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公開番号2025117450
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-12
出願番号2024012292
出願日2024-01-30
発明の名称計算装置、システム、方法およびプログラム
出願人株式会社リガク
代理人弁理士法人Kighs,個人,個人
主分類G01N 23/2055 20180101AFI20250804BHJP(測定;試験)
要約【課題】二次元回折像から簡易に配向方向を推定し、高分子の構造モデルを計算する計算装置、システム、方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】高分子の構造モデルを計算する計算装置400であって、二次元回折像および結晶構造データを取得するデータ取得部410と、1つの結晶子を含む初期構造モデルを作成する初期構造モデル作成部420と、前記結晶子の方向を算出する結晶子方向算出部430と、を備え、前記結晶子の方向は、前記初期構造モデルから算出される前記二次元回折像と実測した前記二次元回折像とに基づいて算出される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
高分子の構造モデルを計算する計算装置であって、
二次元回折像および結晶構造データを取得するデータ取得部と、
１つの結晶子を含む初期構造モデルを作成する初期構造モデル作成部と、
前記結晶子の方向を算出する結晶子方向算出部と、を備え、
前記結晶子の方向は、前記初期構造モデルから算出される前記二次元回折像と実測した前記二次元回折像とに基づいて算出されること、を特徴とする計算装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記結晶子方向算出部は、前記１つの結晶子の複数の方向に対応する複数の前記初期構造モデルから算出される二次元回折像と前記実測した二次元回折像との一致度を算出し、算出した一致度に基づいて前記結晶子の方向を算出すること、を特徴とする請求項１記載の計算装置。
【請求項３】
前記結晶子を複数有する構造モデルに対し、前記複数の結晶子の方向を同一方向とした計算前構造モデルを作成する計算前構造モデル作成部と、
前記構造モデルから算出された二次元回折像と、前記実測した二次元回折像との一致度に基づいて前記構造モデルを変更する計算実行部と、をさらに備え、
前記計算実行部は、前記計算前構造モデルを初期値として、一致度が収束条件を満たす計算後構造モデルを計算すること、を特徴とする請求項１または請求項２記載の計算装置。
【請求項４】
前記実測した二次元回折像の結晶成分を抽出する結晶成分抽出部をさらに備え、
前記結晶子方向算出部は、前記実測した二次元回折像の前記結晶成分を使用して前記結晶子の方向を算出すること、を特徴とする請求項１または請求項２記載の計算装置。
【請求項５】
前記結晶子の方向は、三次元のベクトルであること、を特徴とする請求項１または請求項２記載の計算装置。
【請求項６】
前記計算実行部は、ＲＭＣ法を用いて前記計算後構造モデルを計算すること、を特徴とする請求項３に記載の計算装置。
【請求項７】
前記計算前構造モデル作成部は、前記計算前構造モデル、または前記構造モデルに対し前記複数の結晶子の方向をランダムに配置した第２の計算前構造モデルのいずれかを選択的に作成し、
前記計算実行部は、前記計算前構造モデルまたは前記第２の計算前構造モデルのいずれかを初期値として、前記計算後構造モデルを計算すること、を特徴とする請求項３記載の計算装置。
【請求項８】
Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、Ｘ線を検出する検出器と、試料の回転を制御する試料台と、を備えるＸ線回折装置と、
請求項１または請求項２に記載の計算装置と、を備えること、を特徴とするシステム。
【請求項９】
高分子の構造モデルを計算する方法であって、
二次元回折像および結晶構造データを取得するステップと、
１つの結晶子を含む初期構造モデルを作成するステップと、
前記結晶子の方向を算出するステップと、を含み、
前記結晶子の方向を算出するステップにおいて、前記結晶子の方向は、前記初期構造モデルから算出される前記二次元回折像と実測した前記二次元回折像とに基づいて算出されること、を特徴とする方法。
【請求項１０】
高分子の構造モデルを計算するプログラムであって、
二次元回折像および結晶構造データを取得する処理と、
１つの結晶子を含む初期構造モデルを作成する処理と、
前記結晶子の方向を算出する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記結晶子の方向を算出する処理において、前記結晶子の方向は、前記初期構造モデルから算出される前記二次元回折像と実測した前記二次元回折像とに基づいて算出されること、を特徴とするプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子の構造モデルを計算する計算装置、システム、方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
高分子材料の特性は、配向分布と密接に関連している。高分子材料の配向分布を測定する手法として、広角Ｘ線回折（WAXD：Wide Angle X-ray Diffraction）法が広く用いられている。しかし、高分子材料は低分子材料と比較して結晶化度が低いため、回折像において回折点が少ない、非結晶からの散漫な回折が強いといった問題があり、低分子材料と同様の解析は困難であった。そのため、高分子材料を解析する独自の手法が求められている。
【０００３】
非特許文献１は、リバースモンテカルロ（RMC：Reverse Monte Carlo）法により、回折像から実空間の電子密度分布を推定する方法が記載されている。
【０００４】
非特許文献２は、非特許文献１の手法を高分子材料に適用しており、ＲＭＣ法によるシミュレーションにより、実測のＷＡＸＤ像を再現する高分子の三次元構造を求める方法が記載されている。
【０００５】
非特許文献３は、一軸配向性試料の構造モデルを作成し、構造モデルから算出された回折像と実測の回折像を比較することにより、配向方向および配向分布を求める方法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
R. L. McGreedy, L. Pusztai. "Reverse Monte Carlo Simulation: A New Technique for the Determination of Disordered Structures". Molecular Simulation, 1988, 1, 6, p. 359-367
田原大輔, 田代孝二. ”実測広角・小角Ｘ線散乱データのコンピューターシミュレーショ技法に基づく高分子３次元高次構造解析の展開”. 高分子学会予稿集, 2018, 67, 1, 1Pe027
Y.Zhang, et. al., “Uncovering three-dimensional gradients in fibrillar orientation in an impact-resistant biological armour”, Scientific Reports 6, 26249 (2016).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２における解析では、自由度の多さと個々の自由度の変更に関する計算量の多さのために、平衡状態に達するまでに必要な時間が長くなることが課題として挙げられる。
【０００８】
非特許文献３では、解析対象が繊維の様な一軸配向性試料に限られている。すなわち、二次元の配向分布のみを想定している。しかし、工業的に重要な高分子フィルムの構造を分析するためには、三次元の配向分布を明らかにする必要がある。さらに、一軸延伸による繊維配向を仮定して解析しているため、ＲＭＣ法によるシミュレーションを用いた非特許文献２と異なり、複雑な配向分布を表現することができない。
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究の結果、三次元の配向分布を有する試料であっても、ＷＡＸＤ像から簡易に配向方向を推定する方法を見出した。さらに、推定した配向方向を初期値として用いたＲＭＣ法によるシミュレーションを行うことで、計算量が低減し、全体最適解が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、二次元回折像から簡易に配向方向を推定し、高分子の構造モデルを計算する計算装置、システム、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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