Practical effects of pressure-transmitting media on neutron diffraction experiments using Paris-Edinburgh presses

パリエジンバラプレスを用いた中性子回折実験における圧力伝達媒体の実際的な影響

服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 町田 真一*; 大内 啓一*; 吉良 弘*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*

Hattori, Takanori; Sano, Asami; Machida, Shinichi*; Ouchi, Keiichi*; Kira, Hiroshi*; Abe, Jun*; Funakoshi, Kenichi*

パリエジンバラプレスを用いた中性子回折実験における圧力伝達媒体の実際的な影響を調べるために、種々の圧力媒体(Pb, AgCl,常温および高温の4:1メタノールエタノール混合液(ME), N, Ar)を用いてMgOの回折パターンを約20GPaまで測定した。MgO 220回折線の線幅から見積もった試料室内の静水圧性は、Pb, AgCl, Ar,室温ME混合液, N, 高温MEの順に良くなる。これは、これまでのダイヤモンドアンビルセルを用いた結果と異なり、高圧下で固化した後も常温MEはArより高い性能を示す(パリエジンバラプレスで用いられたアンビルの窪みの効果と思われる)。これらの結果とより高い性能が期待されるNeが強い寄生散乱をだしてしまうこととを考えると、約20GPaまでの中性子実験においては、ME混合液(できれば高温が良い)が最良の圧力媒体であり、アルコールと反応する試料には液体Arで代替するのが良いことが明らかとなった。

To understand the practical effects of pressure-transmitting media (PTM) on neutron diffraction using Paris-Edinburgh presses, diffraction patterns of MgO were collected to approximately 20 GPa using PTMs of Pb, AgCl, 4:1 methano-ethanol (ME) mixture with and without heating, N, and Ar. Hydrostaticity in the sample chamber estimated from the MgO 220 peak width improves in the order of Pb, AgCl, Ar, ME mixture, N, and the heated ME mixture. Unlike previous results using a diamond anvil cell, the unheated ME mixture is superior to Ar even after freezing, probably due to the cup on the anvil face. Considering these results and the sizable coherent scattering of Ne, which would show good hydrostaticity, we conclude that the ME mixture (preferably the heated one) is the best PTM in neutron experiments up to 20 GPa, while Ar can be substituted when a sample is reactive to alcohols.