光学測定による大容積高温高圧装置の精密化と650km不連続層の解明

大型高温高压设备精制及650公里不连续层光学测量解析

• 批准号: 62460041
• 负责人: 八木 健彦
• 金额: $ 5.06万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 1988
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-62460041/
• 关键词: 超高圧; 地球深部; 下部マントル; ケイ酸塩ペロブスカイト; ルビー蛍光; 焼結ダイヤモンド; マルチアンビルプレス

本年度はまず, マルチアンビル型超高圧発生装置における光ファイバーを用いたルビー蛍光測定技術の確立を行なった. これには, 本研究費で購入されたマルチチャンネル・ダイオードアレイ検出器と光学モニター装置が用いられた. 従来行なわれた類似の試みは, 光ファイバーが高圧容器に出入りする部分で著しい損傷を受け透過光量が減少するためうまくいかなかったが, 本研究では適切な力学特性を持った光ファイバー見つけ出し, 超高感度検出器と組合せることによりこの困難を克服し, 従来不可能であった30kbar領域まで測定が可能になった. さらにもう一段の改良を加えることにより, マルチアンビル装置では従来困難であった超高圧領域における精密で連続的な圧力測定が可能になると期待される.さらに, 焼結ダイヤモンドをアンビルとして用いるための技術的な問題点を研究し, その試作に入っている. 試作に用いられた焼結ダイヤモンドは, 従来アンビルとして用いられていた超硬合金に較べて飛躍的に硬度が高く形状も本研究の装置に合致したものが成形可能となったため, 本研究に必要とされる30GPaを安定して発生するめどが立てられた. また精密な高温実験に必要な, 均一な温度分布を持った高圧室埋め込み用小型電気炉の設計も, シュミレーションを用いて完成した. これらの技術開発と平衡して, 地球深部で重要な役割を果たすと考えられているケイ酸塩ペロブスカイトのひとつである, CaSiO_3の高温高圧下の相転移と弾性的性質に関する半定量的研究がダイヤモンドアンビル装置を用いて完成した.これらの成果の上に, 来年度はMgやFeを含むケイ酸塩ペロブスカイトの高温高圧下における精密な定量的実験を推進する予定である.

今年，我们首先在多型型超高压力发生器中使用光纤建立了红宝石荧光测量技术。这是一个多通道二极管阵列检测器，也是为此研究购买的光学监视器设备。以前进行的类似尝试也没有成功，因为光纤进入并退出了高压容器，并且降低了发射光的量。但是，这项研究通过将其与适当的机械性能结合使用，并将其与超高灵敏度检测器结合在一起，从而克服了这一困难，从而使其可以测量至30KBAR范围，这是以前不可能的。此外，可以预期，通过增加另一种改进，可以在超高压力区域进行精确且连续的测量，这在多隔离设备中以前很难。此外，我们研究了使用烧结钻石作为砧的技术问题，并已进入原型。将原型中使用的烧结钻石与先前用作砧的碳化物合金进行了比较，可以塑造与这项研究设备相匹配的形状，并使其形状成为可能，并确定这项研究所需的30 GPA将是稳定的。此外，还使用模拟完成了一个小型电炉的设计，用于嵌入具有均匀温度分布的高压腔室，这对于精确的高温实验是必需的。在这些技术发展的均衡中，对Casio_3的相变和弹性特性的半定量研究是使用钻石铁砧装置完成的硅酸盐钙钛矿之一，被认为在深地球区域中起着重要作用。基于这些结果，明年我们计划在高温和高压下促进含有Mg和Fe的硅酸盐钙钛矿的精确定量实验。

项目成果

H.Tanai;T.Yagi: Earth Planet.Sci.Lett.

H.Tanai；T.Yagi：地球行星.科学快报。

内海渉 他: 高圧討論会要旨集. 28. 206-207 (1987)

Wataru Utsumi 等人：高压讨论组摘要 28. 206-207 (1987)。

W.Utumi;et al.: Rev.Sci.Instrum.

W.Utumi 等人：Rev.Sci.Instrum。

Y.Kawashima;T.Yagi: Rev.Sci.Instrum.

Y.Kawashima；T.Yagi：Rev.Sci.Instrum。