ヘリウムを用いた精密低温高圧発生装置の試作

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554056
• 研究種目: 試験研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 毛利 信男 東京大学, 物性研究所, 教授 (40000848)
• 研究分担者: 村山 千壽子 東京大学, 物性研究所, 教務職員 (80174316) ; 高橋 博樹 東京大学, 物性研究所, 助手 (80188044) ; 石本 英彦 東京大学, 物性研究所, 教授 (60044773)
• キーワード: 低温 / 高圧 / ヘリウム / ダイヤモンドアンビル / ピストンシリンダー

研究概要

今年度は、ヘリウムを用いた精密低温高圧装置を試作するため、ヘリウムガスの直接加圧方式とヘリウム液体を加圧する方式について調査・検討することから始めた。ヘリウムガスの直接加圧方法は日本を除く世界の各研究所、大学で実施されているが、日本では高圧ガス取締法の規制があるため、研究用の小型装置は製作されていない。このため外国の装置についt検討したが、やはり取締規制に抵触する部分があることが判明した。また、ガス圧縮法では万が一の爆発時の安全性を検討したが、その対策には費用がかかるのみならず、実験空間も広くとる必要があり、当研究所のような共同利用研究所に設置することは極めて困難であるとの検討結果が得られた。したがって、ヘリウム液体を加圧する独自の手法による安全な圧力発生装置の開発をすすめた。
ヘリウム液体を加圧する方法としてピストンシリンダーとダイヤモンドアンビル装置を設計した。ピストンシリンダーは低圧発生用で20GPaまで、ダイヤモンドアンビルは10GPa以上の圧力発生を目指した。そのため、ピストンシリンダー装置で圧力を発生させるための精密圧力制御装置と圧力を一定に保ったまま温度制御できるヘリウム加圧インサート装置を設計製作した。精密圧力制御装置はオイルポンプのオイルの流量を微量ポンプと連結させて行った。この微量ポンプは圧力センサーの信号でコントロールされる。精密に制御された圧力は強化エポキシガラスを用いた圧力伝達コラムからなるインサートでピストンへ圧力を伝達するとともに断熱を行い、精密温度制御ができるように設計された。また、低温でダイヤモンドアンビル内に圧力を発生させる手法として、ベローズを多段に用い、20気圧の低圧ヘリウムで駆動できるダイヤモンドアンビル装置の開発を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y. Okunuki,N. Mori,A. Ochiai,Y. Haga and T Suzuki: "Pressure Effects on Transport Properties of Yb_4As_3" J. Phys. Soc. Jpn. 64. 533-539 (1995)
• [文献書誌] R. Kato,Y. Kashimura,N. Mori,H. Sawa,S. Aonuma,M. Tamua,M. Kinoshita,H. Takahashi.: "Crystal Structure and Physical Properties of Molecular Metal(DI-DCNQI)_2Cu (DI_-DCNQI=2,5-Diiodo-N,N′-Dicyanoquinonediimine)" Synthetic Metals. 70. 1077-1078 (1995)
• [文献書誌] Y. Aoki,T. Sambongi,H. Takahashi,N. Mor,J. Levy and H. Berger,: "Hf-Ditelluride: Phase Transition under Pressure" Synthetic Metals. 71. 1883-1884 (1995)
• [文献書誌] Y. Kashimura,H. Sawa,S. Aonuma,R. Kato,H. Takahashi and N. Mor,: "Anomalous Pressure-Tempereture Phase Diagram of the Molecular Conductor,(DI-DCNQI)_2CU(I-DCNQI=2,5-DIIODO-N,N′-Dicyznoquinonedimine)" Solid State Communications. 93. 675-679 (1995)
• [文献書誌] K. Fukamachi,Y. Ueda,N. Watanabe,K. Tsushima,A. M. Baibashov and N. Mor: "Dependance of Tc on Uniaxial Stressfor Single Crystal of Bi_2Sr_2CaCu_2O_x" Springer. VII. 225-228 (1995)
• [文献書誌] Y. Shimakawa^<a. b. c>,J. D. Jorgensen^a、N. Mori^b,B. A. Hunter^a,H. Shaked^<a,1>,R. L. Hitteman^a,Y. Kubo^b,T.Kondo^b,T.Manako^b,H. takahashi^c: "Pressure effects on T_c and structure in overdoped TISr_2CaCu_2O_<7-8>" Physica. C253. 71-78 (1995)