放射光および静電場試料浮遊法を用いた過冷却金属液体の非弾性X線散乱の研究

過冷却液体状態においては、原子の平均運動エネルギーを平衡状態の液体よりも1割から2割程度小さくすることが可能であるため、原子間の相関をより顕在化させて液体に内在する時空構造を詳細に観察することが可能である。近年、種々の液滴浮遊法(たとえば静電場法、電磁誘導法やガス流法など)が液体構造解析に応用されてきており、動径分布関数などの静的液体構造の研究が国内外で進められている。我々は、この浮遊法を応用した液体構造研究をさらに発展させ、X線非弾性散乱法と静電場試料浮遊法を組み合わせることにより、過冷却金属液体の動的構造因子の精密測定を試みた。非弾性X線散乱実験にはSPring-8の高分解能X線非弾性散乱装置(BL35XU)を用い、この装置のサンプルステージに設置できる小型の静電浮遊装置(直径100mm、高さ400mm)を本補助金を用いて開発した。また、非弾性X線散乱強度の測定において長時間の試料の浮遊保持が必要となるため、試料浮遊のための制御プログラムを新たに作成し、半自動で浮遊状態を保持できるようにした。装置の性能を検証するために、シリコン融体を試料とし、融点および過冷却液体状態の動的構造因子の測定を行った。本静電浮遊装置を用いることにより、直径約2mmの液体シリコンを1時間以上安定に浮遊保持することに成功し、融点および融点より170K過冷却した液体のX線非弾性散乱強度の取得に成功した。試料容器を有さない浮遊液滴を用いることにより、小角領域におけるフォノンによる散乱ピークを明瞭に観察することができた。

過冷却液体状態においては、原子の平均運動エネルギーを平衡状態の液体よりも1割から2割程度小さくすることが可能であるため、原子間の相関をより顕在化させて液体に内在する時空構造を詳細に観察することが可能である。近年、種々の液滴浮遊法(たとえば静電場法、電磁誘導法やガス流法など)が液体構造解析に応用されてきており、動径分布関数などの静的液体構造の研究が国内外で進められている。我々は、この浮遊法を応用した液体構造研究をさらに発展させ、X線非弾性散乱法と静電場試料浮遊法を組み合わせることにより、過冷却金属液体の動的構造因子の精密測定を試みた。非弾性X線散乱実験にはSPring-8の高分解能X線非弾性散乱装置(BL35XU)を用い、この装置のサンプルステージに設置できる小型の静電浮遊装置(直径100mm、高さ400mm)を本補助金を用いて開発した。また、非弾性X線散乱強度の測定において長時間の試料の浮遊保持が必要となるため、試料浮遊のための制御プログラムを新たに作成し、半自動で浮遊状態を保持できるようにした。装置の性能を検証するために、シリコン融体を試料とし、融点および過冷却液体状態の動的構造因子の測定を行った。本静電浮遊装置を用いることにより、直径約2mmの液体シリコンを1時間以上安定に浮遊保持することに成功し、融点および融点より170K過冷却した液体のX線非弾性散乱強度の取得に成功した。試料容器を有さない浮遊液滴を用いることにより、小角領域におけるフォノンによる散乱ピークを明瞭に観察することができた。