金刚石压砧

金刚石压砧 (DAC) 是一种用于地质学、工程和材料科学实验的高压装置。 它可以将一小块（亚毫米大小的）材料压缩到极端压力，通常高达约 100-200 吉帕，但也有可能达到高达 770 吉帕（7,700,000 巴或 770 万大气压）的压力。

该设备已被用于重建行星内部深处存在的压力，以合成在正常环境条件下未观察到的材料和相。 值得注意的例子包括非分子冰 X、聚合氮和氙的金属相、朗斯代尔石和潜在的金属氢。

DAC 由两个相对的钻石组成，样品压缩在抛光的底面（尖端）之间。 可以使用其在压力下的行为已知的参考材料来监测压力。 常见的压力标准包括红宝石荧光和各种结构简单的金属，如铜或铂。 由 DAC 提供的单轴压力可以使用压力传输介质（例如氩气、氙气、氢气、氦气、石蜡油或甲醇和乙醇的混合物）转化为均匀的静水压力。 压力传输介质由垫圈和两个金刚石砧座封闭。 可以透过钻石观察样品，并用 X 射线和可见光照射。 这样，X射线衍射和荧光； 光吸收和光致发光； 穆斯堡尔、拉曼和布里渊散射； 可以从高压下的材料中测量正电子湮灭和其他信号。 可以在细胞外部施加磁场和微波场，从而进行核磁共振、电子顺磁共振和其他磁测量。 将电极连接到样品上可以进行电学和磁电测量，并将样品加热到几千度。 通过激光诱导加热可以实现更高的温度（高达 7000 K），并且已经证明可以冷却至毫开尔文。

金刚石压砧的操作依赖于一个简单的原理：

p = F A {displaystyle p={frac {F}{A}}}

其中 p 是压力，F 是作用力，A 是面积。 金刚石砧的典型尖底尺寸为 100–250 微米 (µm)，因此通过在小面积样品上施加适度的力而不是在大面积上施加大的力来实现非常高的压力。 金刚石是一种非常坚硬且几乎不可压缩的材料，因此可以xxx限度地减少施加力的砧座的变形和故障。

材料在极端条件、高压和高温下的研究使用了广泛的技术来实现这些条件并探测材料在极端环境中的行为。该装置具有小的平坦区域，用xxx将一个与另一个压在一起，从而彻底改变了高压领域。 手臂。 砧座由碳化钨 (WC) 制成。 该装置可以达到几千兆帕的压力，并用于电阻和压缩性测量。

DAC 的原理类似于 Bridgman 压砧，但为了在不破坏压砧的情况下达到尽可能高的压力，它们由已知最硬的材料制成：单晶金刚石。 xxx个原型的压力范围有限，并且没有可靠的方法来校准压力。

金刚石压砧成为用途最广泛的压力产生装置，它有一个区别于其他压力装置的特性——光学透明度。 这为早期的高压先驱提供了在压力下直接观察材料特性的能力。

仅使用光学显微镜，就可以立即看到相界、颜色变化和再结晶，而 X 射线衍射或光谱学则需要时间来曝光和显影胶片。 Alvin Van Valkenburg 在准备用于红外光谱的样品并检查金刚石面的对齐时，意识到了金刚石砧座的潜力。