高強度レーザーによる超高圧領域での融解現象～高圧地球科学とレーザー核融合の結合～

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340175
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 重森 啓介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (50335395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 忠 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20252223) ; 境家 達弘 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60452421) ; 中井 光男 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 教授 (70201663)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 高強度レーザー / 弾塑性転移 / 融解 / 鉄化合物 / 音速

Outline of Annual Research Achievements

今年度は昨年度に引き続き，ダイヤモンドの硬さを利用したインプリント低減に関する実験的研究を行った．昨年度まで得られている結果を基に，レーザー照射初期にターゲット表面に現われると予想される擾乱の形状変化を観測した．これまでの研究では，ダイヤモンドの初期擾乱が正弦波状からずれた形状になることがわかっていたが，その解釈が明らかでは無かった．今年度はその原因を明らかにするため，照射面に薄いCuのコーティングを施し，レーザー照射時のプラズマによる先行加熱を抑えることにより，融解効果の有無を検証した．実験結果より，Cuコーティング有の場合は正弦波状の擾乱が観測された．これにより，ダイヤモンドに発生する擾乱の形状は，局所的な融解に起因する可能性が強いことがわかった．また，インプリント擾乱の正確な定量化も可能となり，ポリスチレンなどの材料と比較して同条件で約20%まで抑制されることが明らかになった．
また，地球核物質を想定した音速計測も引き続き実施した．本年度は鉄化合物を中心にデータ取得を行い，ケイ素およびニッケルを含有比を変えながら音速と圧力の関係を実験的に得た．これまで低圧側での固体データなどが存在したが，これらと矛盾しないデータが得られた．すなわちニッケルは音速を下げる効果，ケイ素は音速を上げる効果があり，音速と圧力の関係よりその含有率によって音速が線形的に変化することを示唆する結果となった．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sound velocity and density measurements of liquid iron up to 800 GPa: A universal relation between Birch's law coefficients for solid and liquid metals (2014)
  • Author(s): Tatsuhiro Sakaiya, Hideki Takahashi, Tadashi Kondo, Toshihiko Kadono, Yoichiro Hironaka, Tetsuo Irifune, Keisuke Shigemori
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 392 Pages: 80-85
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.02.019
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 物質の硬さに着眼したレーザー核融合ターゲットの設計 (2014)
  • Author(s): 重森啓介1，加藤弘樹 ，中井光男 ，境家達弘 ，寺崎英紀 ， 細木亮太 ，弘中陽一郎 ，藤岡慎介1，砂原淳 ，長友英夫1， 清水克哉，疇地宏
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] Probing Carbon under ultra-high pressure with sound velocity measurements (2014)
  • Author(s): Kagayama, T.Sakaiya, T. Kondo, H. Sumiya, T. Irifune, K.Kurosawa, S. Sugita, Y. Hironaka, T. Kadono, H. Azechi
  • Organizer: Plasma Conference 2014
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] Effects of hydrodynamic response due to material stiffness on laser imprinting (2014)
  • Author(s): Hiroki Kato,Keisuke Shigemori ,Yoichiro Hironaka ,Hidenori Terasaki,Tatsuhiro Sakaiya,Ryota Hosogi ,Mitsuo Nakai,Hiroshi Azechi
  • Organizer: Plasma Conference 2014
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] Proving diamonds under ultra-high pressure with sound velocity measurements (2014)
  • Author(s): K. Shigemori, K. Shimizu, Y. Asakura, D. Hayashi, Y. Nakamoto, T. Kagayama, T.Sakaiya, T. Kondo, H. Sumiya, T. Irifune, K.Kurosawa, S. Sugita, Y. Hironaka, T. Kadono, H. Azechi
  • Organizer: 56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Mariott Hotel New Orleans
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-10-31
• [Presentation] Mitigation of initial imprinting with diamond ablator (2014)
  • Author(s): Hiroki Kato,Keisuke Shigemori ,Yoichiro Hironaka ,Hidenori Terasaki,Tatsuhiro Sakaiya,Ryota Hosogi ,Mitsuo Nakai,Hiroshi Azechi
  • Organizer: 56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Mariott Hotel New Orleans
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-10-31