圧力スケールの確立：ダイヤモンドのラマンシフト法
Inquiry number
SOL-0000001324
Beamline
BL10XU (High Pressure Research)
Scientific keywords
| A. Sample category | research on method, instrumentation |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | insulator, ceramics, solid-state crystal |
| C. Technique | X-ray diffraction |
| D. Technique (detail) | powder diffraction |
| E. Particular condition | microbeam (> 10 µm), high pressure (DAC) |
| F. Photon energy | X-ray (> 40 keV) |
| G. Target information | crystal structure |
Industrial keywords
| level 1---Application area | others |
|---|---|
| level 2---Target | |
| level 3---Target (detail) | |
| level 4---Obtainable information | density, elastic modulus |
| level 5---Technique | diffraction |
Classification
M10.20 powder diffraction
Body text
本事例では数百GPa領域(1GPaは約1万気圧)における新たな圧力スケール法を確立しています。静的な高圧力実験法においては、特にDACを用いた実験では、ルビー蛍光法による約70GPaまでの圧力スケールが確立されていますが、それ以上の圧力領域ではPtやAu等の状態方程式が判明した物質の格子定数を測定すること、すなわちX線回折法で圧力を測定するのが唯一の方法と考えられています。なお、100GPa以上のX線回折実験は放射光実験以外では行えません。本事例ではDAC試料内部の圧力をBL10XUでのX線回折から測定し、同時にダイヤモンドアンヴィルの試料接触表面におけるラマンシフトを測定して図のようなスケーリングを行いました。この結果、約300GPaまでの新たな圧力スケールが得られ、実験室系での応用も期待されています(Y. Akahama et al., Journal of Applied Physics, 96(2004)3748)。
図 Ptスケールとダイヤモンドラマンシフトの関係
[ Y. Akahama and H. Kawamura, Journal of Applied Physics 96, 3748-3751 (2004), Fig. 2,
©2004 American Institute of Physics ]
Source of the figure
Private communication/others
Description
兵庫県立大 赤浜裕一氏提供
Technique
ダイヤモンドアンヴィルセル（DAC）は、10-3mm以下の試料を金属ガスケットと共にダイヤモンドで挟み込んで強く押し込むことによって高圧発生させる装置です。ダイヤモンドがX線(15keV以上）に対してほぼ透明なため、試料に対して超高圧下でのX線回折測定が可能です。しかし、発生圧力を高くすればするほど試料体積が微小になるため、高輝度のX線源の使用が不可欠となります。BL10XUでは高輝度の放射光X線をさらに集光した結果、超高圧条件や軽元素、さらに温度環境を変化させてのX線回折実験が可能になりました。また、高精度の強度解析が可能となり、高圧下に置かれた試料の精密な結晶構造解析が行われるようになりました。
図 ダイヤモンドアンヴィルセルの構造と各種DACの写真
Source of the figure
Presentation material for Beamline Report
Required time for experimental setup
4 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| DAC-X線回折装置 | 超高圧下でのX線回折測定 | 300GPaでのX線回折測定 |
References
Related experimental techniques
粉末X線回折、単結晶X線回折、ラマン散乱
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.
Ease of measurement
With a great skill
Ease of analysis
Easy
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
Four-nine shifts