紫外ラマン散乱による相変態の新しいその場観察法

利用紫外拉曼散射原位观察相变的新方法

基本信息

批准号：
10875122
负责人：
垣花眞人
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

セラミックス材料の特性、物性、組織の制御にとって、その構造を高温でその場観察することは非常に重要である。高温での相変態、とくに酸素の微小な変異を伴う無拡散相変態を研究することは、高温材料のセラミックスの特異的な物性や、あるいは材料設計をする上で非常に重要な課題である。そこで、本研究では、紫外光を用いたラマン散乱によるセラミックスの相変態の新しいその場観察法を開発することを目的とした。本研究において、(1)検出効率、操作性、汎用性を向上させた新型紫外ラマン分光システムを試作し、(2)空気中で汎用性の高い超高温(2000℃)ラマン散乱用電気炉の試作を行った。そして、従来困難であった空気中で約2000℃における高温ラマン散乱実験を行い、材料の構造変化をその場で観察することに成功した。セラミックスの分野で相の同定や相変態の観測手段として頻繁に使われるX線回折と異なり、紫外ラマン散乱による本新システムでは、酸素位置の微妙な変位を伴うジルコニア系あるいはハフニア系高温材料の高温での相変態を観測する有力な手法である。このことを証明するために、約1800℃付近に相変態温度のあるハフニア系セラミックスに本システムを適用し、熱輻射による影響のない質の高いラマンスペクトルを高温で得ることに成功し、相変態を明確に観測することができた。このように、セラミック材料の特性、物性、組織の制御にとって重要である、構造を高温でその場観察することが可能な新しい手法に開発することに成功した。

为了控制陶瓷材料的性能、物理性能和结构，在高温下原位观察其结构非常重要。研究高温下的相变，特别是伴随着氧的微小变化的无扩散相变，对于研究高温陶瓷独特的物理性能和材料设计来说是一个极其重要的问题。因此，本研究的目的是开发一种利用紫外光拉曼散射原位观察陶瓷相变的新方法。在这项研究中，我们（1）原型设计了一种新型紫外拉曼光谱系统，提高了检测效率、可操作性和多功能性，（2）开发了一种高度通用的超高温（2000℃）空气中拉曼散射电炉。做了一个原型。随后，他们在空气中进行了约2000℃的高温拉曼散射实验，这在以前是很困难的，并成功地现场观察到了材料的结构变化。与陶瓷领域经常使用的 X 射线衍射作为识别物相和观察相变的手段不同，这种使用紫外拉曼散射的新系统可以检测高温氧化锆基或氧化铪基高温材料。这是观察相变的有效方法。为了证明这一点，我们将该系统应用于相变温度约为1800°C的氧化铪陶瓷，并成功获得了在高温下不受热辐射影响的高质量拉曼光谱。通过这种方式，我们成功开发了一种能够在高温下原位观察结构的新方法，这对于控制陶瓷材料的性能、物理性能和结构具有重要意义。