Walker型大腔體多頂砧裝置


品牌:Rockland

產地:美國

產品介紹

Rockland多頂砧裝置可提供的壓力高達250 kbar,溫度高達3000 ℃。如圖A所示,樣品被放入一個八面體內,外部壓力傳遞物質則由氧化鋁、葉臘石或其它陶瓷材料組成。八面體的八個面分別由八個碳化鎢(WC)立方壓砧切角而成(圖A的橙色區域)。立方體依次被嵌入由工具鋼制作而成的半球形底座或圓柱形底座內,然后被切割成分段以匹配更大的支撐模塊。到目前為止,這些裝置非常笨重,需要花費極大的壓力和操作使得它達到相應壓力。

哥倫比亞大學的David Walker教授解決了如何使得大塊物體的壓力維持在50-250 kbar的主要技術障礙,他提出了將多頂砧簡化的設計和技術。正如橫截面示意圖下端所示,一個圓柱形的楔子被用來固定WC壓砧。楔子并沒有固定,可以在支撐環內浮動。大型支撐塊沒有被使用,加壓過程中的彈性應變通過支撐環加以消除。


移開上壓力盤后,可以看到安裝在WC立方體上的三個圓柱形楔子。安裝在外部的旋鈕很容易操作壓力模塊。旋鈕之間的端口為應變儀提供了檢測空間。


圖表反映了壓力標定比為14/8(油缸壓力VS相變材料壓力)。Walker型多頂砧可提供的壓力最高達25 GPa。六個壓砧楔子對八個立方體施壓,然后通過壓力傳遞物質將壓力傳遞給一個正八面體。利用鑄瓷和半燒結陶瓷作為傳壓介質,對各種樣品組裝并進行壓力標定。此裝置現在用于加州理工學院Paul Asimow教授的實驗室。


標定比14/8的配置如下:

(1)半燒結MgO+5 wt%Cr2O3構成的邊長為14 mm的正八面體傳壓介質;

(2)階梯式LaCrO3加熱元件;

(3)葉臘石墊片,橫截面為2.8 x 4.5 mm。

8個Walker多面頂立方體 (圖中有5個)壓制正八面體樣品。墊片由葉臘石制成。

正八面體的截面圖顯示:

   MgO傳壓介質 (紅色)、ZrO2絕緣層 (黃色)、階梯式LaCrO3加熱器 (黑色)

   Mo環(灰色)、   MgO絕緣部分(白色)、樣品 (灰綠色)、熱電偶絲



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