2019 Fiscal Year Annual Research Report
μeV～neV領域の超単色Ｘ線回折法の開発と物質ダイナミクス研究への応用
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19H04404
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
三井 隆也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員(定常) (20354988)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大和田 謙二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー(定常) (60343935)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / メスバウアー分光 / 核共鳴散乱 / 放射光 / 非弾性散乱 / 超高分解能 / X線回折 / 動力学効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、バンド幅可変の核分光器で放射光から生成したμｅＶ～ｎｅＶ領域の超単色Ｘ線を用いて、物質のダイナミクス研究に資する超高エネルギー分解能Ｘ線回折法を創出させるものである。この目的を達成するため、本年度は、光学系の高度化に合わせて、真空・高温(Ｐ＜０．００１Ｐａ）, 室温～１５００℃)下で試料を測定できる超単色Ｘ線回折装置を設計・制作して、SPring-8の量子科学技術研究開発機構(以下QSTと呼ぶ)専用ビームライン（ＢＬ１１ＸＵ）に導入した。それに併せて、スペクトルを観測するためのメスバウアー参照吸収体、及び、それをドップラー振動させる高速トランスデューサーを導入した。次年度以降の超高分解能X線回折実験を展開するための角度分解能１／１００秒の精密γ線回折計の導入を行った。超高分解能Ｘ線非弾性散乱の性能試験として、グリセリンや高分子材料(ポリスチレン)のガラス転移点から融点までの温度領域で準弾性散乱スペクトルの測定を行い、開発装置が広いダイナミックレンジに渡って変化する動的構造因子Ｓ（Ｑ、ω）を直接観測できる測定法の実証実験に成功した。
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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
高周波磁場を印可した核分光結晶（57FeBO3）により、放射光から生成したバンド幅可変のシングルラインの超単色Ｘ線と線幅の異なる核共鳴エネルギーアナライザー（参照吸収体）を併用することにより、μeV~neV領域の超高分解能で動的構造因子S(Q, ω)を直接観測できる放射光X線非弾性散乱法の実証実験に世界に先駆けて成功した。また、線幅が約10 neVのＸ線を試料に照射し、それより広い線幅を有する核共鳴吸収体の速度を零(共鳴)と10 mm/s(非共鳴)で振動させて散乱強度の差分を測定することで、弾性散乱と非弾性散乱の信号(強度)を完全に分離して測定できる計測法の実証実験にも成功した。これらの手法を集光や回折、全反射を用いた放射光の先端計測法と組み合わせて利用することで、新しい物質の局所ダイナミクス解析法を開発が可能になる。
次年度以降の応用研究の準備として高温回折実験用の電気炉の製作、集光光学系、精密γ線回折計のSPring-8の専用ビームライン(BL11XU)への導入も実施されており、本研究課題で予定していた基盤的な実験環境整備も進んでいる。以上のことから、研究は順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、μeV～neV領域の超単色Ｘ線回折法の高度化研究を継続して行う。応用研究として、超単色Ｘ線による強誘電体ドメインダイナミクスの局所解析や平面波の超単色Ｘ線による完全単結晶(Si, Ge等)のブラッグ反射付近に生じる熱散漫散乱の動力学的回折現象や非調和熱振動効果の検証実験に着手する。更に、本年度の研究開発で可能になった、溶液、高分子材料のガラス転移機構を容易にモニターできる手法の高度化にも取り組み、産業材料分析に利用する研究展開を模索する。得られた研究の成果の発信として、研究結果の学術論文投稿や学会報告を積極的に実施する。
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[Journal Article] Synchrotron-radiation-based Mossbauer absorption spectroscopy with high resonant energy nuclides2019
Author(s)
Ryo Masuda, Kohei Kusada, Takefumi Yoshida, Shinji Michimura, Yasuhiro Kobayashi, Shinji Kitao, Hiroyuki Tajima, Takaya Mitsui, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa, Makoto Seto
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Journal Title
Hyperfine Interactions
Volume: 240
Pages: 120
DOI
Peer Reviewed
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