圧力自動制御油圧駆動ダイヤモンドアンビル試作と鉱物高圧相のその場観察

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03554029
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 山中 高光 大阪大学, 教養部, 教授 (30011729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹崎 謙一 (株)理研精機, 主任研究員 ; 大高 理 大阪大学, 教養部, 助手 (40213748)
• Keywords: 圧力自動制御 / 油圧駆動ダイヤモンドアンビル / 遠隔圧力操作 / 連続昇・降圧操作 / 地球内部物質 / 動的構造変化 / 圧力誘起構造転移

Research Abstract

地球内部物質は圧力や温度の変化にともなって、その環境に安定に存在する構造に変化する。その過程を圧力と温度を変数としてX線回折実験やラマン分光実験でその場観察をすることが行われてきた。近年物質研究にとって熱力学的な平衡論ばかりでなく運動論を議論することが重要になってきた。この研究を履行するための装置として、油圧制御ダイアモンドアンビル加圧装置を開発した。本装置の性能テストを行い順調に機能していることは確認した。以下にその特徴を記す。
(1)圧力を変えて測定する際に、再度光学系やX線の回折系の調整をする必要がなくなり、測定条件の一貫性が保て、連続的圧力上昇が容易にできる。
(2)長時間にわたる定圧保持が可能になり、従来に比べその観察内容が飛躍的に向上した。
(3)本システムは圧力変動を半導体圧力検出器が感知し、常に定圧に保つ。体積変化が生じる圧力誘起相転移実験に、本装置の性能が発揮される。
(4)荷重圧力伝播は油圧パイプをしようしているため、本装置を高エネルギー物理学研究所放射光実験施設(PF)の実験ハッチの外部から圧力制御が遠隔操作できるようになった。
連続昇圧と定圧長時間保持が可能になり、物質の圧縮率、剛性率などの物性測定やマントルや地球深部物質の相研究に利用した。転移の前駆現象や準安定相等に関して新しい研究分野の開拓が可能にもなる。相の安定領域を決定し相平衡図を作成する。PFのBL-4Bで利用しエネルギー分散回折実験を行った実験例を以下に記す。
実験例1.SiO_2と同一多形転移を示すGeO_2の圧力誘起非晶質相転移。
実験例2.Ca(OH)_2の圧力誘起非晶質相転移の構造上の前駆現象の観察。
実験例3.カンラン石型Mg_2SiO_4の室温・高圧転移実験と分子動力学計算との比較。

Research Products

• [Publications] C.Uyeda,A.Tuchiyama,T.Yamanaka and M.Date: "Field-Induced Oscillation and Rotation of Diamagnetic Oxide Crystals" Phys.Chem.Minerals. 20. 82-85 (1993)
• [Publications] C.Uyeda,T.Takeuchi,A.Yamagishi,A.Tsuchiyama,T.Yamanaka and M.Date: "Diamagnetic Anistropy of Sheetsilicates" Phys.Chem.Minerals. 62. 369-374 (1993)