LiF單晶沖擊高壓熱導(dǎo)率研究.pdf

1、高溫高壓條件下絕緣介電晶體熱導(dǎo)率測(cè)量是高壓物理、地球物理和材料物理研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。根據(jù)Debye理論，絕緣介電晶體通過聲子擴(kuò)散導(dǎo)熱，導(dǎo)熱過程受聲子非諧作用影響，因此，研究物質(zhì)在高溫高壓條件下的熱導(dǎo)率，可以加深對(duì)絕緣介電晶體高壓導(dǎo)熱現(xiàn)象及聲子非諧作用的理解與認(rèn)識(shí)。對(duì)高壓物理研究而言，目前沖擊壓縮極端高溫高壓條件下樣品材料的熱導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)仍然非常不成熟，高壓熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)十分缺乏，已成為制約和限制發(fā)展金屬等非透明材料沖擊波溫度測(cè)量技術(shù)以

2、及完全物態(tài)方程研究的一個(gè)關(guān)鍵因素。對(duì)地球科學(xué)而言，地球及行星內(nèi)部的物質(zhì)組成及其狀態(tài)深受熱流影響，應(yīng)用和發(fā)展與熱量傳輸有關(guān)的地球動(dòng)力學(xué)模型，理解和認(rèn)識(shí)地核溫度的熱力學(xué)演化與地球內(nèi)部的溫度分布都需要相應(yīng)條件下的熱導(dǎo)率知識(shí)。因此，發(fā)展和完善一種高壓熱導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)對(duì)材料熱輸運(yùn)性質(zhì)研究、非透明材料沖擊溫度測(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)模型發(fā)展均有著重要的物理意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在Ahrens研究小組工作的基礎(chǔ)上改進(jìn)并完善了夾心法熱導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)。通過

3、采用CHBr3液體作為夾心層，LiF單晶作為窗口材料，提高了央心法熱導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)的成熟度，如:利用液體的流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)了樣品/窗口界面的理想接觸，消除了原夾心法熱導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)中間隙發(fā)光對(duì)界面熱輻射信號(hào)的干擾;利用沖擊波作用下CHBr3高溫?zé)彷椛浣鹾隗w的特性，在現(xiàn)有可見光高溫計(jì)測(cè)溫范圍內(nèi)，有效拓寬了夾心法熱導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)的壓力下限;利用沖擊發(fā)光和消光相對(duì)較弱，其透明性得以公認(rèn)的LiF單晶作為窗口材料，簡化了樣品/窗口界面熱輻射信號(hào)波形的解讀與

4、分析。
　　實(shí)驗(yàn)利用DPS測(cè)試技術(shù)，發(fā)展了一套微米級(jí)厚度的原位、實(shí)時(shí)測(cè)量方法，結(jié)合多通道光纖瞬態(tài)高溫計(jì)，實(shí)測(cè)了CHBr3/LiF界面熱弛豫衰減過程，對(duì)液體夾心法下LiF單晶沖擊高壓熱導(dǎo)率測(cè)量進(jìn)行了理論分析，建立了一套通過界面溫度歷史曲線獲得絕對(duì)高壓熱導(dǎo)率系數(shù)的有效數(shù)據(jù)分析方法，并通過數(shù)值擬合，分別獲得了～39 GPa、～70 GPa和～100 GPa三個(gè)壓力點(diǎn)下的LiF單晶沖擊高壓熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。
　　在實(shí)測(cè)LiF單晶沖擊高壓熱