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時間分解X線分析法を用いたAlCuFe準結晶鉱物形成メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 18J11126
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Petrology/Mineralogy/Economic geology
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

高木 壮大  筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsレーザー衝撃圧縮 / 時間分解XRD / 衝撃破壊
Outline of Annual Research Achievements

隕石衝突の際に発生する衝撃圧縮により隕石や天体を構成している鉱物には衝撃の痕跡が残される.従来の研究では,衝撃後の試料観察や衝撃中のマクロな衝撃波の状態観察実験から衝撃下での変化メカニズムが推測されていた.本課題では,鉱物の衝撃下でのミクロスケールな変化を直接観察する実験システムを構築し,鉱物の衝撃下での変化メカニズムを明らかにすることを目指した.
実験は高エネルギー加速器研究機構の放射光施設PF-ARで行なった.衝撃状態はレーザー衝撃圧縮法により発生させ,その衝撃下での結晶構造を放射光X線を用いて観察した.本年度は,昨年度までに整備したシステムを用いて放射光測定を行なった.まず多結晶Al箔試料の衝撃下での挙動を観察し,整備した実験システムで発生される衝撃圧縮状態の観察,その際のAl結晶粒子の挙動観察を行なった.
衝撃下でのX線回折像の変化から,Alの各結晶面が衝撃により圧縮され,その後約10ナノ秒後には解放される様子が観察された.結晶格子面の収縮から衝撃圧力は17 GPaでその際の歪み速度は4.6×10^7 s-1であることが確認された.本実験で用いた試料は結晶粒子が数10マイクロメートルであり,X線の試料表面でのビームサイズは数100マイクロメートルであるため,衝撃前はX線回折像が点状であったが,衝撃圧縮と同時に回折X線は回折角軸方向と同心円状に広がり,結晶粒の微細化がおきたことが確認された.また,衝撃前の状態から結晶粒が選択配向していたが,微細化がおきても選択配向は変わらず結晶粒が配向は変化させずに微細化を起こしていることが明らかになった.
本研究では,さらにレーザー速度干渉計での衝撃圧縮状態の観察システムも整備し,20 GPa程度の衝撃圧での衝撃実験システムが放射光施設に構築された.鉱物に関する測定も開始し,衝撃下での構造相転移も直接観察から明らかになってきている.

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Development of shock-dynamics study with synchrotron-based time-resolved X-ray diffraction using an Nd:glass laser system2020

    • Author(s)
      Takagi Sota、Ichiyanagi Kouhei、Kyono Atsushi、Nozawa Shunsuke、Kawai Nobuaki、Fukaya Ryo、Funamori Nobumasa、Adachi Shin-ichi
    • Journal Title

      Journal of Synchrotron Radiation

      Volume: 27 Issue: 2 Pages: 371-377

    • DOI

      10.1107/s1600577519016084

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Direct observation of the transformation toughening of tetragonal stabilized zirconia under shock deformation condition by ns time-resolved XRD.2019

    • Author(s)
      髙木壮大,一柳光平,川合伸明,深谷亮,野澤俊介,興野純,船守展正, 足立 伸一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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