body has a neutron shielding performance, along with blocking heat transfer by the temperature rise by the cartridge heater 141 of the heating unit 140, the body By preventing neutrons from being transmitted to the driving unit 220 disposed on the other side of 110 , it is possible to prevent deterioration of performance.

또한, 삽입판(150)은 시료 홀더(131, 134)의 후방부에 설치되므로, 시료를 투과한 중성자가 배경 산란되는 것을 감소시켜 질 높은 중성자 소각 산란 데이터를 획득할 수 있게 된다.In addition, since the insertion plate 150 is installed at the rear of the sample holders 131 and 134 , background scattering of neutrons that have passed through the sample is reduced, so that high-quality small-angle neutron scattering data can be obtained.

도 4는, 고온 시료 환경 장치(100)의 측면도이며, 도 5는, 시료장착부재(120)의 모습을 확대한 개념도이다.4 is a side view of the high temperature sample environment apparatus 100 , and FIG. 5 is an enlarged conceptual view of the sample mounting member 120 .

시료장착부재(120)는 시료홀더(131, 134), 가열부(140) 및 삽입판(150)을 포함하며, 시료장착부재(120)는 전방(도 4의 좌측)에서 후방(도 4의 우측)을 향하는 방향으로, 시료홀더(131, 134), 가열부(140), 삽입판(150)의 순서로 결합되어 형성될 수 있을 것이다.The sample mounting member 120 includes sample holders 131 and 134 , a heating unit 140 and an inserting plate 150 , and the sample mounting member 120 is from the front (left side of FIG. 4 ) to the rear side ( FIG. 4 ). right), the sample holders 131 and 134 , the heating unit 140 , and the inserting plate 150 may be combined in this order to be formed.

앞서 설명한 바와 같이, 시료장착부재(120)는, 복수개로 이루어지고, 몸체(110)의 서로 다른 일 측에 각각 설치될 수 있다. 도 4에서 보는 바와 같이, 몸체(110)의 일 측에는 액체 시료홀더(131)와 고체 시료홀더(134)가 각각 상하 방향으로 배치되는 것이 가능할 것이다. 다만, 이는 하나의 예일뿐이며, 고체 시료홀더(134)가 상측에 액체 시료홀더(131)이 하측에 배치되는 것도 가능할 것이다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 몸체(110)의 일 측에 형성되는 시료 홀더 결합부(111)에 시료장착부재(120)가 추가로 설치되는 것도 가능하므로, 몸체(110)를 구동부(220, 도 6 참조)에 의해, 상하 방향으로 이동시킬 경우, 각 시료 홀더 결합부(111)에 설치된 시료장착부재(120)를 대상으로 중성자 소각 산란 시험을 수행하는 것이 가능하게 될 것이다. As described above, the sample mounting member 120 is made of a plurality and may be respectively installed on different sides of the body 110 . As shown in FIG. 4 , it will be possible for the liquid sample holder 131 and the solid sample holder 134 to be vertically disposed on one side of the body 110 . However, this is only one example, and it will be possible that the solid sample holder 134 is disposed on the upper side and the liquid sample holder 131 is disposed on the lower side. In addition, as described above, since it is also possible that the sample mounting member 120 is additionally installed in the sample holder coupling part 111 formed on one side of the body 110, the body 110 is driven by the driving unit 220, FIG. 6), it will be possible to perform a neutron small-angle scattering test on the sample mounting member 120 installed in each sample holder coupling part 111 when moving in the vertical direction.

즉, 시료장착부재(120)는 몸체(110)의 서로 다른 위치에 설치될 수 있으며, 이를 통해, 복수개의 시료를 대상으로 연속적인 중성자 소각 산란 시험 수행이 가능하여, 중성자 소각 산란 시험 수행의 편의성이 보다 확대될 수 있게 된다.That is, the sample mounting member 120 may be installed in different positions of the body 110, and through this, it is possible to perform a continuous neutron small-angle scattering test for a plurality of samples, so that the neutron small-angle scattering test is convenient. This can be expanded further.

