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Small spherical samples of BaFe12O19 were fully melted in O2 gas flow with an aero-acoustic-levitator device and subsequently rapid cooled by splat quenching. For samples heated above the liquidus, the microstructure and XRD observations suggested the formation of the amorphous phase with small amount of Fe2O3. The sample undercooled below liquidus temperature and splat-quenched at a temperature below the peritectic temperature show a microcrystalline microstructure of the BaFe12O19 phase, that was confirmed by XRD. This indicates that the BaFe12O19 phase was solidified directly from the undercooled melt.

The structure of undercooling liquid state is one of the important subjects of materials science. The levitation techniques are powerful tools for the investigation of undercooled liquids. In this research, we developed the electrostatic levitation furnace for the liquid structure analysis due to the neutron and x-ray diffraction methods. The apparatus was tested by using a synchrotron radiation facility, a laboratory X-ray source and a reactor. The structures of several kinds of materials were investigated and the liquid structures can be measured with high precision., X線・中性子散乱法と静電浮遊炉を組み合わせることにより、超高温や過冷却液体の構造を精密に測定することが可能である。本研究は、シリコンやジルコニウムなど高温金属液体の液体構造を測定するために、構造解析用の静電浮遊炉を新たに開発し、高輝度放射光および中性子線を用いた散乱実験を試みた。実験の結果、これらの液体の静的構造因子(過冷却液体状態を含む)を高精度に測定することができた。, JAXA Research and Development Report, 宇宙航空研究開発機構研究開発報告

国際宇宙ステーションロシアサービスモジュール利用微小粒子捕獲実験および材料曝露実験(SM/MPAC&SEED)の2回の回収エアロジェルの1次評価概要については、北澤ら、Neish et al.において報告されている。本発表では、我々は第2回回収のエアロジェルに観察された顕著な試料捕獲トラックのひとつから捕獲された粒子の詳細分析について報告する。実際に大気圏外において曝露を行ったエアロジェルから捕獲粒子を取り出して分析を行った研究は、最近までMirに搭載したエアロジェルから捕獲粒子を取り出して分析した例(Hoerz et al., 2000)などわずかであった。しかし、Stardust探査機に搭載したエアロジェルで捕獲した研究例が今後爆発的に増加すると考えられる。この場合、捕獲粒子に各種非破壊分析を行うのでは、捕獲粒子について誤った結論を導く可能性があるため、エアロジェルから粒子を取り出しての分析は重要である。, JAXA Special Publication, 宇宙航空研究開発機構特別資料

微小重力下で化合物半導体薄膜を結晶成長することにより、地上で結晶成長を行う時と比較して、熱対流、偏析、静圧が無いなどの特徴があり、地上では転位密度が低い結晶が得られにくい半導体においても、微小重力下では良好な結晶が得られる可能性がある。また、気相法によるエピタキシャル成長の結晶成長機構を解明する手段としても有用である。本研究ではシリコン基板上に格子定数の異なる化合物半導体を微小重力下で結晶成長し、微小重力の影響を実験的に明らかにし、結晶成長機構、結晶欠陥発生機構の解明を行い、高品質の結晶を得ることを目的とする。実際の実験では、微小重力下でInP/GaPやInN/GaN多層膜を結晶成長するための予備調査、地上での予備実験を行う。, NASDA Special Publication, 宇宙開発事業団特別報告

微少重力下での高品質高温超伝導体単結晶の育成を目指し、地上実験として酸化物高温超伝導体単結晶の育成技術を確立すること、そして、単結晶性の評価を行い、宇宙空間での高温超伝導体を用いた新たな応用を探ることが本研究の目的である。本研究においては帯溶融法を用いた酸化物高温超伝導体単結晶育成技術を確立し、直径約6mm、長さ60mm以上の単結晶育成が可能となった。高温超伝導体単結晶の育成には成長速度が遅く長時間を必要とすること、そして、育成の制御の点で熟練した技術を要することなどの点から微少重力下での育成には多くの問題が残った。しかしながら、作成された単結晶の物性を評価することにより高温超伝導体が有する固有の性質のいくつかが明かとなった。特に、宇宙からの地球環境をモニターする高周波の検出器への応用として、高温超伝導体の利用が可能であることが分かった。, NASDA Special Publication, 宇宙開発事業団特別報告

JAXA Special Publication, 宇宙航空研究開発機構特別資料

The melt of Fe-66.7 percent Si ejected into a drop tube was undercooled and solidified during the free fall. The microstructures of the spherical samples with various diameters that accumulated at the bottom of the drop tube were observed and analyzed by scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD) and differential thermal analysis (DTA). The microstructure of the sample, the diameter of which is from 600 micrometer to 1,000 micrometer, consisted of the pro-eutectic primary Fe2Si5(alpha) phase and the subsequent eutectic phase of alpha and FeSi(epsilon), though the epsilon phase has to grow as the pro-eutectic primary phase according to the phase diagram. In the samples with diameters smaller than 600 micrometer, however, consisted the microstructure of small epsilon phase and fine eutectic. The fine eutectic in the sample with the diameter smaller than 600 micrometer can be easily transformed to a single phase of FeSi2(beta) by short time annealing such as for 10 minutes at 1,100 K, that is 100 times shorter than the value reported previously in the unidirectionally solidified sample.

