2015 Fiscal Year Annual Research Report
マントル鉱物の結晶弾性測定：地震波速度異方性の物質的解釈に向けて
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15H02128
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338)
山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 音速 / 弾性 / DAC / GHz |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主にP波GHzバファロッドの開発に注力した。サファイア、YAG、ルチル、水晶、シリコンの結晶を素材メーカーより購入し、P波GHｚトランスデュサー製作を試みた。その過程で水晶とシリコンはGHz帯での音波吸収が大きくバファロッドとして適さないことが分かった。サファイア、YAG、ルチルで良好なバファロッドが作成できた。使い勝手に大差はないが、ルチルやYAGの方がサファイアよりも明瞭なシグナルが得られている感触がある。
GHzバファロッド開発中に直面した問題が、バファロッドからダイヤモンドアンビルへの音波の注入である。相当な試行錯誤の結果、（1）アルカリ溶液での接触面塗布、（2）水飴系のカップラーの使用が有効であることが分かった。（1）は予想外の減少であり、次年度に向けてアルカリ溶液の塗布効果メカニズムを調べる予定である。まずは原子間力顕微鏡での観察が有効と予想している。
現在、P波GHzバファロッドでダイヤモンドアンビル直上におかれた金属箔（ステンレス箔、厚さ40ミクロン）からのシグナル観察に成功している。本テストシステムは、本実験の構成とほとんど同じであり、DAC高圧実験でのGHz音速実験データの第一報が出せる直前まで来ていると考えている。もう一つの重要課題は、S波GHzバファロッドの開発である。これもYAG結晶を使って試作品の作成までは成功している。耐久性のあるケーシングが目下の課題であるが、完成までは時間の問題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各種P波GHzバファロッドの開発に成功した。直ぐにDACでの実験に進む予定であったが、バッファロッド-アンビル間の音波透過性が悪く、一時的に研究の進展が停滞した。しかしながら、工業的洗浄法を参考にアンモニア水を塗布することにより、音波透過性が著しく改善した。この現象そのものが興味深いものであり、恰好の研究課題が得られた。S波バッファロッドも、完成品はできていないが、試作品段階での動作確認はできた。P波GHzバファロッドでの測定研究の実施は予定よりも遅れているが、他の二点で、それを補う知見や進展が得られているので、研究計画は、順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の進展は、3方向である。P波GHzバファロッドではマントル鉱物の弾性波速度を高圧下で測定する。候補はブリッジマナイト等である。アンモニア水の効果を原子力顕微鏡等の手段で解明する。現象そのものが面白いだけでなく、今後のGHz音速研究を着実に進めていくためにも解明しておくべき課題である。S波GHzバファロッドが近日中に完成するはずである。その動作確認、あるいは、安定的使用条件の解明も今後の重要課題になる。
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