Ｘ線自由電子レーザーを用いた衝撃圧縮下における物質挙動の超高速時分割その場観察

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05714
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 丹下 慶範 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (70543164)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 衝撃圧縮 / X線自由電子レーザー / その場観察 / X線回折 / 岩石鉱物

研究成果の概要

X線自由電子レーザーの登場により、第三世代放射光と同等の高品質なX 線回折データを数フェムト秒という極めて短い時間で取得することが可能になった。本研究課題ではX線自由電子レーザーによる高速X線回折測定と高強度レーザーを用いたレーザー衝撃圧縮実験を組み合わせたポンププローブ計測により、物質内部で数ナノ秒程度のごく短時間に生じる変形圧縮から破壊へといたる現象の超高速時分割観察、ならびに超高圧縮下で起きる構造相転移の探索を行った。

自由記述の分野

高圧地球科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球惑星構成物質としてのみならず材料科学分野でも基礎的な物質である酸化アルミニウムと酸化マグネシウムを試料としたレーザー衝撃圧縮実験を行い、X線自由電子レーザーを用い衝撃圧縮過程におけるそれらの構造変化を時分割X線回折測定によって観察した。弾性限界を超えた高応力下でも高い歪み速度においては、圧縮と引張の両状態において物質が差応力を保持することを明確に観察し、国内外の学術会議で報告した。