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基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ330.43[化学工程—橡胶工业]
  • 作者机构:[1]吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春130012, [2]长春理工大学材料科学与工程学院,长春130012
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50572032 50731006 50801030)资助的课题
中文摘要:

以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳源+触媒)边缘,低温区分布在籽晶附近.样品腔内热量的传递方式和样品腔内的碳源输运方式相同,均由碳源的两侧向籽晶附近传输.籽晶附近轴向温度梯度大于径向温度梯度,导致单位时间内其轴向生长尺寸大于径向生长尺寸.宝石级金刚石腔体温度场分析的理论模型的成功构建,为新型宝石级金刚石腔体的研制提供了良好的设计基础,对促进优质宝石级金刚石的生长技术具有指导意义.

英文摘要:

The temperature distribution in the cell of single crystal diamond grown by the temperature gradient method has been studied, which is based on the finite element method. Our results shwo that the temperature distribution in the synthetic process of single crystal diamond is not uniform. The highest temperature in the cell is located at the outside of single carbon solvent, and the lowest temperature in the cell is located near the diamond seed. The heat transfer and the mass transport have a same direction (from outside of carbon source to diamond seed). The temperature gradient in the axial direction is higher than that in the radial direction, which explains why the size of synthetic single crystal diamond in the axial direction is larger than that in the radial direction. The model will be useful for the design of single crystal diamond grown by the temperature gradient method. Furthermore, this work will be hopeful to improve the cubic anvil type high pressure techniques for the synthesis of high quality diamond crystals.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876