超高圧高温下における鉄-軽元素系の融解関係の決定

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本年度は、マルチアンビル高圧装置とエネルギー分散型X線回折の組み合わせにより、FeO液体の構造の温度圧化について研究を行った。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL04B1で行った。高温高圧発生はこのビームラインに設置されている大型Kawai型マルチアンビルプレスSPEED-1500で行った。アンビル先端サイズは7mm、圧力媒体サイズは14mmである。圧力媒体は5%のCr2O3含有MgO、ヒーターは硼素をドープしたグラファイト、断熱材はZrO2である。良いS/N比を得るため、断熱材・圧力媒体・ガスケットに穴を開け、ダイヤモンドまたは窒素化硼素からなるX線窓を置いた。圧力はKClのB2相の体積から見積もった。本実験では様々な困難に遭遇した。第一の問題は、試料が周辺の物質と反応することである。様々な物質を検討した結果KClを試料カプセル物質とすることで解決した。アルカリハライド類はFeO融体と不混和であり、FeO融体に溶け込まない。KClは例えばNaClと比較するとその融点は高く、高温の融解実験に適している。また、CsClと比較するとX線透過率が高く、X線その場観察に適している。第二はヒーター材である。超高温発生に適しているグラファイトは10GPa以上ではダイヤモンドに転移し、そのままではヒーターとして用いることは出来ない。しかし、今回、グラファイトにボロンをドープし、ダイヤモンドに転移してもヒーターとして機能するようにした。この技術開発は。既にShatskiy et al. [Rev. Sci. Instr., 2009]として発表済みである。残念なことに、本研究期間では予備的なX線回折パターンを取得できたのみであるが、本研究の技術的基礎を作ることは出来た。