KR102531592B1 - 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치 - Google Patents

다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시료의 성상에 관계없이 고정 위치에서 측정을 수행하는 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 시료환경장치는 연결 홀이 형성된 기판과, 상기 기판에 일정한 간격으로 배치되고 시료를 수용하는 내부 공간을 구비한 복수의 시료 저장공간과, 유동성 있는 시료를 공급하도록 상기 기판의 상부 면에서 상기 시료 저장공간의 내부 공간까지 연결하는 미세 투입구를 포함하는 시료셀 카트리지 및 상기 시료셀 카트리지가 탈부착되도록 상기 시료셀 카트리지가 삽입되는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더를 포함할 수 있다.

Description

다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치{MULTI-SAMPLE ENVIRONMINET DEVICE OF TRANSMITTED X-RAY SCATTERING DEVICE USED FOR VARIOUS PHASE}
본 발명은 투과 엑스선 산란 장치의 시료환경장치에 관한 것으로, 특히 시료의 성상에 관계없이 고정 위치에서 측정을 수행하는 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치에 관한 것이다.
고도 분석 기술의 발전에 따라 물질의 나노 단위의 정보를 분석하는 것은 물질 연구에 있어 필수적인 영역이 되었다. 이에 따라 다양한 분석기기들이 생겨나고 있으며, 과거에 완성된 분석기기들도 점진적인 발전과정을 거치며 완성의 단계로 들어서고 있다.
대부분의 투과 엑스선 산란 장치에서는 각 개별의 시료의 성상(액체, 젤, 고체 등)에 따라 그 시료를 고정하여 측정을 실시할 수 있는 시료환경장치의 타입을 달리하여 사용하고 있다. 이러한 방법은 시료의 성상에 맞게 시료가 잘 고정될 수 있도록 고안된 것은 사실이나, 시료환경장치의 형태가 다르기 때문에 매 시료의 성상의 변화에 따라 시료환경장치를 변경하고자 엑스선 빔라인에 재설치하는 수고로움과 로스 타임(loss time)이 발생하는 단점이 있다.
종래 특허에서도 특정 성상의 시료에 특화된 시료환경장치 또는 고체 성상의 시료에서 다양한 형태를 반영한 시료환경장치를 개시하고 있을 뿐이며, 시료 성상에 구애받지 않고 동일한 위치에 시료를 고정하거나, 상이한 성상을 갖는 복수의 시료를 동시에 고정한 상태로 시료환경장치를 사용할 수 없다. 따라서, 상이한 성상을 가진 복수의 시료에 대해 투과 엑스선 산란을 수행할 경우, 결국 상이한 타입의 시료환경장치를 모두 구매하고 설치하여야 해서 시간 및 비용이 과도하게 소모된다.
따라서, 시료의 성상을 구분하지 않고 동일한 위치에서 투과 엑스선 산란을 수행할 수 있는 장치에 대한 필요성이 대두되었다.
(특허문헌 1) JP 3895317 B2
(특허문헌 2) JP 6075873 B2
종래의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 시료의 성상에 상관없이 여러 시료를 한번에 수용할 수 있고 시료셀 홀더로부터 쉽게 탈부착 가능한 다중시료셀 카트리지를 포함하는, 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 시료환경장치는 연결 홀 (hole)이 형성된 기판과, 상기 기판에 일정한 간격으로 배치되고 시료를 수용하는 내부 공간을 구비한 복수의 시료 저장공간, 유동성 있는 시료를 공급하도록 상기 기판의 상부 면에서 상기 시료 저장공간의 내부 공간까지 연결하는 미세 투입구를 포함하는 시료셀 카트리지 및 상기 시료셀 카트리지가 탈부착되도록 상기 시료셀 카트리지가 삽입되는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더를 포함할 수 있다.
