制作高压压砧的新材料--碳化硅宝石

 介绍了碳化硅的一些背景资料,以及人工合成碳化硅宝石的基本原理,说明了碳化硅宝石的主要物理性质。并对碳化硅宝石作为金刚石的替代品,制作成的碳化硅压腔在完成超高压高温实验方面的优势和应用前景进行了评述。     

天然绿帘石原位高压同步辐射X射线衍射研究

在金刚石压腔高压装置(DAC)上采用同步辐射角度色散X射线衍射技术,在室温、最高压力9.16GPa条件下,对天然绿帘石进行了状态方程研究。在实验压力范围内,未观察到绿帘石发生相变。通过Birch-Murnaghan状态方程,对所获得的实验数据进行了状态方程拟合,获得了天然绿帘石的体弹模量值为116(7)GPa,体弹模量的压力导数值为7.8(8),若将体弹模量的压力导数值固定为4,获得绿帘石的体弹模量值为132(4)GPa。另外,绿帘石存在较为明显的轴向压缩各向异性:c轴方向压缩系数最大,b轴方向压缩系数最小,说明天然绿帘石在c轴方向更易于压缩,而b轴方向最抗压。     

碳化硅压腔和高压下的中子衍射

使用宝石级碳化硅晶体作为压砧材料，成功研制出了碳化硅压腔（MAC），并应用全景式MAC进行了高压下物质的中子衍射实验研究。结果表明，MAC是一种既能产生高的压力又具有大的高压样品室的装置，特别适合于高压下的中子衍射研究。     

2.0~5.5 GPa压力下合成的SiO2玻璃

 在温度为355～445 ℃、压力为2.0～5.5 GPa条件下，用光谱纯SiO₂合成了一系列SiO₂玻璃，它们的红外光谱谱带特征与高密度石英玻璃相似。SiO₂玻璃和高密度石英玻璃的折光率与压力的对数之间呈线性关系。SiO₂玻璃中含有少量的水，并且以OH^-离子的形式存在。可能正是由于少量的水对SiO₂的非晶化起了重要作用。     

Phase Transition and EOS of Marmatite （Zn0.76Fe0.23S） up to 623K and 17 GPa

In situ energy dispersive x-ray diffraction for natural marmatite （Zn0.76Fe0.23S） is performed up to 17. 7 GPa and 623 K. It is fit, ted by the Birch-Murnaghan equation of state （EOS） that Ko and α0 for marmatite are 85（3）GPa and 0.79（16）＊10^-4 K^-1, respectively. Fe^2＋ isomorphic replacing to Zn^2＋ in natural crystal is responsible for high bulk modulus and thermal expansivity of marmatite. Temperature derivative of bulk modulus （OK/OT）p for marmatite is fitted to be -0.044（23） GPaK^-1. The unambiguous B3-B1 phase boundaries for marmatite are determined to be Pupper（GPa）= 15.50 - 0.016T（℃） and Plower （GPa）=9.94-0.012T（℃） at 300-623K.     

球粒陨石的熔融分异过程和地球的初期演化

本文以陨石学和太阳系演化学的基本结论为依据,论证了地球原始物料是由与各化学群球粒陨石类似的多种星云凝聚物组成。通过球粒陨石的高压熔融实验,说明了球粒陨石在高温高压下经历了两次大的分异过程。在此基础上对地球的初期演化做出了讨论:原始地球由Fe-Ni内核和球粒陨石质的原始幔构成,原始幔的第一次分异形成了Fe-Ni-S(P,C)外核,第二次分异形成了不同成分的两种原始壳——富Si,Al质原始壳和富Ca,Al质原始壳。     

地球深部探索与高压研究

地球内部是一个复杂的高温高压系统,地球核心的压力约360GPa,温度约5000℃,地球内部物质在高温高压条件下演化成为目前的地球层圈结构,在地球表面发生的许多重大的地质事件,都与高温高压条件下地球深部物质的性质密切相关,文章介绍了近年来高压物质科学的某些研究现状,并提出了若干地球科学中急待研究的科学问题。     

六面顶压机高压腔体温度场的数值模拟

 以有限元法为分析手段,在模型和边界条件适当简化的条件下,对六面顶压机高压腔体的温度场进行了数值模拟计算,得出了腔体内的温度分布。在此基础上通过调整模型参数,定性讨论了样品组装设计中组装材料、加热器形状以及导电金属环厚度对温度场的影响。数值模拟结果表明：用氧化锆替代叶蜡石作为堵头和保温材料可以提高样品区的温度,降低功率的消耗并减小样品区的温度梯度;与圆筒形加热器组装相比,中间厚两端薄的变圆筒形加热器组装能提供更高的样品中心温度和较小的温度梯度;使用导电金属环的加热组装时,适当增加金属环的厚度有利于获得较理想的温度分布。研究结果对优化高压实验的样品组装设计、改善温度梯度及保护设备具有一定的参考价值。     

290K下0.1～600MPa水的Raman光谱原位研究

在 2 90K和 0 0 1～ 6 0 0MPa条件下 ,就压力对液态水对称伸缩振动的影响进行了原位Raman散射光谱研究。表明 :( 1)在 0 1～ 2 0 0MPa范围内 ,(ν1) max随着压力升高而减小 ;( 2 )在 2 0 0～ 4 0 0MPa范围内 ,压力升高导致 (ν1) max增大 ,并在 4 0 0MPa时达到最大值 ;( 3) (ν1) max随着压力的进一步升高 ( >4 0 0MPa)而降低。这表明在 2 0 0和 4 0 0MPa时 ,液态水结构的变化是不连续的 ,这也与在该压力范围内rOO 的变化特征是一致的。可认为与冰Ⅰh→冰Ⅲ→冰Ⅴ的相变相类似 ,也许存在液态水Ⅰh→水Ⅲ→水Ⅴ的相变     

In-Situ Resistivity Measurement of ZnS in Diamond Anvil Cell under High Pressure

An effective method is developed to fabricate metallic microcircuits in diamond anvil cell (DAC) for resistivity measurement under high pressure. The resistivity of nanocrystal ZnS is measured under high pressure up to 36.4 GPa by using designed DAC. The reversibility and hysteresis of the phase transition are observed. The experimental data is confirmed by an electric current field analysis accurately. The method used here can also be used under both ultrahigh pressure and high temperature conditions.