2013 Fiscal Year Annual Research Report
粉末X線回折の二次元解析手法の開発と地球深部物質への応用
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25287143
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
瀬戸 雄介 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10399818)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | X線回折 / 格子選択配向 / 下部マントル / レオロジー |
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| Research Abstract |
近年の高温高圧発生技術の向上によって、地球内の相平衡論的な全容はほぼ明らかになりつつある。一方で、地球深部(特に下部マントル以深)を構成する鉱物がどのように岩石を形作り、全体としてどのような物性を持つか、といったことへの理解は未だ十分とは言えない。本研究では、下部マントルや核を模擬した多相系の高温高圧実験を行い、角度分散X線回折によって得られた二次元回折図形から、選択配向性や応力環境といった情報を抽出する手法の開発を目指す。さらに、その方法の妥当性を検証するため、先端的な微細加工・観察技術を駆使して回収試料の微細組織を評価し、下部マントルを構成する物質の変形や応力に対する組織変化過程を明らかにすることが本研究の目的である。
本年次では、コンピュータ上で多結晶体をシミュレートし、実際のDAC実験で得られた回折パターンを最もよく再現する方位密度分布および応力環境を推定するアルゴリズムの開発に取り組んだ。二次元全パターンフィッティングによって、特殊な光学系を必要としない普遍的な解析が可能となる。基本的な解析手順の一部は報告済みであったが、立方格子分割モデルと呼ばれる角度分割法を取り入れることで、従来に比べて数倍から10倍程度の高速化と低いメモリ容量での演算を実現した。さらに、ダイヤモンドアンビルセルを用いて、ペロブスカイトおよびポストペロブスカイトの1軸圧縮実験を行い、放射光X線回折パターンを取得した。大きな開口角の台座を用いることで、広範囲の逆空間情報を取得した。このパターンに上述のアルゴリズムを適用したところ、単相の場合とは異なった格子選択配向性を示すことが分かってきた。
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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
二次元全パターン解析のアルゴリズム開発は順調に進んでおり、劇的な高速化を果たすことが出来た。一方、複数相同時解析のインターフェース作成、並びに応力テンソルの計算アルゴリズムについては、現在開発中であり、次年度以降の課題となる。実際の試料を用いた非静水圧下における圧縮実験については、放射光施設のユーザータイムの削減に伴って実験時間がやや不足しているが、おおむね予定通りに進んでいる。これらの状況を総合的に勘案して、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度(以降)は、前年度までに作成した二次元全パターン解析について、CPUの並列化による更なる計算速度の向上を目指す。また、複数相同時解析や応力テンソルの計算アルゴリズムの導入に取り組む。放射光X線回折実験では、高輝度光科学研究センターおよび高エネルギー研究所にビームタイム申請を行い、特に含水鉱物を含む出発物質に注目して、一軸圧縮下における多結晶物質の挙動を解明する。また、回収試料の解析については、透過型電子顕微鏡による微細組織観察および後方散乱電子回折法による結晶方位密度分布を測定する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
連携研究者（三宅亮准教授）の所属する京都大学において、より高性能のCCD検出器および固体レーザー装置の導入が進んでいることが判明し、これらの装置の購入を見送ったため。
CPU並列化による計算速度の向上を目指し、サーバー用のメニーコアCPUの導入する。
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] hcpFeの剪断誘起格子選択配向2013
Author(s)
西原 遊, 大内 智博, 川添 貴章, 丸山 玄太, 肥後 祐司, 舟越 賢一, 瀬戸 雄介, 入舩 徹男
Organizer
第54回高圧討論会
Place of Presentation
新潟県 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター
Year and Date
20131115-20131115
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