HDAC高溫高壓實驗平臺搭建完成并可投入使用
文章來源： | 發布時間：2015-09-17 | 【打印】 【關閉】
HDAC（Hydrothermal Diamond-anvil Cell），中文一般稱之為熱液金剛石壓腔，是由深海極端環境模擬研究實驗室負責人周義明（I-Ming Chou）研究員和美國康奈爾大學的W. A. Bassett教授于1990年在金剛石壓腔（Diamond-anvil Cell）的基礎上發展起來的一種高溫高壓實驗設備。后經周義明研究員的大力推廣，最終將該技術介紹到世界各國，并得到同行的廣泛學習運用。近年來，HDAC技術已經在地質及地球化學領域取得了大量成果，如通過熱液金剛石壓腔結合拉曼光譜方法對冰的高壓相進行了原位觀察及熔點的測量研究，實驗獲得了低溫高壓下不同相態冰的拉曼光譜，結果發現了一種新的高壓冰相，該成果發表在《SCIENCE》上。
最新式HDAC（type V）的結構組成主要包括不銹鋼腔體、陶瓷底座、加熱電阻絲、熱電偶、金屬墊片以及上下兩顆金剛石對頂砧等（圖1）。實驗時，樣品存放在金屬墊片的孔洞內，上下兩顆金剛石壓合在金屬墊片上，它們共同組成一個封閉的樣品腔，通過旋轉螺絲施壓，使樣品腔封閉。上下兩顆金剛石底座的周邊纏繞電阻絲，金剛石側壁粘貼熱電偶，達到加熱和測量溫度的效果。實驗一般采用純H2O作為壓力介質，不銹鋼片、錸片、銥片等作為HDAC的金屬墊片。
圖1 最新式HDAC（Type V）的結構圖
與其它傳統的高溫高壓實驗設備相比，HDAC具有以下幾個方面的優勢：（1）具有較寬廣的樣品溫度范圍（-190~1000℃），壓力最高可達6GPa；（2）相對于傳統的高溫高壓實驗設備，具有安全系數高的特點；（3）易于裝載樣品，在做完一次實驗后，無需打開樣品腔，僅需通過旋緊或旋松加壓螺絲便能改變樣品腔內H2O介質的密度也因而改變了下次實驗樣品的壓力；（4）可以原位觀察樣品的變化過程以及圖像的實時采集，也可以通過Raman、FTIR、同步輻射X射線等微束技術原位對樣品進行定性或（和）定量分析。以上優點使得HDAC具有較為寬泛的應用領域。
深海極端環境模擬研究實驗室現已完成整套熱液金剛石壓腔高溫高壓實驗平臺的搭建工作。熱液金剛石壓腔高溫高壓實驗平臺主要由HDAC、溫度控制器、光學顯微鏡、數碼攝像頭、圖像實時顯示和記錄設備以及用于保護金剛石對頂砧在高溫時不被氧化的混合氣體（氬氣和氫氣）的導入和排放系統等組成（圖2）。目前，已完成熱液金剛石壓腔實驗平臺的溫度校準工作，該實驗平臺已達到投入科學研究的要求。
圖2 熱液金剛石壓腔（HDAC）實驗平臺
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