高圧下のメルトの粘性測定
Inquiry number
SOL-0000001285
Beamline
BL04B1 (High Temperature and High Pressure Research)
Scientific keywords
| A. Sample category | inorganic material, research on method, instrumentation |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | metal, alloy, insulator, ceramics, liquid, melt |
| C. Technique | X-ray transmission, absorption and its secondary process |
| D. Technique (detail) | |
| E. Particular condition | high pressure (press), tensile loading, high-T (> 500 C), time-resolved (µs) |
| F. Photon energy | X-ray (> 40 keV) |
| G. Target information | chemical bonding, structural change, morphology |
Industrial keywords
| level 1---Application area | industrial material, others |
|---|---|
| level 2---Target | |
| level 3---Target (detail) | |
| level 4---Obtainable information | structure of non-crystalline material |
| level 5---Technique | imaging |
Classification
A60.20 environment, A80.20 metal ・material, A80.30 inorganic material
Body text
高圧下の液体の粘性は、液体中に球を落として速度を計測し、ストークス式を使って見積もる落球法によって求めることができます。放射光によるX線ラジオグラフィー法は、球が落下する過程を直接観察することができるので、精度の良い粘性を決めることが可能です。図は、SPEED-1500を使って高温高圧下でNaAlSi3O8メルト中に白金の球を落下させたときの様子です。高速度、高分解能のCCDカメラを用いることによって、非常に短い撮影時間でも（1/30秒）、白金球とメルトとの間のコントラストが十分な画像を得ることができます。X線ラジオグラフィーを使った高圧粘性測定法は大変精度が良く、マグマや外核メルトなどの地球内部のさまざまなメルトの粘性測定に非常に有効です。
図 高温高圧下でNaAlSi3O8メルト中に落下する白金球の画像（1700℃、4.2 GPa)
[ K. Funakoshi, A. Suzuki and H. Terasaki, Journal of Physics :Condensed Matter 14, 11343-11347 (2002), Fig. 3,
©2002 Institute of Physics and IOP Publishing, Ltd. ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
J. Phys. :Condens. Matter, 14, 11343(2002)
Figure No.
3
Technique
大容量高圧プレス装置には高分解能CCDカメラが装備され、高温高圧下の試料のマクロな変形の様子をX線ラジオグラフィー法を使って見ることができます（図１）。このX線ラジオグラフィー法は、単に試料に当てるX線の位置を決めるだけでなく、高圧下での試料の変形や融解などの動きを観察するための新しい技術に利用できます。図１に示すように、偏向電磁石からの白色X線は、アンビルの隙間を透過して試料セルに照射され、試料の画像は蛍光板によって映し出されます。その後、画像は増幅され、高分解能CCカメラで検出されます。試料画像はリアルタイムでコンピューターに取り込まれ、保存されます。最近、高倍率レンズと高速度CCDカメラを組み合わせることによって、画像を4ミクロン/ピクセルの分解能でかつ、1/125秒間隔で取り込むことのできる新しいX線ラジオグラフィーシステムが導入されました（図2）。この高速X線ラジオグラフィーシステムは、落球法を用いた高圧下のメルトの粘性実験に利用されています。
図1. 大容量高圧プレス装置を用いたX線ラジオグラフィーシステムの概略図
図2. 高倍率レンズと高速度CCDカメラによる新型X線ラジオグラフィーシステム
Source of the figure
Beamline Report
Page
16
Required time for experimental setup
1 day(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| SPEED-1500 | 高温高圧実験 | 2500 K、30 GPa |
References
| Document name |
|---|
| J. Phys. :Condes. Matter, 14, 11343(2002) |
Related experimental techniques
Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
Middle
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
Two-three shifts