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광, 엑스선, 중성자 소각산란
Light, X-ray, and Neutron Small Angle Scattering 원문보기

고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology, v.23 no.5, 2012년, pp.541 - 546  

김만호 (한국과학기술연구원(KIST) 재료기술연구본부 특성분석센터)

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문제 정의

  • 그림 1과 같은 측정원리를 근거로 소각산란 장치과학, 광학, 소각산란 해석과학, 및 이를 이용한 다양한 과학(물리화학, 연성물질, 경성물질, 기공 등) 분야가 발전 하고 있다. 그럼 소각산란이 무엇인지 좀 더 자세히 알아보고자 한다.
  • 본 총설에서는 소각산란을 깊이 있게 설명하기보다는 처음으로 소각산란을 이용한 고분자 연구에 관심이 있는 연구자나 일반인들이 소각산란을 쉽게 이해할 수 있도록 전문 용어 사용을 자제하고, 수식의 사용을 최소화하여 평이한 글로 작성하도록 하고자 노력하였다. 정식으로 소각 산란을 이해하고, 응용하기 위해서는 아래의 문헌3-4 및, 중성자산란 시설을 운영하는 기관의 홈페이지를5-7 참고하면 많은 도움이 되리라 생각된다.
  • 같은 정보를 얻게 되면 실험실에 설치할 수 있는 상업용 광소각산란(small angle light scattering, SALS)장치를 사용하면 되는데, 굳이 비용이 많이 들어가는 중성자원과 같은 거대 과학시설(원자로 또는 가속기)에 중성자소각산란장치(SANS)를 설치할 필요가 있을까 하는 의문이 들게 된다. 여기서 소각산란에 이들 광원의 영향을 비교하여 가면서 공통점과 차이점을 살펴 보고자 한다. 각 각의 광원의 성질의 차이점은 표 1에 표시하였으므로 더 이상 상세한 설명은 생략하도록 하며, 소각산란관점에서 광원들의 차이점을 알아보도록 하겠다.
  • 표 1에서 보듯이 광, 엑스선, 중성자는 성질에 있어서 약간의 차이가 있으며, 이 약간의 차이 때문에 각각의 분야가 독립적인 과학으로 발전하였다. 여기서는 이들 각각의 산란 현상에 대해서 간략하게 살펴보고, 고분자연구에 적용되는 부분을 살펴 보고자 한다.
  • 표 1에 각각의 광원의 특징적인 차이점을 나타냈으며 많은 부분이 이전의 총설에서2 설명되어 있으므로 여기서는 소각산란 관점에서 각 각도의 광원의 차이점을 알아 보도록 하겠다. 측정하는 소각산란 신호는 아래 식으로 간단히 표시되는데
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광원에는 어떤 것들이 있는가? 산란에는 항상 광원이 필요하다. 광원에는 광(light, laser), 엑스선(x-ray), 중성자(neutron)가 있다. 이들 광원이 물질과 만나면 회절(diffraction) 및 산란(scattering) 현상이 생기게 된다.
광원이 물질과 만나면 어떤 현상이 일어나는가? 광원에는 광(light, laser), 엑스선(x-ray), 중성자(neutron)가 있다. 이들 광원이 물질과 만나면 회절(diffraction) 및 산란(scattering) 현상이 생기게 된다. 회절과 산란은 둘 다 입사 전후의 파장의 방향이 바뀐다는 점에서는 같은데 굳이 구별하여 사용하자면, 회절은 간섭현상을 이용하며 결정계와 같이 구조가 질서 있게 반복되는 시스템에서 관찰되는 브래그 현상을 말하며, 산란은 주로 원자, 분자, 기타 입자들이 무질서하게 배치된 계에서 관찰되는 현상을 나타낸다고 할 수 있으며, 넓은 의미로 산란이 회절을 포함하고 있음으로 여기서는 구별하지 않고 사용하도록 하겠다.
물질의 다양한 구조를 찾아내는 대표적인 방법은? 그러면 이들과 같이 다양한 구조들은 어떤 방법으로 찾아낼 수 있는지 의문점을 가질 수 있다. 가장 많이 사용되는 방법은 현미경을 사용하여 이미지를 관찰하는 방법과, 여기서 설명 하고자 하는 산란기술(scattering technique)을 사용하는 방법이다. 산란에는 항상 광원이 필요하다.
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