도 5에서 보는 바와 같이, 시료장착부재(120)의 시료 홀더(131, 134)에 장착되는 시료에는 시료를 가로 지르는 방향으로 자기장이 작용하는 상태에서 시료를 향해 중성자가 조사되게 된다. 시료를 투과하는 중성자는 검출기를 통해 검출된 후, 시료의 물질 특성에 관한 정보를 제공할 수 있게 된다.As shown in FIG. 5 , the sample mounted on the sample holder 131 and 134 of the sample mounting member 120 is irradiated with neutrons toward the sample while a magnetic field is applied in a direction transverse to the sample. After the neutrons passing through the sample are detected by the detector, it is possible to provide information about the material properties of the sample.

이를 위해, 각 시료홀더(131, 134)의 중심부에는, 시료를 향해 조사되는 중성자가 지날 수 있도록 이를 관통하는 홀이 형성될 수 있으며, 이는 액체 시료홀더(131)의 액체 시료 장착부(133) 및 고체 시료홀더(134)의 고체 시료 장착부(135)으로 볼 수 있게 된다. 또한, 가열부(140)의 중심부에는 시료를 지나는 중성자가 이동할 수 있도록 관통홀(140a)이 형성되며, 삽입판(150)의 중심부에는 관통홀(150b)이 형성되어, 시료를 투과한 중성자가 몸체(110)를 향해 진행하는 것이 가능하게 될 것이다.To this end, in the center of each sample holder (131, 134), a hole passing therethrough may be formed so that neutrons irradiated toward the sample can pass, which is the liquid sample mounting part 133 of the liquid sample holder 131 and It can be seen as the solid sample mounting part 135 of the solid sample holder 134 . In addition, a through hole 140a is formed in the center of the heating unit 140 so that neutrons passing through the sample can move, and a through hole 150b is formed in the center of the insertion plate 150 so that the neutrons passing through the sample are formed. It will be possible to proceed towards the body 110 .

이때, 가열부(140)의 일 측에 삽입 설치되는 카트리지 히터(141)에 의해 시료는 최대 350도까지 온도가 상승할 수 있으므로, 온도 변화에 따른 상전이나 구조 변화의 특성까지 검출될 수 있게 된다.At this time, since the temperature of the sample can be increased up to 350 degrees by the cartridge heater 141 inserted and installed on one side of the heating unit 140, it is possible to detect even the characteristics of a phase change or a structural change according to the temperature change. .

도 6은, 자기 중성자 소각 산란 장치(200)의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of the magnetic neutron small angle scattering device 200 .

자기 중성자 소각 산란 장치(200)는, 중성자 소각 산란 방법을 통해 자성 물질의 나노 구조를 측정하기 위한 장치를 의미할 수 있다.The magnetic neutron small-angle scattering apparatus 200 may refer to an apparatus for measuring the nanostructure of a magnetic material through the neutron small-angle scattering method.

중성자 산란 시험을 통해, 중성자를 이용하여 원자 또는 나노 단위에서 하는 간섭패턴을 측정함으로써, 입사되는 파동으로 중성자를 이용하여 입사된 중성자가 물질의 내부에 분포되어 있는 원자핵들에 의해 산란되면서 생성하는 간섭패턴을 측정하고 분석함으로써 원자핵들의 공간적 분포나 구조를 측정할 수 있게 된다.Through the neutron scattering test, by measuring the interference pattern at the atomic or nano level using neutrons, the neutrons incident using neutrons as incident waves are scattered by atomic nuclei distributed inside the material. By measuring and analyzing patterns, it becomes possible to measure the spatial distribution or structure of atomic nuclei.

