藍寶石的沖擊光輻射及其高壓相圖.pdf

1、氧化鋁單晶（藍寶石）在常溫常壓下具有優(yōu)異的力學強度和光學透明性，在沖擊作用下也具有較高的沖擊阻抗，因此它常在沖擊測溫和激光速度干涉實驗技術(shù)中被用作窗口材料。經(jīng)摻雜鉻離子后，它還常被用作靜高壓DAC實驗中的壓力標定材料。研究藍寶石在高溫高壓下物理性質(zhì)對于高壓技術(shù)的發(fā)展和對其地學應用具有重要意義。 在沖擊壓縮狀態(tài)下藍寶石的光學性質(zhì)，一直受到動高壓研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，因為它在沖擊測溫實驗中直接關(guān)系到對實測熱輻射信號的正確解讀。在沖擊壓

2、力低于85GPa的低壓區(qū)，前人曾經(jīng)報道過藍寶石的熱輻射發(fā)光效應，但在100GPa以上壓力區(qū)，藍寶石的發(fā)光性質(zhì)還未見到比較系統(tǒng)的研究報道。本文采用無氧銅作為基板對藍寶石在124—172GPa壓力區(qū)的熱輻射進行了較為系統(tǒng)的實驗研究。并取得了以下有意義的結(jié)果： 1、在所研究壓力區(qū)間內(nèi)均發(fā)現(xiàn)藍寶石材料具有明顯的沖擊發(fā)光效應。實測的光譜輻亮度與波長的關(guān)系表現(xiàn)為灰體輻射特征，輻射溫度基本上不隨壓力而變化，其值約為4000K，分析后，認為這種

3、“異常”的高溫輻射效應源自受壓藍寶石中的不均勻絕熱剪切帶中的高溫區(qū)熱輻射，與前人根據(jù)P≤85GPa實驗結(jié)果對藍寶石熱輻射機理的分析意見一致。 2、實測光譜輻亮度隨藍寶石樣品中沖擊壓縮厚度增加而增強的趨勢表明，在本文實驗條件下的藍寶石具有較大的光學厚度，其光吸收系數(shù)值較小。根據(jù)實驗結(jié)果擬合得到的光吸收系數(shù)αw與加載壓力P的關(guān)系式為： αw=0．503—0．022P+1．829*10-4*P2 式中αw單位為cm-1

4、，P的單位為GPa。并發(fā)現(xiàn)同一壓力下αw不隨波長而變。 3、與靜高壓實驗和理論研究確定的藍寶石相圖相對照，發(fā)現(xiàn)本文測得的124-172GPa區(qū)的藍寶石沖擊輻射溫度明顯低于前人在P≤85GPa區(qū)測量的藍寶石輻射溫度值（約低1000K），而且呈突然下降趨勢，在P-T圖上的位置大致對應于藍寶石相圖中從Rh2O3（Ⅱ）相變化到CalrO3相的相邊界上，故推測在沖擊壓縮下藍寶石中不均勻生成的局域絕熱剪切帶結(jié)構(gòu)及其熱性質(zhì)與它的固相結(jié)構(gòu)類型有