高圧物理入門的なやつ

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　　　　　　　　　　 ＼＼　　　　　　　　　　　　　 と 、　　o　　どない？
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温度によって相転移（固体から液体、気体などへの変化や磁気転移）が起こることはみなさんもご存知かと思います

他にも磁場や圧力によって相転移が起こることがあります


磁場をかけるには磁石を使えばいいのですが、圧力となるとなかなか想像し辛いかもしれません

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高圧実験には様々な圧力発生装置が用いられますが、、

静的には最高の圧力を発生できるダイヤモンドアンビルセル(Diamond anvil cell, DAC)についてご紹介したいと思います


構造は意外に単純です

銅ベリリウムの台座にブリルアンカットされたダイヤモンドを固定し、互いに押し付けるようにします


ダイヤの間にガスケットとして穴を開けた金属板（SUS、リン青銅、インコネルなど）をいれて、

穴の中に圧力媒体（フロリナートやダフネオイル、NaCl等）を入れることによって静水圧がかかるようにします


DACの構造
ttps://i.imgur.com/8STJQAp.png
ウィキペディアより

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到達圧力はキュレット面（カットで狭まった面）が小さいほど大きくなります


キュレット面の直径が1mm程度のもので数十GPa(1 GPaが１万気圧)程度まで、

キュレット面を更に小さくなるように加工した超高圧用のものだと数百GPa程度までかけることが出来ます


なにより素晴らしいのはダイヤモンドはレーザー光やX線、γ線がある程度通るということです！


手のひらに乗るような小さな装置で超高圧が達成できるため、

低温用クライオスタットや超伝導マグネットやXRD、レーザーなどの装置と組み合わせて、様々な測定が可能となったわけです


直径30mm, 長さ30mmの小型DAC
ttps://i.imgur.com/XMFdX3c.jpg
写真は産業技術総合研究所 物質計測標準研究部門　
材料構造・物性研究グループ 山脇先生のホームページより

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　　　　　　　　　｀丶､:注 :レーザーです　　 ⌒＞ ´　　 xi〔二ﾆ=-　　 _ﾌー‐'／| 凵:|￣　V∧　-=ﾆ〕iト　　 ＼二ﾆ=-
　　　　　　　　　　　　`ヽ､　　:　:　:　.　　⌒＞ ´　　,xi〔二ﾆ=- 　 　 ／ ＼_／⌒∨__:|　　 /＼＼　　-=ﾆ二≧=二ﾆ=-
　　　　　　　　　　　　　　 `ヽ､　　:　⌒＞ ´　　,xi〔二ﾆ=-　　　　ヘ{⌒}／〉　　　 ￣ レヘ　　 ＼〉￣＼二ﾆ=-
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圧力の測定には色々な方法がありますが、一番手軽に用いられるのはルビー蛍光法です

試料スペースにルビーを入れておき、レーザーを入射するとR線という強い蛍光が観測できます

R線は加圧に伴い長波長側へシフトするので、圧力がわかるというわけです


磁化率測定の場合は錫の超伝導転移温度の圧力依存性を用いる場合もあります



より詳細な式が知りたい方は先述の山脇先生のホームページを見てください
ttps://staff.aist.go.jp/h.yamawaki/pressure.html

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　　　　　　　 (；`・ω・）　　｡･ﾟ･⌒） DAC作るよ！！
　　　　　　　 /　　 ｏ━ヽニニフ))
　　　　　　　 しー-Ｊ

　　　　　　　　　　　　　　 アッ！　｡･ﾟ･
　　　　　　　　∧,,∧ て　　　　　｡･ﾟ･｡･ﾟ･
　　　　　　　 (； ´ﾟωﾟ）て　　　／／
　　　　　　　 /　　 ｏ━ヽニニフ
　　　　　　　 しー-Ｊ　　 　彡

　　　　　　　　　　 ∧,,∧　　　　ｼｮﾎﾞｰﾝ
　　　　　　　　　 （ ´・ω・）
　　　　　　　　 c(,＿Ｕ_Ｕ　　　　　　･ﾟ･｡･ ﾟ･｡･ﾟ･ ｡･ﾟ･
　　　　　　　　　　　 ━ヽニニフ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 よしバレてない
　　　　　　　　　　　　　ｸﾙｯ　∧,,∧
　　　　　　　　　　　　　　　ﾐ（・ω・´ ）つ　ｻｯｻ
　　　　　　　　　　　　　　　c( Ｕ･ ﾟＵ｡彡･ ｡･ﾟ･
　　　　　　　 ━ヽニニフ


DACに用いられるダイヤは主に天然のもので、１つあたり20万ぐらいでしょうか　（学生の頃に聞いた話です）

組んでる途中に落として青くなったのが懐かしいですね　（無事見つかりましたよ勿論）


ダイヤ同士をぶつけて割ったりしない限り再利用できるんですが、

超高圧用のものは圧力を抜くと割れるのでダイヤを使い捨てにすることに…


近年話題になっている超高圧化での水素化物超伝導体の実験は大変だとか

そこらへんの話はまたの機会にしましょうか


以上、ご清聴ありがとうございました