공머생의 공부노트

1. X선의 발생 기초 X선은 일종의 전자기파이다. 그리고 전자기파는 하전입자의 진동을 통해 발생한다. 이전 포스팅에서 륀트겐이 우연히 X선을 발견한 것처럼 같은 방식을 사용하면 전자기파를 만들 수 있다. 위의 그림과 같이 진공관에 양극과 음극을 설치하고 음극에서 전자가 열전자로 분리될 만한 열에너지를 가해주면 음극 금속에서 전자들이 들뜨게 된다. 이때 양극으로 고전압 (5~50kV)를 걸어주면 전자들이 양극으로 가속되기 시작한다. 이때 전자들이 양극(대음극)에 충돌하면 전자의 에너지가 감소하며 광자에너지로 발산되게 된다. 일반적인 전구와 다르게 전자가 가속되어 발생하는 에너지가 상대적으로 매우 크기 때문에 가시광선 파장의 빛이 아닌 X선 같은 에너지가 높은 빛이 나오게 되는 것이다. 나중에 텅스턴 램프..

X-선이란 재료과학분야에서는 그 무엇보다 중요한 분석장비로 어쩌면 모든 재료분석의 기본이 되는 장비일 것이다. XRD, SEM, TEM, SEM-EDX, XPS 등등 정말 수없이 많은 장비들이 X선의 원리로 움직인다. 심지어는 재료과학분야 뿐만이 아닌 물리학, 분자물리학, 의학 분야에서도 X선은 빠질수 없는 정말 기적적인 장비라고 해도 과언이 아니다. 이번 포스팅에서는 결정학에서 X선의 역사와 성질에 대해 알아보자 X-선은 무엇이고 어떤 원리로 재료의 원자수준에서 분석이 가능한 것일까?? X선은 빛의 성질을 가지는 전자기파로서 0.02Å ~ 100Å (Å = 대략적인 원자 사이거리 = 0.1nm) 파장을 가진다. 일반적으로 결정구조 해석에는 0.3Å ~ 3Å 길이의 파장을 사용한다. X선은 빛으로서 편광..

이전 포스팅에선 빛이 무엇인가에 대해서 천재들이 의논했던 흐름에 대해 간단하게 다루었다. 이번 포스팅에서는 빛이 가지는 입자적 특징에 대해서만 집중해서 다뤄볼 계획이다. 빛의 입자적 성질에 대하여 Part 1 빛의 성질에 대해 아는 것은 단지 재료과학에서의 응용에서 국한되는 것이 아닌 어떠한 과학의 분야에서든 전부 응용 가능하다. 특히 나노소재공학에서 나노입자가 가지는 특징을 알아내기 위 yumy.tistory.com 빛이 입자적 성질을 가진다는 증거 빛에 대한 논의에서 가장 중요하게 받아들여지고 논의된 내용은 단연 "빛이 입자인가 파동인가?" 라는 질문이다. 빛은 입자라고 설명할 수 밖에 없는 특징도 가지면서 동시에 파장이라고 설명할 수 밖에 없는 특징 또한 가진다. 그렇다면 빛에 입자적 성질에 집중해..

빛의 성질에 대해 아는 것은 단지 재료과학에서의 응용에서 국한되는 것이 아닌 어떠한 과학의 분야에서든 전부 응용 가능하다. 특히 나노소재공학에서 나노입자가 가지는 특징을 알아내기 위해 Transmission analysis, Raman analysis, Tauc plot등을 사용하는데 빛의 성질과 이에 수반되는 물질의 광학적 특징에 대한 이해가 필수적이다. 그래서 이번 포스팅에서는 기존의 빛에 대한 논의에 대해 이해하고 지금의 결론이 어디까지 도달했는지 알아보고자 한다. 빛에 대한 오랜 토론 빛은 어쩌면 우리 주변에서 가장 흔하게 볼 수 있지만 가장 신기한 특성을 가진 물리현상이다. 과거의 과학자들 또한 빛에 대해 많은 관심을 가졌고, 뉴턴의 광양자설부터 지금의 양자역학까지 엄청난 이론의 충돌을 겪었다...

