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アルカリ金属ホウ酸塩ガラスの音速異常とその発現機構のラマン・赤外分光法による解明

Research Project

Project/Area Number 08650791
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionSojo University

Principal Investigator

小玉 正雄  熊本工業大学, 工学部, 教授 (50111050)

Project Period (FY) 1996
Project Status Completed (Fiscal Year 1996)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 1996: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywordsガラス / アルカリ金属ホウ酸塩 / ホウ酸異常 / 音速 / 弾性定数 / ラマン分光 / 赤外分光
Research Abstract

【目的】アルカリ金属ホウ酸塩ガラスはホウ酸異常と呼ばれる特異な挙動を示す。音速は構造変化に敏感な物理量であるので、音速を測定することによりこのガラスの物性を一層明確にする。また、音速の挙動と微視的構造との関連性を解明する目的で、ラマン・赤外分光法によりこのガラスの微視的構造を明らかにする。
【実験】アルカリ金属ホウ酸塩ガラスの化学組成をxM_2O・(1-x)B_2O_3(M=Li,Na,K,Rb,Cs)で表す。個々の二成分系で組成xを0.02刻みで変えたバルクガラスを作製し、縦波音速と横波音速を周波数10MHz,298Kで測定した。また、ガラス転移温度と密度も測定した。ラマン散乱の実験は90°散乱ならびに180°散乱配置で行なった。アルゴンレーザーの5145Å,100mWの光をf=200mmのレンズを通して試料に照射し、散乱光はF2.5のレンズで集光した。分光は加分散型トリプルモノクロメーターを用いて分解能2cm^<-1>で行ない、散乱光はフォトンカウンティング方式で検出した。赤外分光は正反射法で測定し、測定された反射スペクトルに対してKramers-Kroning(K-K)変換による処理を行なって赤外吸収スペクトルを得た。
【結果と考察】音速が複数の極値(極大・極小・極大)を示す新しい現象を発見した。ラマンスペクトルの内部振動モードからボレート群の種類を判別した。また、ラマンスペクトルの低振動数領域に現われるボソンピークからボレート群の中距離相関距離を決定した。更に赤外吸収スペクトルからアルカリ金属ホウ酸塩ガラスを構成している構造単位の同定と定量を行なった。音速異常の発現機構をラマン分光と赤外分光の双方から解明した結果、音速の異常はボレート群の生成と消滅に起因していることが判明した。

Report

(1 results)
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Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

  • [Publications] M.Kodama: "Anomalous Behaviour of Ultrasonic Velocity in Caesium Borate Glasses" Physics and Chemistry of Glasses. 34. 129-139 (1993)

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  • [Publications] M.Kodama: "Velocity of Ultrasound and Elastic Properties of Lithium Borate Glasses" Chimika Chronika,New Series. 23. 303-308 (1994)

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  • [Publications] S.Kojima: "Raman Scattering Study of Boson Peaks in Cesium Borate Glass" Japanese Journal of Applied Physics. 33. 2886-2889 (1994)

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  • [Publications] M.Kodama: "Velocity of Sound and Elastic Properties of Li_2O-B_2O_3 Glasses" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 2570-2574 (1995)

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  • [Publications] S.Kojima: "Vibrational Spectroscopy of Cesium Borate Glass" Proceedings of the 17th International Congress on Glass. 2. 584-589 (1995)

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  • [Publications] M.Kodama: "Ultrasonic Velocity in Alkali Metal Borate Glasses" Proceedings of the 17th International Congress on Glass. 3. 719-724 (1995)

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Published: 1996-03-31   Modified: 2016-04-21  

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