藍(lán)寶石的沖擊光輻射及其高壓相圖.pdf

1、氧化鋁單晶（藍(lán)寶石）在常溫常壓下具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)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(cè)溫和激光速度干涉實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中的壓力標(biāo)定材料。研究藍(lán)寶石在高溫高壓下物理性質(zhì)對(duì)于高壓技術(shù)的發(fā)展和對(duì)其地學(xué)應(yīng)用具有重要意義。 在沖擊壓縮狀態(tài)下藍(lán)寶石的光學(xué)性質(zhì)，一直受到動(dòng)高壓研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗跊_擊測(cè)溫實(shí)驗(yàn)中直接關(guān)系到對(duì)實(shí)測(cè)熱輻射信號(hào)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(bào)道過藍(lán)寶石的熱輻射發(fā)光效應(yīng)，但在100GPa以上壓力區(qū)，藍(lán)寶石的發(fā)光性質(zhì)還未見到比較系統(tǒng)的研究報(bào)道。本文采用無氧銅作為基板對(duì)藍(lán)寶石在124—172GPa壓力區(qū)的熱輻射進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(lán)寶石材料具有明顯的沖擊發(fā)光效應(yīng)。實(shí)測(cè)的光譜輻亮度與波長(zhǎng)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(rèn)為這種

3、“異?！钡母邷剌椛湫?yīng)源自受壓藍(lán)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(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)藍(lán)寶石熱輻射機(jī)理的分析意見一致。 2、實(shí)測(cè)光譜輻亮度隨藍(lán)寶石樣品中沖擊壓縮厚度增加而增強(qiáng)的趨勢(shì)表明，在本文實(shí)驗(yàn)條件下的藍(lán)寶石具有較大的光學(xué)厚度，其光吸收系數(shù)值較小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)而變。 3、與靜高壓實(shí)驗(yàn)和理論研究確定的藍(lán)寶石相圖相對(duì)照，發(fā)現(xiàn)本文測(cè)得的124-172GPa區(qū)的藍(lán)寶石沖擊輻射溫度明顯低于前人在P≤85GPa區(qū)測(cè)量的藍(lán)寶石輻射溫度值（約低1000K），而且呈突然下降趨勢(shì)，在P-T圖上的位置大致對(duì)應(yīng)于藍(lán)寶石相圖中從Rh2O3（Ⅱ）相變化到CalrO3相的相邊界上，故推測(cè)在沖擊壓縮下藍(lán)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