10.1 재료의 파괴란 ? 재료의 융점보다 낮은 온도에서 정적 응력을 가함으로써 물체가 두 조각 이상으로 나누어지는 것으로 정의되는데, 응력을 가했을때 물체가 망가지는 것을 관찰한 것이다. 이에 관련된 다른 용어들이 더 있는데 정리하고 넘어가자면 1. 파괴 (Fracture) -> 정적응력에서 망가지는 것 2. 피로 (Fatigue) -> 동적인(cyclic) 상황에서 망가지는 것 3. 크리프 (Creep) -> 높은 온도에서 망가지는 것 파괴는 크게 2가지로 나누어지는데 바로 연성파괴(ductile fracture)와 취성파괴(brittle fracture)이다. 앞 포스팅에서 다룬 바와 같이 연성은 파괴가 일어날 때 까지 변형되는 정도인데, 취성은 변형이 일어나지 않고 바로 파괴되므로 연성과 거의 반..

9.5 금속의 4가지 강화 방법 앞 포스팅에서 금속의 전위와 슬립면을 통해 파괴가 일어나는 원리에 대해 다루었다. 그렇다면 그 원인을 제거하면 금속이 파괴가 일어나지 않게 조절할 수 있을 것이다. 일반적으로 파괴는 금속내에서 전위가 이동하기 때문에 발생한다. 그렇기에 이후 설명할 4가지 방법도 전위가 움직이는 것을 제한하는 방법의 일종으로 이해하여도 된다. 1. 결정립 미세화 다결정 금속에서는 수많은 결정립이 존재하고 이는 전위의 이동을 방해한다. 만일 결정립의 크기를 작게하여 단위부피당 수를 늘린다면 전위의 이동이 효과적으로 막아질 것이다. 조금더 자세히는 두 결정립의 결정 방향이 다르므로 전위는 결정립계에서 그 방향을 바꾸어야 하고 방향의 크기가 클수록 이는 더 힘들다. 게다가 결정립계에서는 원자가 ..

전위 : 결정(結晶)에 나타나는 격자 결함의 하나. 결정의 일부를 일정한 방향으로 이동하였을 때에, 결정격자가 전단 변형을 일으키고 있는 부분과 정상인 부분과의 경계가 선상(線狀)으로 되어 있어 원자 배열이 비뚤어지는 것을 이른다. 전위는 상당히 생소한 개념인데 쉽게 말해 완전한 결정에 원자들이 잘못 들어가 배열이 틀어지는 것이다. 전위가 중요한 이유는 소성변형의 원리가 전위의 이동에서 나오기 때문이다. 9.1 전위의 종류와 슬립 1. 칼날전위 칼날전위는 버거스벡터와 전위선은 수직하고 슬립방향과 응력의 방향은 평행하다 2. 나사전위 나사전위는 버거스벡터와 전위선은 평행하고 슬립방향과 응력의 방향은 수직이다. 3. 혼합전위 혼합전위는 칼날전위와 나사전위의 합으로서 버거스벡터와 전위선은 평행,수직하고 슬립방..

우리가 원하는 조건의 소재를 엔지니어링 하기 위해서는 화학적 성질뿐 만이 아니라 물리적 특징에 대해서도 알아봐야할 필요가 있다. 특히 금속의 경우에는 기계적(물리적)성질을 관찰하는 것이 화학적 성질보다 중요하게 받아들려지기도 한다. 8.1 기계적 성질의 판단 방법 물질의 기계적 거동을 판단하기 위한 방법은 크게 4가지로 분류가 가능하다. 인장 (Tensile) -> 시편의 장축을 따라 반대방향으로 잡아당김 압축 (Compressive) -> 시편의 장축을 따라 반대방향으로 누름 전단 (Shear) -> 임의의 방향에 대한 힘의 작용을 가하는 것 뒤틀림 (Torsion) -> 순수 전단에 의한 변형으로 회전에 대한 변형 8.2 공칭 응력과 공칭 변형 위와 같은 변형에 대해서 시편의 기하학적 형상을 배제하기..