衝突現象における放射線欠陥の挙動

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衝撃波によって生成する衝撃変成相や高圧相の物性は、固体惑星科学、極限物性の両面から興味深く、放射線欠陥の挙動との関連から議論した研究は数少ない。本研究では、主に、宇宙科学研究所の電磁レールガンを用いて、高速衝撃-隕石衝突シミュレーション実験を行い、クレータ形成にともなう放射線欠陥の挙動に関し、以下の新たな知見を得た。1)衝撃アニーリングの検証:電子スピン共鳴法を用いて、自然放射線による放射線損傷量からクレーター形成年代測定するために必要な条件である「衝撃アニーリング」の検証を行った。あらかじめ、gamma線線量〜30kGy程度を照射した石英試料では、秒速7km(〜40GPa)の衝撃点近傍で、100%の常磁性格子欠陥のリセットが確認できた。2)放射線欠陥生成率の変化衝撃履歴を持った石英ガラス試料の、E'中心と呼ばれる放射線欠陥生成率が、未衝撃のものの3分の2程度に減少することが分かった。この原因として、衝撃による微細結晶化が進んだことにより、E'中心の母体である酸素空格子が減少したことが考えられた。3)衝撃変成度の測定パルスESR法および陽電子消滅法を用いて、衝撃石英および石英ガラスを測定した。その結果、特に陽電子消滅法によって、寿命の長いo^-ポジトロニウム成分が衝撃後において長くなり、結晶質石英が衝撃によって、石英ガラスとの中間状態にあることが分かった。4)静水圧合成試料の放射線欠陥アンビルを用いて石英高圧相試料を作成し、その放射線欠陥を調べた。衝撃実験においても、かなり高圧相ができる条件があることが判明したため、今後は衝撃高圧相の物性を調べていく計画である。