氷の高温高圧電気抵抗測定と密度測定による天王星・海王星の磁場と内部構造の研究

通过冰的高温、高压电阻和密度测量研究天王星和海王星的磁场和内部结构

• 批准号: 10J08378
• 负责人: 杉村 恵実子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08378/
• 关键词: 高温高圧実験; 高圧氷; 電気抵抗測定; X線回折測定

本年度は前年度までの高圧氷の体積及び電気抵抗測定結果に基づいた研究成果について論文執筆を行い、国際誌『Physical Review Letters』へ投稿するとともに、国際学会Goldschmidt Conference 2011およびAmerican Geophysical Union Fall Meeting2 011においてポスター発表を行った。また、高温高圧下における電気抵抗システムの温度圧力限界の拡大を目指し、これまでより高い温度圧力条件における高圧氷の電気伝導測定が行えるよう技術開発を行った。以下にその手法を記す。高温高圧発生には外部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた。電気抵抗測定にはインピーダンス法を用いた。これらを組み合わせた高温高圧電気抵抗測定システムは採用者が前年度に高輝度放射光施設SPring-8に導入したものである。前年度までは温度650℃、圧力60万気圧が実験条件の上限であったが、電気抵抗測定に用いる電極の材料、サンプル保持に用いるセメント材、接着剤などに、これまでより耐熱温度が高い材料を用いることにより、温度750℃、圧力75万気圧までの抵抗測定が可能となった。また、SPring-8のビームラインにおいて、インピーダンス測定装置を実験ハッチの外からコンピュータ制御することを可能にした。これによりこれまで別々に行ってきた電気抵抗測定とX線回折測定を同時に行うことが可能になった。その結果、高圧氷のイオン伝導度の温度・圧力依存性をより精度よく決定できるようになっただけでなく、氷の電気抵抗・体積の同時測定が可能となり、今後、H_2O単成分だけでなく不純物を含む多成分系における実験を行う上で重要な高温高圧下における相同定を行いながらの電気抵抗測定が行えるようになった。

This year, compared with the previous year, the volume and electrical resistance measurement results of high-pressure steel were based on research results, papers were written, submissions to the International Journal of Physical Review Letters were submitted, and reports were submitted to the Goldschmidt Conference 2011 and the American Geophysical Union Fall Meeting 2011. The temperature and pressure limits of the electrical resistance system under high temperature and high pressure conditions shall be specified, and the electrical conductivity measurement under high temperature and high pressure conditions shall be carried out. The following is a description of the method. High temperature and high pressure generation are used for external resistance heating. Electrical resistance measurement The high temperature and high voltage electrical resistance measurement system was adopted in the previous year, and the high brightness radiation application system SPring-8 was introduced. In the past year, the temperature is 650℃, the pressure is 600,000, the upper limit of the pressure condition is 600,000, the electrode material used in the electric resistance measurement is 600,000, the electrode material used in the electric resistance measurement is 750℃, and the pressure is 750,000. The SPring-8 is a test device for detecting the presence and absence of a virus. The electric resistance measurement and the X-ray reflection measurement are carried out separately. The results show that the temperature and pressure dependence of the conductivity of the high pressure medium can be determined accurately, and the simultaneous measurement of the electrical resistance and volume of the high pressure medium can be determined simultaneously. In the future, the measurement of the electrical resistance of the high pressure medium can be determined equally under high temperature and high pressure.

项目成果

Simultaneous high-pressure and high-temperature volume measurements of ice VII and its thermal equation of state

• DOI: 10.1103/physrevb.82.134103
• 发表时间: 2010-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: E. Sugimura;T. Komabayashi;K. Hirose;N. Sata;Y. Ohishi;L. Dubrovinsky

Ionic conductivity measurements of H_2O ice at high pressure and temperature and superionic ice in the mantle of ice giants

高压高温下H_2O冰和冰巨星地幔超离子冰的离子电导率测量

• 发表时间: 2011
• 作者: Tetsuya Komabayashi;Kei Hirose;Yukio Nagaya;Emiko Sugimura;Yasuo Ohishi;Leonid S.Dubrovinsky;杉村恵実子;杉村恵実子
• 通讯作者: 杉村恵実子

Volume and ionic conductivity measurements of H_2O ice at high pressure and temperature

高压高温下 H_2O 冰的体积和离子电导率测量

• 发表时间: 2011
• 作者: Tetsuya Komabayashi;Kei Hirose;Yukio Nagaya;Emiko Sugimura;Yasuo Ohishi;Leonid S.Dubrovinsky;杉村恵実子
• 通讯作者: 杉村恵実子

High-temperature compression of ferropericlase and the effect of temperature on iron spin transition

• DOI: 10.1016/j.epsl.2010.07.025
• 发表时间: 2010-09-01
• 期刊: EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS
• 影响因子: 5.3
• 作者: Komabayashi, Tetsuya;Hirose, Kei;Ohishi, Yasuo
• 通讯作者: Ohishi, Yasuo

Monazite geochronology and geochemistry of meta-sediments in the Narryer Gneiss Complex, Western Australia: constraints on the tectonothermal history and provenance

• DOI: 10.1007/s00410-010-0508-0
• 发表时间: 2010-03
• 期刊: Contributions to Mineralogy and Petrology
• 影响因子: 3.5
• 作者: T. Iizuka;M. McCulloch;T. Komiya;T. Shibuya;K. Ohta;Haruka Ozawa;E. Sugimura;K. Collerson