더하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부 결합 홀의 빈 공간에 배치되어 상기 시료셀 카트리지를 고정하는 디귿자 형태의 가이드 및 상기 시료셀 카트리지의 연결 홀과 결합되어 상기 시료셀 카트리지의 양면을 커버하며, 상기 복수의 시료 저장공간과 대응되는 위치에 경사 홀을 포함하는 온도보상커버를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 홀더, 상기 온도보상커버 및 상기 가이드는 구리 재질로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미세 투입구는 상기 시료 저장공간까지 수직으로 연결된 제1 경로와 상기 제1 경로에 대해 5도 내지 30도의 각도로 경사져서 상기 시료 저장공간과 연결된 제2 경로를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 카트리지는 캐필러리 튜브가 통과되도록 상기 미세 투입구와 상기 시료 저장공간을 관통하는 수직 방향의 튜브 홀을 더 포함하며, 상기 시료셀 홀더는 상기 시료셀 카트리지 장착 시 상기 튜브 홀의 말단과 연결되도록 상기 시료셀 홀더의 바닥면에서 상기 시료 저장공간의 간격과 대응되는 위치에 형성된 예각의 홈을 포함하는 캐필러리 고정용 블록을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 홀더는 내부를 지나가는 디귿자 형태의 유로 및 상기 유로에 흐르는 액체의 온도와 공급량를 조절하는 유로조절부를 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 카트리지의 상단부를 커버하며 내부를 지나가는 유로를 포함하는, 구리재질로 구성된 상부 덮개를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치는 각 시료의 성상에 부합하는 별개의 시료 셀 카트리지의 재설치와 빔 정렬 작업에 의한 가동 빔 미사용 시간에 따른 로스 타임을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 제한된 시간 내에 더 많은 시료를 측정할 수 있다. 특히, 투과 엑스선 산란장치의 경우, 산란강도가 강한 시료의 측정시간이 1초 내외로 결정되기 때문에, 재설치로 인해 발생하는 로스타임의 제거는 작업효율 상승에 더욱 효과적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중시료셀 카트리지의 정면도, 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중시료셀 카트리지의 정면도, 사시도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐필러리 다중시료셀 카트리지의 평면도 및 정면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 온도보상커버의 정면도와 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치의 조립상태 투과도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치의 실제 제품 이미지를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면', '좌', '우' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치의 조립된 전체 상태를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중시료환경장치는 시료셀 카트리지(100)와 시료셀 카트리지(100)의 양면에 결합된 온도보상커버(300), 상기 시료셀 카트리지(100)가 조립식으로 장착된 시료셀 홀더(200)를 포함하며, 또한 상기 시료셀 홀더(200)와 조립식으로 결합되는 지지대(500)에 장착될 수 있다.
시료셀 카트리지(100)는 시료를 수용할 수 있는 기판으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100)는 복수의 시료 저장공간(101)를 배치할 수 있으며, 일 실시예로서, 길이가 긴 하나의 기판(102)에 형성된 5 개의 시료 저장공간(101)을 수평방향으로 배치하여 시료를 시료셀 카트리지(100)에 고정할 수 있다.
상기 시료 저장공간(101) 개수는 상기 실시예에 의해 제한되지 않으며, 엑스선 투과 산란 장치에 설치되는 시료환경장치는 좌우 방향으로 이동 가능한 거리가 한정되어 있는 바, 상기 엑스선 투과 산란 장치에 조사된 빔을 상기 시료셀 카트리지(100)의 시료에 대해 투과시키기 위해서는 상기 이동 가능한 거리 내에 복수의 시료 저장공간(101)을 위치시켜야 한다. 따라서, 시료환경 장치가 이동 가능한 거리 내에 배치될 수 있는 시료 저장공간(101) 개수만큼 설치할 수 있다.
일 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 시료셀 카트리지(100)에 5개의 시료 저장공간(101)을 배치할 경우, 수평 방향을 기준으로 약 12mm 간격으로 배치할 수 있다.
상기 시료 저장공간은은 시료셀 카트리지(100)를 관통하는 홀로서 그 내부에 고체, 액체 또는 젤리 성상의 시료를 수용할 수 있으며, 고체 또는 젤리 성상의 시료는 시료 저장공간(101)에 수용하고 필름 또는 유리 커버로 고정할 수 있다.
또는, 시료 저장공간(101)에 액체 시료를 수용할 경우 미세 투입구에 별도의 주입 기기, 예를 들어 주사기 등을 이용하여 액체 시료를 주입할 수 있다.
따라서, 상기 시료 저장공간(101)에 상이한 성상의 시료를 수용하고 상기 시료 저장공간(101)에 대응되도록 엑스선 산란 장치를 배치하여 상기 엑스선 산란 장치의 엑스선 빔이 상기 시료 저장공간(101)을 통과하도록 할 수 있다, 상기 시료 저장공간(101)을 엑스선 빔이 통과하여 시료에 대한 산란을 측정할 수 있다, 즉, 시료 저장공간(101)은 엑스선 빔 통과 공간일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료셀 홀더(200)는 상기 시료셀 카트리지(100)가 탈부착되도록 상기 시료셀 카트리지(100)가 삽입되는 내부 결합 홀(미도시)을 포함할 수 있다.
