光散射谱学在地球内部物质弹性波速测量中的应用与展望

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。     

Influence of anisotropy on the electrical conductivity and diffusion coefficient of dry K-feldspar: Implications of the mechanism of conduction

The electrical conductivities of single-crystal K-feldspar along three different crystallographic directions are investigated by the Solartron-1260 Impedance/Gain-phase analyzer at 873 K–1223 K and 1.0 GPa–3.0 GPa in a frequency range of 10-1 Hz–106 Hz. The measured electrical conductivity along the ⊥ [001] axis direction decreases with increasing pressure, and the activation energy and activation volume of charge carriers are determined to be 1.04 ± 0.06 e V and 2.51 ± 0.19 cm~3/mole, respectively. The electrical conductivity of K-feldspar is highly anisotropic, and its value along the⊥ [001] axis is approximately three times higher than that along the ⊥ [100] axis. At 2.0 GPa, the diffusion coefficient of ionic potassium is obtained from the electrical conductivity data using the Nernst–Einstein equation. The measured electrical conductivity and calculated diffusion coefficient of potassium suggest that the main conduction mechanism is of ionic conduction, therefore the dominant charge carrier is transferred between normal lattice potassium positions and adjacent interstitial sites along the thermally activated electric field.     

阻挫诱导的亚铁磁性Heisenberg系统中的量子相变

利用密度矩阵重整化群(DMRG)方法研究磁性阻挫对一种S=1/2准一维反铁磁自旋链但却具有亚铁磁性的Heisenberg系统基态的影响.计算了单个晶胞的基态能、自旋关联函数以及自旋能隙.研究表明这种Heisenberg自旋系统的基态随着阻挫α的增强将从磁有序相变化到自旋无序相,并且伴随着自旋能隙的出现,量子相变点为α≈0.412.同时线形链上格点间自旋长程关联值的计算结果表明在磁有序区间体系的磁有序性质随着α的增强而减弱,阻挫在0≤α< 关键词： 准一维反铁磁自旋链 亚铁磁性 密度矩阵重整化群 自旋能隙     

一种等效于反铁磁海森伯混合自旋链的铁磁-反铁磁交替自旋链

利用严格对角化方法研究了一种自旋为1/2的铁磁-反铁磁交替自旋链的物理性质.计算了自旋关联函数、自旋z方向分量、自旋激发谱和磁化曲线等基本物理量,并将这些物理量和自旋为(1,1/2)的混合反铁磁自旋链对应的物理性质进行了比较.结果表明,当铁磁作用居于主导地位时,该模型的物理行为等效于混合自旋模型.因此,可以通过分析铁磁-反铁磁交替自旋链的物理性质研究混合自旋链的物理行为.     

微波萃取－SPE柱净化/气相色谱－质谱法测定固体废物中53种半挥发性有机物

采用微波辅助萃取技术,结合固相萃取（SPE）小柱净化,建立了固体废物中53种半挥发性有机物的气相色谱－质谱检测方法。通过优化前处理条件,选择以丙酮－正己烷（1∶1,体积比）为萃取剂,微波萃取温度为100 ℃,萃取时间为15 min,萃取液经硅酸镁固相萃取柱净化,DB－5MS（30 m × 0.25 μm × 0.25 mm）色谱柱分离,结合电子轰击电离源（EI）选择离子监测（SIM）模式,采用内标法进行定量检测。实验表明：53种半挥发性有机物在0.2 ~ 5.0 mg/L范围内线性良好,相关系数（r）均不小于0.998,对典型固体废物灰渣和生化污泥样品的检出限分别为0.002 ~ 0.015 mg/kg和0.004 ~ 0.027 mg/kg,定量下限分别为0.008 ~ 0.060 mg/kg和0.016 ~ 0.108 mg/kg。在0.5、1.0、2.0 mg/kg 3个加标水平下,灰渣样品的平均加标回收率为70.7% ~ 98.5%,相对标准偏差（RSD,n = 6）为1.7% ~ 14%;生化污泥样品的平均加标回收率为71.8% ~ 105%,RSD（n = 6）为1.2% ~ 15%。该方法快速准确、环保可靠、试剂用量少、检测效率高,可满足固体废物中53种半挥发性有机物的高通量检测要求。