2015 Fiscal Year Research-status Report
非弾性X線散乱の精密化による低密度極限金属の電子状態観測
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15K05209
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 和博 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50362447)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液体金属 / 非弾性散乱 / 電子状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、単体金属を対象として、その気液共存線を迂回するように連続かつ大幅な密度の低下を実現し、低密度化した金属流体状態を実現しながら、低密度多体電子系における粒子間相関とそれがもたらす相挙動について解明することを目的とする。具体的には、価電子状態が電子ガスモデルでよく記述されるアルカリ金属を対象として、電子集団運動であるプラズマ振動に着目し、非弾性X線散乱を用いてその挙動を明らかにすることにより課題の解決を目指す。低密度化した金属流体を高温・高圧条件下でも安定に保持し、かつ散乱測定を実現するためには、流体試料を安定に保持するセルが必要である。さらに、散乱断面積の比較的小さな非弾性X線散乱測定において高S/Nのスペクトルを取得するためには、セルのX線に対する高透過性が重要である。そのため、高温領域でもアルカリ金属との反応性が低い高融点遷移金属を材質として用い、X線透過窓の領域を十数ミクロン厚の材料で構成したセルの作製を行った。セル部品の溶接手法として電子ビーム溶接法を採用した。具体的に、比較的溶接性の高いニオブをX線透過窓（15 μmのニオブ箔）として採用したセルを作製した。また、プラズマ振動の挙動を調べるためには低散乱波数における測定が重要である。低散乱波数領域で問題となるバックグランドの低減を行い、13.8 keVの入射X線を用い、1000℃の高温条件（低密度領域）で液体ルビジウムの非弾性X線散乱測定を実施した。低散乱波数 (3.6 [1/nm])における非弾性スペクトルを初めて取得することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
流体保持用専用セルの作製、およびバックグランド低減など散乱測定の高精度化を図ることにより、1000℃の高温条件において、プラズモン挙動が重要となる比較的低い散乱波数の非弾性X線散乱スペクトルの取得を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高温領域の1000℃における非弾性X線散乱スペクトルの取得を実現することはできたが、長時間測定には、セルの信頼性に課題があり、測定散乱波数領域は限られている。比較的長時間の測定時間を要する散乱波数の小さなデータ取得に向け、高信頼の溶接技術およびセル作製技術の構築を目指す。散乱信号強度の低下する低密度領域では、試料厚みを大きく設定できる高い入射X線エネルギーが有利である。高S/N測定に向け、20 keVの高エネルギー入射X線を利用した非弾性X線散乱測定についても展開を図っていく。
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| Causes of Carryover |
次年度予定の非弾性X線散乱実験で、実験に必要となる消耗品費（セル材料）や、セル加工費などに、当初予定よりも経費を充当する必要が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
大型放射光施設における非弾性X線散乱測定の実施予定があり、その実験で必要となる消耗品、セル加工費、出張実験のための旅費等での使用を予定している。
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