放射光X線及び中性子回折によるガラスの構造

Structure of oxide glasses by synchrotron X-ray and neutron diffraction

鈴谷 賢太郎

Suzuya, Kentaro

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)を用いた回折実験と中性子回折との併用について、酸化物ガラスの構造研究を例に解説した。現在、SPring-8の高エネルギー単色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ており、従来のパルス中性子回折に匹敵する量と質のデータがX線回折でも得られようになりつつある。基本的なネットワーク形成酸化物ガラスの中距離構造(ネットワーク構造)は、この高エネルギー単色X線回折とパルス中性子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、解析が可能になってきている。中距離構造は、ランダム系物質の物性を研究するうえで最も重要なファクターであり、今後、ランダム系物質の特異な物性は、高輝度放射光源,パルス中性子源を利用した回折,非弾性散乱実験,計算機シミュレーションとの併用によって、明らかにされると考えられる。

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.