Spectroscopic observation of planetary materials under shock compression using an X-ray free electron laser

使用 X 射线自由电子激光器对冲击压缩下的行星材料进行光谱观察

• 批准号: 22KF0243
• 负责人: 尾崎 典雅
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0243/
• 关键词: レーザーショック; X線自由電子レーザー; スピン相転移; 酸化鉄; X線発光分光; 下部マントル; 超高圧

レーザー衝撃圧縮下の構造変化や、融解などの状態変化を明らかにするため、標準となる純鉄や鉄酸化物に関するX線回折観察を行って基礎データを取得した。レーザー照射エネルギー密度とXFELプローブ遅延時間を変化させながら、圧力を変えて反応速度を調べた。圧力は衝撃融解圧力の前後の2パターンのデータセットを取得した。また圧力解放過程の観察も初めて行うことができた。フェムト秒プローブX線回折によって、超高圧下における構造と密度を直接調べた。独自の線結像速度干渉計（VISAR）観察を同時に行うことで、圧力も正確にモニターすることができた。CH-LiFのターゲットに対して、標準となる圧力プロファイルを取得することができた。並行して2チャンネルのX線分光診断の開発を順調に進めることができた。独自の実験プラットフォームにおけるターゲットチャンバーと、その内部のサンプル駆動機構やVISAR計測系などとの位置関係を把握し、可能な結晶分光器およびX線CCD検出器の構成や配置を決定することができた。SiO2球面結晶を用いた分光器ヘッドを製作し、既存の駆動ステージを組み合わせたマウントを製作し、分光器ヘッドと検出器のアライメント手法および手順をほぼ確立した。スタティックなサンプル条件で診断法に関わる技術項目に関して検証を行うとともに、XFELポンプのX線発光分光データを取得することに成功した。さらに、X線回折、速度干渉計計測、X線分光、を組み合わせた統合実験のための実験配置、ターゲット構造などを決定し、動的超高圧実験も実施することができた。流体シミュレーションを用いてターゲットを設計するとともに、仏共同研究機関での共同研究にを通じて、高品質な鉄酸化物薄板試料のターゲットを作成することにも成功した。レーザーショットによって高温高圧となった鉄酸化物からのX線発光分光データを初めて取得した。

The structural transformation and melting state under shock compression are obtained by X-ray reflection of pure iron and ferrite. The XFEL radiation density is adjusted by changing the time of radiation and the pressure. The pressure is obtained before and after the impact melting pressure. The process of pressure liberation is observed at the beginning of the process. The X-ray reflection of the first phase of the film, the ultra-high pressure structure and the density of the film are directly adjusted. Independent linear image coherence meter (VISAR) detects simultaneous movement, pressure and accuracy. CH-LiF is a standard for the measurement of pressure. The development of X-ray spectroscopic diagnosis in parallel with the development of X-ray spectroscopic diagnosis in parallel with the development of X-ray spectroscopic diagnosis in parallel with the development of X-ray spectroscopic diagnosis. To determine the configuration of crystal spectrometers and X-ray CCD detectors, the positional relationship between the internal drive mechanism and VISAR measurement system should be grasped independently. SiO2 spherical crystals are used in the fabrication of spectrometers, the assembly of existing spectrometers, and the fabrication of spectrometers. XFEL X-ray emission spectroscopy was successfully carried out in connection with the technical project of diagnostic method. In addition, X-ray reflection, speed measurement, X-ray spectroscopy, combination, integration, configuration, structure, determination, dynamic ultra-high pressure implementation, etc. The design of the fluid and the joint research of the high quality ferrite sheet were successfully carried out. X-ray spectroscopic analysis of iron oxide at high temperature and high pressure

项目成果

ソルボンヌ大学/エコールポリテクニーク(フランス)

索邦大学/巴黎综合理工学院（法国）