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중성자회절의 재료공학으로의 활용

전문가 제언: ○ 중성자회절을 이용한 재료공학에 대한 연구는 1936년 Halban 등에 의해 중성자도 X선과 같이 결정구조에 의해 회절될 수 있다는 것이 밝혀지면서 활발히 진행되기 시작하였다.

– 그 후 중성자회절은 결정구조를 연구하는 방법으로 이용되기 시작하였으며, 1945년에 세계 최초로 미국 국립 Argonne 연구소에 설치한 원자로에서 방출되는 중성자빔이 회절시험에 이용되기 시작하였고, 이 연구소에 회절시험장치가 설치되었다.

○ 강자성체나 반자성체와 같이 스핀이 정렬되어 있으면 결정구조에 따라 회절형태에 회절피크가 나타나게 된다. 자기격자가 결정격자와 동일한 강자성일 때는 핵산란에 의한 회절피크들과 같은 사이트에 자기산란피크가 나타나기 때문에 회절강도가 서로 다르게 되고 반자성체일 때는 단위격자가 커지기 때문에 저각도 영역에서 회절피크가 측정된다.

○ 중성자회절장치는 중성자원에서 발생하는 중성자의 파장을 선택하는 모노크로미터(monochromator)와 중성자빔의 공간적 퍼짐을 제한하는 콜리메이터(collimator) 그리고 재료에 의해 산란된 중성자를 측정하는 검출기(detector)로 구성되어 있다.

○ 중성자회절은 결정학적 구조분석, 자성재료의 자기구조분석, 다상재료에 대한 정량적 상 분석, 주로 금속재료에서 이용되는 중요한 잔류응력 분석과 집합조직(texture) 분석 등 다양하게 활용되고 있다. 또한 온도, 압력 및 자기장의 세기 등과 같은 다양한 물리적 변수에 의존하는 상전이 연구에도 응용되고 있다.

○ 한국원자력연구소는 국내 자체기술로 건설한 다목적 연구용 원자로인 하나로(HANARO)를 1995년에 처음 가동하였다. 하나로는 빔 장치를 설치하여 중성자영상, 중성자 소각 산란, 중성자분말 회절장치 등을 이용한 다목적 연구용 원자로이며, 현재 성공적으로 운영되고 있는 것으로 알려져 있다.

저자: Tetsuya Suzuki
자료유형: 학술정보