最大で直径4.75 mmの飛翔体を秒速~9 km(設計上限値)まで加速できる, 本研究室の要となる装置です.

加速原理は玩具のエアガンと全く同じですが, 飛翔体速度が最速になるように突き詰めています.

プラスチック製のサボを使うと直径0.2–2.0 mmの常温で固体である任意の材質の飛翔体を加速可能です.

二段式「水素」とありますが, 状況に応じてヘリウムや窒素で飛翔体を加速することもあります.

Shimadzu, HyPer Vision–X (HPV–X) ※Link先はPDFです.

画素数は10万画素(250 x 400)しかありませんが, 現在市販されている中では世界で最高速のビデオカメラです. 最速で1,000万コマ毎秒の撮影が可能です. 高速度衝突現象の瞬間を観てみませんか？

よい画像を得るには照明も重要です. 当研究室ではカメラのシャッタ開閉と同期する単色レーザ光源(CAVITAR, CAVILUX), もしくはPanasonicのストロボ光源を用いて撮影を行っています.

参考文献

Kurosawa, K., Y. Nagaoka, H. Senshu, K. Wada, S. Hasegawa, S. Sugita, and T. Matsui (2015), Dynamics of hypervelocity jetting during oblique impacts of spherical projectiles investigated via ultrafast imaging, Journal of Geophysical Research: Planets, 120, 1237-1251. https://doi.org/10.1002/2014JE004730

Hamamatsu, C7700

波長, 時間, 光量の3次元データを取得することができます. 高速度衝突で発生する高温高圧プラズマの素性(化学組成, 温度, 電子数密度)を調べます.

現在組立中.

※装置の良い写真がなかったので, とれたデータの例を左に示します.

参考文献

Kurosawa, K., T. Kadono, S. Sugita, K. Shigemori, T. Sakaiya, Y. Hironaka, N. Ozaki, A. Shiroshita, Y. Cho, S. Tachibana, T. Vinci, S. Ohno, R. Kodama, and T. Matsui (2012), Shock-induced silicate vaporization: The role of electrons, Journal of Geophysical Research Planets, 117, E04007, https://doi.org/10.1029/2011JE004031

Pfeiffer Vacuum, QMG220

高速度衝突時に発生した気体の組成と量をその場で計測可能です. 二段式水素ガス衝撃銃に質量分析計が直接連結されている実験系は世界的にみても当研究室のみだと思います.

現在組立中.

参考文献

Kurosawa, K., R. Moriwaki, H. Yabuta, K. Ishibashi, G. Komatsu, and T. Matsui (2021), Ryugu’s observed volatile loss did not arise from impact heating alone, Communications Earth and Environment, 2, 146. https://doi.org/10.1038/s43247-021-00218-3

実験前後の試料の評価に使います. 上方8方からの照明の切り替えが可能になっています. CCDカメラはPCに接続されており, 観察と記録を容易に行うことができます. 専用のソフトウェアを使って, 深度方向の像合成や簡単な測距を行うこともできます.

偏光板とX-Y稼働部付き回転ステージを備えています. 実験試料を厚さ30 μmの薄片に加工し, 実験前後の鉱物結晶の様子の変化を観察します. 落射照明による反射像撮影も可能です. 実体顕微鏡と同様に上部のCCDカメラがPCに接続されており, 静止画や鉱物の消光の様子を捉えた動画を容易に記録することができます.

参考文献

Kurosawa, K., H. Ono, T. Niihara, T. Sakaiya, T. Kondo, N. Tomioka, T. Mikouchi, H. Genda, T. Matsuzaki, M. Kayama, M. Koike, Y. Sano, M. Murayama, W. Satake, T. Matsui (2022), Shock recovery with decaying compressive pulses: Shock effects in calcite (CaCO3) around the Hugoniot elastic limit, Journal of Geophysical Research Planets, e2021JE007133.  https://doi.org/10.1029/2021JE007133

最大で300 mm x 250 mm x 200 mmの造型が可能な3–D printerです. 実験治具や試料運搬時の専用保護ケースの製作を行ったりする際に使います. Dual headなので, 可溶性支持樹脂を用いて複雑な構造の製作も可能です.