2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on heat transport inside the Earth using thermal conductivity measurement technique adapted to extreme high pressure and temperature conditions
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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 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10415755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 健二 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20727218)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱伝導 / マントル / 地球コア / 高温 / 高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球深部の環境に類似した高圧高温下での熱伝導率計測技術を構築するとともに、各種金属および鉱物の熱伝導測定を実施した。
計測技術の開発では、波長1064nm、最大出力20W、M2値1.1以下の連続光レーザを、20倍または50倍の対物レンズを用いて対向するダイヤモンドアンビルセル内にあるサンプルに集光し、4000K超の温度上昇を確認した。セル内のサンプルの温度計測は、加熱されたサンプルからの輻射光を集光光学系から光路分離し、波長600～700 nm帯のスペクトルを分光器で計測することで、プランクの放射則に基づき決定した。さらに熱伝導率測定用のレーザライン（加熱：波長1064nmのパルス光、測温：波長532nmの連続光）を高温加熱用の連続光レーザラインと同軸に混合してダイヤモンドアンビルセル内に導入し、サンプルの加熱箇所における熱伝導率の計測を行った。このとき加熱用レーザの最大出力においては、サンプルが時間とともに変形するなどして、温度が不安定となることが多く発生したことから、加熱量を半分程度に絞るなどし、現状として2000K、60GPaまでのPtの安定的な熱伝導率計測に成功した。得られたPtの温度・圧力依存性は、既報であるMacWilliamsらの結果（35-55GPa, 2300K, 2015年）と類似した傾向を示した。一方、既報では±20W/mK程度の比較的大きな不確かさを有しているために圧力依存性が不明瞭であったが、本研究では既報の半分以下の不確かさにまで精度が向上し、明確な圧力依存性が観察された。他にもマントル物質の高圧熱伝導率計測を実施した。
本研究全体を通して、国内外に比肩するものがない高温と高圧の極限状態に適合する新しい熱伝導率計測技術が確立された。地球コア物質やマントル物質の熱伝導特性評価に継続して活用しており、地球惑星科学分野における新規知見の創出に貢献する。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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