高分子構造の引張変形を分子レベルで検出する近赤外-小角X線散乱の同時計測技術

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樹脂材料の機械変形時のメカニズムを分子レベルで評価するために、近赤外光と小角X線散乱用いた新しいレオ・オプティカル計測システムを開発する。本手法は引張試験機と近赤外計測置と小角X線散乱測定装置の3つを組み合わせることで、延伸する高分子の応力-ひずみ曲線、近赤外光によって弾性変形化のタイ鎖の変形、小角X線散乱によって塑性変形時のラメラの変形を動的に計測する。本手法では、延伸試料に対してX線及び近赤外光を照射することで、弾性変形における高分子構造の変形を近赤外光、塑性変形を小角X線散乱で検出するものである。このためX線と近赤外光を試料の同一部位に照射する機構が必要となる。小角X線散乱装置は極めて複雑に設計されたX線光学系となるために、設計・設置がより容易な近赤外光の照射および検出機構を市販の小角X線散乱装置内に構築する。外部に設置した近赤外光源からの近赤外光をファイバーによって小角X線散乱装置内に導入する。近赤外光は偏光子によって水平方向に偏光した後、試料背面に設置したファイバーで受光し検出器へと送る。近赤外測定にファイバープローブを用いる最大の利点は、試料の照射位置が同じであれば、近赤外光の投光部と受光部をX線の照射軸上に設置する必要がないということである。即ち、本機構によって試料の同一箇所において近赤外光吸収と小角X線散乱の測定が行える。延伸装置等の外力によって測定対象に機械的変形を与えることで、樹脂材料の機械変形時の近赤外吸収とX線散乱による分析を行うことが可能となる。