X線回折強度の逆格子空間へ三次元マッピング装置開発と評価

X線回折強度の逆格子空間へ三次元マッピング装置

開発と評価

著者

西尾 篤

2015 年度 修士論文要旨

X 線回折強度の逆格子空間への三次元マッピング装置開発と評価

関西学院大学大学院理工学研究科 物理学専攻 高橋研究室 西尾 篤 高輝度放射光を用いた実験により、磁気散乱などの微弱な散乱を観測することで従来は得 られなかったような構造情報が得られるようになってきた。しかしながら、散漫散乱の測定 には、広いダイナミックレンジと高い S/N 比性能が必要とされ、既存の二次元検出器を利 用してデータの収集効率を高めることができない。そのため、散漫散乱測定での高輝度放射 光の利用は進んでいなかった。だが、散漫散乱の強度分布は、格子内の原子の平均構造の乱 れが反映された情報を含んでおり、効率よく測定できれば新しい構造物性の研究が展開でき る可能性がある。 従来の散漫散乱測定手法の問題は、基本反射と数桁も強度が弱いその裾の双方に対応する ために、ゼロ次元検出器を用いたステップバイステップの測定が必要で、既存の二次元検出 器では置き換えられない点にある。本研究ではこの問題を克服するために、ダイナミックレ ンジの広い CID 方式の二次元検出器を採用した効率の高いデータ収集ができる装置の開発 を行った。また、撮影された二次元画像を短時間で逆格子空間上に変換し三次元マッピング 行うプログラムの開発も行った。 開発した装置を用いて実際に層状マンガン酸化物 La0.5Sr1.5MnO4に対して散漫散乱測定を 行い、その性能評価を行った。118 反射の三次元強度分布を 253 枚の二次元画像（撮影時間 は 80 分、データ容量は約 10GB）、から再構成するのに要した時間は 15 分程度で、4 桁落ち の散漫散乱を捉える事ができた。(図 1) 本研究によって、X 線回折強度の逆格子空間への三次元マッピングを高ダイナミックレン ジかつ高速に処理を行うことが可能になった。実際にマンガン酸化物で散漫散乱を観測す ることに成功し、構造の乱れに関する情報が狙い通り得られることを示すことができた。 図 1:三次元強度分布