High-temperature neutron diffraction experiment above 15 GPa using MA6-8

MA6-8を用いた15 GPaを超える圧力での高温下中性子実験

佐野 亜沙美   ; 服部 高典   ; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*

Sano, Asami; Hattori, Takanori; Funakoshi, Kenichi*; Abe, Jun*; Machida, Shinichi*

中性子回折実験は高圧下における構造解析において、軽元素の位置など、X線にはない重要な情報を与えてくれる重要なツールである。しかし10GPaを超えた圧力での高温実験は、中性子実験に充分な試料サイズの確保と、高温発生に必要な断熱の確保という相反する要請のためにこれまで成功していなかった。この問題を解決するために、今回、8つの2段目アンビルにより試料を加圧する6-8式加圧を中性子回折実験に初めて適用した。実験はJ-PARC MLF内のPLANETに導入されたマルチアンビルプレスを用いて行った。NaClを内部標準物質として用いた試験では、16GPaの圧力発生を確認した。また珪灰石を出発物質として用いた実験では、16GPaで1100Cでの3時間の加熱後、CaSiOペロブスカイトの合成を確認した。本結果はMA6-8の高温高圧中性子回折実験における有用性を示したものであるといえる。

Neutron diffraction provides us unique information in the investigation of the structure of materials under high-pressure. However, high-temperature experiments above 10 GPa have not been successful so far because of the conflicting requirements of a sample volume and a sufficient thermal insulation in an internal heater assembly. To overcome this difficulty and extend the accessible PT range, we applied a 6-8 type multi-anvil assembly (MA6-8) to a neutron diffraction experiment. The experiments were conducted using the 6-axis multi-anvil press in the high- pressure neutron diffractometer PLANET. A test with NaCl as an internal pressure standard shows that the pressure reaches to 16 GPa. We also observed the synthesis of CaSiO perovskite from the starting material of wollastonite after the heating at 1100 C at 16 GPa for 3 hours. The results demonstrate the potential utility of the MA6-8 to high temperature experiments.