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。

レ ー ザ ー blunt shock 圧 shrink - や, melting の structure under な ど の state - the を Ming ら か に す る た め, standard と な る pure iron objects や iron objects acidification content に masato す る X line back to the fold line 観 examine を っ て based デ ー タ を obtain し た. レ ー ザ ー irradiation エ ネ ル ギ ー density と XFEL プ ロ ー ブ 遅 delay between を variations change さ せ な が ら, pressure を - え て を anti 応 speed adjustable べ た. The pressure <s:1> impact melts the pressure <s:1> before and after パタ パタ <s:1> デ デ タセットを タセットを タセットを タセットを タセットを タセットを タセットを タセットを タセットを た obtain <s:1> た. The process of また pressure liberation is 観. The initial stage of 観 is う. Youdaoplaceholder4. Youdaoplaceholder5. Youdaoplaceholder0 seconds プロ ブ ブ X-ray rewinding によって, における structure と density を direct adjustment べた under ultra-high pressure. Alone の knotting like speed dry involved meter (VISAR) 観 examine を line at the same time に う こ と で, pressure も right に モ ニ タ ー す る こ と が で き た. CH - LiF の タ ー ゲ ッ ト に し seaborne て, standard と な る pressure プ ロ フ ァ イ ル を obtain す る こ と が で き た. Parallel て て2チャ ネ ネ <s:1> <s:1> X-ray spectrophotometric diagnosis <e:1> development を sequential に into める める とがで た た た た た た. の alone be 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 internal の サ ン プ ル 駆 mechanism や VISAR measuring system な ど と の position masato を grasp し, crystallization may な optical splitter お よ び X-ray CCD 検 extractor の constitute や configuration を decided す る こ と が で き た. SiO2 spherical crystallization を with い た optical splitter ヘ ッ ド を し making, existing の 駆 dynamic ス テ ー ジ を group み close わ せ た マ ウ ン ト を し making, optical splitter ヘ ッ ド と 検 extractor の ア ラ イ メ ン ト gimmick お よ び hand shun を ほ ぼ establish し た. ス タ テ ィ ッ ク な サ ン プ で ル condition diagnosis に masato わ る technology project に masato し て 検 line card を う と と も に, XFEL ポ ン プ の X-ray 発 light spectral デ ー タ を obtain す る こ と に successful し た. さ ら に, X-ray inflexion, speed dry involved JiJi measurement, X-ray spectrometer, を group み わ せ た identity be 験 の た め の be 験 configuration, タ ー ゲ ッ ト tectonic な ど を decided し, ultra-high 圧 be 験 も be applied す る こ と が で き た. Fluid シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い て タ ー ゲ ッ ト を design す る と と も に, 仏 common research machine masato で の joint research に を tong じ て, high-quality な iron objects acidification sheet sample の タ ー ゲ ッ ト を made す る こ と に も successful し た. レ ー ザ ー シ ョ ッ ト に よ っ て high temperature and high 圧 と な っ た iron objects acidification content か ら の X-ray 発 light spectral デ ー タ を early め て obtain し た.

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）