磁気天秤を用いた5GPa級高圧下精密帯磁率測定装置の開発

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我々はこれまで超伝導と強磁性が共存するRuSr2GdCu2O8 (Ru1212)酸化物超伝導体あるいは超伝導と反強磁性が共存するMoSr2YCu2O8 (Mo1212)酸化物超伝導体についてその高圧下での物性測定を行ってきた。特にMo1212酸化物超伝導体は、圧力を加えることにより超伝導遷移温度Tcは当初7K/GPaという非常に大きな割合で上昇し、10GPa下でもまだ上昇を続けることが分かった。この機構を明らかにするには共存する磁気秩序(反強磁性)の圧力依存性を高い圧力で精度良く調べることが必要不可欠となった。しかしながらこのような装置は世界中どこにも存在しない。そこで本研究では5GPaを超える高い圧力下において高精度で磁化の温度依存性が測定可能な装置の開発を行うことを目的としている。本年度は硬質プラスチック(PBI)を用いたブリッジマンアンビルセルのクランプ強度試験とジルコニア製のアンビルによる発生圧力試験を行った。設計及び製作を行なった。硬質プラスチック(PBI)の強度計算より算出していたクランプ重量は2トンであったが、実際に荷重をかけたところ2トンクランプすると課題の部分が破壊し、その強度に問題を残す結果となった。一方ジルコニア製のアンビルによる発生加圧試験では、Biの電気抵抗測定により調べたところ、2トンでI-IIの構造相転移に対応する電気抵抗の減少が観測できた。このことから2トンで2GPaを超える圧力が出ていると予想される。以上の結果より高い圧力を発生させるためにはPBIの強度にやや問題があり今後他の硬質プラスチック及びジュラルミン等、非磁性で軽量・強高度の材料を試す必要がある。現在既に軽量化した銅ベリルウムセル及びセラミックセルの設計を行っており5GPa級圧力セルの開発は可能であると確信している。