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基于拉曼频移的白宝石压腔无压标系统高温高压实验标定
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ577.25[化学工程—精细化工]
  • 作者机构:[1]中国科学院地球化学研究所、中国科学院地球内部物质高温高压重点实验室,贵阳550002, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:中国科学院重大科研设备研制项目(批准号:YZ200720);中国科学院百人计划项目;中国科学院地球化学研究所“135”项目;国家自然科学基金(批准号:41474078,41304068)资助的课题
中文摘要:

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.

英文摘要:

Gem anvil cell is one of the most important tools in high pressure experimental research, and the key of its application is the accurate calibration of the pressure in sample chamber. To date, the pressure has been routinely calibrated by the extra gauge such as ruby. This may increase the difficulty in building a setup and changing the chemical environment, even chemical reaction happens with the sample, thereby degrading the experimental results. In this study, using the synthesized pale sapphire and the heatable Zha-Bassett type cell, the relationships between l~man shift of sapphire- anvil interface and the pressure, and also temperature in chamber are investigated by the confocal Raman microscope at 0-6.3 GPa and 300-573 K, which is used to establish a non-gauge sapphire anvil cell system. The result shows that the pressure induced Raman shift of sapphire anvil at room temperature is 1.6443 cm-1/GPa and the temperature induced shift at room pressure is -0.0198 cm-1/K. We fit the experimental data at simultaneous high temperature and high pressure (HTHP) and find that:аv12/аT= -0.01913 -- 0.00105 ×P,аv12/аP= 1.9158 - 0.00105 а T. The effect between the pressure and temperature can be described by аv12/аPаT= -0.00105. After this calibration: P=(Δλ-0.01913×ΔT)/(1.9158-0.00105×ΔT)the pressure in the sample chamber can be calculated by the Raman shift of the interface of anvil cell in the HTHP experiment, which can be directly used in hydro-thermal reaction system and has great importance in physics, material science and geoscience.

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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