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문제 정의
- 전자는 나노구조연구에 후자는 마이크론구조에 적합함으로 SANS와 USANS를 같이 사용하면 나노에서 마이크론까지의 넓은 범위에서 구조를 연구하는 것이 가능하다. SANS와 USANS를 설명하기에 앞서 중성자의 성질을 먼저 알아보고자 한다.
- 입자의 모양을 구별하기 위해서는 측정하고자 하는 입자의 개수 (즉 농도)가 작아야 한다고 했다. 그러면 입자 수가 많아 지면 어떻게 되는지 알아보자. 입자 수가 많아지면 결국 이들 입자가 자유 에너지가 낮은 쪽으로 응집하게 된다.
- 이외에도 a=2r+tw의 관계로부터 MCM-41의 벽의 두께(tw) 나 원통의 지름(r) 중 하나를 알면 다른 하나를 알 수 있다. 그럼 이러한 중성자 데이터들이 어떻게 측정되는지를 살펴보고자 한다.
- 모양인자 (Form factor): 식(2)의 모양인자의 이론적 근거와 측정 예를 소개하고자 한다. 먼저 모양인자가 무엇인지를 이해하기 위해서 구형 입자 (예, colloids, SiO2입자등)의 모양은 어떤 원리로 측정되는지 살펴보고자 한다. Fig.
- 중성자 소각산란으로 세라믹과 같은 시료를 측정하면 탄성산란인 중성자소각산란(small angle neutron scattering, SANS)과 중성자 극소 각산란(ultra small angle neutron scattering, USANS)은 간섭산란과 비간섭 산란을 포함하는 중성자세기가 측정된다. 여기서는 간섭 산란과 비간섭 산란을 간단히 유도하고 이를 구형인 입자에 적용해보고자 한다.
- USANS는 작은 각도로 퍼져 나가는 중성자 중에서도 훨씬 더 작은 각도로 퍼져나가는 중성자를 측정하는 기술을 말한다. 여기서는 중성자로 산란 각도를 측정하는 기술이 세락믹재료의 구조연구에 어떻게 사용할 수 있는지를 소개하고자 한다.
- 이와 같은 3가지 성질 이외에도 중성자 에너지 (파장)는 원자의 운동에너지와 유사하여, 원자분자의 동력학연구에도 중성자가 많이 이용된다. 여기서는 중성자의 독특한 성질을 이용하여 세라믹의 구조를 나노에서 마이크론까지 측정할 수 있는 중성자 소각산란과 극소각산란에 대해서 살펴 보고자 한다.
- 여기에 하나를 덧붙이면 중성자 에너지가 x-선보다 훨씬 작아 원자 분자들의 운동에너지와 비슷한 특성이 있다. 중성자극소각 산란(USANS)과 소각산란(SANS)을 설명하기에 앞서 중성자산란과학의 역사를 간략히 살펴 보고자 한다.
- 이를 중성자 검출기로 검출하게 된다. 중성자산란을 이용한 세라믹 구조 연구는 뒤에서 설명하고 여기서는 이러한 성질의 장점이 무엇인지에 대해 살펴 보도록 한다.
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