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《光谱学与光谱分析》2015,(9)
高温高压下地球内部物质弹性波速的实验测量数据,可直接与地震波观测结果相结合,对地球内部的组成、状态和物质运移方式等进行反演,是了解地球深部信息的重要手段。在金刚石压砧(diamond anvil cell,DAC)中利用布里渊散射对矿物波速进行原位测量,是人们研究地球各圈层弹性性质的重要方法。随着DAC实验技术发展,一方面,可以获得模拟地球各圈层的极高温压条件;另一方面,DAC的光学特性使得各种光学分析和测试方法得到了广泛的应用。要获得高温高压下的弹性波速,首先需要对样品腔中的实验压力和加热温度进行精确的标定和测量;其次需对散射信号进行处理,通过布里渊散射频移,求出样品中的波速;最后结合X射线技术获得的晶格常数,可由固体弹性理论解出矿物的各弹性参数。重点介绍了布里渊散射和拉曼散射等光谱学方法在弹性波速实验研究中的应用,阐述了它们在波速测量、压力和温度标定等方面的基本原理和研究进展。分析了两种光谱学定压方法(荧光光谱压标和拉曼光谱压标)的定压方式和适用范围,以及两种主要的光谱学温标(黑体辐射温标和拉曼光谱温标)在温度测量中的应用。最后,回顾了基于光谱学测量建立起来的布里渊散射系统对下地幔主要矿物(钙钛矿、方镁铁矿、斯石英等)弹性波速测量取得的新成果,深入讨论了它们的地球物理意义,并对其未来的发展进行了展望。 相似文献
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在高压实验科学中, 各类宝石压腔是最为常见的高压设备之一, 其样品腔中压力的精确标定是实验的关键. 目前, 人们主要通过加入红宝石等压标物质来进行定压, 但压标物质的加入会增加实验的装样难度, 改变样品腔中的物理化学环境, 甚至直接与实验样品发生反应, 从而对实验结果产生影响. 在0–6.3 GPa和300–573 K下, 利用共聚焦拉曼显微镜, 根据白宝石压砧砧面的ν12 拉曼频移与温度和压力的变化关系, 建立了一套适用于高温高压水热体系的无压标白宝石压腔系统. 实验结果表明: 白宝石砧面的ν12 峰随着压力的升高发生线性蓝移, 而随着温度升高则发生线性红移, 且温度和压力对拉曼频移的影响存在耦合效应. 利用本实验结果, 可在高温高压下根据白宝石砧面的拉曼频移计算出样品腔的压力P=(Δλ-0.01913×ΔT)/(1.9158-0.00105×ΔT), 在物理学、材料学和地球科学等领域具有重要应用. 相似文献
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YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室的压力标定 总被引:2,自引:0,他引:2
在温度为389~1 245 ℃和砧面压力为1.0~5.0 GPa的条件下,利用金属高压熔融标定法,采用Cu、Al、Zn和Pb四种金属,对YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室内的实际压力进行了标定。通过对由四种金属所获得的标定结果的多项式三维模拟,获得了以叶蜡石为外传压介质、氧化铝为内传压介质的情况下,由砧面压力和样品室温度估算样品室内实际压力的定量表达式。该结果可为今后该设备上类似实验组装中样品腔内实际压力的估算提供方便准确的压力标。 相似文献
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高温高压下物质的相变研究是十分重要的课题.精确地了解高压腔内的压力和温度是非常重要的。目前,常温下的压力定标工作已经做得很多.由于高温下传压介质的力学性质的变化,常温下标定的压力值已不适用于高温情况,高温下压腔内的压力得重新标定.有人采用高温高压X射线技术进行标定;也有人建议用Au,Ag,Cu和Pb等元素的熔化曲线来标定[1].但是这些通常是困难的.我们采用高压差热分析技术,研究了Pb的熔化曲线,并讨论了常温下标定的压力值用于高温时在不同高压装置中所引起的误差. 一、高压差热分析装置 同常压差热分析一样,高压差热分析装置也… 相似文献
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本文用测定铅的熔化曲线的方法来研究高温下活塞-圆筒容器中叶蜡石介质的摩擦损耗。发现叶蜡石在高温高压条件下,其不对称摩擦明显增高,因此不能应用常温下的压力定点方法标定压力。这些不对称摩擦很可能来源于叶蜡石在高温和常温状态下具有的较为悬殊的力学性能差别,从而导致了样品组装内部高温区与外层低温区之间负的差载效应。研究认为,叶蜡石具有价廉和易加工等优点,其摩擦在高温下也可大幅度下降。如果对由于压室温度不均匀而带来的不对称摩擦作适当修正,它仍然可以作为该类容器中高温高压物性测量的较为理想的传压介质。 相似文献
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利用金刚石压腔同步辐射X射线就位衍射技术,在室温、最高压力达13 GPa条件下,对采自云南个旧锡矿的天然锡石做了X衍射测量。结果表明,在实验压力范围内锡石未发生相变,其晶胞参数随压力增大而逐渐减小。与前人合成锡石实验结果相比,本次实验测定的晶胞参数偏大。由Birch状态方程对实验结果p-V进行最小二乘法拟合,得出锡石的KT(0)=228 GPa。分析认为,在天然矿物晶体中,Zr对Sn的类质同象置换是晶胞参数偏大的主要原因。 相似文献
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《高压物理学报》2015,(2)
在金刚石压腔和大腔体压机等高压设备上进行高温高压实验时,出于压力测量、激光加温、降低矿物生长速率等目的,通常在所研究的体系中添加Pt、Au、Fe等金属。添加这些金属所必需满足的一个前提条件是,它们不与研究体系发生化学反应,这一点往往受到研究者的重视;然而,这些金属添加物是否会影响化学反应速率却往往被忽视。以刚玉(Al2O3)和柯石英(SiO2)在高温高压条件下合成蓝晶石(Al2SiO5)的反应为研究对象,通过在实验中添加不同含量的Pt粉末,研究添加Pt粉末对该反应的影响。结果表明:Pt粉末的加入会促进合成反应的进行,而且Pt粉末含量越多,其促进作用越明显。研究结果可为解读相关高温高压实验结果提供重要依据。 相似文献