시료셀 카트리지(100)와 시료셀 홀더(200)는 끼우고 빼는 조립식 형태로서 각 부품은 손쉽게 탈부착 가능하여 시료셀 홀더(200)에서 사용된 시료셀 카트리지(100)를 제거하고 다른 시료셀 카트리지(100)를 교체하는 등의 경우, 전체 부품을 모두 교체하는 대신에 시료셀 카트리지(100)만을 교체할 수 있어 사용자 작업 편의를 향상시킬 수 있다.
상기 내부 결합 홀은 시료셀 카트리지(100)의 형태에 따라 대응되는 형상으로 형성되어 시료셀 카트리지(100)가 시료셀 홀더(200)로 부터 손쉽게 탈부착될 수 있다.
또한, 시료셀 홀더(200)와 지지대(500) 또한 조립식 형태로서, 시료셀 카트리지(100)에 맞춰 시료셀 홀더(200)를 바꿔야 하는 경우, 시료셀 홀더(200)와 일체로 결합된 지지대(500)를 전부 교체하는 것이 아니라 시료셀 홀더(200)만을 지지대(500)로부터 분리하여 교체할 수 있어 사용자 작업 편의를 향상시킬 수 있다.
이하에서 다음 도면을 통해서 시료셀 카트리지(100)의 구체적인 일 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중시료셀 카트리지를 도시한 것으로, 시료셀 카트리지(100)는 청구범위를 벗어나지 않는 한도에서 상기 실시예에 의해 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 시료환경장치에서 시료셀 카트리지(100a)는 연결 홀(103)이 형성된 기판(102)과, 상기 기판(102)에 일정한 간격으로 배치되고 시료를 수용하는 내부 공간을 구비한 복수의 시료 저장공간(101)과, 유동성 있는 시료를 공급하도록 상기 기판(102)의 상부 면에서 상기 시료 저장공간(101)의 내부 공간까지 연결하는 미세 투입구(104, 105)를 포함할 수 있다.
상기 시료셀 카트리지(100a)는 상기 시료셀 카트리지(100a)가 삽입될 수 있는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더(200)에 장착되어 손쉽게 탈부착될 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100a)는 다양한 성상의 시료가 수용되는 시료 저장공간(101)이 배치될 수 있으며, 5개 내지 그 이상의 시료 저장공간(101)이 배치될 수 있으며, 시료셀 홀더(200)가 설치될 수 있는 투과 엑스선 산란장치의 특수성에 의해 시료 저장공간의 수가 제한되지 않는다.
일 실시예로서 기판 두께는 시료셀 홀더(200)의 내부 결합 홀 두께가 4mm정도 되는 바, 4mm 이내의 두께를 가질 수 있으나, 소각산란 이론 및 경험적 결과로 엑스선의 복합산란(혹은 중복산란, multiple scattering)을 고려하여 기판(102) 두께는 3mm까지의 두께를 가지는 것이 효과적이다. 도 2에 도시된 시료셀 카트리지(100a)의 기판(102) 두께(A)는 1mm 정도로 설정한 것이다. 상기 시료 저장공간(101)은 기판(102)에 형성된 관통 홀로서 기판 두께(A)만큼의 내부 공간을 가질 수 있는 바, 1mm 두께 정도만큼의 내부 공간이 형성될 수 있다.
반면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100b)는 기판 두께(B)를 3mm로 설정하여 도 2에 도시된 시료셀 카트리지(100a)보다 두껍게 기판 두께를 설정할 수 있으며, 이때 시료 저장공간(101)는 기판(102)에 형성된 관통 홀로서 기판 두께(B)만큼의 내부 공간을 가질 수 있는 바, 3mm 두께 정도만큼의 내부 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 시료셀 카트리지(100b)가 더 많은 양의 시료를 수용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체 또는 젤리 성상의 시료는 시료 저장공간(101)에 직접적으로 집어 넣는 식으로 수용시킬 수 있다. 시료 저장공간(101)의 내부 공간에 시료를 집어 넣고 윈도우 필름이나 유리 커버로 관통 홀을 덮어 시료가 밖으로 유출되지 못하게 할 수 있으며, 엑스선이 상기 시료 저장공간(101) 내의 시료를 투과하도록 정렬할 수 있다.
또는, 액체 성상의 시료를 시료 저장공간(101)에 수용시킬 경우, 액체 성상의 시료는 시료 저장공간(101)에 직접적으로 담기 어렵고, 가능하다고 하더라도 액체 성상의 시료를 수용할 때마다 시료셀 카트리지(100)를 시료셀 홀더(200)로부터 분리하고 시료 수용 작업을 수행해야 하는 바, 번거롭고 비용 및 시간이 낭비될 수 있다.
