新型焼結ダイヤモンドを用いた多アンビル型装置による超高圧発生と鉱物合成法の開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04554033
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 入舩 徹男 愛媛大学, 理学部, 助教授 (80193704)
• 研究分担者: 藤野 清志 愛媛大学, 理学部, 教授 (40116968) ; 内海 渉 東京大学, 物性研究所, 助手 (60193918)
• キーワード: 焼結ダイヤモンド / 超高圧 / 多アンビル装置 / 鉱物合成 / ADC

研究概要

本年度は新型焼結ダイヤモンド(ADC)の基本的性質の測定とともに、これを多アンビル型装置の第2段アンビルに導入し、高圧発生試験および合成実験を試みた。またWCアンビルを用いた予備実験もおこない、この際愛媛大学の高圧装置にフレームの補強等の改良を加えた。本年度得られた結果と今後の課題について以下に示す。
(1)ADCは従来の代表的焼結ダイヤモンド素材であるSYNDIE等に比べ、圧倒的にX線透過率が良いことがわかった。従ってX線その場観察用のアンビルとして実用的であり、今後放射光等を利用した高圧X線回折への応用に向け基礎的実験をおこなう予定である。
(2)ADCは放電加工により十分精度よい加工が可能であり、従来品に比べ有利であることがわかった。ただし電気伝導率はSYNDIEに比べ約1桁小さく、ヒーターへのリードとしての使用は困難であることがわかった。従ってアンビルを電極としない加熱システムの構築が必要である。
(3)(2)の制約から、第2段アンビルの半数(4個)をWCとし、残りをADCとするハイブリッドシステムを考案、実用化した。これにより、約30GPa、1500℃程度の合成実験が可能になった。現在更にセルの改良によりより広範な条件での安定な実験をめざしている。
(4)ADCを用いて圧力発生試験をおこなった。この結果多アンビル装置において40GPa程度の圧力発生が可能であることがわかった。30GPa領域での当初の数回の実験ではADCアンビルに特に破損はみられなかった。しかしその後のくり返し使用により、一部のアンビルにクラックの発生が認められるようになった。従ってADCの強度に関し、これを実用的に用いるためには更に系統的なテストが必要である。

研究成果

• [文献書誌] T.Irifune,W.Utsumi,T.Yagi: "Use of a new diamond composite for multianvil high-pressure apparatus." Proceedings of the Japan Academy. 68. 161-166 (1992)
• [文献書誌] 入舩 徹男: "超高圧下での鉱物合成" 鉱物学雑誌. 21. 131-140 (1992)
• [文献書誌] T.Irifune,Y.Adachi,K.Fujino,E.Ohtani,A.Yoneda & H.Sawamoto: "A performance test for WC anvils for multianvil apparatus and phase transformations in some aluminous minerals up to 28 GPa." High-Pressure Research:Application to Earth and Planetary Sciences.Syono,Y.& Manghnani,M.H.(eds.). 43-50 (1992)
• [文献書誌] T.Irifune,A.E.Ringwood: "Phase transformations in subducted oceanic crust and buoyancy relationships at depths of 600-800 km in the mantle." Earth and Planetary Science Letters.(印刷中). (1993)
• [文献書誌] K.Fujino,T.Irifune: "TEM studies on the olivine to modified spinel transformation in Mg_2SiO_4." High-Pressure Research:Application to Earth and Planetary Sciences.Syono,Y.& Manghnani,M.H.(eds.). 237-242 (1992)
• [文献書誌] W.Utsumi,T.Yagi,K.Leinenweber,O.Shimomura & T.Taniguchi: "High pressure and high temperature generation using sintered diamond anvils." High-Pressure Research:Application to Earth and Planetary Sciences.Syono,Y.& Manghnani,M.H.(eds.). 37-42 (1992)