중성자 빔은 투과력이 높아, 물질의 표면이 아닌 내부 구조를 쉽게 관찰할 수 있게 된다. 이에, 중성자 산란 시험의 경우, 전자현미경 실험에서 필요로 하는 진공과 같은 인위적인 환경제약 없이도 고체, 액체상태의 시료를 다양한 실험 조건에서 수행이 가능하게 된다. 중성자는 스핀이라는 고유한 자기적 특성을 지니고 있어, 대상물질의 자성 정보를 얻는 것이 가능하게 된다.Since the neutron beam has high penetrating power, it is possible to easily observe the internal structure rather than the surface of the material. Therefore, in the case of the neutron scattering test, it becomes possible to perform solid and liquid samples under various experimental conditions without artificial environmental restrictions such as vacuum required for electron microscopy experiments. Since neutrons have a unique magnetic property called spin, it becomes possible to obtain magnetic information of the target material.

중성자는 핵자와의 상호 작용에 의해 산란이 이루어질 경우, 원자 번호가 같을지라도 원자량이 다른 경우, 다른 중성자산란 특성을 나타내게 된다.When neutrons are scattered by interaction with nucleons, they exhibit different neutron scattering properties when atomic weights are different even though the atomic number is the same.

예를 들어, 양성자 한 개를 갖고 있는 수소(H)와 양성자와 중성자를 각각 한 개씩 가지고 있는 중수소(D)는 매우 다른 중성자 산란 단면적을 가지게 된다. 수소(H)와 중수소(D)는 서로 다른 색깔을 가지며, 수소(H)를 이용하여 만든 물질(예, H2O)과 중수소(D)를 이용하여 만든 물질(예, D2O)은 물리 화학적 특성이 크게 다르지 않으나 수소(H) 또는 중수소(D)를 이용하여 만든 물질의 혼합비를 적절히 조절할 경우(동위원소 치환법), 시료의 물리 화학적 특성을 유지하면서도 중성자산란 콘트라스트를 달리하게 될 것이다.For example, hydrogen (H) with one proton and deuterium (D) with one proton and one neutron each have very different neutron scattering cross-sectional areas. Hydrogen (H) and deuterium (D) have different colors, and substances made using hydrogen (H) (eg, H2O) and substances made using deuterium (D) (eg, D2O) have different physical and chemical properties. It is not much different, but if the mixing ratio of the material made using hydrogen (H) or deuterium (D) is appropriately adjusted (isotope substitution method), the contrast of neutron scattering will be different while maintaining the physicochemical properties of the sample.

도 6에서 보는 바와 같이, 자기 중성자 소각 산란 장치(200)는, 외관을 형성하는 본체(210)와 고온시료환경장치(100), 시료장착부재(120)의 움직임을 형성하는 구동부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the magnetic neutron small-angle scattering device 200 includes a main body 210 forming an external appearance, a high-temperature sample environment device 100 , a driving unit 220 forming the movement of the sample mounting member 120 , and A control unit 230 may be included.

본체(210)는 자기 중성자 소각 산란 장치(200)의 전체적인 외관을 형성하는 것으로, 일 측에 전자석이 설치되어, 고온시료환경장치(100)에 일정한 크기의 자기장이 작용되도록 하는 역할을 한다.The main body 210 forms the overall appearance of the magnetic neutron small-angle scattering device 200 , and an electromagnet is installed on one side, and serves to apply a magnetic field of a certain size to the high-temperature sample environment device 100 .

또한, 본체(210)는, 하부면이 바닥면을 지지하고, 상기 본체(210)의 하중을 지지하기 위한 본체지지부(211)를 포함할 수 있다.In addition, the main body 210 may include a main body support part 211 for supporting a lower surface of the main body 210 and supporting a load of the main body 210 .

고온시료환경장치(100)는 일 방향으로 연장 형성되는 몸체(110)와, 몸체(110)의 일 측에 설치되며 내부에 시료가 장착되어 시료를 향해 중성자가 조사시키기 위한 시료장착부재(120)를 포함할 수 있다. 고온시료환경장치(100)의 각 구성에 대해서는, 앞서 도 1 내지 도 5에서 설명한 내용과 동일하므로 중복되는 범위에서 그 설명을 생략하기로 한다.The high-temperature sample environment device 100 includes a body 110 extending in one direction, a sample mounting member 120 installed on one side of the body 110, a sample is mounted therein, and neutron irradiation toward the sample. may include. For each configuration of the high-temperature sample environment apparatus 100, since it is the same as the contents described with reference to FIGS. 1 to 5 above, the description thereof will be omitted in the overlapping range.

