水-マグマ系を探るための微分干渉顕微鏡の製作

制造微分干涉显微镜来探索水-岩浆系统

基本信息

批准号：
13740308
负责人：
奥地拓生
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740308/
关键词：
高温高圧実験微分干渉顕微鏡 H20 融解曲線 H2O

项目摘要

ダイアモンドアンビルセルを用いた顕微鏡その場観察実験に対する新たな手法として、高温高圧力下での透過微分干渉観察法の応用を行った。試料としたH20は、高圧力下で多数の安定な結晶相を持ち、圧力2GPa以上ではVII相が安定になる。その融解曲線は過去に複数の研究により測定されているが、圧力6GPa以上においては未だ一致した結果が得られていない。その理由として、氷が透明で光学観察時にコントラストがつきにくいことに加えて、圧力増加につれて液相と固相の間の屈折率差が減少することから、その場観察における融解の判定が難しいことが挙げられる。そこで本研究では、試料の微細な屈折率の違いを空間微分の形で強調することのできる、透過微分干渉法の応用を行い、温度410度、圧力10GPaまでの条件で加熱に伴って氷が融解する様子を観察した。このために対物レンズを試料に近づけ、対物レンズに合わせて設計した水冷ジャケットを顕微鏡に取り付けた。昨年度に行った以上の実験に加えて、今年度は温度・圧力測定の精密化を行い、融解曲線の位置の精度向上を実現した。具体的には、圧力8GPaにおいて数時間の間、氷VIIと液体H20の共存状態を安定に実現させることにより、長時間の蛍光分光測定を波長分解能の高い分光器を用いて行うことができるようになった。これにより温度・圧力センサーとして用いている蛍光結晶の蛍光波長がより精密に決定できるようになり、融解曲線の誤差の評価が可能になってきた。得られた融解曲線は最近の結果(Datchi et al., 2000)と良く一致しているが、圧力8GPaでは数十度高温側に位置している。未だ温度は400度程度とやや低くはあるが、高温高圧力下での安定な微分干渉観察が可能になったことから、当初の目的であった水-マグマ系のその場観察についても応用の可能性は見えてきたといえる。今後はより高温で安定な実験を行うために、ダイアモンドアンビルセルと対物レンズ水冷ジャケットの改良が必要である。

作为使用钻石砧细胞对显微镜观察的一种新方法，我们在高温和高压下应用了渗透差异干扰的方法。 H20样品在高压下具有许多稳定的结晶相，并且在2GPA或更高的压力下，VII相变得稳定。过去的几项研究已经测量了熔融曲线，但是在6GPA以上的压力下未获得匹配结果。这样做的原因是冰是透明的，在光学观察过程中很难形成对比，并且随着压力的增加，液相和固相之间的折射率差异降低，因此难以确定在原位观察过程中熔化。因此，在这项研究中，我们采用了透射式差异干涉法，这使我们能够以空间分化的形式强调样品折射率的细微差异，并观察到在410度的温度和压力为10 GPA的温度条件下，冰与加热融化。为此，物镜镜头靠近样品，并将旨在适合物镜的水冷夹克连接到显微镜上。除了比去年更多的实验外，今年我们还提高了温度和压力测量，提高了熔融曲线位置的准确性。具体而言，通过在8GPA的压力下稳定地意识到冰VII和液体H20的共存几个小时，可以使用具有高波长分辨率的光谱仪进行长期荧光光谱。这使得可以更精确地确定用作温度和压力传感器的荧光晶体的荧光波长，并评估熔融曲线的误差。获得的熔融曲线与最近的结果非常吻合（Datchi等，2000），但在8GPA压力下位于几十次的高温侧。尽管在400度左右的温度仍然略低，但现在可以在高温和高压下观察到差异干扰，并且可以将其应用于原始目的的水 - 泥浆系统的原位观察。将来，有必要改善物镜晶状体的钻石砧室和水冷外套，以便在较高温度下进行稳定的实验。