하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 액체 성상의 시료를 시료 저장공간(101)에 수용시킬 때, 시료셀 카트리지(100a)가 시료셀 홀더(200)에 조립된 상태이거나 미조립된 상태 불문하고 미세투입구(104, 105)를 이용하여 액체 시료를 시료 저장공간(101) 내부 공간으로 수용시킴으로써 비용 및 시간 낭비 없이 손쉽게 시료를 수용시킬 수 있다.
구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 미세 투입구는 상기 시료 저장공간(101)까지 수직으로 연결된 제1 경로(105)와 상기 제1 경로(105)에 대해 5도 내지 30도의 각도로 경사져서 상기 시료 저장공간(101)까지 연결된 제2 경로(104)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 경로(104)에 액체 시료를 넣은 주사기를 꽂고 상기 액체 시료를 밀어 넣을 수 있고, 상기 제1 경로(105)를 통해서 시료 내의 공기를 제거할 수 있다.
액체 시료 주입 주사기 안에서 공기 빼는 작업을 하더라도 시료 주입 과정에서 공기가 들어갈 수 있으며, 상기 공기가 엑스선 산란 시 시료 측정을 방해할 수 있는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 투입구는 액체 시료가 주입되는 경로와 별개로 공기 빠지는 경로가 형성될 수 있다.
이때, 공기는 경사진 방향보다 수직 방향으로 더 잘 빠지는 바 주사바늘이 들어가는 루트와 별개의 경로를 형성하여 공기가 쉽게 빠지도록 한 것이다.
따라서, 기울어진 제2 경로(104)는 경사를 형성하여 액체 시료 주입 과정에서 액체 이동 속도를 늦춰 공기 발생을 줄이고, 수직으로 형성된 제1 경로(105)는 주입된 시료에서 발생한 공기를 수직으로 빠르게 제거할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 미세 투입구의 제1 경로(105) 및 제2 경로(104)는 직경 0.4mm로 제작될 수 있다. 주사 바늘이 들어갈 정도로 미세한 크기의 튜브로 제작하는 것이다.
또는, 도 3에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 미세 투입구의 제1 경로(106) 및 제2 경로(107)는 직경 2mm정도로 제작되고, 일정 경로 이상부터 다시 직경 0.4mm로 작아지는 형태로 제작될 수 있다. 시료용 카트리지(100b)의 기판 두께(B)가 더 두꺼운 만큼 더 많은 양의 시료를 주입하기 위함이다.
따라서, 시료셀 카트리지(100)는 시료 특성이나 주입되는 시료 양 등의 파라미터를 고려하여 미세투입구의 직경 또는 기판(102)의 두께를 상이하게 하여 제작될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 시료 저장공간(101) 주변에 연결 홀(103)을 배치하고, 상기 연결 홀(103)을 통해 온도보상커버(300)와 볼트너트 결합될 수 있으며, 상기 온도보상커버(300)를 시료셀 카트리지(100)에 접촉시켜 시료셀 카트리지(100) 내부 수용된 시료의 온도를 조절할 수 있다. 온도보상커버(300) 관련한 내용은 후술하기로 한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 카트리지(100c)는 캐필러리 튜브가 통과되도록 상기 미세 투입구와 상기 시료 저장공간(101)을 관통하는 수직 방향의 튜브 홀(108)을 더 포함할 수 있다.
이때, 시료셀 홀더(200)는 상기 시료셀 카트리지 장착 시 상기 튜브 홀(108)의 말단과 연결되도록 상기 시료셀 홀더의 바닥면에서 시료 저장공간(101)의 간격과 대응되는 위치에 형성된 예각의 홈(110)을 포함하는 고정용 블록(109)을 더 포함하며, 상기 시료셀 카트리지(100c)가 시료셀 홀더(200)에 장착되면 상기 고정용 블록(109)은 상기 튜브 홀(108)의 말단과 연결되어 튜브 홀(108)을 통과한 캐필러리 튜브의 끝을 고정할 수 있다.
