高温高圧下における鉄合金メルトの密度と音速測定

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地震学的観測事実から地球は中心部から順に核・マントル・地殻で構成されていることが分かっている。さらに地球の核は中心に固体の内核があり、それ覆うように液体の外核が存在していることも明らかになっている。また、地球化学的見地から地球の核は主に鉄から成っていると考えられている。しかしながら、100万気圧を超える圧力条件下であるため地殻やマントルの研究に比べて核の研究は十分ではない。核に関しては、地球内部の地震波速度モデルによって地震波速度(音速)と密度は報告されている。ここで重要な研究テーマは観測データにあうような核の組成を決定することである。そこで本研究では、地震波速度モデルと直接比較するために地球核の温度圧力条件下において純鉄の音速と密度測定を行うことを目的とする。大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL35XUにおいて圧力条件100GPaまでの純鉄の音速・密度測定に成功した。ダイアモンドアンビル高圧発生装置を両面レーザーで加熱することによって、安定して2000K以上の高温下での測定が行えた。過去の研究でレーザー加熱ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱実験を組み合わせた例はなく、今まで成されていない2000Kを超える高温条件で測定することによって、温度の影響を明らかにすることができた。また、フラットパネルを利用した2次元のX線回折パターンの取得することで、音速測定時と同一条件下において試料の密度を求めることにも成功した。音速-密度の相関は線形を示すことが知られており、これら2つの物性を同時に測定することによって、高温下での相関を明らかにした。