高强度铼垫圈的主要作用是在涉及金刚石压砧的高压实验中充当结构密封腔。它创造了一个稳定、受限的环境，可防止实验材料（如金属箔和硅酸盐粉末）泄漏，同时提供必要的侧向支撑以承受极端压缩。
铼垫圈作为样品组件的基础，充当坚固的屏障，在压砧的挤压作用下维持实验的物理边界。
样品容纳的力学原理
要理解垫圈的作用，必须了解它如何从一张简单的金属片转变为高压容器。
预压制备
实验开始前，铼垫圈会进行预压制。此过程可硬化材料并使其能够容纳样品。
加工的微腔
预压后，会在垫圈中心加工一个微米级孔。这个微小的空腔是实验发生的实际“腔室”。
定义样品边界
这个加工的孔容纳了金属箔和硅酸盐粉末。垫圈壁定义了实验过程中样品的精确体积和几何形状。
维持极端环境
这些实验中的核心挑战是在施加巨大力的情况下将样品保持在原位。
保持结构完整性
在金刚石压砧的强大压缩下，较软的材料会流失或分解。高强度铼垫圈可保持其结构完整性，抵抗可能导致实验失败的变形。
防止样品泄漏
如果没有牢固的密封，样品材料就会向外挤出。垫圈充当堤坝，确保没有金属或硅酸盐材料从高压区逸出。
提供侧向支撑
金刚石压砧施加垂直力。垫圈通过提供侧向支撑来应对，有效地向样品侧面施加反作用力，以保持压力分布稳定。
了解风险：结构失效
虽然铼垫圈很坚固，但其作用是绝对的——没有容错空间。
完整性丧失的风险
如果垫圈未能保持其结构完整性，样品腔就会坍塌。这会导致压力立即损失，并经常导致样品组件的损坏。
泄漏的后果
即使垫圈有微小的破损，也会导致金属箔和硅酸盐粉末泄漏。这会使平衡数据失效，因为精确测量所需的封闭系统被破坏了。
为您的实验做出正确选择
金属-硅酸盐平衡实验的成功取决于您容器的可靠性。
- 如果您的主要关注点是样品稳定性：确保铼垫圈经过适当的预压，以最大限度地提高其硬度和抗变形能力。
- 如果您的主要关注点是防止污染：验证微米级孔的精度，以确保与金刚石压砧完美密封，防止材料挤出。
铼垫圈不仅仅是一个间隔件；它是使高压科学成为可能的可行结构容器。
总结表：
| 特性 | 在金属-硅酸盐实验中的功能 |
|---|---|
| 材料强度 | 在极端压砧压缩下抵抗变形 |
| 预压硬度 | 防止初始加载过程中的结构坍塌 |
| 微米级孔 | 定义样品腔的精确几何形状 |
| 侧向支撑 | 抵消垂直力以保持压力稳定性 |
| 泄漏屏障 | 将金属箔和硅酸盐粉末密封在高压区内 |
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参考文献
- Nagi Ikuta, Hisayoshi Yurimoto. Pressure dependence of metal–silicate partitioning explains the mantle phosphorus abundance. DOI: 10.1038/s41598-024-51662-y
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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