電子線を用いた水素の高圧その場観察：地球深部の水循環の解明

使用电子束对氢进行高压原位观测：阐明地球深处的水循环

基本信息

批准号：
20H00198
负责人：
三宅亮
金额：
$ 29.37万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00198/
关键词：
電子顕微鏡高圧その場観察

项目摘要

本研究では、高圧高温その場電子顕微鏡技術を新たに開発することを目的とし、地球深部条件下でFeOOHの安定性の議論を行うことを目指している。2022年度は前年度から引き続き、透過型電子顕微鏡内で高圧力を発生させるための高圧力発生機構の加工および試料（ダイヤモンド、Fe、Si、Al、MgOのピラー状試料）加工を、集束イオンビーム装置（FIB)を用いて行った。この試料を用いて、2020年度に購入したピコインデントホルダーを用いて、透過型電子顕微鏡内でその場高圧実験を荷重制御により行った。実験は、20μNから、最大1000 μNまでの荷重で行った。電子回折図形を、圧縮実験の前と圧縮実験中に取得した。実験終了後に解析を行い、得られた圧縮率からの応力（圧力）の推定を行った。その結果、Feのピラー状試料に対する実験では、圧縮方向に約１４ GPaの応力がかかっていると推定でき、アルファ相からイプシロン相へ相転移している可能性が得られた。しかし、一方で、その場高圧実験中にダイヤモンドがわれてしまうなどの課題が残った。さらに前年度開発した電子顕微鏡内でナノ電子プローブを走査することにより電子回折パターンの空間変化を解析する手法を用いて、局所領域の歪みを計測する方法では、Feでは試料が加圧中に傾斜することにより、十分な回折点が得られないなど、課題が残った。また研究を遂行する上で重要な一つである高圧条件下での高温加熱機構が、本研究費のみでは組み込めない可能性が高いため、継続的に検討中である。その中でレーザー加熱の可能性について検討を行ったが、安定して高温を保つことが難しく、また温度の測定が困難であるなどのため本科研費研究期間内での実現は困難であることがわかった。他方、こうして取得したFIBを用いた微細加工技術は、たとえばはやぶさ２が持ち帰ったリュウグウの試料作製など幅広い分野へと生かされている。

在这项研究中，我们的目标是开发一种新的高压、高温原位电子显微镜技术，并讨论 FeOOH 在地球深处条件下的稳定性。 2022年，我们将继上一年的基础上，继续加工高压产生机构，在透射电子显微镜中产生高压，并使用聚焦离子束加工样品（金刚石、Fe、Si、Al和MgO的柱状样品）它是使用设备（FIB）进行的。使用该样品，我们使用 2020 年购买的 pico 凹痕支架在透射电子显微镜内进行了负载控制的原位高压实验。该实验的载荷范围为 20 μN 至最大 1000 μN。在压缩实验之前和期间获得电子衍射图。实验完成后进行分析，并根据获得的压缩率估算应力（压力）。结果，在Fe柱状样品的实验中，估计在压缩方向上施加了约14GPa的应力，并且获得了从α相到ε相的相变。然而，问题仍然存在，例如原位高压实验中金刚石破裂。此外，去年开发的通过在电子显微镜内扫描纳米电子探针来分析电子衍射图案的空间变化的方法中，测量了局部区域的应变，但是仍然存在问题，例如无法获得足够的衍射点。。此外，高压条件下的高温加热机制是开展该研究的重要方面之一，但仅靠这项研究经费很可能无法纳入其中，因此这是一个持续的考虑。我们考虑了激光加热的可能性，但维持稳定的高温和测量温度是很困难的，所以在我了解的常规科学研究期间很难实现。另一方面，通过这种方式获得的使用FIB的微细加工技术正在广泛的领域中得到应用，例如制备隼鸟2号带回的龙宫样品。

项目成果

期刊论文数量（52）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Lattice‐Preferred Orientations of MgO Periclase From Strain Rate Controlled Shear Deformation Experiments Under Pressure up to 120?GPa

通过压力高达 120 GPa 下的应变率控制剪切变形实验开发 MgO 方镁石的晶格择优取向

DOI：
10.1029/2022gl100178
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
5.2
作者：
Park Yohan;Azuma Shintaro;Okazaki Keishi;Uesugi Kentaro;Yasutake Masahiro;Nishihara Yu;Nomura Ryuichi
通讯作者：
Nomura Ryuichi

Visualization of the disordered structure of Fe-Ni Invar alloys by reverse monte carlo calculations

通过反向蒙特卡罗计算可视化 Fe-Ni Invar 合金的无序结构

DOI：
10.3389/fmats.2022.954110
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.2
作者：
Kubo Yusuke;Ishimatsu Naoki;Kitamura Naoto;Kawamura Naomi;Kakizawa Sho;Mizumaki Masaichiro;Nomura Ryuichi;Irifune Tetsuo;Sumiya Hitoshi
通讯作者：
Sumiya Hitoshi

モノクロメータ搭載STEM-EELSによる局所電子状態分析

使用配备单色仪的 STEM-EELS 进行局部电子态分析