이를 통해 시료환경장치의 모터 구동을 통한 이동 시, 캐필러리 튜브가 유격에 의해 흔들리지 않고 고정될 수 있어 캐필러리 튜브 내부에 들어 있는 시료가 시료 저장공간(101)에 배치되며, 엑스선의 진행방향과 시료 저장공간(101)이 대응되어 정렬되면 상기 엑스선이 시료를 투과하여 지나감으로써 측정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 고정용 블록(109)의 예각의 홈(110)은 시료 저장공간(101)을 통과한 캐필러리 튜브를 고정할 수 있도록 시료 저장공간(101)의 위치를 수직으로 연장했을 때 고정용 블록(109)과 맞닿는 위치에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 각도 30도 정도의 홈일 수 있으며, 튜브가 고정될 수 있도록 직경 2mm정도의 홈일 수 있다. 시료 저장공간(101)의 위치와 복수의 시료 저장공간(101) 간의 간격에 대응되게 예각의 홈(110)을 형성하여 캐필러리 튜브를 고정할 수 있다.
따라서, 엑스레이에 의해 산란되는 정보가 매우 낮을 때 액체 시료를 담는 유리 용기인 캐필러리 튜브를 사용하여 빔에 의한 시료의 산란을 보조하거나, 또는 엑스레이에 의해 시료가 손상될 경우 캐필러리 튜브를 사용하여 시료를 보호할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100c)를 사용하면 별도의 시료셀 카트리지와 시료셀 홀더를 재설치할 필요 없이 캐필러리 튜브를 이용한 시료 설치와 함께 고체 또는 젤리 성상의 시료를 측정할 수 있어 작업 효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100c)는 캐필러리 튜브를 수직으로 통과시켜 고정함으로써 복수의 시료를 동시에 수용할 수 있어 여러 시료에 대한 동시 측정이 가능하여 시료셀 카트리지 재설치에 따른 비용 및 시간 낭비를 줄일 수 있다.
즉, 시료셀 홀더(200)는 상기 시료셀 카트리지(100c)가 시료셀 홀더(200)에 장착되면 상기 시료셀 카트리지(100c)의 바닥면에 위치하여 상기 튜브 홀(108)의 말단에 연결되는 고정용 블록(109)을 더 포함하며, 상기 고정용 블록(109)은 상기 시료 저장공간(101)을 수직으로 이은 선과 대응되는 위치에 예각의 홈(110)을 포함할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 온도보상커버(300)의 정면도와 단면도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료환경장치는 상기 시료셀 홀더(200)의 내부 결합 홀의 빈 공간에 배치되어 상기 시료셀 카트리지(100)를 고정하는 디귿자 형태의 가이드(310) 및 상기 시료셀 카트리지(100)의 연결 홀(103)과 결합되어 상기 시료셀 카트리지(100)의 양면을 커버하며, 상기 복수의 시료 저장공간(101)와 대응되는 위치에 경사 홀(301)을 포함하는 온도보상커버(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료셀 카트리지(100)가 상기 시료셀 카트리지(100)의 길이에 대응되는 길이로 형성된 시료셀 홀더(200) 내부의 결합 홀에 장착되면, 시료셀 카트리지(100)와 시료셀 홀더(200) 사이가 밀접하게 접촉되지 않고 사이에 빈 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 빈 공간을 메꾸고, 시료셀 카트리지(100)가 시료셀 홀더(200)에 부착될 때 상기 시료셀 카트리지(100)를 고정하는 가이드(310)를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 상기 가이드(310)는 상기 시료셀 카트리지(100)가 모터의 움직임에 의해 흔들릴 수 있는 유격을 최소화하여 엑스선 투과 장치와 시료셀 카트리지(100)간의 빔 정렬이 제대로 유지되도록 할 수 있다. 상기 가이드(310)는 디귿자(ㄷ) 형태로 막힌 부분이 시료셀 홀더(200)에 위치하여 시료셀 카트리지(100)와 시료셀 홀더(200) 사이의 빈 공간을 막고, 열린 팔 부분 사이에 시료셀 카트리지(100)를 배치하여 시료셀 카트리지(100)를 고정함과 동시에 가이드할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 온도보상커버(300)는 시료셀 카트리지(100)의 면을 덮는 커버 기판(302)과, 시료셀 카트리지(100)의 시료 저장공간(101)와 대응되는 위치에 형성된 경사 홀(301)과, 시료셀 카트리지(100)의 연결 홀(103)과 결합되는 연결 홀(303)을 포함할 수 있으며, 온도보상커버(300) 내부에 형성되어 상기 경사 홀(301)을 감싸는 원형 홈부(305)를 포함할 수 있으며, 원형 홈부(305)에는 내열성 소재로 만들어진 'O'링을 고정하여 사용할 수 있다.
