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)率測量是高壓物理、地球物理和材料物理研究領(lǐng)域的一個重要課題。根據(jù)Debye理論，絕緣介電晶體通過聲子擴散導(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識。對高壓物理研究而言，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量技術(shù)以

2、及完全物態(tài)方程研究的一個關(guān)鍵因素。對地球科學而言，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)的地球動力學模型，理解和認識地核溫度的熱力學演化與地球內(nèi)部的溫度分布都需要相應(yīng)條件下的熱導(dǎo)率知識。因此，發(fā)展和完善一種高壓熱導(dǎo)率測量技術(shù)對材料熱輸運性質(zhì)研究、非透明材料沖擊溫度測量和地球動力學模型發(fā)展均有著重要的物理意義和應(yīng)用價值。
　　本文在Ahrens研究小組工作的基礎(chǔ)上改進并完善了夾心法熱導(dǎo)率測量技術(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)率測量技術(shù)的成熟度，如:利用液體的流動性實現(xiàn)了樣品/窗口界面的理想接觸，消除了原夾心法熱導(dǎo)率測量實驗中間隙發(fā)光對界面熱輻射信號的干擾;利用沖擊波作用下CHBr3高溫熱輻射近乎黑體的特性，在現(xiàn)有可見光高溫計測溫范圍內(nèi)，有效拓寬了夾心法熱導(dǎo)率測量技術(shù)的壓力下限;利用沖擊發(fā)光和消光相對較弱，其透明性得以公認的LiF單晶作為窗口材料，簡化了樣品/窗口界面熱輻射信號波形的解讀與

4、分析。
　　實驗利用DPS測試技術(shù)，發(fā)展了一套微米級厚度的原位、實時測量方法，結(jié)合多通道光纖瞬態(tài)高溫計，實測了CHBr3/LiF界面熱弛豫衰減過程，對液體夾心法下LiF單晶沖擊高壓熱導(dǎo)率測量進行了理論分析，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三個壓力點下的LiF單晶沖擊高壓熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。
　　在實測LiF單晶沖擊高壓熱