高強度レーザーを用いた地球深部ダイナミクスの研究-高温高圧下の鉄の音速-

利用高强度激光研究地球深层动力学-高温高压下铁中的声速-

• 批准号: 15740327
• 负责人: 重森 啓介
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740327/
• 关键词: 地球の内核; 音速計測; 速度干渉計; 融点計測; 状態方程式; 地球内核; 高強度レーザー; 衝撃波; 温度測定

本年度は、地球内核状態の模擬のために極めて重要となる物性値の一つである融点計測法の開発を中心に行った.地球の内核は固体の鉄で、中心部は約6000℃,圧力は350GPa程度とされている.また,地球の外核はより定圧・低温であるが液体の鉄の状態であるとされている.しかしながら,この領域での鉄の融点データや基礎的な状態方程式データなどは欠落しており,実験的にこれらを求める必要がある.レーザー衝撃波による高圧状態下での融点計測法として,静的圧縮法でも用いられている反射計測法が考えられる.衝撃波圧縮によって温度上昇した試料が溶融した場合,その表面にレーザー光を反射させると固体面に比べて反射率は減少する.よって,衝撃波通過前後の反射率の強度変化を計測すれば,状態変化を間接的に得ることができる.また,反射光計測を応用するととにより,その反射光を干渉計測系に組み直すことにより裏面の移動速度(粒子速度)を得ることができる.この粒子速度を得ることができれば,昨年度開発した温度計測系による温度データ,および衝撃波速度を使って状態方程式の全てのパラメータを決定できる.反射光計測に使用するレーザーは,YAGレーザーの2倍高調波(エネルギー:1J弱)を使用した.また,照射レーザーが反射光計測レーザーの波長に近い場合があるため,ラマンセルを用いた波長変換も行っている.反射光は2分割され,それらを合成することにより干渉縞を形成した.観測面が動く場合はドップラー効果により光速・波長がシフトするため,その干渉縞もシフトする.そのシフト量から粒子速度を決定し,さらに反射率の変化から観測面の状態(固体,液体)を判断する.本年度はこれら計測系を構築し,実験に供する準備が整った.来年度はこの計測系を使用して実際の鉄ターゲット照射実験を行う予定である.

This year, the simulation of the state of the Earth's inner core is extremely important and the center of the melting point measurement method is important. The inner core of the earth is a solid iron, the central part is about 6000℃, and the pressure is 350GPa. The outer core of the earth has a constant pressure and a low-temperature liquid. The state of the liquid is the same. The basic equation of state of the melting point is the basic equation of state.ザー撃波によるMeasuring method of melting point under high pressure stateとして, static pressure method using いられているReflection measurement methodが考えられる. Impact wave pressure, によって temperature rise, した sample が melting, した occasion, その surface にレーザーlight を reflection させると solid surfaceに than べ て reflectivity は decrease す る. よ っ て, intensity change of reflectivity before and after the shock wave passes, measurement す れ ば, state change を indirectに得ることができる.また, reflected light measurement を応用 するととにより, その Reflected light を干渉measurement system に组み正すことにより内のmoving speed (particle speed)をgetsることができる.このparticle speedをgetsることができれば, opened last year Thermometer temperature measurement system, temperature measurement system, impulse wave speed measurement system, state equation system, all-in-one measurement system, determination system .Reflected light measurement uses するレーザーは, YAG レーザーの2 times high modulation wave (エネルギー:1J weak) uses した.また, irradiation レーザーが reflected light measurement レーザーの wavelength に near い occasion があるため, ラマンセルを use いたwavelength 剉change も行っている.Reflected lightは2dividedされ,それらをcombinationすることにより干渉缟をformedした.観measurementがmovingくoccasionはドップラーeffectによりSpeed of light・Wavelengthがシフトするため,その干渉缟もシフトする.そのシフトquantityからParticle speedをdeterminationし,さらにReflectivity changes and the state of the measurement surface (solid, liquid) are judged. This year's measurement system is constructed. The system is ready for use in the next year. The measurement system will be used in the next year. The system will be used in the next year.

项目成果

H.Shiraga et al.: "X-ray imaging diagnostics for laser-driven hydrodynamic instability experiments"Review of Scientific Instruments. 74・3. 2194-2197 (2003)

H. Shiraga 等：“激光驱动流体动力学不稳定性实验的 X 射线成像诊断”科学仪器评论 74・3（2003 年）。