구체적으로 경사 홀(301)은 도 5에 도시된 바와 같이 경사지게 관통된 홀로, 안쪽 경사 홀(301a)보다 바깥쪽 경사 홀(301b)의 직경이 더 크며, 안쪽 경사 홀(301a)을 둘러쌓는 원형 홈부(305)가 형성될 수 있다. 원형 홈부(305)에 설치될 수 있는 내열성 'O'링에 의해 온도보상커버(300)의 경사 홀(301)과 시료용 카트리지(100)의 시료 저장공간(101) 사이에 위치한 시료가 외부로 빠지지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 온도보상커버(300)의 연결 홀(303)은 시료셀 카트리지(100)의 연결 홀(103)과 볼트와 너트를 결합하여 온도보상커버(300)와 시료셀 카트리지(100)를 결합시킬 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 홀더(200), 상기 온도보상커버(300) 및 상기 가이드(310)는 구리 재질로 구성될 수 있다. 구리는 열전도도가 높아 시료셀 카트리지(100)와 접촉되는 상기 커버 기판(302)이 구리로 되어 있으면 시료셀 카트리지(100)의 온도를 용이하게 조절할 수 있으며, 시료의 온도도 조절될 수 있다.
또한, 시료셀 홀더(200)와 가이드(310)까지 구리로 구성되어 시료셀 홀더(200) 내부에 설치된 유로를 통해서 온도 조절을 위한 오일을 주입하면, 상기 오일의 온도에 따른 열 에너지가 시료셀 홀더(200), 가이드(310), 온도보상커버(300)의커버 기판(302)을 통해 전달되여 시료셀 카트리지(100)에 수용된 시료의 온도를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치의 조립상태 투과도를 도시한 것이다.
도 6은 캐필러리 시료셀 카트리지(100c)가 시료셀 홀더(200)와 지지대(500)에 장착된 실시예로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료셀 카트리지(100)도 모순되지 않는 한 도 6에 도시된 대로 조립될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 홀더(200)는 내부를 지나가는 디귿자 형태의 유로(210) 및 상기 유로(210)에 흐르는 액체의 온도와 공급량를 조절하는 유로조절부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 굵은 실선은 유로를 나타내는 것으로, 시료셀 홀더(200)에 설치된 유로(210)는 시료셀 홀더(200)를 가로지르는 두 개의 유로와 두 개의 유로의 일단을 연결하는 수직 유로를 포함하여 디귿자 형태의 유로가 구비될 수 있다.
시료의 온도 조절을 위해 끓는 점이 높은 오일을 상기 유로(210) 내부에 주입할 수 있으며, 상기 오일의 공급량 또는 온도를 조절하는 별도의 유로조절부를 통해 시료의 온도를 조절할 수 있다.
시료셀 홀더(200)와 온도보상커버(300)가 구리로 이루어져 있는 바, 유로(210)에 공급되는 오일의 온도를 더 원활하게 시료에 전달할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시료셀 카트리지(100)의 상단부를 커버하며 내부를 지나가는 유로(410)를 포함하는, 구리 재질로 구성된 상부 덮개(400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따른 시료환경장치는 조립식으로 구성되어 시료셀 카트리지(100), 시료셀 홀더(200), 가이드(310)를 탈부착할 수 있으며, 추가로 상부 덮개(400)를 추가 조립하여 시료셀 홀더(200) 중 일부를 구성하도록 할 수 있다. 이를 통해 유격을 최소화하여 시료셀 카트리지(100)의 시료가 움직임에 의해서도 흔들리지 않도록 고정함과 동시에 시료셀 카트리지(100) 주변을 구리 재질로 구성된 부품들로 둘러쌓아 온도 조절을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 상부 덮개(400)는 디귿자 형태일 수 있으며, 또 다른 디귿자 형태인 가이드(310)와 함께 시료셀 카트리지(100)와 온도보상커버(300)를 감싸 고정할 수 있다.
상기 상부 덮개(400)도 내부에 적어도 하나 이상의 유로(410)를 설치하여 온도 조절을 위한 오일을 주입 받을 수 있으며, 구리로 구성된 상부 덮개(400)를 통해 시료에 용이하게 열을 전달할 수 있다.
