高温高圧下中性子回折実験のための6軸型マルチアンビルプレス

6-rams press for neutron diffraction experiment

佐野 亜沙美   ; 服部 高典   ; 有馬 寛*; 山田 明寛*; 後藤 弘匡*; 岡田 卓*; 八木 健彦*

Sano, Asami; Hattori, Takanori; Arima, Hiroshi*; Yamada, Akihiro*; Goto, Hirotada*; Okada, Taku*; Yagi, Takehiko*

BL11"PLANET"では、高温高圧下における中性子散乱実験によって、地球の上部マントルを構成する鉱物や岩石中で水素が果たす役割を明らかにすることを目指している。中性子実験が可能な大きな試料体積を稼ぎながら安定した加熱を行うために、高圧発生装置として6軸型マルチアンビルプレスが導入された。この装置は上下及び水平面内に配した6つの油圧ラムを、独立のプランジャーポンプにより精密に同期制御して、中心に置かれた試料体を加圧する高圧発生装置である。試運転の結果、実験中の各アンビルのストロークの差は数ミクロン以下に抑えられており、プランジャーポンプを用いた加圧制御に問題がないことが確認された。また金属ブロックを用いた加圧試験を行い回収後の面間隔を測定した結果、その差は最大60ミクロン程度で、高圧実験に必要とされる加圧精度を満たしている。電気抵抗の測定によりBiの相転移を検出する圧力定点法による試験では、2段目アンビルの先端サイズ10mmを用いた場合1軸あたり1390kN、7mmの場合は644kNにおいて7.7GPaの圧力発生を確認した。これらのアンビルを用いた場合、外径3mm高さ3mmの試料容積を稼ぐことが可能となる。

Hydrogen is considered to play an important role in the deep mantle since it has a significant effect on the physical properties of minerals and rocks. Beamline "PLANET" at BL11, MLF in J-PARC is aimed at investigating hydrogen in minerals and rocks in the earth's interior. To generate high pressure and high temperature conditions, 6-rams multi-anvil press is installed in BL11. The press consists from six hydraulic rams mounted on a flame with maximum load of 500-ton in each ram. Each ram is controlled independently by six plunger pumps so as to retain the deviation of the anvil stroke within 10 micron. During the experiment, divergence of bottom anvil stroke and other 5 anvils stroke are in the range of 1 micron, suggesting that each ram is controlled successfully by independent plunger pump. Generated pressure was determined by resistance measurement experiment of Bi. Bi III-V transition at 7.7 GPa was detected at 1390 kN /1 ram for TEL10, 644 kN /1 ram for TEL 7 6-6 anvil.