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PARTICLE ORIENTATION APPARATUS AND PARTICLE ORIENTATION METHOD meetings

Patent code P120007958
File No. S2011-0354
Posted date Sep 28, 2012
Application number P2011-033264
Publication number P2012-173042A
Patent number P5834422
Date of filing Feb 18, 2011
Date of publication of application Sep 10, 2012
Date of registration Nov 13, 2015
Inventor
  • (In Japanese)木村 恒久
  • (In Japanese)木村 史子
Applicant
  • Kyoto University
Title PARTICLE ORIENTATION APPARATUS AND PARTICLE ORIENTATION METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle orientation apparatus in which, when orientating particles in a three-dimensional manner, orientation accuracy can be improved, and a particle orientation method.
SOLUTION: A particle orientation apparatus 1 includes a magnetic field generation unit 12, a drive unit 13, and a control unit 14. The drive unit 13 revolves a sample container 2 in which particles are suspended relatively to the magnetic field generation unit 12 at a speed required for forming a revolving magnetic field. Each time the sample container 2 is revolved at 180°, the control unit 14 controls driving of the drive unit 13 to approximately temporarily stop the relative revolution for a predetermined time ts required for forming a static magnetic field.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
tr<δ2/D1
ここで、tr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、D1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。
ts<δ2/D3
ここで、ts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、D3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。
tr/ts=2(χ1-χ2)/(χ3-χ2)
ここで、trは試料を相対回転させる時間、ts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×6ημ0/(B2(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、μ0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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011033264thum.jpg
State of application right Registered
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