Изучение упругих свойств минералов при высоких давлении и температуре на примере вюстита и железо-никелевого сплава

Глава 2. Разработанные и усовершенствованные методы измерения упругих свойств минеральных фаз.

В Главе 2 <Разработанные и усовершенствованные методы измерения упругих свойств минеральных фаз> приводится подробное описание двух использованных в данной работе методов измерения упругости: высокочастотной интерферометрии и неупругого рассеяния рентгеновских лучей. Первая методика в ходе работы над диссертацией была заметно усовершенствована. До недавнего времени метод высокочастотной интерферометрии не позволял проводить измерения при высоком давлении и температуре одновременно. Но сегодня это стало возможно благодаря усовершенствованию установки. Сама методика подробно описана в главе 2 настоящей диссертации, общий вид установки представлен на рисунке 1.

Основной проблемой применения вышеописанного метода являются высокие требования к исследуемому образцу. В частности, монокристальный образец должен быть плоско-параллельно отполирован до оптической точности. Для некоторых материалов выполнение этого условия невозможно. Поверхность образцов металлов, например, поликристаллизуется вследствие полировки, что препятствует прохождению сверхзвуковых волн сквозь кристалл. В таком случае приходится выбирать другие методы измерения констант упругости.

В настоящей диссертации представлены некоторые результаты, полученные методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей. Монохроматическое излучение выделяется с помощью определенного рефлекса монокристалла кремния. Исходный рентгеновский пучок размером 25х60 мкм² уменьшается щелями до необходимого размера. При неупругом рассеянии фотона рентгеновского излучения происходит его взаимодействие с собственными фононными колебаниями кристалла, что позволяет измерить кривые дисперсии акустических фононов, прямо связанных со скоростями волн в кристалле. Изменение момента фотона определяется как Q=2k_isin(0.5ϑ_s), где k_i - начальный волновой вектор фотона и ϑ_s - угол рассеяния. Различные значения Q выбираются путем вращения спектрометра вокруг вертикальной оси, проходящей через образец (при рассеянии в горизонтальной плоскости). Вариации энергии начального излучения производятся путем изменения температуры кристалла-монохроматора при постоянной температуре анализатора. Температурная шкала и шкала энергии соотносятся как ΔE/E=αΔT, где α=2.58х10^-6 K^-1 - коэффициент линейного расширения кремния при комнатной температуре.

Спектры записываются для нескольких различных значений Q, и значения E(Q) используются для описания фононной дисперсии при каждом измеренном давлении и температуре.