2021 Fiscal Year Research-status Report
回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明
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21K18647
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
東 真太郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (60771293)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 回転式ダイヤモンドアンビルセル / 変形実験 / 高温高圧 / 海洋地殻 / 下部マントル / 高温技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[研究概要]
本研究は、応募者グループが独自に開発した回転式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)における新たな高温技術を切り開くとともに、下部マントル領域(>23GPa)に沈み込んだプレートの海洋地殻部分を構成する高圧鉱物の変形特性の解明に貢献することを目的とする。
[挑戦的研究としての意義]
回転式ダイヤモンドアンビル装置は、変形特性に関して地球内部全域を研究対象とするために、応募者グループが独自に開発を進めてきた超高圧変形試験機であり、この変形試験機にレーザー加熱やその他の新たな高温技術を導入・実用化に挑戦することで、圧力だけでなく変形実験が可能な温度範囲の拡大と安定化を試みる。それと同時に、地球内部のダイナミクスとその進化を解明する上で重要でありながら、研究例がほとんどない、もしくは、その技術的困難さから制限付きの実験結果しかない海洋地殻における高圧鉱物の変形特性の理解を前進させる。
[結果の概要]
まず新たに光学系を組むことで、ファイバーレーザーによる回転式DACの片面加熱が可能となった。しかし、試料中の大きな温度勾配を避けることは困難であるため、これに加えて、新たにより安定した外熱式加熱を実現するため、回転式DACに導入する赤外線集光加熱システムの開発を進めている。現在赤外線を放射するハロゲンランプ部分が完成し、大気圧下におけるテストでは、773 K以上の加熱を安定に行えることが確認できた。このシステムを実際の回転式DACに装備させることで、1573 K以上の加熱が可能となることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究における回転式DACに導入する新たな加熱システムの開発は、順調に進んでおり、昇温テストにおいても安定した加熱が実現できることが確認できた。加熱システムは今年度の夏頃には導入・実用化できる予定である。導入後はすぐに変形実験へと移行できる準備が整っており、本研究課題は概ね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度中に、開発した赤外線集光加熱システムを実際の回転式DACへと導入し、まず昇温テストを行う。この昇温テストでは、実際の試料の温度を計測するために、回転式DACのガスケット中の試料室にごく小さい熱電対を仕込むことで、温度測定をし、システムの限界温度を調査する。この加熱システムを導入後は、マルチアンビルであらかじめ合成しておいた高圧鉱物であるスティショバイトを高温高圧条件下(>23 GPa, >1273 K)で、ねじり変形させ、応力ー歪曲線と結晶方位選択配向のデータを取得する。そして、可能であれば、常圧回収が不可能なCa-ペロブスカイトを回転式DACの中で直接合成し、そのまま変形させる実験にも挑戦する予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響により、年度内に納期が間に合わないものや、出張制限などによって旅費使用ができなかったことによって、一部次年度使用額が生じた。翌年度分として請求した助成金では、主に今年度に納期が間に合わなかった直流電源、温度コントローラー、新しく導入した加熱システムの備品の購入に充てる。
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Research Products
(3 results)
