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時間分解X線分析法を用いたAlCuFe準結晶鉱物形成メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J11126
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関筑波大学

研究代表者

高木 壮大  筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードレーザー衝撃圧縮 / 時間分解XRD / 衝撃破壊
研究実績の概要

隕石衝突の際に発生する衝撃圧縮により隕石や天体を構成している鉱物には衝撃の痕跡が残される.従来の研究では,衝撃後の試料観察や衝撃中のマクロな衝撃波の状態観察実験から衝撃下での変化メカニズムが推測されていた.本課題では,鉱物の衝撃下でのミクロスケールな変化を直接観察する実験システムを構築し,鉱物の衝撃下での変化メカニズムを明らかにすることを目指した.
実験は高エネルギー加速器研究機構の放射光施設PF-ARで行なった.衝撃状態はレーザー衝撃圧縮法により発生させ,その衝撃下での結晶構造を放射光X線を用いて観察した.本年度は,昨年度までに整備したシステムを用いて放射光測定を行なった.まず多結晶Al箔試料の衝撃下での挙動を観察し,整備した実験システムで発生される衝撃圧縮状態の観察,その際のAl結晶粒子の挙動観察を行なった.
衝撃下でのX線回折像の変化から,Alの各結晶面が衝撃により圧縮され,その後約10ナノ秒後には解放される様子が観察された.結晶格子面の収縮から衝撃圧力は17 GPaでその際の歪み速度は4.6×10^7 s-1であることが確認された.本実験で用いた試料は結晶粒子が数10マイクロメートルであり,X線の試料表面でのビームサイズは数100マイクロメートルであるため,衝撃前はX線回折像が点状であったが,衝撃圧縮と同時に回折X線は回折角軸方向と同心円状に広がり,結晶粒の微細化がおきたことが確認された.また,衝撃前の状態から結晶粒が選択配向していたが,微細化がおきても選択配向は変わらず結晶粒が配向は変化させずに微細化を起こしていることが明らかになった.
本研究では,さらにレーザー速度干渉計での衝撃圧縮状態の観察システムも整備し,20 GPa程度の衝撃圧での衝撃実験システムが放射光施設に構築された.鉱物に関する測定も開始し,衝撃下での構造相転移も直接観察から明らかになってきている.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Development of shock-dynamics study with synchrotron-based time-resolved X-ray diffraction using an Nd:glass laser system2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Sota、Ichiyanagi Kouhei、Kyono Atsushi、Nozawa Shunsuke、Kawai Nobuaki、Fukaya Ryo、Funamori Nobumasa、Adachi Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 27 号: 2 ページ: 371-377

    • DOI

      10.1107/s1600577519016084

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Direct observation of the transformation toughening of tetragonal stabilized zirconia under shock deformation condition by ns time-resolved XRD.2019

    • 著者名/発表者名
      髙木壮大,一柳光平,川合伸明,深谷亮,野澤俊介,興野純,船守展正, 足立 伸一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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