地球内核条件下における鉄および鉄合金の超高圧高温実験

地心条件下铁及铁合金超高压高温实验

• 批准号: 06J11429
• 负责人: 佐藤 友子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11429/
• 关键词: 超高圧高温実験; 立方晶窒化ホウ素ガスケット; SiO_2ガラス; 非晶質高圧下その場密度測定; 非晶質高圧下その場構造測定; ダイヤモンドアンビル装置; ダイヤモンドアンビルセル; レーザー加熱; 高強度ガスケット

本研究は、地球内核に相当する400GPa・数千Kという超高圧高温条件を実現する装置の開発を行い、内核構成物質の状態を明らかにすることを目的としている。数千Kという高温条件下においては、従来のダイヤモンドアンビル装置で発生可能な圧力は200GPa程度に限られてしまう。その主な原因は、アンビルが加熱時に破壊してしまうことである。地球内核に相当する超高圧高温条件を実現するためには、アンビルの温度上昇を極力少なくし、破壊を防ぐことが重要である。今年度は、昨年度までに開発した、パルスレーザーを用いた加熱方式と立方晶窒化ホウ素ガスケットの組み合わせにより、目標とする圧力温度領域を実現することを試みた。立方晶窒化ホウ素ガスケットを利用する場合、圧力発生のために必要な荷重が従来の金属ガスケットと比べて大きい。ダイヤモンドアンビル装置は、主にアンビル・ロッカー・セルから構成されるが、高荷重によるセルの変形が特に深刻な問題となると予測した。そこで、機械的強度の極めて大きい材料で構成されたセルを製作してテストを行った。その結果、セルの変形よりも、超硬合金製ロッカーの破壊が問題となることが明らかになった。予算的な制約から、それ以上の装置の改良は困難であったため、残念ながら目的の実現には至らなかった。現在までに開発した技術は、高圧高温発生に関する基礎的なものである。立方晶窒化ホウ素ガスケットを利用することで、非晶質物質に関する超高圧下その場測定が可能になる公算が大きいと判断したので、そのための技術開発を並行して進めた。それらの技術を用いることで、SiO_2ガラスの50GPa領域までの密度と構造のその場測定が初めて実現された。

This study は, earth kernel に quite す る 400 gpa, thousands of K と い う ultra-high 圧 を high temperature be presently す る device の open 発 を line い の state, kernel material を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. Thousands of K と い う under the condition of high temperature に お い て は, 従 の ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル device で 発 born may な pressure は degree of 200 gpa に limit ら れ て し ま う. そ の main は な reasons, ア ン ビ ル が heating に broken 壊 し て し ま う こ と で あ る. Earth kernel に quite す る ultra-high 圧 を high temperature be presently す る た め に は, ア ン ビ ル を の temperature rises to less な く し, broken 壊 を anti ぐ こ と が important で あ る. Our annual ま は, yesterday で に open 発 し た, パ ル ス レ ー ザ ー を with い た heating mode と cubic smothering the ホ ウ element ガ ス ケ ッ ト の group み close わ せ に よ り, target と す る を pressure temperature field be presently す る こ と を try み た. Cubic smothering the ホ ウ element ガ ス ケ ッ ト を using す る occasions, pressure born 発 の た め に necessary な load が 従 の metal ガ ス ケ ッ ト と than べ て big き い. ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ は ル device, main に ア ン ビ ル · ロ ッ カ ー · セ ル か ら constitute さ れ る が, high load に よ る セ ル の - shaped が に especially deep な problem と な る と be し た. Youdaoplaceholder0 を で, mechanical strength is <s:1> extremely めて large, そ, で materials are formed されたセ, を are made, てテストを are used in った. そ の results, セ ル の - shaped よ り も, superhard gold ロ ッ カ ー の broken 壊 が problem と な る こ と が Ming ら か に な っ た. The estimated な restricts the ら, the <s:1> improvement <s:1> of the それ above <s:1> device is difficult であったため, and the ながら objective is to <s:1> achieve に った to らな った った った. Now, までに is developing た technology, and high pressure and high temperature are generating に related to the する foundation of な である and である. Cubic smothering the ホ ウ element ガ ス ケ ッ ト を using す る こ と で, amorphous material に masato す る under ultra-high 圧 そ の field measurement が may に な る; が big き い と judgment し た の で, そ の た め の technology open 発 を parallel し て in め た. を そ れ ら の technology with い る こ と で, SiO_2 ガ ラ ス の 50 gpa field ま で の density と tectonic の そ の field measurement early が め て be presently さ れ た.

项目成果

ダイヤモンドアンビル装置用c・BNガスケットの開発とその応用

金刚石砧装置用c/BN垫片的研制及其应用

• 发表时间: 2007
• 作者: Matsuzaki;SS;Takamura;N;Washitani;I;N. Funamori;T. Sato;T. Sato;N.Funamori;船守 展正;N.Funamori;佐藤友子;佐藤友子;佐藤 友子
• 通讯作者: 佐藤 友子

Time-resolved measurements of the thermal-radiation hght emitted from the sample in a laser-heated diamond-anvil cell

对激光加热金刚石砧池中样品发出的热辐射进行时间分辨测量

• 发表时间: 2007
• 作者: Matsuzaki;SS;Takamura;N;Washitani;I;N. Funamori;T. Sato;T. Sato;N.Funamori;船守 展正;N.Funamori;佐藤友子;佐藤友子;佐藤 友子;佐藤 友子;船守 展正;N.Funamori;T.Sato
• 通讯作者: T.Sato

A cubic boron nitride gasket for diamond-anvil experiments.

• DOI: 10.1063/1.2917409
• 发表时间: 2008-05
• 期刊: The Review of scientific instruments
• 作者: Nobumasa Funamori;Tomoko Sato

Heating in a diamond-anvil cell using relaxation oscillations of a Q-switched Nd : YAG laser

使用 Q 开关 Nd : YAG 激光器的弛豫振荡在金刚石砧池中加热

• 发表时间: 2006
• 期刊: Review of Scientific Instruments 77
• 作者: Matsuzaki;SS;Takamura;N;Washitani;I;N. Funamori;T. Sato;T. Sato;N.Funamori;船守 展正;N.Funamori
• 通讯作者: N.Funamori

SiO_<2>ガラスの超高圧下その場X線回折測定

超高压下SiO_<2>玻璃的原位X射线衍射测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 水上知行;榎並正樹;毛利崇;Simon Wallis;佐藤友子
• 通讯作者: 佐藤友子