地球のコア-マントル境界における化学反応と変形に関する研究

地核-地幔边界化学反应与形变研究

• 批准号: 02F02800
• 负责人: 八木 健彦
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F02800/
• 关键词: 高圧X線; 一軸応力; 下部マントル; コア; ペロフスカイト

平成16年度は、昨年度から開発を進めてきた新しいダイヤモンドアンビルが完成したので、それを使って、加圧軸とは直角方向からX線を入射して高品質のX線回折パターンをとることができる新しいガスケット技術をさらに改良した。まず高純度ボロン/エポキシ樹脂の混合体からなる円板を作成し、その中心部に開けた穴に粉末試料を直接入れ、外側にカプトン樹脂を切り抜いて作ったドーナツ状のディスクを嵌めるという構成により、少なくとも65GPaまでの超高圧まで安定した圧力の発生が行え、かつ任意の角度からX線を入射し、低いバックグラウンドで試料の回折線が明瞭に得られる技術が確立された。これらの新しいガスケットの加工には、Qスイッチでパルス状にしたYAGレーザー加工機が威力を発揮している。この新しいダイヤモンドアンビルとガスケット技術を使って、筑波のフォトンファクトリーおよび西播磨のSPring-8で、何度かマシンタイムをもらい、室温65GPaまでの領域でMgO, CaSiO_3, SiO_2, Fe, Coなどを試料として実験を行い、多くのデーターを得た。またCaSiO_3に関しては、室温の実験だけではなく、レーザーで試料のみを加熱し、加熱による応力場のリラクゼーションの影響を調べることにも成功した。またこの実験を通して、新しいガスケットはこのような加熱実験にも使えることが確かめられた。これらの実験で得られたデータは、従来の同種の実験に較べて遙かに質が高く、従来の単純な1軸応力場での弾性変形に基づく理論では解釈できない微細構造が明らかにされた。実験技術の開発に関する部分はすでに論文としてまとめてRev.Sci.Instrum.に投稿し受理されており、印刷に入っている。データ解析の方は、塑性変形の影響を考慮した理論を構築中で、それに基づいた解析が進行中である。

2004年，自去年完成以来已经开发的新钻石砧，我们已经使用它进一步改善了我们的新垫圈技术，这使X射线从垂直于压力轴的方向上入射，以采用高质量的X射线衍射模式。首先，准备由高纯度硼/环氧树脂制成的磁盘，并将粉末样品直接放入磁盘中心中心的孔中，并通过切掉kapton树脂制成的类似甜甜圈的磁盘被安装在外部，从而使稳定的压力至少可以从X射线上构成65 GPA，并且可以从任何角度出发，从而使X射线差不多。用Q开关脉冲的YAG激光加工机可有效处理这些新垫圈。使用这种新的钻石砧和垫圈技术，我们在Tsukuba的Photon Factory和Nishiharima的Spring-8接收了机器时间，并使用MGO，Casio_3，Sio_2，Fe，Co等进行了实验，作为样品作为室温区域的样品，最高可达65GPA，并获得了大量数据。此外，关于CASIO_3，我们不仅在室温下进行了试验，而且还成功地研究了通过加热，仅加热样品来加热通过加热来放松应力场的效果。该实验还证实了新的垫圈可用于此类加热实验。从这些实验中获得的数据的质量比常规类似实验要高得多，并且揭示了基于简单单轴应力场中弹性变形的理论无法解释的微观结构。与实验技术的发展有关的部分已经被提交并被接受为Rev.Sci.Instrum的论文。现在可以打印。为了进行数据分析，我们目前正在开发一种理论，该理论考虑了塑性变形的效果，以及目前正在进行的分析。