巨大惑星内部における液体水素の分子解離・金属化プロセスの解明

阐明巨行星内部液态氢的分子解离和金属化过程

• 批准号: 12874050
• 负责人: 船守 展正
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12874050/
• 关键词: 外熱式ダイヤモンドアンビル装置; 高温高圧下X線回析; 高温高圧下X線回折

本研究では、液体の構造の圧力変化、とくに分子性液体の分子解離現象を高温高圧下X線回折法により観察することを目的として、外熱式ダイヤモンドアンビル装置の開発を行った。昨年度は、主に高温発生のための小型ヒーターの設計・製作、加熱試験を行った。本年度は、高圧発生のための装置開発を行った。外熱式ダイヤモンドアンビル装置は、1300K程度の高温で超高圧を発生させるため、その部品は高温で高強度でなければならない。室温での実験では、荷重を支えるための部品の材料としてタングステンカーバイド(超硬合金)を使用するのが一般的であるが、この材料は高温で化学的に不安的であり超高圧の発生に耐えることは困難であると考えられる。そこで、我々はタングステンカーバイドに代わる新素材として、ホウ化モリブデン系のサーメット材について試験を行った。この素材は、室温ではタングステンカーバイドの約半分の強度であるが、1000K以上の高温までその強度が低下しない。また、熱伝導率がタングステンカーバイドの約1/4であり、加熱ヒーターからの熱を装置外部に逃がさないこと、耐熱衝撃性に優れるため、装置内部に温度勾配があっても破壊が起りにくいこと等の利点がある。試験の成績は非常に優秀で、0.1MPa・1100K、17GPa・900K程度の条件まで正常に機能することが確認された。今後、より高い温度圧力条件の発生試験を行う予定である。50GPa・1300K程度の発生を可能にした後、本研究の目的である分子性液体の構造の圧力変化を明らかにしたい。

This study で は, liquid の structure の pressure variations, と く に molecular liquid を の molecular dissociation phenomenon under high temperature and high 圧 X-ray back twists に よ り 観 examine す る こ と を purpose と し て, external heated ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル device の open 発 を line っ た. The design, production and heating experiment of the <s:1> and main に high-temperature occurrence of the previous year ため <s:1> small-scale ヒ タ タ った った. This year, を, high-pressure development ため ため equipment development を operation った. External heated ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル device は temperature, degree of 1300 k の で ultra-high 圧 を 発 raw さ せ る た め, そ の part temperature は で high-strength で な け れ ば な ら な い. Room temperature で の be 験 で は, load を え る た め の part の material と し て タ ン グ ス テ ン カ ー バ イ ド (hard alloy) を use す る の が general で あ る が, こ の high temperature material は で chemical に uneasy で あ り ultra-high 圧 の 発 raw に え resistant る こ と は difficult で あ る と exam え ら れ る. そ こ で, I 々 は タ ン グ ス テ ン カ ー バ イ ド に generation わ る new material と し て, ホ ウ change モ リ ブ デ ン is の サ ー メ ッ ト material に つ い て test line を っ た. は こ の materials, room temperature で は タ ン グ ス テ ン カ ー バ イ ド の intensity of about half a cent の で あ る が, high temperature above 1000 k の ま で そ の low intensity が し な い. ま た, hot 伝 conductivity が タ ン グ ス テ ン カ ー バ イ ド の about 1/4 で あ り, heating ヒ ー タ ー か ら の hot outside を device に fled が さ な い こ と, heat resistant and shock に optimal れ る た め, device internal に temperature hook with が あ っ て も broken 壊 が up り に く い こ と etc. の tartness が あ る. Test の grades are very excellent に で は, 0.1 MPa, 1100 k, 17 gpa, degree of 900 k の conditions ま で す に function normal る こ と が confirm さ れ た. In the future, the よ よ high temperature and pressure conditions will be used to conduct experiments を to う determine である. 50 gpa, degree of 1300 k の 発 を に possible し た after, this research purpose の で あ る molecular liquid の tectonic の pressure variations change を Ming ら か に し た い.

项目成果

N.Funamori: "Effects of non-hydrostatic stresses on high-pressure and high-temperature X-ray deffraction"Proceedings of ISAM 2001. N/A. 55-56 (2001)

N.Funamori：“非静水应力对高压和高温 X 射线衍射的影响”ISAM 2001 论文集。N/A。

K.Oguri: "Post-garnet transition in a natural pyrope : a multi-anvil study based on in situ X-ray diffraction and transmission electron microscopy"Physics of the Earth and Planetary Interiors. 122. 175-186 (2000)

K.Oguri：“天然镁铝榴石中的后石榴石转变：基于原位 X 射线衍射和透射电子显微镜的多砧研究”地球和行星内部物理学。

N.Funamori: "Structural transformation of liquid tellurium at high pressures and temperatures"Physical Review B. 65. 014105-1-014105-5 (2001)

N.Funamori：“液态碲在高压和高温下的结构转变”物理评论 B. 65. 014105-1-014105-5 (2001)

N.Funamori: "Effects of non-hydrostatic stresses on high-pressure and high-temperature X-ray diffraction"Proceedings of ISAM 2001. (in press).

N.Funamori：“非静水应力对高压和高温 X 射线衍射的影响”ISAM 2001 论文集（出版中）。