2020 Fiscal Year Annual Research Report
超高温・高圧条件における地球深部物質の体積熱容量計測技術の開発
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19H01995
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
八木 貴志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (10415755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 健二 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20727218)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高圧 / 高温 / 体積熱容量 / 熱伝導率 / マントル / コア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球核およびマントル物質の体積熱容量を温度軸と圧力軸の両面から依存性を明らかにすることを目的に、高温・高圧条件における体積熱容量の計測技術の開発と、地球深部物質の熱物性計測を進めた。2台に拡充したレーザによる加熱光学系において、スキャン光学系を導入して加熱箇所をそれぞれ任意のスポット位置に調整できるように改良するとともに、純Feを試料として温度到達テストを実施したところ、片側10Ｗトータル出力20Ｗにおいて従来と同様の2000Ｋに達することが確認された。DACの破損につながるためFeの融点を超えることができないため、最高トータル出力40Ｗ条件でのテストは圧力200 GPa超のセル（Fe融点4000Ｋ弱）に対して予定する。純鉄の熱物性値に関して、核条件に近い最大圧力200 GPaの条件までの熱伝導率計測を行った。到達温度に関しては、加熱レーザの1台が故障したため現状では2000 Kまでにとどまったが室温から高温までの熱伝導率の計測に成功した。またマントル下部鉱物であるFe含有ペロブスカイトおよびポストペロブスカイト相の177 GPaまでの熱伝導率を調べ、Feイオンによる熱伝導率低下を明らかにした。また0.34μｍ程度の結晶粒径が熱伝導率に与える影響を調べ、室温において60％程度の減少要因になることを示した。
比熱容量計測の光学系構築は、コロナによる感染拡大の影響により一時的に保留中である。限られたリソースを従来の熱伝導率計測の測定点拡充に費やした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ感染の影響のために、リサーチアシスタント2名の出勤が大きな割合で困難となり、新規光学系開発よりも、既存セットアップを用いた熱物性計測の実行を重視せざるを得なかった。したがって、コア・マントル鉱物に関する重要な熱伝導率の研究についての進捗を得たが、体積熱容量の新規開発は予定よりも遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
体積熱容量の計測技術開発を進捗させ、開発を完了させる。単結晶サファイア基板を断熱材に用いたDACの作成と熱伝導率の計測のテストは済んでいるため、光学系構築後は直ちに熱容量の解析に取り組むことができる。
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