Effect of mesoscale material structure in laser shock-produced ultrahigh pressure conditions

ハイパワーレーザーショック圧縮とXFELプローブを組み合わせた超高速ポンププローブ法に基づいた実験を実施した。これまでに申請者らが確立してきたフェムト秒X線回折（XRD）の原子レベル観察と相補的に、高エネルギー密度物質状態に対するメゾスケール観察を先駆けて行うことができた。アルミナやダイヤモンドなどのセラミックス材料において、日本が強みを有する高圧合成技術などを駆使して、結晶粒径、粒界、空孔などをナノレベルからサブミクロンレベルまで制御した試料を用意した。数１００万気圧レベルまでピーク圧力とひずみ速度を変化させたレーザーショックを駆動し、高エネルギー密度状態となった物質に対して、以下を実施した。1) 超解像ラディオグラフ： XFELビームを超高圧状態のターゲットに照射し、フェムト秒・サブミクロン分解の超解像ラディオグラフ観察を実施した。ショック波面およびその背後におけるマクロ-メゾスケールの構造の影響を直接観察することができた。2) 超高速X線回折： 同じく超高圧状態のターゲットに対して、集光したXFELビームを照射し、X線回折観察を実施した。圧縮軸方向に対する格子変形の様子やその配向度を、ピーク圧力やひずみ速度を変化させながら詳細なデータを得た。3) 超高速X線小角散乱： その場XFEL小角散乱診断のプラットフォームを構築し、上記のX線回折観察と同時に、集光XFELビームを利用したX線小角散乱観察を実施することができた。

ハイパワーレーザーショック圧縮とXFELプローブを組み合わせた超高速ポンププローブ法に基づいた実験を実施した。これまでに申請者らが確立してきたフェムト秒X線回折（XRD）の原子レベル観察と相補的に、高エネルギー密度物質状態に対するメゾスケール観察を先駆けて行うことができた。アルミナやダイヤモンドなどのセラミックス材料において、日本が強みを有する高圧合成技術などを駆使して、結晶粒径、粒界、空孔などをナノレベルからサブミクロンレベルまで制御した試料を用意した。数１００万気圧レベルまでピーク圧力とひずみ速度を変化させたレーザーショックを駆動し、高エネルギー密度状態となった物質に対して、以下を実施した。1) 超解像ラディオグラフ： XFELビームを超高圧状態のターゲットに照射し、フェムト秒・サブミクロン分解の超解像ラディオグラフ観察を実施した。ショック波面およびその背後におけるマクロ-メゾスケールの構造の影響を直接観察することができた。2) 超高速X線回折： 同じく超高圧状態のターゲットに対して、集光したXFELビームを照射し、X線回折観察を実施した。圧縮軸方向に対する格子変形の様子やその配向度を、ピーク圧力やひずみ速度を変化させながら詳細なデータを得た。3) 超高速X線小角散乱： その場XFEL小角散乱診断のプラットフォームを構築し、上記のX線回折観察と同時に、集光XFELビームを利用したX線小角散乱観察を実施することができた。