게시 및 게시 날짜 : 2012/06/26

바카라 사이트 주소로 추출 된 느린 포지 트론에 의해 보이는 분자 간격

-해수 담수화를위한 여과막과 같은 기능성 박막의 "현장"평가-

포인트

  • 양전자 빔에 초점을 맞추고 속도를 제어하고 실제 환경에서 사용하는 기술 개발
  • 습도가 조정 된 바카라 사이트 주소에서 수백 나노 미터의 두께를 가진 중합체 박막의 분자 간격을 성공적으로 분석했습니다
  • Nanotechnology 분야에서 사용되는 기능성 적층 재료의 신뢰성 평가에 대한 예상


요약

바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")측정 프론티어 리서치 부서[Okubo Masataka 리서치 디렉터] 초기 결함 평가 연구 그룹 Oshima Nagayasu, 측정 표준 연구 부서 [연구 부서 이사 Chiba Koichi] Ito Kenji, Ito Kenji, Nanostructured Resectoratoral, Nanostructor and Expraturetoration and Nanostructator and Nanostructator, Nanostructator and Nanostructator, Nanostructator and Nanostructator, Nanostructed Resectorment Department 실제 환경으로바카라 사이트 주소압 바카라 사이트 주소내부의 기능성 박막의 원자 및 분자 수준 결함, 공석, 모공 등의 또 다른 간격Positron Lifespan Method를 사용하여 평가하기 위해 환경 제어 된 양전자 프로브 마이크로 분석기를 개발했습니다

이 장치는 전자의 대립통입니다positron전기 가속기를 사용하여 진공 상태로 생성하십시오 속도를 높은 밝기로 조정짧은 펄스 포커스 빔로 설정하십시오 진공 창에서 바카라 사이트 주소로 가져 가십시오 이 빔은 샘플 표면에 조사되고, 포지 트론은 표면 근처의 제한된 영역으로 이식되어 양전자가 포지티던 및 포지 트론이 사용될 수있게한다Positronium전 시간 (수명) 샘플 내의 갭을 평가하기 위해 샘플에서 사라집니다 이 장치는 상대 습도가 제어 된 질소 분위기 하에서 수백 나노 미터의 두께를 갖는 중합체 박막에서 분자들 사이의 갭을 비파괴 적으로 평가할 수 있었다

원자 및 분자 수준의 공간 구조는 다양한 박막 재료의 특성의 기원이지만 이번에 개발 된 기술은 이제 실제 환경에서 박막 재료의 공간 구조를 분석 할 수있게 해주었다 나노 기술 분야 및 기타 분야에서 사용되는 기능성 박막의 평가 기술을 개선하는 데 기여할 것으로 예상된다

이 기술에 대한 자세한 내용은 미국 과학 저널 (응용 물리학 편지)에 온라인으로 게시됩니다

환경 제어 된 양전자 프로브 마이크로 분석기의 사진 및 양전자 공기 추출 방법의 개략도
환경 제어 된 양전자 프로브 마이크로 분석기 (왼쪽) 및 양전자 공기 추출 방법 (오른쪽)


개발의 사회적 배경

물질의 기계적 강도, 전기 절연 및 분자 투과성과 같은 다양한 특성은 재료를 형성하는 요소의 조합뿐만 아니라 원자와 분자, 즉 원자 및 분자 스케일 공간 (나노 스페이스) 구조에 의해 영향을받습니다 또한, 나노 기술 분야에서, 표적 특성은 종종 다양한 재료 및 박막 형성의 표면 처리에 의해 기능성 재료에 제공되며, 이들 물질의 연구 및 개발에서 표면 근처의 상태를 정확하게 분석하는 것이 중요하다

물질양전자 양수 수명나노 공간의 크기와 관련이 있으므로 수명을 측정함으로써 결함, 공극 및 기공과 같은 간격의 크기를 평가할 수 있습니다 이 원리에 기초하여, 양전자-포지트로늄 수명 측정 장치는 표면 및 박막의 평가에 적합한 느린 양전자 빔을 사용하여 개발되었지만, 양전자 빔은 일반적으로 높은 진공 챔버에서 생산되기 때문에 바카라 사이트 주소압 하의 재료는 직접 평가 될 수 없다 여러 국가의 연구 기관은 바카라 사이트 주소로 양전자 빔을 추출하는 기술을 개발하려고 시도했지만, 양전자를 속도를 늦출 수는 없었으며, 이는 양전자를 표면이나 박막 근처에서 적절한 깊이로 유지하는 데 필요합니다 따라서, 실제 환경에서 박막 재료를 평가할 수 있도록 바카라 사이트 주소로 느린 양전자 빔을 추출하고 수명을 측정하는 기술이 필요하다

