2014 Fiscal Year Annual Research Report
極限環境の熱伝導率計測技術による地球コア内部の熱移動の解明
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26247075
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
八木 貴志 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (10415755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 健二 東京工業大学, 理工学研究科, 講師 (20727218)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 地球内部構造 / 熱伝導率 / 高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ダイヤモンドアンビルセルにより、最終的に地球中心部に相当する極限環境（圧力360 GPa、温度5000 K）を発生し、レーザ光を温度プローブとする最先端の熱伝導率測定法を組み合わせることで、地球コア内部の熱移動の解明に挑む。
今年度は熱伝導率の測定技術を300GPa超へ対応させることを目的に研究を進めた。300GPa超に対応するダイヤモンドアンビルの先端径は従来の1/3程度（40μm）であるため、高倍率対物レンズを導入し熱伝導率測定用のレーザスポットを微小化するとともに、レーザスポットの走査のためにサブミクロンフィードバックステージを導入した。またDAC内部の熱伝導モデルの精密化な解析解を検証し測定曲線をシミュレートするプログラムを開発した。
代表的な実験成果として、Feの熱伝導率の圧力依存性を測定し15GPa前後においてαFe相からεFe相への変態点によると思われる熱伝導率の急激な減少を観察し国際学会の招待講演（AGU 2014 Fall meeting）で発表した。他には140GPaまでのMgOの熱伝導率評価に関して、Geophysical Research Letters誌に論文が掲載された。
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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
当初の計画通り300GPa対応の熱伝導率測定装置の開発を順調に進めた。測定においても純Feをはじめとする高圧の熱伝導率測定データを得ており、一部の成果はすでに国際学会発表や論文として発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究計画では超高圧の熱伝導率測定を最高2000Kの高温において実現することを予定する。温度の制御にはジュール加熱を用いる予定だが、DAC内部の温度の測定技術が必要である。このため、DAC内部の輻射光を取り出して分光し、輻射プロファイル形状から温度を算出する機構を導入する。一方、Feを主とする熱伝導率データと分担者が別途主導する若手A研究で得られ始めた電気伝導率データを組み合わせて、超高圧・高温におけるFe主体合金のウィーデマンフランツ則の検証に着手できる目途ができてきた。次年度は信頼性のある熱伝導率データを蓄積し、ウィーデマンフランツ則およびローレンツ数の圧力・温度に対する影響を明らかにすることを目指す。
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