한편, 지지대(500)와 시료셀 홀더(200)는 지지 결합부(510)을 통해 결합될 수 있으며, 상기 지지 결합부(510)는 볼트너트 결합, 끼움결합 등을 조립식으로 된 결합 장치면 어떠한 장치도 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 시료셀 홀더(200)가 탈부착 가능하게 고정되는 지지대(500) 및 복수의 시료 저장공간(101) 중 적어도 하나가 빔 경로상에 정렬되도록 상기 지지대(500)의 위치를 움직이는 모터를 포함하는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
즉, 엑스선 산란장치가 이동하는 것이 아니라 상기 다중시료환경장치를 이동시켜 빔 정렬을 수행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치의 실제 제품 이미지를 도시한 것으로, 다중시료환경장치는 시료셀 카트리지(100)를 감싼 온도보상커버(300)와, 상기 온도보상커버(300)의 상부를 덮는 상부 덮개(400)와, 상기 온도보상커버(300)의 하부를 덮고 시료셀 홀더(200)와 시료셀 카트리지(100) 사이의 빈 공간에 배치되는 가이드(310), 온도보상커버(300)와 결합된 시료셀 카트리지(100)를 고정하는 시료셀 홀더(200)를 포함하며, 상기 구성을 조립하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중시료환경장치를 제조할 수 있고, 상기 다중시료환경장치는 시료의 높이를 빔 조사 장치와의 높이와 맞추고 시료셀 홀더(200)를 고정하는 지지대(500)에 배치될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시료셀 카트리지(100)와 연결된 온도보상커버(300)와, 시료셀 홀더(200) 그리고 가이드(310)와 상부 덮개(400)를 구리로 구성하여 온도 전달이 용이하도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 시료의 성상에 따라 바뀌는 시료환경장치로 인해 시료환경장치 교체 시 발생하는 가동 빔 미사용 시간 (물리적 교체 시간과 시료 카트리지 정렬 작업에 따르는 가동 빔 미사용 시간)을 줄일 수 있다.
시료 성상의 변화에 따라 시료환경장치의 교체가 아닌 더 작은 개념의 시료셀 카트리지(100)의 형태를 시료의 형태에 맞추어 다양하게 제작함에 따라 시료환경장치 내에서 다양한 시료 카트리지가 호환될 수 있다.
또한, 방사선 작업자는 투과 엑스선 산란 장치에 사용하고자 하는 시료의 변경에 의존하여 시료환경장치를 교체하거나, 시료환경장치의 변경에 의한 빔 정렬 작업을 하지 않고, 주요 실험에 진입할 수 있어 시료환경장치 변경에 따른 가동 빔 미사용에 따르는 손실 시간을 고려하지 않아도 된다.
더하여, 각 시료셀 카트리지(100)의 시료 저장공간(101)의 간격을 동일하게 함으로써, 자동 시료 이송장치나 구동부의 모터 값 보정 없이 실험을 진행할 수 있어 작업 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
100, 100a, 100b, 100c: 시료셀 카트리지
101: 시료 저장공간 102, 102c: 기판
103: 연결 홀
104, 106: 미세 투입구 제2 경로
105, 107: 미세 투입구 제1 경로
108: 캐필러리 튜브홀 109: 캐필러리 고정용 블록
200: 시료셀 홀더 210: 유로
300: 온도보상커버 301: 경사 홀
302: 커버 기판 303: 연결 홀
305: 원형 홈부 310: 가이드
400: 상부 덮개 410: 유로
500: 지지대 510: 지지 결합부

Claims (8)

  1. 연결 홀(hole)이 형성된 기판과, 상기 기판에 일정한 간격으로 배치되고 시료를 수용하는 내부 공간을 구비한 복수의 시료 저장공간과, 유동성 있는 시료를 공급하도록 상기 기판의 상부 면에서 상기 시료 저장공간의 내부 공간까지 연결하는 미세 투입구를 포함하는 시료셀 카트리지; 및
    상기 시료셀 카트리지가 탈부착되도록 상기 시료셀 카트리지가 삽입되는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더; 를 포함하며,
    상기 미세 투입구는 시료 내 공기를 제거하도록 상기 시료 저장공간으로부터 외부까지 수직으로 연결된 제1 경로와 상기 제1 경로에 대해 5도 내지 30도의 각도로 경사져서 외부로부터 상기 시료 저장공간까지 연결된 제2 경로를 포함하는,
    다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 결합 홀의 빈 공간에 배치되어 상기 시료셀 카트리지를 고정하는 디귿자 형태의 가이드; 및
    상기 시료셀 카트리지의 연결 홀과 결합되어 상기 시료셀 카트리지의 양면을 커버하며, 상기 복수의 시료 저장공간과 대응되는 위치에 경사 홀을 포함하는 온도보상커버;
