アブレーション条件下超高速時間分解X線回折による結晶構造変化機構解明の試み

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2年間にわたる本研究の目的はパルスX線光源の開発ならびに時間分解X線回折システムの構築であった。前年度開発したパームトップパルスX線を光源とする時間分解型X線回折計を試作した。X線発生のためのターゲットにはFe2O3テープを用い、パルスX線発生のためのレーザーとしてはフェムト秒チタンサファイアレーザーを用いた。得られるX線の発光スペクトルを高純度ゲルマニウム半導体検出器により測定したところ、主に鉄に起因する特性X線(0.1937nm、0.1757nm)が観測された。このX線を直径800μm程度のコリメーターにより点光源化した後、X線回折のための試料である高配向熱分解グラファイトに照射した。2θ=33degとし、得られる透過及び回折X線画像をX線イメージインテンシファイアで可視光画像に変換した後、冷却CCDで積算撮影した。極めて簡単な実験システムにも拘わらず、明瞭に回折X線を得ることができた。また積算時間を2分もしくは60分としたところ、両条件下でS/N比にほとんど変化みられず、2分という極めて短い時間でもデータを得ることができることを確認した。続いて、フェムト秒レーザーパルスを励起光としてグラファイトに照射し、120ピコ秒後にプローブ光としてX線を照射する時間分解実験を行った。その結果、励起に伴い回折X線強度が増加することが明らかとなった。これは使用したグラファイトの積層状態がもともとよくなく、レーザー励起に伴い熱が発生しアニールされることにより積層状態が向上したのではないかと現在のところ推察している。以上の結果は現在原著論文にまとめ投稿する準備をしているところである。