ガラスの構造解析
Inquiry number
SOL-0000001286
Beamline
BL04B2 (High Energy X-ray Diffraction)
Scientific keywords
| A. Sample category | inorganic material |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | amorphous, glass |
| C. Technique | X-ray diffraction |
| D. Technique (detail) | wide angle scattering |
| E. Particular condition | room temperature |
| F. Photon energy | X-ray (> 40 keV) |
| G. Target information | structure analysis |
Industrial keywords
| level 1---Application area | industrial material, others |
|---|---|
| level 2---Target | glass |
| level 3---Target (detail) | |
| level 4---Obtainable information | structure of non-crystalline material, interatomic distance, supra-molecular assemblies |
| level 5---Technique | diffraction |
Classification
A80.30 inorganic material, M20.20 middle angle scattering
Body text
高エネルギーX線回折法は非晶質物質のブロードな回折パターンを調べることのできる強力な手法です。この手法を用いることで、非晶質物質の構造を決定することができます。この方法では、SPring-8の強力なX線により非晶質の微弱な信号を正確に測定できます（図1(a), (b)）。
図1(c)-(e)に示すのは、かんらん石ガラスについて測定した回折データをコンピュータシミュレーションを用いて解析したものです。この結果から、本ガラスは通常のガラス(図1(d))とは異なり、SiO4四面体が結合していない特異な構造(図1(e))を持っていることがわかりました。
図 (a) かんらん石ガラスの構造因子S(Q)（赤色：実験データ, 青色：コンピュータシミュレーション）, (b) かんらん石ガラスの全相関関数T(r), (c) シリカガラスの構造, (d) かんらん石ガラス中のSi-Oの分布, (e) かんらん石ガラス中のMg-Oの分布
[ S. Kohara, K. Suzuya and K. Takeuchi, 日本マイクログラビティ応用学会誌 22, 100-104 (2005), Fig. 4, 6,
©2005 日本マイクログラビティ応用学会 ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
日本マイクログラビティ応用学会誌, vol22, 100-104 (2005)
Figure No.
4
Technique
高エネルギーX線回折法は非晶質物質のブロードな回折パターンを調べることのできる強力な手法です。得られたデータを解析することにより、非晶質物質中の原子間距離、原子の配位数を求めることができます。またEXAFSと異なり遠距離の相関まで測定できることから、非晶質物質に存在する比較的長い距離の秩序を調べることができます。近年では、中性子回折、実験データに基づいたコンピュータシミュレーションを併用することに、あいまいな非晶質物質の構造が明らかになりつつあります。
測定は、非晶質物質用二軸回折計を用い、試料により回折されたX線はエネルギー分解能の良いGe半導体検出器を用いてステップスキャン法で行いました(図)。
図 非晶質物質用二軸回折計
(a) イオンチャンバー、(b) 入射スリット、(c) 試料ステージ、(d) 真空チャンバー
(e) ビームストップ、(f) 受光スリット、(g) ２θ軸、(h) Ge半導体検出器
[ S. Kohara, Y. Ohishi, M. Takata, Y. Yoneda and K. Suzuya, 日本結晶学会誌 47, 123-129 (2005), Fig. 1,
©2005 日本結晶学会 ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
日本結晶学会誌、47､123-129（2005）
Figure No.
Required time for experimental setup
4 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| 二軸回折計 | 回折データの取得 | 62keV |
References
| Document name |
|---|
| X線構造解析—原子の配列を決める 材料学シリーズ 早稲田 嘉夫, 松原 英一郎 |
Related experimental techniques
中性子回折
Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Similar experiments account for more than 30% of the beamline's subject.
Ease of measurement
Easy
Ease of analysis
With a great skill
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
Two-three shifts