고온 시료 환경 장치(100)는 시료의 위치가 가변될 수 있도록, 시료장착부재(120)의 움직임을 형성하여 그 위치를 가변시키기 위한 구동부(220)를 포함할 수 있다.The high temperature sample environment apparatus 100 may include a driving unit 220 for changing the position of the sample mounting member 120 by forming the movement of the sample so that the position of the sample can be changed.

구동부(220)는, 고온 시료 환경 장치(100)의 몸체(110)를 지지한 상태로, 몸체(110)를 상하 이동시킬 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. The driving unit 220 may provide a driving force to vertically move the body 110 while supporting the body 110 of the high-temperature sample environment apparatus 100 .

구동부(220)는, 스테핑 모터(221)를 포함할 수 있다. 스테핑 모터(221)의 구동에 의해, 몸체(110)는 이를 지지하는 레일(미도시)을 따라 상하 이동될 수 있으며, 몸체(110)의 장착된 시료 장착 부재(120)를 선택하여, 중성자를 조사하는 것이 가능하게 될 것이다. 예를 들어, 몸체(110)에 장착된 액체 시료 홀더(131)에 위치되는 액상의 시료를 대상으로 중성자를 조사하고 투과된 중성자에 의한 물질 정보를 얻은 후, 구동부(220)에 의해, 몸체(110)의 위치를 변화시켜 고체 시료 홀더(134)에 위치되는 고상의 시료를 대상으로 중성자를 조사하여 투과된 중성자에 의한 물질 정보를 얻을 수 있게 된다.The driving unit 220 may include a stepping motor 221 . By driving the stepping motor 221 , the body 110 may move up and down along a rail (not shown) supporting it, and select the sample mounting member 120 mounted on the body 110 to generate neutrons. It will be possible to investigate. For example, after irradiating neutrons to a liquid sample located in the liquid sample holder 131 mounted on the body 110 and obtaining material information by the transmitted neutrons, by the driving unit 220, the body ( By changing the position of the 110), it is possible to irradiate neutrons to the solid sample positioned in the solid sample holder 134 to obtain material information by the transmitted neutrons.

즉, 구동부(220)에 의해, 시료의 위치를 변화시켜, 중성자가 조사되는 시료를 손쉽게 변경하는 것이 가능하므로 자기 중성자 소각 산란 시험을 보다 편리하게 수행하는 것이 가능하게 될 것이다.That is, since it is possible to easily change the sample to which neutrons are irradiated by changing the position of the sample by the driving unit 220 , it will be possible to more conveniently perform the magnetic neutron small-angle scattering test.

자기 중성자 소각 산란 장치(200)는 제어부(230)를 포함할 수 있다. 제어부(230)는 구동부(220)의 구동을 제어하여, 몸체(110)를 상하 이동시켜, 소각 산란 시험을 하기 위한 시료를 변경할 수 있다.The magnetic neutron small angle scattering apparatus 200 may include a controller 230 . The control unit 230 may control the driving of the driving unit 220 to move the body 110 up and down to change the sample for the small-angle scattering test.

또한, 제어부(230)는 본체(210)와 전기적으로 연결되며, 고온 시료 환경 장치(100)의 가열부(140)에 설치되는 카트리지 히터(141)에 신호를 전달함으로써 시료의 온도를 제어하는 것이 가능하므로, 시료의 온도를 변화시켜가면서 다양한 조건 하에서 중성자 소각 산란 시험이 이루어질 수 있도록 한다.In addition, the control unit 230 is electrically connected to the main body 210 and controls the temperature of the sample by transmitting a signal to the cartridge heater 141 installed in the heating unit 140 of the high temperature sample environment apparatus 100 . Therefore, the neutron small angle scattering test can be performed under various conditions while changing the temperature of the sample.

