講演番号２０２

演題	MDIを用いたXRDシミュレーションアプリケーションの開発
発表者（所属）	○浦野靖久，野口文雄，三浦弘（埼玉大学工学部）
連絡先	〒338 浦和市下大久保255 TEL/FAX 048-858-3536 E-mail
キーワード	XRD,規則固溶体合金,超格子線
開発意図適用分野期待効果特徴など	原子座標を編集（追加・置換・削除）して、結晶構造の変化に伴なう粉末法XRDパターンの変化をシミュレーションできるMDIの Windowsアプリケーションの開発
環境	適応機種名	PC98シリーズ、DOS/V
	ＯＳ名	Windows95,WindowsNT
	ソース言語	Borland C++, Borland C++ Builder
	周辺機器	メインメモリ 32MBバイト以上推奨
流通形態右のいずれかに○をつけてください）	化学ソフトウェア学会の無償利用ソフトとする独自に配布するソフトハウス、出版社等から市販ソフトの頒布は行わないその他 ○未定	具体的方法

１はじめに

　粉末法Ｘ線回折(XRD)図形を用いる定性分析は、回折データを収録したJCPDSカードと実測パターンとの照合により行われる。新規に合成された物質や新たに結晶構造解析された物質の回折データは毎年JCPDSに追加登録されているが、結晶構造が論文に掲載されてから、登録までにはタイムラグがあるのが実状である。従って、新規物質の合成結果を早期に確認するには、理論XRDパターンが必要となる。そのため、Windows版のXRD図形シミュレーションソフトを開発してきたが、これまでのものは、SDI(Single Document Interface)であるため、マルチタスクの環境にあるWindowsのソフトといえども、関連ある回折理論パターンの相互比較には、ソフトの操作性に難点があり、MDI(Multi Document Interface)のソフトが望ましい。Borland社が最近市販したC++ Builderは、C++のオブジェクト指向言語であるため、比較的簡単にMDIソフトを開発できるので、開発済みのXRDソフトのソースコードを C++ Builderのものに移植してMDIアプリケーションとした。

２プログラムの概要

2.1 計算方法 粉末法XRDパターンに見られる回折ピークの位置は、単位格子の大きさと形に依存するが、Braggの回折条件から計算できる。一方回折強度を支配する主要な因子は、単位格子内の原子座標から計算される構造因子である。構造因子は、電子1個の散乱波の振幅を１として、単位格子中の全原子による散乱波の振幅を表したものであり、構造因子の２乗に回折強度は比例する。回折強度は、Bragg角に依存するロレンツ偏り因子、多重度、温度因子、吸収因子にも依存する。このうち、温度因子と吸収因子は相補的な関係にあるため、これらを無視して、メインピークを100とした相対回折積分強度を計算した。
2.2 アプリケーションの機能 計算に必要な結晶データ（格子定数、原子座標、原子散乱因子）は、リレーショナルデータベース（Paradox)に格納されており、アプリケーションから直接データベースにアクセスして、データを取り込めるようになっている。また、読み込み原子座標データの編集（原子座標の削除、追加、置換）が子ウィンドウで自由に行えるようになっており、合金などに見られる規則固溶体の原子座標を簡単に生成でき、規則固溶体で生じる超格子線もモニターできる。
　出力結果の一例として、図１に示すような面心立方格子の結晶構造をとる金属銅（図１a）と金が規則的に固溶したCuAu合金（図１ｂ）とがそれぞれ示す理論回折図形を図２に示す。金属銅の場合は面心立方格子の消滅則が働いて、奇数と偶数の指数が混合していない反射指数の回折ピークのみ現れるが（図２の下図）、CuAu合金では、結晶構造の対称性の低下に伴い、100や110などの偶・奇混合の反射指数をもつ超格子線が現れる（図２の上図）ことがわかった。

図１a. Cuの結晶構造

図１b. CuAu合金の結晶構造

図２. CuAu合金（上）とCu（下）とのＸＲＤ図形の比較