연구 기록

바카라 사이트 주소는 전자 선형 가속기를 사용하여 고강도 양전자 빔을 생성하는 방법을 연구하고 개발하고 있으며, 높은 정확도로 positron의 수명을 측정하는 시스템 우리는 매우 효율적인 포커싱 기술을 사용하여 얇고 고강도, 짧은 펄스 양전자 중심 빔을 생성하고 표면 근처의 수십 마이크로 미터 및 나노 공간 분포 이미징 기술의 미세한 수명 측정을 개발했습니다 (2008 년 8 월 28 일에 바카라 사이트 주소 언론의 애니메이션) 실제 환경에서 재료를 분석하기 위해, 우리는 양전자 및 양전자 수명 ​​측정 시스템을 개발하기 위해 샘플 측정 섹션의 습도 제어 기술뿐만 아니라 모든 속도로 바카라 사이트 주소로 집중된 양전자 빔을 추출하는 기술을 개발했습니다

또한, 느린 속도의 양전자 빔 공기 추출 기술의 개발은 과학 연구를위한 기본 연구 보조금 (B) "과학 승진을위한 바카라 사이트 주소 양전자 현미경의 개발"을 지원함으로써 국립 대학교 공사 인 도쿄 기술 연구소와 협력하여 수행되었습니다 또한, 실제 환경 샘플의 양전자 및 양전자 수명을 측정하기위한 기술 개발은 물 절약 및 환경 조화 된 물 재활용 프로젝트/연구/연구의 하위 주제를 지원하여 수행되었다 기술 개발 기관, 물 감소 및 환경 조화 물 재활용 프로젝트/연구 및 혁신적인 막 분리 기술의 진화/진화의 연구 및 개발

연구 컨텐츠

그림 1은 이번에 개발 된 환경 제어 양전자 프로브 마이크로 분석기를 보여줍니다 핵심은 바카라 사이트 주소압 하에서 박막 샘플을 분석하는 데 적합한 느린 포지 트론을 효율적으로 추출하는 기술의 개발이었다 한 번에 생성 될 수있는 포지 트론의 수는 매우 작기 때문에 전자 현미경에 사용되는 전자 빔과 같이 조리개 정지로 잘라 내고 성형 할 수 없으며, 이전 기술은 비교적 큰 빔을 사용했습니다 따라서, 바카라 사이트 주소로 추출하기위한 진공 창은 넓은 영역을 가지며 두꺼운 재료는 강도를 유지하는 데 사용됩니다 그러나, 두꺼운 진공 창을 통과하기 위해 양전자의 속도가 증가해야했고, 고속 양전자 빔은 박막 샘플에 침투하여 샘플의 수명을 측정 할 수 없게 만들었다 (도 2)

환경 제어 된 양전자 프로브 Microanalyzer의 모든 스키 틱 다이어그램
그림 1 환경 제어 된 양전자 프로브 Microanalyzer의 전체 회로도
전자 선형 가속기로부터의 전자는 양전자 생성 섹션에 조사되며, 생성 된 양전자는 렌즈, 양전자 감속 섹션 및 펄스 섹션에 포커스에 의해 형성된다
짧은 펄스 초점 빔으로 만들어 진 진공 창을 통해 바카라 사이트 주소압으로 추출됩니다

대기압에서 느린 포지 트론을 추출하는 방법에 대한 개략도
그림 2 바카라 사이트 주소압에서 느린 포지트론을 추출하는 방법에 대한 회로도

따라서, 느린 양전자 빔을 바카라 사이트 주소로 추출하기 위해, 우리는 진공 창을 얇게 줄이는 기술을 개발하는 동시에 포트 계통의 수를 줄이지 않고 작은 진공 창을 통과 할 수있는 집중된 빔을 동시에 생성합니다 또한 (1) 집중된 양전자 빔을 단축, (2) 양전자 이식 위치의 정확한 제어 및 (3) 실용적인 환경에서 매우 신뢰할 수있는 수명 측정과 같은 기본 기술을 통합하고 최적화했습니다 (그림 3)

에코로 제어 된 양전자 프로브 마이크로 분석기 다이어그램
그림 3 환경 제어 된 양전자 프로브 Microanalyzer

이 시스템에서, 전자 선형 가속기를 사용하여 직경이 약 10mm 인 양전자 빔이 생성 된 다음 약 100 마이크로 미터의 직경에 초점을 맞추고 포커싱 렌즈, 양전자 감속 섹션 및 펄서를 사용하여 펄스를 단축시킨다 이 짧은 펄스 초점 빔의 궤적은 제어되고 03 평방 밀리미터의 면적이있는 진공 실리콘 질화물 창으로 구동되고 바카라 사이트 주소로 추출된다 진공 창은 30 나노 미터에서 매우 얇으므로 느린 양전자 빔을 통해 전염 될 수 있으며 박막의 평가에 적합합니다 양전자 수명 ​​측정에서, 시작 시간은 양전자가 펄럭이는시기부터 결정되며, 양전자와 양전자의 수명은 양전자와 양지가 사라질 때 발생하는 시간의 시간 차이로부터 결정된다 다양한 가스가 샘플 용기에 도입되어 실제 환경을 시뮬레이션 할 수 있습니다 (그림 4) 박막에서 박막을 배치하고 박막에서 포지 트론과 양성이 사라질 때까지 시간을 측정함으로써, 원자력 및 분자 수준에서의 갭의 크기를 결정할 수 있으며, 실제 환경에서의 박막의 나노 공간 구조를 평가할 수 있습니다

