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J-PARC超高圧中性子回折装置PLANETを用いたSiO$$_{2}$$ガラス研究

High-pressure neutron study on silica glass at J-PARC high-pressure neutron diffractometer PLANET

服部 高典   ; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 千葉 文野*; 佐野 亜沙美   ; 稲村 泰弘  ; 大友 季哉*; 松崎 祐樹*; 下條 冬樹*

Hattori, Takanori; Yagafarov, O.*; Katayama, Yoshinori; Chiba, Ayano*; Sano, Asami; Inamura, Yasuhiro; Otomo, Toshiya*; Matsuzaki, Yuki*; Shimojo, Fuyuki*

PLANETはJ-PARC MLFに建設された高圧専用の中性子粉末回折装置である。その最大の特徴は、6軸型のキュービック・アンビルプレス「圧姫」を用いて高温高圧下(10GPa, 2000K)での構造解析をできる点にある。2013年度より運用をはじめ、現在一般ユーザーに開放されている。PLANETは、結晶のみならず液体の高圧下での構造変化を調べられるように、高圧セル等の試料周りの散乱を取り除く工夫がなされている。2013年度までに、SiO$$_{2}$$ガラスの約10GPaまでの良質なデータの取得に成功した。今回それらのデータをKENSのHIT及びJ-PARC BL21で開発されたS(Q)導出プログラム(nvaSq.py及びhitsq.py)を用いて解析を行った。高圧データへの適用の前に、高圧セルのS(Q)への影響を調べるために、高圧セル内にいれた常圧下の試料を解析し、既存のS(Q)と一致することを確認した。その後、高圧下で測定されたデータへの適用を行い、約10GPaまでのS(Q)を得た。その結果、約10GPaまでは、(1)中距離構造を変化させることにより高密度化する、(2)この際配位数の上昇は伴わないことが確認された。このことは、非結晶物質の構造を高精度に調べるツールができたことを示す。当日は、高温高圧下での構造変化に関して議論する予定である。

PLANET is the beamline dedicated for the high-pressure experiments. The operation has been started at JFY 2013, and now many users are coming to use. In this talk, we introduce the current state of the PLANET and the example of the structure analysis of disordered materials. PLANET adopted the double staged compression system of the multi anvil 6-6, and enables the data collation at 10 GPa and 2000 K. To extend accessible PT range, we newly introduce another compression system of multi-anvil 6-8, and succeeded in generating 16 GPa and 1273 K. In addition, the PLANET is designed so that we can analyze the structure of liquid under pressure. In the analysis, the program for liquid analysis developed at BL21 NOVA is used. Here, we briefly introduce the reliability of the results and the pressure evolution of the silica glass.

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