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Rev. Sci. Instrum.: 新型高压同步辐射衍射装置:实现400 MPa下精确温压控制与72°广角衍射

作者:上海砧源材料科技有限责任公司 浏览: 发表时间:2026-01-04 00:00:00
      本研究由日本同步辐射研究中心(JASRI)森勇樹主导,联合岛根大学、Syn株式会社等机构共同研发。团队针对兆帕级高压条件下原位X射线衍射测量的技术瓶颈,成功研制出紧凑型高压装置,实现了400 MPa高压、180°C高温与72°广角衍射的协同控制,为材料合成、地球科学等领域的原位研究提供了新平台。

文章DOI:10.1063/5.0285190.

 

1.研究概要

传统的大型压机或金刚石对顶砧虽能产生极高压力,但在百兆帕量级难以实现精确的压力控制与测量,固体传压介质的流动性和压力标定都存在困难。另一方面,许多为SAXS或光谱测量设计的液体传压高压池,其孔径往往较小,无法满足广角X射线衍射对高2θ角数据的需求。如何在保证机械强度与密封性的前提下,兼顾大孔径、高压力与精确温压控制,成为开发新型原位高压衍射装置的核心难题。

为解决这一难题,研究团队开发了一款紧凑型高压池,专为同步辐射X射线衍射设计,能够在高达400 MPa的压力和180°C的温度下稳定工作,同时提供了72°的宽下游孔径角,极大提升了高压条件下的晶体结构分析能力。

 

2.研究亮点

 

(1).广角衍射能力:下游72°孔径远超常规装置(通常<30°),支持高质量晶体结构分析。
 
(2).双模式压缩:通过样品封装方式选择,单装置实现静水压(管封装)与单轴压缩(带封装)。
 

(3).验证完备:通过NaCl压缩性、NH₄F相变、In凝固点等多体系验证温压控制精度。

 

3.图文解析

 

                                       









                                          

                                            

                                                        

                                                             

                                                              

                                                    

 

                                                         

                                             

                                                             

                                        

                                                  

 

       本研究不仅展示了高压同步辐射粉末X射线衍射技术的最新进展,更为材料科学、地球与行星科学及工业应用领域的研究提供了强有力的工具。通过精准控温控压及宽孔径角设计,高压包实现了对高压条件下材料行为的精准测量与分析,为理解材料在极端条件下的性质变化提供了宝贵的数据支持。

 


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