제어 분위기 측정 장치의 도식 다이어그램
그림 4 제어 분위기 측정 장치의 개략도

우리는 폴리 비닐 알코올 (PVA)이라는 폴리머의 박막에서 분자들 사이의 틈새의 습도 의존성을 평가 한 예를 소개 할 것입니다 PVA 박막은 이미 분자 분리 막의 디스플레이 및 기능 층과 같은 가스 장벽 층의 기본 재료로 널리 사용되었지만, 필름이 박막으로 만들어 질 때 나노 공간 구조를 평가할 필요가있다 실리콘 기질에서스핀 캐스팅 방법14168_14510

해수 담수화 분리 막 및 디스플레이 보호 필름과 같은 적층 재료의 환경 반응 분석에서 이번에 개발 된 기술을 활용함으로써 환경, 나노 기술 및 제조 기술과 같은 다양한 기능 구성 요소에 대한 신뢰성 평가 기술이 개선 될 것으로 예상됩니다

이 장치를 사용하여 양전자 및 양전장 수명을 측정하여 얻은 습도 변경 응답 분석 그림
그림 5이 장치를 사용하여 양전자 및 양전자 수명을 측정하여 얻은 습도 변화 분석의 예

미래 계획

현재 우리는 측정을보다 효율적으로 만들기 위해 양전자 생성 소스의 강도를 향상시키는 기술을 개발하고 있습니다 이번에 개발 된 기술은 더 세련되고 공동 사용 시설로서 실질적으로 사용되는 것을 목표로 할 것입니다



터미널 설명

◆ 바카라 사이트 주소압 분위기

바카라 사이트 주소압과 동등한 압력으로 제어됩니다 바카라 사이트 주소압은 지구를 둘러싼 바카라 사이트 주소의 무게로 인한 압력이며 날씨와 고도의 영향을받지 만지면에는 약 010 메가 스칼이 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 양전자 수명 ​​(양전자/양전자 수명 ​​측정)
재료의 공극을 평가하기 위해 재료의 양수 및 양전자의 수명을 측정하는 분석 방법 중합체 물질에서, 분자들 사이의 갭 크기는 수명에 따라 추정 될 수있다 느린 속도의 양전자 빔을 사용하여 단기 양전자 함량과 장기적인 양전자 함량을 동시에 측정 할 수있는 방법은 1991 년 세계 최초의 산업 기술 연구소 (현재 바카라 사이트 주소)에 의해 개발되었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ positron
전자의 입자 질량은 전자와 동일하지만 전하는 반비례합니다 양전자가 전자를 만나면 소멸 감마선이라는 고 에너지 빛으로 사라집니다 재료에서, 그것들은 01 내지 10 나노초의 매우 짧은 기간 동안 만 존재할 수 있으며, 양전자 수명은 멸종 공간의 크기에 의존한다는 것이 알려져있다 양전자는 양전자 방출 단층 촬영 (PET)입니다양배추 배출 단층 촬영)[참조로 돌아 가기]
◆ Electroline Accelerator
전자 ​​건에 의해 생성 된 전자를 비추고 궤도를 구부리지 않고 선형으로 가속하는 장치 (가속기) 전자 Linac 또는 전자 Linac이라고도합니다 고 에너지 물리학 실험 및 멸균과 같은 다양한 용도와 크기가 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 짧은 펄스 초점 빔
직경과 펄스를 줄이기 위해 집중된 포지 트론의 빔 향상된 직접성과 동시에 빔에 초점을 맞추는 것도 높은 밝기라고도합니다 이번에 개발 된 시스템을 통해 양전자 빔의 발생률은 약 01 밀리미터의 정확도로 제어 될 수 있으며, 양전자 수명 ​​측정은 약 03 나노 초의 정확도로 수행 될 수 있습니다 양전자 빔에 초점을 맞추면 빔 입사 위치를 높은 정확도로 조정할 수 있으며 펄스를 단축함으로써 양전자 수명을 높은 정확도로 측정 할 수 있습니다 바카라 사이트 주소는 2008 년에 짧은 펄스 중심의 양전자 빔을 생성하는 방법을 확립했습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Positronium
Positronium은 포지 트론과 전자가 서로 쌍을 이루어 서로 묶인 상태입니다 두 가지 유형의 파라 포 시트로 늄과 오르 토포 시트 로늄이 있으며, 진공에서 오르토 포 시트 로늄은 약 140 나노초의 고유 수명으로 사라집니다 재료에서, 오르토 포 시트 로늄은 빈 구멍의 벽과 상호 작용하고 본질적인 수명보다 더 짧은 평생으로 사라집니다 공석이 감소함에 따라, 상호 작용 빈도가 증가하고 수명이 단축되며, 공석 크기는 orthopositronium의 수명을 측정함으로써 하위 나노 미터에서 나노 미터까지의 공석 크기를 추정 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 스핀 캐스팅 방법
액 적을 고속으로 회전시키고 회전 원심력으로 액체를 적용하여 액 적을 고형 기판에 놓아 박막을 생성하는 방법[참조로 돌아 가기]

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