Celda de yunque de diamante

Coloque la muestra entre los yunques de diamante e inicialmente presione la muestra con un empuje en espiral desde el exterior (Figura 1-3). Las partes superiores de dos diamantes transparentes de calidad diamante deben pulirse para que queden estrictamente paralelas, con ligeros ángulos en los bordes (Figura 1-4). Las muestras se empaquetaron en revestimientos de acero inoxidable y se doparon con polvo de rubí. La presión se mide por la intensidad con la que el rubí fluorescente a alta presión y la muestra se calienta con un láser que puede penetrar el diamante. Incluso los diamantes pueden deformarse fácilmente bajo una presión y temperatura tan altas. Para evitar la deformación del yunque de diamante, posteriormente se utilizó diamante que contenía nitrógeno para reducir el área del yunque de diamante y cambiar el ángulo de inclinación de la hoja. En 1984, la presión de este dispositivo había alcanzado los 2.800 kbar (Yoder, 1984). Inicialmente, la ranura de presión del yunque de diamante se presurizaba de arriba a abajo, pero ahora se ha desarrollado para presurizar la muestra desde ocho direcciones. Este es un dispositivo tipo MA8 de uso común, también conocido como dispositivo de antena múltiple. La unidad tipo MA8 es impulsada y presurizada por bloques guía en una prensa de 2000 toneladas (Herzberg et al., 1990). Su principio de funcionamiento es transferir una carga de presión uniaxial a la muestra a través de ocho yunques de carburo de tungsteno. Cada yunque de carburo de tungsteno es un cubo y cada cubo tiene una esquina cortada que presenta un plano triangular. Cuando los planos triangulares de los ocho cubos se enfrentan, se forma un espacio octaédrico y se llena la muestra. El componente de presión octaédrico en el centro del dispositivo MA8 se muestra en la Figura 1-5. El componente octaédrico (Dalton et al., 1998) está compuesto por 95MgO 5Cr2O3, con una longitud lateral de 18 mm, la muestra se coloca en un tubo de platino y el elemento calefactor es un horno de grafito y el tubo de muestra; separado por MgO, y el horno de grafito se abre de arriba a abajo. La parte inferior se llena con Al2O3 para convertirse en la carcasa del termopar. La parte superior del termopar también está equipada con un tapón superior de ZrO2. Por otro lado, la tecnología de análisis de rayos X se combina con un dispositivo de presión de diamante para realizar análisis de rayos X in situ mientras se realizan experimentos de alta temperatura y alta presión (Figura 1-6). Los sincrotrones se utilizan para estudiar la física nuclear y se utilizan para acelerar los electrones a la velocidad requerida y luego bombardear objetivos metálicos. Después del procesamiento, se pueden obtener rayos X con buena monocromaticidad y gran intensidad. Esta es la tecnología de radiación sincrotrón. Este dispositivo se puede utilizar para identificar directamente los resultados de la transformación de fase de las fases de alta temperatura y alta presión en el dispositivo de yunque de diamante en poco tiempo, eliminando el proceso intermedio de enfriamiento. Vale la pena mencionar que el científico chino Mao y sus colegas lograron logros notables utilizando su dispositivo de yunque de diamante en los años 1970 y 1980. Un ejemplo es que presurizaron hidrógeno a 650 kilopascales a temperatura ambiente (25°C) y observaron continuamente a través de la ventana de diamante que el hidrógeno gaseoso se convertía en hidrógeno líquido y luego en hidrógeno sólido transparente. Por primera vez en el mundo se obtuvo hidrógeno sólido a temperatura ambiente y se analizó la estructura del hidrógeno monocristalino utilizando una fuente de rayos X de radiación sincrotrón. Bajo una presión más alta, este hidrógeno sólido transparente se convierte gradualmente en hidrógeno sólido marrón y, finalmente, en hidrógeno metálico. Este logro innovador proporciona una base científica para que los humanos estudien la estructura interna de los planetas y exploren los misterios del desarrollo del universo. Al mismo tiempo, el hidrógeno metálico tiene un enorme valor económico debido a su densidad ultraalta y superconductividad (Mao et al., 1979). Creía que la investigación de alta presión se convertiría en una rama importante de las ciencias naturales en el siglo XXI (Mao, 2002).

Figura 1-3 Vista en sección transversal del tanque de yunque de diamante

Figura 1-4 Sección transversal longitudinal (vista superior) y vista en planta (vista inferior) de la cámara de muestra del tanque de yunque de diamante

Figura 1-5 Estructura del componente de presión

Figura 1-6 Medición in situ del dispositivo de alta presión MA-6/8