2004 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能計測技術を用いた極地氷床氷のミクロ物性の解明と変形機構図の構築
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16104006
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
東 信彦 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70182996)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 義郎 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60176378)
明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10231854)
高田 守昌 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (50377222)
佐藤 和秀 長岡工業高等専門学校, 教授 (80113398)
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| Keywords | レーザー干渉測長 / 氷結晶変形機構 / 微小変位 / レーザーアブレーション / 結晶集合組織 / 含有不純物 / 環境気候指標物質 / クリープ |
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| Research Abstract |
本研究では、最先端のレーザー応用工学を導入し、氷床中の氷結晶変形機構の解明と流動に伴う氷中の環境・気候指標物質の挙動の解明を目的として、期間内に以下の研究を行う。
(1)現在開発中のレーザー干渉測長技術を用いて、氷の拡散クリープ領域でのナノメートルオーダーの微小変位の観測手法を確立する。
(2)これまでに我々が開発したレーザーアブレーションによる微小領域の含有不純物分析技術をさらに発展させ氷結晶中の不純物分布構造とその熱力学的挙動を調べる。
(3)氷床中のミクロ物理化学プロセスを実験室で再現し、氷床氷の結晶集合組織発達と含有不純物との相互作用を含めた氷床氷変形機構図の構築を目指す。
本年度は(1)については氷の熱変形および力学的性質を考慮してナノメートルオーダーの微小変位の観測が可能な装置の設計を行い、恒温槽の製作および温度制御実験を行った。目標である0.001K以内の安定性にはまだ届かないが0.01K以内に温度変化を抑えることが可能となった。これと並行して中歪み速度(10^<-8>〜10^<-9>s^<-1>)において矩形方負荷による変形実験を行い、定常状態に達する前の粘弾性クリープカーブより塑性クリープ速度を導出する実験を行いほぼ目標を達成した。
(2)については、既存の質量分析器を用いて予備実験を行った。レーザーによりアブレーションさせた試料を高真空の質量分析器に導入させるため、アブレーションを行う試料チャンバと質量分析器の間の配管に排気ポンプを設置し、段階的に圧力を減少させる作動排気装置を構築した。また、試料チャンバ形状について改良および試作した。結果として、作動排気および密閉型の試料チャンバを用いることにより、アブレーションさせた微量の氷試料を質量分析器に導入するという目標を達成した。また、氷試料中の不純物として人工的にエタノールを含ませた氷試料の分析から、1000ppmオーダーの不純物の検出が可能となった。
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