이상에서 설명된 고온 시료 환경 장치 및 이를 포함하는 중성자 소각 산란 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The high-temperature sample environment device described above and the neutron small-angle scattering device including the same are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment may be modified so that various modifications may be made. They may be selectively combined and configured.

100: 고온 시료 환경 장치
110: 몸체
120: 시료장착부재
131: 액체시료홀더
132: 시료 홀더 지지대
133: 액체 시료 장착부
134: 고체시료홀더
135: 고체 시료 장착부
136: 시료 홀더 덮개
140: 가열부
150: 삽입판
200: 자기 중성자 소각 산란 장치
210: 본체
220: 구동부
230: 제어부100: high temperature sample environment device
110: body
120: sample mounting member
131: liquid sample holder
132: sample holder support
133: liquid sample mounting portion
134: solid sample holder
135: solid sample loading unit
136: sample holder cover
140: heating unit
150: insert plate
200: magnetic neutron small angle scattering device
210: body
220: driving unit
230: control unit

Claims (13)

일 방향으로 연장 형성되는 몸체; 및
상기 몸체의 일 측에 설치되고, 내부에 장착되는 시료를 향해 중성자가 조사되도록 하는 시료장착부재를 포함하며,
상기 시료장착부재는,
상기 시료의 장착을 위해 일정한 공간부를 구비하는 시료홀더;
상기 시료홀더의 일 측에 설치되어 상기 시료홀더에 장착된 시료에 열을 가하도록 이루어지는 가열부; 및
상기 가열부를 기준으로 상기 시료홀더의 반대측에 설치되어 상기 몸체를 향해 열이 전달되는 것을 제한하며, 상기 중성자를 차폐하도록 이루어지는 삽입판을 포함하며,
상기 몸체에는, 상기 시료장착부재의 장착이 가능하도록, 복수개의 개소에 시료 홀더 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.a body extending in one direction; and
It is installed on one side of the body and includes a sample mounting member for irradiating neutrons toward the sample mounted therein,
The sample mounting member,
a sample holder having a predetermined space for mounting the sample;
a heating unit installed on one side of the sample holder to apply heat to the sample mounted on the sample holder; and
It is installed on the opposite side of the sample holder with respect to the heating part to limit heat transfer toward the body, and includes an insert plate configured to shield the neutrons,
The high-temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that the body has a sample holder coupling portion formed at a plurality of locations so that the sample mounting member can be mounted. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시료홀더는, 액체 상태의 시료를 수용하는 용기가 장착되도록 일정한 통 형상의 공간부로 이루어지는 액체 시료 장착부가 형성되는 액체 시료홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.According to claim 1,
The high-temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that the sample holder includes a liquid sample holder in which a liquid sample mounting part comprising a constant cylindrical space is formed so that a container for accommodating a sample in a liquid state is mounted. 제3항에 있어서,
상기 시료홀더는, 고체 상태의 시료가 장착되도록 중심부에 고체 시료 장착부가 형성되는 고체 시료홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.4. The method of claim 3,
The sample holder is a high-temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that it comprises a solid sample holder in which a solid sample mounting portion is formed in the center so that a solid sample is mounted. 제3항에 있어서,
상기 액체 시료홀더의 외측에는, 상기 액체 시료 홀더를 감싸는 형상으로 이루어지고, 상기 가열부에 대응하는 형상으로 이루어져 상기 가열부에 결합되는 시료홀더 지지대가 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.4. The method of claim 3,
A high-temperature sample for neutron small-angle scattering, characterized in that a sample holder support formed in a shape surrounding the liquid sample holder and having a shape corresponding to the heating part and coupled to the heating part is installed on the outside of the liquid sample holder environmental device. 제4항에 있어서,
상기 고체 시료홀더는, 상기 고체 시료 장착부를 덮도록 상기 고체 시료홀더의 전방부에 설치되는 시료홀더 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.5. The method of claim 4,