    를 포함하는 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 시료셀 홀더, 상기 온도보상커버 및 상기 가이드는 구리 재질로 구성된
    다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  4. 복수의 시료가 각각 수용되도록 시료를 수용하는 복수 개의 시료 저장공간이 일체로 형성된 하나의 기판을 포함하는 시료셀 카트리지;
    상기 시료셀 카트리지의 상부면을 제외하고 상기 시료셀 카트리지를 감싸듯이 설치되는 디귿자 형태이며, 상기 디귿자 형태의 양팔 부분이 상기 시료셀 카트리지의 양 옆면을 고정하고, 상기 디귿자 형태의 다른 부분이 상기 시료셀 카트리지의 하부를 고정하는 가이드;
    상기 시료셀 카트리지를 고정하고 있는 가이드의 디귿자 형태의 양팔 부분을 따라 상기 시료셀 카트리지 및 상기 가이드가 삽입 가능한 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더;
    상기 가이드의 디귿자 형태의 양팔 부분을 따라 상기 시료셀 홀더의 상부에 안착하고, 상기 시료셀 카트리지와 상기 시료셀 카트리지를 고정하고 있는 가이드 일부를 덮는 상부 덮개;
    상기 시료셀 홀더와 조립식으로 결합되는 지지대; 및
    상기 시료셀 카트리지에서 시료 저장공간이 형성된 양면 중 시료 저장공간을 제외한 영역을 덮고, 상기 복수의 시료 저장공간과 대응되는 영역에 경사지게 배치된 경사 홀을 포함하는 온도보상커버; 를 포함하며,
    상기 시료셀 카트리지, 상기 시료셀 홀더, 상기 지지대는 끼움 결합되는 조립식 형태로 서로 간 탈부착 가능하며, 상기 가이드가 상기 시료셀 카트리지와 상기 시료셀 홀더 간의 유격을 최소화하도록 배치되는
    다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  5. 연결 홀(hole)이 형성된 기판과, 상기 기판에 일정한 간격으로 배치되고 시료를 수용하는 내부 공간을 구비한 복수의 시료 저장공간과, 유동성 있는 시료를 공급하도록 상기 기판의 상부 면에서 상기 시료 저장공간의 내부 공간까지 연결하는 미세 투입구를 포함하는 시료셀 카트리지; 및
    상기 시료셀 카트리지가 탈부착되도록 상기 시료셀 카트리지가 삽입되는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더;를 포함하며,
    상기 시료셀 카트리지는 캐필러리 튜브가 통과되도록 상기 미세 투입구와 상기 시료 저장공간을 관통하는 수직 방향의 튜브 홀을 더 포함하며,
    상기 시료셀 홀더는 상기 시료셀 카트리지 장착 시 상기 튜브 홀의 말단과 연결되도록 상기 시료셀 홀더의 바닥면에서 상기 시료 저장공간의 간격과 대응되는 위치에 형성된 예각의 홈을 포함하는 캐필러리 고정용 블록을 더 포함하는
    다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 시료셀 홀더는 내부를 지나가는 디귿자 형태의 유로; 및 상기 유로에 흐르는 액체의 온도와 공급량를 조절하는 유로조절부;
    를 포함하는 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 시료셀 카트리지의 상단부를 커버하며 내부를 지나가는 유로를 포함하는, 구리 재질로 구성된 상부 덮개;
    를 추가로 포함하는 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
  8. 복수 개의 시료를 각각 수용하는 복수 개의 시료 저장공간;
    상기 시료 저장공간을 고정하고 엑스선이 투과되도록 상기 시료 저장공간을 수평방향으로 배치하고 필름 또는 유리 커버로 고정하는 시료셀 카트리지;
    상기 시료셀 카트리지를 조립식으로 연결하여 고정하도록 상기 시료셀 카트리지가 삽입되는 내부 결합 홀을 포함하는 시료셀 홀더;
    상기 시료셀 홀더와 조립식으로 연결되는 지지대; 및
    상기 시료 저장공간이 빔 경로상에 정렬되도록 지지대의 위치를 움직이는 모터를 포함하는 구동부; 를 포함하며,
    빔 경로상에 정렬된 상기 시료 저장공간, 상기 시료셀 카트리지 및 상기 시료셀 홀더는 서로를 고정하고, 상기 시료셀 카트리지가 교체되더라도 상기 시료셀 홀더가 빔 경로상에 정렬을 유지하는
    다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치.
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KR1020210103251A KR102531592B1 (ko) 2021-08-05 2021-08-05 다양한 성상에 사용되는 투과 엑스선 산란 장치의 다중시료환경장치

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