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

激光冲击超高压条件下介观材料结构的影响

• 批准号: 22K18702
• 负责人: 尾崎 典雅
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18702/
• 关键词: 超高圧; 極限状態; 高強度レーザー; X線自由電子レーザー; メゾスケール構造

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 shrinkage と XFEL プ ロ ー ブ を group み close わ せ た ultra-high-speed ポ ン プ プ ロ ー ブ subgrade に づ い た be 験 を be applied し た. こ れ ま で に applicants ら が establish し て き た フ ェ ム X-ray inflexion ト seconds (XRD) の atomic レ ベ ル 観 examine と phase of に, high エ ネ ル ギ ー density material state に す seaborne る メ ゾ ス ケ ー ル 観 examine を 駆 first け て line 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 material に お い て, Japan が み を have す る synthetic technology of high 圧 な ど を 駆 make し て, crystal grain size, LiJie, empty hole な ど を ナ ノ レ ベ ル か ら サ ブ ミ ク ロ ン レ ベ ル ま で suppression し た sample を intention し た. Number 1 million 気 圧 レ ベ ル ま で ピ ー ク pressure と ひ ず を み speed variations change さ せ た レ ー ザ ー シ ョ ッ ク を 駆 し, high エ ネ ル ギ ー density state と な っ た material に し seaborne て, the following を be applied し た. 1) super resolution ラ デ ィ オ グ ラ フ : XFEL ビ ー ム を ultra-high 圧 state の タ ー ゲ ッ ト し に exposure, フ ェ ム ト seconds, サ ブ ミ ク ロ ン decomposition の super resolution ラ デ ィ オ グ ラ フ 観 examine を be applied し た. シ ョ ッ ク wave お よ び そ の behind に お け る マ ク ロ - メ ゾ ス ケ ー ル の の structure directly affect を 観 examine す る こ と が で き た. 2) high-speed X-ray inflexion: with じ く ultra-high 圧 state の タ ー ゲ ッ ト に し seaborne て, concentrated し た XFEL ビ ー ム し を exposure, X-ray inflexion 観 examine を be applied し た. 圧 shrinkage axis に す seaborne る grid - shape の others child や そ の target を, ピ ー ク pressure や ひ ず を み speed variations change さ せ な が ら detailed な デ ー タ を た. 3) high-speed X-ray small Angle scattered: そ の field XFEL small Angle scattered diagnosis の プ ラ ッ ト フ ォ ー ム を constructing し, written の X-ray inflexion 観 examine と に at the same time, set light XFEL ビ ー ム を using し た X-ray small Angle scattered 観 examine を be applied す る こ と が で き た.

项目成果

Temporal evolution of pressure profiles for laser-induced cavitation bubble on the metal surface

金属表面激光诱导空化气泡压力分布的时间演化

• DOI: 10.1063/5.0131356
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hironaka Y.;Shigemori K.;Ozaki N.;Kurita T.;Kodama R.
• 通讯作者: Kodama R.

XFEL を用いた窒化ホウ素の構造変化シーケンス観察

使用 XFEL 观察氮化硼的结构变化序列

• 发表时间: 2023
• 作者: Fujimori Shin-ichi;Kawasaki Ikuto;Takeda Yukiharu;Yamagami Hiroshi;Nakamura Ai;Homma Yoshiya;Aoki Dai;Yoshinobu Kuramashi;横山将志;"尾崎 典雅,野中敬太，中村浩隆，弘中陽一郎，兒玉了祐，高木壮大， 宮西宏併，末田敬一，矢橋牧名，籔内俊毅"
• 通讯作者: "尾崎 典雅,野中敬太，中村浩隆，弘中陽一郎，兒玉了祐，高木壮大， 宮西宏併，末田敬一，矢橋牧名，籔内俊毅"

Spatial profile measurement of mid-infrared free electron laser for LIPSS research.

用于 LIPSS 研究的中红外自由电子激光器空间轮廓测量。

• 发表时间: 2022
• 作者: Shin-ichiro Masuno;Masaki Hashida;Heishun Zen;Takeshi Nagashima;Norimasa Ozaki;Hitoshi Sakagami;Shigeru Yamaguchi Satoru Iwamori
• 通讯作者: Shigeru Yamaguchi Satoru Iwamori

Shock compression experiment of ammonia borane using a power laser

氨硼烷的功率激光冲击压缩实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Iwamoto;Norimasa Ozaki;Takayosi Sano;Kento Katagiri;Souma Nitta;Genki Kamimura;Keita Nonaka;Daisuke Murayama;Ryosuke Kodama
• 通讯作者: Ryosuke Kodama

SACLAを用いた衝撃超高圧の研究

基于SACLA的冲击超高压研究

• 发表时间: 2023
• 作者: F. Minganti;I.I. Arkhipov;A. Miranowicz;F. Nori;尾崎 典雅
• 通讯作者: 尾崎 典雅