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微粒子配向装置及び微粒子配向方法 新技術説明会

国内特許コード P120007958
整理番号 S2011-0354
掲載日 2012年9月28日
出願番号 特願2011-033264
公開番号 特開2012-173042
登録番号 特許第5834422号
出願日 平成23年2月18日(2011.2.18)
公開日 平成24年9月10日(2012.9.10)
登録日 平成27年11月13日(2015.11.13)
発明者
  • 木村 恒久
  • 木村 史子
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 微粒子配向装置及び微粒子配向方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】微粒子を三次元配向させる際の配向精度を高めることができる微粒子配向装置及び微粒子配向方法を提供する。
【解決手段】微粒子配向装置1は、磁場発生部12と、微粒子を懸濁させた試料容器2を、回転磁場を形成するのに必要な速度で前記磁場発生部12に対して相対回転させる駆動部13と、前記試料容器2が180度回転するたびに、静磁場を形成するのに必要な所定時間tの間、前記相対回転を一時的に略停止させるように前記駆動部13を駆動制御する制御部14とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


物体の結晶構造を解析するものとして、X線構造解析が知られている。このX線構造解析は、通常100μm程度以上の単結晶又は微結晶粉末を用いて行う。近年、試料中に懸濁した微結晶粒子(以下、単に「微粒子」という)を三次元配向させ、擬単結晶化した状態で解析を行う方法が開発されている。
この方法に関しては、従来、相互に直交する三方向の磁化率がそれぞれ異なる微粒子を三次元配向させるものとして、前記微粒子を懸濁させた試料に、時間的に変動する磁場を印加することによって微粒子を三次元配向させる微粒子配向装置が知られている(例えば、特許文献1,2及び非特許文献1参照)。



前記時間的に変動する磁場は、例えば非特許文献1に示すように、xy平面上に発生させた磁場において、xy平面に対して垂直なz軸回りに試料を90度毎に角速度を変化させながら回転させることによって形成される。前記角速度は、x軸を通過する90度の範囲内では低く、y軸を通過する90度の範囲内では高く設定されている。これにより、試料が低速回転するx軸付近では静磁場が形成されるとともに、高速回転するy軸付近では回転磁場が形成されるため、静磁場では微粒子の磁化容易軸をx軸方向に配向し、回転磁場では微粒子の磁化困難軸をz軸方向に配向することができる。

産業上の利用分野


本発明は、時間的に変動する磁場を印加することによって試料中に懸濁した微粒子を三次元配向させる微粒子配向装置及び微粒子配向方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
互いに直交する三方向の磁化率がそれぞれ異なる微粒子を懸濁させた試料に、時間的に変動する磁場を印加して、前記微粒子を三次元配向させる微粒子配向装置であって、
磁場発生部と、
前記試料を、前記磁場発生部に対して、回転磁場を形成するのに必要な速度で、磁場方向をx軸とし当該磁場方向と直交する方向をy軸としたときのxy平面上において相対回転させる駆動部と、
前記試料が、前記x軸を0度として180度相対回転するたびに、静磁場を形成するのに必要な所定時間の間、前記相対回転を一時的に完全に停止させるように前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備えていることを特徴とする微粒子配向装置。

【請求項2】
前記試料を相対回転させる時間は、次式の関係を満たすように設定されている請求項1に記載の微粒子配向装置。
<δ/D
ここで、tは試料を相対回転させる時間、δはX線構造解析に必要な回折スポットの許容最大半価幅、Dは磁化容易軸まわりの回転拡散係数である。

【請求項3】
前記試料の相対回転を略停止させる前記所定時間は、次式の関係を満たすように設定されている請求項1又は2に記載の微粒子配向装置。
<δ/D
ここで、tは試料の相対回転を略停止させる所定時間、δはX線構造解析に必要な回折スポットの許容最大半価幅、Dは磁化困難軸まわりの回転拡散係数である。

【請求項4】
前記試料を相対回転させる時間と、前記試料の相対回転を略停止させる前記所定時間とは、次式の関係を満たすように設定されている請求項1~3のいずれか一項に記載の微粒子配向装置。
/t=2(χ1-χ2)/(χ3-χ2)
ここで、tは試料を相対回転させる時間、tは試料の相対回転を略停止させる所定時間、χ1は磁化容易軸の磁化率、χ2は中間軸の磁化率、χ3は磁化困難軸の磁化率である(ただし、χ1>χ2>χ3)。

【請求項5】
前記試料の相対回転速度は、次式の関係を満たすように設定されている請求項1~4のいずれか一項に記載の微粒子配向装置。
ωq×6ημ/(B(χ1-χ2))>>1/2
ここで、ωqは試料が相対回転する角速度、ηは懸濁液の粘性係数、μは真空の透磁率、Bは磁場強度、χ1は磁化容易軸の磁化率、χ2は中間軸の磁化率である(ただし、χ1>χ2)。

【請求項6】
前記駆動部が、前記試料を回転させるものである請求項1~5のいずれか一項に記載の微粒子配向装置。

【請求項7】
前記駆動部が、ステッピングモータである請求項1~6のいずれか一項に記載の微粒子配向装置。

【請求項8】
互いに直交する三方向の磁化率がそれぞれ異なる微粒子を懸濁させた試料に、時間的に変動する磁場を印加して、前記微粒子を三次元配向させる微粒子配向方法であって、
前記試料を、磁場発生部に対して、回転磁場を形成するのに必要な速度で、磁場方向をx軸とし当該磁場方向と直交する方向をy軸としたときのxy平面上において相対回転させ、
前記試料が、前記x軸を0度として180度相対回転するたびに、静磁場を形成するのに必要な所定時間の間、前記相対回転を一時的に完全に停止させることを特徴とする微粒子配向方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011033264thum.jpg
出願権利状態 登録
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