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過冷却した物質が凝固すると潜熱を放出し、その物質は再加熱され、同時に発光する。この現象は、レカレッセスと呼ばれる。例えば、溶融した銀は、融点(960℃)よりずっと低い温度まで液体のままで冷却することが出来、750℃近辺で凝固する。このように大きく過冷却した液体が凝固すると、非常に明るく輝く。松本[1]は、銀のレカレッセンスの初期に非常に強い発光が起こることを見出した。この信号は固液界面で起こる何らかの電子過程と関係していると考えられる。この考えを確かめるため、本研究では、この特異な発光を検出し、分光学的情報を得ることを試みた。金属と半導体との相違を明瞭にするため、融点と最大過冷温度が互いに似ているAgとGeを実験試料とした。
実験:50mgの粒状試料をフラックス(硼砂:Na4B207)と共に石英管に入れ、試料を1100℃で溶解し、その後、1100℃と600℃の間で加熱冷却の熱サイクルを行った。数サイクル後に、凝固温度が低下し始め、レカレッセンスが観察される。放射される光は、坩堝の底部に接続した石英棒に誘導し、光ファイバーを介してフォトダイオードに導いた。この発光の時間的変化を蓄積型オッシロスコープに記録した。レカレッセンスの分光学的情報を得るため、加算及び減算・色フィルターを使った。
Agは比較的容易に過冷を起こす;この場合、過冷度が大きい程、レカレッセンス強度は大きい。その持続時間は、過冷却度が大きくなると短くなる;最大過冷度では、持続時間は150msである。レカレッセンスの初期に時々、特異な発光が観察されたが、小さい(<主発光の10%)。現在、この発光信号のスペクトル分析を試みている。一方、Geの液体は、徐徐に凝固し、レカレッセンスは、弱く、その持続時間は、Agの場合より長い。Geのレカレッセンスでは、初期の特異な発光を検出していない。
[1]松本昇、私信
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