The high-temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that the solid sample holder includes a sample holder cover installed in the front part of the solid sample holder so as to cover the solid sample mounting part. 제1항에 있어서,
상기 가열부는 일 측을 향해 삽입 설치되는 카트리지 히터를 포함하고, 상기 카트리지 히터에 의해 발생하는 열에 의해 상기 시료의 온도 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.According to claim 1,
The heating unit includes a cartridge heater inserted and installed toward one side, and the high temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that the temperature of the sample is increased by the heat generated by the cartridge heater. 제1항에 있어서,
상기 시료장착부재는 복수개로 이루어지고, 상기 몸체의 서로 다른 일 측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.According to claim 1,
The high-temperature sample environment device for small-angle neutron scattering, characterized in that the sample mounting member is made of a plurality and is installed on different sides of the body. 제1항에 있어서,
상기 삽입판은, 보론카바이드 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란용 고온 시료 환경 장치.According to claim 1,
The insert plate is a high-temperature sample environment device for neutron small-angle scattering, characterized in that made of a boron carbide sintered body. 외관을 형성하며, 내부에 자기장이 인가되는 본체;
몸체에 결합된 상태로 상기 본체의 내부에 설치되고, 내부에 시료가 위치되며 상기 시료를 향해 중성자가 조사되는 시료장착부재를 구비하는 고온 시료 환경 장치;
상기 고온 시료 환경 장치의 움직임을 형성하는 상기 시료의 위치를 가변시키는 구동부; 및
상기 시료장착부재의 상하 움직임이 형성되도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 몸체는 일 방향으로 연장 형성되고,
상기 몸체에는, 상기 시료장착부재의 장착이 가능하도록, 복수개의 개소에 시료 홀더 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란 장치.Forming an exterior, the body to which a magnetic field is applied therein;
a high-temperature sample environment device installed inside the body in a state coupled to the body, having a sample positioned therein, and having a sample mounting member irradiated with neutrons toward the sample;
a driving unit for changing a position of the sample forming a movement of the high temperature sample environment device; and
A control unit for controlling the driving unit so that the vertical movement of the sample mounting member is formed,
The body is formed extending in one direction,
The neutron small-angle scattering device, characterized in that the body, the sample holder coupling portion is formed at a plurality of locations to enable the mounting of the sample mounting member. 제10항에 있어서,
상기 구동부는, 스테핑 모터를 포함하며, 상기 스테핑 모터의 구동에 의해 상기 시료장착부재의 위치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란 장치.11. The method of claim 10,
The driving unit includes a stepping motor, and the neutron small-angle scattering device, characterized in that the position of the sample mounting member is varied by driving the stepping motor. 제10항에 있어서,
상기 고온 시료 환경 장치는,
상기 시료의 장착을 위해 일정한 공간부를 구비하는 시료홀더;
상기 시료장착부재의 일 측에 삽입 설치되고, 내부에 장착된 시료에 열을 가하는 가열부; 및
상기 가열부를 기준으로 상기 시료홀더의 반대측에 설치되어 상기 몸체를 향해 열이 전달되는 것을 제한하며, 상기 중성자를 차폐하도록 이루어지는 삽입판을 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란 장치.11. The method of claim 10,
The high temperature sample environment device,
a sample holder having a predetermined space for mounting the sample;
a heating unit inserted into one side of the sample mounting member and applying heat to the sample mounted therein; and
and an insertion plate installed on the opposite side of the sample holder with respect to the heating unit to limit heat transfer toward the body and to shield the neutrons. 제12항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 본체와 전기적으로 연결되고, 상기 가열부에 전기적인 신호를 전달하여 상기 시료의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 중성자 소각 산란 장치.13. The method of claim 12,
The control unit is electrically connected to the main body and transmits an electrical signal to the heating unit to control the temperature of the sample.
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