2013 Fiscal Year Research-status Report

焼結ダイヤモンドアンビルを用いた下部マントル条件下での弾性波速度測定法の開発

Research Project

Project/Area Number	24740315
Research Institution	Japan Synchrotron Radiation Research Institute
Principal Investigator	肥後祐司公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (10423435)
Keywords	超音波 / 弾性波速度 / 下部マントル
Research Abstract	昨年度に引き続き、焼結ダイヤモンドアンビルを用いた超音波実験を可能にすべく、高圧実験セルの開発と超音波測定システムの最適化をおこなった。発生圧力の高効率化のために、TELを3.0mmから1.5mmへ大幅に縮小した。アンビルには住友電工製焼結ダイヤモンドを使用し、トランケーション面は超音波の散乱を最小化するために、別途シンテック（株）において鏡面研磨をおこなった。超音波測定システムには低ノイズポストアンプ及びデュプレクサを使用し、超音波振動子背面の電極を小型化することで、高いS/Nで超音波エコーを測定することができた。実験はSPring-8のBL04B1で行い、まずAl2O3焼結体をテスト試料として用いた。実験により試料及びバッファーロッドの超音波エコーが測定できることを確認した。次に(Fe0.2Mg0.8)O及び(Fe0.5Mg0.5)Oを試料として用い、放射光Ｘ線とマルチアンビル装置を組み合わせた弾性波速度測定実験をおこなった。本実験ではスピン転移が生じる下部マントル内の圧力発生（40－60GPa）を実現することを目標としている。超音波測定システムの開発の結果、約50GPaまでの弾性波速度データの取得には成功した。しかしながら、X線ラジオグラフィー像が不鮮明のため、試料長の測定が困難であり、弾性波速度の算出には至らなかった。今後高圧セルのガスケット部分の最適化によってX線ラジオグラフィー像の鮮明化を図り、弾性波速度測定を実現させたい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の最大の課題である、下部マントルに相当する圧力発生と、高圧下の超音波エコーの測定には既に成功している。現在課題となっている、ラジオグラフィー像の鮮明化は高圧セルの軽微な改良によって実現されると考えており、本研究の達成は十分可能である。
Strategy for Future Research Activity	高圧セルに関わる、改良をさらに進めて、下部マントル条件下での弾性波速度測定を可能とする技術開発を進める。また、並行して下部マントル構成鉱物の焼結実験もおこなう。高精度の弾性波速度測定には、良質の焼結試料が不可欠であり、Mg-ペロブスカイトやフェロペリクレースなど下部マントルの主要構成鉱物の焼結試料を作成し、上記の超音波測定実験の試料として使用する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	概ね予定通りであるが、焼結ダイヤ等の高額消耗品の消費が少なく、次年度に持ち越した。次年度は焼結ダイヤモンドを使用した実験が増える予定で、当該予算を高額消耗品の購入に充てる。