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外界との物質交換の場としての表面・界面の役割に深く関連していると考えられるサブサーフェイス領域での原子拡散過程に与える吸蔵水素の影響を、放射光を用いた核共鳴前方散乱の時間スペクトル解析により解明することが本研究の目的である.本年度は、前年度に引き続いて、高圧セルを用いた核共鳴X線前方散乱の時間スペクトルの測定をKEKのAR-NE1ビームラインにおいてとSPring-8のBL09ビームラインにおいて実施した.試料は、同位体富化した57Fe箔(厚さ4ミクロン)である.この試料をNaClカプセルに封入したものをボロンエポキシ製圧力媒体により加圧している.加熱は、ボロンエポキシ圧力媒体内のNaClカプセルを包むようにグラファイト製ヒーターを配し、通電加熱により温度を設定した.水素の供給には、加熱によって不可逆的に水素を放出する固体水素源:アンモニアボラン(NH3BH3)を使用した.水素圧2.8GPaの下で行った時間スペクトルの測定では、720℃では原子拡散モデルにより予測されるコヒーレンス消失効果が実験誤差の範囲でほとんど検出されないという予想外の結果を得た.他方、時間スペクトルに存在する量子ビート成分より求めた57Feの内部磁場の温度依存性より、純鉄のキュリー温度1043Kに比較すると、水素の固溶により強磁性消失温度が960Kに低下していることが明らかになった.この原因は、水素固溶によるα-γ相転移点の低下によるものと考えられる.また、高温δ相での原子拡散を測定するため、真空雰囲気において、57Fe箔を試料として、高温領域での時間スペクトルの測定を試みた.
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