An electrostatic levitator was developed for the structural analysis of high-temperature and undercooled liquids by X-ray diffraction. The apparatus can be used to investigate the structure of metallic, semiconductor, and ceramic liquids. Samples of zirconium, silicon, and alumina in their liquid phases could be kept levitated for more than one hour with this apparatus. This was sufficiently long to perform a detailed analysis of the liquid structure by X-ray diffraction techniques., JAXA Research and Development Report, 宇宙航空研究開発機構研究開発報告

The giant magnetostrictive materials (GMM) such as TbFe2, SmFe2 and Terfenol-D have been widely studied because of high magnetostrictions at room temperature. An improvement of the magnetostrictive properties may induce wider application fields of electric-mechanical energy conversion. In this study, magnetic properties of TbFe2 alloys solidified under microgravity (micro G) conditions obtained by drop tube systems were investigated. The magnetic characteristics of TbFe2 giant magnetostrictive alloy were found to be influenced by the solidification rate.

Dynamic structures of liquid germanium at the temperature of 1253 K were investigated by a long-time (66 ps) first-principles molecular-dynamics simulation. The calculated structure factor is in good agreement with the results of the neutron and x-ray diffraction experiments. It is found that an atom diffuses quickly not only when its coordination number becomes smaller but also when surrounding atoms are moving together to almost the same direction. Moreover it was found out that each atom migrates staying in a group of several neighboring atoms for 0.3-0.5 ps. The calculated dynamic structure factors and the dispersion relation are in excellent agreement with the result of the recent x-ray inelastic scattering experiment.

ガス中蒸発法によりAl-Cu-Fe系準結晶微粒子を通常重力下および微少重力下で作製した。微粒子の平均粒径は、ガス圧力、蒸発源からの距離の増加とともに増加した。X線回折ピークから見積もった準結晶相の比率は、熱処理前の微粒子については、通常重力下および微少重力下ともにほぼ同じ値で、ガス圧力、捕集位置には依存していなかった。熱処理を施すと、通常重力下で得られた微粒子では、粒径の小さい粒子で準結晶の比率が低くなり、粒径の増加とともにその比率が増加した。熱処理前の準結晶相は準安定であり、また、小さい粒子では組成にむらがあり、粒径の増加とともに組成が均一化しているものと考えられる。微少重力下で得られた粒子では、熱処理によって準結晶相の比率は減少し、粒径依存性は見られなかった。微少重力下では対流が存在しないため、異なった時期に生成した微粒子同士の衝突が起こらないことが原因と考えられる。, NASDA Special Publication, 宇宙開発事業団特別報告

Applying a combined analytical method specialized for cosmic-dust research, we have characterized mineralogy of individual mineral particles in 2A and 2B powder test samples that were prepared for the second analysis competition of the Hayabusa mission. Thirty-eight mineral particles mostly less than 300 micrometer in diameter and ten fine-grained mineral aggregates less than 200 micrometer in diameter were picked out from the test samples. Individual samples were X-rayed using synchrotron radiation to have powder X-ray diffraction patterns for identification of constituent minerals. The relative abundances of major constituent minerals in individual samples were determined by applying the Rietveld refinement to diffraction patterns. The X-rayed samples were polished and analyzed by a Scanning Electron Microscope (SEM) for imaging and an Electron-Probe MicroAnalyzer (EPMA) for quantitative concentrations of thirteen elements. Finally, ten selected samples were thinned by ultramicrotomy, argon ion bombardment, or Focused Ion Beam (FIB) method for detailed mineralogical characterization by Transmission Electron Microscopy (TEM). Small plagioclase compositions are determined by Analytical Electron Microscopy (AEM) using a cold sample stage. The bulk mineralogy, chemical composition, and nano-scale textures were all obtained from a single small particles less than 300 micrometer and the total mass of each test sample we used for the present study was only 100 microgram. Therefore, we can accomplish complete mineral characterization using very small quantity of regolith materials of the asteroid Itokawa, when the initial analysis of the returned samples is undertaken. The results showed that 2A powder sample consists mainly of olivine (Fa(sub 15.1+/-0.6) on an average), low-Ca pyroxene (Fs(sub 13.9+/-0.7) on an average), plagioclase, troilite, and kamacite with minor amounts of high-Ca pyroxene, taenite, chromite, Ca-phosphate, and alkali feldspar. The compositions and c, JAXA Special Publication, 宇宙航空研究開発機構特別資料

約70年間海中にあった防波堤ケーソン壁の鉄筋コンクリートを採取し、中の鉄筋の腐食を調べた。観察およびX線回折による検討の結果、Magnetiteを主成分とする黒錆の均一腐食のほか、GoethiteやAkaganiteの黄褐色錆が鉄筋表面積の約15%存在する程度で、鉄筋の腐食重量減少率も1%程度であった。腐食に関わるコンクリート中の塩化物イオン含有量は6kg/m^3と多かったが、中性化は殆ど進行しておらず、コンクリートのpH値は表面でも11以上あり減少は少なく、表面から50mm深さでは12以上であった。