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采用氩气作传压介质测得的状态方程数据,在高压区,与酒精溶液作传压介质的情况极为不同。因此,对于高弹性模量材料,使用酒精溶液,不能有效地工作到超过20 GPa的范围。本文也比较了氩气压强规的使用情况。 相似文献
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High pressure and high temperature quench experiments on f -MnO 2 , Mn 2 O 3 and sol gel derived manganese oxides have been carried out to identify any new phases to which the materials may transform under high pressure and high temperature conditions. Results of ESR, DTA and TGA investigations on sol gel derived manganese oxide have shown it to be hausmannite Mn 3 O 4 , instead of n -Mn 2 O 3 as reported earlier in the literature. The sol gel derived manganese oxide transforms to n -Mn 2 O 3 when heated above 700°C. Sol gel derived Mn 3 O 4 , when quenched from 5 GPa and temperature range 800-1200°C, gives a mixture of Mn 3 O 4 (hausmannite) and a phase having CaMn 2 O 4 (marokite)-type structure. f -MnO 2 undergoes partial amorphization when pressure-quenched from 8 GPa at room temperature. The high pressure and high temperature quench experiments up to 5 GPa and 700°C showed that the decomposition temperature of f -MnO 2 increases with pressure. The new phase reported by Liu (1976) from diamond-anvil cell (DAC) experiments on pyrolusite MnO 2 is identified to be a low-density polymorph f -MnO 2 . This unusual result of formation of low-density f -MnO 2 , having an open structure at high pressure and high temperature, is probably due to quenching of a non-equilibrium phase in Liu's (1976) laser-heated DAC experiment. 相似文献
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硼在高压下具有复杂的结构和多样的物理性质,对其结构和性质的深入研究具有很重要的意义,一直引起理论和实验研究领域的关注。高压下进行电学性质测量是获得物质物理性质的有效手段,利用集成在金刚石对顶砧上的微电路,在高压下和两个不同温度范围内对β相硼进行了电导率测量,分析了导电机制随压力的变化规律。在0~28.1 GPa范围内,β相硼的电导率随着压力的增大是逐渐增大的,卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,是一个不可逆的变化过程;由室温到423 K的范围内,β硼的电导率随着温度的不断增加有明显的上升趋势,并且随着压力的升高,电导率变化逐渐加快。此外,对样品在14.5 GPa和18.6 GPa压力下,用溅射到金刚石对顶砧上的氧化铝薄膜做绝热层,对样品进行了激光加热实验,最高温度达到2 224 K,电导率随着温度的上升而增大,结果显示,β相硼的电学特征仍然属于半导体的特征范围内。 相似文献
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在北京同步辐射装置(BSRF)高压站对采自于河北大麻坪的天然顽火辉石,在室温高压(0~31.64 GPa)下,利用金刚石压腔装置(DAC),进行了能量色散X射线粉末衍射(EDXD)原位测量,得到了顽火辉石在不同压力下的衍射图谱,并利用UnitCell软件进行解谱,获得了其晶胞参数a、b、c和晶胞体积V及其随压力的变化,最后利用Murnaghan等温方程得到了天然顽火辉石的体积模量KT(0)=172 GPa、压缩系数及p-V状态方程,发现沿a、b、c三方向的压缩系数存在明显的各向异性,结果与斜方辉石的弹性波速各向异性完全一致。 相似文献
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Pressure-induced structural changes in solid krypton (Kr) and xenon (Xe) have been studied using angle dispersive X-ray diffraction in a diamond-anvil cell (DAC) up to 50 GPa. The analysis of the results shows that in solid Kr (Xe) the phase transition from fcc to hcp starts below 3.2 GPa (1.5 GPa). Albeit the hcp/fcc ratio increases under pressure, both phases coexist up to the highest pressure reached in this study. Room temperature (RT) equations of state (EOS) are determined. 相似文献
