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

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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。