高出力レーザー駆動動圧縮法を用いたMgOの高圧物性研究と圧力スケールの構築

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11J01000
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮西 宏併 大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Keywords: 酸化マグネシウム / 圧力スケール / 高圧相 / 衝撃圧縮 / ランプ圧縮

Research Abstract

高強度レーザーを用いた酸化マグネシウムの衝撃圧縮実験を行い、200GPa-1000GPaの圧力領域における衝撃圧縮データ(圧力-密度-温度-内部エネルギー)の取得に成功した。これは既存のデータの圧力領域を5倍の圧力領域まで拡張するものであり、酸化マグネシウムの状態方程式、相関係を調査する上で重要なデータである。取得した圧力-温度の関係から衝撃圧縮下での酸化マグネシウムの融解を示唆するデータも得られている。
300GPa-400GPaの圧力領域における酸化マグネシウムの反射衝撃圧縮実験を行い、データの取得に成功した。この圧力域におけるB1相の、基本衝撃圧縮状態ではない状態方程式データは、高密度状態でのグリュナイゼンパラメータを制約し、圧力スケールの信頼性を向上させる上で重要な知見である。
ナノ秒スケールで2000Kから数10000Kまで測定可能な温度計測法の開発に成功した。動的に圧縮された試料の温度を直接決定できる高速温度診断技術は、高圧下における物質の状態を調査する上で強力な道具である。新たに開発した温度診断技術により、既存の方法よりも約3000K低い温度をナノ秒スケールで計測可能となった。
準等エントロピー圧縮を実現するためのレーザーランプ圧縮法の開発を行った。これまでのところ、80GPaまでのランプ圧縮の実現に成功している。この技術を応用することによって、反射衝撃圧縮法で実現できる状態よりも低温の高圧状態を生成することができ、探索可能な領域を拡張することができる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

年次計画における1年目の研究目標を概ね達成しているが、計測精度及びデータ点数が、相関係を明らかにするために十分であるとは言えない。

Strategy for Future Research Activity

最終年度の課題は記入不要
衝撃圧縮法のための試料構造、実験条件を改良し、計測精度を上げるとともにデータ点数を増やして高圧下における酸化マグネシウムの相関係の解明を目指す。
また、現状では準等エントロピー圧縮法による到達圧力及び計測精度が十分とはいえない。今後、開発を進めるが、それと共に反射衝撃圧縮法により注力し、基本衝撃圧縮状態でない高圧縮データを取得し、圧力スケールの再構築を行う。

Research Products

• [Journal Article] シリコン内部を伝搬する衝撃波面の直接観測 (2012)
  • Author(s): 横山尚也, 尾崎典雅, 佐野智一, 曽田智史, 木村友亮, 宮西宏併, 浅海雄人, 浦西宏幸, 佐野孝好, 坂和洋一, 廣瀬明夫, 兒玉了祐
  • Journal Title: プラズマ核融合学会誌 Volume: (掲載受理)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature measurements of Electrostatic Shocks in laser-produced counter-streaming plasmas (2011)
  • Author(s): T.Morita, Y.Sakawa, Y.Kuramitsu, H.Tanji, H.Aoki, T.Ide, S.Shibata, N.Onishi, C.Gregory, A.Diziere, J.Waugh, N.Woolsey, Y.Sano, A.Shiroshita, K.Shigemori, N.Ozaki, T.Kimura, K.Miyanishi, R.Kodama, M.Koenig, H.Takabe
  • Journal Title: Astrophys Space Sci Volume: Vol.336No.1 Pages: 283-286
  • DOI: 10.1007/s10509-010-0525-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] レーザー衝撃圧縮によるTPa領域までのMgOの相関係探査 (2011)
  • Author(s): 丹下慶範・宮西宏併・尾崎典雅・佐野孝好・土屋卓久
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] 減衰衝撃波を用いたサファイアの超高圧物性計測 (2011)
  • Author(s): 佐野孝好・尾崎典雅・木村友亮・宮西宏併・兒玉了祐・土屋卓久
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] 赤外速度干渉計によるシリコン内部を伝搬する衝撃波面の観測 (2011)
  • Author(s): 横山尚也・尾崎典雅・佐野智一・木村友亮・宮西宏併・曽田智史・浅海雄人・浦西宏幸・佐野孝好・坂和洋一・廣瀬明夫・兒玉了祐
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] X線トムソン散乱計測による極超高圧炭素の状態診断 (2011)
  • Author(s): 浦西宏幸・尾崎典雅・Gianluca GREGORI・Katerina FALK・Christopher MURPHY・實井辰也・木村友亮・宮西宏併・横山尚也・木村大亮・浅海雄人・中塚和樹・児玉了祐・犬伏雄一・Alessandra RAVASIO・Alessandra BENUZZI-MOUNAIX・Michel KOENIG・牧田実香子・David RILEY・西村博明・佐野孝好・坂和洋一
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] レーザー駆動衝撃波反射圧縮法を用いたポストダイヤモンド相の生成に関する研究 (2011)
  • Author(s): 尾崎典雅・関根利守・佐野智一・木村友亮・宮西宏併・佐野孝好・真下茂・William Nellis・横山尚也・浅海雄人・浦西宏幸・坂和洋一・兒玉了祐
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] レーザー衝撃圧縮下のかんらん石と石英に関する光反射率の同時測定 (2011)
  • Author(s): 浅海雄人・尾崎典雅・関根利守・佐野孝好・木村友亮・宮西宏併・横山尚也・浦西宏幸・坂和洋一・兒玉了祐
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111
• [Presentation] 白金の80GPaまでのレーザーランプ圧縮実験 (2011)
  • Author(s): 宮西宏併・尾崎典雅・NourouAmadou・Erik Brambrink・Thibaut De Resseguier・Raymond Smith・Guillaume Morard・Francois Guyot・Tommaso Vinci・Robert Cauble・Michel Koenig・兒玉了祐
  • Organizer: 第52回高圧学会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
  • Year and Date: 20111109-20111111