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In our previous paper [1] a high pressure technique for monitoring pressure up to 700 MPa and temperature from m 40 °C to +100 °C in several pressure vessels simultaneously was reported. This technique, applied in Unipress High Pressure Multivessel Apparatus for studies of biological materials, revealed some limitations. In this paper we propose a new solution which allows to overcome them. In this solution two different pressure media are used, separated from each other: one suitable for biological studies and the other proper for electric sensors. A new integrated pressure/temperature probe is presented in which manganin pressure gauge is confined in a metal bellows separating the two pressure transmitting media. The bellows can be easily assembled or disassembled, allowing promptly to refill pressure medium or to replace the pressure gauge. Temperature is measured by constantan/copper thermocouple. The probe is linked to data acquisition system. Taking into account temperature dependence of the manganin pressure gauge, simultaneous measurements of the resistance of pressure gauge and thermocouple voltage allow to compute pressure at any temperature. The new probe is integrated with the bottom closure of the pressure vessel which also incorporates capillary inlet. Such a design leaves free access from the top of the vessel, allowing easy mounting the studied samples as well as other additional probes. 相似文献
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We have developed a spectroscopic method for measuring proton diffusion process in ice at high pressure and temperature using a diamond anvil cell (DAC). It enables us to determine the self diffusion constant of proton (deuteron) from infrared reflection spectra collected as a function of time for a H 2 O/D 2 O ice bilayer prepared and pressurized in the DAC. A preliminary experiment for ice VII at 14 GPa and 400 K provided a diffusion constant D=1.2\times1^{-15} m 2 /s. This was the first measurement of the proton diffusion in pure ice. 相似文献
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猛炸药爆轰产物的状态可以用两相的强排斥-平动物态方程(简称为两相的排平物态方程)很好地描述。以爆轰产物分两段的等熵曲线为参考曲线的两相的排平(k, γ)物态方程,已经用于爆轰参数和强爆轰参数的理论估算,所得理论值与实验值符合得很好。为了更方便地估算爆温,有必要给出描述分子间相互作用的比内能项与压力项(分别简称为冷比内能与冷压)。参照描述分子间相互作用的Morse势和Mie势的排斥项,给出了带待定参数A、m、n和l的冷比能项和冷压项,这样的物态方程被称为两相的排平(A, m, n, l)物态方程。用TNT的{D, ρ0}实验数据组,确定了两相的排平(A, m, n, l)物态方程的参数n=1和l=1/3,因此,可将其简称为两相的排平(A, m)物态方程。它适用于所有的猛炸药的爆轰产物。用硝基甲烷的强爆轰参数{p, D, T}实验数据组对其所做的检验表明,两相的排平(A, m)物态方程是恰当的爆轰产物物态方程。 相似文献