Effect of mesoscale material structure in laser shock-produced ultrahigh pressure conditions

激光冲击超高压条件下介观材料结构的影响

• 批准号: 22K18702
• 负责人: 尾崎 典雅
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18702/
• 关键词: 超高圧; 極限状態; 高強度レーザー; X線自由電子レーザー; メゾスケール構造

ハイパワーレーザーショック圧縮とXFELプローブを組み合わせた超高速ポンププローブ法に基づいた実験を実施した。これまでに申請者らが確立してきたフェムト秒X線回折（XRD）の原子レベル観察と相補的に、高エネルギー密度物質状態に対するメゾスケール観察を先駆けて行うことができた。アルミナやダイヤモンドなどのセラミックス材料において、日本が強みを有する高圧合成技術などを駆使して、結晶粒径、粒界、空孔などをナノレベルからサブミクロンレベルまで制御した試料を用意した。数１００万気圧レベルまでピーク圧力とひずみ速度を変化させたレーザーショックを駆動し、高エネルギー密度状態となった物質に対して、以下を実施した。1) 超解像ラディオグラフ： XFELビームを超高圧状態のターゲットに照射し、フェムト秒・サブミクロン分解の超解像ラディオグラフ観察を実施した。ショック波面およびその背後におけるマクロ-メゾスケールの構造の影響を直接観察することができた。2) 超高速X線回折： 同じく超高圧状態のターゲットに対して、集光したXFELビームを照射し、X線回折観察を実施した。圧縮軸方向に対する格子変形の様子やその配向度を、ピーク圧力やひずみ速度を変化させながら詳細なデータを得た。3) 超高速X線小角散乱： その場XFEL小角散乱診断のプラットフォームを構築し、上記のX線回折観察と同時に、集光XFELビームを利用したX線小角散乱観察を実施することができた。

基于超高速度泵探针方法进行了实验，该方法将高功率激光冲击压缩与XFEL探针结合在一起。申请人到目前为止已经建立的飞秒X射线衍射（XRD）的原子水平观测值的互补性观察，提前可能提前对高能量密度材料状态的中尺度观察。我们准备了使用高压合成技术来控制晶粒尺寸，晶界和毛孔的样品，日本在氧化铝和钻石等陶瓷材料方面具有很强的强度。对峰值压力和应变速率更改为数百万个大气压水平的材料进行了以下操作，并且以高能量密度状态进行了以下材料。 1）超分辨率X光片：在超高压力状态下将XFEL束照射到目标，并进行了飞秒和亚微米分解的超分辨率X光片观测。可以直接观察到宏观尺度结构对冲击波前及其后面的影响。 2）超高速X射线衍射：对聚焦XFEL束和X射线衍射观察辐照了相同的超高压状态的目标。在更改峰压力和应变速率的同时，获得了压缩轴方向及其方向的晶格变形状态的详细数据。 3）超快速的X射线小角度散射：我们已经构建了一个用于原位XFEL小角度散射诊断的平台，并且我们能够在上面提到的X射线差异观测值的同一时间使用聚焦的XFEL束在同一时间使用聚焦的XFEL束进行X射线小角度散射观测。

项目成果

XFEL を用いた窒化ホウ素の構造変化シーケンス観察

使用 XFEL 观察氮化硼的结构变化序列

• 发表时间: 2023
• 作者: Fujimori Shin-ichi;Kawasaki Ikuto;Takeda Yukiharu;Yamagami Hiroshi;Nakamura Ai;Homma Yoshiya;Aoki Dai;Yoshinobu Kuramashi;横山将志;"尾崎 典雅,野中敬太，中村浩隆，弘中陽一郎，兒玉了祐，高木壮大， 宮西宏併，末田敬一，矢橋牧名，籔内俊毅"
• 通讯作者: "尾崎 典雅,野中敬太，中村浩隆，弘中陽一郎，兒玉了祐，高木壮大， 宮西宏併，末田敬一，矢橋牧名，籔内俊毅"

Temporal evolution of pressure profiles for laser-induced cavitation bubble on the metal surface

金属表面激光诱导空化气泡压力分布的时间演化

• DOI: 10.1063/5.0131356
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hironaka Y.;Shigemori K.;Ozaki N.;Kurita T.;Kodama R.
• 通讯作者: Kodama R.

SACLAを用いた衝撃超高圧の研究

基于SACLA的冲击超高压研究

• 发表时间: 2023
• 作者: F. Minganti;I.I. Arkhipov;A. Miranowicz;F. Nori;尾崎 典雅
• 通讯作者: 尾崎 典雅

波形整形レーザーを用いた核融合プラズマの高密度圧縮

使用波形激光对聚变等离子体进行高密度压缩

• 发表时间: 2023
• 作者: 瀧澤 龍之介;長友 英夫;有川 安信;森田 大樹;敦 近原;前川 珠貴;築道 拓実;King Fai Farley Law;片桐 健登;尾崎 典雅;弘中 陽一郎;重森 啓介;藤域 淳平;安部 勇輝;羽原 英明;蔵満 康浩;城崎 知至;坂上 仁志;中井 光男;白神 宏之;兒玉 了祐;千徳 靖彦;藤岡 慎介
• 通讯作者: 藤岡 慎介

Shock compression experiment of ammonia borane using a power laser

氨硼烷的功率激光冲击压缩实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Iwamoto;Norimasa Ozaki;Takayosi Sano;Kento Katagiri;Souma Nitta;Genki Kamimura;Keita Nonaka;Daisuke Murayama;Ryosuke Kodama
• 通讯作者: Ryosuke Kodama