熱膨張拘束による高圧装置を用いたダイヤモンド合成に関する研究

熱膨張拘束による高圧発生装置において,ダイヤモンド合成が可能な高圧高温領域で長時間安定して高温高圧を保持できるように装置の改良を進めた.熱膨張拘束による高圧発生装置における圧力発生源としては,高圧発生効率の点から熱膨張率,圧縮率ともに大きいフッ化リチウムが適していると考えられるが,フッ化リチウムは高温において高圧発生室における他の構成材との反応性を考慮しなくてはならない.本研究では,まず装置の高温領域における安定性について検討するために,高圧発生室のヒータ電極および加熱電流導入線としてそれぞれ高温で化学的に安定と考えられる白金板および白金線を用いて高圧高温発生実験を行った.その結果,次のようなことが明かとなった.(1)融点の圧力依存性を利用する高圧測定用金属素子とフッ化リチウム圧力発生源との反応防止と精密な高圧測定に必要な静水圧性向上のために上記金属素子とフッ化リチウムとの間に焼成した塩化ナトリウム層が900℃付近においてフッ化リチウムと反応することが温度上昇曲線の乱れから確認された.(2)上記反応は,フッ化リチウムと塩化ナトリウム層との間に白金箔を挿入することによって回避できることがわかり,これによりダイヤモンド合成領域の高温まで安定して高温高圧発生実験ができることがわかった.(3)ヒータとして使用している市販炭化珪素焼結円盤は,装置において発生する高圧高温によって焼結が進んだことによると思われる高密度化よって電気抵抗が一桁ほど小さくなる.以上の結果に基づいて高温で安定な高圧装置に改良できたので,これを用いて本装置によるダイヤモンド合成条件を明らかにしていく予定である.

熱膨張拘束による高圧発生装置において,ダイヤモンド合成が可能な高圧高温領域で長時間安定して高温高圧を保持できるように装置の改良を進めた.熱膨張拘束による高圧発生装置における圧力発生源としては,高圧発生効率の点から熱膨張率,圧縮率ともに大きいフッ化リチウムが適していると考えられるが,フッ化リチウムは高温において高圧発生室における他の構成材との反応性を考慮しなくてはならない.本研究では,まず装置の高温領域における安定性について検討するために,高圧発生室のヒータ電極および加熱電流導入線としてそれぞれ高温で化学的に安定と考えられる白金板および白金線を用いて高圧高温発生実験を行った.その結果,次のようなことが明かとなった.(1)融点の圧力依存性を利用する高圧測定用金属素子とフッ化リチウム圧力発生源との反応防止と精密な高圧測定に必要な静水圧性向上のために上記金属素子とフッ化リチウムとの間に焼成した塩化ナトリウム層が900℃付近においてフッ化リチウムと反応することが温度上昇曲線の乱れから確認された.(2)上記反応は,フッ化リチウムと塩化ナトリウム層との間に白金箔を挿入することによって回避できることがわかり,これによりダイヤモンド合成領域の高温まで安定して高温高圧発生実験ができることがわかった.(3)ヒータとして使用している市販炭化珪素焼結円盤は,装置において発生する高圧高温によって焼結が進んだことによると思われる高密度化よって電気抵抗が一桁ほど小さくなる.以上の結果に基づいて高温で安定な高圧装置に改良できたので,これを用いて本装置によるダイヤモンド合成条件を明らかにしていく予定である.