Advanced high-temperature ultracentrifuge apparatus for mega-gravity materials science

超重力場下の物質科学研究のための高性能高温超遠心機

真下 茂; Huang, X.; 長壁 豊隆  ; 小野 正雄*  ; 西原 正通*; 伊原 博隆*; 末吉 正典*; 柴崎 康司*; 柴崎 司郎*; 毛利 信男*

Mashimo, Tsutomu; Huang, X.; Osakabe, Toyotaka; Ono, Masao*; Nishihara, Masamichi*; Ihara, Hirotaka*; Sueyoshi, Masanori*; Shibasaki, Koji*; Shibasaki, Shiro*; Mori, Nobuo*

新しい物質プロセス研究に用いるために、500C以上まで広い温度範囲で100万G以上の重力場を安定して発生させることができる超重力場発生装置が開発された。本装置はエアタービンモータ,セラミックスボールベアリング,ダンパ機構,径160mmまでのロータ,真空チャンバと加熱ユニットから構成される。回転速度と安定性を上げるために軸穴のないロータと二層構造のダンパーブッシングを採用している。試料の温度は輻射加熱によって制御される。これまでに、径70mmと80mmのチタン合金製ロータを用い、最大回転数17万rpm(変動: 0.05%)、最高試料温度200C(変動: 1C)以上、100時間の高温長時間運転に成功した。この時の最大重力場は100万G以上、エネルギーはこれまでの世界最高性能を持つ熊本大学装置と比べて1.9倍以上、試料容積は4倍以上であった。また、径70mmのロータを用いて最大19万rpmまでの短時間の回転試験にも成功し、最大重力場は120万G以上に達した。

An ultracentrifuge apparatus, which could generate an ultra-strong gravitational field of even 1,000,000 (1 million) G (1G = 9.8 m/s) in a wide temperature range up to 500C with high stability controls, was developed for new materials science research. The system consisted of an air turbine motor with ceramic ball bearings and dumper section, a sample rotor with an outer diameter up to 160 mm, a vacuum chamber and a heating system. The ultracentrifuge experiments using the 70 and 80 mm-diam rotors made of titanium alloy with rotational speeds of up to 170,000 rpm at temperatures of even over 200C for 100 hours with the ripples of 0.05% and 1 degree, respectively, were successfully performed, where the maximum gravitational field at sample was 1,000,000 G, and the potential energy and sample volume were larger than those of the Kumamoto University one (Rev. Sci. Instr. 67, 3170 (1996)) by 1.9 and 4 times, respectively.