Precise elastic wave velocity measurement under mantle transition region to lower mantle conditions

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本研究では下部マントルの圧力・温度条件下で、マントル構成鉱物の弾性波速度を高精度で測定するため、超音波エコーやX線回折・吸収イメージングの測定システムの開発を目指している。下部マントルの化学組成、延いては全マントルの化学組成の解明のためには、本研究で開発したシステムを使用した、マントル構成鉱物の弾性的データの蓄積が今後非常に重要となる。2021年度は弾性波エコー測定システムのための任意波形発生機の導入、試料の全周のデバイリングから偏差応力を測定するためのコーン付き超硬合金（タングステンカーバイト）製アンビルの製作、更に高回折角のX線回折を測定するために、X線透光性アンビル（立方晶系窒化ホウ素製：ｃBN）の試作を行なった。ｃBNアンビルについては、既に6-6型川井式高圧発生装置での加圧試験を実施したが、比較的低荷重下で破壊され、マントル圧力条件下での実験実施は不可能であった。現在、SiC等の他のX線透過性ハードセラミックス素材の検討やアンビル形状について検討している。高分解能のX線吸収像の取得のためには、従来よりも薄いX線蛍光板を使用する必要がある。厚さ数10μmのX線蛍光板を使ったイメージングシステムの構築のために高効率のX線蛍光板（GAGG結晶）の導入や正確な光軸調整のための各種光学コンポーネント用の自動ステージ等の整備をおこなった。こうした整備の効果については、次年度、2022年度のSPring-8の放射光実験によって詳細に検討する。