理论教育 高压实验中的传压介质及其选择

高压实验中的传压介质及其选择

时间:2023-11-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:在进行高压实验时,为了使样品不受压强梯度的影响,使其处于静水压环境,通常需要使用传压介质。显然,无法找到完全满足全部要求的一种传压介质。因此,对不同样品进行高压谱学研究时需要有针对性地选择传压介质,尽量规避传压介质的光谱信号对样品信号产生干扰。而且惰性气体分子体系较软的特性非常适合在高压低温实验中用作传压介质。

高压实验中的传压介质及其选择

在进行高压实验时,为了使样品不受压强梯度的影响,使其处于静水压环境,通常需要使用传压介质。由于液态样品本身就具有静水压性,所以传压介质一般在固态样品的高压实验中使用。也正是由于物质处于液态时具有良好的静水压性,所以通常选择能够在较大压强范围内保持液体状态这一特性作为选择传压介质的重要条件。此外,传压介质还有以下几个要求:①无毒无害,方便使用;②较宽的液态压强范围;③低黏度,强流动性和较好的传压性;④较低的压缩率、良好的热稳定性和热绝缘性;⑤不与样品或封垫反应;⑥良好的光学、电学或磁学性能等。显然,无法找到完全满足全部要求的一种传压介质。因此,在具体的实验中,根据实验条件择优选择传压介质。

目前,实验室常用的液体传压介质有:异戊烷(固化压强约2 GPa),戊烷与异戊烷1∶1混合液(固化压强约6.5 GPa),甲醇乙醇体积比4∶1混合液(固化压强约10.4 GPa),甲醇、乙醇、水体积比16∶3∶1混合液(固化压强约14.6 GPa),当实验静水压条件要求大于15 GPa时,硅油也经常被用作传压介质。以上这些传压介质都含有机物成分,都具有丰富的振动光谱信号(拉曼或红外),对样品会产生不同程度的干扰信号。因此,对不同样品进行高压谱学研究时需要有针对性地选择传压介质,尽量规避传压介质的光谱信号对样品信号产生干扰。此外,化学性质非常稳定的惰性气体,几乎不与样品发生化学反应。而且惰性气体分子体系较软的特性非常适合在高压低温实验中用作传压介质。氦、氖、氮、氩等气体在室温条件下的固化压强值分别约为11.8GPa、4.7GPa、2.4GPa和1.2 GPa,即使气体在样品腔里固化,其分子晶体仍然为软固体,具有非常好的压力品质。例如,氦气的静水压条件可以达到60 GPa,氖气的静水压条件可以达到16 GPa,氮气的静水压条件可以达到13 GPa。虽然氩气的静水压条件只达到9GPa,但是准静水压条件可保持到30 GPa,且由于氩气价格相对便宜,封装难度相对较低,因此使用频率相对较高。(www.daowen.com)

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