高エネルギー単色X線回折による酸化物ガラスの短範囲・中距離構造解析

High-energy X-ray diffraction studies of short- and intermediate-range structure in oxide glasses

鈴谷 賢太郎; 小原 真司*

Suzuya, Kentaro; Kohara, Shinji*

第三世代放射光源SPring-8より得られる高強度の高エネルギー単色X線(E30keV)を用いた回折実験及び実験装置(BL04B2高エネルギーX線回折用2軸回折計)の概要と、その高エネルギー単色X線回折によるランダム系物質:酸化物ガラスの構造研究の現状について解説した。高エネルギー単色X線の持つ短波長,高透過能から、回折実験によって、高い散乱ベクトルQ(300nm)まで(吸収補正などの)データ補正のほとんど必要ない精度の高い構造因子S(Q)を得ることが可能となった。SiO,GeO,BOガラスなどの基本的なネットワーク形成酸化物ガラスの高エネルギー単色X線回折による高精度のS(Q)データに、逆モンテカルロ・シミュレーション(Reverse Monte Carlo Simulation = RMC)法を適用することによって、ランダム系物質の物性を研究するうえ上で極めて重要であるにもかかわらずこれまでデータ解析がほとんど不可能であった中距離構造(短範囲構造ユニットのつくるリング構造など)の信頼できるモデルを構築することに成功した。今後、ランダム系物質の特異な物性は、本研究で示されたような、中距離構造を含む大きな構造モデルをベースに理解が進むものと考えられる。

With the arrival of the latest generation of synchrotron sources and the introduction of advanced insertion devices, the high-energy (E 30 keV) X-ray diffraction technique has become feasible, leading to new approaches in the quantitative study of the structure of disordered materials. Recently, the high-energy X-ray diffraction data have been combined with neutron diffraction data from a pulsed source to provide more detailed and reliable structural information than that hitherto available. We have developed a two-axis diffractometer for glass, liquid and amorphous materials at the SPring-8 high-energy X-ray diffraction beamline BL04B2. Furthermore, we have succeeded to analyze the intermediate-range order of network forming glasses, SiO, BO, and GeO by the reverse Monte Carlo (RMC) modelling technique with special focused on the ring structures using both high-energy X-ray and neutron diffraction data.